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得利满高密度沉淀池应用技术手册-混凝技术


得利满高密度沉淀池应用技术手册 混凝技术
第一章概述 1.1 悬浮颗粒物与胶体 定义 水中含有多种组分,可分为三类。 · 悬浮颗粒物:这些物质可能是源于矿物质的沙子、淤泥、粘土等,或源于有机 物, 例如动植物的分解物、 腐殖酸或富立酸。 此外还含有细菌、 浮游生物、 藻类、 病毒等微生物。这些物质是造成浊度和颜色的主要原因。 · 胶体颗粒(小于 1 微米):它们与悬浮颗

粒物同源,但是更小并且沉降速度非 常慢。这些物质同样是造成浊度和颜色的原因。 · 溶解性物质(小于几纳米):它们通常为阳离子或阴离子。部分有机物也同样 可溶于水。气体也同样存在于水中,例如:氧气、二氧化碳、硫化氢等。 混凝-絮凝的作用 通过降低碳酸钙晶体表面的污染程度,混凝有助于石灰软化作用。 混凝-絮凝工艺促进了悬浮颗粒物和胶体的去除。 这发生在固-液分离的最后阶段: 沉淀、气浮或过滤。 后混凝也用于延长滤池的过滤时间。 工艺技术的优点和缺点 优点: · 与直接沉淀相比分离效率显著提高,可大大降低分离(沉淀、气浮或过滤)设 备的尺寸。 · 应用灵活:投加系统可以即时随流量而进行调节。可以间歇式操作。 缺点: · 消耗药剂。 · 产生污泥。 1.2 胶体悬浮物 胶体悬浮物的稳定性-混凝的必要性 水中含有大量的不同粒径的物体及有机物,颗粒物越小,比表面积月越大,沉降 速度越慢。胶体是不能自然沉降的,其比表面积是最重要的因素。

这些因素决定了胶体悬浮物的稳定性。事实上胶体受两种主要力的支配。 · 范德华引力,与胶体的结构、形状及介质的类型有关(EA) · 静电斥力,与胶体表面的电荷有关(EB) 胶体悬浮物的稳定性取决于引力与斥力的平衡,其能量水平为 E=EA+EB 为使悬浮脱稳,需要克服能量屏障 ES。为达到此目的使胶体混凝,需要降低静 电斥力。脱稳通过混凝实现。 双电层理论 原水中胶体不同程度地带有负电 (晶体结构的不规则、外围化学功能团的离子化 等)。为了中和此表面负电,原水中或加入的正离子围绕胶体聚集成层。 · 赫尔姆霍茨理论: 一层正离子包裹胶体的整个表面以保证物质整体的电中性 (边 界层)。 · 戈尤-查普曼理论:正离子层不均匀地分布在胶体周围;电中性在更远的距离获 得(扩散层)。 · 斯特恩理论:综合上述两种理论并引入双电层概念。第一层附在胶体上;并迅 速损失其电势。第二层更加松散,电势损失缓慢。 在双电层理论中,混凝使 ζ 电位为零。 化学理论 因为共价键引力高出静电力 20 至 50 倍,“化学原理”被引入用来解释胶体悬浮 物的脱稳。该理论提出胶体颗粒带电主要是源于其表面的化学功能团(羟基、羧 基、磷酸根、硫酸根等)的直接离子化。脱稳通过这些功能团与混凝剂的多价金 属离子的共价反应实现。 该理论表明混凝的重要因素是氢氧化物及与其桥接的共沉淀。 混凝机理 投加混凝剂的目的是使胶体脱稳。混凝剂中和了原水中颗粒物的负电荷。 当脱稳后,有悬浮物存在时胶体逐渐地结合在一起形成矾花。 胶体聚集在一起,形成小矾花。 1.3 混凝剂 使用最广泛的混凝剂是铝盐和铁盐,在一些特定的情况下,也使用像阳离子聚合 电解质之类的合成物质。 高价阳离子 在使用无机混凝剂时,胶体表面的负电通过加入阳离子中和。价位越高,混凝反 应越有效(根据舒尔茨-哈代理论,三价离子的效率比二价离子高十倍)。选择

混凝剂时,必须考虑其毒性及成本。因此,三价的铁盐和铝盐已经广泛地应用于 水混凝处理的各个方面。 使用的混凝剂 无机混凝剂含有高价阳离子,可以中和胶体的表面带电。以下为最常用的几种: · 铝盐(氯化铝或硫酸铝) · 铝聚合物 · 铁盐(三氯化铁和硫酸铁、硫酸亚铁)。 · 铁聚合物。 水厂业主已经选择使用聚合硫酸铁(PFS)作为混凝剂。聚合硫酸铁以液体形态 供货。聚合硫酸铁为氢氧化铁和硫酸铁的聚合体,其化学分子式为[Fe2(OH) n(SO4)3-n/2]m。 聚合硫酸铁的技术指标 聚合硫酸铁指标(GB14591—93) · 全铁含量≥18.5% · 还原性物质含量≤0.15% Fe2+ · 盐基度 9.0%—14.0% · PH(1%水溶液)2.0—3.0 · 砷含量(As)≤0.0008% · 铅含量(Pb)≤0.0015% · 不溶物含量≤0.5% 聚合硫酸铁的优点 · 消除铝盐混凝剂对人体的危害。 · 生成的矾花密实、相对体积质量大、沉淀快。 · 适用 pH 值范围宽。 · 腐蚀性低。 1.4 影响混凝的因素 混凝主要受如下因素影响: · 原水特性 · 混凝剂特性 · 混凝剂的投加量 · 提供混凝的能量 · 混凝所需的时间 · PH 值

· 混凝时的温度 混凝时间 混凝的反应时间通常为几秒钟到几分钟。 应注意如下事项:药剂应尽快分散。投加在进水管中或装有搅拌器(快速混合) 的反应池中。 速度梯度 G · 速度梯度是混凝的重要参数,其表示为: G={P/(V*η)}1/2=K*(P/V)1/2 P:实际消耗的能量(㎡· ㎏/s3 或 W) V:液体的体积(m3) η:水的动力粘度(㎏/m· s) G:平均速度梯度(s-1) · 数值越高则颗粒物越趋于聚集。无论如何,过高的速度梯度将由于剪切力过大 而造成矾花的破坏。 · 用于混凝的数值通常为 250 到 1000 s-1

第二章工艺设计
2.1 工艺流程 混凝剂在两个混凝土池子里配制,然后通过一台投加泵计量(另一台备用),计 量后的混凝剂被投加到一个装有电动快速搅拌器的混凝土反应池中, 前混凝反应 在该池中进行。另一组加药泵用于后混凝。 2.2 设计参数 土建工程 流量(m3/d):120000 配制投加池 数量:2 单位容积(m3):40 配制浓度(%)>9%(Fe) 单位能力(d)3 前混凝加药泵 数量:2 备用数量:1 单位能力(1/h):460

后混凝加药泵 数量:2 备用数量:1 单位能力(1/h):40 前混凝池 流量(m3/h):5400 数量:1 总混合时间(min):2.9 容积(m3):260 后混凝池 流量(m3/h):5400 数量:1 总混合时间(s):30 容积(m3):45.3 2.3 自动化设计 计量泵的自动启停 PLC 可根据进水流量和澄清水的流量自动控制启、停计量泵。 加药泵的切换
如果正在运行的泵由于泵自身的故障(泵的电气故障、非协调性故障),而使泵停止运行, 那么可以自动启动另一台处于自动位置、无故障、未运行的泵。

自动计量 在原水流量计信号处于预备状态后,投加泵可设为自动模式。 · 转速:泵的转速自动与待处理的原水流量和设定的投加浓度成比例;同时对冲 程的设定也可给予考虑。 · 冲程控制:投加泵的冲程手动调节。 2.4 安全设计 防止干运行 当液位计发生故障时,就可能发生投加池中的药剂被用完,而泵仍然运行情况, 设置安全柱就能避免这种情况的发生,因为根据联通器的原理,柱内的液位始终 和配制/投加池中的液位保持一致,故障发生时,安装在安全柱内的液位开关会 在低液位时自动关闭投加泵, 避免泵受到损坏, 保证整个系统在安全状态下运行。 加药管堵塞

安全阀安装在加药泵的出口侧; 当出药管堵塞时,产生的高压将打开安全阀并使 药液流到排放井中。 药池高液位 混凝剂池中装有一个高液位开关。当池中液位高于设定值时将产生一个报警。

第三章主要设备
3.1 前混凝 前混凝加药泵 数量:2 编号:P501A/B 供货商:DOSAPRO 型号:GM500P50Q9 流量:460L/h 压力:2bar 流量调节:变频 冲程调节:手动 配套电机 生产厂家:LEROY SOMER 型号:3~LSMV90L 电源:380VAC 功率:0.37kw 电流:1.06A 启动电流:5.19A 功率因数:0.70 转速:1420rpm 频率:50Hz 绝缘等级:F 工作制:1 附加冷却风扇 电源:230VAC 功率:0.019kw 频率:50Hz 保护等级:IP55

前混凝阻尼器 数量:1 编号:XA501 供货商:DOSAPRO 类型:Bladder 球囊 型号:BAP05B1 容积:0.5L 连接:1/2”G 前混凝背压阀 数量:1 编号:XD501 供货商:DOSAPRO 类型:diaphragm 隔膜 型号:11T03/4M71 设定压力:2ba 连接 DN20 前混凝安全阀 数量:1 编号:XS501 供货商:DOSAPRO 类型:diaphragm 隔膜 型号:11T03/4M71 设定压力:5ba 连接:DN20 3.2 后混凝 数量:2 编号:P502A/B 供货商:DOSAPRO 型号:GM50P4T3 流量:401/h 工作压力:2bar 流量调节:变频 冲程调节:手动

配套电机 生产厂家:AEG 型号 电源:380VAC 功率:0.09kw 电流:0.45A 启动电流:1.13A 功率因数:0.6 转速:1330rpm 频率:50Hz 绝缘等级:F 工作制:1
保护等級:IP55

后混凝阻尼器 数量:1 编号:XA502 供货商:DOSAPRO 类型:Bladder 球囊 型号:BAP01B1 容积:0.1L 连接:3/8”G 后混凝背压阀 数量:1 编号:XD501 供货商:DOSAPRO 类型:diaphragm 隔膜 型号:11T03/8M71 设定压力:2ba 连接 DN10 后混凝安全阀 数量:1 编号:XS502 供货商:DOSAPRO

类型:diaphragm 隔膜 型号:11T03/8M71 设定压力:5ba 连接:DN10

3.3 仪表 液位计 数量:2 编号:LIT501A/B 供货商:E+H 类型:Ultrasonic 型号:FMU860-R1A1A1 电源:230VAC 功率:15VA 信号输出:4-20mA 保护等级:IP66 探头: 数量:2 编号:LE501A/B 供货商:E+H 类型:Ultrasonic 型号:FDU81-RG2A 测量范围:5m 盲区:0.5m

保护等级:IP68
液位开关

数量:2 编号:LSHH501A/B 供货商:AXFLOW 型号:VLR10F(W)
耐压:250VAC 最大电流:6A

第四章 操作
4.1 准备工作 检查工作 · 彻底清洁药剂计量单元 · 确保阀门正常工作 · 进行结构和管道的密封试验 · 对所有机电设备进行润滑(根据各个制造商提供的技术说明进行) · 进行所有的电气试验,包括电机转向和设备自动运行 · 仔细检查安全装置,如低液位停泵 · 为避免可能导致泵损坏的异物的出现,认真冲洗投加泵的吸水管线 确定投加量 根据实验室测定来确定混凝剂投加量。投加量以 mg/l 纯产品来表示。 4.2 装药 启动之前,必须仔细阅读供货商的手册和技术说明。装药过程中,操作人员应着 工作服,佩带手套和护目镜。 4.3 混凝剂投加 启动之前,必须仔细阅读供货商的手册及技术说明。 加药泵的灌注 · 关闭药池放空阀、加药泵的冲洗阀、安全柱的放空阀、加药总管放空阀门。 · 打开药池出口阀、加药泵的进口阀、安全柱的进口阀、加药泵的出口阀、加药 总管阀门。

· 打开加药泵出口端的放空阀,如果液位高于加药泵,泵将被灌满水。 备注:加药泵在两米水头吸程的范围内可以自动完成灌注。 泵的保护 · 在投加泵的吸药管上增设一个安全柱,内设一个液位开关,当液位仪指示投加 池中的液体处于设定值的低位时,控制系统自动切换投加池的出口电动阀,实现 空池和满池的自动转换。在实现这一过程中,由于电动阀门的关闭/开启,打开 需要一定的时间, 所以就有可能发生投药泵在这段时间内发生干转的现象,而安 全柱在这时就给加药泵一个缓冲的余地,使其运行不受到任何的干扰。所以安全 柱可以防止加药泵干运转。 · 当液位仪发生故障时,就可能会发生投加池中的药剂被用完,而泵仍然运行情 况,设置安全柱就能避免这种情况的发生,因为根据联通器的原理,柱内的液位 始终和配制/投加池中的液位保持一致,故障发生时,安装在安全柱内的液位开 关会在低液位时自动关闭加药泵,避免泵受到损坏,保证整个系统在安全状态下 运行。 · 安全柱装置有助于在调试期间进行剂量校准。 · 如果药池出口阀失灵,或出口管路堵塞,液位计会显示仍有溶液,但加药泵可 能会因吸不到药液而发生干转现象,此时若有安全柱,柱内的水位会急剧下降, 柱内液位开关会在低液位时关闭加药泵,避免系统遭受破坏。 平稳准确加药 加药管上安装一台脉冲阻尼器和一个背压阀, 该设计保证了药剂投加的稳定性和 准确性。 加药管堵塞 两个安全阀安装在加药泵的出口侧;当出药管堵塞时,产生的高压将打开安全阀 并使药液回流到药池中去。 投加量 根据待处理的原水流量确定混凝剂的投加量。 配变速驱动的投加泵根据原水流量 监控转速,并根据烧杯试验结果调节冲程。 冲程的调整 · 如果计算出来加药泵的频率高于或接近 50Hz,增加加药泵的冲程。 · 如果计算出来加药泵的频率低于或接近 10Hz,减小加药泵的冲程。 说明:冲程的调节必须在泵运行的过程中进行!冲程的设定应大于 10%。 · 如果计算出来的冲程大于 100%, 应该加大混凝剂的配药浓度; 如果小于 10%, 则应减少配药浓度。

4.4 自动操作 · 参见 PLC 的功能分析。 计量泵的自动启停 PLC 可根据原水及澄清水的流量自动控制启停计量泵。 计量泵的自动切换 如果正在运行的泵由于泵自身的故障(泵的电气故障、非协调性故障),而使泵 停止运行,那么可以自动启动另一台处于自动位置、无故障、未运行的泵。 液位计设置 两个药液池分别安装了一个液位计,用以监测液位并在高低液位时报警。 4.5 停用 少于一周 各单元简易关闭,所有加药阀门位置保持不变。 不定期停止 用水冲洗泵的内部,必须对泵进行隔离(关闭阀门,泵在控制盘“手动-停止位置 上”)。 放空药池 配制池应每月一次彻底放空, 用高压水冲洗, 并从配制池底部清除杂质和沉积物。

4.6 混凝优化 · 混凝的优化取决于实验室和现场的实验。 · 实验的内容和频率取决于混凝作用对水质变化和污染的敏感性。 · 必须对水量和加药量进行不间断的监测和调整。 · 理想的水厂监测应包括如下参数: ※混凝后的水:pH、TAC 总碱度 ※澄清水:浊度、紫外 254nm 的吸光度、溶解的铝或铁、色度和有 机物。 ※同样也应检查下列参数:混凝的最佳值、污泥体积和沉降速度、投 加点的搅拌能量、不同加药点的距离(与温度密切相关)。 4.7 水厂的具体运行

运行日志 运行期间所有发生的事件和突发状况均应作记录。我们强调更新日志的重要性, 因为这样可有助于我们就所发生的事件提出建议,所以必须详细记录。 运行日志应包括: · 日期,日和时间 · 水厂流量及原水水质 · 混凝剂的型号 · 配制及投加浓度 · 运行设备(泵、搅拌器和配制池) · 全部运行参数,例如转速、冲程、出口流量及压力等 · 药剂配制时间 · 配制池投入运行的时间 · 两次供药间的时间和数量 4.8 操作说明书 设备的具体操作:参考制造商说明书

第五章故障诊断及维护
5.1 故障及诊断 检查投加流量
用校准柱在运行点对工作的加药泵的输送流量进行检查。 原水不变而出水质量变差
可能原因 药剂无效 药剂缺乏 药剂混合不均匀 加药量不准确 加药管破裂或堵塞 解决措施 用混凝试验检查,更换药剂。 检查重新配制药剂。 确保药剂池满载 用标定柱检查流量 检查并维护

泵出口压力偶尔跌落
可能原因 泵上部的止回阀磨损或沾污 解决措施 更换或清理阀门球体

泵有噪音且出口压力高
可能原因 解决措施

出药管阀门关闭。 背压阀膜片穿透。

打开阀门。 更换模片。

泵有噪音且出口压力低
可能原因 进药管阀门关闭。 泵下部的止回阀磨损或沾污。 解决措施 打开阀门。 更换或清理阀门球体。

设备故障: 见相关的制造商手册。 5.2 维护 机电设备维护 根据供货商的技术手册中的指示,经常对设备进行润滑和维护。 日志中应对下列情况进行记录: · 润滑的日期。 · 易损件更换的日期。 · 阻尼器充气的日期。


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