四川混凝剂PAC的配制和使用方法

　　水的混凝工艺混凝需要分别在混合器、反应池和分离设备中完成，也可以将这3个工序合成在一个澄清设备完成。另外，在混合设备之前通常还需设置药剂溶液制备和计量投药设备。其工艺流程如图6-1所示。混凝剂投配方式有两种:干投法和湿投法。干投法是指将固体混凝剂破碎成粉体之后向水中定量投加，其流程通常为药剂输送→粉碎→提升→计量→加药混合;湿投法是指先将混凝剂溶解。配制成一定浓度的溶液，然后向待处理的水中定量投加。

　　从操作上来看，两种投加方式各有优缺点。干投法设备占地面积小、投配设备无腐蚀问题、药剂质量也较好(受污染变质较少)，但是，干投法存在不可避免的缺点:当投加药量较大时需要配套破碎设备，而投加药量较小时又不易调节，药剂与水混合接触条件差，劳动条件差，不适用于吸湿性、慢溶性混凝剂。湿投法则适用于多种混凝剂(包括固态、黏稠状和乳状混凝剂)，投加量便于控制和调节，易于与水充分混合，运行方便，其缺点则是设备占地面积大，同时设备也易于腐蚀。目前来说，工程中通常使用的是湿投法。而干投法使用较少，聚合氯化铝厂家推荐，也主要介绍湿投法。

一、混凝药液的配制

　　在制备混凝剂药液时，须考虑絮凝剂的量、药液的浓度、溶解槽体积和搅拌方式等。

　　每天所需混凝剂的量

　　每天所需混凝剂的量可按公式式计算：W=24QC/10f

　　式中，W为每天所需混凝剂的量，kg/d;Q为原水处理量，m3/h;C为混凝剂加入量，mg/L;f为混凝剂纯度，%。

　　药液的浓度和溶药设备的有效容积

　　所配制的药液应具有适宜的浓度，在不影响投加精确度的前提下，宜高不宜低。浓度过低，则设备体积大，药剂还会发生水解。如FeCl3在浓度小于6.5%时就会发生水解。无机盐絮凝剂和无机高分子絮凝剂的一般投加浓度为5%-7%(扣除结晶水的重量)。当采用聚

　　合电解质为絮凝剂时，以稀浓度为宜，因为浓度过高，黏度过大，使得无法投加，一般采用的浓度为0.05%-1%，可先配制为10%，然后再稀释至所的浓度。

　　药剂配制过程主要有两个设备，即溶解池和溶液池。溶解池(浓液池)的作用是把块状或粒状的药剂溶解成浓溶液;溶液池(稀液池)的作用是把浓溶液配成一定浓度的溶液，一般采用两个池子交替使用，槽的内壁需做防腐处理。每个槽的容积可按实际需要量的50%-100%选取。

　　溶液池的有效容积可采用下式计算:V=24*100PQ/1000*1000bn=PQ/417bn

　　式中，V为溶液池的有效容积，m3;P为混凝剂的最大投加量，mg/L;Q为原水的水量，m3/h;b为溶液浓度，按药剂固体质量百分数计算，一般为10%-20%;n为每天配制溶液次数，一般为2-6次，用手工操作时不宜多于3次。

　　溶解池或溶药池的容积V`可按下式估算:v`=(0.2-0.3)V

搅拌装置

　　为了加速混凝剂的溶解，并使药液浓度均匀，在溶解时通常设置搅拌设备。常见的搅拌方式有水力循环搅拌、机械搅拌和压缩空气搅拌3种。

　　水力循环搅拌流程如图6-2(a)所示。它利用水泵从溶解池内抽取药液再循环到溶解池，这种搅拌方式结构简单，使用方便，但仅适用于药剂使用量较小的情况。

　　为了使混凝剂完全溶解，也可采用机械搅拌6-2(b)。机械搅拌器可由电动机直接带动。搅拌器可直接安装在池壁上，能上下升降及调整搅拌角度，并应避免与固体块状药品接触。溶解池内需采用慢速机械搅拌，因高速搅拌会切断聚合物分子链，使溶液黏度降低，并使絮凝效果也下降。一般如采用螺旋桨时，搅拌速度约为300r/min，如采用划船桨式搅拌叶时，其转速为30-60r/min。机械搅拌适用于药剂使用量较大的情况。

　　压缩空气搅拌[图6-2(c)]则是向溶解池中通入压缩空气进行搅拌。空气压力一般为2-2kg/cm2，空气消耗量一般为0.2m3(空气)/[m3(溶液)·min]。压缩空气有多孔管分配而达到均匀搅拌的作用。压缩空气管直径由计算决定，流速以10-15m/s为宜，通常采用φ20-φ25mm的管子，为了空气分配均匀而又不堵塞，孔眼宜采用φ3-φ4mm，孔口流速20-30m/s。孔眼按向下与垂线成45°角左右两侧交错开口，孔眼间距50-100mm，如图6-3所示。支状多孔管间距根据持槽平面尺寸大小而定，一般采用0.5-1m左右。压缩空气管可采用聚氯乙烯材料。

二、混凝剂聚合氯化铝药液的计量

　　混凝剂的投加需要准确计量并且能够实时调节，因此，必须使用计量设备。常见的计量设备有计量泵、转子计量设备和孔口计量设备等，计量方式可以根据具体情况进行选用。

　　计量泵也称定量泵或比例泵，属于往复式容积泵，用于精确计量的，通常要求计量泵的稳定性精度不超过11%。计量泵简便可靠，通常适用于大型水厂或污水处理厂。通常可分为柱塞(活塞)式、机械隔膜式、液压隔膜式和波纹管式计量泵4种。

　　柱塞式计量泵(见图6-4)主要由电机、传动箱、缸体等二部分组成，其工作原理是通过电机经联轴器带动蜗杆并通过蜗轮减速使主轴和偏心轮作回转运动，由偏心轮带动弓形连杆的滑动调节座内作往复运动。当柱塞向后死点移时，泵腔内逐渐行程真空，吸入阀打开，吸入液体;当柱塞向前死点移动时，此时吸入阀关闭，排出阀打开，液体在柱塞向进一步运动时排出。在泵的往复顺还工作形成连续有压力、定量的排放液体。

　　机械隔膜式计量泵(见图6-5)主要是往复式计量泵，按泵的缸数可分为单缸、双缸、三缸等多种类型。其工作原理是电机经联轴器带动蜗杆并通过蜗轮减速使主轴和偏心轮作回转运动，由偏心轮带动挺杆在导筒内作往复运动。连同膜片，通

　　过单向阀的作用使泵腔内逐渐形成真空，吸入阀打开，吸入液体;当膜片向前死点移动时，此时吸入阀关闭，排出阀打开，液体在膜片的推动下排出。在泵通过调节一定的行程的往复顺还工作形成连续有压力、定量的排放液体。

　　液压隔膜计量泵也叫住塞隔膜计量泵，是结合柱塞式计量泵和机械隔膜式计量泵的特点而设计的一种计量泵。该计量泵与被计量介质介质接触部分为隔膜，而驱动部分为液压柱塞。德国阿尔泰克(Alltech)公司的FKM系列柱塞隔膜计量泵便是这一种类型的计量泵的杰出代表，见图6-6。由驱动齿轮箱2带动中空柱塞10往复运动，并通过中空柱塞10中的液压油驱动计量膜片6。中空柱塞10上有一个特殊设计的调节孔，使柱塞内外的液压油相同。柱塞10外面套有一可调节的用来关闭调节孔的滑环11。当调节孔关闭时，柱塞推动里面的液压油来驱动计量膜片6。在每个行程中，被柱塞推动来驱动计量隔膜的液压油的量，正好等于被计量的介质的量。计量泵流量的调节，可通过柱塞法兰上的手动旋钮12实现，也可通过变频器、伺服电机等实现。该计量泵的流量不随压力的变化而变化，在静态和工作状态下均可进行0-100%的线性调节。调节精度高。其中空柱塞不是固定在电机偏心轮上，在吸入行程中，柱塞被弹簧9反弹回到零位置，从而有效防止了吸入介质在计量头中形成堵塞时给泵造成的损害。吸入阀8在介质吸入过程中被打开，使介质流入计量头，在加压时吸入阀则切断。压力阀5在介质加压过程中被打开，而在吸入过程中关闭以防止压出的介质同流入计量头。

　　波纹管式计量泵结构与机械隔膜式计量泵相似，只是以波纹管取代隔膜，柱塞端部与波纹管固定在一起。当柱塞往复运动时，使波纹管被拉伸和压缩，从而改变液缸的容积，达到输液和计量的目的。

　　转子计量设备又称浮子流量计，是变面积式流量计的一种，在一根由下向上扩大的垂直锥管中，圆形横截面的浮子的重力是由液体动力承受的，浮子可以在锥管内自由地上升和下降。在流速和浮力作用下上下运动，与浮子重量平衡后，通过磁耦合传到刻度盘指示流量。

　　一般分为玻璃和金属转子流量计。金属转子流量计是工业上最常用的，对于小管径腐蚀性介质通常用玻璃材质，由于玻瑞材质的本身易碎性，关键的控制点也有用全钛材等贵重金属为材质的转子流量计。转子计量设备具有结构简单、直观、压力损失小、维修方便等特点，在实际中应用广泛。

　　孔口计量设备包括浮球阀和浮杯两种。浮球阀主要是利用其与槽底竹口高差(液位)来控制孔板开启度，从而调节药液的投加量，见图6-7(a)，浮杯计以设备与孔口计量设备原理类似，见图6-7(b)，不同的是通过改变浮杯进水孔口径以控制加药量。

三、药液的投加

　　药液向原水中投加的方式上要有重力投加、压力投加和虹吸投加系统。

　　重力投加系统[见图6-8(a)]主要是利用药液高位槽与投加点的水头高差加药，直接将药液投入管道或水泵吸水喇叭口处。较早的一种投药控制调节方式是苗嘴调节。根据对投药量的要求，更换恒液位水箱出口苗嘴的规格，由水力学可知流出流量会发生改变。这是一种不能太频繁的间歇式调节方式，在20世纪90年代初期仍有个别水厂应用。另一种常见的调节方式是对投药管路上的阀门进行调节。观察转子流量计的指示，改变投药量。

　　压力投加系统[见图6-8(b)]则是利用加药泵(计量泵)或水射器的调整水流形成的负压将药液吸入，同时随水的余压注入原水管中。

　　虹吸投加系统，主要是利用空气压力进行加药，并通过改变虹吸管及出口高位差控制投加量。

高效聚合氯化铝药液的投加控制技术

　　无论上述何种投加与调节方式，都涉及一个重要的问题:如何决定当前最佳投药量应该是多少。混凝剂最佳投加量是指达到既定水质目标的最小的混凝剂投加量。混凝剂投加量的确定主要有以下及种方式。

(1)人工控制法

　　人工控制法有经验目测法和烧杯试验法。经脸目测法是操作人员根据工作经验或者观察絮凝池矾花生成情况，决定投药量;烧杯实验法是采用烧杯试验来确定投药量。人工控制法难以追随水质水量等因素的变化，对投药量进行及时准确的调节，投药的准确性不仅取决于操作人员的技术与经验，而且和操作人员的贵任心有很大关系，工人的劳动强度也较大。另外，由于此投药控制技术的落后，会严重影响水处理的质量，同时也造成药剂的较大浪费。

(2)模拟滤池法

　　模拟滤池是利用一个小的模型滤池或沉淀池，使水处理生产系统中得到初步絮凝的水流过该模型，计算机控制系统以该模型的出水浊度的情况来评价投药量是否适宜，并作为调节投药量的依据，实现对投药量的在线自动连续控制，是一种中间参数反馈控制系统。西方国家从20世纪60年代初开始应用，我国无锡中桥水厂于1981年安装了一套模拟建池系统控制投药。

　　模拟滤池法关于相似性的解释不仅未涉及几何相似的问题，而且忽略了实际生产系统中反应池、沉淀池的作用，仅仅考虑滤池同药耗的关系，对此还需要更深入的探讨。另外，原水加药后直至经过模拟滤池而得到结果，一般需要10-15min，在原水水质变化较快的情况下该滞后时间也对控制的有效性提出疑问，所以在原水水质变化急剧的水厂不适用。尽管如此，这种方法将一个复杂的混凝效果评价问题以简单的模拟滤池出水浊度作为指标判断，据此来调整混凝剂投量。系统设备简单，易于实现，是一种简易的投药自动控制方案，在生产上也得到了一定程度的应用。

(3)数学模型法

　　数学模型法是投药控制技术上的一个进步，它以若干原水水质、水量参数为变量，建立其与投药量之间的相关函数，即数学模型;计算机系统自动采集参数数据，并按此模型自动控制投药。在水处理中最好采用前馈和后馈相结合的控制模型。前馈数学模型应选择影响混凝效果的主要参数为变量，例如原水浊度、pH值、水温、溶解氧、碱度和水量等。前馈控制确定一个给出量，然后以沉淀池的出水浊度作为后馈信号来调节前馈给出量。由前馈给出量和后馈调节量就可获得最佳药剂量。这种方法国外自20世纪70年代初开始有研究和应用，如美国依阿华水厂、前苏联莫斯科水厂、日本朝霞水厂等，我国也有上海石化总厂水厂等应用该方法控制混凝投药。

　　但是数学模型法并未获得广泛的推广，其主要原因有:混凝的影响因素众多，准确建模困难：建立数学模型，需要长期大量的准确数据统计;涉及仪器、仪表多，投资大，维护要求高;模型灵活性差，难以适应混凝剂品种改变、控制目标调整等变化。但这不失为一种较先进的方法。今后，随着监测和数据自动采集的逐步实现，以及供水行业资金的逐步雄厚，数学模型法会得到进一步的发展。

(4)流动电流法

　　20世纪80年代，国际上出现了流动电流投药控制技术，其关键是通过测员流动电流，实现了对水中胶体电荷的在线连续检测。1989年，流动电流投药自动控制技术被首次介绍到了国内。1992年，首套国产流动电流混凝控制系统在牡丹江应用成功。与流动电流技术相配合，还将变频调速技术应用于包括计量泵和离心泵在内的投药泵的调节。在应用中，流动电流技术得到了不断的改进，发展出了流动电流-浊度串级反馈控制系统、流量-流动电流前馈-反馈控制系统等。

　　流动电流是胶体的电动现象之一，是指在机械力作用下，胶体双电层中扩散层的反电荷离子定向迁移而产生电场的现象。流动电流可以描述水中胶体杂质的荷电特征，作为表征胶体稳定性的指标，因此将之应用于以电中和脱稳凝聚为主的水处理混凝过程控制是可能的。一系列的研究证实，投药混凝后水中胶体的流动电流值确实与混凝剂投加量以及经混凝沉淀处理后水的浊度相关，这为以流动电流为参数进行混凝控制提供了直接的依据。流动电流混凝投药自动控制技术正是在这些研究的基础上发展起来的，其原理为:水中胶体粒子加药后，其负电位会发生变化，从而引起流动电流的变化，胶体电荷远程传感器通过检测流动电流的变化可以准确地反映水中加药量的多少，并传递信号给监测控制仪，控制仪根据传感器传递来的信号，经过程序的处理，输出控制信号给变频柜，通过改变供电频率来调整投药泵的投药量，使之达到最佳值。

　　由以上理论可知，只需检测并控制与胶体ξ电位正相关的流动电流这一反映混凝本质的单因子。所谓单因子是指将影响混凝效果的几种主要因素，如水质、水量、药剂、效能等的变化都反映在流动电流这一混凝本质参数上，只要测定和控制流动电流这一因子，就可实现准确控制混凝剂的投加量。流动电流控制技术抓住了水中胶体的微观电特性，解决了影响水处理效果的主要矛盾。控制效果比传统“多因子数学模型法”更准确、可靠。

　　测定流动电流的是流动电流检测器(SCD)系统(见图6-9)。控制中心通常由微机或单片机构成，负责接受SCD的信号并与给定值比较，做出调整投药量的判断，指挥执行机构，即絮凝剂投加设备(泵或调节阀)的动作，完成投药量的调节。

　　混凝过程中影响混凝效果的因素很多，存在许多干扰。流动电流控制系统具有克服各种干扰的调节能力，能迅速反映水质、水量、浓度等各项表观参数的综合影响，实现混凝剂的精确投加。但是，因为该技术是基于胶体电中和脱稳为主的混凝控制技术，若混凝作用非以电中和脱稳为主而是以高分子(尤其是非离子型或阴离子型絮凝剂)以吸附架桥为主，则投药量与流动电流就很少相关，此技术就不适用。

(5)透光率脉动法

　　透光率脉动法是利用光电原理检侧水中絮凝颗拉变化(包括颗粒尺寸和数量)从而达到在线连续控制的一种新技术。透光率脉动检侧器是一种在线光学检侧装置，但跟其他各种以光阻塞或光散射为基础的检测器有本质区别。该仪器用透光流动悬浮液的透光强度的波动状态，计算出形成的絮凝体粒径的变化，因而灵敏度高、响应迅速。无论使用何种絮凝剂靠何种机理发生混凝，混合絮凝后絮凝体粒径的相对大小只要有所改变，该透光率脉动检测器都可以准确、灵敏地连续响应。其独特的自校准电路结合先进的函数算法，完全排除了检测室沾污和电子漂移对检测精度的影响，使仪器的完全免维护成为现实。

　　絮凝脉动检测技术成功地解决了流动电流法不能解决的问题。该技术测量水中杂质絮凝过程中尺寸的相对变化，检测过程不受水中杂质沾污的影响。我国将国外尚处于实验室研究阶段的该项技术进行了应用开发，并于1992年首次成功地应用于黄河高浊度水的投药控制。但此技术目前还不成熟，存在着滞后时间长、原水浊度变化对系统设定值影响较大、工艺相似性差、系统不易稳定等缺点。