摘要：粉末活性炭吸附工藝是處理飲用水水源異常嗅味的一項(xiàng)有效技術(shù)措施。因此，為了使粉末活性炭的投加做到連續(xù)、準(zhǔn)確，第九水廠與天津大澤公司合作研制并開發(fā)了一套自動(dòng)投加成套設(shè)備。本文著重介紹了這套設(shè)備的特點(diǎn)及工作原理。

關(guān)鍵詞：粉末活性炭、自動(dòng)、投加、設(shè)備

一、粉末活性炭自動(dòng)投加成套設(shè)備的研制背景

目前，我國(guó)的水資源日益緊缺，水質(zhì)不斷惡化，飲用水水源出現(xiàn)異常嗅味，使公眾對(duì)水質(zhì)安全開始出現(xiàn)不信任，并出現(xiàn)抱怨和投訴。因此，原水嗅味問題已成為我國(guó)自來水廠迫切關(guān)注的水質(zhì)問題。

北京第九水廠原水取自密云水庫。隨著水庫蓄水量的逐年減少，水庫富營(yíng)養(yǎng)化程度加劇，在2002年9月曾經(jīng)發(fā)生局部水華現(xiàn)象，出廠水嗅味一度達(dá)到一級(jí)，用戶反映強(qiáng)烈。后經(jīng)試驗(yàn)研究，確定了高錳酸鉀預(yù)氧化技術(shù)去除嗅味，出廠水基本無味，用戶反映有所緩解。但是，在2005年8月，自來水公司又陸續(xù)接到用戶投訴，并有上升趨勢(shì)，雖經(jīng)提高高錳酸鉀投藥量，仍不能徹底解決管網(wǎng)水嗅味問題。由此可見，高錳酸鉀預(yù)氧化技術(shù)已不能滿足當(dāng)時(shí)水質(zhì)處理的要求，經(jīng)試驗(yàn)研究，最終確定采用粉末炭吸附工藝并建立應(yīng)急處理方案，在密云取水站設(shè)立粉末炭應(yīng)急投加裝置，改善了出廠水水質(zhì)。

使用粉末炭應(yīng)急投加裝置時(shí)，操作人員須佩帶防塵面罩，周圍環(huán)境被炭粉污染。由人工控制加炭量，進(jìn)廠水反映出水色不均勻，說明加炭量控制有較大的誤差。因此，為使粉末活性炭吸附工藝在飲用水處理中更好地應(yīng)用，我們研制并建立了粉末炭自動(dòng)投加成套設(shè)備。
二、粉末活性炭自動(dòng)投加成套設(shè)備設(shè)計(jì)研制原則

雖然粉末炭應(yīng)急投加裝置完成了粉末炭與水快速混合后加入到輸水管路中去的工作，但還不能做到連續(xù)、準(zhǔn)確投加，而且操作過程中造成的環(huán)境污染相當(dāng)嚴(yán)重。因此，設(shè)計(jì)研制加炭成套設(shè)備必須符合水廠運(yùn)行管理要求，做到投加量準(zhǔn)確、無粉塵污染、操作簡(jiǎn)便，減少人工勞動(dòng)。針對(duì)以上原則，逐項(xiàng)加以實(shí)現(xiàn)。

粉末活性炭可采用干式和濕式投加兩種方法。濕式投加是將粉末炭配成乳液，需要建立混合池、攪拌機(jī)及投加計(jì)量泵等設(shè)備，投資和占地面積相對(duì)較大。干式投加采用的主要設(shè)備是干粉投加機(jī)，通過料倉(cāng)給料、投加機(jī)螺桿輸送，并利用水射器將粉末炭投入水中。干式投加給料均勻、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、驅(qū)動(dòng)功率和占地面積小、操作管理方便、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，水射器設(shè)備簡(jiǎn)單、使用方便、工作可靠。因此，采用干式投加方式并組成自動(dòng)投加成套設(shè)備。為解決環(huán)境污染和對(duì)人員的健康影響，選用真空吸炭裝置，通過吸炭頭將粉炭輸入料斗，避免粉塵揮發(fā)。儲(chǔ)料斗的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足一次上料后，可供4小時(shí)以上投加使用，避免值班工長(zhǎng)時(shí)間看守生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。加炭成套設(shè)備的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是變頻螺桿投加機(jī)，可較準(zhǔn)確計(jì)量加炭量，并通過自控系統(tǒng)傳送的流量信號(hào)進(jìn)行跟蹤調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，其精度應(yīng)保證在3%左右。螺桿投加機(jī)制作精度應(yīng)滿足容量均勻、傳送穩(wěn)定，根據(jù)粉末炭的容重，經(jīng)計(jì)算調(diào)整轉(zhuǎn)速計(jì)量投加。粉末炭一般為木質(zhì)炭和煤質(zhì)炭?jī)煞N，其容重不同，需根據(jù)不同炭種分別測(cè)定螺桿投加機(jī)的輸送曲線。粉末炭成功應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)是水與炭的均勻混合。實(shí)際應(yīng)用中必須要求水與炭粉均勻混合后才能加入原水中，以保證炭粉與原水中的有機(jī)雜質(zhì)充分吸附。采用水射器混合輸炭，投加快速便捷，將依靠螺桿投加機(jī)計(jì)量后的炭粉直接加入到水中。

三、粉末活性炭自動(dòng)投加成套設(shè)備的構(gòu)成及工作原理

基于以上設(shè)計(jì)原則而研制的粉末活性炭自動(dòng)投加成套設(shè)備由真空上料機(jī)、變頻干粉投加機(jī)、儲(chǔ)料倉(cāng)、料位計(jì)、真空壓力表、電磁閥、氣動(dòng)閥門、空氣壓縮機(jī)、水射器裝置、電器控制柜及自控系統(tǒng)等構(gòu)成。真空上料系統(tǒng)將粉炭吸入料斗，減少粉塵污染；變頻干粉投加機(jī)采用雙螺旋給料器投加粉體，保證投料均勻、分散，精度在±3%以內(nèi)。

該成套設(shè)備實(shí)現(xiàn)了粉末活性炭全自動(dòng)連續(xù)投加，粉末活性炭通過真空上料機(jī)輸送到儲(chǔ)料平臺(tái)上的儲(chǔ)料倉(cāng)中。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到儲(chǔ)料倉(cāng)中的粉末活性炭處于低料位時(shí)，自動(dòng)提示（報(bào)警）需要加料，由人工開啟并通過真空上料機(jī)將粉末活性炭吸入真空上料機(jī)的料倉(cāng)中，而后卸料至儲(chǔ)料倉(cāng)中。當(dāng) 儲(chǔ)料倉(cāng)中的粉末活性炭達(dá)到高料位后，停止真空上料機(jī)的上料工作。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到干粉投加機(jī)料倉(cāng)中的粉末活性炭處于低料位時(shí)，自動(dòng)開啟儲(chǔ)料倉(cāng)下部（投加機(jī)料倉(cāng)上部）的閥門，使粉末活性炭自流到投加機(jī)料倉(cāng)中，當(dāng)干粉投加機(jī)料倉(cāng)中的粉末活性炭處于高料位時(shí)，閥門自動(dòng)關(guān)閉。干粉投加機(jī)采用雙定量螺旋計(jì)量，隨水量的變化自動(dòng)調(diào)整投加機(jī)變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速，精確控制粉末活性炭的投加量，做到粉末活性炭的投加量隨水量的變化而變化，保持配比恒定。打開水射器前后閥門，當(dāng)水射器內(nèi)形成負(fù)壓后，打開水射器上部電動(dòng)閥門，同時(shí)干粉投加機(jī)自動(dòng)開始工作，將粉末活性炭投加到水射器中，水射器將粉末活性炭與水混合后投入到投加點(diǎn)。水射器出口采用氣動(dòng)閥，具有停電時(shí)迅速關(guān)閉功能，從而防止投加點(diǎn)處的壓力水倒流，滿足安全運(yùn)行要求。

四、粉末活性炭自動(dòng)投加成套設(shè)備的應(yīng)用

經(jīng)過2006年秋季的實(shí)際操作證明，該成套設(shè)備實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)思想，滿足使用要求，主要設(shè)備和附屬設(shè)備均為通用產(chǎn)品，維護(hù)、操作簡(jiǎn)便。經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證在給定投加率的條件下，投加量與水量自動(dòng)跟蹤靈敏，實(shí)際粉炭投加誤差小于3%。因此，此成套設(shè)備的開發(fā)、研制在處理原水異常嗅味中很好地發(fā)揮了作用，可作為以地表水為水源的水廠投加粉末炭或粉狀物料的專用設(shè)備，操作方便、運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

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