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,由于PAM的難溶性,也需干投機作為溶液制備的關(guān)鍵設(shè)備。干式投加的關(guān)鍵是干粉定量投加機。先進的干粉投加設(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) 對流動性較差的藥劑可選擇料斗震蕩系統(tǒng),并帶有隔振膠座,以防止震動傳遞到輸送器上,引起藥劑自流; 4) 帶有特殊設(shè)計葉片的內(nèi)置攪拌混合器,混合藥劑輔助流動; 5) 輸送器料斗不存在死區(qū),投加輸送器可達到最大排凈; 6) 為防止粉料受潮結(jié)塊,在干投機螺旋投加管上裝有電加熱器; 成套的干粉投加機可選擇下列主要部件以適應(yīng)不同藥劑及自動化控制要求,如:自動加料器、料斗/振蕩器、料位開關(guān)、儲料倉等。 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、儲存 2) 藥液投加計量 3) 加藥系統(tǒng)設(shè)備控制 2.1 藥液制備、儲存設(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械攪拌機,這種制備技術(shù)的關(guān)鍵在于高效均勻的同水進行溶解混合。攪拌設(shè)備的技術(shù)水平對攪拌混合效果至關(guān)重要。先進的攪拌設(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 3) 攪拌設(shè)備的技術(shù)先進性以達到同樣攪拌混合效果(排液量相同),所需功率最小為佳,實現(xiàn)節(jié)能、降耗的目的。 新型高效攪拌設(shè)備的出現(xiàn),為達到降低運行成本提供了手段,下面為國際上新型高效攪拌機同傳統(tǒng)攪拌機的效率比較: 攪拌機效率比較 攪拌槳葉類型 Sabre®槳葉 45°折板平槳葉 螺旋推進式槳葉 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全自動連續(xù)溶液制備技術(shù) 由于目前采用的藥液制備、儲存工藝占地面積大、土建成本高,近年來新的藥液制備、儲存技術(shù)已開始使用。這種方法采用全自動連續(xù)溶液制備技術(shù),具有自動化程度高、占地面積小、溶液配置精度高的特點,尤其是對新型的聚合絮凝劑采用傳統(tǒng)制備方法很困難時,這種方法將是選擇方向。 2.2 藥液投加、計量、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、計量和控制。雖然具有操作簡單、可靠性高、管理方便等優(yōu)點,但由于建高位藥液池成本高、投加點及投藥量受限制等缺點,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(帶電信號輸出)、調(diào)節(jié)閥及PID調(diào)節(jié)技術(shù)進行自動化改造,也可達到準(zhǔn)確自動調(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、計量和控制。 2.2.2.1 水射器投加 水射器具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便的優(yōu)點,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。目前在自來水廠已很少采用。但國外已開發(fā)出水射器技術(shù)和真空加氯機技術(shù)結(jié)合的新型藥液投加控制設(shè)備,具有可動部件少、控制準(zhǔn)確、無脈動流、易實現(xiàn)自動控制等特點。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(典型投加量2000L/h以上),采用計量泵投加,設(shè)備成本將會大幅度提高。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、管路簡單等特點。但其精度較低、耐腐蝕性有限且不能干運轉(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、可干運轉(zhuǎn)、耐腐蝕、易實現(xiàn)自動控制、功能齊全、適用性廣泛等特點成為水廠藥液投加的主流設(shè)備。計量泵是一種往復(fù)式運動的容積泵。 自1936年美國人Milton Roy父子發(fā)明了世界第一臺計量泵起至今已有近70年歷史,其技術(shù)已很成熟。計量泵的原型機為柱塞式計量泵。由于柱塞式計量泵存在耐腐蝕性不夠、易泄漏等缺點,除非在特殊場合,現(xiàn)已很少在水廠加藥中使用。在水廠加藥中使用的計量泵主要是隔膜計量泵。隔膜計量泵又分為機械隔膜計量泵和液壓隔膜計量泵。 近十幾年來,計量泵驅(qū)動技術(shù)得到了長足發(fā)展,除了傳統(tǒng)的電機驅(qū)動方式外,新型的計量泵還有電磁驅(qū)動和氣動馬達驅(qū)動。氣動馬達驅(qū)動的方式在水廠很少使用。近年來,電磁驅(qū)動方式的計量泵(簡稱電磁計量泵)在我國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)運動的原理。大多數(shù)電磁計量泵均為機械隔膜式,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1000:1l 過壓自動保護:無須外裝安全泄壓閥l 外部自動控制:自動型可直接接收外部4~20mA或脈沖數(shù)字信號控制、l 便 于同PLC控制系統(tǒng)地聯(lián)接 運動部件簡單、無需潤滑、無傳動減速部件,可靠性高l 全密封的外殼:外殼材質(zhì)為玻璃纖維增強PP材質(zhì),防護等級可達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±2%l 高性價比,特別適用于中小型水廠?蓪崿F(xiàn)數(shù)字化控制。l 對于電機驅(qū)動的隔膜計量泵,機械隔膜計量泵和液壓隔膜計量泵在各種類型水廠均有應(yīng)用。 機械隔膜計量泵: 由于受隔膜的機械強度所制約,輸出壓力一般≤1.2MPa.單頭最大投加量世界先進水平不大于4000L/h,隔膜壽命指標(biāo)為8000h以上,投加精度一般在±1~±2%。為保證計量泵運行的安全性和可靠性,在應(yīng)用中要求在計量泵出口處安裝安全泄壓閥。 液壓隔膜計量泵: 采用了液力平衡原理,隔膜不承受剪切力。輸出壓力可達幾十兆帕,單頭最大投加量可達近16m³/h,隔膜壽命指標(biāo)20000h以上,投加精度可達±0.5~±1%。并設(shè)有內(nèi)置安全泄壓閥,大大提高了計量泵運行的安全性和可靠性。 計量泵控制技術(shù): 電磁計量泵無需電動沖程控制器和變頻器即可直接接受外部4~20mA或脈沖數(shù)字信號進行自動控制。使用方便,在中小水處理加藥過程中得到了廣泛應(yīng)用。 電機驅(qū)動的計量泵控制可采用沖程控制器對計量泵沖程在0~100%范圍內(nèi)無級調(diào)節(jié)。接受外部4~20mA或1~5V控制信號。同時電動沖程控制器可輸出沖程位置信號。在不使用變頻器和對計量泵進行現(xiàn)場標(biāo)定情況下,這個位置信號可代表計量泵的輸出流量。目前國內(nèi)計量泵制造技術(shù)在電動沖程控制方面同世界先進水平還有較大距離。 隨著電機變頻技術(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量泵驅(qū)動電機,以實現(xiàn)對計量泵流量輸出的自動控制。由于國產(chǎn)計量泵電動沖程控制技術(shù)較落后,因而采用變頻器控制計量泵的方式較多。但受普通電機的變頻特性限制,一般的調(diào)解范圍在2:1~3:1,在控制要求較高的場合有很大局限性。為了提高變頻控制調(diào)解范圍,近年來強制風(fēng)冷型變頻電機技術(shù)得到了越來越廣泛的應(yīng)用,其變頻調(diào)節(jié)范圍可達到10:1~5:1,有效的提高了計量泵自動調(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,但隨著流量儀表和調(diào)節(jié)控制技術(shù)的發(fā)展,在大流量藥液投加中將會得到廣泛應(yīng)用。以往水廠使用的主要是耐腐蝕的機械密封離心泵,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。這些機械密封式離心泵具有一個共同的缺點,即機械密封的泄漏造成環(huán)境污染和腐蝕。針對腐蝕性、有毒有害液體的輸送,新型的無泄漏磁力驅(qū)動離心泵(簡稱磁力泵)將會得到越來越廣泛的應(yīng)用。磁力泵采用磁力耦合技術(shù),無機械密封聯(lián)接,在輸送過程中保證絕對無藥液的泄漏。自1946年勝達因-HMD公司發(fā)明世界上第一臺無泄漏磁力泵至今已有近60年歷史,該項技術(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)的機械密封耐腐蝕離心泵。目前國內(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→ 調(diào)節(jié)閥 → 投加點 這種投加控制適用于大流量藥液投加,系統(tǒng)精度可達±1~±2%,具有可動部件少、可靠性高、自動化程度高、性價比高、運行成本低等特點。藥液投加量越大,其性價比越具有優(yōu)勢。隨著水廠自動化水平及人員素質(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)運而生。這種設(shè)備將溶液攪拌制備、計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、造價低、投產(chǎn)快等特點。 其主要技術(shù)特征: 藥桶:l 容積最大可達3000L,材質(zhì)為PE 投加計量泵:l 一般采用電磁計量泵或機械隔膜計量泵 電動攪拌機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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