電動(dòng)閥的用途.doc

電動(dòng)閥的用途電動(dòng)閥：用于液體、氣體和風(fēng)系統(tǒng)管道介質(zhì)流量的模擬量調(diào)節(jié)，是AI控制。在大型閥門和風(fēng)系統(tǒng)的控制中也可以用電動(dòng)閥做兩位開關(guān)控制。電動(dòng)閥：可以有AI反饋信號，可以由DO或AO控制，比較見于大管道和風(fēng)閥等。1.開關(guān)形式：電動(dòng)閥的驅(qū)動(dòng)一般是用電機(jī)，開或關(guān)動(dòng)作完成需要一定的時(shí)間模擬量的，可以做調(diào)節(jié)。2.工作性質(zhì)：電動(dòng)閥的驅(qū)動(dòng)一般是用電機(jī)，比較耐電壓沖擊。電磁閥是快開和快關(guān)的，一般用在小流量和小壓力，要求開關(guān)頻率大的地方電動(dòng)閥反之。電動(dòng)閥閥的開度可以控制，狀態(tài)有開、關(guān)、半開半關(guān)，可以控制管道中介質(zhì)的流量而電磁閥達(dá)不到這個(gè)要求。3.適用工藝：電動(dòng)閥一般用于調(diào)節(jié)，也有開關(guān)量的，比如：風(fēng)機(jī)盤管末端。電磁閥與電動(dòng)閥的區(qū)別和用途電動(dòng)閥和電磁閥的區(qū)別 電磁閥是電磁線圈通電后產(chǎn)生磁力吸引克服彈簧的壓力帶動(dòng)閥芯動(dòng)作，就一電磁線圈，結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，只能實(shí)現(xiàn)開關(guān)； 電動(dòng)閥是通過電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)閥桿，帶動(dòng)閥芯動(dòng)作，電動(dòng)閥又分（關(guān)斷閥）和調(diào)節(jié)閥。關(guān)斷閥是兩位式的工作即全開和全關(guān)，調(diào)節(jié)閥是在上面安裝電動(dòng)閥門定位器，通過閉環(huán)調(diào)節(jié)來使閥門動(dòng)態(tài)的穩(wěn)定在一個(gè)位置上。電動(dòng)閥和電磁閥的用途：電磁閥：用于液體和氣體管路的開關(guān)控制，是兩位DO控制。一般用于小型管道的控制。電動(dòng)閥：用于液體、氣體和風(fēng)系統(tǒng)管道介質(zhì)流量的模擬量調(diào)節(jié)，是AI控制。在大型閥門和風(fēng)系統(tǒng)的控制中也可以用電動(dòng)閥做兩位開關(guān)控制。電磁閥：只能用作開關(guān)量，是DO控制，只能用于小管道控制，常見于DN50及以下管道，往上就很少了。電動(dòng)閥：可以有AI反饋信號，可以由DO或AO控制，比較見于大管道和風(fēng)閥等。1、開關(guān)形式： 電磁閥通過線圈驅(qū)動(dòng)，只能開或關(guān)，開關(guān)時(shí)動(dòng)作時(shí)間短。 電動(dòng)閥的驅(qū)動(dòng)一般是用于電機(jī)，開或關(guān)動(dòng)作完成需要一定的時(shí)間模擬量的，可以做調(diào)節(jié)。2、工作性質(zhì)： 電磁閥一般流通系數(shù)很小，而且工作壓力差很小。比如一般25口徑的電磁閥流通系數(shù)比15口徑的電動(dòng)球閥小很多。電磁閥的驅(qū)動(dòng)是通過電磁閥線圈，比較容易被電壓沖擊損壞。相當(dāng)于開關(guān)的作用，就是開和關(guān)2個(gè)作用。電動(dòng)閥的驅(qū)動(dòng)一般是用電機(jī)，比較耐電壓沖擊。電磁閥是快開和快關(guān)的，一般用在小流量和小壓力，要求開關(guān)頻率大的地方電動(dòng)閥反之。電動(dòng)閥閥的開度可以控制，狀態(tài)有開、關(guān)、半開半關(guān)，可以控制管道中介質(zhì)的流量而電磁閥達(dá)不到這個(gè)要求。電磁閥一般斷電可以復(fù)位，電動(dòng)閥要這樣的功能需要加復(fù)位裝置。3、適用工藝：電磁閥適合一些特殊地工藝要求，比如泄漏、流體介質(zhì)特殊等，價(jià)格較貴。電動(dòng)閥一般用于調(diào)節(jié)，也有開關(guān)量的，比如：風(fēng)機(jī)盤管末端。虹吸濾池是快濾池的一種形式，它的特點(diǎn)是利用虹吸原理進(jìn)水和排走洗砂水，因此節(jié)省了兩個(gè)閘門。此外，它利用小阻力配水系統(tǒng)和池子本身的水位來進(jìn)行反沖洗，不需另設(shè)沖洗水箱或水泵，加之較易利用水力，自動(dòng)控制池子的運(yùn)行，所以已較多地得到應(yīng)用。 (1)虹吸濾池是由68個(gè)單元濾池組成一個(gè)整體。濾池的形狀主要是矩形，水量少時(shí)也可建成圓形。濾池的中心部分相當(dāng)于普通快濾池的管廊，濾池的進(jìn)水和沖詵水的排除由虹吸管完成。管廊上部設(shè)有真空控制系統(tǒng)14。 經(jīng)過澄清的水由進(jìn)水槽1梳入濾池上部的配水槽2。經(jīng)虹吸管3流入單元濾池的進(jìn)水槽4，再經(jīng)過進(jìn)水堰5(調(diào)節(jié)單元濾池的進(jìn)水量)和布水管6流入濾池。水經(jīng)過濾層7和配水系統(tǒng)8而流入清水槽9，再經(jīng)出水管10流入出水井11，通過控制堰流出濾池。 濾池在過濾過程中濾層的含污量不斷增加，水頭損失不斷增長，要保持出水堰12上的水位，即維持一定的濾速，則濾池內(nèi)的水位應(yīng)該不斷地上升，才能克服濾層增長的水頭損失。當(dāng)濾池內(nèi)水位上升到預(yù)定的高度時(shí)，水頭損失達(dá)到了最大允許值，(一般采用1.52.0米)濾層就需要進(jìn)行沖洗。 虹吸濾池在過濾時(shí)，由于濾后水位永遠(yuǎn)高于濾層，保持正水頭過濾，所以不會發(fā)生負(fù)水頭現(xiàn)象。每個(gè)單元濾池內(nèi)的水位，由于通過濾層的水頭損失不同而不同。 濾池的配水系統(tǒng)必須采用小阻力配水系統(tǒng)。因此可以利用濾池本身的濾過水的水位(清水槽內(nèi)水位)即可沖洗。 濾池沖洗時(shí)的情況：首先破壞進(jìn)水虹吸管3的真空，則配水槽2的水不再進(jìn)入濾池，濾池繼續(xù)過濾。起初濾池內(nèi)水位下降較快，但很快就無顯著下降，此時(shí)就可以開始沖洗。利用真空系統(tǒng)14抽出沖洗虹吸管15中的空氣，使它形成虹吸，并把濾池內(nèi)的存水通過沖洗虹吸管15抽到池中心的下部，再由沖洗排水管16排走。此時(shí)濾池內(nèi)水位降低，當(dāng)清水槽的水位與池內(nèi)水位形成一定的水位差時(shí)，沖洗工作就正式開始了。沖洗水的流程與普通快濾池相似。當(dāng)濾料沖洗干凈后，破壞沖洗虹吸管15的真空，沖洗立即停止，然后，再啟動(dòng)虹吸管3，濾池又可以進(jìn)行過濾。 沖洗水頭一般采用1.11.3米。是由清水槽9的水位與沖洗排水槽頂?shù)母卟顏砜刂频?。濾池平均沖洗強(qiáng)度一般采用1015升/秒米2，沖洗歷時(shí)56分鐘。一個(gè)單元濾池在沖洗時(shí)，其他濾池會自動(dòng)調(diào)整增加濾速使總處理水量不變。由于濾池的沖洗水是直接由清水槽9供給，因此一個(gè)單元濾池沖洗時(shí)，其它單元濾池的總出水量必須滿足沖洗水量的要求。供給單元濾池沖洗強(qiáng)度的大小與采用的單元個(gè)數(shù)有關(guān)，它們的關(guān)系可表示如下： (3.38)式中 q沖洗強(qiáng)度(升/秒米2)；n單元濾池個(gè)數(shù)；Q單元濾池的過濾水量(升秒)；F單元濾池的面積(米2)。上式也可以用濾速表示： (3.39)式中 v過濾速度(米時(shí))。 當(dāng)沖洗強(qiáng)度為1015升/秒米2，濾速為8米/時(shí)。利用上式可以算出濾池至少需要57個(gè)單元。如采用的濾速再高一些，則需要的單元濾池?cái)?shù)目可以少一些。 圓形或多邊形平面的虹吸濾池施工復(fù)雜。其單元池的平面為扇面形或梯形。沖洗時(shí)沿 池壁處因離排水槽較遠(yuǎn)，所以沖洗不干凈，會有積泥?，F(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)圖都采用矩形平面。處理水量為160米3/時(shí)2400米3/時(shí)的虹吸濾池都有國家標(biāo)準(zhǔn)圖可以選用。 2. 虹吸濾池的設(shè)計(jì) 虹吸濾池在設(shè)計(jì)中有些問題考慮的原則與普通快濾池相同，不再重述，這里把設(shè)計(jì)中特殊的問題進(jìn)行討論。 (1)濾池深度 虹吸濾池的深度因包括了沖洗水頭，故比普通快濾池要深，目前我國設(shè) 計(jì)的虹吸濾池深4.55米。其組成尺寸如下： 濾池的總深度H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7+H8 (3.40)式中 H1濾池底部集水空間的高度，一般采用0.3米；H2小阻力配水系統(tǒng)的高度； H3濾料層的厚度，按設(shè)計(jì)需要決定；H4沖洗時(shí)濾料層的膨脹高度，H4H3e； H5沖洗排水槽總高度，H5沖洗排水槽凈高+槽底結(jié)構(gòu)厚度(約0.1米)；H6出水控制堰與沖洗排水槽槽頂?shù)母叨炔睿礇_洗水頭(1.01.3米)；H7最大過濾水頭采用1.52.0米；H8濾池保護(hù)高度，采用0.10.3米。 (2) 配水系統(tǒng) 虹吸濾池的沖洗水頭，僅1.11.3米左右，它的配水系統(tǒng)只能采用小阻力配水系統(tǒng)。小阻力配水系統(tǒng)采用較多的有雙層孔板，孔板網(wǎng)、三角槽孔板、穿孔濾磚和縫隙式濾頭等。小面積濾池宜采用濾頭，大面積濾池宜采用雙層孔板。 縫隙式濾頭小阻力配水系統(tǒng)在虹吸濾池、無閥濾池、壓力濾池及離子交換器中普遍使用，通過生產(chǎn)實(shí)踐，證明它能保證運(yùn)轉(zhuǎn)，并可省去礫石墊層，降低濾池深度；缺點(diǎn)是安裝較復(fù)雜、造價(jià)較高，每平方米約裝4060個(gè)。每個(gè)濾頭的縫隙面積在100350毫米2，總縫隙面積約占濾池面積的0.52。 濾頭與濾板的連接方式有兩種：當(dāng)濾板用鋼板或鑄鐵板時(shí)，濾頭可以不用底座而直接擰在鋼板上孔的絲扣中，當(dāng)濾水板采用鋼筋混凝土板時(shí)，可采用底座上予埋短管而后接濾頭的方式。 (3) 真空虹吸系統(tǒng) 真空虹吸系統(tǒng)是虹吸濾池的重要組成部分，系由真空泵、真空罐、管路(包括控制閥門)和進(jìn)水、沖洗虹吸管等組成。 真空系統(tǒng)中可以不用真空泵而用水射器來代替。可以設(shè)制真空罐集中控制，也可不設(shè)真空罐，直接用水射器或真空泵抽氣來形成虹吸。 進(jìn)水虹吸管與沖洗虹吸管的尺寸按所通過的流量選定，其斷面可為圓形或矩形。材料可采用鋼板焊制，也可采用鑄鐵管材。真空泵按預(yù)定時(shí)間內(nèi)完成虹吸管需要的真空抽氣量，并考慮適當(dāng)?shù)挠嗔縼磉x定，形成沖洗虹吸的時(shí)間以25分鐘左右為宜。 在標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中虹吸系統(tǒng)也可采用水力自動(dòng)控制(也可手動(dòng)操作)代替真空系統(tǒng)，不必另設(shè)真空泵。3 虹吸濾池的優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件 虹吸濾池在工藝構(gòu)造方面有許多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也存在一定問題，它與普通快濾池相比有以下的優(yōu)缺點(diǎn)。 (1) 優(yōu)點(diǎn) 不需要大型的閘閥及相應(yīng)的電動(dòng)或水力等控制設(shè)備，可以利用濾池本身的出水量、水頭進(jìn)行沖洗，不需要設(shè)置洗水塔或水泵；可以在一定范圍內(nèi)，根據(jù)來水量的變化自動(dòng)均衡地調(diào)節(jié)各單元濾池的濾速，不需要濾速控制裝置；濾過水位永遠(yuǎn)高于濾層，可保持正水頭過濾，不至于發(fā)生負(fù)水頭現(xiàn)象；設(shè)備簡單，管廊面積小，控制閘閥和管路可集中在濾池中央的真空罐周圍，操作管理方便，易于自動(dòng)化控制，減少生產(chǎn)管理人員，降低運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用；在投資上與同樣生產(chǎn)能力的普通快濾池相比能降低造價(jià)2030，且節(jié)約金屬材料3040。(2) 缺點(diǎn) 與普通快濾池相比，池深較大(56米)；采用小阻力配水系統(tǒng)單元濾池的面積不宜過大，因沖洗水頭受池深的限制，最大在1.3米左右，沒有富余的水頭調(diào)節(jié)，有時(shí)沖洗效果不理想。(3) 適用條件 虹吸濾池適用于中小型給水處理(一般在4000噸/日5000噸/日)，有較突出的優(yōu)點(diǎn)。如水量小于4000噸/日，則采用重力式無閥濾池。虹吸濾池進(jìn)水渾濁度的要求與普通濾池一樣，一般希望在10毫克/升以下，這種濾池可以采用砂濾料，也可以采用雙層濾料。虹吸濾池沖洗水投不高，所以濾料顆粒不可選的太粗，否則將引起沖洗水頭不足，膨脹率很小，沖洗不凈的后患。參考資料：虹吸濾池在我國給水行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。分析其原因，虹吸濾池可以省去大型閘門，不需要沖洗水塔或水泵以外，還因操作方便這個(gè)因素決定的。但虹吸濾池的沖洗最初幾乎都是采用真空系統(tǒng)。這種方式需要一套真空設(shè)備，不僅耗電，而且管理、維修也較麻煩。因此，近十多年來出現(xiàn)了各種方式的自動(dòng)沖洗裝置，然而它們均存在一些問題。例如最早使用的水力自動(dòng)沖洗裝置，由于要等排水虹吸形成以后，水位下降到一定深度，進(jìn)水虹吸才能破壞，停止進(jìn)水，故待濾水浪費(fèi)很大，而且當(dāng)兩格或兩格以上濾池同時(shí)達(dá)到最高水位時(shí)，易發(fā)生同時(shí)沖洗的現(xiàn)象。后來設(shè)想的杠桿式水力自動(dòng)沖洗裝置，進(jìn)水虹吸先破壞，排水虹吸后形成。在排水虹吸形成過程中可利用一部分待濾水，但杠桿易失靈，維修較麻煩。前幾年設(shè)想的附控制器的自動(dòng)沖洗裝置，雖然有所改進(jìn)，但需要一套控制器，不僅上馬困難，而且管理要求高1。為了克服上述裝置的缺點(diǎn)，我們設(shè)想了一種水電結(jié)合式的自動(dòng)沖洗裝置，于1985年6月至7月在武漢市自來水公司琴斷口水廠進(jìn)行了初步試驗(yàn)，取得了一定的成果2，該成果應(yīng)用于湖北襄樊棉紡織染廠附屬水廠新建的虹吸濾池，濾池規(guī)模為2萬m3/d，分為8格，每格濾池面積為4.23.0m，進(jìn)水虹吸管面積為300200mm，排水虹吸管面積為450450mm 。生產(chǎn)試驗(yàn)裝置于是1985年8月開始安裝，1986年8月正式投產(chǎn)運(yùn)行，9月對各種參數(shù)進(jìn)行了測定，1987年6月通過省級簽定，同年榮獲建設(shè)部科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，1988年3月獲國家實(shí)用新型專利（專利號：862083923）。2 生產(chǎn)試驗(yàn)裝置及原理生產(chǎn)試驗(yàn)裝置如圖1所示。它主要由進(jìn)水虹吸輔助管15與抽氣管4、排水虹吸輔助管14與抽氣管2、進(jìn)水錐形三通13與排水錐形三通11，虹吸破壞閥9、法蘭短管10、電磁鐵8、浮球12、連桿16、永久磁鐵17、干簧開頭18等部件所組成。當(dāng)進(jìn)水渠進(jìn)水時(shí)，進(jìn)水虹吸輔助管15開始通過進(jìn)水錐形三通13對進(jìn)水虹吸管5抽氣，使其形成虹吸，來水由進(jìn)水虹吸管5進(jìn)入水封井再流入濾地，開始過濾。隨著過濾不斷進(jìn)行，濾層水頭損失越來越大，水位上升，浮球12及連桿16也隨著上升。當(dāng)上升到濾池設(shè)定的最高水位時(shí)，連桿16下端的永久磁鐵17a使干簧開頭18a接通電路，電磁鐵8得電動(dòng)作，將進(jìn)水虹吸破壞閥9內(nèi)的鋼球提起，空氣通入，進(jìn)水虹吸破壞。與此同時(shí)，電磁鐵8提起排水輔助管上的法蘭短管10，使法蘭打開，排水虹吸輔助管14開始通過排水錐形三通11對排水虹吸管6進(jìn)行抽氣。在抽氣過程中，池內(nèi)的水靠重力繼續(xù)過濾，水位下降，這樣可以利用一部分待濾水。當(dāng)水位下降到一定深度時(shí)，排水虹吸形成，水位迅速下降。降至接近排水槽頂部時(shí)，連桿16上端永久磁鐵17b使干簧開關(guān)18b接通，時(shí)間繼電器開始計(jì)時(shí)，反沖洗正式開始，水自下而上通過砂層，使其得到清洗。當(dāng)達(dá)到所需要的沖洗歷時(shí)時(shí)（可調(diào)節(jié)），延時(shí)開關(guān)斷開，電磁鐵8失電，鋼球下落，將破壞閥9關(guān)閉，進(jìn)水虹吸形成。與此同時(shí)，法蘭短管10下落，空氣進(jìn)入，排水虹吸破壞，濾池又恢復(fù)正常過濾。3 試驗(yàn)結(jié)果及分析1986年9月3日至17日，對試驗(yàn)裝置進(jìn)行了測定，現(xiàn)選擇有代表性的成果列于表1。從表1中可以看出，進(jìn)水虹吸形成時(shí)間一般3040s，進(jìn)水虹吸破壞時(shí)間610s，排水虹吸形成時(shí)間58min（可調(diào)節(jié)），池內(nèi)水位下降0.81.1m，每沖一次每格可利用待濾水1015m3，排水虹吸破壞時(shí)間1015s，反沖洗歷時(shí)610min（可調(diào)節(jié)）。為了縮短濾池整個(gè)反沖洗所花費(fèi)的時(shí)間，使濾池有效工作時(shí)間延長，進(jìn)水虹吸與破壞、排水虹吸的破壞所需的時(shí)間應(yīng)盡可能短。據(jù)國內(nèi)有關(guān)資料報(bào)導(dǎo)，進(jìn)水虹吸形成時(shí)間一般為60120s，進(jìn)水虹吸破壞時(shí)間為2030s。本裝置實(shí)測運(yùn)行參數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于上述范圍，顯然對濾池的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是十分有利的。表1 自動(dòng)沖洗裝置實(shí)測結(jié)果測定日期濾池號進(jìn)水虹吸形成時(shí)間進(jìn)水虹吸破壞時(shí)間排水虹吸形成時(shí)間排水虹吸破壞時(shí)間反沖洗時(shí)間池內(nèi)水位下降值（m）可利用待濾水（m3)備 注9.65#4061020146209.66#3098491210589.96#27671010850.9713.39.97#376542138181.1617.69.108#316607138170.8412.49.111#368721111190.8512.79.133#112613158391.0514.69.138#396319138170.507.09.136#388648106200.9610.49.175#336635126251.0014.24 結(jié)論試驗(yàn)結(jié)果表明，該裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：a 可利用一部分待濾水，具有一定的經(jīng)濟(jì)和社會價(jià)值。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，2萬m3/d的濾池，沖洗一次可利用待濾水174m3（平均值），以每天沖洗一次計(jì)，一年可利用待濾水6,3510m3。按1萬m3水平均所創(chuàng)造的工業(yè)產(chǎn)值50萬元計(jì)，一年可利用的水可創(chuàng)造工業(yè)產(chǎn)值約318萬元。b 裝置簡易，沒有機(jī)械設(shè)備和較復(fù)雜的電氣設(shè)備，投資省，上馬容易。c 沖洗和過濾完全自動(dòng)，故操作管理方便。d 通過電氣線路瓦鎖，可以避免多格同時(shí)沖洗，以保證沖洗強(qiáng)度。e 采用時(shí)間繼電器，能準(zhǔn)確地控制反沖洗歷時(shí)，并能根據(jù)沖洗需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。f 不需要另設(shè)強(qiáng)制沖洗控制系統(tǒng)，因排水虹吸輔助管進(jìn)水口在進(jìn)水槽常水位以下，可按需要隨時(shí)進(jìn)行反沖洗?？傊@種裝置簡易，實(shí)用，經(jīng)濟(jì)，易于推廣，對大小不同的虹吸濾池均可使用。5 問題研究5.1 最高水位的確定 虹吸濾池的沖洗是根據(jù)池內(nèi)最高水位控制的。定高了，固然工作周期可以延長，但雜質(zhì)可能穿透濾層，使過濾水質(zhì)難以保證，濾池造價(jià)增高；定低了，雖然水質(zhì)得到保證，濾池造價(jià)可降低，但工作周期縮短，需要的沖洗水量增多。過去虹吸濾池的最高水位是根據(jù)設(shè)計(jì)過濾水頭1.21.5m 來定3。為什么要定這么大？據(jù)筆者了解還沒有這方面的依據(jù)，而且也沒有與水質(zhì)聯(lián)系起來。筆者認(rèn)為，合理的最高水位應(yīng)該是滿足水質(zhì)要求的最高水位。這個(gè)最高水位可以根據(jù)試驗(yàn)來確定4。在濾速、原水濁度、加礬量一定的情況下，每隔一定時(shí)間分別測定濾池出水濁度和過濾水頭損失，其數(shù)據(jù)填入表2中，并繪制濾池出水濁度（c）和過濾水頭損失（h）與時(shí)間（t）的關(guān)系曲線（見圖2中實(shí)線）。從圖2可以看出，出水濁度c與時(shí)間t的關(guān)系為指數(shù)關(guān)系，過濾水頭損失h與時(shí)間t的關(guān)系為直線關(guān)系，通過回歸分析，可以分別求出： c與t的試驗(yàn)公式為c=0.214e0.234t (1)h與t的試驗(yàn)公式為h=0.18+0.18t (2)從式（1）、（2），算出不同t的c、h值，并繪制出ct、ht的理論曲線（見圖2中虛線）。與實(shí)測曲線比較，可以看出理論曲線和實(shí)測曲線比較接近，故式（1）、（2）較正確地反映了c與t、h與t之間的關(guān)系。將式（1）、（2）合并，并加以整理，得到過濾水頭損失h與出水濁度c的試驗(yàn)公式為h=0.77lnc+1.37 (3)表2 濾池出水濁度和過濾水頭損失測試數(shù)據(jù)時(shí) 間 出水濁度 c/NTU過濾水損失 h/m備 注00.200.1010.250.25原水濁度100NTU20.350.40加礬量2.0mg/l30.450.74濾速10m/h40.601.0850.721.2160.821.3371.051.4681.351.6091.701.80102.252.00113.062.20123.452.27根據(jù)式（3），算出不同c下的h值，并繪制出hc的理論曲線（見圖3中的虛線），同時(shí)根據(jù)表2繪制出hc的實(shí)測曲線，可以看出兩條曲線比較接近，故式（3）較正確地反映了h與c之間的關(guān)系。為了保證出廠水濁度不超過3NTU，濾池出水濁度應(yīng)比出廠水濁度更低。在此，我們?nèi)V池出水濁度為1.5NTU作為最大過濾水頭損失值的先決條件。在式（3）中，取c=1.5代入，便可以求得h=1.68m。這就是通過試驗(yàn)所求得的最大過濾水頭損失值，從而可以求得虹吸濾池最高水位。應(yīng)當(dāng)指出的是最大過濾水頭損失值與濾前水質(zhì)、濾層組成、濾速及所用藥劑有關(guān)，因此，它是因條件而異的，應(yīng)通過試驗(yàn)來確定。5.2 排水虹吸形成時(shí)間的確定進(jìn)水虹吸停止進(jìn)水以后，池內(nèi)待濾水可以靠重力繼續(xù)過濾。從理論上講，濾池內(nèi)清水渠水位以上的待濾水全部可以利用。但隨著過濾的延續(xù)，濾池水位與清水渠水位的差值，即可利用的水頭越來越小，所以到過濾后期，可利用的待濾水并不多，然而所耗的時(shí)間卻很長，結(jié)果縮短了濾池工作時(shí)間，達(dá)不到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。由此可見，排水虹吸形成時(shí)間存在一個(gè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的最佳值5。為了尋求這個(gè)最佳值，我們曾在某水廠對虹吸濾池排水虹吸形成時(shí)間和過濾水頭進(jìn)行了實(shí)測，選擇有代表性的一組列于表3 ，并繪制出過濾水頭H隨時(shí)間t變化的關(guān)系曲線（見圖4中的實(shí)線）。表3 排水虹形成時(shí)間與過濾水頭測試數(shù)據(jù)形成時(shí)間t/min0123456789101112131415過濾水頭H/m 1.221.040.890.760.670.600.540.490.440.400.360.330.290.270.250.23H = Hmax/(0.161t1.187+1)(4) 由圖4可知，H與t為一條曲線，根據(jù)回歸分析，可以求得H與t的試驗(yàn)公式為式中Hmax-最大過濾水頭（m），當(dāng)t=時(shí)，max=.m；t-排水虹吸形成時(shí)間（min）。由式（），算出不同t的H值，并繪制出t的理論曲線（見圖4的虛線），與實(shí)測曲線比較接近，故式（4）較正確地反映了與t之間的關(guān)系。為了確定最佳排水虹吸形成時(shí)間，設(shè)可利用的待濾水量百分?jǐn)?shù)為，其表達(dá)式為=(Hmax-H)/Hmax = 1 - H/Hmax即Hmax=H/(1-) ，代入式（4）得t=1/(1-)/0.1611/1.187(5)取不同百分?jǐn)?shù)a，由式（5）、（4）算出相應(yīng)的t和H值，見表4。然后根據(jù)表4，繪制a和t關(guān)系曲線，見圖5。 表4 排水虹吸形成時(shí)間和過濾水頭計(jì)算值時(shí)間 t/min0.7321.4492.2813.3104.6585.5156.5557.8479.51014.97729.657過濾水頭 H/m1.0980.9760.8540.7320.6080.5500.4880.4270.3660.4270.366百分?jǐn)?shù) a/% 1020304050556065708090因曲線曲率最大點(diǎn)不明顯，故在上述曲線兩端上各作一條切線，再作其交點(diǎn)的平分線與曲線相交，從而求得所需的最佳點(diǎn)。從圖5中求得a為62%，t為7min，即可利用的待濾水為62%時(shí)，排水虹吸形成時(shí)間以7min為宜。同樣，應(yīng)當(dāng)指出的是最佳排水虹吸形成時(shí)間還與濾層組成、濾前水質(zhì)、過濾運(yùn)行條件等因素有關(guān)，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)必須予以考慮。 5.3 進(jìn)水虹吸的破壞與形成為使虹吸濾池沖洗時(shí)少排掉待濾水，運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到設(shè)定的最高水位后，進(jìn)水虹吸必須先停止進(jìn)水，而且虹吸破壞要盡可能快。另外，當(dāng)沖洗結(jié)束時(shí)，進(jìn)水虹吸又要盡可能快地形成。為此我們采用了圖6所示的虹吸破壞閥。閥內(nèi)有一鋼球，通過鏈條與電磁鐵連接，閥下端與進(jìn)水虹吸破壞管相連，閥體周圍開有圓孔，閥體內(nèi)下部設(shè)有密封環(huán)。當(dāng)電磁鐵通電后，鋼球被拉起，空氣立即從圓孔進(jìn)入，使進(jìn)水虹吸很快破壞。當(dāng)沖洗結(jié)束時(shí)，由于電磁鐵失電，鋼球下落，嚴(yán)密地將下孔堵住，使進(jìn)水虹吸很快形成。根據(jù)實(shí)測，進(jìn)水虹吸破壞時(shí)間為610S，形成時(shí)間為3040S。實(shí)踐證明，這種閥簡單、靈活，很受歡迎。5.4 排水虹吸的形成與破壞為了達(dá)到利用待濾水的目的，需要使排水虹吸形成慢一些，但為了濾池很快恢復(fù)過濾，又必須使排水虹破壞快一些。如果按過去的傳統(tǒng)作法，在抽氣管上裝一個(gè)閘閥，抽氣時(shí)關(guān)小一些，這樣固然可以延長抽氣時(shí)間，利用待濾水，但虹吸破壞時(shí)間又延長了。為克服這一矛盾，我們將抽氣管上閘閥改為針形閥（因這種閥調(diào)節(jié)比閘閥靈活，而且精確度也高），同時(shí)并聯(lián)一個(gè)逆止閥，如圖7所示。當(dāng)抽氣時(shí)，逆止閥是關(guān)閉的，排水虹吸管中的空氣只通過針形閥抽出，這時(shí)通過開關(guān)針形閥就可以調(diào)節(jié)排水虹吸抽氣時(shí)間；沖洗結(jié)束時(shí)，大氣從針形閥和逆止閥同時(shí)進(jìn)入排水虹吸管，使排水虹吸很快破壞，從而使濾池及時(shí)恢復(fù)過濾。根據(jù)實(shí)測，排水虹吸形成時(shí)間為58min（可調(diào)節(jié)），破1、絮凝劑的種類絮凝劑有不少品種，其共通特點(diǎn)是能夠?qū)⑷芤褐械膽腋∥⒘＞奂?lián)結(jié)形成粗大的絮狀團(tuán)粒或團(tuán)塊。它們都是含有大量活性基團(tuán)的高分子有機(jī)物，主要有三大類：、以天然的高分子有機(jī)物為基礎(chǔ)，經(jīng)過化學(xué)處理增加它的活性基團(tuán)含量而制成。、用現(xiàn)代的有機(jī)化工方法合成的聚丙烯酰胺系列產(chǎn)品。、用天然原料和聚丙烯酰胺接枝(或共聚)制成。某些天然的高分子有機(jī)物例如含羧基較多的多聚糖和含磷酸基較多的淀粉都有絮凝性能。用化學(xué)方法在大分子中引入活性基團(tuán)可提高這種性能，如將一種天然多糖進(jìn)行醚化反應(yīng)引入羧基、酰胺基等活性基團(tuán)后，絮凝性能較好，可加速蔗汁沉降。將天然的高分子物質(zhì)如淀粉、纖維素、殼聚糖等與丙烯酰胺進(jìn)行接枝共聚，聚合物有良好的絮凝性能，或兼有某些特殊的性能。國內(nèi)研制的一些產(chǎn)品，曾在幾個(gè)糖廠試用，有較好效果。目前在國內(nèi)外糖廠使用最廣泛的絮凝劑，是合成的聚丙烯酰胺系列產(chǎn)品，它們的發(fā)展提高較快，在制糖工業(yè)的多種流程中普遍使用。壞時(shí)間為1015S。PAM產(chǎn)生絮凝作用是基于它的兩種特點(diǎn)：長鏈(線)狀的分子結(jié)構(gòu)和分子中含有大量活性基團(tuán)。PAM是直鏈狀聚合物，因每個(gè)分子是由十萬個(gè)以上的單體聚合構(gòu)成，分子鏈相當(dāng)長。它如果完全伸直，其長度要比一般的分子(如蔗糖)或離子(如Ca2+)長數(shù)萬倍以上。由于它的分子長而細(xì)，會彎曲或卷曲成不規(guī)則的曲線形狀。這個(gè)長分子鏈向外側(cè)伸出許多化學(xué)活性基團(tuán)：酰胺基CONH2及羧基COO。酰胺基是非離子性基團(tuán)，但亦善于形成副價(jià)鍵而與其它物質(zhì)的活性基團(tuán)吸附并連結(jié)起來。單純的聚丙烯酰胺可以用在一般的水處理中，使水中的懸浮物絮凝。羧基是負(fù)電性基團(tuán)，它是使糖汁中微粒絮凝的關(guān)鍵因素。因?yàn)樘侵形⒘５男跄饕ㄟ^鈣離子的架橋作用產(chǎn)生。Bennett的研究證明，糖汁中的懸浮微粒及大多數(shù)膠體物質(zhì)帶有負(fù)電荷，它們的表面上經(jīng)常吸附糖汁中的鈣離子。由于Ca2+ 有兩單位正電荷，而微?；蚰z體表面上的每一個(gè)帶電點(diǎn)通常只有一個(gè)負(fù)電荷(即一價(jià)酸根如COO)，故這些被吸附的鈣離子還剩余一單位的正電荷，能再和其它負(fù)電基團(tuán)相結(jié)合。這樣，鈣離子就在兩者之間起架橋作用而將它們連接起來。磷酸鈣與微粒或膠體的連結(jié)是通過這種作用，絮凝劑與微粒的連結(jié)也主要通過這種作用，即通過絮凝劑的羧基COO與鈣作用而與各種鈣鹽沉淀物及各種帶負(fù)電的微?；ハ噙B結(jié)。在溶液中存有磷酸和磷酸鈣時(shí)，也能通過磷酸鈣和磷酸根架橋與其他微粒表面的鈣離子連結(jié)。許多PAM分子與許多鈣鹽沉淀和磷酸鈣沉淀微粒的互相連結(jié)就形成粗大的絮凝團(tuán)。它的尺寸可達(dá)到數(shù)毫米或以上。據(jù)Bennett研究，蔗汁加PAM后形成的絮凝團(tuán)約包含有105107個(gè)原來的微粒。由于PAM分子長而細(xì)并有許多化學(xué)活性基團(tuán)，它們能和沉淀微粒產(chǎn)生很多連接而形成較大的絮凝物，這些絮凝物的結(jié)構(gòu)就象棉絮那樣，松散、無定形，互相連結(jié)但不很穩(wěn)固，內(nèi)部有很多空間和很多微細(xì)的網(wǎng)絡(luò)，包藏著大量液體，因而絮凝物的比重頗接近它所存在的液體本身。絮凝物中還網(wǎng)絡(luò)了各種各樣的微粒，這就將各種不同成分、不同性質(zhì)、不同大小的微粒集合在一起。因此，良好的絮凝劑處理能將溶液中原有的微粒完全網(wǎng)絡(luò)除去，使溶液顯得特別清亮透明和有光澤。由于絮凝物的尺寸較大，它的沉降和過濾都比較快。絮凝劑與微粒的作用就是通過化學(xué)吸附和物理網(wǎng)絡(luò)這兩種形式產(chǎn)生的。根據(jù)上述機(jī)理可知，分子量較高、分子較長的PAM，能吸附較多的微粒，形成網(wǎng)絡(luò)的能力較強(qiáng)，故絮凝效能較好。同理，PAM分子中羧基的比例適當(dāng)也很重要，因糖汁中的微粒多數(shù)帶負(fù)電，PAM需要有適量的羧基通過鈣離子架橋與它作用。但如果羧基含量太多，PAM分子本身負(fù)電過強(qiáng)，本身分子之間的相斥力過大，也不利于絮凝作用。除了碳酸法以外，糖液(蔗汁和糖漿)加PAM都是在加入磷酸和石灰乳中和以后。它們反應(yīng)生成的磷酸鈣沉淀是