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（集團）有限公司制水分公司長橋水廠供水規模140萬m3/d，水源引自青草沙水庫，目前是一個大型的常規工藝處理的水廠。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鍵的環節，是出廠水濁度達標的關鍵。要確?；炷齽┩都拥陌踩?、合理，那么加注設備的良好性能和自動化程度的優越就是混凝劑投加的保障了。

關鍵詞：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（集團）有限公司制水分公司，是一家大型的自來水生產廠家。安全生產、優質供水，為上海居民提供高質量的生活用水是非常至關重要的。

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顆粒?；炷齽┩都尤朐泻髸a生大量的陽離子，陽離子和天然水中的有機物及膠體雜質顆粒會有很大的互相碰撞的機率，通過電子中和、吸附架橋、網捕卷掃作用使得顆粒間相互吸附粘結，最后形成大顆粒的絮凝體，通過地心引力沉至池底，以達到使原水變清的目的。所以說混凝是水質凈化工藝過程中十分重要的環節之一。

（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。不同性質的混凝劑對混合過程的水力條件也不同。對無機鹽混凝劑而言，當其投加入水中后要求迅速地、均勻地擴散到水中。這是因為無機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。在混合過程中G值是重要的技術控制參數。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。就是因為存在速度的不同才能使得顆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。實踐證明，在混合階段，適宜的G值應該控制在500～1000s-1。

（2）當混凝劑和原水充分混合后，水中的大部分膠體雜質失去了穩定性。脫穩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有關。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前安裝靜態混合器，在沉淀池進口處安裝機械攪拌機等方法來提高混凝的效果。實踐證明，混凝過程的完善程度對后續處理如沉淀、過濾的影響也是很大的，需充分的予以重視。

2 加注設備

（1）既然混凝是一個非常重要的制水環節，那么混凝劑的投加設備就顯得尤為的重要和必需。加礬泵的穩定性、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負責對全廠7座沉淀池進行液體硫酸鋁的加注，原來采用往復式隔膜加注泵通過調節頻率或沖程進行自動投加。該加注泵正常運行壽命為3～5年，運行以來已經有多臺癱瘓并更新，費用很高，生產運行成本居高不下。

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

該項目引進了多種進口設備，包括德國ITT化工流程泵； 內襯特佛龍調節球閥及球型止回閥、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生產的耐腐蝕鋼襯四氟離心式密封泵及襯里調節球閥，通過PLC控制系統調節加藥量。加藥中心負責對7座沉淀池進行混凝劑投加工作，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支管并通過調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，由智能泵系統輸出信號調節泵的輸出流量和揚程。在不同的流量下，確?？偣軌毫κ冀K保持恒定。各支管礬液流量通過球型調節閥配電動執行機構進行自動控制。整個系統設備簡單，流程清晰，便于控制。

3 混凝劑投加流程

（1）現將整個加藥流程進行一下闡述。濃度為45%的硫酸鋁溶液由礬液池進入至標準池內，經過和壓力水的混合，攪拌機的充分攪拌后稀釋成15%的硫酸鋁溶液，然后由UPVC進液總管通過進液閥分別進入每一臺加注泵的進液支管內。

（2）硫酸鋁溶液進入離心泵泵體內后。每臺離心泵分別有進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，當轉速達到2900轉/分時流量為22 m3/hr，揚程為24m。該泵的流量可以通過不同的轉速進行自動調節。泵內襯材料為特氟隆，此材質適用于濃度為15%左右的硫酸鋁溶液等溶液的輸送，長時間使用不會出現因結晶、腐蝕等原因而引起的生產故障。

（3）當流程泵啟動后，硫酸鋁溶液通過離心作用直接被輸送到兩根加藥母管內。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自動調節流程泵的轉速，使得母管內保持正常的、恒定的工作壓力。

硫酸鋁溶液經加藥母管被分配到14根輸液支管內，通過加礬管道輸送到每個沉淀池。在支管上安裝了球型調節閥，并配備了電動執行機構。球型調節閥的最大流量為6T/hr，可根據原水情況的變化，通過自動調節球閥的開啟度來調節加礬的流量，從而滿足生產的需求量。

（4）在這整個加礬系統里面最重要的是PumpSmart智能泵控制器，它是整個加礬系統的“大腦”。 每一臺流程泵都配備有一臺PumpSmart智能泵對其進行監控?？刂破飨到y工作于母管壓力主控模式下，根據母管壓力的設定值、加礬的需要流量，調整加礬泵的轉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控系統，智能泵監控系統再發送信號來調節流程泵的轉速。當第一臺泵的轉速達到最大轉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。

目前新的加礬系統安裝、調試工作都已完畢，并且已投入到正常生產運行當中。由于整個加礬系統全部是智能自動化操作，這就大大降低了勞動強度，確保了加礬的正常運行。

4 結語

保證出廠水各項水質指標的達標是水廠的基本職責，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《生活飲用水衛生標準》的要求。

參考文獻：

[1]給水排水設計手冊.中國建筑工業出版社，2004.

[2]“GB5749-2006”《生活飲用水衛生標準》.