淺談加礬的原理及化工流程泵的工作流程

劉曉曄

摘 要：上海城投水務(wù)（集團(tuán)）有限公司制水分公司長橋水廠供水規(guī)模140萬m3/d，水源引自青草沙水庫，目前是一個大型的常規(guī)工藝處理的水廠。整個制水工藝包括混凝、沉淀、消毒、過濾。其中混凝是一個十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，是出廠水濁度達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵。要確?；炷齽┩都拥陌踩?、合理，那么加注設(shè)備的良好性能和自動化程度的優(yōu)越就是混凝劑投加的保障了。

關(guān)鍵詞：混凝；沉淀；化工流程泵；PLC自動化

上海長橋水廠隸屬于上海城投水務(wù)（集團(tuán)）有限公司制水分公司，是一家大型的自來水生產(chǎn)廠家。安全生產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)供水，為上海居民提供高質(zhì)量的生活用水是非常至關(guān)重要的。

1 混凝的原理

在整個制水過程中包括混凝、沉淀、消毒、過濾這四個步驟，其中混凝是一個相當(dāng)重要的步驟?；炷A段處理的對象主要是水中的懸浮物和膠體雜質(zhì)顆粒?；炷齽┩都尤朐泻髸a(chǎn)生大量的陽離子，陽離子和天然水中的有機(jī)物及膠體雜質(zhì)顆粒會有很大的互相碰撞的機(jī)率，通過電子中和、吸附架橋、網(wǎng)捕卷掃作用使得顆粒間相互吸附粘結(jié)，最后形成大顆粒的絮凝體，通過地心引力沉至池底，以達(dá)到使原水變清的目的。所以說混凝是水質(zhì)凈化工藝過程中十分重要的環(huán)節(jié)之一。

（1）混合和絮凝合稱為混凝?；旌鲜窃c混凝劑充分均勻混合的工藝過程，是提高絮凝和沉淀效果的前提。不同性質(zhì)的混凝劑對混合過程的水力條件也不同。對無機(jī)鹽混凝劑而言，當(dāng)其投加入水中后要求迅速地、均勻地?cái)U(kuò)散到水中。這是因?yàn)闊o機(jī)鹽混凝劑在水中的水解速度很快，能迅速形成絮體微粒，如不迅速和原水均勻混合，勢必使得部分原水中的混凝劑較多，部分原水中的較少，這樣就不能均勻、全面地吸附水中的雜質(zhì)。在混合過程中G值是重要的技術(shù)控制參數(shù)。所謂G值就是速度梯度，它是指相臨兩水層的水流速度差和它們之間的距離之比的值。就是因?yàn)榇嬖谒俣鹊牟煌拍苁沟妙w粒之間互相碰撞和接觸， 速度梯度是保證顆粒之間互相碰撞的重要條件。實(shí)踐證明，在混合階段，適宜的G值應(yīng)該控制在500～1000s-1。

（2）當(dāng)混凝劑和原水充分混合后，水中的大部分膠體雜質(zhì)失去了穩(wěn)定性。脫穩(wěn)的膠體顆粒在一定的水力條件下相互碰撞、凝聚，逐漸形成可以通過沉淀的方式被去除的絮凝體，這一過程就是絮凝。絮凝效果的好壞與顆粒之間的碰撞次數(shù)有關(guān)。因此可以通過增加顆粒的濃度、粒徑尺寸，增加速度梯度來提高絮凝的效果。此外還可以通過在加注點(diǎn)前安裝靜態(tài)混合器，在沉淀池進(jìn)口處安裝機(jī)械攪拌機(jī)等方法來提高混凝的效果。實(shí)踐證明，混凝過程的完善程度對后續(xù)處理如沉淀、過濾的影響也是很大的，需充分的予以重視。

2 加注設(shè)備

（1）既然混凝是一個非常重要的制水環(huán)節(jié)，那么混凝劑的投加設(shè)備就顯得尤為的重要和必需。加礬泵的穩(wěn)定性、可靠性、安全性和自動化程度都將直接影響到混凝的效果和整個制水工藝過程。

長橋自來水廠加藥中心系統(tǒng)負(fù)責(zé)對全廠7座沉淀池進(jìn)行液體硫酸鋁的加注，原來采用往復(fù)式隔膜加注泵通過調(diào)節(jié)頻率或沖程進(jìn)行自動投加。該加注泵正常運(yùn)行壽命為3～5年，運(yùn)行以來已經(jīng)有多臺癱瘓并更新，費(fèi)用很高，生產(chǎn)運(yùn)行成本居高不下。

（2）為了提高加藥系統(tǒng)的安全性、可靠性、減少運(yùn)行維修成本，長橋水廠針對加藥中心生產(chǎn)運(yùn)行中存在的問題，采取措施，實(shí)施系統(tǒng)的更新改造。用4臺ITT化工流程泵取代目前的隔膜計(jì)量泵，對混凝劑投加系統(tǒng)進(jìn)行改造。

該項(xiàng)目引進(jìn)了多種進(jìn)口設(shè)備，包括德國ITT化工流程泵； 內(nèi)襯特佛龍調(diào)節(jié)球閥及球型止回閥、美國PumpSmart智能泵控制器、英國的Norbro控制器和德國E+H的壓力變送器等等。

本次改造采用ITT Richter生產(chǎn)的耐腐蝕鋼襯四氟離心式密封泵及襯里調(diào)節(jié)球閥，通過PLC控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)加藥量。加藥中心負(fù)責(zé)對7座沉淀池進(jìn)行混凝劑投加工作，只要配備4臺流程泵，二用二備，流程泵輸出的礬液全部通過總管后流入相應(yīng)支管并通過調(diào)流球閥控制投加到各個沉淀池中，總管的壓力通過壓力變送器將信號傳遞給智能泵系統(tǒng)，由智能泵系統(tǒng)輸出信號調(diào)節(jié)泵的輸出流量和揚(yáng)程。在不同的流量下，確保總管壓力始終保持恒定。各支管礬液流量通過球型調(diào)節(jié)閥配電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行自動控制。整個系統(tǒng)設(shè)備簡單，流程清晰，便于控制。

3 混凝劑投加流程

（1）現(xiàn)將整個加藥流程進(jìn)行一下闡述。濃度為45%的硫酸鋁溶液由礬液池進(jìn)入至標(biāo)準(zhǔn)池內(nèi)，經(jīng)過和壓力水的混合，攪拌機(jī)的充分?jǐn)嚢韬笙♂尦?5%的硫酸鋁溶液，然后由UPVC進(jìn)液總管通過進(jìn)液閥分別進(jìn)入每一臺加注泵的進(jìn)液支管內(nèi)。

（2）硫酸鋁溶液進(jìn)入離心泵泵體內(nèi)后。每臺離心泵分別有進(jìn)液和出液兩個放空閥門，同時還有一根冷卻水管。該流程泵為離心式泵，葉輪直徑為138mm，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到2900轉(zhuǎn)/分時流量為22 m3/hr，揚(yáng)程為24m。該泵的流量可以通過不同的轉(zhuǎn)速進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。泵內(nèi)襯材料為特氟隆，此材質(zhì)適用于濃度為15%左右的硫酸鋁溶液等溶液的輸送，長時間使用不會出現(xiàn)因結(jié)晶、腐蝕等原因而引起的生產(chǎn)故障。

（3）當(dāng)流程泵啟動后，硫酸鋁溶液通過離心作用直接被輸送到兩根加藥母管內(nèi)。在母管上還分別配備了兩個壓力變送器，用來觀察母管的壓力情況及通過模擬輸出信號反饋給智能泵控制系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)流程泵的轉(zhuǎn)速，使得母管內(nèi)保持正常的、恒定的工作壓力。

硫酸鋁溶液經(jīng)加藥母管被分配到14根輸液支管內(nèi)，通過加礬管道輸送到每個沉淀池。在支管上安裝了球型調(diào)節(jié)閥，并配備了電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。球型調(diào)節(jié)閥的最大流量為6T/hr，可根據(jù)原水情況的變化，通過自動調(diào)節(jié)球閥的開啟度來調(diào)節(jié)加礬的流量，從而滿足生產(chǎn)的需求量。

（4）在這整個加礬系統(tǒng)里面最重要的是PumpSmart智能泵控制器，它是整個加礬系統(tǒng)的“大腦”。 每一臺流程泵都配備有一臺PumpSmart智能泵對其進(jìn)行監(jiān)控。控制器系統(tǒng)工作于母管壓力主控模式下，根據(jù)母管壓力的設(shè)定值、加礬的需要流量，調(diào)整加礬泵的轉(zhuǎn)速來滿足加礬量的需求。

四臺泵都工作在“同步模式”下，通過在加藥母管上安裝的壓力變送器將信號傳送到智能泵監(jiān)控系統(tǒng)，智能泵監(jiān)控系統(tǒng)再發(fā)送信號來調(diào)節(jié)流程泵的轉(zhuǎn)速。當(dāng)?shù)谝慌_泵的轉(zhuǎn)速達(dá)到最大轉(zhuǎn)速而母管壓力還小于2.2Bar，加礬流量不能滿足工作要求時，壓力變送器會傳遞信號給另一臺泵。第二臺流程泵會自行啟動，保證加藥母管上的壓力始終保持恒定。

目前新的加礬系統(tǒng)安裝、調(diào)試工作都已完畢，并且已投入到正常生產(chǎn)運(yùn)行當(dāng)中。由于整個加礬系統(tǒng)全部是智能自動化操作，這就大大降低了勞動強(qiáng)度，確保了加礬的正常運(yùn)行。

4 結(jié)語

保證出廠水各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的達(dá)標(biāo)是水廠的基本職責(zé)，作為一名水廠的職工，我將盡心盡職，確保每一滴水都是合格品，確保每一滴水都滿足《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]給水排水設(shè)計(jì)手冊.中國建筑工業(yè)出版社，2004.

[2]“GB5749-2006”《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》.