CN112062241A - 一种可精准控制加药量的加药装置及加药方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可精准控制加药量的加药装置及加药方法，包括PAC自动上料系统、PAC自动溶药系统、PAC自动投加系统、原水自控仪表。本发明通过实时反馈原水的进水浊度、流量及温度，及时调整PAC的投加浓度及投加量，确保产水水质稳定且降低净水处理运行成本。此外，本发明通过调节溶药泵回流量、设置双层滤膜及溶解池溶液池调节池底倒圆角的方式有效解决了PAC溶解不均匀及加药泵堵塞的现象，保证了加药设备的稳定运行，提高了整个净水过程的安全性。最后，由于整个设备根据原水情况自动运行，管理方便。

Description

一种可精准控制加药量的加药装置及加药方法

技术领域

本发明涉及给水处理加药技术领域，尤其涉及浊度变化大的絮凝剂（PAC）加药装置及加药方法。

背景技术

在常规自来水的处理中，浊度是主要的去除目标，混凝沉淀是除浊十分重要的环节，加药控制的好坏不仅直接影响混凝沉淀的效果与产水水质，而且加药控制的好不好直接关系到整个水厂的制水成本。聚合氯化铝（PAC）是自来水处理过程中运用最为普遍的的一种净水药剂。目前，水厂PAC的投加量主要采取人工调节，由水厂运行人员根据进水流量和出水水质情况进行手动调节，使得加药与实际情况存在一定的滞后性，加药量受人为因素影响大。若加药量不足，导致原水絮凝效果差，产水不达标。若投加过量，除了增大水厂运行成本，而且会使得饮用水中铝含量超标，超标的铝具有一定的生态毒性会对人体机能产生影响。再者，由于PAC容易吸水结块，加药装置容易存在药品溶解不彻底，使得后续加药泵堵塞的现象时有发生，影响产水水质。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可精准控制加药量加药装置及加药方法，通过将原水参数与加药量参数进行联动，实现对加药量的精确控制。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：一种可精准控制加药量的加药装置，包括投料机、溶解池和调节池，所述投料机内设置有称重传感器，所述溶解池包括第一溶解池和第二溶解池，所述第一溶解池和所述第二溶解池之间安装有过滤膜，所述第二溶解池和所述调节池之间安装有过滤膜，所述第一溶解池上方设有进料口，所述投料机的出料口正对所述进料口，所述第一溶解池、所述第二溶解池和所述调节池底部设置有搅拌系统；所述第一溶解池上安装有自来水管路，所述自来水管路上设置有自来水流量计和自来水进水阀，所述调节池通过加药泵进水管路与加药泵连接，所述加药泵进水管路上依次安装有加药泵进水阀和Y型过滤器，所述加药泵通过加药泵出水管路与原水混合池连接，所述加药泵出水管路上依次安装有脉冲阻尼器、背压阀与PAC流量计，所述原水混合池上还安装有原水管路，所述原水管路上依次安装有原水流量计、原水浊度仪和原水温度计，所述原水混合池内安装有搅拌机。

上述方案中，所述第一溶解池底部的搅拌系统包括第一溶解池混合泵，所述第一溶解池混合泵上安装有第一溶解池混合泵回流阀和第一溶解池混合泵进水阀；所述第二溶解池底部的搅拌系统包括第二溶解池混合泵，所述第二溶解池混合泵上安装有第二溶解池混合泵回流阀和第二溶解池混合泵进水阀；所述调节池底部的搅拌系统包括调节池混合泵，所述调节池混合泵上安装有调节池混合泵回流阀和调节池混合泵进水阀。

上述方案中，所述调节池内安装有液位计。

上述方案中，所述第一溶解池底部安装有第一溶解池排水阀，所述第二溶解池底部安装有第二溶解池排水阀，所述调节池底部安装有调节池排水阀。

上述方案中，所述加药泵出水管路和所述加药泵进水管路之间安装有安全阀。

上述方案中，所述投料机的上方安装有投料箱，所述投料箱的底部安装有压力传感器，所述投料箱的上方设置有上料机，所述上料机与物料箱安装在一起。

上述方案中，所述上料机、所述压力传感器、所述称重传感器、所述加药泵、所述自来水流量计、所述自来水进水阀、所述加药泵进水阀、所述脉冲阻尼器、所述背压阀、所述PAC流量计、所述原水流量计、所述原水浊度仪、所述原水温度计、所述搅拌机、所述第一溶解池混合泵、所述第一溶解池混合泵回流阀、所述第一溶解池混合泵进水阀、所述第二溶解池混合泵、所述第二溶解池混合泵回流阀、所述第二溶解池混合泵进水阀、所述调节池混合泵、所述调节池混合泵回流阀、所述调节池混合泵进水阀、所述液位计、所述第一溶解池排水阀、所述第二溶解池排水阀、所述调节池排水阀、所述安全阀均与PLC控制系统连接。

上述方案中，所述第一溶解池、所述第二溶解池和所述调节池内任意相邻的两个池壁面之间均进行倒圆角处理。

上述方案中，所述第一溶解池和所述第二溶解池之间的滤膜、所述第二溶解池和所述调节池之间的滤膜均以可拆卸的方式插装在导轨上。

本发明还提供了一种可精准控制加药量的加药方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S01，PAC自动上料、溶解与投加的计算：通过自来水厂内运行积累的运行经验数据及烧杯试验，确定在不同范围的进水流量、进水浊度及进水温度的情况下，需加入的制备PAC溶液的固体PAC量、投加PAC浓度、自来水进水量、混合泵回流量，并将数据列入表格中，将数据写入所述PLC控制系统，计算出自来水厂进水流量、进水浊度、进水温度和PAC固体投加量、PAC溶液投加浓度、自来水进水量、混合泵回流量的线性关系，再根据自来水厂内的实际进水流量、进水浊度、进水温度值，按比例计算出PAC实际投加量、PAC的投加浓度、自来水进水量及混合泵回流量，从而实现自动上料溶解与自动投加的最初算法；步骤S02，PAC自动上料的控制：当投料箱内压力传感器值降到一定数值，上料机自动上料；步骤S03，PAC自动溶解的精确控制：利用所述PLC控制系统通过对自来水厂原水的进水流量、进水浊度、进水温度信号的读取，确定PAC的投加量及PAC的投加浓度，将PAC投加浓度与PAC投加量信号换算为自来水进水流量，从而控制投料机及自来水进水阀的开启度，待液位计读数达到设定之后开启第一溶解池混合泵、第二溶液池混合泵及调节池混合泵，根据自来水流量计数值调整第一溶解池混合泵、第二溶液池混合泵及调节池混合泵的回流量；步骤S04，PAC自动投加的精确控制：利用自来水流量计数值控制加药泵进水阀的开启度，调整加药泵的加药量；步骤S05，PAC上料、溶解与投加自动停止的控制：当原水流量计数值为零时，此时自来水厂停止运行，自来水进水阀、上料机、投料机、溶解池混合泵、溶液池混合泵、调节池混合泵、加药泵进水阀与加药泵自动停止运行，溶解池排水阀、溶液池排水阀及调节池排水阀自动打开，待液位计读数达到最低值，溶解池排水阀、溶液池排水阀及调节池排水阀关闭，待原水流量计恢复，从步骤S01开始下一个阶段。

本发明有益效果：（1）本发明通过将自来水厂原水的进水情况与PAC的投加通过PLC控制系统实时传输数据及反馈，实现PAC上料、溶解与投加的全自动加药过程，有效避免人工投加存在的不准确性，在保证自来水产水浊度最优的同时能够有效减少PAC的投加量，降低自来水厂的运行费用。（2）本发明改变常见的机械混合为水泵混合，水泵混合可以根据原水状况调节回流量，使得PAC充分溶解，同时结合第一溶解池和所述第二溶解池之间、第二溶解池和调节池之间设置的可替换的多道滤膜，避免了PAC颗粒进入到加药泵进水管路上的可能性，降低了后续加药泵的堵塞机率；（3）PAC颗粒在第一溶解池内进行充分溶解，并在第二溶解池内进一步熟化，充分发挥PAC的絮凝作用，进一步在调节池内形成最理想状态下的PAC溶液，使得进入到加药泵的PAC溶液能够与原水进行充分的物理化学反应。（4）由于方形池子内相邻的两个池壁面之间容易成为死角，水力不畅，PAC颗粒及药品中杂质容易在相邻的两个池壁面之间堆积，但方形池子易于设备组装，故本发明第一溶解池、第二溶解池和调节池采用方形池，且将第一溶解池、第二溶解池和调节池内相邻的两个池壁面之间进行倒圆角处理，避免了PAC颗粒在内池壁上的堆积，节约了PAC用量，保证了水厂安全运行的稳定性。

附图说明

图1为本发明的整体工艺示意图。

图2为本发明滤膜安装示意图。

图3为本发明自动控制系统流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行更详细的说明。

如图1所示，本实施例提供的一种可精准控制加药量的加药装置，包括PAC自动上料系统、PAC自动溶药系统、PAC自动投加系统、原水自控仪表。所述PAC自动上料系统包括物料箱1、上料机2、压力传感器3、投料箱4、称重传感器5、投料机6，压力传感器3安装在投料箱4内的PAC粉末下方，当压力传感器3数值低于设定值时，即表明投料箱4内PAC的粉末量不足，上料机2启动开始上料，待压力传感器3数值达到设定高值时，上料机2停止上料。称重传感器5安装在投料机6内，用于计算需要投入溶解池的固体PAC的量。所述PAC溶药系统包括自来水流量计7、自来水进水阀8、进料口9、第一溶解池10、第一溶解池1#过滤膜11、第一溶解池2#过滤膜12、第二溶液池13、第二溶液池1#过滤膜14、第二溶液池2#过滤膜15、调节池16、液位计17、第一溶解池混合泵回流阀18、第一溶解池混合泵19、第一溶解池混合泵进水阀20、第二溶液池混合泵回流阀21、第二溶液池混合泵22、第二溶液池混合泵进水阀23、调节池混合泵回流阀24、调节池混合泵25、调节池混合泵进水阀26、第一溶解池排水阀27、第二溶液池排水阀28与调节池排水阀29，自来水流量计7与自来水进水阀8安装在自来水进水管Ⅰ上，显示自来水的进水量。液位计17安装在调节池16上，显示调节池16内的液位。所述PAC自动投加系统包括加药泵进水阀30、Y型过滤器31、加药泵32、安全阀33、脉冲阻尼器34、背压阀35及PAC流量计36，加药泵进水阀30与Y型过滤器31安装在加药泵32进水管Ⅱ上，PAC溶液经打开的加药泵进水阀30，经过Y型过滤器31过滤，进入加药泵32，脉冲阻尼器34、背压阀35与PAC流量计36安装在加药泵32出水管Ⅲ上，确保加药泵32出流量压力稳定，安全阀33安装在加药泵32回水管Ⅳ上，保护整个加药管不被损坏。所述原水自控管路包括原水流量计37、原水浊度仪38及原水温度计39，原水流量计37、原水浊度仪38与原水温度计39均安装在原水总进水管Ⅵ上，仪表数值作为溶药及加药量的依据。

在本实施例中，第一溶解池1#过滤膜11与第一溶解池2#过滤膜12安装在第一溶解池10与第二溶液池13之间，用于过滤第一溶解池中未溶解的PAC颗粒。第二溶液池1#过滤膜14与第二溶液池2#过滤膜15安装在第二溶液池13与调节池16之间，用于进一步过滤第二溶液池中未溶解的PAC颗粒。在两个溶解池中间均设两道过滤膜，待一道阻塞时，另一道可作为备用。降低后续加药泵堵塞的机率。

如图2所示，第一溶解池1#过滤膜11、第一溶解池2#过滤膜、第二溶液池1#过滤膜14与第二溶液池2#过滤膜15均为导轨42可拆卸方式安装。在实际运行中可在每两格之间设置两套导轨，设置1道滤膜，待堵塞后在另一套导轨上安装滤膜，替换堵塞滤膜。

在本实施例中，物料箱1、上料机2、投料箱4、投料机6、第一溶解池10、第二溶液池13、调节池16、第一溶解池混合泵19、第二溶液池混合泵22及调节池混合泵25均采用不锈钢材质。

在本实施例中，自来水进水阀8、第一溶解池混合泵回流阀18、第一溶解池混合泵进水阀20、第二溶液池混合泵回流阀21、第二溶液池混合泵进水阀23、调节池混合泵回流阀24、调节池混合泵进水阀26、溶解池排水阀27、第一溶液池排水阀28、第二调节池排水阀29及加药泵进水阀30均为电动阀。自来水进水阀8及加药泵进水阀30均带调节装置且均为手动自动均可控制的设备。

在本实施例中，压力传感器3、称重传感器5、自来水流量计7、液位计17、PAC流量计36、原水流量计37、原水浊度仪38及原水温度计39均为带有远传与就地显示的仪表。

在本实施例中，第一溶解池10、第二溶液池13及调节池16内相邻两个壁面接触处均进行倒圆角处理，使PAC溶解无任何死角。

在本实施例中，第一溶解池混合泵19、第二溶液池混合泵22及调节池混合泵25均为变频控制泵，可根据所需PAC投加浓度与PAC投加量自动调节回流量。

在本实施例中，原水自控仪表集PAC溶液自动制备与PAC自动投加为一体，包括多个控制设备、控制终端电源柜、PLC控制系统、PID控制器与中控远程控制平台。

在本实施例中，多个控制设备包括上料机2、投料机6、自来水进水阀8、第一溶解池混合泵回流阀18、第一溶解池混合泵19、第一溶解池混合泵进水阀20、第二溶液池混合泵回流阀21、第二溶液池混合泵22、第二溶液池混合泵进水阀23、调节池混合泵回流阀24、调节池混合泵25、调节池混合泵进水阀26、第一溶解池排水阀27、第二溶液池排水阀28、调节池排水阀29、第一溶解池混合泵19、第二溶液池混合泵22及调节池混合泵25。

在本实施例中，控制终端电源柜分别为控制设备、PLC控制系统、PID控制器与中控远程控制平台供电。

在本实施例中，PAD控制器包括压力传感器3、称重传感器5、自来水流量计7、液位计17、PAC流量计36、原水流量计37、原水浊度仪38及原水温度计39。

在本实施例中，PLC控制系统包括PLC控制柜，所述PLC控制柜内设有各种自控元件的集成，所述自控元件包括各个PLC电源模块、数据接收发送模块和中间继电器。

在本实施例中，PLC控制系统分别控制每个控制设备与PID控制器，所述中控远程控制平台通过所述PLC控制系统实时传输数据实现对所述控制设备的远程控制从而实现所述PAC自动制备投加。

如图3所示，PAC自动制备投加的具体步骤为：步骤S01，PAC自动上料、溶解与投加的计算：通过自来水厂内运行积累的运行经验数据及烧杯试验，确定在不同范围的进水流量、进水浊度及进水温度的情况下，需加入的固体PAC量、投加PAC浓度、自来水进水量、混合泵回流量，并将数据列入表格中，将数据写入所述PLC控制系统，计算出自来水厂进水流量、进水浊度、进水温度和PAC固体投加量、PAC溶液投加浓度、自来水进水量、混合泵回流量的线性关系，再根据自来水厂内的实际进水流量、进水浊度、进水温度值，按比例计算出PAC实际投加量、PAC的投加浓度、自来水进水量及混合泵回流量，从而实现自动上料溶解与自动投加的最初算法；步骤S02，PAC自动上料的控制：当投料箱4内压力传感器3值降到一定数值，上料机2自动上料；步骤S03，PAC自动溶解的精确控制：利用所述PLC控制系统通过对自来水厂进水流量、进水浊度、进水温度信号的读取，确定PAC的投加量及PAC的投加浓度，将PAC投加浓度与PAC投加量信号换算为自来水进水流量。从而控制投料机6及自来水进水阀8的开启度，待液位计17读数达到设定之后开启溶解池混合泵19、溶液池混合泵（22）及调节池混合泵25，根据自来水流量计数值调整混合泵的回流量，确保PAC溶解完全；步骤S04，PAC自动投加的精确控制：利用自来水流量计7数值通知加药泵进水阀30的开启度，调整加药泵32的加药量。步骤S05，PAC上料、溶解与投加自动停止的控制：在实际自来水厂运行过程中，当原水流量计37数值为零且原水混合池40内搅拌机41转速为0时，表明此时自来水厂停止运行，自来水进水阀8、上料机2、投料机6、溶解池混合泵19、溶液池混合泵22、调节池混合泵25、加药泵进水阀30与加药泵32自动停止运行，溶解池排水阀27、溶液池排水阀28及调节池排水阀29自动打开，待液位计17读数达到最低值，溶解池排水阀27、溶液池排水阀28及调节池排水阀29关闭，待原水流量计恢复，从步骤S01开始下一个阶段。

在本实施例中，PAC溶解制备过程与PAC的投加过程均可进行手动控制。PAC的溶解制备通过手动打开并调节自来水进水阀8及投料机6来控制。PAC的投加通过手动打开并调节加药泵进水阀30来控制。

本发明通过将自来水厂的进水情况与PAC的投加通过PLC控制系统实时传输数据及反馈，实现PAC上料、溶解与投加的全自动加药过程，有效避免人工投加存在的不准确性，在保证自来水产水浊度最优的同时能够有效减少PAC的投加量，降低自来水厂的运行费用。且加药量可根据原水自动调节，降低了运行人员劳动强度。再者，本发明改变常见的机械混合为水泵混合，水泵混合可以根据原水状况调节回流量，使得PAC充分溶解，降低了后续水泵的堵塞机率，此外通过在PAC加药箱内设置可替换四道滤膜更进一步的防止了加药泵的堵塞。保证了水厂安全运行的稳定性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种可精准控制加药量的加药装置，包括投料机（6）、溶解池和调节池（16），其特征在于，所述投料机（6）内设置有称重传感器（5），所述溶解池包括第一溶解池（10）和第二溶解池（13），所述第一溶解池（10）和所述第二溶解池（13）之间安装有过滤膜，所述第二溶解池（13）和所述调节池（16）之间安装有过滤膜，所述第一溶解池（10）上方设有进料口（9），所述投料机（6）的出料口正对所述进料口（9），所述第一溶解池（10）、所述第二溶解池（13）和所述调节池（16）底部设置有搅拌系统；所述第一溶解池（10）上安装有自来水管路，所述自来水管路上设置有自来水流量计（7）和自来水进水阀（8），所述调节池（16）通过加药泵进水管路与加药泵（32）连接，所述加药泵进水管路上依次安装有加药泵进水阀（30）和Y型过滤器（31），所述加药泵（32）通过加药泵出水管路与原水混合池（40）连接，所述加药泵出水管路上依次安装有脉冲阻尼器（34）、背压阀（35）与PAC流量计（36），所述原水混合池（40）上还安装有原水管路，所述原水管路上依次安装有原水流量计（37）、原水浊度仪（38）和原水温度计（39），所述原水混合池（40）内安装有搅拌机（41）。

2.根据权利要求1所述的一种可精准控制加药量的加药装置，其特征在于，所述第一溶解池（10）底部的搅拌系统包括第一溶解池混合泵（19），所述第一溶解池混合泵（19）上安装有第一溶解池混合泵回流阀（18）和第一溶解池混合泵进水阀（20）；所述第二溶解池（13）底部的搅拌系统包括第二溶解池混合泵（22），所述第二溶解池混合泵（22）上安装有第二溶解池混合泵回流阀（21）和第二溶解池混合泵进水阀（23）；所述调节池（16）底部的搅拌系统包括调节池混合泵（25），所述调节池混合泵（25）上安装有调节池混合泵回流阀（24）和调节池混合泵进水阀（26）。

3.根据权利要求2所述的一种可精准控制加药量的加药装置，其特征在于，所述调节池（16）内安装有液位计（17）。

4.根据权利要求3所述的一种可精准控制加药量的加药装置，其特征在于，所述第一溶解池（10）底部安装有第一溶解池排水阀（27），所述第二溶解池（13）底部安装有第二溶解池排水阀（28），所述调节池（16）底部安装有调节池排水阀（29）。

5.根据权利要求4所述的一种可精准控制加药量的加药装置，其特征在于，所述加药泵出水管路和所述加药泵进水管路之间安装有安全阀（33）。

6.根据权利要求5所述的一种可精准控制加药量的加药装置，其特征在于，所述投料机（6）的上方安装有投料箱（4），所述投料箱（4）的底部安装有压力传感器（3），所述投料箱（4）的上方设置有上料机（2），所述上料机（2）与物料箱（1）安装在一起。

7.根据权利要求6所述的一种可精准控制加药量的加药装置，其特征在于，所述上料机（2）、所述压力传感器（3）、所述称重传感器（5）、所述加药泵（32）、所述自来水流量计（7）、所述自来水进水阀（8）、所述加药泵进水阀（30）、所述脉冲阻尼器（34）、所述背压阀（35）、所述PAC流量计（36）、所述原水流量计（37）、所述原水浊度仪（38）、所述原水温度计（39）、所述搅拌机（41）、所述第一溶解池混合泵（19）、所述第一溶解池混合泵回流阀（18）、所述第一溶解池混合泵进水阀（20）、所述第二溶解池混合泵（22）、所述第二溶解池混合泵回流阀（21）、所述第二溶解池混合泵进水阀（23）、所述调节池混合泵（25）、所述调节池混合泵回流阀（24）、所述调节池混合泵进水阀（26）、所述液位计（17）、所述第一溶解池排水阀（27）、所述第二溶解池排水阀（28）、所述调节池排水阀（29）、所述安全阀（33）均与PLC控制系统连接。

8.根据权利要求1至7所述的任意一种可精准控制加药量的加药装置，其特征在于，所述第一溶解池（10）、所述第二溶解池（13）和所述调节池（16）内任意相邻的两个池壁面之间均进行倒圆角处理。

9.根据权利要求1至7所述的任意一种可精准控制加药量的加药装置，其特征在于，所述第一溶解池（10）和所述第二溶解池（13）之间的滤膜、所述第二溶解池（13）和所述调节池（16）之间的滤膜均以可拆卸的方式插装在导轨（42）上。

10.一种可精准控制加药量的加药方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S01，PAC自动上料、溶解与投加的计算：通过自来水厂内运行积累的运行经验数据及烧杯试验，确定在不同范围的进水流量、进水浊度及进水温度的情况下，需加入的制备PAC溶液的固体PAC量、投加PAC浓度、自来水进水量、混合泵回流量，并将数据列入表格中，将数据写入所述PLC控制系统，计算出自来水厂进水流量、进水浊度、进水温度和PAC固体投加量、PAC溶液投加浓度、自来水进水量、混合泵回流量的线性关系，再根据自来水厂内的实际进水流量、进水浊度、进水温度值，按比例计算出PAC实际投加量、PAC的投加浓度、自来水进水量及混合泵回流量，从而实现自动上料溶解与自动投加的最初算法；

步骤S02，PAC自动上料的控制：当投料箱（4）内压力传感器（3）值降到一定数值，上料机（2）自动上料；

步骤S03，PAC自动溶解的精确控制：利用所述PLC控制系统通过对自来水厂原水的进水流量、进水浊度、进水温度信号的读取，确定PAC的投加量及PAC的投加浓度，将PAC投加浓度与PAC投加量信号换算为自来水进水流量，从而控制投料机（6）及自来水进水阀（8）的开启度，待液位计（17）读数达到设定之后开启第一溶解池混合泵（19）、第二溶液池混合泵（22）及调节池混合泵（25），根据自来水流量计（7）数值调整第一溶解池混合泵（19）、第二溶液池混合泵（22）及调节池混合泵（25）的回流量；

步骤S04，PAC自动投加的精确控制：利用自来水流量计（7）数值控制加药泵进水阀（30）的开启度，调整加药泵（32）的加药量；

步骤S05，PAC上料、溶解与投加自动停止的控制：当原水流量计（37）数值为零时，此时自来水厂停止运行，自来水进水阀（8）、上料机（2）、投料机（6）、溶解池混合泵（19）、溶液池混合泵（22）、调节池混合泵（25）、加药泵进水阀（30）与加药泵（32）自动停止运行，溶解池排水阀（27）、溶液池排水阀（28）及调节池排水阀（29）自动打开，待液位计（17）读数达到最低值，溶解池排水阀（27）、溶液池排水阀（28）及调节池排水阀（29）关闭，待原水流量计恢复，从步骤S01开始下一个阶段。

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