加藥消毒設備的優(yōu)化選擇與應用參考模板

1、加藥消毒設備的優(yōu)化選擇與應用加藥消毒設備現(xiàn)狀一、加藥設備應用現(xiàn)狀目前，國內水司使用的混凝劑及助凝劑品種較多，采用的加藥設備也不盡相同。藥劑投加方式有干投法和濕投法兩種。各水司普遍采用濕投法，只有個別水司在投加生石灰及活性炭時采用了干投法。濕投法的工藝主要有以下兩種：溶解池 提升泵或自流 溶液池  轉子流量計及手動調節(jié)閥 原水溶解池 提升泵或自流 溶液池  加藥泵  原水上述濕投法第一種工藝方式，被一部分中、小型水廠采用。這種方式常采用人工控制投藥量，投加量控制難以掌握，不能充分發(fā)揮藥劑的效能。在原水水質或水量發(fā)生變化的情況下如不能及時發(fā)現(xiàn)，藥量的調整要滯后一段時間

2、，給安全供水帶來了不利因素。第二種方式，大中型水廠采用的較多，便于實現(xiàn)自動控制，可有效的根據(jù)原水水質變化控制加藥量，為節(jié)能降耗、保證水質提供了保障。加藥系統(tǒng)中，主要設備為藥液制備系統(tǒng)及加藥泵。目前使用的加藥泵種類主要有計量泵、螺桿泵、普通耐酸離心泵及無泄漏磁力泵等。計量泵因其加注量精確、運行穩(wěn)定可靠，應用較為廣泛，是各類水司在選擇加藥設備時的首選。螺桿泵主要在投加高粘度大流量的PAM溶液時采用。耐酸離心泵及無泄漏磁力泵多作為藥液輸送泵，向原水中直接投加時需配備流量計及調節(jié)控制閥。藥液制備系統(tǒng)用于溶解及稀釋藥劑，在投藥系統(tǒng)中是必不可少的環(huán)節(jié)。在各種供水規(guī)模的水廠中，藥劑溶解及稀釋主要采用攪拌方式

3、完成，目前采用的攪拌方式多數(shù)是機械攪拌機及壓縮空氣攪拌，運行的效果均比較穩(wěn)定可靠。壓縮空氣攪拌由于存在攪拌死區(qū)，常會在空氣布管下產生沉淀物。在加藥設備控制方式上，相當一部分水廠還是采用較為簡單的人工控制方式，采用自動控制（開環(huán)控制和閉環(huán)控制）方式的較少。在采用開環(huán)控制（典型的為流量比例控制）方式的加藥系統(tǒng)中，使用效果較穩(wěn)定可靠。而采用閉環(huán)控制方式的加藥系統(tǒng)中，使用效果并不十分令人滿意。由于設備質量、技術水平和使用、維護等多方面原因，一些水司選擇使用的自動控制最后也變成了人工控制，沒能實現(xiàn)原有意圖。從設備來源方面，半數(shù)以上水司，特別是大中型水司采用了進口設備，使用的效果總體還是令人滿意的，但存在

4、的主要問題是進口設備品牌繁多、采購渠道混亂不暢，造成供貨周期長、價格較高、技術服務不及時等問題。備品備件采購也存在同樣問題。近年來，一些國際知名的主要加藥泵制造商紛紛在華投資，建立獨資工廠，進行本土化生產，有效的改變了目前進口設備存在的問題。與此同時，國產加藥泵制造技術也有了長足進步，在手動控制方面，只要保養(yǎng)、使用得當，也能達到與進口設備相同使用效果的目的。另外，國產加藥設備具有配件價格低、售后服務及時的優(yōu)點。二、消毒設備應用現(xiàn)狀目前國內水司使用的消毒劑有液氯、二氧化氯、氯胺、臭氧、次氯酸鈉、高錳酸鉀、漂白粉等，但以液氯消毒為主。二氧化氯、次氯酸鈉等消毒劑使用的較少。目前各水司加氯控制方式可分

5、為人工控制和自動控制二種。人工控制的加氯工藝流程為：室溫氣化氯瓶        轉子加氯機或手動真空加氯機         水射器          加氯點這種消毒方式中、小水廠采用的較多。操作簡單，能夠滿足消毒的要求。由于安全性原因，轉子加氯機已很少采用。自動控制的加氯工藝流程有三種：開環(huán)比例控制、閉環(huán)負反饋控制、復合環(huán)路控制。開環(huán)比例控制的加氯工藝流程為

6、：氯瓶正壓管路切換及/或蒸發(fā)系統(tǒng)真空調節(jié)器自動真空加氯機水射器加氯點                                             &

7、#160;              工藝管路流量計閉環(huán)負反饋控制的加氯工藝流程為：氯瓶正壓管路切換及/或蒸發(fā)系統(tǒng)真空調節(jié)器自動真空加氯機水射器加氯點                           

8、60;                                 余氯取樣                 

9、60;                                             余氯檢測儀開環(huán)+閉環(huán)的復合環(huán)路控制的加氯工藝流程為：氯瓶正壓管路

10、切換及/或蒸發(fā)系統(tǒng)真空調節(jié)器自動真空加氯機水射器加氯點                                              &#

11、160;                余氯取樣                            工藝管路流量計      

12、            余氯檢測儀自動控制工藝方式在大中型水司采用的較多，因其自控程度高、運行效果安全可靠而越來越得到廣泛應用。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前國內水司使用的真空加氯機均為進口設備，進口真空加氯機的品牌集中度相對較高。但由于采購渠道的混亂也造成了供貨周期長、服務不及時等問題。三、氯回收裝置應用現(xiàn)狀作為一種安全防護設施，泄氯回收裝置在正常生產中使用的次數(shù)較少。許多水司的回收裝置安裝以后一直未運行過。本次調查發(fā)現(xiàn)泄氯回收裝置存在的問題較多。由于許多中和裝置的反應液還在使用20%的NaOH

13、溶液，由于設備長時間不運行，易使堿液結晶，堵塞堿泵及噴頭，導致工藝管道破裂等事故出現(xiàn)，致使整個回收系統(tǒng)失靈而影響正常安全保障。另外，泄氯回收裝置箱體加工工藝不過關，存在著防腐層脫落，箱管結合處泄漏等。為了維持系統(tǒng)運行的可靠性，作為設備的使用者應定期運行泄氯回收系統(tǒng)，避免上述問題出現(xiàn)。泄氯回收裝置作為安全生產重要防護措施之一，各水司應充分認識到設置的必要性，有關科研單位應加大對其研制開發(fā)力度，采用新工藝、新技術，以確保泄氯回收裝置運行安全、穩(wěn)定、可靠。 加藥消毒設備技術發(fā)展趨勢隨著供水行業(yè)的不斷發(fā)展，加藥、消毒設備在供水系統(tǒng)中所占的地位越來越重要，其發(fā)展過程是伴隨供水行業(yè)的擴大和社會、

14、科學、技術的進步而發(fā)展的，過去凈水廠的加藥、消毒工作主要以簡單機械的體力勞動和人工操作為主，設備簡單、計量不準確、控制手段不健全、水質合格率低，影響了安全生產、正常的生活使用要求和身體健康?，F(xiàn)今的加藥、消毒工作，在投加、檢測、控制、計量等方面正向著自動化發(fā)展；在降耗、節(jié)能、保證水質合格率方面有了很大提高，在新建的部分水廠中，已經達到了國際先進水平。由于我國各地區(qū)的經濟發(fā)展水平不同，存在地區(qū)差別、城鄉(xiāng)差別和新、老水廠差別，在加藥、消毒設備的采用和控制水平方面不能一概而論，應逐步、全面、均衡的發(fā)展。21世紀凈水廠的加藥、消毒工作目標應在保證出廠水和管網水達到國家生活飲用水水質標準的前提下：降低運行

15、成本、提高勞動生產率及自動化生產控制水平，控制和消除處理水中對人生體有害的微量污染物和副產物，確保人民的生活水平的提高和身體健康為前提。I. 加藥設備技術發(fā)展狀況加藥系統(tǒng)設備的構成與所處理的原水類別、水質質量、加藥方法、加藥方式和選用藥品種類有直接關系。一、 干式投加法    藥劑的干式投加方法，就是直接向水中投加固體狀（一般為粉末）藥劑的過程，除投加石灰及活性碳等可不必再制成水溶液的藥劑外，一般不再采用這種投加技術。    干式投加法的工藝設備一般由藥劑破碎設備和干粉投加機組成。二、 濕式投加法投加的藥

16、劑是液體狀態(tài)，液體藥劑可以是固體藥劑的溶解溶液，也可以是藥劑的成品溶液，一般成品藥液的濃度較高，需要稀釋投加。藥品的濕式投加，是目前國內凈水廠普遍采用的一種藥品投加方式。濕式投加方法可分為重力投加方式和壓力投加方式。目前采用的濕式投加方法的工藝一般包括：藥品的搬運、調制（溶解）、提升或自流、儲液、投加、計量等過程。工藝如下：藥劑(固體)溶解池儲液池溶液池投加計量控制投加點                   

17、0;              （加水、攪拌、排渣）   （加水配制、攪拌）藥劑（液體）儲液池溶液池投加計量控制投加點                             &#

18、160;        （加水配制、攪拌）三、 加藥設備技術發(fā)展1. 干式加藥設備盡管在一般加藥工藝過程中很少采用干式投加，但對于一些特殊藥劑（不易于制備成水溶液或適于干投的藥劑），仍可采用干式投加。在制備PAM溶液時，由于PAM的難溶性，也需干投機作為溶液制備的關鍵設備。干式投加的關鍵是干粉定量投加機。先進的干粉投加設備具有如下技術特征：1) 投加精度0.53%之間（取決于所投藥劑的物性）；2) 投加量的調解范圍10%100% ；3) 對流動性較差的藥劑可選擇料斗震蕩系統(tǒng)，

19、并帶有隔振膠座，以防止震動傳遞到輸送器上，引起藥劑自流；4) 帶有特殊設計葉片的內置攪拌混合器，混合藥劑輔助流動；5) 輸送器料斗不存在死區(qū)，投加輸送器可達到最大排凈；6) 為防止粉料受潮結塊，在干投機螺旋投加管上裝有電加熱器；成套的干粉投加機可選擇下列主要部件以適應不同藥劑及自動化控制要求，如：自動加料器、料斗/振蕩器、料位開關、儲料倉等。2. 濕式加藥設備目前普遍采用的濕式加藥工藝，主要有三部分組成：1) 藥液制備、儲存2) 藥液投加計量3) 加藥系統(tǒng)設備控制2.1  藥液制備、儲存設備根據(jù)藥劑的來源，有固態(tài)及

20、液態(tài)兩種。2.1.1藥液制備的攪拌技術對于固態(tài)藥劑及濃縮液態(tài)藥劑，目前普遍的制備工藝流程如前所述。由于壓縮空氣攪拌存在攪拌混合死區(qū)及沉淀死角，更有效的攪拌采用機械攪拌機，這種制備技術的關鍵在于高效均勻的同水進行溶解混合。攪拌設備的技術水平對攪拌混合效果至關重要。先進的攪拌設備應具有如下技術特征：1) 不產生攪拌混合死區(qū)，無沉淀死角2) 高效：低功率、大排液量產生充分的紊流和擾動3) 攪拌設備的技術先進性以達到同樣攪拌混合效果（排液量相同），所需功率最小為佳，實現(xiàn)節(jié)能、降耗的目的。新型高效攪拌設備的出現(xiàn)，為達到降低運行成本提供了手段，下面為國際上新型高效攪拌機同傳統(tǒng)

21、攪拌機的效率比較：攪拌機效率比較攪拌槳葉類型 Sabre®槳葉 45°折板平槳葉 螺旋推進式槳葉排 液 量 Q 3000m³/h 3000m³/h 3000m³/h槳葉直徑D 1m 1m 1m轉    速n 58rpm 88rpm 125rpm 吸收功率 W 0.9kW 3.3kW 3.7kW2.1.2全自動連續(xù)溶液制備技術由于目前采用的藥液制備、儲存工藝占

22、地面積大、土建成本高，近年來新的藥液制備、儲存技術已開始使用。這種方法采用全自動連續(xù)溶液制備技術，具有自動化程度高、占地面積小、溶液配置精度高的特點，尤其是對新型的聚合絮凝劑采用傳統(tǒng)制備方法很困難時，這種方法將是選擇方向。2.2  藥液投加、計量、控制藥劑濕式投加目前普遍采用的投加技術有重力式投加和壓力式投加兩種。2.2.1 重力式投加方式重力式投加方式，是依靠藥液自重完成投加、計量和控制。雖然具有操作簡單、可靠性高、管理方便等優(yōu)點，但由于建高位藥液池成本高、投加點及投藥量受限制等缺點，在新建水廠已很少采用。但在已采用這種投加方式的老水廠可采用現(xiàn)代高精度流量計（帶電信號輸出）、調節(jié)閥

23、及PID調節(jié)技術進行自動化改造，也可達到準確自動調節(jié)投加量的目的。2.2.2 壓力式投加方式是采用水射器或加藥泵來完成藥劑投加、計量和控制。2.2.2.1 水射器投加水射器具有結構簡單、使用方便的優(yōu)點，但存在效率低、能耗大、易堵塞、受工作水壓影響、穩(wěn)定性差等缺點。目前在自來水廠已很少采用。但國外已開發(fā)出水射器技術和真空加氯機技術結合的新型藥液投加控制設備，具有可動部件少、控制準確、無脈動流、易實現(xiàn)自動控制等特點。目前已知的最大投加量只有1000L/h左右。2.2.2.2 加藥泵投加技術這是目前應用最為廣泛的藥液投加方式。常用的加藥泵有：容積泵和離心泵。1) 容積泵

24、投加技術在水廠加藥過程中，容積泵主要有兩種：計量泵和螺桿泵。當藥液的粘度較高（典型的是PAM溶液）、且投加量較大時（典型投加量2000L/h以上），采用計量泵投加，設備成本將會大幅度提高。螺桿泵的應用適應了這種需求。它具有適用于高粘度介質、投加量大、無脈動、管路簡單等特點。但其精度較低、耐腐蝕性有限且不能干運轉。近十幾年來，在水廠加藥過程中，應用最為普遍的加藥設備是計量泵，它取代了許多傳統(tǒng)加藥設備。其投加精度高、可干運轉、耐腐蝕、易實現(xiàn)自動控制、功能齊全、適用性廣泛等特點成為水廠藥液投加的主流設備。計量泵是一種往復式運動的容積泵。自1936年美國人Milton Roy父子發(fā)明了世界第一臺計量泵

25、起至今已有近70年歷史，其技術已很成熟。計量泵的原型機為柱塞式計量泵。由于柱塞式計量泵存在耐腐蝕性不夠、易泄漏等缺點，除非在特殊場合，現(xiàn)已很少在水廠加藥中使用。在水廠加藥中使用的計量泵主要是隔膜計量泵。隔膜計量泵又分為機械隔膜計量泵和液壓隔膜計量泵。近十幾年來，計量泵驅動技術得到了長足發(fā)展，除了傳統(tǒng)的電機驅動方式外，新型的計量泵還有電磁驅動和氣動馬達驅動。氣動馬達驅動的方式在水廠很少使用。近年來，電磁驅動方式的計量泵（簡稱電磁計量泵）在我國小型水處理加藥過程中得到了非常廣泛的應用，它采用電磁鐵吸合產生往復運動的原理。大多數(shù)電磁計量泵均為機械隔膜式，具有如下技術特征： 投加量范圍：0.

26、895L/hl 流量調解范圍：可高達1000：1l 過壓自動保護：無須外裝安全泄壓閥l 外部自動控制：自動型可直接接收外部420mA或脈沖數(shù)字信號控制、l 便于同PLC控制系統(tǒng)地聯(lián)接 運動部件簡單、無需潤滑、無傳動減速部件，可靠性高l 全密封的外殼：外殼材質為玻璃纖維增強PP材質，防護等級可達IP65以上l 節(jié)能低功耗，一般功率在22W87Wl  泵頭結構為機械隔膜式，多種應用方式（高粘度介質、漿料介質均可適用），多種泵頭材質可選l 投加精度可達±2%l 高性價比，特別適用于中小型水廠?？蓪崿F(xiàn)數(shù)

27、字化控制。l對于電機驅動的隔膜計量泵，機械隔膜計量泵和液壓隔膜計量泵在各種類型水廠均有應用。機械隔膜計量泵：由于受隔膜的機械強度所制約，輸出壓力一般1.2MPa.單頭最大投加量世界先進水平不大于4000L/h，隔膜壽命指標為8000h以上，投加精度一般在±1±2%。為保證計量泵運行的安全性和可靠性，在應用中要求在計量泵出口處安裝安全泄壓閥。液壓隔膜計量泵：采用了液力平衡原理，隔膜不承受剪切力。輸出壓力可達幾十兆帕，單頭最大投加量可達近16m³/h，隔膜壽命指標20000h以上，投加精度可達±0.5±1%。并設有內置安全泄壓閥，大大提高了計量泵運

28、行的安全性和可靠性。計量泵控制技術：電磁計量泵無需電動沖程控制器和變頻器即可直接接受外部420mA或脈沖數(shù)字信號進行自動控制。使用方便，在中小水處理加藥過程中得到了廣泛應用。電機驅動的計量泵控制可采用沖程控制器對計量泵沖程在0100%范圍內無級調節(jié)。接受外部420mA或15V控制信號。同時電動沖程控制器可輸出沖程位置信號。在不使用變頻器和對計量泵進行現(xiàn)場標定情況下，這個位置信號可代表計量泵的輸出流量。目前國內計量泵制造技術在電動沖程控制方面同世界先進水平還有較大距離。隨著電機變頻技術的發(fā)展，近年來水廠加藥過程較普遍的采用變頻器控制計量泵驅動電機，以實現(xiàn)對計量泵流量輸出的自動控制。由于國產計量泵

29、電動沖程控制技術較落后，因而采用變頻器控制計量泵的方式較多。但受普通電機的變頻特性限制，一般的調解范圍在2：13：1，在控制要求較高的場合有很大局限性。為了提高變頻控制調解范圍，近年來強制風冷型變頻電機技術得到了越來越廣泛的應用，其變頻調節(jié)范圍可達到10:15:1，有效的提高了計量泵自動調節(jié)范圍。在復雜的加藥控制過程中采用電控沖程控制和變頻控制相結合，可達到雙調控制。這種控制方式在一些大、中型水廠中的應用越來越廣泛。計量泵泵頭結構及材質：隨著各種新型藥劑的應用，計量泵為適應藥液的物理性質和化學性質，在泵頭結構改進和材質使用上近年來有了較大發(fā)展。泵頭結構：高粘度泵頭、漿料泵頭、專用聚合電解質泵頭

30、、濃硫酸泵頭、防虹吸泵頭、衛(wèi)生級泵頭，可選用以適應不同藥液的性能。泵頭材質：PVC、PP、PVDF、不銹鋼、20號合金、哈氏合金等，可選用以適應不同藥液的腐蝕性。2) 離心泵投加離心泵在水廠主要應用于藥液提升和輸送，但隨著流量儀表和調節(jié)控制技術的發(fā)展，在大流量藥液投加中將會得到廣泛應用。以往水廠使用的主要是耐腐蝕的機械密封離心泵，主要類型有普通耐腐蝕離心泵、自吸式耐腐蝕離心泵、液下耐腐蝕離心泵。這些機械密封式離心泵具有一個共同的缺點，即機械密封的泄漏造成環(huán)境污染和腐蝕。針對腐蝕性、有毒有害液體的輸送，新型的無泄漏磁力驅動離心泵（簡稱磁力泵）將會得到越來越廣泛的應用。磁力泵采用磁力耦合

31、技術，無機械密封聯(lián)接，在輸送過程中保證絕對無藥液的泄漏。自1946年勝達因-HMD公司發(fā)明世界上第一臺無泄漏磁力泵至今已有近60年歷史，該項技術日臻成熟。在腐蝕性、有毒、有害化學溶液輸送應用中將逐步取代傳統(tǒng)的機械密封耐腐蝕離心泵。目前國內外均有許多廠商在生產制造磁力泵，從水廠應用的磁力泵技術水平看，國產磁力泵的差距主要表現(xiàn)在：磁性材料不過關，易產生退磁現(xiàn)象，泵頭材質及結構選擇范圍較小。磁力泵亦有自吸式、液下式等多種結構規(guī)格供選擇。采用耐腐蝕離心泵或磁力泵進行藥液投加的工藝流程如下：控制器         

32、                                外    外部控制設定溶液池（藥液）  離心泵/磁力泵   流量計 調節(jié)閥   投加點      

33、0;                             這種投加控制適用于大流量藥液投加，系統(tǒng)精度可達±1±2%，具有可動部件少、可靠性高、自動化程度高、性價比高、運行成本低等特點。藥液投加量越大，其性價比越具有優(yōu)勢。隨著水廠自動化水平及人員素質的提高，這種投加技術將越來越受到重視。3)

34、60;一體式加藥裝置隨著水處理加藥設備的發(fā)展，為便于投加量較小的藥液投加，一體式加藥裝置應運而生。這種設備將溶液攪拌制備、計量泵投加和控制集成于一體。具有安裝方便、占地空間小、集成度高、造價低、投產快等特點。其主要技術特征： 藥桶：l 容積最大可達3000L，材質為PE 投加計量泵：l 一般采用電磁計量泵或機械隔膜計量泵 電動攪拌機l 高/低液位控制開關l 可配置排污閥、固定件、接頭、控制箱等附件l 投加量范圍：0.02L/h至1200L/hl2.2.2.3  加藥系統(tǒng)設備的控制加藥系統(tǒng)設備的控制分為兩大類：一是開環(huán)控制；二

35、是閉環(huán)控制。影響藥液投加單耗的因素很多，情況較復雜；適合不同地區(qū)、不同水質的藥品也不同，因此，國內完全采用閉環(huán)控制方法加藥的凈水廠很少，大多數(shù)凈水廠還是采用開環(huán)控制、半自動控制或完全人工控制方法。無論是閉環(huán)控制、開環(huán)控制，半自動控制還是完全人工控制加藥，其最終目的都要達到以下幾點：1) 加藥連續(xù)、及時、安全、可靠；2) 加藥量準確，水處理效果好；3) 藥液消耗適當、合理、節(jié)能、降耗；4) 運行管理方便、操作簡單、改善勞動強度、提高生產效率。藥劑注入的自動控制，真正實現(xiàn)藥劑的準確、及時的自動投加是國內外供水行業(yè)亟待解決的問題，目前，我國水處理控制加藥方式主

36、要有：人工控制投加、人工設定投加率、流量比例控制、計算機按比例投加控制、前饋數(shù)學模型計算機自動控制、模擬自動控制單元控制、SCD游動電流自動控制、前饋和后饋數(shù)學模型計算機優(yōu)化自動控制等。2.3.1 人工控制投加這種控制方式的主要做法是通過長期工作積累經驗或經小型模擬試驗總結原水水質、流量與加藥量之間的關系，按照人工控制設備的工作狀況來實現(xiàn)調節(jié)加藥量，是完全人工操作的控制方式，是比較原始、簡單的一種控制加藥方式，也是目前中、小凈水廠普遍采用的方法之一。2.3.2 人工設定加藥單耗，流量比例或按比例投加這種方式較完全人工操作控制先進了一步，計算機參與了控制，人工設定加藥單耗，由于加藥單耗的設定只考

37、慮了源水水量、濁度與加藥量的線性關系，屬于半自動控制方式。這種方法是目前普遍采用的方法之一，特別是八十年代初期進行改造的老水廠采用的較多。流量比例控制作為一種經典、可靠簡單的控制方法將會長期存在。2.3.3 前饋數(shù)學模型計算機自動控制方式80年代末90年代初，隨著連續(xù)檢測儀器、儀表的出現(xiàn)，國內一些新建水廠開始采用這種方法進行加藥量的控制，該方法將源水的一些影響混凝效果的水質參數(shù)（如：水量、濁度、前加氯量、水溫、溶解氧、PH值、氨氮等），有選擇的作為前饋值，建立前饋數(shù)學模型；沉淀后水濁度或濾后水濁度作為后饋參數(shù)，由計算機自動調節(jié)、控制加藥量。其特點是能根據(jù)源水水質和水量的變化及時地改變加藥量，對

38、提高水質的保證率和降低藥耗起到了一定的作用，但是這種方式沒有考慮到后續(xù)工藝的各種參數(shù)變化對混合、反映效果的影響，加藥存在滯后問題，在實際應用中要參考混合、反映效果情況和出廠水濁度進行人工調整加藥量。由于數(shù)學模型建立較復雜，其應用受到了制約。2.3.4 模擬自動控制單元控制這種方式是在“前饋數(shù)學模型計算機自動控制方式”的基礎上，借助實際工作經驗和小型試驗數(shù)據(jù)，做出幾種理想狀態(tài)的加藥模式，如利用季節(jié)、水溫、濁度等條件劃分，這種方式雖然解決了一些加藥滯后問題，但適應性不好，在季節(jié)變化或水溫、濁度變化比較大的情況下，水質合格率降低，需要借助其他檢測反饋系統(tǒng)進行調整，不是一個很理想的加藥控制方式。2.3

39、.5 SCD游動電流自動控制這種控制方式是在取得類似于“前饋數(shù)學模型計算機自動控制方式”的基礎上，找出理想絮凝效果狀態(tài)下的游動電流大小與加藥量的規(guī)律，通過對游動電流情況進行檢測，反饋給計算機自動控制系統(tǒng)進行自動加藥。目前，國內有幾例凈水廠將該技術應用到了實際生產運行中，由于各地區(qū)的水質、溫度、工藝條件不同，各地區(qū)應用的效果也不同。2.3.6 前饋和后饋數(shù)學模型計算機優(yōu)化自動控制這種控制方式是前幾種控制方式的綜合，利用檢測儀器、儀表設備對源水混合前的水量、濁度、PH值、水溫、溶解氧、氨氮、前加氯量等一些對混凝效果有影響的參數(shù)有選擇的作為前饋值，建立數(shù)學模型；將沉淀后水濁度或濾后水濁度、礬花形成效

40、果等一些其他工藝參數(shù)作為后饋值，建立數(shù)學模型計算機自動控制系統(tǒng)，完成加藥的自動控制，可進行開環(huán)或閉環(huán)控制，是一種較理想的控制加藥方式。這種控制方式的關鍵是相關參數(shù)的連續(xù)檢測。對混合、反應效果的連續(xù)檢測是當前亟待解決的問題。目前，國內外水處理技術及相應的儀器、儀表連續(xù)檢測手段，對源水的水量、水質、水溫等參數(shù)的連續(xù)檢測已經很成熟，而對混合反應效果及其他工藝因素參數(shù)的檢測和利用還不成熟，還有待于進一步的開發(fā)?；炷Ч捌渌に囈蛩貐?shù)的檢測和利用，這一課題國內外采取了很多辦法，主要是從兩個方面考慮，一方面是利用電化學原理，檢測混合反應的游動電流及電位；另一方面是利用光學原理，檢測混合反應后礬花形成過

41、程的光學效果，反饋到計算機，進行自動加藥。也有通過其他手段，如：通過檢測混合反應后礬花形成過程中礬花的單位面積數(shù)量，判定混合反應的效果。由于一些相關水質和工藝參數(shù)因素參數(shù)對混凝效果的影響很大，建立多因素的數(shù)學模型來控制自動加藥，是自動控制加藥的新課題，有待于進一步開發(fā)研究出適應性更強、加藥更準確、加藥更及時的數(shù)學模型。II.    消毒設備技術發(fā)展狀況生活飲用水必須經過消毒，消毒系統(tǒng)的構成及選擇一般是根據(jù)原水的水質、出廠和管網末梢水質要求、消毒處理工藝要求、消毒方法、消毒劑的種類等因素綜合決定。一、 消毒處理工藝的發(fā)展凈水廠給水消毒處理工藝的目的是殺滅水

42、中致病的病原體，切斷病原體通過水傳播。過去我們常說病從口入，日常生活用水是對人體傳入有毒有害物質和致病病原體的主要原因之一，因此控制和消除飲用水中有毒有害物質和致病病原體是非常重要的。  消毒不是殺滅水中全部的微生物，也不是將病原微生物100%的殺滅，是將水中的病原微生物控制到以滿足生活飲用水水質標準指標范圍內。以各種形式消毒方式對水的消毒，已有數(shù)千年的時間歷史，其中最常見的方法是將水煮沸。采用氧化消毒劑消毒是從有了集中供水設施開始的，19世紀初期氯化消毒技術已經應用到飲用水消毒方面，首先使用了氯化物消毒；19世紀末期到20世紀初期，氯化消毒得到了進一步發(fā)展，液氯消毒技術被使用在凈水

43、廠消毒中；到20世紀中期，臭氧和紫外線以其特有的氧化消毒原理和特性被應用到飲用水消毒中?；仡櫹炯夹g的發(fā)展，消毒技術每一次的飛躍發(fā)展，都是伴隨著對致病病原體有新的發(fā)現(xiàn)或侵入人群產生較大后果而誕生的。氯化消毒作為一種最原始、最有效的消毒方式，在慢長的使用過程中，經歷了幾百年的歷史，逐漸的被人們認識和掌握，在20世紀70年代人們發(fā)現(xiàn)氯化消毒可以產生氯化消毒的副產物，氯化消毒的副產物被國際公認為是致癌物，因而出現(xiàn)了使用氯氨消毒和二氧化氯消毒。隨著工業(yè)生產的不斷發(fā)展，地表水和地下水的污染越來越嚴重，導致生活飲用水水源遭到不同程度的污染，20世紀90年代，人們在飲用水中發(fā)現(xiàn)了新的病原體微生物因子和抗氯型

44、微生物，同時飲用水中的化學成分的數(shù)量也急劇增加。面對日益嚴重的水污染形勢，常規(guī)的水處理工藝和消毒方法，很難解決飲用水中的有毒有害物質和致病微生物問題，世界各國紛紛推出各種水處理新技術，在工藝方面，將活性炭吸附和膜過濾技術應用到飲用水處理方面；在氧化消毒方面，出現(xiàn)了復合消毒方法，充分利用了各種氧化消毒劑的優(yōu)勢。我國對生活飲用水的水質問題非常重視，1959年首次頒布了第一個生活飲用水水質標準，這個標準包括16項指標；1976年對標準進行了修訂，將生活飲用水標準指標增加到23項；我們目前執(zhí)行的勝過飲用水標準是1985年頒布的生活飲用水水質標準GB574685，標準中規(guī)定的限量參數(shù)共35項；根據(jù)我國各

45、地區(qū)水質污染、經濟發(fā)展和各地區(qū)水司的實際情況，中國城鎮(zhèn)供水協(xié)會于1993年和2000年分別制定了“供水行業(yè)技術進步發(fā)展規(guī)劃”，規(guī)劃中規(guī)定了各類水司對生活飲用水水質的控制標準，很多控制標準是針對消毒副產物而增設的，其中在2000年規(guī)劃中，要求一類水司的控制水質標準為88項，相當于80年代歐共體（EC）66項和世界衛(wèi)生組織（WHO）49項的國際水平。對于消毒過程產生的副產物，在很長一段時間內眾說紛紜，國內外專家做了許多研究和報道，在常用的幾種消毒劑中，大多數(shù)都有副產物產生，如氯化消毒會產生三鹵甲烷（THMS）、鹵乙酸和氯酚；二氧化氯消毒會產生氯酸鹽和亞氯酸鹽；臭氧消毒會產生溴酸鹽和甲醛鹽等。上述消

46、毒過程副產物，在一定的濃度下，都不同程度的表現(xiàn)一定的病理和毒理性能，多數(shù)都被公認為是致癌物質。但是消毒副產物的產生，是需要一定的條件的，如氯化消毒產生三鹵甲烷（THMS）、鹵乙酸和氯酚副產物的前體物質是水中的大分子有機酸類物質；二氧化氯消毒產生亞氯酸鹽副產物的前體物質是二氧化氯在消毒過程中與水反應生成的亞氯酸根（HClO）和氯酸根（HClO2¯）,有關二氧化氯副產物對人身體的危害，由于沒有長時間的資料積累，目前仍在探索之中；臭氧消毒產生溴酸鹽和甲醛鹽副產物的前體物質是水中含有含溴化合物和甲醛類化合物，因此，在選擇合理氧化消毒方法時，不但要看它對病原微生物的消毒能力，更重要的是要根據(jù)水

47、質情況分析判斷選用的消毒方法是否可以產生副產物。由于消毒副產物的出現(xiàn)，對常用的消毒方法的使用帶來了挑戰(zhàn)，如何正確選用消毒方法，即可達到飲用水消毒目的，又可以抑制消毒過程產生副產物是目前凈化工藝消毒過程的課題。新的消毒方法有兩種方式，一種是復合消毒方法，是消毒過程不是選用單一的消毒劑或方法，常用的復合消毒方法是利用臭氧或紫外線的強氧化消毒性能對濾后水進行消毒處理，然后再用氯氣或氯胺保持管網水剩余消毒性能；一種方法是對濾后水進行預吸附過濾處理，然后在使用復合消毒方法，采取這些方法的其目的就是控制和殺滅病原微生物和消毒副產物，提高水質質量。    全面評價一種消毒劑的效

48、果，不但要看它的氧化消毒能力、水中殘留濃度的保留時間和副產物的影響等因素；還要考慮其使用要求、貨源供應、消毒成本的諸多因素。每一種消毒劑都有其各自的特點，對不同的水體、不同水質有不同的消毒效果。對于化學消毒劑，其功能應按殺滅微生物的有效性和穩(wěn)定性兩個方面來衡量，有效性即在PH=69范圍內對細菌、病毒、原生物的殺滅率，一般有效性臭氧二氧化氯氯氯胺；穩(wěn)定性指消毒消毒劑在管網中持久性，一般穩(wěn)定性氯胺二氧化氯氯臭氧。消毒工作不應以滿足生活飲用水標準要求為前提，應盡可能的消除和控制飲用水中，對人身體有毒有害物質的存在和發(fā)生，各水司尤其是一類水司應率先對現(xiàn)有的消毒設備、設施和消毒方法進行改造，根據(jù)源水的水

49、質、污染等情況和凈水水質、副產物的生成殘留消毒效果及工藝等情況，合理選擇消毒系統(tǒng)、消毒方法。二、 常用消毒技術和消毒設備常用的消毒方法有：液氯；氯氨；漂白粉；漂白精；次氯酸鈉；二氧化氯；臭氧；紫外線等，選用消毒方法不同，消毒系統(tǒng)選擇的設備也不相同。消毒工藝設備的選擇，要根據(jù)當?shù)氐乃|情況、自然資源和交通運輸情況綜合決定。給水的氯化消毒已有近百年的歷史，從使用次氯酸鈣消毒到使用液氯消毒，氯化消毒得到了飛躍的發(fā)展，隨著化工產業(yè)的發(fā)展和副產品的增加，氯化消毒增加了許多新型的可供不同需要選用的消毒劑產品如：液氯、氯胺、漂白粉、漂白精、次氯酸鈉等，這些產品都是以氯消毒、氧化作用為原理，氯化消毒

50、由于消毒效果可靠成熟、成本低，在國內外得到了廣泛的應用。隨著科學技術的發(fā)展，在給水消毒領域中，又出現(xiàn)了許多新的消毒劑和消毒方法如：二氧化氯、紫外線、臭氧方法等，近幾年研究發(fā)現(xiàn)活性炭吸附和膜過濾技術也能起到一定的消毒作用，相信將來會有更多更好的消毒劑和消毒方法出現(xiàn)。三、 液氯消毒及消毒設備1 液氯消毒的作用原理液氯消毒是將液相氯氣氣化后變成氣相氯氣，通過加氯機投入處理水中, 主要是以次氯酸、次氯酸離子和氯離子狀態(tài)存在，形成的次氯酸和次氯酸根統(tǒng)稱為游離性有效氯，游離性有效氯有殺菌及氧化作用，是目前普遍采用的一種消毒方法。Cl2 + H2O HClO + HCl ； HCl H+

51、 + Cl  ；  HOCl H+ + ClO2 氯氣消毒設備目前從歐美地區(qū)及我國各水司加氯設備使用情況看，主要采用的是真空式加氯系統(tǒng)設備。相對于過去使用過的正壓式加氯設備及轉子加氯機，真空式加氯機具有更高的安全性，成為各類水廠加氯設備的首選。根據(jù)水廠規(guī)模及所處理水耗氯量不同，主要有兩種形式的加氯系統(tǒng)設備的配置構成。2.1中小型加氯系統(tǒng)設備（一般氯氣總投加量60kg/h）（吊裝設備） （稱重）      （壓力檢測）        &#

52、160;               （壓力水系統(tǒng)）                                   

53、0;                             氯瓶儲存 氯瓶供氯正壓管路及切換系統(tǒng)真空調節(jié)器真空式加氯機 水射器 投加點                 

54、                                          （室溫自然蒸發(fā)）      （調節(jié)加氯）   

55、               （余氯檢測）該系統(tǒng)設備構成可大可小、配置靈活，根據(jù)投加量不同可單瓶供氣，也可多瓶并聯(lián)供氣。對自動化程度較高、較復雜的系統(tǒng)設備配置需要專業(yè)技術人員或專業(yè)供貨商提供設計。2.2 大型加氯系統(tǒng)設備（一般氯氣總投加量>60kg/h）（吊裝設備） （稱重）      （壓力檢測）        

56、0;                                                    &

57、#160;                           氯瓶儲存 氯瓶供氯正壓管路及切換系統(tǒng)蒸發(fā)器及自動減壓系統(tǒng)真空調節(jié)器真空加氯機              水射器   

58、              投加點                                    &#

59、160;                                                   

60、                                                   

61、;                        （調節(jié)加氯）       （壓力水系統(tǒng)）         （余氯測量）該系統(tǒng)適用于大型水廠加氯，系統(tǒng)設備配置需要專業(yè)技術人員或專業(yè)供貨商提供設計。3 加氯系統(tǒng)設備技術發(fā)展

62、3.1氯瓶使用氯瓶是氯氣消毒劑的供給源，也是危險來源。安全正確的使用氯瓶及構成加氯系統(tǒng)，是加氯系統(tǒng)設備安全運行的前提。氯瓶儲存：根據(jù)加氯量的大小儲存一定量的瓶裝液氯，瓶裝液氯一般有噸級氯瓶和立式小氯瓶兩類，噸級氯瓶規(guī)格有500kg/瓶和1000kg/瓶兩種。立式小氯瓶有50kg/瓶和70kg/瓶兩種。在使用中要空瓶和滿瓶分別堆放，并且設有吊裝設備。氯瓶供氯：為保證加氯的連續(xù)供氣，一般需要配備兩組氯瓶（一用一備），兩組氯瓶用專用軛鉗（帶隔離閥）及柔性銅管連接匯流排至加氯機部分。根據(jù)加氯量的大小可采用單瓶供氣或多瓶并聯(lián)供氣。為了安全起見，多瓶并聯(lián)供氣時，并聯(lián)的氯瓶個數(shù)不宜太多，并嚴禁對氯瓶進行外部

63、強制性加熱。在選擇并聯(lián)氯瓶進行供氣時，單個氯瓶的氯氣自然持續(xù)抽出率是確定氯瓶數(shù)量的重要依據(jù)。典型氯瓶自然持續(xù)抽出率：1000kg/瓶的抽出率8kg/h 氯氣                         70kg/瓶的抽出率1kg/h 氯氣達到這個抽出率的條件：溫度 20； 出氣背壓0.24Mpa在大型加氯系統(tǒng)中，一般采用單只氯瓶向蒸發(fā)器供給液氯。氯瓶中氯

64、氣殘量計量與控制：最準確和可靠的技術手段是采用稱重法。國內現(xiàn)在可生產達到世界先進水平的氯瓶電子秤，準確度可達到國家計量等級級，在稱重2000kg時，分度值為1.0kg, 并且有電信號遠傳功能。3.2正壓管路及切換系統(tǒng)現(xiàn)代真空加氯技術的發(fā)展，極大的提高了氯氣流量調節(jié)控制環(huán)節(jié)的安全性。但是從氯瓶出氣至加氯機真空調節(jié)器之間的正壓管路及正壓切換系統(tǒng)仍存在許多可能的泄漏點，是目前氯氣使用中的主要安全隱患。解決和降低這種安全風險的主要技術措施有：嚴格按氯氣使用標準選擇、安裝、維護正壓管路的管道、接頭及閥門；盡可能的簡化正壓管路及切換系統(tǒng)，將正壓連接點的數(shù)量降至最少，最大限度的減少可能的泄漏點。3.2.1

65、氯氣正壓管路、接頭、閥門基本技術條件管路及接頭口徑： DN20(3/4") 用于氣相管路                   DN25(1")用于液相管路  材質：管路10#或20#優(yōu)質碳素無縫鋼管，執(zhí)行標準為GB8163-87或等同。壁厚3.5mm(DN20)或4.5mm(DN25)；接頭（直通、彎頭、三通、四通）鍛鋼，材質標準為ASTM105或等同；耐壓3000LB(20.7MPa)

66、，耐壓標準為API 602 或等同；管路閥門 在干氯氣（液相或氣相）管路上僅采用兩種閥門：GLOBE型截止閥和球閥。由于GLOBE型截止閥在開/關兩個方向上均不會容留液氯，經多次旋轉操作才能全開/閉，可防止意外快速開/關閥門，提供了非常重要的安全特性。為干氯氣（液相和氣相）管路上首選之截止閥。球閥為干氯氣管路上的一種選擇應用，特別注意在液相使用時，普通結構的球閥會在關閥時容留液氯，造成安全隱患。故在液相管路上使用球閥時，要選擇特殊結構的閥球。自動切換閥門一般選用球閥。材質：GLOBE截止閥閥體為鍛鋼。材質標準為ASTM 105或等同；閥桿、閥頭及閥座為蒙耐爾（Monel）合金或哈氏C合金（HC

67、）。球閥閥體為鍛鋼。材質標準為ASTM 105或等同。閥球及閥桿為蒙耐爾（Monel）合金，閥座及密封為PTFE。耐壓：GLOBE截止閥1800LB(12.4MPa) ；球閥2000LB(13.8MPa)目前國內閥門制造水平還不能滿足上述要求，需進口。但進口閥門供貨周期長、成本較高。如果選擇國產閥門替代，要特別慎重。如從成本考慮并兼顧安全性，國產有兩種結構的閥門可用于氣相氯氣，但必須定期維護和更換，且球閥不用于自動切換。GLOBE型截止閥閥體、閥桿、閥頭為鍛鋼，材質標準為ASTM105或等同。閥座為304SS, 密封為石墨；耐壓800LB(5.5MPa)球閥三段式浮動球結構。閥體材質為1Cr1

68、8Ni9Ti;，閥球/閥桿材質1Cr18Ni12Mo2Ti閥座及密封為PTFE，耐壓4.0MPa 。3.2.2 切換系統(tǒng)切換系統(tǒng)是保證連續(xù)供氣的控制裝置，有手動切換和自動切換兩種。目前各水司采用的切換系統(tǒng)大多數(shù)是正壓切換，即在正壓管路上對兩路氣源進行手動或自動切換。這種切換方法的缺點是：正壓管路較復雜、聯(lián)接點過多、安全隱患大。但采用蒸發(fā)器的液相氯氣管路由于供氣方式決定只能采用正壓切換。近幾年來，一些水司采用了負壓切換技術。這種切換技術的最大優(yōu)點就是大大簡化了正壓管路，因而提高了系統(tǒng)的安全性。其缺點是必須有兩臺真空調節(jié)器循環(huán)使用。負壓切換技術有三種：真空調節(jié)器直接負壓切換這種方式是采用兩臺帶切換

69、功能的真空調節(jié)器（國際上已有廠商提供這種產品）相互切換。無需另外增加任何切換裝置，結構最為簡單，安裝方便；其缺點是：在氯瓶出口的正壓管路上必須安裝壓力檢測及節(jié)流裝置，否則存在將氯瓶放空的可能。目前最大切換量可達60kg/h。真空調節(jié)器+真空式自動切換控制器這種方式是在兩臺真空調節(jié)器出口處聯(lián)接一臺真空式自動切換控制器。這種真空式自動切換器是機械式，結構簡單、安裝方便、造價低；缺點是：無電信號輸出。若需要電信號指示切換狀態(tài)，必須在壓力管路上安裝壓力檢測開關。目前最大切換量可達80kg/h。負壓管路電動球閥切換在兩臺真空調節(jié)出口負壓管路上設置一個三通塑料電動球閥或兩只二通塑料球閥。根據(jù)正壓管路上壓力

70、開關信號和/或氯瓶電子秤輸出信號，對兩臺真空調節(jié)器出口負壓氯氣進行切換，以保證連續(xù)供氣。切換能力取決于真空調節(jié)器容量，其切換控制器部分的功能類似傳統(tǒng)式的正壓切換。3.2.3 全真空加氯系統(tǒng)由于正壓管路及切換系統(tǒng)中存在接頭泄漏點的安全隱患，在小型加氯系統(tǒng)中，采用全真空加氯的概念，可極大提高系統(tǒng)安全性，特別適用于小型水廠。在投加量小于2Kg/h時，最可靠的辦法是將加氯機的真空調節(jié)器直接安裝在立式小氯瓶的腳閥上，省去了所有正壓管路。在小型加氯系統(tǒng)中，發(fā)達國家普遍采用這種方式，國內主要問題是立式小氯瓶的充氣存在問題，許多化工廠不愿接受立式小氯瓶的充氣業(yè)務。3.3 電熱蒸發(fā)器在大型加氯系統(tǒng)中，由于需氯量

71、較大，在采用多氯瓶并聯(lián)自然蒸發(fā)方式已不能滿足供氯需求時，可用電熱蒸發(fā)器對液相氯氣進行強制加熱，使之蒸發(fā)成氣相氯氣以滿足加氯機的投加量要求。由于是對有毒氣體的蒸發(fā)，為防止蒸發(fā)器爆炸事故，蒸發(fā)器的設計及制造技術的安全性及對我國氯氣品質的適用性是必須優(yōu)先考慮的。3.3.1 液氯蒸發(fā)技術近年來，國際上液氯蒸發(fā)器技術有了長足進步。從國際上有代表性的加氯機制造商提供的液氯蒸發(fā)技術看，主要有兩類：油浴式：采用油作為熱媒對液氯蒸發(fā)腔進行加熱。優(yōu)點：體積小，油的熱容積大，加熱效率高，對蒸發(fā)腔無腐蝕。缺點：由于油溫較高，出現(xiàn)溫控故障時會引發(fā)嚴重后果。在干氯氣系統(tǒng)中主要采用的耐腐蝕結構材料是：鋼、鐵、銅、鎳、銀、鉭

72、等，這些材料耐腐蝕的條件是：氯氣溫度<121。當氯氣溫度達到251時，碳鋼會在氯氣中燃燒。油浴式潛在的危險性非常大。水浴式：采用水作為熱媒，對液氯蒸發(fā)腔進行加熱。優(yōu)點：最高加熱溫度100，本質安全。缺點：體積大，需增加陰極防腐措施，制造成本高。3.3.2 水浴式加熱循環(huán)技術由于水浴式的安全可靠性高，國內各水司大多采用的是水浴式。但水浴式的加熱循環(huán)技術是水浴式蒸發(fā)器安全可靠運行的重要保障。目前國際上主要加氯機制造商提供的蒸發(fā)器加熱循環(huán)技術有兩種：直熱內循環(huán)式：這種技術通過良好的水加熱自然對流循環(huán)設計，即可達到均勻加熱目的。無需額外強制循環(huán)設備，效率高、可動部件少、故障率低、可靠性高，不會產

73、生“熱點”而引起安全隱患。強制外循環(huán)式：這種技術在加熱過程中需要通過外界熱循環(huán)泵或攪拌裝置進行強制熱循環(huán)才能達到均勻加熱目的。由于可動部件的存在，其結構較為復雜，故障時會產生“熱點”引起安全問題，可靠性及安全性不如直熱內循環(huán)式。3.3.3 蒸發(fā)器的技術安全指標水浴式的安全性是眾所周知的，但由于我國氯氣的純度不高，選擇適合我國氯氣品質的蒸發(fā)器才能達到真正安全可靠運行的目的，低壓低溫型更適合雜質含量高的氯氣（特別是含有NCl3）。電熱蒸發(fā)器的設計、制造及出廠檢測必須嚴格遵照美國ASME法規(guī)（鍋爐及壓力容器法規(guī)Section VIII，DIV.1）的要求。過去各水司在引進蒸發(fā)器時未考慮到ASME法規(guī)的要求，也未要求供貨商提供相應的認證及檢測，這樣為蒸發(fā)器運行留下了安全隱患。低壓低溫性蒸發(fā)器的主要技術安全指標蒸發(fā)腔設計壓力   3.8MPa安全釋放壓力     1.7MPa最高蒸汽溫度     60 低壓低溫型（相對于安全釋放壓為3.9MPa,最高蒸汽溫度接近100的蒸發(fā)器而言），可有效防止氯氣中所含其他雜質成分在較高溫度時產生的意外事故。蒸發(fā)器設計/制造/出廠檢測指標及標準 蒸發(fā)器