郑州北铁路机务段工业纯水改为食用纯净水的设计与选型

1　课题提出

　　郑州北铁路机务段工业纯水站于1987年建成，采用钠离子交换预软化，电渗析与阴阳混合离子交换优化组合制水方式，工艺流程为：原水→钠床→电渗析→混床→纯水。设备产水能力2t/h，水源为自备井水与自来水的混合水，水质电导率800～1000μS/cm，硬度6～7mmol/L，经过处理后的水，水质电导率1～5μS/cm，硬度接近零。该纯水用于内燃机车冷却液用水及蓄电池电解液用水。由于这项纯水技术，工艺先进，设备运行可靠，出水质量稳定，1989年获铁道部科技进步二等奖。
　　鉴于京广、陇海铁路电气化，动力牵引由用内燃机车改为用电力机车，因而郑北机务段用于内燃机车冷却液用水的工业纯水，大幅度减少，产水能力每天富余约30 t。如何利用好这部分工业纯水，成为一个新的课题。我们经过反复调查研究，根据江泽民主席提出的：“大力发展饮水工程，改善市民饮水质量”的精神，结合当前纯净水深入人心，风行于世之际，将富余的工业纯水，改进为符合国家饮用水卫生标准的纯净水，供给本单位职工和家属直接生饮和加热饮用。

2　设计方案与流程

2.1　饮用纯净水设计能力

　　郑州北机务段职工及家属共约1万人，每天需用纯净水量按人均2.0 L，每天共需纯净水20 t，故工业纯水改为饮用纯净水的设备，设计能力按产水1.5 t/h设计，每天产水能力30 t，可满足需要。
2.2　饮用纯净水供给方式
　　郑州北机务段的科室、车间和班组比较分散，远的相距几公里，而且家属居住地点更分散，所以，只有采取桶装纯净水供给方式。
　　为便于管理和节约投资，拟适当扩建原有工业纯水站厂房，建立一个饮用纯净水生产灌装车间，采用人工灌装方式。
　　为解决桶装水的消毒及人工灌装时对桶的冲洗消毒，本设计采用臭氧消毒方法。臭氧消毒设备能力，要满足冲洗桶和灌装纯净水两部分用水消毒的需要。
2.3　饮用纯净水工艺流程
原有工业纯水箱→加压水泵→活性炭过滤器精密过滤器→超滤器→饮用纯水罐→加压水泵→紫外线消毒器→灌装　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　↑
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　臭氧消毒器

3　设备作用与选型

　　1)活性炭过滤器：本设计活性炭过滤器的主要作用是去除水中的余氯和异味。设备选用不锈钢外壳，600 mm×2000 mm活性炭过滤器一台，出力2t/h，设备费8800元。
　　2)精密过滤器：本设计的精密过滤器为截留通过活性炭被带入水中的活性炭粉末而设置的，并起保安过滤器作用。设备选用不锈钢外壳，五芯5 μm PPF滤芯精滤器220 mm×600　mm一台，设备费3 200元。
　　3)超滤器：它是采用中空纤维膜，利用其膜中大量的微孔结构，在两侧压差作用下，使溶液中水或小分子物质能顺利通过微孔，而细菌、大分子有机物质微粒则被截留，从而达到物质的分离、净化。本设计超滤器为不锈钢外壳，采用双通路循环流程设计，两台为一组，使反冲洗更方便、有效，并延长设备使用寿命。超滤器每天反冲洗一次，就是将一台超滤器的进水阀关闭，同时打开排污阀，利用另一台超滤器的净水，对这一台超滤器进行反冲洗，反冲洗时间10 min，两台超滤器互为反洗。设备选用五芯中空纤维膜滤芯220 mm×600 mm超滤器一组两台，每组出力2 t/h，设备费12000元。
　　4)臭氧发生器：臭氧是很强的氧化剂，具有快速、高效灭菌的作用，清净水中臭氧浓度达0.3～2 mg/L时，在1 min内就可以杀死细菌。本设计的臭氧发生器，是用于桶的冲洗消毒和灌装水消毒。设备选用XY—1型臭氧发生器，臭氧产量4 g/h，设备费(含无油空压机及气水混合器)15 400元。
　　5)紫外线消毒器：本设计的紫外线消毒器，作为备用消毒设备。选用30 W×2紫外线消毒器，出力2t/h，设备费3500元。
　　6)饮用纯水罐：本设计饮用纯水罐选用3 mm厚不锈钢罐，容积为1t，同时作为臭氧与纯水的氧化塔，设备费6500元。
　　7)加压水泵两台：本设计选用不锈钢离心水泵，设备费两台4000元。
　　工程总费用60000元，其中设备费53400元，运输及安装调试费6600元。

作者单位:郑州北铁路机务段(河南郑州，450052)
作者简介：第一作者赵风琴，女，1954年生，1972年高中毕业后从事水处理化验工作，1997年西南交通大学工业分析大专班毕业，现任郑州铁路局郑州北机务段化验室主任、工程师。