干粉投加装置选型

及加药装置的液位控制

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  干粉投加加药装置以絮凝剂、硫酸盐、硅藻土、磷酸盐、聚合电解质、高锰酸钾、活性炭等颗粒物、粉状物或浓缩液为原料，按设定的浓度连续、自动调配，并将按要求配制好的溶液向投加点投加药剂。干粉投加装置广泛应用于石油、化工、造纸、电力、煤炭、制药和食品等行业的水处理、污水处理及其他工艺介质处理。
    特别是近些年来，国家对于环保整治的力度越来越大。随着企业环保意识的增加，许多企业也自行配置了相关干粉投加加药装置用来进行污水处理。
    本文就污水处理为例，讲解干粉投加加药装置相关容量的选择以及液位的控制方法。
    一、 处理能力的选择
干粉投加装置处理能力的选择直接关系到投入的资金问题，包括设备购买费用、场地费用等。因此合理选择处理能力目的是既能节约成本也能合理处理污水。
    选择处理能力首先要知道生产过程中一天污水的最大产生量是多少，一天的工作时间是多少，是否需要24小时三班倒？
    我们举个案例来讲解处理能力的选择。
    案例：某厂日排污水30吨，正常工作时间为8小时，一周6个工作日，偶有加班，但很少有24小时三班倒的情况。这种情况下我们基本上考虑30吨÷24小时=1.25吨/小时的最小处理能力，一般情况下选择1.5吨/小时的处理能力就能满足要求。但是，因为污水的产生速度是30吨÷8小时=3.75吨，3.75-1.5=2.25吨，2.25×8小时=18吨，所以在前端因设置容量≥18吨的储水罐（池）。考虑偶发性最大24小时工作，2.25×24小时=54吨。所以考虑储水罐（池）的容量可设置为55吨或60吨。因为干粉投加装置日处理能力为1.5×24小时=36吨，也就是说，一次24小时加班产生的储水罐（池）的污水在2个周末停产的时间里可以完全消耗。也就是说只允许2周有一次24小时加班。
    这个方案是比较紧凑的处理能力，弹性不够强。所以，我们可以以这个案例为基础，选择更高处理能力的配置，比如2吨/小时、2.5吨/小时、3吨/小时、3.5吨。假设选择2.5吨/小时处理能力的设备，那么3.75-2.5=1.25吨，1.25×8小时=10吨，1.25×24小时=30吨，可配合30吨储水罐（池）。假设选择3吨/小时处理能力的设备，那么3.75-3=0.75吨,，0.75×8小时=6，0.75×24=18吨，可配合20吨储水罐（池）。
  当然，我们认为最优化的方案是采用2套1.5吨的与20吨储水罐（池）搭配的组合。这种组合考虑到加班情况下的排量增容、设备检修等因素，在实际应用过程中弹性比较大。
    二、   储水罐（池）的选择
    储水罐（池）是为了废水排出速度大于设备处理能力时用来缓存废水用的过渡性容器。储水罐（池）的容量选择在上文已经讲述，主要考虑一个工作周期内排放量与处理能力的差值，在这个差值的基础上进行适当放大，一般情况下至少要有20%以上的放大率，这个放大率和废水的性质有一定关系，比如沉浆、沉渣等沉淀物对容量的缩减等因素。
    储水罐（池）非常重要的一个问题是液位控制。这个液位控制主要目的是上、下限位的控制。上限位控制是为了防止废水、废液排量过大，造成回流而产生污染。一般情况下控制在总容量90%作为上限。此时应采用“开源节流”的方法，一方面扩大处理能力，另一方面减少废水的排量。下限位控制是为了防止废水过少时干粉投加装置空运行造成不必要的浪费与损失。下限位控制点一般设置在与储水罐（池）出水口同一水平线上，或略高，禁止设置在低于出水口的高度。上限位可以与报警器连接，当水位达到上限位时应有明显的声光报警，以利于相关人员及时作出有效处理。下限位也可以与报警器连接提供声光报警，但更好的应用可以与交流接触器或PLC连接，用来控制干粉投加加药装置的关停。这样可以有效防止干粉投加加药装置各种泵的空转造成烧毁，也可以有效节约运行成本。当然，实际上我们也可以在高于下限位一定高度的地方设置“启动限位”，也就是当液体高度到达这个高度时自动开启干粉投加加药装置。这种搭配的情况下，一般来讲，是通过下限位液位开关、启动限位液位开关这两个液位开关与交流接触器或PLC联合工作来实现全程自动化运行的。
    储水罐（池）的液位开关选择至关重要，要考虑安全可靠、耐用性以及经济性。就目前市面上常用的液位开关有很多种，现在分别来讲讲他们的特点。
    1、 超声波、雷达液位开关性能较好，但是价格较高，一般都是千元以上级别甚至更高，而且一般精度的波频类型的液位开关对于液体汽化、雾化会产生误报。
    2、磁翻板型液位开关价格相对低廉一点，还可以提供较为直观的液位高度连续观察，但是相对体积较大，安装、更换、检修相对工作量较大，其连续测量和观测的功能在实际应用中作用不大，我们需要的实际上就是几个限位控制点。
    3、投入式液位开关，这种开关在前几年应用比较多，价格低廉、使用简单，但在工业环境中酸、碱、油、有机溶剂等因素的存在，很容易对其浮子、电缆造成腐蚀而失灵。
    4、干簧管浮球液位开关，这种液位开关在近几年应用比较广泛，实际效果较好、价格低廉、安装简便，在大多数环境下使用效果都不错，但是也有其缺点，一种情况是油、浆等粘性液体以及带有杂质的液体在浮球和干簧管的间隙外缘产生粘连，间隙中间段产生细小气泡腔，继而造成浮球活动不灵敏，另一种情况是动态液体产生晃动，使浮球不能垂直上浮而是摇摆上浮，在摇摆上浮过程中与干簧管卡死，造成失控。
    5、ML-20系列磁动式浮球液位开关是近年出的新产品，价格为几百元，安装方便、结构紧凑、维护方便、耐酸碱、耐油、耐老化，基本上可以克服上述液位开关的弱点，但是磁动式浮球液位开关不具备连续监测的功能，只能提供点信号，安装的接口的内径要大于等于浮球直径等因素也限制了它的应用。
    综上所述，储水罐（池）的液位开关要根据所储液体的物理、化学特性，以及使用方便程度、场地因素等综合考虑选型。
    三、 液槽液位控制及流程控制    液槽按一个工作周期来规划流程控制，最简单的周期是进液—投料—反应—沉淀—排液。很多加药装置由多组液槽组成，工作周期大体也是这样一个流程。这个流程里，第一步需要液位控制，也就是控制液槽里液体的体积，当液位达到设定高度时（体积到达指定体积）开始投料，这时投料的量是一个固定值。反应、沉淀的时间也是一个固定值，最后可以用电磁阀控制排液。所以整个过程就是上限位液位开关给出一个开关量给PLC，PLC给出关闭进液电磁阀的指令，PLC给出投料指令给料斗电磁阀，PLC进行时间计算，PLC给出排液指令，下限位液位开关给出一个开关量给PLC，PLC给出停止排液指令，同时给出开始进液指令。这是一个周期，周期的开始是上限位液位开关发出指令，周期的结束是下限位液位开关发出指令。所以液槽液位控制是实现干粉投加装置自动化运行的关键步骤，选择稳定、安全、可靠、耐用的液位开关是自动化运行的基础。

附图：

干粉投加装置                 雷达液位计       磁翻板液位计

 投入式液位开关    干簧管浮球液位开关    ML-20磁动式液位开关