水工艺设备基础论文

水工艺设备基础论文（精选8篇）

水工艺设备基础论文 篇1

武汉轻工大学

期末大作业

课

程

名

称：水工艺设备基础

考

核

类

别：

期末考核

课

程

教

师：

学

院

土建学院

专

业

给排水工程

班

级

给排水1701

姓

名

学

号

成绩

课程教师

签

名

备

注

答题正文:

一.简答题

1.简单概括金属材料的性能包括哪几个方面内容？你认为水工艺设备对金属材料的哪些性能要求更高？水处理工艺设备常用材料的选择原则是什么？

答：（1）金属材料的性能包括物理性能、机械性能、化学性能和工艺性能，这些性能一股都受其化学成分的影响:化学成分的变化对钢材的基本力学性能如强度及塑韧性等有较大影响，对热处理效果也有较大影响:物理性能主要指密度、熔点、热膨胀系数、导热性、导电性以及弹性模量等:机械性能主要是指弹性、塑性、强度和韧度:化学性能主要是指耐腐蚀性:工艺性能主要是指加工性能，如可焊性、可锻性、切削加工性、成型工艺性和热处理性能。

（2）对金属材料的物理性能、抗腐蚀性能、机械性能要求比较高一些，但在加工制造过程中，会同时考虑其工艺性能。

（3）选择原则:

①满足腐蚀方面的要求。有抗腐蚀方面要求，在选材时要做认真的调查研究，了解各种材料的性能才能做到合理的选用。②满足机械性能(力学性能)的要求。机械性能一般包括强度、刚度、塑性、韧性和冷弯性能等。③满足材料的经济性。在满足设备的使用和加工要求的前提下,选择材料还要符合经济性要求，选用的材料市场价格要低，货源充足，品种规格齐全。但同一设计，选用的材料品种、规格应尽量少而集中，这样便于采购和管理。

2.水处理工艺中的搅拌设备主要由哪些部分组成？常用的搅拌器有哪些？并说明它们的类型、特点和在水处理工艺中应用分别是什么？

答：（1）水处理工艺中的搅拌设备主要由搅拌器、传动装置及搅拌轴系三大部分组成。其中搅拌器主要由搅拌桨(或叶轮)和附属构件组成:传动装置由电动机、减速机以及支架等组成:搅拌轴系由揽拌轴、轴承和联轴器等组成。

（2）水处理工艺中常用搅拌器有桨式搅拌器、推进式搅拌器、涡轮式搅拌器。

（3）①桨式搅拌器:

a、类型:平直叶浆式搅拌器和折叶桨式搅拌器。b、特点:转速低(1~

100r:/min):对粘度(最高为2Pa.s)较敏感:径向流:

d/D=0.35~0.8,b/d=0.1~0.25);叶片为2片:

0=45°

或60°

(折叶);流速为1.0~5m/s。

C、应用:用于介质粘度低的液体，主要用于药剂溶解和混合。②推进式搅拌器:

a、特点:

d/D-0.2~0.5，一般取0.33;

s/d=1

或2,叶片为2、3、4,常取3;转速为100~500r/min;流速为3~

15m/s;最大粘度为3Pa.s:轴向流。B、应用:药剂溶解和悬浮操作，-

-般用铸铁、铸铜整体铸造而成，有时也采用焊接。③涡轮式搅拌器:

a、类型:开启式和圆盘式两类:桨叶有平直叶、弯叶和折叶。b.特点:径向流;

d:L:b-20:5:4,d/D-0.2~0.5,常取0.33;片数为4、6、8:转10~-300r/min;

流速为4~10m/s:

介质粘度最大为50

Pa.s。c、应用:搅拌器广泛用丁快速溶解

和进行乳化操作。

3.水处理工艺中污泥浓缩设备主要有哪些？污泥脱水设备主要有哪些？简单概括带式压滤机的基本原理、特点和适用条件是什么？

答：（1）水处理工艺中污泥浓缩设备主要有重力式污泥浓缩池、浓缩机、带式浓缩机、卧螺式离心机等。

（2）水处理工艺中污泥脱水设备主要有带式压滤机、离心脱水机、板框压滤机、真空过滤机等。

（3）带式压滤机:

①基本原理:把压力施加在滤布上，用滤布的压力和张力使污泥脱水:其工作过程包括污泥絮凝、重力脱水、楔形脱水和压榨脱水(低压脱水、高压脱水)四步进行。②特点:带式压滤机是连续运转的污泥脱水设备，进泥的含水率-一般为96~97%，脱水后滤饼的含水率为70~80%。

操作简便，可维持稳定的运转，其脱水效果主要取决于滤带的速度和张力:结构紧凑、简单，低速运转，易保养:处理能力高、耗电少，允许负荷有较大范围的变化:无噪声和振动，易于实现密闭操作。③适用于城市水处理工艺及化工、造纸、冶金、矿业加工、食品等行业的各类污泥的脱水处理。

4.膜分离原理是什么？水工艺中常见的膜有哪些？它们的特点、性能及水工艺中的应用是什么？从净化水质原理方面简单概括这里面所说的膜与微生物膜有什么区别？

答：（1）膜分离原理是利用膜的选择适过性进行分离以及依缩水中离于或分于的设备:通过膜分离设备可实现混合物的组分分离。膜分离条件是存在膜和水中组分存在差别。

（2）水工艺常用的膜是:离子交换膜、反渗透膜和超滤膜。

（3）①离子交换膜:

a、特点:用于电渗析，带电荷的膜，不同电荷的离子在膜内的迁移速度有很大的差别，这就是离子交换膜对离子透过的选择性。b、性能:主要由交换容量和含水率来体现的。c、应用:用于电渗析设备。②反渗透膜:

a、特点及性能:选择性吸附与毛细管流，即界面现象和在压力下流体通过毛细管的综合结果:一种多孔性膜，具有良好的化学性质:一种半透膜，只能通过溶液中某种组分，不具有离子交换性质，属中性膜。b、应用:用于反渗透设备。③超滤膜:

a、特点及性能:过程使用的膜都是微孔膜，微粒是否被截留，除了与操作条件有关外，主要还取决丁微粒的大小和结构以及膜微孔的大小和结构。h.应用，用于超滤设备。

（4）微生物膜净化原理是利用附着在载体表面上的微生物群体对水中的污染物吸附、氧

化即生物降解、生物吸附、生物絮凝等作用，从而达到净化水质目的。而这里面所说的膜是指一种具有选择性的膜，它不是生物的组成体，它是通过膜的选择透过性进行分离以及浓缩水中污染物，从而达到净化水质目的。

5.控制金属电化学腐蚀速度的主要因素是什么？并具体说明它们控制金属腐蚀速度的原理？设备电化学保护方法有哪些？

答：（1）控制金属电化学腐蚀速度的主要因素是:极化、钝化、氢去极化和氧去极化。

（2）原理①极化:电流通过电极，阴极电位减小，阳极电位增大，减小丁电池两极之间的电位差，降低金属腐蚀速度。机理可分为活化极化、浓差极化、电阻极化。②钝化:金属与介质作用后，失去其化学活性，变得更为稳定的现象。机理可分为成相膜理论和吸附理论。③氢去极化:以氢离子还原反应为阴极过程的腐蚀。过程包括水化氢离子脱水、形成吸附氢原子和吸附氢原子脱附。影响因素有金属材料的性状、pH值、阴极区的面积和温度。④氧去极化:在中性和碱性溶液中，由于氢离子的浓度较低，析氢反应的电位较负，一般金属腐蚀过程的阴极反应往往不是析氢反应，而是溶液中的氧的还原反应，此时腐蚀去极化剂是氧分子。过程包括氧通过气/液界面传质，由空气进入溶液:溶解氧通过对流扩散均布在溶液中:氧以打散方式通过电极表面的扩散层，到达金属的表面:氧在金属表面进行还原反应。影响因素有阳极材料电极电位、溶解氧浓度、溶液流速、盐浓度和温度。

（3）设备电化学方法主要有阴极保护和阳极保护法。

二

论述题（25分）

给水排水专业设水工艺设备基础这门课程的背景是什么？结合你在听讲的过程的感受，谈谈你认为这门课应该采取何种方式讲授比较好？授课教师讲课方式有哪些不足的地方？谈谈你的建议是什么？

（1）背景:

①随看水处理技术、工艺的个断改进和完善，以及水工业设施建设中成套专用设备和检测、控制仪器仪表的投资比例的逐渐提高，水工业设备、器材和仪器仪表与工程要求之间的差距已显露出来。水工艺设备和自动控制系统作为提高水处理效率、保证处理水质、节省运行费用、减轻劳动强度的关键，其装备水平也因此成为水工业发展水平的重要标志。②以特定的工艺技术与特殊设备高度集成的成套技术和工艺流程在水工业的建设、发展中所占比例不断提高，技术设备和器材所占的投资比例相应明显上升，反映了水工艺工程向设备化、产业化和市场化的发展趋势。③因此，迫切需要有一本适应这方面发展、体现相关内容的教科书，《水工艺设备基础》就是在此背景下为适应当前给水排水专业发展而增列开设的一门新的课程，该课程的设置是贯彻“厚基础，宽口径”的育人方针、使学科发展与行业需要相适应的具体体现。

（2）在这一学期的网上听课的学习过程中，我个人还是比较喜欢采用线下授课的方式更能引导学生学的更好。

（3）讲授方面没有什么不足的地方，讲授的很好了。

（4）建议老师能在线上教学的时候能更多的引导学生一起讨论问题，这样能相互学习，共同进步。

水工艺设备基础论文 篇2

一、课程教学现状与存在的问题

《水工艺设备基础》作为给水排水工程专业基础课程，主要内容包括基础知识和水工艺设备两部分内容，目的是使学生重点掌握与水工艺设备设计、制造有关的材料学、机械制造与传动、结构力学、传热学等方面的基本知识，系统把握水工艺设备的基本原理、典型构造、工艺特点与分类及其适用条件，具备按工艺条件选取水工艺设备的基本能力，并能够为新型水工艺设备的开发、研制或改进提出合理建议，培养良好的理论基础和实践能力。根据一项对国内37所高校给水排水工程专业中《水工艺设备基础》课程设置情况的调研结果显示[3]，绝大部分的院校开设了该课程，学时基本设置为24～32学时（1.5～2学分）。《水工艺设备基础》课程概念多、设备多、原理抽象，通过讲授该课程，笔者认为当前该课程的教学过程中主要存在以下问题：

1. 授课与学习难度较大。

该课程所涉及的学科门类庞杂，不仅融合了大量材料、机械、力学等工科基础知识，而且对工程管理方面的知识亦有涉猎，因此对授课教师的知识储备提出了很高的要求，需要对背景知识的综合性做到全面把握和及时更新。同时，由于课时设置有限，不允许对其他学科的基础类的知识进行系统讲解，导致学生在学习时理解不透彻，不能充分掌握所学内容。

2. 学生重视程度不够。

目前，《水工艺设备基础》课程一般安排在第6学期，已经处于大学整个专业课程学习的后期，在讲授过程中发现，该课程中专业设备有关内容与学生早先学习的《水质工程学》、《建筑给水排水工程》等专业课程有一定的重复和交叉，影响到了学生的学习积极性。同时，该课程课时设置较短、学分较低，因此很难引起学生足够的重视，学生对知识的接受和掌握程度大打折扣。

3. 教学方法与手段单一。

《水工艺设备基础》是一门综合性很强的课程，对于设备化的工艺过程要求学生能够有直观的感受和实践体验，但目前所采用的这种理论与概念讲述型的传统教学方法则使得知识点变得抽象模糊，学生的积极性没有得到充分调动，影响了教学效果。

4. 书本知识与实践脱节。

《水工艺设备基础》是一门实践性很强的课程，学生需要亲自观察体验一些基本设备的运行过程，以期对抽象的知识点有更好的了解，做到学以致用。但目前实践性教学环节缺乏水工艺设备基础的现场实验实习条件。

5. 课程考核方式的选择存在矛盾。

对学生的考核既是检测其对课程知识点的掌握程度的手段，也是总结授课经验、提升教学质量的有效方式。然而受到课时和教材两方面的限制，对客观反映学生的学习状况需要采取的考核方式提出了较高的要求。通常采用的笔试或者撰写小论文的方式均存在一定的弊端，无法满足理论联系实际、学以致用的要求；小论文形式虽然较为灵活，但对授课教师而言缺乏统一评判标准。

二、课程教学改革创新方案

1. 以学以致用为导向，调整教学内容。

从目前的教学情况来看，学生对基本理论和实际应用的掌握存在着一定程度的割裂，普遍的情况是对于文字性的概念、原理可以理解，但对一些需要在实际中应用的内容的掌握情况则不尽如人意。为解决这一问题，使学生具备按工艺条件选取水工艺设备的基本能力，需要对教学内容进一步优化和调整，将与水工艺设备设计、制造有关的材料学、机械制造与传动、结构力学、传热学等方面的基本知识和水工艺设备的基本原理、典型构造、工艺特点与分类及其适用条件等课程内容有机整合。在教学中对水工艺设备基本理论部分的内容化繁为简，删去了部分复杂而冗长的理论推导与计算，在授课时一般不对基本理论作推理计算，只对结果和结论进行介绍或应用。而在讲授设备分类、容器设备、搅拌设备、换热设备、分离设备、污泥处置设备和投药设备时，结合具体的工艺案例更容易为学生所理解和接受。通过这样对教学内容的调整，增强了工程实际中应用较多的实践性内容，学生学习起来能做到有的放矢，更加具有针对性，更好地锻炼了学生学以致用的素质。

2. 以课堂互动为纽带，更新教学方法。

学生是学习的主体，在教学过程中需要设法调动学生的积极性，因此需要对以往单一的课堂模式进行改革，采取师生互动的教学模式。在授课过程中，可将全班分为若干小组，各小组可根据兴趣选择不同的课题进行自主学习研究，并在班级内形成各小组间的汇报交流，授课教师对自主学习给予指导帮助，并对最终的小组成果进行点评。通过这种形式可以充分发挥学生学习的主观能动性，既丰富了学生的视野，又锻炼了其团队合作能力。

3. 以课外实习为平台，加强实践教学比重。

《水工艺设备基础》是一门应用性与实践性很强的课程，对培养学生综合运用所学知识、独立分析和解决工程实际问题的能力有很高的要求。当前开设该课程的高校均未设置实验或实践环节，但在教学过程中需注意安排一定的实践教学环节，以提高学生对给排水设备选型、改进等实际应用能力。同时，为化解课时设置过多的不利因素，可充分利用学校安排的生产实习，将课堂内容与实际生产相联系，从而大大增强教学效果。

4. 以培养学生综合能力为目标，优化考核方式。

对传统的考核方式进行了改革，以突出对学生考核的全面性和灵活性。将学生小组之间的汇报交流材料作为成绩评定的主要依据之一，小组汇报成绩由小组之间评分和教师评分组成，使成绩评定主体由教师转化为教师与学生相结合，提高学生的自主性与参与度。同时，这种新的考核方式弱化了对知识点死记硬背的现象，避免了学生突击复习“考过就忘”的不利状况。

在《水工艺设备基础》这门课程的教学过程中，通过合理调整教学内容、优化课程体系以及采取多样化的教学模式，建立了培养学生综合能力、鼓励学生全面发展的评价体系，极大地激发了学生自主学习探索的积极性，提高了学生应用知识解决实际问题的能力，取得了良好的教学效果。

摘要：依据培养目标, 探讨了《水工艺设备基础》课堂教学改革, 强调优化课程体系、加强实践教学、改革教学方法、丰富教学手段以提高课程教学质量。

关键词：水工艺设备基础,给水排水工程,课程教学改革

参考文献

[1]黄廷林.水处理工艺设备基础[M].北京:中国建筑工业出版社, 2002.

[2]高等学校给水排水工程专业指导委员会.高等学校给水排水工程专业本科教育培养目标和培养方案及教学大纲[M].北京:中国建筑工业出版社, 2003.

水工艺设备基础论文 篇3

【关键词】 节能减排;微涡网格絮凝池;小间距斜板沉淀池;V型滤池;气电转换器;二位三通电磁阀;SCADA集散型控制系统

Using the modern water-purifying technology replacing the low efficient water-treating equipments to speed up the construction pace of highly effective water supply

Teng Yong-chun, Wei Wen-zhang

(Water(Group) CO.LTD of Jilin city Jilin Jilin 132011)

【Abstract】Water(Group) CO.LTD of Jilin city has totally five water plants, in which the first water plant has the history of 83 years and the others build in 1940's to 1980's. Therefore, their water-supplying equipments fall behind seriously and the production capacity was low. In order to adapt the requirements of the urban development and the safety and high quality of the 1.4 million residents water, Water(Group) CO.LTD of Jilin cityinsist the scientific development concept, emancipate the mind, adopt opinions from various sources to use positively the modern water-purifying technology to replace or eliminate gradually the low production capacity water-treating equipments. It gets a remarkable result and speeds up the construction pace of highly effective water supply.

【Key words】Energy saving and pollution reducing;Small eddy and grids flocculation pond;small pitch and sloping plates sedimentation pond;V-filter;Gas-electric converter;Two-dimensional and Three-contacts solenoid valve;SCADA distributed control system 

1. 采用现代先进净水工艺技术,取代或淘汰低产能水处理设备,是高效、优质、安全供水急待解决的问题

随着国民经济飞速发展和构建和谐社会的需要,近年来国家对自来水的质量要求越来越高,比如2007年7月1日实施的GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》比旧标准GB5749-85《生活饮用水卫生标准》的检测项目多72项(新标准107项,旧标准35项),并且新标准的要求更为严格。就浑浊渡这项指标来说,新标准要求小于1~3NTU,旧标准要求小于3~5mg/L(相当于提高6~10NTU),即新标准对自来水浑浊度的要求应好于旧标准的6~10倍。吉林市水务集团虽经几次改造,净化设备仍属20世纪80年代以前低产能的传统工艺,根据吉林市松花江原水低温低浊处理难度大的特点,是达不到新水质标准和设计规范要求的,在节能与环保方面也很落后,这种状态如不尽快解决,会严重影响企业的信誉和发展。为摆脱低产能设备的制约,满足吉林市160平方公里区域内140万用水人口安全高质用水的需要,公司1998和2006年投产的二、三水厂的扩建工程,经公司与东北市政工程设计研究院认真调研考察,结合松花江原水低温低浊净化难度大的特点,设计中采用了法国得V型滤池和国内外先进的数字模拟自动投药、微涡网格絮凝池、小间距斜板沉淀池、SCADA集散型全流程自动控制系统,并在一水厂老滤池的技术改造中,将闸阀气动装置中的气电转换器改为二位三通电磁阀等,都收到了优质、环保、快捷、精确、节能减排、经济效益显著的效果。可见,采用现代先进净化工艺技术,取代或淘汰低产能净水处理设备,是水务行业高效、优质、安全供水急待解决的问题。

2. 实施项目的内容及收到的效果

2.1 工艺流程。原工艺流程见图1,扩建后工艺流程见图2。

2.2 项目内容与实施效果。

2.2.1 吉林市的源水系距吉林仅20公里的上游松花湖水库(库容108亿m³)泄流而来,青苔较多,易造成取水格栅堵塞,取水不畅,影响生产,在二、三水厂扩建工程中,取水增设了旋转隔网,问题迎刃而解。

2.2.2 多年来吉林市水厂曾使用过三氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铝等絮凝剂,均属一般无机盐絮凝剂,效率低,投量大,易腐蚀管道及设备,因PH值低对人健康不利,制水成本高。1996年公司从深圳引进了聚合氯化铝生产线,产品达到国家优等品标准,相对密度≥1.27,氧化铝含量(Al2O3)≥12%,盐基度为60%,PH值3.5~5.0,属于高分子高效絮凝剂,适于松花江低温低浊原水,投量仅为硫酸铝的30~50%,无须加碱调整出厂水的PH值,对设备和管网无腐蚀,自来水口感好。

2.2.3 投药与混合。

在二、三水厂扩建工程中,一期工程设计产水量均为10×1.08×104万m³/d。混凝剂为液态聚合铝(PAC),采用数字模拟自动投药系统即采用隔膜计量泵投加药剂。加药系统以原水流量、水质浊度为前馈信号,按比例调节投药量;以水下摄像FCD等效直径值为中馈信号,以沉淀池出水浊度为后馈信号,对投药量进行微调。混合方式为管道混合辅以静态混合器,混合时间为规范值的下限10.2s,流速为0.98m/s,时间短,速度快,效果好。

2.2.4 网格絮凝池。

絮凝是混凝沉淀工艺成败与否的关键,本文是从构造与设计参数两个方面加以论述的。首先,从构造上来看,网格絮凝池的几何尺寸单格为19.7m×15.1m×6.2m,为钢筋混凝土结构。由于池高适当,网格絮凝池与斜板沉淀池合建,共分两个系统,每个系统分两格。整个絮凝池由若干个竖井、孔洞和网板组成。(1)竖井。每个系统的网格絮凝池由49个方格竖井组成,加药混合后的原水先进入第1个总竖井,而后水流一分为二,分流到两侧的其余48个竖井中。48个竖井按流速和停留时间又分为三个区段,每个区段竖井的方格尺寸各异,并依次逐个增大。第一区段和第三区段36格,第二区段24格。(2)孔洞。每个竖井的侧壁留有孔洞,三个区段孔洞尺寸各异,呈逐渐增大趋势。进水水流通过预留孔洞按照流速渐减的规律,從一格流向下一格,上下交错流动,直至出口。(3)网板。为形成良好的微涡反应,在三个区段竖井的不同深度共安装360片网板,其中第一区段144片,第二区段120片,第三区段96片。每片网板上分布若干个网眼,网眼尺寸为80mm×80mm,100mm×100mm,120mm×120mm,三个区段网眼总数为668 424个,网板用乙丙共聚塑料压制而成。其次从设计参数的选择来看,在设计中根据吉林松花江原水低温低浊处理难的特点对网格絮凝池的一些设计参数作了调整,一是大幅度提高了竖井、孔洞和过网流速,竖井一档流速规范值为0.14~0.12m/s,实际为0.29 m/s,提高107%,二档规范为0.12m/s,实际0.16 m/s,提高33%(规范指GB50013-2006室外给水设计规范)。孔洞一档流速提高了120%,二档提高了160%,三档提高了90%,过网流速一档提高了103%,二档提高了44%。二是将反映时间延长了6.9 min~14.9min(反应时间为26.9min,规范是12~20min)。三是网格网眼总数高达近67万个,庞大的微涡数加强了水分子与絮凝剂分子接触碰撞机会,加快了絮凝。四是絮凝参数GT值为54069(规范为104~105),处中间状态,矾花形成的强度高,稳定性好,水下摄像显示絮凝效果较佳。为后续沉淀工艺创造看有力的条件。

2.2.5 小间距斜板沉淀池。

小间距斜板沉淀池是根据动水力学原理,有两个参数与沉淀效果有关,一是雷诺数Re=VR/ν,二是弗劳德数Fγ=V2/Rg,式中V表示水平流速,R表示水力半径,ν表示水的运动粘滞系数,g表示重力加速度。在沉淀池中通常要求降低雷诺数使流态成为层流以利于颗粒沉降,提高弗劳德数,水流对温差、浑水、风浪等影响抵抗能力强,使沉淀池中的流型保持稳定。由雷诺数Re和弗劳德数Fγ的计算公式可见,降低雷诺数和提高弗劳德数的有效措施是减小水力半径,斜板沉淀池就能达到这一目的,斜板间距越小,效果越好,斜板起到了整流作用。规范规定斜板间距为80 mm~100mm,三水厂采用25mm,为小间距斜板。池体的几何尺寸为29m×15.1m×5.4m,为钢筋混凝土结构。小间距斜板沉淀池由布水、进水、沉淀、清水、出水、排泥6个系统组成。斜板区面积为861m²,材质为乙丙共聚树脂。沉淀池表面负荷5.23 m³/hm²,接近规范下限值(规范5.0~9.0 m³/ m²h),比处理相同水量间距100mm三层斜板的沉淀池的表面负荷值低20%(见表1)。清水区上升流速1.43mm/s,比常规斜板沉淀池清水区上升流速低21%,沉后水质好,去浊率高达98%,沉后浊度最低达0.5NTU,平均1.4NTU,比三水厂旧系统低82%,大大减轻了后续构筑物滤池的负担。排泥采用刮泥机与气动快开刀闸相结合方式,周期长、浓度高、快捷、彻底、排水量小,较旧系统节水34%。网格絮凝池形成60多万个主微涡和无数个小微涡,蕴藏着巨大的反应能量。排泥周期长,为48小时,比旧系统提高1倍,减少自用水量。此外,新系统较旧系统节电69%,节药41%,节省人力87.5%,且自控程度高、屏幕显示直观大方、科学、安全。

2.2.6 V型滤池。

(1)V型滤池的引进。

V型滤池的基本形式是由法国得利满(Degremont)公司开发的一种重力式快滤池。1998年7月1日投产的吉林市二水厂扩建工程引进了法国的V型滤池,设计能力为10万m³/d。净化效果明显好于现有的传统式滤池,故在三水厂扩建工程中选择了V型滤池,设计能力为10万m³/d。经过认真研究消化吸收后,在设计中依据国标GB50013-2006《室外给水设计规范》结合松花江原水水质特点选择设计参数,并本着优先采用国产设备和材料的原则,对进水系统、配水系统、出水系统和自控系统中的闸阀、溢流堰、反冲洗潜水泵、鼓风机、滤头、测压表、流量计、程控仪等均采用国产设备,上马快,投资少,较进口设备节省建设资金37%。

(2)V型滤池的工作特点及高效节能效果(见表2)。

参照表2中各项数据总结出V型滤池工作特点及高效节能效果:

(1)恒水位等速过滤。滤池出水阀随水位变化不断调节开启度,池内水位在整个过滤周期内保持不变,滤池不出现负压,不产生气阻,整个池面始终处于均衡工作状态,运行稳定。

(2)采用均粒石英砂滤料,滤层厚度比普通滤池厚,为1150mm,普通快滤池滤料层厚700 mm,故截污量大、滤速高、水质好、过滤周期长。正常滤速为8~10m/h(普通快濾池为7~9 m/h),水质浊度一般达 0.5NTU以下,(普通快滤池为3NTU以下),过滤周期一般为48小时(普通快滤池为16小时)。

(3)V型进水槽(冲洗时兼做表面扫洗水槽)和排水槽沿池长方向布置,单池面积大时,有利布水均匀,其单池面积为普通快滤池3～5倍,适于大中型水厂,可节省闸门和仪表1/5~1/3,降低工程造价,便于维护管理。

(4)承托层较薄(50mm~100mm)普通快滤池为450mm~600mm,便于施工和维护,节省材料费用。

(5)采用空气、空气加水、水、表面扫洗四种反冲洗方式,提高了冲洗效果并节水、节电、减排。经统计,节水91%、节电87.5%、减少反冲洗排水85%(以上三个百分数计算依据是普通快滤池单池面积25m²,反冲洗泵配套电机功率为75KW,反冲洗强度为13L/㎡S,每池一次冲洗历时8分钟;V型滤池反冲洗潜水泵电机功率30KW,鼓风机电机功率45KW)。

(6)冲洗时滤层保持微膨胀状态,避免砂粒间的磨损和跑砂现象,既防止滤膜损坏又延长滤料的使用年限。

(7)与前置混凝沉淀工艺衔接顺畅,配套默契,较传统工艺降低混凝剂投量41%。

(8)自动控制,无人值班,只经常有人巡查即可,节省人力75%。

(9)按GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》要求,出厂水质全面达标。

2.2.7 水厂在生产运行中实现全流程自动控制。

自动控制系统本着:“技术先进、经济实用、安全可靠、质量优良”的设计原则,并为远期发展、公司的供水调度系统及Internet的衔接留有接口。为防止因技术产品使用时间较长趋于落后,易被淘汰而给水厂后期扩充留下隐患,以满足水厂和管理为前提,尽可能采用成熟可靠的最新产品。该系统由深圳市贝尔自动化技术有限公司设

计,采用当今国内外最先进的自动化技术及设备搭建的,经过四年多的生产运行,该系统达到了“技术先进、经济实用、安全可靠、质量优良”的设计标准,实现了全流程自动化控制与管理,因篇幅有限,在此不再赘述。

2.2.8 我公司一水厂现有已使用60余年的普通快滤池18座,共72个电动闸门安装在潮湿狭窄的管廊里,电气元件腐蚀严重,经常烧电机,后来将电动闸门改成气动闸门,情况稍有好转,但改造后每个闸门都有一个叫做气电转换器的配件也因潮湿经常损坏,致使事故频生,既影响安全生产,又须花费大量维修费;后经技术人员与维修工人反复研究,几经周折和努力,将气电转换器改换成二位三通电磁阀,成功地应用新技术改造老设备,每年节省电费、材料费、维修费20.6万元,保证了滤池的安全运行,收到了事半功倍的效果。

综上所述,吉林市水务集团有限公司这个老供水企业,面对供水设备严重老化落后、产能低下、难以完成高质安全的供水任务的困难局面,坚持科学发展观,解放思想,汇聚民智,在水厂扩建和技术改造中,采用先进的现代工艺技术,逐渐取代和淘汰低产能水处理设备,成效显著,加快了高效水务建设的步伐。

[文章编号]1619-2737(2010)06-02-116

工厂工艺冷冻水施工总结 篇4

广州雷诺丽特二期工艺冷冻水工程从2016年9月开工到2017年3月完工。

在整个项目过程中经历了许多事情，学到一些技术知识、项目管理知识。现对在该工程中积累的技术与管理经验和遇到的问题作一些总结。

一、工程概要

本工程是为塑料薄膜生产线提供工艺冷冻水的管道设备安装工程。该管道设计压力为1.6MPa，管道介质为清水。主要工程量为；管道安装、设备安装。

二、施工概要

工程施工流程分为施工前准备阶段，施工阶段、竣工验收阶段。在施工过程中必须做到工程的四大控制：安全控制、质量控制、进度控制、成本控制。

(一)、施工前准备阶段

1、了解该工程标书及熟悉签定的工程合同，清楚工程双方承担的责任。

2、审阅图纸（图纸会审），对图纸进行深化（单线图和BIM），出设计变更。

3、根据合同要求和图纸内容编制施工方案，施工计划、进度计划表、工机具和材料计划表。

4、组织质量技术安全交底，办理开工报告。(二)、施工阶段

1、安全控制

（1）、配备专职安全员。（2）、对进场人员做三级安全教育，定期开展安全教育。（3）、特殊作业前安全交底，做好防护。（3）、文明施工。

2、质量控制

（1）、落实公司制定的技术管理及质量保证体系。（2）、对进场材料质量严格把关。（3）、做好质量技术交底。（4）、记录、整理、汇总工程质量报表。

3、工程进度控制

（1）、编制完善的施工计划。（2）、施工图纸与现场符合，确保施工连续性。（3）、及时调整施工进度计划。

4、成本控制。

（1）、编制精准的材料计划。（2）、按图施工，按合同施工，按规范施工，严把质量关，减少返工造成的人工和材料浪费。（3）、及时确认增加工程量。（3）、申请付款凭证。(三)、竣工验收阶段。

（1）、工程预验收，发现问题及时整改处理问题。

（2）、竣工验收，编制、汇总竣工资料。（3）、竣工文件移交。

(四)、现对雷诺丽特工艺冷冻水二期工程施工过程作具体介绍。

1、设备安装工序。（1）、做好设备开箱检查记录（开箱检查记录）需业主及供货商签字确认。（2）、基础复测及处理(土建基础复测记录)。比如对该工程冷却水塔基础的坐标，标高、垂直度等确认及时发现问题及处理问题。（3）、设备安装前核对设备尺寸进行放线，设备就位，安装、找平、找正、设备固定（设备安装检查记录）。水泵等有振动的设备要安装减振器，有冷凝水产生的设备做接水盘。

2、管道安装工序。

（1）、支架安装（支架安装检查记录）。支架全部采用C型钢成品支架不能焊接，业主对施工质量要求非常高，安装支架要求整齐划一。（2）、管道安装（管道焊接工作记录）（管道安装记录）。该工程管道采用PE材质、304材质，安装具有一定复杂性。管道安装管道横平竖直，焊接符合规范要求。（重点监控）（3）、阀门安装（阀门试验需在管道安装前完成），随管道安装同时进行。（4）、管道试压（管道试压记录）。由于该管道设计采用PE材质，同时系统设计的压力低，为避免检漏后排水困难，所以采用气压试验既可以检漏后还能保证焊接口处的管道内处干燥状态，为后续焊接提供便利。（5）、管道吹扫、清洗（管道吹扫、清洗检验记录）。用压缩空气对管道吹扫，再用清水清洗直到检查排出水合格为止。（重点监控）（6）、管道分项工程质量验收记录。

3、竣工阶段：

（1）竣工验收，编制、汇总竣工资料。（施工过程管理记录、试验报告、工程验收记录、竣工图、移交清单）（2）竣工文件移交。

二、工艺冷冻水系统原理。

该工程是为薄膜生产线提供恒温的工艺冷冻水。冰水机是制冷设备其由水冷式冷凝器、蒸发器、压缩机等部件组成。

从冰水机出来的低温冷冻水进入冷冻水储水罐由冷冻水泵打入到各设备中去，对生产设备进行冷却，再回到冰水机实现冷冻水循环利用，如果过程中需要改变温度可以增加板式换热器来实现。冰水机制冷过程中的产生的热量由冷却水循环系统带到冷却水塔释放到室外。

三、工艺冷冻水系统调试遇到的问题及处理。

按系统分别调试，补水系统、冷却水循环系统、冷冻水循环系统。补水系统通过补水箱分别向每个系统补水。系统调试过程中遇到了以下几个问题。

（1）、补水进口流量小。在系统没有水的情况下补水，补水箱的水不够。增加进水流量或者间歇性补水。（2）、管道脏堵。由于采用PE管、304钢管，管道内没有大量的杂物。但还残留着切割PE管时留下黑色丝状物，这些残留把生产线设备前的过滤器堵了。在调试阶段，应清洗过滤器及设备前增加过滤器。（3）、管道内存有大量的空气，形成气阻，造成管道流量不够。在每个系统的最高点增加自动排气阀很好的解决了这个问题。（4）、在解决以上问题后，进入生产线设备的水流量还是不够。发现水泵进出口压差偏小，末端旁通阀全部打开。增加循环水泵进出口压差，末端旁通阀根据调试情况来开启多少。

四、整改扫尾遇到的问题及处理。（1）、管道漏水。对所有法兰紧固检查。（2）、支架不整齐。对所有支架进行整改。（3）、不能自动补水。系统改成闭式系统，调好补水压力。（4）、软管连接处容易脱落。对软管连接加固。

如何选择好的水处理设备 篇5

随着工业科技的进步，水质量正在慢慢下降，水处理设备的需求量正在慢慢上升，那么购买水处理设备应该注意哪些呢?如何才能买到合适自己的水处理设备呢?福能达官网建议注意以下几点：

首先说一下选购原则。水处理设备的价格各有不同，标准也不一样，要选择适合的水处理产品，只有适合的才是最好的。选购水处理设备的时候首先考虑公司的资质，要了解真实性，公司做过的成功案例，售后服务如何等细节问题。不要一味的追求低价位的产品。会根据用户要求的来定制，也可以配置高中低端不同的配置。售后服务。水处理设备长时间的使用后，很多的耗材需要更换的,或者是清洗的，在购买的时候要询问商家会不会给优惠或者是售后服务。

首先先明白我们的配置要求，水处理设备的配置方面，因为比较专业，所以更是陷阱重重。对于一些小功率的水泵，如10KW以下的水泵，专家认为没有必要选择进口水泵，像国产厂商的产品完全可以满足要求。滤料方面，一定不要只比价格，要比滤料的实际参数。比如同样活性炭滤料，碘吸附值750和900的价格差别将近1倍。控制器方面，设备可以采用比较成熟稳定的控制器。关于膜的选择，虽然现在有很多国内膜厂商，但专家的建议还是在国际品牌中选择，品质相对比较稳定。企业在不同供应商间做评价的时候，一定不能只看价格，因为水处理设备本身是个组合件，所以一定要逐项详细地比配置。另外还要看这个配置是否是根据你企业的实际情况设计的，是否能满足水质及使用两方面的要求。二，其次要注意产品的安全性比如：对于制药企业来说，药品安全是头等大事。因此制药企业在选择供应商的时候，首要考虑的是安全性。安全性可以从以下几个方面考察：首先是工艺和技术的安全性，能够确保达到要求的指标。比如，重金属离子的有效去除，微生物含量的控制。其次是水处理设备的组成部件安全，不得有有害溶出物。因为水处理设备从进水到出水会流经各种管道和过滤材料，所以一定要控制这些管道和材料的材质，避免往水中新增加对人有害的二次污染物。最后就是报警系统，当设备出现故障时，一定要有报警系统，避免受污染的水进入药品加工段。三，最后根据自己企业的实际情况选择一家高性价比的供应商。

所以总结一下以上说的这些，我们在选择水处理设备的时候要注意到以下四条：

第一条：看资质。

中华人民共和国卫生部卫生监督中心明确发布：生活饮用水卫生监督管理办法

其中第二十一条明确指出：

因此一切没有卫生部涉发的卫生许可批件的产品都属于‘无证驾驶’，是不受法律保护的。

具体查询办法请进卫生行政许可公众查询

第二条：看材质。

现代人装修水路改造都知道买管材、管件要买好的，安装完了还要打个压试试水。为什么?怕跑水呗。水火无情，这是一件至关重要的事情。

所以选择水处理装置第二件要看的事情就是罐体材质。市场上目前存在不锈钢，玻璃钢，铸铁，铝制，食品级树脂或PVC等材料。

前三种属于抗压性比较好的材质，可以用做前置过滤器(中央机)。

后两种属于抗压性比较差的材质，只能用在前置过滤器(中央机)的后端，用做直饮机使用。

这几种材质中，抗压性和耐腐蚀性以不锈钢为最好。价格也相对较高。食品极树脂或PVC抗压性较差，价格也比较低。

第三条：定功能。

选择水处理器要先明确自己的目的，首先从大的概念上说是要净化水还是要软化水。

净化水是去除水中的泥沙，杂质，细菌，重金属，余氯，有机物，以及一些矿物质。

软化水是去除水中的钙镁离子，最直接的说就是水垢。

一般软化水只需要用阳离子树脂就可以完成离子交换，去除钙镁离子。软化后的水具有清洁皮肤，洗衣服柔软顺滑，保护热水器和龙头，花洒不被水垢堵住，水槽也不再有水渍的优点。

但是要注意的是，正是因为其去除了水中的钙和镁，长期饮用软化水会造成人体缺钙和镁。因此上，除水质硬度达到很硬和极硬的标准，才应该使用软水机做为饮用水处理器。用软水机做生活水处理器是明智的选择。

净化水不同于软化水，需要用很多不同的滤料综合使用，才能达到预定的净化要求。每种滤料能起到不同的净化作用，怎么样合理的搭配滤料的组成由为关键。

第四条：选滤料。

目前净水材料常用的主要有PP棉，活性碳，KDF，超滤膜，RO膜(反渗透膜、逆渗透膜)，石英砂，麦饭石，红外线矿化球等。

PP棉属于涤纶棉的一种，可以过滤一些粗大的杂质和水锈。因为寿命极短，又无法反冲洗，现在用的比较少了，属于过时的净水材料。

活性碳是靠表面多孔状组织吸附化学物质，有机污染源、异色、异味等。所有表面上都有活性的基团，当分子大小不同的有机物进入孔中，就被牢牢吸附在表面，从水中去除了。我们能够感觉到的水的颜色和异味，大部分都是由有机物引起的，所以通过活性炭净化的水，不仅去除了大部分致癌的有机物，也使得水质清澈、口感绵软甘甜。

活性碳对于改善口感的作用不容置疑，但要指出的是由于活性碳寿命较短，需定期进行反冲洗和更换滤料。

KDF是高纯度的铜锌合金颗粒，它通过微电化学氧化-还原反应进行水处理工作，在与水接触时，合金中的两种金属在亚微观尺度上构成无数小的原电池系统，这种材料在水中具有强大的反应能力和极快的反应速度，可以清除水中高达99%的氯和水中溶解的铅、汞、镍、铬等金属离子和化合物。对抑制细菌、真菌、污垢、水藻的滋生效果卓著。

超滤膜是带排气性能的中空纤维超滤膜，通俗就像一个极细微的筛子，根据表面精细的微孔可滤除任何大于其精度的东西，包括细菌、微生物、胶体和蛋白质。

选择超滤膜要看其精度，由0.5微米-0.01微米不等。数值越小的膜过滤效果越好，选择超滤膜还要看其是外压膜还是内压膜，通俗的讲就是水流的方向是由外向内还是由内向外。外压膜抗压性要比内压膜好，选择超滤膜还要比较膜丝的厚度。因为水压超过超滤膜的抗压性，就会造成超滤膜破损而失效。膜丝厚的要比薄的抗压性好。

未来水处理设备行业发展趋势如何?

水处理设备主要包括构筑物、机械设备和电气、自控设备等。

按行业惯例，水处理设备主要分为通用机械设备和专用机械设备。

通用机械设备主要包括：水处理用风机、水处理用阀门、水处理用水泵等;专用机械设备主要包括拦污设备，排泥排砂机械设备，污泥处理设备，沼气利用设备和加药、消毒设备等。

按行业标准hj/t11-1996《环境保护设备分类与命名》，水处理设备可分为物理法处理设备、化学法处理设备、物理化学法处理设备、生物法处理设备和组合式水处理设备，其中每一大类中还细分为很多小类。

污水处理设施有许多，但最主要的有以下几种：

1、离心机：离心机主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开;或将乳浊液中两种密度不同，又互不相溶的液体分开(例如从牛奶中分离出奶油);它也可用于排除湿固体中的液体，例如用洗衣机甩干湿衣服;特殊的超速管式分离机还可分离不同密度的气体混合物;利用不同密度或粒度的固体颗粒在液体中沉降速度不同的特点，有的沉降离心机还可对固体颗粒按密度或粒度进行分级。

2、污泥脱水机：污泥脱水机特点是可自动控制运行，连续生产，无级调速，对多种污泥适用，适用于给水排水，造纸，铸造，皮革，纺织，化工，食品等多种行业的污泥脱水。

3、曝气机：曝气机是通过散气叶轮，将“微气泡”直接注入未经处理的污水中，在混凝剂和絮凝剂的共同作用下，悬浮物发生物理絮凝和化学絮凝，从而形成大的悬浮物絮团，在气泡群的浮升作用下“絮团”浮上液面形成浮渣，利用刮渣机从水中分离;不需要清理喷嘴，不会发生阻塞现象。本设备整体性好，安装方便，节省运行费用与占地面。

4、微滤机：微滤机是一种转鼓式筛网过滤装置。被处理的废水沿轴向进入鼓内，以径向辐射状经筛网流出，水中杂质(细小的悬浮物、纤维、纸浆等)即被截留于鼓筒上滤网内面。当截留在滤网上的杂质被转鼓带到上部时，被压力冲洗水反冲到排渣槽内流出。运行时，转鼓2/5的直径部分露出水面，转数为1-4r/min，滤网过滤速度可采用30-120m/h，冲洗水压力0.5-1.5kg/cm2，冲洗水量为生产水量的0.5-1.0%，用于水库水处理时，除藻效率达40-70%，除浮游生物效率达97-100%。微滤机占地面积小，生产能力大(250-36000m3/d)，操作管理方便，已成功地应用于给水及废水处理。

5、气浮机：气浮机是利用涡流泵的搅拌功能，将难以溶解于水中的气体或两种以上不同液体高效加压混合，产生的微细气泡粒径20-50微米。搅拌技术大大简化传统的搅拌工艺，不仅可以实现设备的小型化，还节省投资和运转成本。

超临界水氧化工艺处理城市污泥 篇6

超临界水氧化工艺处理城市污泥

为确定超临界水氧化工艺处理城市污泥的主要控制参数,用自建的`间歇式超临界水氧化装置进行了试验.结果表明:在压力为26 MPa、温度为420℃、停留时间为155 s和投加过量氧化剂(325%)时,反应液中的COD＜10 mg/L;金属盐和泥沙等沉积于反应器中,达到了良好的分离效果;最终残余固体产物的容积仅为浓缩污泥容积的1.2%左右.

作 者：昝元峰 王树众 林宗虎  作者单位：西安交通大学,动力工程多相流国家重点实验室,陕西,西安,710049 刊 名：中国给水排水  ISTIC PKU英文刊名：CHINA WATER & WASTEWATER 年，卷(期)： 20(9) 分类号：X703.1 关键词：城市污泥   超临界水氧化   工艺参数  

城市再生水处理工艺 篇7

关键词：再生水,混凝过滤,膜处理

1 引言

我国是个水资源缺乏的国家, 随着经济的高速发展, 水资源缺乏的问题日益突出, 虽然早在20世纪50年代我国就开始采用污水灌溉的方式回用污水, 但真正将污水深度处理后回用于城市生活和工业生产是近十几年才迅速发展起来, 在地球上, 只有大约0.6%的水资源是可以被人类所利用的, 而且分布也及其不均。据有关资料显示, 目前中国有400多个城市缺水。正常年均缺水达到60×108m3, 预计2030年缺水量将达到400~500×108m3, 因此水资源短缺和水污染加剧所形成的水危机也已经成为21世纪中国所面临的最严峻的问题之一[1~3]。

2 再生水使用现状

目前, 再生水处理是为了满足城市污水处理回收利用的要求, 对城镇污水处理厂二级处理达标之后的水进行三级处理的深度处理工艺, 常规的处理工艺主要包括混凝沉淀、过滤、高级氧化、离子交换、人工湿地以及膜法处理工艺等, 国内再生水的用途主要有:农田灌溉, 生活杂水, 河道补水, 清洁景观用水, 工业冷却循环水等。

3 再生水常规处理工艺

3.1 混凝沉淀过滤工艺

这种组合工艺主要是通过化学法将水中的胶体和微粒等物质凝聚起来, 形成体积较大的颗粒物质, 再通过滤池中生物膜的生物过滤和降解作用将废水中的污染物质截留处理, 从而使出水水质提升。滤池在运行过程中需要定期反洗, 现场操作人员需要根据出水水质和水量的变化确定反洗周期, 反洗水通过底部流入, 在滤料填充区形成湍流, 从而使老化的生物膜随着水流的剪切力脱落下来[4]。

这种组合工艺由于造价低、占地面积小, 在城市污水处理厂深度处理过程中得到了广泛的应用。

3.2 臭氧氧化工艺

臭氧具有很强的氧化性, 其不仅能氧化水中的无机物, 还能氧化很多难以生物降解的有机物, 臭氧可以直接与水中的有机物进行反应, 缓慢地将有机物分解, 也可以在碱性特殊条件下生成羟基自由基等中间产物, 羟基自由基再间接地氧化有机物、微生物等。臭氧工艺还可以有效去除水的色度、浊度、悬浮固体以及异臭味, 通过调节臭氧量和反应时间, 使出水清澈透明。另外, 臭氧还可以用来杀毒, 杀死水体中的病原菌, 并且其对温度和pH值的适应性很好, 实验证明, 臭氧的杀毒效率比氯更快[5]。

臭氧氧化法与常规水处理方法相比具有显著的特点, 对于生物难降解处理效果好, 降解速度快, 占地面积小, 自动化程度高, 无二次污染、浮渣和污泥产生量较少, 同时杀菌、漂白、防垢效果较佳[6]。随着科技的发展, 臭氧在水处理工程中的应用越来越广泛, 虽然目前各项技术和配套工艺还处于起步阶段, 但臭氧工艺在水处理领域的潜力越来越大, 随着专业技术开发工作不断深入研究, 臭氧氧化法一定会在水处理领域尤其是再生水处理领域得到更多青睐。

3.3 人工湿地工艺

人工湿地是由人工建造的表面类似沼泽的地面, 是一个综合性的人工生态系统, 主要利用土壤、滤料、表面植被及系统运行过程中微生物的物理、化学、生物3重协同作用, 对污水进行深度处理。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解等, 在系统运行过程中, 微生物是降解水中污染物的主要工具, 通过微生物的日常呼吸代谢, 废水中的大部分有机物都能得到降解和通话, 成为其细胞的一部分。

人工湿地与传统的处理工艺相比, 运行成本低, 管理简单便捷, 整个处理过程基本采用重力流, 无能耗, 日常维护仅需定期收割植物, 部分工艺可利用现有条件, 将湿地改造成景观池, 改善居民居住环境, 因此, 此工艺适合在土地资源充裕的地区投资建设。目前, 人工湿地根据水流态的不同, 主要分为3种:表面流人工湿地、潜流人工湿地和垂直流人工湿地, 与传统的污水处理厂比较, 其建设运行成本可降低50%。

3.4 膜处理工艺

膜处理技术是指通过利用特殊的有机高分子或无机材料所制成的膜 (半透膜) , 通过利用对混合物中各组份的不同选择渗透作用, 以外界能量作为推动力, 对混合物液体实现分离提纯和富集等操作, 其出水水质稳定、占地面积小, 操作方便, 对原水水质适应性好, 分离效果显著, 无污泥处理压力, 在水处理工艺中得到了广泛的应用, 但造价和运行管理费用比较高, 在运行过程中需要保持一定的膜压差, 能耗大, 需要定期对膜系统化学清洗以保证出水水质, 管理不善就会造成膜污染及堵塞, 影响系统运行。同时, 膜的平均寿命在5~8年, 现有的更换成本虽然已经在逐年降低, 但跟常规工艺相比, 仍然较高[7,8]。

目前常用的再生水的膜处理技术根据截留精度的差异分成了微滤, 超滤和纳滤3种: (1) 微滤技术。微滤技术介于常规过滤和超滤之间, 所使用的微滤膜多为均质膜, 膜整齐, 均匀的多孔结构。膜孔径0.2~20μm, 根据微滤膜性质主要分为有机微滤膜和无机微滤膜2种。有机膜材料容易被污染, 其表面易于原水中的腐殖酸类有机物产生交联作用;无机膜材料虽然造价高但稳定性强, 因此大多数再生水处理工艺中以无机膜为主要材料; (2) 超滤技术:超滤是介于微滤和纳滤之间的膜处理技术, 膜孔径在3~100nm之间, 主要通过筛分及膜表面的静电作用对水进行分离处理。近些年科技发展, 出现了外加振动方式的超滤设备, 像振动膜工艺, 就是在原有膜技术基础上通过改造, 更好地实现了污染物分离。超滤在水处理工艺中主要针对大分子微粒, 但因为其孔径较大, 在实际工艺中滤除效率一般, 对水中溶解性有机物去除效果不理想; (3) 纳滤技术。纳滤膜为低压RO膜, 膜孔径一般在纳米级以下, 主要用于软化水处理, 去除为污染物, 硝酸盐, 病毒和天然有机物等, 其处理效果受膜表面的电荷量影响, 电荷量越大, 对水中离子的去除效果越好, 因此, 为了保证处理效果的稳定性, 纳滤膜表面电荷量需要控制在一定范围内。

4 结语

城市污水经过处理后回用是解决目前城市用水危机和实现水的科学合理循环利用的重要途径之一。在实际应用过程中, 再生水处理工艺有很多种, 在工艺的选择时, 不仅要根据处理目标要求进行选择, 同时也要对源水性质进行分析论证, 结合运行成本及维保成本综合考虑, 有条件时, 应进行必要的实验论证, 以找出最经济合理的工艺。

参考文献

[1]陈益明, 刘坤, 郑涛, 等.城市污水回用现状及发展趋势[J].净水技术, 2003, 22 (5) :34~36.

[2]黄国忠, 王启山, 董晓伟, 等.新型再生水处理工艺的研究[C]∥国家建设部.2004年全国城镇污水处理工程建设与技术研讨交流会论文集.北京:国家建设部, 2004.

[3]程国斌, 白青.我国再生水利用现状与发展趋势[J].水处理信息报导, 2006 (1) :3~6.

[4]潘孝宇, 宋乾武, 李秀金.化学混凝与曝气生物滤池组合工艺用于再生水处理中试研究[J].环境科学研究, 2005, 18 (6) :64~67.

[5]王宝贞, 王欣泽, 李冰, 等.优质饮用水的消毒方法[J].哈尔滨工业大学学报, 2002, 34 (4) :478~482.

[6]潘理黎, 郑红艾, 浮建军.臭氧及联用技术在水处理中的应用[J].环境技术, 2003, 21 (1) :29~31.

[7]王栩涵.膜处理技术在再生水处理上的选择应用研究[J].科技致富向导, 2014 (24) .

金线莲根茎水提工艺优化研究 篇8

关键词：金线莲；多糖；游离氨基酸；响应面法；提取工艺优化

中图分类号：TS275.4 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2015）07-0287-04

金线莲是我国南方名贵的草药，有着“金草”“神药”的美誉。近年来随着组培技术的成熟，试管苗生产得以迅猛发展，目前组培产品已占市场份额的80%以上。尽管如此，由于其生长周期较长，金线莲价格依旧居高不下。金线莲采用组培方式生产中，试管苗叶片部分常被加工烘干成产品进行出售，根茎部分往往由于加工后成色不好，被大量丢弃，造成极大浪费。因而非常有必要开展金线莲茎和根进行功能性物质提取研究，以提高试管苗生产效益。目前金线莲功能性物质提取研究已有报道，但多是针对金线莲本身进行单项功能物质优化提取等方面研究[1-7]，针对试管苗根、茎进行复合物质提取鲜有报道。本研究从功能性大众饮料生产角度，采用超声波浸提法对金线莲根茎部分浸提，以粗多糖、游离氨基酸含量作为评价指标，优化前处理加工工艺，为今后综合开发金线莲功能性饮料提供新思路。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

试验材料为金线莲组培苗的根、茎。葡萄糖、苯酚、硫酸、磷酸氫二钠、磷酸二氢钾、茚三酮、谷氨酸均为分析纯。

1.2 试验设备

紫外可见分光光度计UV-1800PC-DS2（上海美谱达仪器有限公司）；恒温水浴锅（常州国华电器有限公司）；分析天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司）； 真空干燥箱（上海精宏实验设备有限公司）；自动纯水蒸馏器（上海嘉鹏科技有限公司）；九阳JYL-D055榨汁机（九阳股份有限公司）；KQ-100VDE台式双频数控超声波清洗器（昆山市超声波仪器公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 试液制备 取金线莲组培苗根茎10 kg，清洗后阴凉处沥水12 h，以每份100 g为1组，粉碎研磨后加水定容至1 500 mL，再进行超声波辅助提取。在不同的超声波功率、提取时间、提取温度条件下，抽取金线莲提取液后进行测定，测定重复3次，测量结果取平均值。

1.3.2 多糖测定 采用苯酚-硫酸法[8]进行葡萄糖测定。

葡萄糖标准曲线绘制：精确吸取0.10 mg/mL的葡萄糖工作液0、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00 mL 于20 mL 具塞试管中，补水至1.00 mL；各加入5% 苯酚0.6 mL、浓硫酸6 mL，摇匀冷却，室温放置20 min；以 0号管为空白参比，于490 nm处测定吸光度，每浓度设重复测定3 次。以葡萄糖浓度C（mg/mL）为横坐标，以吸光度D为纵坐标，绘制标准曲线，计算得回归方程D=6.437C-0.019（R2=0.991）。

1.3.3 游离氨基酸测定 参照GB/T 8314—2002《茶游离氨基酸总量测定》进行金线莲游离氨基酸测定。

氨基酸标准曲线的制作：分别吸取0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mL氨基酸工作液于25 mL容量瓶中，各加水4 mL、pH值8.0的磷酸盐缓冲液0.5 mL和2%的茚三酮溶液 0.5 mL，再沸水浴15 min，冷却后加水定容至25 mL，测定吸光度（D）并绘制曲线，计算得回归方程D=0.070C-0.021（R2=0.949）。

1.3.4 综合指标 以多糖、游离氨基酸含量值为指标，运用隶属度综合评分法对金线莲根茎水浸提工艺进行综合评分。

l=Ci-CminCmax-Cmin。（1）

式中，Ci为指标值，Cmin为指标最小值，Cmax为指标最大值。

按式（2）进行加权得干燥工艺的综合分S。

S=al1+bl2。（2）

式中，l1为指标1的隶属度，l2为指标2的隶属度，a为指标1的权值，b为指标2的权值。本研究以多糖提取得率为主要指标，游离氨基酸提取得率为次要指标，于是取 a=06，b=0.4。考虑到检测的差异性，以上指标的检测重复3次，测量结果取平均值[9-10]。

1.4 单因素试验设计

1.4.1 超声波功率对多糖和游离氨基酸含量的浸提影响 将试验条件固定为浸提温度为65 ℃、浸提时间50 min，分别调节超声波功率为60、70、80、90、100 W，过滤后测定提取液中多糖和游离氨基酸的含量。

1.4.2 浸提温度对多糖和游离氨基酸含量的浸提影响 将试验条件固定为超声波功率90 W、浸提时间50 min，分别测试浸提温度为60、65、70、75、80 ℃，过滤后测定提取液中多糖和游离氨基酸的含量。

1.4.3 浸提时间对多糖和游离氨基酸含量的浸提影响 将试验条件固定为超声波功率90 W、浸提温度为75 ℃，分别测试浸提时间40、50、60、70、80 min，过滤后测定提取液中多糖和游离氨基酸的含量。

1.5 响应面试验设计

综合单因素试验结果，根据Box-Benhnken中心组合试验设计原理，选取超声波功率（x1）、浸提时间（x2）和水提温度（x3）为试验因素，以综合评分为响应值，进行3 因素3 水平响应面分析试验，优化金线莲根茎水提工艺条件。试验因素和水平见表1。

1.6 数据处理方法

采用Design-Expert.V 8.0.5软件对试验数据进行回归分析，多项式模型方程拟合的性质由决定系数R2表达，统计学的显著性用F值检验。

2 结果与分析

2.1 单因素结果分析

2.1.1 超声波功率对多糖和游离氨基酸含量的浸提影响 从图1可以看出，随着超声功率的升高，多糖和游离氨基酸的提取均呈现先增大后减小趋势，当超声比功率为90 W时，二者的提取得率均达到最高值，而功率达100 W时，提取效率又略有降低。这是由于在超声波产生的两大效应：空穴效应和热效应中，当超声强度较小时，热效应可以忽略不计，此时超声波功率越高，能量越大，产生的空化气泡越大，细胞壁就被破坏得越完全，相应的细胞内多糖及游离氨基酸的提取得率增大；但随着超声强度的增加，产生的大量无用气泡，增加了声波散射衰减，空化效应削弱，热效应此时起主要作用，这就可能造成细胞内多糖及游离氨基酸的提取得率的降低[11-12]。综合考虑，超声波功率取90 W左右为宜。

2.1.2 水提温度对多糖和游离氨基酸含量的浸提影响 从图2可以看出，在60～75 ℃范围内，随着水提温度的升高，多糖、游离氨基酸提取得率不断升高，并于75 ℃时达到最高值，随后微有下降；多糖在75 ℃过后下降的趋势要比游离氨基酸明显。说明水提温度过高可能导致多糖降解，从而引起提取得率下降，所以浸提温度不宜过高，而游离氨基酸则相对耐受温度要高一些。综合考虑取浸提温度75 ℃左右为宜。

2.1.3 浸提时间对多糖和游离氨基酸含量的浸提影响 从图3可以看出，在浸提时间为40～60 min范围内，随着浸提时间的延长，多糖、游离氨基酸提取得率随着时间的延长而增加。60 min以后，多糖、游离氨基酸先后出现提取得率降低的趋势。这是由于在60 min之前，由于时间较短，多糖、游离氨基酸溶解不充分，故浸提时间与浸提得率呈正相关，而在 60 min 之后，多糖、游离氨基酸在75 ℃温度下长时间浸提出现部分降解，该趋势随着时间的推移对提取得率的负面效应要大于正面效应，因而提取得率不再随浸提时间的延长而显著增加。此外，亦有文献指出长时间的超声波萃取会对提取效果产生不利的影响[12]。单从各指标的提取得率上看，多糖较好的提取时间是在60 min左右，而游离氨基酸则为 70 min 左右。考虑到本试验中多糖的权值要大于游离氨基酸。因此，综合考虑浸提时间设在60 min左右为宜。

2.2 响应面法优化试验结果

在单因素试验的基础上，固定超声波功率90 W、浸提时间60 min、水提温度75 ℃等参数，对金线莲根茎水提工艺进行响应面法优化。

2.2.1 试验结果数据 响应曲面试验方案及试验结果见表2。

2.2.2 响应曲面分析 利用Design-Expert.V 8.0.5软件对试验数据进行回归分析，得回归方程：

S=0.82+0.11x1+0.095x2+0.16x3-0.24x1x2-0.10x1x3+0.11x2x3-0.24x12-0.097x22-0.11x32。

其中S为金线莲根茎水提工艺综合评分响应值，x1、x2、x3 为超声波功率、浸提时间、水提温度编码值。

由方差分析结果（表3）可知，模型项P值等于0.001，表明该模型高度显著，失拟度0.853>0.01，说明该模型可信度高，试验数据与模型不相符合的情况不显著，而且调整确定系数与预测确定系数之差（Adj-R2-Pre-R2）<0.2，说明模型的试验值与预测值相关性较高，模型准确[11，1]。回归方程的R2=0.943 7与校正R2=0.871 4相近，表明金线莲根茎水提工艺综合评分试验值和预测值有较好的拟合度，可用于试验结果的预测[13-16]。从数据上看x3、x1x2对金线莲根茎水提工艺综合评分曲面效应影响极其显著，x1、x2影响显著，而x2x3、x1x3影响不显著，影响金线莲根茎水提工藝的3个影响因素的主次顺序为x3>x1>x2，即水提温度>超声波功率>浸提时间。

图4直观地反映了当水提温度固定时，超声波功率和浸提时间的交互作用。在选定的条件范围内，响应面等高线相对较为密集，坡度较为陡峭，表明响应值（金线莲根茎水提工艺综合评分）对超声波功率和浸提时间交互作用的改变较为敏感，金线莲根茎水提工艺综合评分较高值落在两坐标编码值的中间偏上区域。随着超声波功率的变大或变小，和浸提时间的变长或变短，金线莲根茎水提工艺综合评分值都下降。

2.2.3 水提工艺参数优化 以综合评分为响应值，利用软件对试验数据进行最优化分析，得到当x1=-0.11，x2=0.85，x3=0.70，即超声波功率为88.9 W，浸提时间为68.5 min，水提温度为78.5 ℃时，综合评分最高，达0.961。考虑到实际操作的方便，取超声波功率为89 W、浸提时间为68.5 min、水提温度为79 ℃时，进行验证性试验测得多糖2.45 mg/mL，游离氨基酸0.61 mg/mL，综合分值0.952，试验值与预测值接近，验证了该模型的可靠性。

3 结论

在本试验中根据响应面中心组合设计理论得出：在设定考察的3个因素及考量的区域中水提温度对产品的综合提取效果影响最大，超声波功率次之，浸提时间最小。

建立了金线莲根茎水提工艺的综合分与水提温度、超声波功率、浸提时间的二次多项式回归模型，得到最佳工艺参数。经试验验证，超声波功率为89 W、浸提时间为 68.5 min、水提温度为79 ℃时，验证性试验测得多糖 2.45 mg/mL，游离氨基酸0.61 mg/mL，综合分值0.952，相对误差为 0.93%。试验值与理论值是吻合的，证明了该模型的合理可靠性。

响应面法直观地分析了因素交互项的影响，得出了超声波功率和浸提时间的交互作用对综合分指标影响显著，而其他因素交互作用不显著。

参考文献：

[1]赵保发，张志信，张仕秀，等. 正交试验法优选金线莲总黄酮的提取工艺[J]. 保山师专学报，2008，27（5）：59-60.

[2]林丽清，黄丽英，钟添华，等. 金线莲多糖的分离纯化与含量测定[J]. 中国医院药学杂志，2007，27（8）：1037-1039.

[3]张茶妹，周文富. 正交优选超声波辅助提取三明药用植物金线莲中总氨基酸的工艺研究[J]. 化学与生物工程，2013，30（2）：78-82.

[4]余 杰，崔仕超，张晓辉，等. 响应面分析法优化金线莲多糖提取过程的研究[J]. 汕头大学学报：自然科学版，2009，24（4）：55-60.

[5]王文成，林衍生，陈建福. 金线莲保健型红茶饮品开发工艺研究[J]. 食品工业，2013（10）：148-151.

[6]关 璟，王春兰，郭顺星，等. 福建金线莲总黄酮提取工艺的研究[J]. 中国药学杂志，2008，43（21）：1615-1617.

[7]张秀才，吴岩斌，吴锦玉，等. 金线莲总黄酮回流提取工艺研究[J]. 福建中医药，2013，44（4）：53-55.

[8]Cuesta G，Suarez N，Bessio M I，et al. Quantitative determination of pneumococcal capsular polysaccharide serotype 14 using a modification of phenol-sulfuric acid method[J]. Journal of Microbiological Methods，2003，52（1）： 69-73.

[9]张黎骅，张 文，吕珍珍，等. 响应面法优化酒糟微波间歇干燥工艺[J]. 农业工程学报，2011，27（3）：369-374.

[10]李云雁，胡传荣. 试验设计与数据处理[M]. 北京：化学工业出版社，2005：134-136.

[11]朱俊向，吴 昊，杨绍兰，等. 超声辅助提取冻干番茄粉番茄红素的工艺优化[J]. 农业工程学报，2013，29（18）：284-291.

[12]Kumcuoglu S，Yilmaz T，Tavman S. Ultrasound assisted extraction of lycopene from tomato processing wastes[J]. Journal of Food Science and Technology，2014，51（12）： 4102-4107.

[13]Konwarh R，Pramanik S，Kalita D，et al. Ultrasonication—a complementary ‘green chemistry’ tool to biocatalysis： a laboratory-scale study of lycopene extraction[J]. Ultrasonics Sonochemistry，2012，19（2）： 292-299.

[14]Li Y，Fabiano-Tixier A S，Tomao V，et al. Green ultrasound-assisted extraction of carotenoids based on the bio-refinery concept using sunflower oil as an alternative solvent[J]. Ultrasonics Sonochemistry，2013，20（1）： 12-18.

[15]陳君琛，周学划，赖谱富，等. 大球盖菇漂烫液喷雾干燥制营养精粉工艺优化[J]. 农业工程学报，2012，28（21）：272-279.