全封閉新型石灰投加系統(tǒng)的設計與應用

余洋

摘 要：自來水廠傳統(tǒng)石灰投加方式具有揚塵污染嚴重、工人勞動強度大、工作環(huán)境惡劣的不足，為此介紹了新型散裝石灰投加工藝及其工藝參數(shù)設計方法。實際應用效果表明，該工藝有效地解決了石灰揚塵問題，且自控水平高，是現(xiàn)代化水廠的發(fā)展方向。

關鍵詞：自來水廠；新型散裝石灰投加系統(tǒng)；工藝設計

在水廠運行中，有些情況下需投加堿液調整原水的pH。以地表水作為源水的水廠進水pH值都偏低，多數(shù)在6～ 7之間。南方地區(qū)土壤多呈酸性，加上日趨嚴重的酸雨使得地表水的pH值降低，可能低于6.5甚至更低。原水pH值過低會嚴重影響加入聚凝劑后礬花的聚凝和礬花結大，從而直接影響到沉淀效果，使其達不到待濾水的濁度要求。

1 傳統(tǒng)的石灰投加流程及效果

1.1 傳統(tǒng)投加工藝

水廠投加石灰的傳統(tǒng)工藝流程是：以煅燒好的塊狀生石灰作為原料，經加水消化成熟石灰，攪拌成合適濃度的石灰乳液后用泵輸送到投加點。煅燒好的塊狀生石灰在空氣中水分的作用下，部分已消化形成厚薄不等的粉狀熟石灰包裹在生石灰塊的表面，在運輸和搬運過程中這層粉狀的熟石灰到處飛揚，工作環(huán)境十分惡劣。另外還需將未溶解的石灰渣從溶解池中清理出來，勞動強度很大，工作環(huán)境惡劣，這也使眾多的水廠一直以來對投加石灰方法望而卻步。

1.2 改進后的傳統(tǒng)投加工藝

改進后的傳統(tǒng)石灰投加工藝不再采用塊狀的生石灰，而是采用已在石灰生產廠消化了的袋裝熟石灰粉改進后的投加石灰工藝減輕了工人的勞動強度，不需要人工搬運生石灰袋并開包倒進溶解池和清理不能溶解的石灰渣，但是由于從石灰廠出來的每袋石灰的袋面都粘滿了熟石灰粉末，故在裝卸、貯存、輸送過程中石灰粉末的飛揚還是十分嚴重的，更為嚴重的是目前石灰粉廠生產供應的袋裝熟石灰粉使用的包裝袋基本上都是塑料纖維袋，被切斷的塑料纖維絲有可能從袋中脫落而掉進開包機內，被旋轉的開包機軸所纏繞，造成開包機經常需要停機維修清理。事實上清理這些纏繞在軸上的纖維絲并非易事，這也成為該工藝的最致命暗傷，嚴重影響了石灰投加工藝的應用。

2 新型散裝石灰投加工藝及其設計

針對上述投加石灰工藝中的不足，采用了新型散裝石灰投加工藝，其過程如下：采用罐車運輸散裝石灰至水廠，并通過管道用壓力泵送入水廠石灰間的貯罐，自上而下投入溶解罐，整個流程為全封閉式，從而解決了石灰粉末飛揚帶來的環(huán)境污染問題。要實現(xiàn)上述的散裝石灰投加工藝流程，需設計配置相應的設備。

① 石灰制備能力能滿足最大投加量的要求南沙自來水廠一期一階段供水量規(guī)模為20×104m 3/d。設計最大石灰投加量為20mg/L，即20g/m 3，則每天的最大石灰需要量為4 000kg/d。

若按工作時間為24h/d、石灰粉純度為95%Ca（OH）2計，則石灰粉的投加量為175.4kg/h，據(jù)此

確定料倉容積。

② 料倉容積的計算及選型

石灰粉的投加量為4 000kg/d，石灰的容積密度為550kg/m 3，石灰最大用量的所需容積為7.27

m 3/d?？紤]到一期二階段增加供水量為20× 104m 3/d，因此選取直徑為3.2m的料倉，單套料倉容積為60m 3，則現(xiàn)階段存儲時間為16.5d。由于石灰粉具有易架橋的特性，故將底部錐斗的夾角設為65°。

考慮到在罐車送入石灰粉時，料倉內的空氣排出會帶走不少石灰粉顆粒，因此一定要在料倉頂部設置除塵器。該工程過濾面積為20m 2，氣動清灰，此外還在除塵器頂部配置了除塵風扇以制造負壓，

通過壓差控制器進行氣動清灰，除塵效率更高。同時石灰粉容易在料倉內搭橋而形成空穴，因此要在相應位置設置空穴振打系統(tǒng)。還要在料倉頂部設置安全閥，在適當位置安裝料位計以監(jiān)測石灰料位。

③ 多螺旋給料機的選型設計

選用多螺旋給料機，配備相應齒輪，為滿足遠期投加量需要，采用的給料機最大投加量為500kg/h。在水廠一階段水量為20× 104m 3/d時，可通過調節(jié)變頻器來滿足要求。采用螺旋推進器可以避免混合罐內水汽直接進入給料機或儲料倉。

④ 泵流量及投加管路的計算

根據(jù)投加管路情況計算，泵的壓力按照0. 3MPa選型。泵的最大流量計算為1.67m 3/h，則稀釋后的流量是泵流量的5倍。石灰乳的最佳流速（建議）為0.7～ 1.5m/s。投加管路的直徑為D，流速按1m/s計，則根據(jù)8.35m 3/h÷ 3 600s=πD 2/4× 1m/s，得出D = 54mm。

⑤ 系統(tǒng)用氣量計算及空壓機選型

由于石灰投加系統(tǒng)中有空穴振打系統(tǒng)、氣動阻隔閥及除塵器清灰時要使用壓縮空氣，另外空穴振打系統(tǒng)所需的工作壓力比廠區(qū)的空壓機系統(tǒng)所能提供的最大壓力要高，故單獨配備空壓機系統(tǒng)一套。除塵器所需氣量為9.5m 3/h，空氣振打系統(tǒng)所需氣量為5.0m 3/h，氣動閥門所需氣量為0.5m 3/h；則用氣量合計為15m 3/h，考慮到需預留二期石灰投加系統(tǒng)，因此總用氣量為30m 3/h。選擇GX 5FF/TM - 10型空壓機，供氣量為0.60m 3/min，最高工作壓力為1MPa。

⑥ 混合罐及制備水注入裝置

石灰粉末通過螺旋給料機精確計量后與水定比例同時投入混合罐，制備成所需濃度的乳液（設計制備濃度為5%）。制備水注入裝置組件包括減壓閥、流量計、電磁閥、調節(jié)閥等，整個過程由液位控制。

3 運行效果

目前，該套石灰投加系統(tǒng)正在調試運行階段，自動控制采用投加比控制與pH控制相結合。第一階段采用根據(jù)全廠進水的比例調節(jié)的投加比控制（為前饋控制），該階段投加量較大，反應速度快。第二階段采用pH控制（為閉環(huán)控制），自動調節(jié)投加比，采取緩慢投加或間歇投加的控制方式，以便溶液能充分反應，從而有效避免了pH值的超調。整個系統(tǒng)從石灰粉輸送、配液、攪拌、投加、反沖洗均由PLC程序控制，通過調節(jié)螺桿泵的變頻控制器的轉速控制石灰溶液的投加量。試運行階段系統(tǒng)運行穩(wěn)定，基本能控制出廠水pH值在6.9～ 7.1之間，粉狀石灰溶解較充分，很好地解決了石灰投加設備和投加管道的沉積和堵塞問題。運行至今，投加間內基本不出現(xiàn)石灰揚塵，保證了車間內的環(huán)境干凈清潔。

4 結語

采用傳統(tǒng)石灰投加方式廠房揚塵污染嚴重，工人勞動強度大，工作環(huán)境惡劣，而新型散裝石灰投加工藝則更環(huán)保、更先進，該技術更適應現(xiàn)代化水廠的發(fā)展方向。

參考文獻

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