粉末活性炭投加系統(tǒng)應用于給水廠的設計

發(fā)表于: 2015-05-23 / 分類: 公司新聞 / 瀏覽: 1,703 views 次

摘要：在提高給水廠出水水質(zhì)和水源突發(fā)性污染應急處理中，粉末活性炭吸附技術得到越來越廣泛的應用。結合成都市水六廠五期工程粉末活性炭投加系統(tǒng)的設計，分析了如何確定粉末活性炭的投加方法、投加量、投加濃度以及投加點等設計內(nèi)容。并簡要介紹了粉末活性炭投加系統(tǒng)的組成，以及水六廠五期工程粉末活性炭投加系統(tǒng)設計實例。

關鍵詞?：粉末活性炭投加系統(tǒng)設計應急處理

0前言?

自20世紀20年代美國首次使用粉末活性炭去除氯酚產(chǎn)生的臭味以來，該技術在水處理行業(yè)中的應用越來越多。我國近年來也己有給水廠在預處理中采用粉末活性炭提高出水水質(zhì)，并己在水源突發(fā)性污染應急處理中作為一種主要的應對技術。

本文結合成都供水六廠五期工程中粉末活性炭投加系統(tǒng)的設計工作，介紹設計的主要技術環(huán)節(jié)。

1投加方法的選擇?

粉末活性炭投加的方法有兩種，即干式投加和濕式投加。干式投加采用水射器作為主要投加工具。濕式投加則要先將粉末活性炭配成一定濃度的炭漿，再用泵投加。干式投加法以變頻螺旋送料機控制粉炭投加量，一般每臺干投機(由料倉與送料機構為主組成)配置1臺變頻螺旋送料機，如果投加點較多目需要對每點較精確控制，則需要較多的干投機設備。此外，由于干投中粉末活性炭與水不宜混合，因此在設備設計中就要解決好投加水射器喉管的易堵塞問題。濕式投加法可采用1臺或較少數(shù)量設備配置好一定濃度的炭漿，通過多臺計量泵準確定量投加到多個投加點，在制備投加過程中炭粉不會隨空氣飛揚，操作環(huán)境較好，系統(tǒng)使用較為成熟穩(wěn)定，因此目前給水處理中通常使用濕投法。水六廠五期工程粉末活性炭投加系統(tǒng)有5個投加口需要分別控制，經(jīng)分析比較后最終選擇濕式投加法。

2投加量及投加濃度的確定?

粉末活性炭的投加量一般需根據(jù)水質(zhì)污染狀態(tài)確定?！妒彝饨o水設計規(guī)范》‘]中規(guī)定投加量“宜為5～30?mg/?L”?？紤]將來水質(zhì)污染暴發(fā)的可能性，并結合抗震救災水處理應急方案，水六廠五期工程粉末活性炭最大投加量確定為30?mg/?L。

粉末活性炭炭漿質(zhì)量分數(shù)一般為5%一10%。但在濕式投加中多采用5%，這樣可使炭漿快速擴散，與水體充分混合，同時避免了投加管道易堵塞和其他機械故障。

3投加點的選擇?

為充分發(fā)揮粉末活性炭的吸附作用，需要使其與水充分混合，并保證足夠的接觸時間(一般接觸時間30～60?min)和盡量避免吸附被干擾。故而，合適的粉末活性炭投加點非常重要。對于常規(guī)的混凝、沉淀、過濾水處理工藝，粉末活性炭的投加點可以有以下二種選擇:原水吸水井投加、混凝前端投加、濾池前投加。

一般認為，在吸水井投加能較充分地發(fā)揮粉末活性炭的吸附作用，但存在著與后續(xù)混凝工藝競爭去除有機物的問題。如果吸附與混凝競爭嚴重，將降低活性炭的吸附作用，造成投加量增加，處理成本加大。

在混凝前端投加，理論上分析認為投加混凝劑后，在絮凝池中形成的微小絮體尺度發(fā)展到與粉末活性炭顆粒尺度相近的位置應作為最佳投加點。在該點投加既可在一定程度上避免競爭吸附，又可使絮體對粉末活性炭顆粒的包裹作用最小，可以充分發(fā)揮粉末活性炭的吸附效率。

濾前投加，不存在吸附與混凝競爭問題，但粉末活性炭進入濾池后，可能會堵塞濾料層使濾池的工作周期明顯縮短。此外，粉末活性炭還有穿透濾層現(xiàn)象，而目吸附時間難以得到保證。

因此，實際工程設計中，投加點的選擇需要結合以上特征，再根據(jù)原水水質(zhì)和水廠處理工藝特點、水力條件綜合考慮決定。

水六廠五期工程的投加點選在取水口，主要基于以下考慮:????(?1)原水的取水日距給水廠約2?km，投加粉末活性炭后，大概需要30?min重力自流進入廠內(nèi)分配井?？梢杂行Ю迷泄芮?，使粉末活性炭的吸附作用得到充分發(fā)揮。

(?2)水處理工藝流程中在混凝前設有斜管預沉池，于是達到充分吸附能力的粉末活性炭在這一環(huán)節(jié)中被沉淀排出。這樣，不僅使進入機械絮凝平流沉淀池的進水水質(zhì)得到很大改善，減輕后續(xù)構筑物的處理負荷，也避免了吸附與混凝競爭的問題。

?4粉末活性炭投加系統(tǒng)的設計?

粉末活性炭投加系統(tǒng)通常由以下幾部分組成:拆包系統(tǒng)(適合于袋裝炭)、儲料系統(tǒng)、精密投配系統(tǒng)炭漿制備系統(tǒng)、炭漿投送系統(tǒng)、反沖洗系統(tǒng)。水六廠五期工程采用了某進日品牌廠家的成套設備，力求在現(xiàn)有條件下使勞動強度最小，操作環(huán)境最好，粉末活性炭利用率最高。

拆包系統(tǒng)與儲料系統(tǒng):對于散料，可以采用罐車上料，即由粉末活性炭運輸車直接將粉末活性炭泵入料倉儲存。這種方式，自動化程度高，工人操作量少，目無破包動作，車間環(huán)境好。但此種方式，需要水廠所在地附近有粉末活性炭生產(chǎn)廠家。袋裝粉末活性炭分為25?kg包裝(小袋)和500?kg包裝(大袋)兩種。對于小袋裝，工人將小袋粉末活性炭放入輸送帶，輸送帶將小袋粉末活性炭運入切包機拆包后，粉末活性炭由螺旋輸送器泵入料倉儲存，廢袋通過壓榨機由出袋口排出。這種拆包工作處于全自動封閉狀態(tài)，車間環(huán)境較好，但對于大型水廠，工人投放小袋粉末活性炭的頻率高，勞動強度大。對于大袋裝，工人將大袋粉末活性炭取量放入料倉頂部的破包機內(nèi)，破包機內(nèi)設橡膠密封緊密裹在料袋周圍，避免粉塵泄漏。破包機自動破包的同時，開啟負壓除塵器。為了防止卸料結束后粉塵外溢，在破包機周圍設有一圈擋板。這種方式，工人操作強度較小，車間環(huán)境也較好，適合大型水廠粉末活性炭投加。?由于成都水六廠五期工程所在地附近無粉末活性炭生產(chǎn)廠家及粉末活性炭投加量大，故選用大袋裝拆包方式。

精密投配系統(tǒng)與炭漿制備系統(tǒng):兩個系統(tǒng)的關鍵在于粉末活性炭給料機的流量能穩(wěn)定、連續(xù)。給料機的流量與轉速有線性關系，具有計量功能，同時計量能力可通過電控柜里的變頻器變頻可調(diào)。給料機螺旋具有自潔功能，正’常工況下均不會發(fā)生堵塞。粉末活性炭通過給料機精確計量后，由螺旋輸送器輸送到溶解罐中，溶解水同時以一定比例注入，經(jīng)攪拌，形成一定濃度的活性炭炭漿。

炭漿投送系統(tǒng)與反沖洗系統(tǒng):投送方式可選用重力投送或壓力投送，以壓力投送為主。壓力投送時需采用耐磨損、不易堵塞的投送泵，如螺桿泵、膜片泵等。水六廠五期工程炭漿投送泵選用螺桿泵，泵的流量通過變頻器調(diào)節(jié)，實現(xiàn)精確連續(xù)投加。粉末活性炭投加一般用于應急處理，在需要時才投入運行，每次工作完成后應立即沖洗管路，防止粉末活性炭沉積堵塞管路影響系統(tǒng)的正常工作。故投送泵又可作為沖洗泵，需要時用于加藥管路的沖洗，沖洗可自動進行，也可人為干預。

5工程設計?

成都市自來水六廠工程規(guī)模為140萬m3/?d，其中一期一二期工程(己建)設計規(guī)模為60萬m?3?/?d,四期(BOT)設計規(guī)模為40萬m3/?d，水六廠五期工程規(guī)模為40萬m3/?d。水六廠五期工程在設計中采用了粉末活性炭工藝，水處理工藝流程如圖1所示。

粉末活性炭投加點為取水口，距水廠約2?km，采用濕式投加，投加量≤30?mg/?L，炭漿質(zhì)量分數(shù)為5%。

投加系統(tǒng)采用大袋裝(500?k}/袋)拆包方式上料，除塵器風量300~?500?m3/h,螺桿泵分別對應一期一五期工程投送，即有5臺工作泵。大泵工作流量為11?m3/h，小泵工作流量為6?m;3/?h。

粉末活性炭投加間的平面布置如圖2所示。

采用粉末全自動活性炭投加系統(tǒng)，粉末活性炭大袋包裝，由大包裝自動破包機拆包后落入料倉內(nèi)儲存，為了保證粉末活性炭下料通暢，設有粉料堆積消除系統(tǒng)，如空氣振打或機械方式，為了防止粉塵彌漫，破包機上帶有擋板，料倉帶有吸塵裝置，粉末活性炭經(jīng)給料機精確計量后由螺旋輸送器輸送到溶解罐中，溶解水同時以一定比例注入，形成一定濃度的粉末活性炭漿液。制備好的粉末活性炭漿由5臺螺桿泵通過5個投加點投加。螺旋輸送器的流量可以通過變頻器根據(jù)進水量線性調(diào)節(jié)，形成一定濃度的炭漿，同時投加濃度可以根據(jù)需要在PLC上進行設定。粉末活性炭投加系統(tǒng)按自控信號實現(xiàn)自動投加。