加药消毒设备的优化选择与应用

加药消毒设备的优化选择与应用加药消毒设备现状一、加药设备应用现状目前，国内水司使用的混凝剂及助凝剂品种较多，采用的加药设备也不尽相同。药剂投加方式有干投法和湿投法两种。各水司普遍采用湿投法，只有个别水司在投加生石灰及活性炭时采用了干投法。湿投法的工艺主要有以下两种：溶解池→提升泵或自流→溶液池→转子流量计及手动调节阀→原水溶解池→提升泵或自流→溶液池→加药泵→原水上述湿投法第一种工艺方式，被一部分中、小型水厂采用。这种方式常采用人工控制投药量，投加量控制难以掌握，不能充分发挥药剂的效能。在原水水质或水量发生变化的情况下如不能及时发现，药量的调整要滞后一段时间，给安全供水带来了不利因素。第二种方式，大中型水厂采用的较多，便于实现自动控制，可有效的根据原水水质变化控制加药量，为节能降耗、保证水质提供了保障。加药系统中，主要设备为药液制备系统及加药泵。目前使用的加药泵种类主要有计量泵、螺杆泵、普通耐酸离心泵及无泄漏磁力泵等。计量泵因其加注量精确、运行稳定可靠，应用较为广泛，是各类水司在选择加药设备时的首选。螺杆泵主要在投加高粘度大流量的PAM溶液时采用。耐酸离心泵及无泄漏磁力泵多作为药液输送泵，向原水中直接投加时需配备流量计及调节控制阀。药液制备系统用于溶解及稀释药剂，在投药系统中是必不可少的环节。在各种供水规模的水厂中，药剂溶解及稀释主要采用搅拌方式完成，目前采用的搅拌方式多数是机械搅拌机及压缩空气搅拌，运行的效果均比较稳定可靠。压缩空气搅拌由于存在搅拌死区，常会在空气布管下产生沉淀物。在加药设备控制方式上，相当一部分水厂还是采用较为简单的人工控制方式，采用自动控制（开环控制和闭环控制）方式的较少。在采用开环控制（典型的为流量比例控制）方式的加药系统中，使用效果较稳定可靠。而采用闭环控制方式的加药系统中，使用效果并不十分令人满意。由于设备质量、技术水平和使用、维护等多方面原因，一些水司选择使用的自动控制最后也变成了人工控制，没能实现原有意图。从设备来源方面，半数以上水司，特别是大中型水司采用了进口设备，使用的效果总体还是令人满意的，但存在的主要问题是进口设备品牌繁多、采购渠道混乱不畅，造成供货周期长、价格较高、技术服务不及时等问题。备品备件采购也存在同样问题。近年来，一些国际知名的主要加药泵制造商纷纷在华投资，建立独资工厂，进行本土化生产，有效的改变了目前进口设备存在的问题。与此同时，国产加药泵制造技术也有了长足进步，在手动控制方面，只要保养、使用得当，也能达到与进口设备相同使用效果的目的。另外，国产加药设备具有配件价格低、售后服务及时的优点。二、消毒设备应用现状目前国内水司使用的消毒剂有液氯、二氧化氯、氯胺、臭氧、次氯酸钠、高锰酸钾、漂白粉等，但以液氯消毒为主。二氧化氯、次氯酸钠等消毒剂使用的较少。目前各水司加氯控制方式可分为人工控制和自动控制二种。人工控制的加氯工艺流程为：室温气化氯瓶转子加氯机或手动真空加氯机水射器加氯点这种消毒方式中、小水厂采用的较多。操作简单，能够满足消毒的要求。由于安全性原因，转子加氯机已很少采用。自动控制的加氯工艺流程有三种：开环比例控制、闭环负反馈控制、复合环路控制。开环比例控制的加氯工艺流程为：氯瓶→正压管路切换及/或蒸发系统→真空调节器→自动真空加氯机→水射器→加氯点工艺管路流量计闭环负反馈控制的加氯工艺流程为：氯瓶→正压管路切换及/或蒸发系统→真空调节器→自动真空加氯机→水射器→加氯点→余氯取样余氯检测仪开环+闭环的复合环路控制的加氯工艺流程为：氯瓶→正压管路切换及/或蒸发系统→真空调节器→自动真空加氯机→水射器→加氯点→余氯取样工艺管路流量计余氯检测仪自动控制工艺方式在大中型水司采用的较多，因其自控程度高、运行效果安全可靠而越来越得到广泛应用。据不完全统计，目前国内水司使用的真空加氯机均为进口设备，进口真空加氯机的品牌集中度相对较高。但由于采购渠道的混乱也造成了供货周期长、服务不及时等问题。三、氯回收装置应用现状作为一种安全防护设施，泄氯回收装置在正常生产中使用的次数较少。许多水司的回收装置安装以后一直未运行过。本次调查发现泄氯回收装置存在的问题较多。由于许多中和装置的反应液还在使用20%的NaOH溶液，由于设备长时间不运行，易使碱液结晶，堵塞碱泵及喷头，导致工艺管道破裂等事故出现，致使整个回收系统失灵而影响正常安全保障。另外，泄氯回收装置箱体加工工艺不过关，存在着防腐层脱落，箱管结合处泄漏等。为了维持系统运行的可靠性，作为设备的使用者应定期运行泄氯回收系统，避免上述问题出现。泄氯回收装置作为安全生产重要防护措施之一，各水司应充分认识到设置的必要性，有关科研单位应加大对其研制开发力度，采用新工艺、新技术，以确保泄氯回收装置运行安全、稳定、可靠。加药消毒设备技术发展趋势随着供水行业的不断发展，加药、消毒设备在供水系统中所占的地位越来越重要，其发展过程是伴随供水行业的扩大和社会、科学、技术的进步而发展的，过去净水厂的加药、消毒工作主要以简单机械的体力劳动和人工操作为主，设备简单、计量不准确、控制手段不健全、水质合格率低，影响了安全生产、正常的生活使用要求和身体健康。现今的加药、消毒工作，在投加、检测、控制、计量等方面正向着自动化发展；在降耗、节能、保证水质合格率方面有了很大提高，在新建的部分水厂中，已经达到了国际先进水平。由于我国各地区的经济发展水平不同，存在地区差别、城乡差别和新、老水厂差别，在加药、消毒设备的采用和控制水平方面不能一概而论，应逐步、全面、均衡的发展。21世纪净水厂的加药、消毒工作目标应在保证出厂水和管网水达到国家生活饮用水水质标准的前提下：降低运行成本、提高劳动生产率及自动化生产控制水平，控制和消除处理水中对人生体有害的微量污染物和副产物，确保人民的生活水平的提高和身体健康为前提。I.加药设备技术发展状况加药系统设备的构成与所处理的原水类别、水质质量、加药方法、加药方式和选用药品种类有直接关系。一、干式投加法药剂的干式投加方法，就是直接向水中投加固体状（一般为粉末）药剂的过程，除投加石灰及活性碳等可不必再制成水溶液的药剂外，一般不再采用这种投加技术。干式投加法的工艺设备一般由药剂破碎设备和干粉投加机组成。二、湿式投加法投加的药剂是液体状态，液体药剂可以是固体药剂的溶解溶液，也可以是药剂的成品溶液，一般成品药液的浓度较高，需要稀释投加。药品的湿式投加，是目前国内净水厂普遍采用的一种药品投加方式。湿式投加方法可分为重力投加方式和压力投加方式。目前采用的湿式投加方法的工艺一般包括：药品的搬运、调制（溶解）、提升或自流、储液、投加、计量等过程。工艺如下：药剂(固体)→溶解池→储液池→溶液池→投加计量控制→投加点↑↑（加水、搅拌、排渣）（加水配制、搅拌）药剂（液体）→储液池→溶液池→投加计量控制→投加点↑（加水配制、搅拌）三、加药设备技术发展1.干式加药设备尽管在一般加药工艺过程中很少采用干式投加，但对于一些特殊药剂（不易于制备成水溶液或适于干投的药剂），仍可采用干式投加。在制备PAM溶液时，由于PAM的难溶性，也需干投机作为溶液制备的关键设备。干式投加的关键是干粉定量投加机。先进的干粉投加设备具有如下技术特征：1)投加精度——0.5~3%之间（取决于所投药剂的物性）；2)投加量的调解范围——10%~100%；3)对流动性较差的药剂可选择料斗震荡系统，并带有隔振胶座，以防止震动传递到输送器上，引起药剂自流；4)带有特殊设计叶片的内置搅拌混合器，混合药剂辅助流动；5)输送器料斗不存在死区，投加输送器可达到最大排净；6)为防止粉料受潮结块，在干投机螺旋投加管上装有电加热器；成套的干粉投加机可选择下列主要部件以适应不同药剂及自动化控制要求，如：自动加料器、料斗/振荡器、料位开关、储料仓等。2.湿式加药设备目前普遍采用的湿式加药工艺，主要有三部分组成：1)药液制备、储存2)药液投加计量3)加药系统设备控制2.1药液制备、储存设备根据药剂的来源，有固态及液态两种。2.1.1药液制备的搅拌技术对于固态药剂及浓缩液态药剂，目前普遍的制备工艺流程如前所述。由于压缩空气搅拌存在搅拌混合死区及沉淀死角，更有效的搅拌采用机械搅拌机，这种制备技术的关键在于高效均匀的同水进行溶解混合。搅拌设备的技术水平对搅拌混合效果至关重要。先进的搅拌设备应具有如下技术特征：1)不产生搅拌混合死区，无沉淀死角2)高效：低功率、大排液量产生充分的紊流和扰动3)搅拌设备的技术先进性以达到同样搅拌混合效果（排液量相同），所需功率最小为佳，实现节能、降耗的目的。新型高效搅拌设备的出现，为达到降低运行成本提供了手段，下面为国际上新型高效搅拌机同传统搅拌机的效率比较：搅拌机效率比较搅拌桨叶类型Sabre®桨叶45°折板平桨叶螺旋推进式桨叶排液量Q3000m³/h3000m³/h3000m³/h桨叶直径D1m1m1m转速n58rpm88rpm125rpm吸收功率W0.9kW3.3kW3.7kW2.1.2全自动连续溶液制备技术由于目前采用的药液制备、储存工艺占地面积大、土建成本高，近年来新的药液制备、储存技术已开始使用。这种方法采用全自动连续溶液制备技术，具有自动化程度高、占地面积小、溶液配置精度高的特点，尤其是对新型的聚合絮凝剂采用传统制备方法很困难时，这种方法将是选择方向。2.2药液投加、计量、控制药剂湿式投加目前普遍采用的投加技术有重力式投加和压力式投加两种。2.2.1重力式投加方式重力式投加方式，是依靠药液自重完成投加、计量和控制。虽然具有操作简单、可靠性高、管理方便等优点，但由于建高位药液池成本高、投加点及投药量受限制等缺点，在新建水厂已很少采用。但在已采用这种投加方式的老水厂可采用现代高精度流量计（带电信号输出）、调节阀及PID调节技术进行自动化改造，也可达到准确自动调节投加量的目的。2.2.2压力式投加方式是采用水射器或加药泵来完成药剂投加、计量和控制。2.2.2.1水射器投加水射器具有结构简单、使用方便的优点，但存在效率低、能耗大、易堵塞、受工作水压影响、稳定性差等缺点。目前在自来水厂已很少采用。但国外已开发出水射器技术和真空加氯机技术结合的新型药液投加控制设备，具有可动部件少、控制准确、无脉动流、易实现自动控制等特点。目前已知的最大投加量只有1000L/h左右。2.2.2.2加药泵投加技术这是目前应用最为广泛的药液投加方式。常用的加药泵有：容积泵和离心泵。1)容积泵投加技术在水厂加药过程中，容积泵主要有两种：计量泵和螺杆泵。当药液的粘度较高（典型的是PAM溶液）、且投加量较大时（典型投加量2000L/h以上），采用计量泵投加，设备成本将会大幅度提高。螺杆泵的应用适应了这种需求。它具有适用于高粘度介质、投加量大、无脉动、管路简单等特点。但其精度较低、耐腐蚀性有限且不能干运转。近十几年来，在水厂加药过程中，应用最为普遍的加药设备是计量泵，它取代了许多传统加药设备。其投加精度高、可干运转、耐腐蚀、易实现自动控制、功能齐全、适用性广泛等特点成为水厂药液投加的主流设备。计量泵是一种往复式运动的容积泵。自1936年美国人MiltonRoy父子发明了世界第一台计量泵起至今已有近70年历史，其技术已很成熟。计量泵的原型机为柱塞式计量泵。由于柱塞式计量泵存在耐腐蚀性不够、易泄漏等缺点，除非在特殊场合，现已很少在水厂加药中使用。在水厂加药中使用的计量泵主要是隔膜计量泵。隔膜计量泵又分为机械隔膜计量泵和液压隔膜计量泵。近十几年来，计量泵驱动技术得到了长足发展，除了传统的电机驱动方式外，新型的计量泵还有电磁驱动和气动马达驱动。气动马达驱动的方式在水厂很少使用。近年来，电磁驱动方式的计量泵（简称电磁计量泵）在我国小型水处理加药过程中得到了非常广泛的应用，它采用电磁铁吸合产生往复运动的原理。大多数电磁计量泵均为机械隔膜式，具有如下技术特征：投加量范围：0.8~95L/h流量调解范围：可高达1000：1过压自动保护：无须外装安全泄压阀外部自动控制：自动型可直接接收外部4~20mA或脉冲数字信号控制、便于同PLC控制系统地联接运动