高锰酸钾投加系统设计建设过程中的经验之谈

高锰酸盐投加系统设计及建造过程中的经验之谈黄杰义乌市自来水有限公司322000摘要：本文笔者作为建设办成员在参与上溪自来水厂高锰酸钾系统设计及建造过程中，发现一些容易被忽视的细节及问题，并给出了相应的解决方法，同时详细介绍了本水厂选用一套完整的全自动运行设备选型的经验。关键词：高锰酸钾设备选型经验方法1、前言义乌市上溪水厂是义乌市自来水公司发展城乡供水一体化工程中所建设的第一座乡镇水厂，整个设计按照浙江省现代化水厂为标准，一期净水规模5万吨/天，远期为10万吨/天，供上溪镇及周边20多万人饮用。上溪水厂使用水源来自附近一座近2700万方的水库，周围村落较多，使得水库的水质变化较大，特别是锰含量变化快而且大，藻类也会随季节少量爆发，在少雨时节情况会变得更加复杂和糟糕，造成出水水质不达标，适量投加高锰酸钾可以很好的解决这些问题。因此在水厂建设初期，水厂建设办对水库水质进行了很多年的调研，并对水库周围未来的环境变化作了一些预测，做了相应的对策。在综合公司前辈及浙江水协专家宝贵意见的基础上，上溪水厂上了这一套高锰酸钾自动投加系统，经使用发现效果较好。本文重点介绍了系统组成及选型，并总结了此系统在设计和建造过程中容易忽视的问题。2、高锰酸钾投加系统组成及选型2.1、系统组成如图所示：高锰酸钾投加系统：设备由上料系统、制备水系统、溶解储存系统、投加系统和控制系统组成：系统的运行流程：上料系统采用真空吸料。真空吸料应与料斗分体式，内置干燥滤布，粉剂料仓应配有高低位视镜，还应包括料位开关，通过控制面板的报警灯实现粉末的监控。粉剂制备时，采用计量精确的多螺旋给料机和射流混合器，使粉剂预先湿润，以避免结团成块，并以精确的药量进入配有搅拌器的不锈钢熟化罐中，制成的高锰酸盐溶液，然后自动排入储存罐，通过加药泵送入投加点。2.2、各组成部分介绍及选型以下介绍和选型配置以净水规模5万吨/天为准。a、上料系统上料系统由螺旋给料机、真空吸料器、料仓及料斗、料位计、加热器等组成。a-1)★螺旋给料机：给料机由机身、进料口、出料口、螺旋、观察口及驱动系统组成。可根据水流量的变化，变频控制，自动调节干粉的投加量。材质：不锈钢AISI316，因为给料机的精度对制药浓度有很大的影响，这里我们选用瑞典TOMAL制造的多螺旋给料机（不少于5螺旋形式），特点是精度高±1~2%（恒定体积重量情况下），可自洁，具有线性排放曲线。注意要在出口设自动闸门防止湿气侵入粉末。a-2)★真空吸料器：可以直接从包装袋中吸入粉末，防止灰尘进入机器。检测料仓中的物料，当储料箱中的料位低时，自动吸料器启动，将地面的粉料吸到设备上面的储料箱中。当储料箱料位达到高料位时，真空吸料器自动停机。当地面的料仓/料袋没有物料的时候，真空吸料器也可以检测到，然后停机报警。应要求吸料器与料仓分体式安装，含粉尘清灰收集盘。吸料能力：10-15kg粉末/分钟。这里特别要强调吸料机与料粉接触部分为不锈钢AISI316。a-3)料仓及料斗：料仓：用于储存粉料，可以通过高低位视镜检查料斗内情况，位视镜应方便清洁。料仓和料斗的材料应选择不锈钢AISI316。a-4)料位计：检测料斗中的干粉的物量，控制干粉机和卸包机的螺旋给料电机启停及空料位报警。a—5）加热器：防潮，防止干粉结块。b、制备水系统制备水系统由截止阀、压力调节阀、电磁阀、电磁流量计和相关的管路及阀门组成。b-1)压力调节阀：带压力计，可调节进水的压力。最大调压能力不小于6bar。此阀门对稳定进水压力有帮助，这样以计算出较精确的进水量，帮助螺旋给料机以更精确比例进行配比。b-2)电磁阀：受系统控制，自动向溶药系统内加水或停水。需选择优质品牌，耐用一些。b-3)电磁流量计：电磁流量计，检测管路中的水流量，配合给料机上料，辅助提高制备溶液浓度精度。选型尽量选择一体式的，安装简单，精度更高，且节省空间。b-4）相关管路及阀门：注水控件材料为黄铜；其它材料UPVC。c、制备储存系统制备储存系统由喷射混合器、组合箱体、搅拌器和压力计等组成。c-1）喷射混合器：喷射混合器，含防尘盖，材质为不锈钢AISI316，使粉剂充分溶解。高性能混合器，将药剂和溶解水在溶解槽内预混合后加入制备箱制备。c-2)组合箱体：选2个不锈钢AISI316材质的箱体，分别为制备和储存两段，为上下结构，错位布置，对箱体还应要求箱底面向放空阀方向做适当倾角，当制备箱的溶液制备完成后，利用重力流通过自动放空阀就可向储液箱注入溶液。至于箱体材料选择，我们了解到有一些成型系统采用AISI304材质做外箱体，内面用防腐材料做衬，效果也不错。另组合箱体上预留倒料口，当给料设备故障时，可从倒料口人工投加。c-3)搅拌器：一个螺旋蜗轮马达驱动的搅拌器搅拌器，位于制备箱，搅拌器的叶片和轴的材质均为不锈钢AISI316，法兰联轴器材质为不锈钢AISI304，安装底板材质为碳钢Q235B,机架材质为45#钢。配套自有品牌减速机，输出转速150RPM，物流流向为顺时针。c-4)压力计：通过压力计显示值来表现液位的高低，既可以增加箱体的密封度，又减少粉剂及溶液对计量精度的干扰。也可用雷达类型的液位计，但其价格较压力计更高，而且精度也偏低。d、投加系统d-1)投加泵：采用机械双隔膜计量泵，泵体非金属，耐腐蚀。其他附配件可根据需要配置。d-2)电磁流量计：检测管路中的溶液流量，精确控制计量投加量，也分体式安装，由于高锰酸钾溶液具有强氧化腐蚀性，电极材料要选用铂，内衬材料本工程选用改性聚四氟乙烯(PFA)，选用橡胶内衬也可以。d—3）管路及阀门：阀门：电动球阀（可手动开关）与手动球阀配套，配套的主要为进行全自动投加控制做硬件准备，材料选UPVC。e、控制系统控制系统全部在控制柜内集成。系统总屏蔽、抗电磁干扰符合IEC801/VDE0843和国家GB中屏蔽、抗辐射有关技术要求。控制柜包括功能单元、控制保护等设备，对每个装置留有适当的空间便于接线和维修。控制柜内的控制系统应与水厂现运行pLC系统配套。3、经验之谈3.1、目标设定为更有效的使用高锰酸钾，我们要确定一个主要目的，上溪水厂主要是除二价锰铁，藻类其次，由此，为满足高锰酸钾参与多种反应的用量，设计的最大投加量设定在2mg/l，若只是除色或除锰铁，则相应的最大投加量设定要降低，不过整体来讲，各个水厂设计时都会设定比较大的余量。例如：按目前供水规模5万吨/天，设计投加量最大2mg/L；每天最大的高锰酸盐需要量：50Km3/d×2Kg/Km3=100kg/d；工作时间:按24小时/天计算，则每小时的能力为：100Kg/d24=4.17Kg/h溶液浓度范围：1%~4%，取浓度1%，则即溶液最大投加量为：4.17kg/h÷1%=417L/h。这时我们要注意的就是投加流量计的选型，为保证测量精度，流量计对流速有最低要求，一般不低于1M/S，经平衡测试，我们高锰酸钾溶液的浓度选取范围缩小到1%~2%，流速最低要求设在417L/H*1/3=140L/H处，这样可以保证计量精度的情况下，灵活的设定投加量。3.2、投加点的选择高锰酸钾参加除二价锰铁或除藻类都需要一段反应时间，并且高锰酸钾与活性炭和氯气都会发生反应，特别活性炭会还原高锰酸钾，所以有投加活性炭的水厂，有条件的可以尽量在原水管道前端投加，条件不足的为避免高锰酸钾的内耗，采用在滤池之前多设几个活性炭可投加点，通过对应调试可以取得较理想效果。3.3、附配件的选择3.3.1、喷射混合器需要一定的压力水来带动，若水路的压力偏低，还需要考虑增加增压泵，有些水厂本身服务水路的压力够用，但该水路还连接其他用水设备，一样也要需要考虑。3.3.2、加热器的选择，在一些兄弟水司，我们发现由于加热器未设计或型号选择不当而影响水厂的运行效果，加重维修负担等情况。大家需要给予足够的重要，要选优质的品牌，合适的型号。3.3.3、制备水系统中的电磁阀，在国外属于标配，在国内很多地方被改为电动阀，笔者认为这是关于精度和使用取舍的考虑，电磁阀反应快，电动阀更耐用。可以根据水厂自身需要来选择。3.3.4、设备外表面要求，这对设备运行寿命也很重要，很多时候是在设备到场时才发现少了这一环节，或要求达不到。以下参数供参考：所有碳钢材质表面均需多层防腐处理.2层50µm环氧底漆，外涂2层同一颜色100µm丙烯酸表面处理。其中料仓内外表面需喷砂除锈至SA21/2后再进行底漆及面漆处理,所有与物料接触部分油漆需采用食品级。不锈钢表面喷砂处理。3.3.5、需要人性化的配置，尽管水厂控制系统已经实现高度自动化，甚至无人化，但人力管理还是最重要的，事实是很多设计缺乏人性化，为了让运行人员更方便的工作，也在施工中可以弥补不足，但最好是集思广益，能把工作做到前面。比方说控制箱的高度，位置放置在朝外开阔处；投加设备高度做到一米以上；制作一个带密封盖的上料桶，并配置搬运叉车，既防尘又方便搬运等等都是很好的想法。4、结语为满足出厂水质全面符合《生活饮用水卫生标准》106项，高锰酸钾投加系统起到关键性的作用。我们在设计建设过程中，要多借鉴多思考，建造更好的系统，制造出更优质的饮用水。参考文献：【1】胡劲召，王菊，钟筱晴。高锰酸钾投加量对联合工艺处理微污染水影响的研究实验【A】。琼州学员学报。2011，18（2）：27-31。【2】由振华，李梅，田珍。高锰酸钾复合药剂在含藻水处理中的应用【A】。山东建筑大学学报。2010，25（4）：436-440。