流动电流混凝剂投加系统在铁路净水厂设计中的运用

Posted 2023-01-13 流动

篇首语：人心隔肚皮，看人看行为。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了流动电流混凝剂投加系统在铁路净水厂设计中的运用相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

传统的混凝剂投加系统难以追随水质水量等因素的变化，及时准确地调节投药量。由于投药控制技术落后，严重影响了处理水的质量，也造成药剂的较大浪费。近年来，国内相继采用了先进投药设备，为净水厂的自动控制打下了良好的基础，对降低制水成本，提高管理水平起到了不可忽视的作用。目前国内净水厂混凝剂投加主要采用流动电流投药系统、FCD显示式投药系统和透光率脉动(FP)混凝投药系统等方式。由于铁路净水厂受规模小、管理人员少、素质普遍偏低等多种因素的影响，主要采用传统的混凝剂投加系统，混凝剂自动投加系统采用较少，人工经验投药法在铁路净水处理中使用最为普遍。至目前为止，还有一些简易落后的投加方法，如框装混凝剂水淋溶解投加等，投药的准确性取决于操作人员的技术与经验和操作人员的责任心。其结果既不准确又浪费药剂，同时工人的劳动强度也较大。我院根据铁道部运输局“运装设水[2000]172号文"关于发布《铁路给水集中监控系统技术管理标准》的通知要求，陆续在铁路水厂设计中采用了混凝剂自动投加系统。本文就流动电流混凝剂自动投加系统在设计中的运用简单介绍如下。
1 工作原理及应用描述胶体脱稳程度的指标就是ζ电位，以ζ电位为因子控制混凝就成为一种根本性的控制方法。由于流动电流(指在外力作用下，液体对静止的固体表面流动而产生电场的现象，即电渗的反过程)与ζ电位呈线性相关，以此作为胶体混凝后残余电荷的定量描述，就可以反映水中胶体的脱稳程度。借助流动电流检测仪可以在线连续检测出与水中浊质表面电荷中和程度相关的参数———流动电流。由于流动电流与混凝的本质因素相关，所以只需检测流动电流一个参数。流动电流投药系统就是采用流动电流检测仪(SCD)测量胶体电位值，SCD作为在线检测仪表，它实时检测原水中2个电极之间产生的电流，电极被吸附于检测室壁上的胶体颗粒水力剪切及电离的自由带电离子充电。电机驱动柱塞在探头壳中作往复运动，产生剪切作用，推动离子并带动离子通过电极，从而形成交替的流动电流，此电流与水中胶体的电荷成正比。由探头探集的流动电流信号经主电路板处理后，输出4～20mA的标准信号可以对混凝投药进行精确控制投加。SCD作为一项胶体电荷检测技术，自80年代末问世以来，得到了广泛的应用，它对传统的投药技术是一个大的突破。八九十年代由世行贷款和外国政府贷款在国内修建的水厂，均配备了测定流动电流的SCD设备，成为至今人们较为熟悉的加药控制系统。哈尔滨建筑大学根据我国原水的实际情况，开发生产的SC-30S型胶体电荷远程传感器和SC-3000型、SC-4000型单因子混凝投药自控仪，在国内水厂中得到了广泛运用。
2 设计原则
2.1 适用水源条件根据有关调查显示，成功运用流动电流投药系统的水源种类包括江、河、水库、湖泊等多类地表水源，总体来说适用于原水浊度5 .0～4500NTU，pH值6.4～8.5，含油量不超过5～20mg L。但由于SCD是一种胶体电荷检测技术，受有害物质干扰，电极腐蚀，取样管容易被堵塞、传感器头容易被污染等因素影响，会导致流动电流与悬浮物之间的线性关系失调和仪表的灵敏度降低，因此对于水源污染严重或工业污水流动电流的运用受到严重限制。
2.2 取样系统的设计大量的实践证明系统正确取样是进行正常控制的前提。对水样的基本要求是：
(1)对整体有良好的代表性。取样前，混凝剂与原水已经充分混合；取样口应位于水流横断面的合理位置上。
(2)不应含有对测定造成干扰的物质，如大量粗大的泥沙、漂浮性杂质、气体等；不应形成大的絮凝体。
(3)水样流量应稳定，不中断。在取样系统的设计上，应注意：
(1)取样位置适当，取样口形状设计合理。通常，流动电流检测器的取样点设于投药混合之后。
(2)为了保证控制的有效性，要求充分混合而时间又不应过长，宜采取快速混合形式。尽量减少取样系统的时间滞后，取样管路不应太长，管径不应过大。
(3)防止取样系统堵塞。
(4)对水样预处理，去除测定干扰物质，并能连续工作，保证检测器不中断工作。一般要求有除沙、排气、拦截漂浮物等功能，这样可以对检测器起到保护作用，延长其使用寿命、减少维护工作。
(5)尽量用重力式自流取样，只在确有必要时才采用取样泵。
(6)取样系统应有冲洗装置。
2.3 混凝剂选用从流动电流混凝投药控制的原理出发，凡属电解质类混凝剂，如硫酸铝、三氯化铁、聚合铝、聚合铁等，其混凝过程以胶体电中和脱稳凝聚为主，该技术完全适用。如果使用有机高分子混凝剂或无机盐与有机高分子复合混凝剂，流动电流就失去了理论依据，降低了流动电流检测器的灵敏度，不能有效控制投药量。
2.4 投药设备的设计常规的投药设备有重力式投加和水泵投加2类。重力式投加系统采用阀门调节方式，由于阀门规格、质量等问题，至今尚无成功的先例。采用水泵变速调节能取得满意的效果。采用离心泵，系统的投资较小，但控制的精度、稳定性等都不如计量泵。计量泵应是投药的首选设备。对计量泵还可采用变频调速与调行程的双调节方式，但这种方式投资较大。
3 工程实例2002年我院在湖南某铁路水厂的改扩建工程的设计中采用了流动电流自动投药系统。该水厂规模为60000m3 d，水源采用水地表水，处理工艺：混合→反应→沉淀→过滤，系统采用美国MiltomRoy公司生产的SC4200流动电流检测仪，其投加控制系统如图1所示。

该自动加药系统具有以下几个特点：
(1)能够进行自动诊断、自动校零、自动补偿误操作及传感器故障自动检测、自动处理，具有误操作及传感器故障数字显示和声光报警功能，能显示加药计量泵瞬时投药量和累积投药量，具有过投药、欠投药断药报警，变频器停机及故障报警，远传浊度、流动电流值、频率百分比(4～20mA)及故障报警信号到上位机。
(2)能够通过上位机显示加药计量泵和溶液池搅拌机工作状态并在故障时报警；显示溶液池液位值，并在设计高低液位时声光报警。该自动加.药系统投资22 1万元。
自投入运营以来该系统以较小的投资和少量设备实现了水厂加矾全自动控制，运行人员在完成药剂投放-溶解-搅拌-稀释工作后，即可在值班室实现对加药系统的监控，这就从根本上保证了在稳定供水水质的前提下实现精确控制投药。实践证明这种自动投药技术要比机械投药平均节药20%，每天节省药剂费500元，既可以提高净水厂运行经济效益，又可以简化操作程序，减轻运行人员工作强度，降低劳动成本，提高工作效率。同时也促进了生产人员技术素质的提高，非常适合于铁路净水厂生产岗位的减员增效。