1. 干式加藥設(shè)備 盡管在一般加藥工藝過程中很少采用干式投加,但對(duì)于一些特殊藥劑(不易于制備成水溶液或適于干投的藥劑),仍可采用干式投加。在制備PAM溶液時(shí),由于PAM的難溶性,也需干投機(jī)作為溶液制備的關(guān)鍵設(shè)備。干式投加的關(guān)鍵是干粉定量投加機(jī)。先進(jìn)的干粉投加設(shè)備具有如下技術(shù)特征: 1) 投加精度——0.5~3%之間(取決于所投藥劑的物性); 2) 投加量的調(diào)解范圍——10%~100% ; 3) 對(duì)流動(dòng)性較差的藥劑可選擇料斗震蕩系統(tǒng),并帶有隔振膠座,以防止震動(dòng)傳遞到輸送器上,引起藥劑自流; 4) 帶有特殊設(shè)計(jì)葉片的內(nèi)置攪拌混合器,混合藥劑輔助流動(dòng); 5) 輸送器料斗不存在死區(qū),投加輸送器可達(dá)到最大排凈; 6) 為防止粉料受潮結(jié)塊,在干投機(jī)螺旋投加管上裝有電加熱器; 成套的干粉投加機(jī)可選擇下列主要部件以適應(yīng)不同藥劑及自動(dòng)化控制要求,如:自動(dòng)加料器、料斗/振蕩器、料位開關(guān)、儲(chǔ)料倉(cāng)等。 2. 濕式加藥設(shè)備 目前普遍采用的濕式加藥工藝,主要有三部分組成: 1) 藥液制備、儲(chǔ)存 2) 藥液投加計(jì)量 3) 加藥系統(tǒng)設(shè)備控制 2.1 藥液制備、儲(chǔ)存設(shè)備 根據(jù)藥劑的來源,有固態(tài)及液態(tài)兩種。 2.1.1藥液制備的攪拌技術(shù) 對(duì)于固態(tài)藥劑及濃縮液態(tài)藥劑,目前普遍的制備工藝流程如前所述。由于壓縮空氣攪拌存在攪拌混合死區(qū)及沉淀死角,更有效的攪拌采用機(jī)械攪拌機(jī),這種制備技術(shù)的關(guān)鍵在于高效均勻的同水進(jìn)行溶解混合。攪拌設(shè)備的技術(shù)水平對(duì)攪拌混合效果至關(guān)重要。先進(jìn)的攪拌設(shè)備應(yīng)具有如下技術(shù)特征: 1) 不產(chǎn)生攪拌混合死區(qū),無沉淀死角 2) 高效:低功率、大排液量產(chǎn)生充分的紊流和擾動(dòng) 3) 攪拌設(shè)備的技術(shù)先進(jìn)性以達(dá)到同樣攪拌混合效果(排液量相同),所需功率最小為佳,實(shí)現(xiàn)節(jié)能、降耗的目的。 新型高效攪拌設(shè)備的出現(xiàn),為達(dá)到降低運(yùn)行成本提供了手段,下面為國(guó)際上新型高效攪拌機(jī)同傳統(tǒng)攪拌機(jī)的效率比較: 攪拌機(jī)效率比較 攪拌槳葉類型 Sabre®槳葉 45°折板平槳葉 螺旋推進(jìn)式槳葉 排 液 量 Q 3000m³/h 3000m³/h 3000m³/h 槳葉直徑D 1m 1m 1m 轉(zhuǎn) 速n 58rpm 88rpm 125rpm 吸收功率 W 0.9kW 3.3kW 3.7kW 2.1.2全自動(dòng)連續(xù)溶液制備技術(shù) 由于目前采用的藥液制備、儲(chǔ)存工藝占地面積大、土建成本高,近年來新的藥液制備、儲(chǔ)存技術(shù)已開始使用。這種方法采用全自動(dòng)連續(xù)溶液制備技術(shù),具有自動(dòng)化程度高、占地面積小、溶液配置精度高的特點(diǎn),尤其是對(duì)新型的聚合絮凝劑采用傳統(tǒng)制備方法很困難時(shí),這種方法將是選擇方向。 2.2 藥液投加、計(jì)量、控制 藥劑濕式投加目前普遍采用的投加技術(shù)有重力式投加和壓力式投加兩種。 2.2.1 重力式投加方式 重力式投加方式,是依靠藥液自重完成投加、計(jì)量和控制。雖然具有操作簡(jiǎn)單、可靠性高、管理方便等優(yōu)點(diǎn),但由于建高位藥液池成本高、投加點(diǎn)及投藥量受限制等缺點(diǎn),在新建水廠已很少采用。但在已采用這種投加方式的老水廠可采用現(xiàn)代高精度流量計(jì)(帶電信號(hào)輸出)、調(diào)節(jié)閥及PID調(diào)節(jié)技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)化改造,也可達(dá)到準(zhǔn)確自動(dòng)調(diào)節(jié)投加量的目的。 2.2.2 壓力式投加方式 是采用水射器或加藥泵來完成藥劑投加、計(jì)量和控制。 2.2.2.1 水射器投加 水射器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便的優(yōu)點(diǎn),但存在效率低、能耗大、易堵塞、受工作水壓影響、穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)。目前在自來水廠已很少采用。但國(guó)外已開發(fā)出水射器技術(shù)和真空加氯機(jī)技術(shù)結(jié)合的新型藥液投加控制設(shè)備,具有可動(dòng)部件少、控制準(zhǔn)確、無脈動(dòng)流、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等特點(diǎn)。目前已知的最大投加量只有1000L/h左右。 2.2.2.2 加藥泵投加技術(shù) 這是目前應(yīng)用最為廣泛的藥液投加方式。常用的加藥泵有:容積泵和離心泵。 1) 容積泵投加技術(shù) 在水廠加藥過程中,容積泵主要有兩種:計(jì)量泵和螺桿泵。 當(dāng)藥液的粘度較高(典型的是PAM溶液)、且投加量較大時(shí)(典型投加量2000L/h以上),采用計(jì)量泵投加,設(shè)備成本將會(huì)大幅度提高。螺桿泵的應(yīng)用適應(yīng)了這種需求。它具有適用于高粘度介質(zhì)、投加量大、無脈動(dòng)、管路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。但其精度較低、耐腐蝕性有限且不能干運(yùn)轉(zhuǎn)。 近十幾年來,在水廠加藥過程中,應(yīng)用最為普遍的加藥設(shè)備是計(jì)量泵,它取代了許多傳統(tǒng)加藥設(shè)備。其投加精度高、可干運(yùn)轉(zhuǎn)、耐腐蝕、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、功能齊全、適用性廣泛等特點(diǎn)成為水廠藥液投加的主流設(shè)備。計(jì)量泵是一種往復(fù)式運(yùn)動(dòng)的容積泵。 自1936年美國(guó)人Milton Roy父子發(fā)明了世界第一臺(tái)計(jì)量泵起至今已有近70年歷史,其技術(shù)已很成熟。計(jì)量泵的原型機(jī)為柱塞式計(jì)量泵。由于柱塞式計(jì)量泵存在耐腐蝕性不夠、易泄漏等缺點(diǎn),除非在特殊場(chǎng)合,現(xiàn)已很少在水廠加藥中使用。在水廠加藥中使用的計(jì)量泵主要是隔膜計(jì)量泵。隔膜計(jì)量泵又分為機(jī)械隔膜計(jì)量泵和液壓隔膜計(jì)量泵。 近十幾年來,計(jì)量泵驅(qū)動(dòng)技術(shù)得到了長(zhǎng)足發(fā)展,除了傳統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式外,新型的計(jì)量泵還有電磁驅(qū)動(dòng)和氣動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。氣動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的方式在水廠很少使用。近年來,電磁驅(qū)動(dòng)方式的計(jì)量泵(簡(jiǎn)稱電磁計(jì)量泵)在我國(guó)小型水處理加藥過程中得到了非常廣泛的應(yīng)用,它采用電磁鐵吸合產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)的原理。大多數(shù)電磁計(jì)量泵均為機(jī)械隔膜式,具有如下技術(shù)特征: 投加量范圍:0.8~95L/hl 流量調(diào)解范圍:可高達(dá)1000:1l 過壓自動(dòng)保護(hù):無須外裝安全泄壓閥l 外部自動(dòng)控制:自動(dòng)型可直接接收外部4~20mA或脈沖數(shù)字信號(hào)控制、l 便 于同PLC控制系統(tǒng)地聯(lián)接 運(yùn)動(dòng)部件簡(jiǎn)單、無需潤(rùn)滑、無傳動(dòng)減速部件,可靠性高l 全密封的外殼:外殼材質(zhì)為玻璃纖維增強(qiáng)PP材質(zhì),防護(hù)等級(jí)可達(dá)IP65以上l 節(jié)能低功耗,一般功率在22W~87Wl 泵頭結(jié)構(gòu)為機(jī)械隔膜式,多種應(yīng)用方式(高粘度介質(zhì)、漿料介質(zhì)均可適用),多種泵頭材質(zhì)可選l 投加精度可達(dá)±2%l 高性價(jià)比,特別適用于中小型水廠?蓪(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制。l 對(duì)于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的隔膜計(jì)量泵,機(jī)械隔膜計(jì)量泵和液壓隔膜計(jì)量泵在各種類型水廠均有應(yīng)用。 機(jī)械隔膜計(jì)量泵: 由于受隔膜的機(jī)械強(qiáng)度所制約,輸出壓力一般≤1.2MPa.單頭最大投加量世界先進(jìn)水平不大于4000L/h,隔膜壽命指標(biāo)為8000h以上,投加精度一般在±1~±2%。為保證計(jì)量泵運(yùn)行的安全性和可靠性,在應(yīng)用中要求在計(jì)量泵出口處安裝安全泄壓閥。 液壓隔膜計(jì)量泵: 采用了液力平衡原理,隔膜不承受剪切力。輸出壓力可達(dá)幾十兆帕,單頭最大投加量可達(dá)近16m³/h,隔膜壽命指標(biāo)20000h以上,投加精度可達(dá)±0.5~±1%。并設(shè)有內(nèi)置安全泄壓閥,大大提高了計(jì)量泵運(yùn)行的安全性和可靠性。 計(jì)量泵控制技術(shù): 電磁計(jì)量泵無需電動(dòng)沖程控制器和變頻器即可直接接受外部4~20mA或脈沖數(shù)字信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)控制。使用方便,在中小水處理加藥過程中得到了廣泛應(yīng)用。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)的計(jì)量泵控制可采用沖程控制器對(duì)計(jì)量泵沖程在0~100%范圍內(nèi)無級(jí)調(diào)節(jié)。接受外部4~20mA或1~5V控制信號(hào)。同時(shí)電動(dòng)沖程控制器可輸出沖程位置信號(hào)。在不使用變頻器和對(duì)計(jì)量泵進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定情況下,這個(gè)位置信號(hào)可代表計(jì)量泵的輸出流量。目前國(guó)內(nèi)計(jì)量泵制造技術(shù)在電動(dòng)沖程控制方面同世界先進(jìn)水平還有較大距離。 隨著電機(jī)變頻技術(shù)的發(fā)展,近年來水廠加藥過程較普遍的采用變頻器控制計(jì)量泵驅(qū)動(dòng)電機(jī),以實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)量泵流量輸出的自動(dòng)控制。由于國(guó)產(chǎn)計(jì)量泵電動(dòng)沖程控制技術(shù)較落后,因而采用變頻器控制計(jì)量泵的方式較多。但受普通電機(jī)的變頻特性限制,一般的調(diào)解范圍在2:1~3:1,在控制要求較高的場(chǎng)合有很大局限性。為了提高變頻控制調(diào)解范圍,近年來強(qiáng)制風(fēng)冷型變頻電機(jī)技術(shù)得到了越來越廣泛的應(yīng)用,其變頻調(diào)節(jié)范圍可達(dá)到10:1~5:1,有效的提高了計(jì)量泵自動(dòng)調(diào)節(jié)范圍。在復(fù)雜的加藥控制過程中采用電控沖程控制和變頻控制相結(jié)合,可達(dá)到雙調(diào)控制。這種控制方式在一些大、中型水廠中的應(yīng)用越來越廣泛。 計(jì)量泵泵頭結(jié)構(gòu)及材質(zhì): 隨著各種新型藥劑的應(yīng)用,計(jì)量泵為適應(yīng)藥液的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì),在泵頭結(jié)構(gòu)改進(jìn)和材質(zhì)使用上近年來有了較大發(fā)展。 泵頭結(jié)構(gòu):高粘度泵頭、漿料泵頭、專用聚合電解質(zhì)泵頭、濃硫酸泵頭、防虹吸泵頭、衛(wèi)生級(jí)泵頭,可選用以適應(yīng)不同藥液的性能。 泵頭材質(zhì):PVC、PP、PVDF、不銹鋼、20號(hào)合金、哈氏合金等,可選用以適應(yīng)不同藥液的腐蝕性。 2) 離心泵投加 離心泵在水廠主要應(yīng)用于藥液提升和輸送,但隨著流量?jī)x表和調(diào)節(jié)控制技術(shù)的發(fā)展,在大流量藥液投加中將會(huì)得到廣泛應(yīng)用。以往水廠使用的主要是耐腐蝕的機(jī)械密封離心泵,主要類型有普通耐腐蝕離心泵、自吸式耐腐蝕離心泵、液下耐腐蝕離心泵。這些機(jī)械密封式離心泵具有一個(gè)共同的缺點(diǎn),即機(jī)械密封的泄漏造成環(huán)境污染和腐蝕。針對(duì)腐蝕性、有毒有害液體的輸送,新型的無泄漏磁力驅(qū)動(dòng)離心泵(簡(jiǎn)稱磁力泵)將會(huì)得到越來越廣泛的應(yīng)用。磁力泵采用磁力耦合技術(shù),無機(jī)械密封聯(lián)接,在輸送過程中保證絕對(duì)無藥液的泄漏。自1946年勝達(dá)因-HMD公司發(fā)明世界上第一臺(tái)無泄漏磁力泵至今已有近60年歷史,該項(xiàng)技術(shù)日臻成熟。在腐蝕性、有毒、有害化學(xué)溶液輸送應(yīng)用中將逐步取代傳統(tǒng)的機(jī)械密封耐腐蝕離心泵。目前國(guó)內(nèi)外均有許多廠商在生產(chǎn)制造磁力泵,從水廠應(yīng)用的磁力泵技術(shù)水平看,國(guó)產(chǎn)磁力泵的差距主要表現(xiàn)在:磁性材料不過關(guān),易產(chǎn)生退磁現(xiàn)象,泵頭材質(zhì)及結(jié)構(gòu)選擇范圍較小。 磁力泵亦有自吸式、液下式等多種結(jié)構(gòu)規(guī)格供選擇。采用耐腐蝕離心泵或磁力泵進(jìn)行藥液投加的工藝流程如下: 控制器
外 外部控制設(shè)定 溶液池(藥液)→ 離心泵/磁力泵 → 流量計(jì)→ 調(diào)節(jié)閥 → 投加點(diǎn) 這種投加控制適用于大流量藥液投加,系統(tǒng)精度可達(dá)±1~±2%,具有可動(dòng)部件少、可靠性高、自動(dòng)化程度高、性價(jià)比高、運(yùn)行成本低等特點(diǎn)。藥液投加量越大,其性價(jià)比越具有優(yōu)勢(shì)。隨著水廠自動(dòng)化水平及人員素質(zhì)的提高,這種投加技術(shù)將越來越受到重視。 3) 一體式加藥裝置 隨著水處理加藥設(shè)備的發(fā)展,為便于投加量較小的藥液投加,一體式加藥裝置應(yīng)運(yùn)而生。這種設(shè)備將溶液攪拌制備、計(jì)量泵投加和控制集成于一體。具有安裝方便、占地空間小、集成度高、造價(jià)低、投產(chǎn)快等特點(diǎn)。 其主要技術(shù)特征: 藥桶:l 容積最大可達(dá)3000L,材質(zhì)為PE 投加計(jì)量泵:l 一般采用電磁計(jì)量泵或機(jī)械隔膜計(jì)量泵 電動(dòng)攪拌機(jī)l 高/低液位控制開關(guān)l 可配置排污閥、固定件、接頭、控制箱等附件l 投加量范圍:0.02L/h至1200L/hl
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