加药间和加氯间的设计要点

加药间和加氯间的设计要点舒昕(天津市市政工程设计研究院给排水分院，天津300051)摘要：通过对加药同和加氯间各种设备的分析，结合设计规范，总结设计体会。关键词：计量泵混凝剂药剂投加量安全性腐蚀性自动控制1概述加药间和加氯间是水处理中常见的处理建筑物，在各种设计行业中都有着广泛的应用。在市政行业中，加药间主要为给水厂、污水厂、再生水厂的混凝沉淀服务，具有配药、加药及计量的功能；其中的药剂分为混凝剂、絮凝剂和助凝剂，混凝剂包括各种低分子和高分子的铝盐和铁盐，絮凝剂主要指聚丙烯酰胺(PAM)，助凝剂主要来调节水中的pH值，如氯气、氢氧化钠、生石灰等。加药间的投药方式主要有三种，重力式投加、水射器投加和计量泵投加，随着技术发展和用户对自动化操作要求的提高，计量泵投加越来越普遍，本文只讨论采用计量泵加药的加药间设计。加氯间主要为给水厂、污水厂、再生水厂杀菌消毒服务，具有投加及计量的功能；主要有投加液氯和投加二氧化氯二类，本文只讨论使用液氯的加氯间设计。加药间的处理基本流程为：2加药间主要设备的选型使用计量泵投加的加药间最主要的设备就是计量泵，依据中华人民共和国关于计量泵的国家标准(GB／T7782—1996)的规定，计量泵根据“泵头部分”不同可以分为柱塞泵和隔膜泵；根据“过流部分”的情况不同分为：活塞式、机械隔膜式；液压隔膜式；根据“驱动方式”的不同分为：电机驱动、电磁驱动、气动；根据“工作方式”不同分为：往复式、回转式、齿轮式、液压隔膜式等。恰当的选择计量泵非常关键。一般可依据如下原则选择：1、被计量液体的流量(L／h)，所需要的压力(MPa)。2、被计量液体的主要特性，液体名称、化学腐蚀性、黏度(cp)、温度(℃)、浓度、比重、固体含量等。3、系统的背压，流动的稳定性需求、合适的吸升高度。4、计量泵的工作环境状况，例如是否需要耐腐蚀、防爆等。5、计量泵的计量精度。对于我们市政行业来说，常用的药剂种类不多，化学性质相对稳定，输送介质的浓度和粘度不高，其物理特性与水比较近似，所以我们选择计量泵时主要关心的就是被计量液体的流量和压力及腐蚀性和计量精度。特殊情况下，输送的药剂中杂质较且容易结垢时(如CaO)通常采用螺杆泵。柱塞计量泵是柱塞作直线往复运动，直接借助阀的开闭达到吸排液体目的的。柱塞泵可以有很多气缸从而达到很高的压力(几百兆帕)，其流量受其工作原理限制一般较小。隔膜泵的工作原理与柱塞泵类似，它是依靠夹紧在泵缸之间的隔膜，通过柱塞或其推动的推动液压油使泵缸工作容积交替发生变化，并通过排出阀和吸入阀的启闭来输送液体的。隔膜靠静密封将输送的液体与外部严密隔开，所以隔膜泵不会泄漏，双隔膜的泵安全性更高。按操作方式不同隔膜泵分为机械操作和液压(或气压)操作两种。前者靠直接与隔膜相连的柱塞形推杆的往复运动使隔膜产生交替的运动；后者则靠由外部供人压力油或压缩空气或者通过柱塞作用于液压腔中液压油产生脉冲压力使隔膜交替运动。三种计量泵的比较见表1。3加药间的设计注意事项1．安装高度：隔膜式计量泵的泵中心与最低液位之间高差应小于1米，当可以使泵腔内充满介质时，泵中心与最低液位之间高差也应小于3米。2．进出管经：计量泵前后管道的管径不应小于泵本身吸入及排出口的管径。计量泵出水是脉冲型的(非连续流)，不能按连续流查表计算管径，一般可按设计流量的2—3倍来查表计算管径。如果管径过小，管道抖动幅度大，容易损坏。这一点在加药间的设计中是一个非常普遍的错误!3．计量泵应靠近吸药点，吸药管路应减少拐弯和长度，保证脉动的计量泵不会产生局部真空，以避免气蚀和噪声，保证隔膜和止回阀的使用寿命；出水管路中应避免局部凸起，造成断流。4．计量泵加药时需要配备一些设备，标准的配套设备有：背压阀、泄压阀、脉冲阻尼器、校准柱、角阀、Y型过滤器等。在泵进口设有校准柱，用于标定每台泵的流量或冲程，许多计量泵可共用一台；而脉冲阻尼器位于计量泵的出口，用来平衡出口压力，该设备高约0．5米，粗细不等20—30厘米，二者都要安装在立管上，同时这二种设备容易漏药，需要考虑排药液和地面防腐问题。Y型过滤器要安装在水平的管道上才能起到作用，泄压阀和背压法应当安装在泵的进出口附近。5．依据设计规范要求，加药问内应储存一定量的药品。我们使用的铁盐和铝盐的工业产品绝大多数都是含有结晶水和杂质的，当储存的药品为液体时应特别注意该药液在不同浓度以及在不同温度下的溶解度，为了不使液体药品结晶析出必要时应考虑加热措施；当使用固体药品而且纯度不高时应在溶解药液前增加简单的筛分措施(如增加筛网)，避免大块的固体进入溶药罐，卡住和损坏搅拌桨叶。6．由于铝盐和铁盐低分子药剂的溶解性高，溶解速度快，搅拌桨叶的速度可以高一些，搅拌时间大约20—30分钟即可，但是像聚丙烯酰胺这样的高分子物质的水溶液一般都比较粘度，搅拌桨叶的速度应低一些，搅拌时间大约60分钟以上，药剂的水溶液才能达到完全均匀混合。7．加药间的控制比较简单，溶药罐(池)一般用高、低液位浮球阀控制，计量泵本身具有调冲成和调节流量的功能。4加氯间主要设备及控制形式加氯问的主要设备是加氯机。我国加氯在早期大多使用转子加氯机，随着技术进步和对操作安全的要求越来越高，目前几乎都是用自动真空加氯机。真空式加氯机其本质是“气体流量调节与测量控制系统”，主要由真空调节器，流量计／控制阀及水射器组成，主要分为差压稳压器调节的真空加氯机和音速流原理调节的真空加氯机二种，目前大多为进口产品，国产的比较少见。目前比较先进的是音速流原理调节的真空加氯机。真空加氯机配套的主要设备有：氯瓶、液氯蒸发器、漏氯吸收装置等。为避免串联的氯瓶过多，液氯蒸发器只有在加氯量大的场合使用。考虑经济因素，结合当地的温度，北方的加氯量大于15kg／h时就可以使用；南方冬季温度高，加氯量大于40kg／h时才使用。漏氯吸收装置的处理规模分为500kg和1000kg，这与单个氯瓶的重量是对应的，只有在大中型的加氯间或对安全要求较高的场所才使用该装置。自动真空加氯机的控制方式有手动和全自动。全自动控制又可分为：流量比例控制、余氯反馈控制、复合环控制三种。母流量比例控制：该控制方式是在加氯前设置一台流量计，测量需要加氯的水量，然后依据设计的加氯量或经验值按流量的比例加氯。该方法适应用在对余氯没有要求的场所(如污水处理厂出水)，不能依据水质调节，不能控制消毒成本。·余氯反馈控制：该控制方式是开始加氯时不考虑其它因素，按照一个适中的固定量加氯，在该加氯点附近的下游区域取样，通过余氯分析仪将余氯量的信号反馈给加氯机，让其与设定好的余氯量(依据经验得到)进行比较，从而调节加氯机的加氯量。该方法适用于对余氯要求的场所，但是控制的精确度不高，加加氯受水质和水量的影响大．同时存在滞后性．对控制消毒成本不强复合环控制是前面二者的结合，该控制采用二点加氯法，分别位于进入清水池(接触池)的前后。进人清水池的采用流量比控制，并且把加氯量信号传到加氯机，在清水池的出水采用余氯反馈控制．并且依据余氯情况和管网的经验数据进行补氯，从而很好的控制加氯量，该方法适用于对余氯要求的场所，控制的精确度高，加氯量不受水质和水量的影响大，可以很好控制消毒的成本，但是控制系统的投资略高。5加氯间的设计注意事项加氯间的设计在新旧规范中有了很大不同，新规范已经把加氯间的安全性提到了一个新的高度．在62—63页中用黑体字标出，但是还有好多设计细节需要审视。水射器最好放在加氯点旁边，将负压(氯气不会泄漏)的氯气管引到该处，管径很小，外加套管的管径也小。我们以前的设计中，经常将水射器放在加氯间内，离清水池距离较远这样做使混合液出水管径较大，外加套管或做缆沟的价格较贵，不经济而且距离较远时水利器的需要较大的压力才能正常工作，小尽合理’2水射器应安装竖直的管道上，还应保证水射器处水压高于投加点压力！加氯机加氯量在4kg／h或以下的用DN20管、加氯量在10kg／h，的用DN25管或DN32管。3依据我国国标一“氯气安牟操作规程”中6.3.1.2条的规定，氯库中的吊车荷载应当是氯瓶总重的二倍以上，这点在设计中经常被忽视。4．氯瓶和加氯机连接一律采用铜管，它们之间的阀门必须是特殊的阀门，钢的和不锈钢材质的阀门很快被锈蚀；加氯机以后的加氯管道大多采用PVC的，一般埋地时需要加套管保护，或设置专用的缆沟。5．漏氯吸收系统的吸收点最好也要平均分布在室内，否则吸收效果不好，浓度降低速度就慢，而且该装置应靠近氯库，距离远时风阻过大，吸抽的负压过大，速度慢；报警装置的感应探头应均布在整个氯库。6．氯瓶的摆放应在鞍型支架上，最好有橡胶缓冲垫；氯瓶周围最好有地沟或围堰，泄漏时将氯气通入地沟中。7．氯库的大门一定要考虑卡车能过进入，且室内空间要能足够停下运送氯瓶的卡车。8．加氯管与钢管连接时要保证一定的深入长度；氯气加到管道中时应与插入管呈45度斜口，管道插至水流中心并且背向水流方向，插入深度为管径的一半；且送氯管道应标明走向，以便维护。9．加氯问中吊车的电源要采用双制动装置。10．真空调节器前后应各配置一个减压阀，形成两级减压，更加安全。11．由于水射器的真空度情况是设备运行及故障检查时非常重要的指标，一般在加氯机上增设水射器真空表。6结语本文总结了加氯问和加药间常见的设计问题，供设计人员在工作中参考，共同提高我们的设计水平。