上海金山水廠的加礬混合絮凝工藝
上海金山水廠的加礬混合絮凝工藝
摘 要：介紹了新近竣工的上海金山自來(lái)水廠的加礬及混合、絮凝工藝，闡述了加礬混合絮凝系統(tǒng)在運(yùn)行實(shí)踐中出現(xiàn)的問(wèn)題及其改進(jìn)措施。
關(guān)鍵詞：加礬系統(tǒng) 混合系統(tǒng) 絮凝系統(tǒng) 參數(shù) 自控 改進(jìn)
上海金山自來(lái)水廠規(guī)模為20萬(wàn)噸/日，2006年2月新近竣工供水。原水取自黃浦江松浦大橋江段，原水水質(zhì)的主要指標(biāo)介于Ⅲ—Ⅴ類水之間，針對(duì)原水的特點(diǎn)，水廠投加聚合氯化鋁（礬）并采用機(jī)械混合、折板絮凝工藝。加礬及混合絮凝系統(tǒng)設(shè)一PLC站進(jìn)行自動(dòng)化控制，采用全自動(dòng)方式配礬、投礬及混合、絮凝，系統(tǒng)的主要設(shè)備儀表均采用國(guó)外進(jìn)口名牌設(shè)備儀表。下面對(duì)此加礬混合絮凝系統(tǒng)進(jìn)行介紹。
1 水廠的工藝流程
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2 加礬混合絮凝系統(tǒng)
2.1加礬配礬設(shè)備及參數(shù)
在室外設(shè)地下式儲(chǔ)液池一座，分隔成獨(dú)立的兩格，單格尺寸8×7×2.2m，地上部分高0.5m，每格設(shè)有1m×1m的進(jìn)料口。每格設(shè)耐腐蝕液下提升泵1臺(tái)，型號(hào)FYS40-32-145，流量10m3/h，揚(yáng)程17m，配套功率2.2KW。溶液池共四格，每格平面尺寸2.5m×2.5m，有效深度2.8 m ,超高0.3 m，每格溶液池中設(shè)慢速攪拌機(jī)1臺(tái)，槳板直徑1m，配套功率3KW。投加采用5臺(tái)隔膜式計(jì)量泵，型號(hào)ALLDOS257—1150V63，流量1.15m3/h，揚(yáng)程1Mpa，配套功率1.5KW,頻率沖程均可自動(dòng)調(diào)節(jié)。
2.2混合設(shè)備及參數(shù)
設(shè)兩座機(jī)械混合池，混合時(shí)間20S，混合效果不受水量變化的影響；旌铣仄矫娉叽2.7m×2.7m，有效水深3.35m；旌铣刂行脑O(shè)快速攪拌機(jī)1臺(tái)，攪拌槳板直徑0.8m，配套功率7.5KW。
2.3加礬點(diǎn)的形式
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兩個(gè)加礬點(diǎn)分別設(shè)在兩座混合池下，加礬管在混合池內(nèi)部分采用DN40PVC-U穿孔管并做成正八邊型，圍住攪拌機(jī)下面的八片槳葉,從而確保加入的礬液能夠隨著攪拌機(jī)攪動(dòng)產(chǎn)生的水流迅速均勻地?cái)U(kuò)散到水中與原水充分混合。(礬投加方式見(jiàn)下面圖2)
2.4絮凝設(shè)備及參數(shù)
絮凝池采用兩座單通道多級(jí)串聯(lián)的折板絮凝池，效率高,絮凝時(shí)間短,不易積泥，單池平面尺寸20×17.5m，有效水深3.6-3.9m，絮凝時(shí)間16min。折板采用120°相對(duì)折板,折板間距延水流方向由0.2m至0.65m逐漸增大。池底設(shè)26根DN200穿孔排泥管，管口配有快開(kāi)隔膜水力排泥閥。
2.5自動(dòng)化功能
2.5.1加礬配礬自動(dòng)控制
（1）自動(dòng)調(diào)節(jié)控制加礬量：自動(dòng)加礬采用多參數(shù)復(fù)合環(huán)控制方法，即根據(jù)原水流量、濁度進(jìn)行前饋控制，根據(jù)模擬沉淀水濁度（在絮凝池末端上向流處安裝一小型斜管，斜管上端清水區(qū)安有連續(xù)在線測(cè)定濁度儀,根據(jù)斜管沉淀快的原理來(lái)模擬沉淀水濁度）即時(shí)反饋進(jìn)行復(fù)合環(huán)控制，再根據(jù)實(shí)際沉淀水濁度進(jìn)行一定程度的微調(diào)修正。從而既能迅速響應(yīng)原水的水質(zhì)變化，快速調(diào)節(jié)加礬量，又能自動(dòng)跟蹤沉淀水濁度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，在保證沉后水濁度指標(biāo)的同時(shí)節(jié)約礬耗。（復(fù)合環(huán)控制加礬的模式見(jiàn)下面圖3）
應(yīng)加礬量的計(jì)算公式： Q礬=（FI×KI/ m）/ρ＋Q調(diào)
● Q礬 —— 應(yīng)加礬的量l/h
● Fi—— 原水流量m3/h
● Ki—— 礬單耗Kg/Km3
● m —— 礬溶液質(zhì)量百分比濃度
● ρ —— 礬溶液密度
● Q調(diào) —— PID調(diào)節(jié)量
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礬單耗KI曲線先由分段濁度所做的混凝實(shí)驗(yàn)得出，再根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值進(jìn)行充實(shí)調(diào)整，由PLC對(duì)加礬單耗曲線進(jìn)行分段線性化運(yùn)算處理。加礬曲線按春、夏、秋、冬四季各設(shè)一條，將天氣溫度因素考慮進(jìn)去。PLC工控機(jī)自動(dòng)計(jì)算出當(dāng)前沉后濁度與設(shè)定值的差值并對(duì)這個(gè)差值進(jìn)行PID運(yùn)算，得出相應(yīng)的控制增量，使得沉淀水濁度始終向設(shè)定值逼近，從而保證沉后水的濁度穩(wěn)定。PID調(diào)節(jié)量及滯后時(shí)間等參數(shù)也可在操作終端上人為調(diào)整設(shè)定。PLC能夠計(jì)算出實(shí)時(shí)出礬量Q實(shí)和應(yīng)加礬量Q礬，通過(guò)調(diào)節(jié)隔膜計(jì)量泵的頻率和沖程來(lái)使Q實(shí)與Q礬逼近。
（2）自動(dòng)配礬：對(duì)于液位低于下限的溶液池，首先自動(dòng)打開(kāi)溶液池進(jìn)礬閥，然后啟動(dòng)儲(chǔ)液池提升泵，進(jìn)原礬高度根據(jù)溶液池面積及所要配礬的濃度由PLC自動(dòng)計(jì)算得出，當(dāng)達(dá)到此高度后停止提升泵，自動(dòng)打開(kāi)進(jìn)水閥，加水至溶液池設(shè)定的高位后關(guān)閉進(jìn)水閥，然后攪拌機(jī)進(jìn)行10min攪拌，配礬過(guò)程完成。
（3）溶液池自動(dòng)切換：當(dāng)工作溶液池的液位下降到設(shè)定的下限值時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉該組池出液閥，同時(shí)打開(kāi)另一組已配好的溶液池出液閥，確保連續(xù)供礬。
（4）儲(chǔ)液池液下提升泵的運(yùn)行控制：儲(chǔ)液池的液位高于下限時(shí)提升泵才會(huì)啟動(dòng)；抽原礬時(shí)，當(dāng)儲(chǔ)液池的液位低于下限時(shí)，報(bào)警并自動(dòng)切換到另一儲(chǔ)液池；當(dāng)某一臺(tái)提升泵運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生故障，報(bào)警并自動(dòng)切換到另一臺(tái)泵。
（5）溶液池?cái)嚢铏C(jī)的自動(dòng)控制：在配礬過(guò)程中攪拌機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)進(jìn)行攪拌,在溶液池使用過(guò)程中攪拌機(jī)每隔2h自動(dòng)攪拌10min。當(dāng)溶液池液位低于攪拌機(jī)槳板上0.5m時(shí)，攪拌機(jī)不動(dòng)作。
（6）液位監(jiān)控：當(dāng)儲(chǔ)液池和溶液池的液位高于上限或低于下限時(shí)均報(bào)警。
2.5.2混合自動(dòng)控制 混合池的攪拌機(jī)根據(jù)原水流量信號(hào)自動(dòng)進(jìn)行開(kāi)停。
2.5.3絮凝池排泥自動(dòng)控制 PLC根據(jù)周期自動(dòng)控制排泥閥按順序進(jìn)行排泥,周期可根據(jù)生產(chǎn)工況自由設(shè)定。
3 系統(tǒng)在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及改進(jìn)措施
(1)礬溶液池的出液管高度距離池底0.5m，致使每格溶液池每次配礬都有3.125m3礬液用不到。而水廠本身使用液態(tài)原礬進(jìn)行配礬，不存在以前袋裝固體干量配礬時(shí)池底所積存的礬渣問(wèn)題。所以設(shè)計(jì)院原設(shè)計(jì)提高出液管高度沒(méi)有必要，只會(huì)增加配礬的次數(shù)，浪費(fèi)能源損耗設(shè)備。改進(jìn)措施：利用虹吸管原理把出液管池內(nèi)部分高度降低到距池底0.1m，從而使每次配礬可多用2.5m3 礬液。
(2) 在礬溶液池上安裝的超聲波液位計(jì)離進(jìn)礬管和進(jìn)水管的水平距離原先只有0.2—0.3m，致使配礬時(shí)進(jìn)礬或進(jìn)水散射的水花影響超聲波液位計(jì)的液位計(jì)量，使所配礬溶液的濃度是錯(cuò)誤的。改進(jìn)措施：移動(dòng)超聲波液位計(jì)的位置，使液位計(jì)與進(jìn)礬管和進(jìn)水管的水平距離達(dá)到1m。
（3）在自動(dòng)配礬的程序設(shè)置上，原先攪拌機(jī)是邊注液邊攪拌，致使攪拌機(jī)攪拌產(chǎn)生的泡沫影響了超聲波液位計(jì)的液位計(jì)量，造成所配礬液的濃度是錯(cuò)誤的。改進(jìn)措施：把自控程序改為在原礬和水都注滿后攪拌機(jī)再開(kāi)始自動(dòng)攪拌。
(4)配礬時(shí)由于廠家所送原礬的濃度經(jīng)常變化不穩(wěn)定，致使每次所配礬液的濃度經(jīng)常波動(dòng)進(jìn)而影響水質(zhì)。改進(jìn)措施：對(duì)每座礬溶液池增設(shè)濃度計(jì)，自動(dòng)監(jiān)測(cè)濃度進(jìn)行反饋，閉環(huán)控制配礬，從而使所配礬液的濃度達(dá)到設(shè)定值。
(5)礬溶液池在臨近池壁上沿處未設(shè)置溢流管，當(dāng)在觸摸屏面板控制、手動(dòng)時(shí)由于操作者疏忽或者自動(dòng)模式下程序出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)出現(xiàn)過(guò)冒漾跑液的情況。改進(jìn)措施：在距離池壁上沿0.3m處設(shè)置溢流管。
(6)為防止絮凝池剛投入運(yùn)行進(jìn)水時(shí)，折板前后有壓差容易沖壞折板，設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)在折板底下的水泥墻上開(kāi)有200×200過(guò)流孔，但這些過(guò)流孔在正常運(yùn)行時(shí)卻使水形成短流，致使絮凝效果不好礬耗升高。改進(jìn)措施：在所有過(guò)流孔處均加裝拍門(mén)，只在池子充水前后有壓差時(shí)才使水經(jīng)過(guò)流孔從前向后流，平時(shí)折板前后均有水時(shí)則處于關(guān)閉狀態(tài)，從而既防止正常運(yùn)行時(shí)短流，保證絮凝時(shí)間，又對(duì)折板起到保護(hù)作用。
(7)絮凝池排泥管原先設(shè)計(jì)起端于墻壁，運(yùn)行一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)由于絮凝池較寬，池子里面的泥排不出去。改進(jìn)措施：把排泥管伸入到池里并做成穿孔排泥管，13根穿孔排泥管伸入到池子最里端，13根排泥管伸入到池子一半的位置，使池子里側(cè)外側(cè)的泥都能排掉。
金山水廠經(jīng)過(guò)2個(gè)月的運(yùn)行，此套加礬混合絮凝系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，加礬混合絮凝后形成的礬花大而密實(shí)易沉淀，為后續(xù)水處理工藝創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)和條件。生產(chǎn)2個(gè)月以來(lái)（日產(chǎn)10萬(wàn)噸的情況），出廠各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，濁度低于0.2NTU。希望能夠?yàn)槠渌畯S的加礬混合絮凝系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供借鑒和參考。
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