刘晓晔

摘 要：上海城投水务（集团）有限公司制水分公司长桥水厂供水规模140万m3/d，水源引自青草沙水库，目前是一个大型的常规工艺处理的水厂。整个制水工艺包括混凝、沉淀、消毒、过滤。其中混凝是一个十分关键的环节，是出厂水浊度达标的关键。要确保混凝剂投加的安全、合理，那么加注设备的良好性能和自动化程度的优越就是混凝剂投加的保障了。

关键词：混凝；沉淀；化工流程泵；PLC自動化

上海长桥水厂隶属于上海城投水务（集团）有限公司制水分公司，是一家大型的自来水生产厂家。安全生产、优质供水，为上海居民提供高质量的生活用水是非常至关重要的。

1 混凝的原理

在整个制水过程中包括混凝、沉淀、消毒、过滤这四个步骤，其中混凝是一个相当重要的步骤。混凝阶段处理的对象主要是水中的悬浮物和胶体杂质颗粒。混凝剂投加入原水中后会产生大量的阳离子，阳离子和天然水中的有机物及胶体杂质颗粒会有很大的互相碰撞的机率，通过电子中和、吸附架桥、网捕卷扫作用使得颗粒间相互吸附粘结，最后形成大颗粒的絮凝体，通过地心引力沉至池底，以达到使原水变清的目的。所以说混凝是水质净化工艺过程中十分重要的环节之一。

（1）混合和絮凝合称为混凝。混合是原水与混凝剂充分均匀混合的工艺过程，是提高絮凝和沉淀效果的前提。不同性质的混凝剂对混合过程的水力条件也不同。对无机盐混凝剂而言，当其投加入水中后要求迅速地、均匀地扩散到水中。这是因为无机盐混凝剂在水中的水解速度很快，能迅速形成絮体微粒，如不迅速和原水均匀混合，势必使得部分原水中的混凝剂较多，部分原水中的较少，这样就不能均匀、全面地吸附水中的杂质。在混合过程中G值是重要的技术控制参数。所谓G值就是速度梯度，它是指相临两水层的水流速度差和它们之间的距离之比的值。就是因为存在速度的不同才能使得颗粒之间互相碰撞和接触， 速度梯度是保证颗粒之间互相碰撞的重要条件。实践证明，在混合阶段，适宜的G值应该控制在500～1000s-1。

（2）当混凝剂和原水充分混合后，水中的大部分胶体杂质失去了稳定性。脱稳的胶体颗粒在一定的水力条件下相互碰撞、凝聚，逐渐形成可以通过沉淀的方式被去除的絮凝体，这一过程就是絮凝。絮凝效果的好坏与颗粒之间的碰撞次数有关。因此可以通过增加颗粒的浓度、粒径尺寸，增加速度梯度来提高絮凝的效果。此外还可以通过在加注点前安装静态混合器，在沉淀池进口处安装机械搅拌机等方法来提高混凝的效果。实践证明，混凝过程的完善程度对后续处理如沉淀、过滤的影响也是很大的，需充分的予以重视。

2 加注设备

（1）既然混凝是一个非常重要的制水环节，那么混凝剂的投加设备就显得尤为的重要和必需。加矾泵的稳定性、可靠性、安全性和自动化程度都将直接影响到混凝的效果和整个制水工艺过程。

长桥自来水厂加药中心系统负责对全厂7座沉淀池进行液体硫酸铝的加注，原来采用往复式隔膜加注泵通过调节频率或冲程进行自动投加。该加注泵正常运行寿命为3～5年，运行以来已经有多台瘫痪并更新，费用很高，生产运行成本居高不下。

（2）为了提高加药系统的安全性、可靠性、减少运行维修成本，长桥水厂针对加药中心生产运行中存在的问题，采取措施，实施系统的更新改造。用4台ITT化工流程泵取代目前的隔膜计量泵，对混凝剂投加系统进行改造。

该项目引进了多种进口设备，包括德国ITT化工流程泵； 内衬特佛龙调节球阀及球型止回阀、美国PumpSmart智能泵控制器、英国的Norbro控制器和德国E+H的压力变送器等等。

本次改造采用ITT Richter生产的耐腐蚀钢衬四氟离心式密封泵及衬里调节球阀，通过PLC控制系统调节加药量。加药中心负责对7座沉淀池进行混凝剂投加工作，只要配备4台流程泵，二用二备，流程泵输出的矾液全部通过总管后流入相应支管并通过调流球阀控制投加到各个沉淀池中，总管的压力通过压力变送器将信号传递给智能泵系统，由智能泵系统输出信号调节泵的输出流量和扬程。在不同的流量下，确保总管压力始终保持恒定。各支管矾液流量通过球型调节阀配电动执行机构进行自动控制。整个系统设备简单，流程清晰，便于控制。

3 混凝剂投加流程

（1）现将整个加药流程进行一下阐述。浓度为45%的硫酸铝溶液由矾液池进入至标准池内，经过和压力水的混合，搅拌机的充分搅拌后稀释成15%的硫酸铝溶液，然后由UPVC进液总管通过进液阀分别进入每一台加注泵的进液支管内。

（2）硫酸铝溶液进入离心泵泵体内后。每台离心泵分别有进液和出液两个放空阀门，同时还有一根冷却水管。该流程泵为离心式泵，叶轮直径为138mm，当转速达到2900转/分时流量为22 m3/hr，扬程为24m。该泵的流量可以通过不同的转速进行自动调节。泵内衬材料为特氟隆，此材质适用于浓度为15%左右的硫酸铝溶液等溶液的输送，长时间使用不会出现因结晶、腐蚀等原因而引起的生产故障。

（3）当流程泵启动后，硫酸铝溶液通过离心作用直接被输送到两根加药母管内。在母管上还分别配备了两个压力变送器，用来观察母管的压力情况及通过模拟输出信号反馈给智能泵控制系统自动调节流程泵的转速，使得母管内保持正常的、恒定的工作压力。

硫酸铝溶液经加药母管被分配到14根输液支管内，通过加矾管道输送到每个沉淀池。在支管上安装了球型调节阀，并配备了电动执行机构。球型调节阀的最大流量为6T/hr，可根据原水情况的变化，通过自动调节球阀的开启度来调节加矾的流量，从而满足生产的需求量。

（4）在这整个加矾系统里面最重要的是PumpSmart智能泵控制器，它是整个加矾系统的“大脑”。 每一台流程泵都配备有一台PumpSmart智能泵对其进行监控。控制器系统工作于母管压力主控模式下，根据母管压力的设定值、加矾的需要流量，调整加矾泵的转速来满足加矾量的需求。

四台泵都工作在“同步模式”下，通过在加药母管上安装的压力变送器将信号传送到智能泵监控系统，智能泵监控系统再发送信号来调节流程泵的转速。当第一台泵的转速达到最大转速而母管压力还小于2.2Bar，加矾流量不能满足工作要求时，压力变送器会传递信号给另一台泵。第二台流程泵会自行启动，保证加药母管上的压力始终保持恒定。

目前新的加矾系统安装、调试工作都已完毕，并且已投入到正常生产运行当中。由于整个加矾系统全部是智能自动化操作，这就大大降低了劳动强度，确保了加矾的正常运行。

4 结语

保证出厂水各项水质指标的达标是水厂的基本职责，作为一名水厂的职工，我将尽心尽职，确保每一滴水都是合格品，确保每一滴水都满足《生活饮用水卫生标准》的要求。

参考文献：

[1]给水排水设计手册.中国建筑工业出版社，2004.

[2]“GB5749-2006”《生活饮用水卫生标准》.