粉末活性炭自动投加系统的探讨

林晓兰，彭小虎

（1.江苏联合职业技术学院常州建设分院 实训中心，江苏 常州 213016；2.常州通用自来水公司 西石桥水厂，江苏 常州 213001）

粉末活性炭自动投加系统的探讨

林晓兰1，彭小虎2

（1.江苏联合职业技术学院常州建设分院 实训中心，江苏 常州 213016；2.常州通用自来水公司 西石桥水厂，江苏 常州 213001）

通过常州某水厂对粉末活性炭的自动投加系统的现状分析，得出它的影响因素和产生的原因。本文提出了一些改良的方法并指出了在设计中所应要注意的问题，从而能让该系统更加有利进行运转与服务，同时也为了同行业相似系统提供一定的借鉴作用。

现状分析；粉末活性炭；自动投加系统

粉末活性炭因其物料的特殊性，很容易结团、沉积、板结及自凝聚，导致投加系统浓度不均匀、不稳定，投加泵堵塞、磨损及管道堵塞等现象非常严重，致使系统运行经常出现故障。基于以上几种特性，粉末活性炭投加系统在设计中要求解决及考虑到的问题比较多，只有设计合理、得当，才能保证系统稳定运行，从而在应急使用中发挥必要的保障作用。

根据常州某水厂的基础材料，结合粉末活性炭自身固有的特性，必需要切合实际情况，要充分考虑到自动拆包机与料仓之间的螺旋输送能力、溶解池及搅拌机的选择、自动在线调配系统及浆液投加的控制与操作以及选择合理的活性炭种等综合因素，才能更有利于选取切合实际需要的粉末活性炭的自动投加系统。

1 .水厂的基础资料

常州某水厂生产能力66万吨/天，最大投炭量按50mg/l设计，每日最大投炭量33000kg/d；投加点位置：水厂取水头部；投加点数量：6个进水廊道；投加浓度：5%活性炭溶液；溶解水：均使用经过滤器过滤后的源水调配活性炭溶液；冲洗水：使用本厂用水；投加量变频可调：浓度可调。

2 .活性炭自动投加的系统方案说明

本粉末活性炭自动投加系统包括自动拆包系统、储存输送、自动在线调配系统及浆液投加几个部分，通过集中程序化控制实现粉末活性炭的自动化投加及控制。采用机械自动拆包投料系统。本水厂投加点确定为取水轴流泵的进水廊道，每台泵设置一个，设备安装在取水泵房旁边的空地上，建设彩钢房二座，用于放置机械自动拆包设备、螺旋输送设备、混合溶解罐、投加泵、配电柜等，以及作为25kg/包的小包装粉末活性炭的储备仓库。

2.1 自动拆包系统

本方案配置机械自动拆包上料系统。自动拆包机能自动割破原料包装，实现自动上料。小包装通过提升台和传送带输送，送入机器内部的传送带，这个内部的传送带是完全内封的，并安装在机器的传送器上，包装在机器内部被双刀装置有效地切开，包装和粉料一起落在带滤网的转鼓上，经过擦刮，包装袋清空。粉料经过滤网落入一个锥斗，然后从轮缘出去，以备进入后续传输设备单螺旋输送机，而空袋留在转鼓内，经过旋转，尽可能从后面落入压缩腔出来。另外，该装置还装配带清洁除尘功能的除尘器以防止粉尘外溢。内部包括自洁系统。上料机操作简单，人员劳动强度低，整个操作过程一名操作人员即可以完成。最佳输送能力：150包/小时，原料包装：25公斤/包。在拆包机粉料出口处设1台螺旋输送机，输送机设置有阻隔阀、检查口和出料口等。螺旋输送机将粉末炭输送至后续的10m3储料仓。螺旋输送机外筒材质：碳钢，螺旋材质：耐磨特殊钢，耐磨、耐腐蚀，保证长期运行不变形，保证原料输送顺畅。

2.2 储存输送与粉尘控制

粉末活性炭的储存采用立体罐料仓储存方式，料仓大小为10m3，为精确给料机不间断的供料，材质：普通碳钢，壁厚8mm，内外壁涂刷防腐油漆。在料仓顶部设置一台带吸风功能的除尘装置用于消除粉尘，在防止粉尘带来操作环境恶化的前提下，同时考虑了粉尘的回收利用，避免对外界环境造成二次污染、改善了厂区操作环境。除尘器配有风扇，并具有自动清灰的功能，另外除尘器还可根据设定的内外压差自动启动清灰的功能，清灰采用气动方式，所需压缩空气由系统配备的空压机提供。料仓内加装组旋式高、中、低料位计具有高、低料位报警功能，组旋式料位计的叶片是利用传动轴与离合器相接，在未接触物料时，马达保持正常运转，当叶片接触物料时，马达会停止转动，电气同时输出一接点信号而测出料位高度。其独特的油封设计可防止粉尘沿轴渗入，且扭力稳定可靠，全不锈钢电机箱及减速齿轮组件，确保电机组的强度及使用寿命。料仓顶部加装压力安全阀，可有效防止因仓顶除尘器堵塞造成压力容器的危险，此时压力安全阀打开释放压力。每个料仓内配置两只气动助流式振动气垫，该振动气垫与给料机及空穴监测器连锁，当给料机开启，隔40分钟后振动气垫开启一次，建议每次开启30s，以后每隔40分钟启用一次。同时振动气垫与空穴监测器连锁，当监测到空穴信号时，振动气垫开启，可有效防止物料因长时间储存、吸潮导致的板结、节块，以及料仓内粉体物料的架桥结拱。料仓下面加装精确给料机及输送螺旋，精确给料机精确定量下料，并且变频可调，计量精度达±1%。精确计量的物料通过螺旋输送机送至溶解搅拌系统。螺旋包括取样口、检查口，与溶解罐采用柔性接口，并配置有除尘装置。

2.3 自动在线调配

本方案中粉末活性炭的在线调配主要是通过料仓下部的给料机定量投加粉料，与适量的调配水（进水电动阀控制进水流量）混合达到定比例配置浆液的目的。给料机属系统中关键设备，采用整机进口。给料机螺旋具有自洁功能，不会发生堵塞。

溶液池进水管道上设置一台电磁流量计、减压阀及电动调节阀，电动调节阀与给料机同时启闭，控制系统根据给料机的投加量和进水流量来控制配置的溶液浓度，溶液池内设置超声波液位计及压力传感器指示池内液位状态。因池内设有搅拌机，液面波动较大，适宜选取E+H超声波液位计。

溶液池设置故障溢流管道及排空管道，当设备故障检修或系统停用时及时排空，有效避免活性炭溶液的沉积和板结。搅拌机及溶液池高、低液位均设置有声光报警。搅拌机材质建议为不锈钢，溶解池配备有除尘器，不锈钢材质，除尘器包括自动清灰自洁系统。

2.4 浆液投加控制

投加泵为耐磨离心泵，配套提供有品牌变频器。泵的流量可以通过变频器实现现场及远程调节，流量调节范围：50%～100%。泵前泵后均装有阀门、止回阀，泵后设有压力开关并配套提供干运行保护器，以保证水泵安全稳定运行。在浆液配置好后，投加泵能接收来自上位PLC控制系统输出的启动信号，开启相应的投加泵，并根据上位控制系统PLC输出的控制信号来自动调节泵的工作频率改变投加量。系统每3个投加点配备独立的投加泵和输送管路，2台运行，水厂仓库储备1台，共需6台投加泵。投加泵进口管道上接有干净水进水，该干净水自厂区接过来。在干净水管路上装有电动阀门，当投加泵运行2天后或投加泵停用时，该电动阀门自动开启，投加泵打开，用于水泵自洁及冲洗后续管路，以防活性炭沉积、板结等造成投加泵或投加管路的堵塞。每次冲洗间隔时间暂定为2天，具体可通过系统调试时再确定最佳的冲洗时间间隔，建议每次冲洗3～5分钟。

2.5 运行控制

本投加装置作为一套完整的活性炭自动拆包上料、储存输送、调配及投加系统，其目的是使整个投加装置达到自动化控制，实现准确投加、投加量及投加浓度可调等来优化投加的目的。该系统主要通过在线仪表（料仓内粉体料位计、溶液池内超声波液位计、压力传感器及电磁流量计等）来实现系统的全自动化智能控制。

3 .投加系统中的需要注意的事项

3.1 料位计及溶解池的选取

因为粉料的供应对于系统的运行起到了一个很重要的作用，应该在系统中设置料位计，以便在料仓内粉料不足时，能起到及时提醒工作。同时根据活性炭的特性，所选取的溶解池要能让粉料与水快速均匀混合，减少结团及沉积、板结，从而确保浆液浓度精度，确保投加泵稳定可靠运行，减少磨损和堵塞，同时也可保障后续管道、管配件不堵塞。

3.2 溶解池搅拌机应采用不同形式

为了减少干粉与水混合后的结团与飞扬，同时也为了后续碳浆与水的充分搅拌，结合水厂的实际情况与相应设备的功能，对于溶解池搅拌机的选取应采用不同形式。建议采用两段式：第一段采用降流式叶轮搅拌机，这样可以使干粉与水充分混合，从而大大减少结团与飞扬。采用变频控制，调试时可根据实际需要设定最佳的转速；第二段采用桨板式搅拌机，初步混合后的碳浆与水充分搅拌，形成均匀的碳浆，由投加泵投加到各工艺投加点。

3.3 溶解池应加装超声波液位计及设置排空管与溢流管

根据使用经验，压力传感器容易损坏，而液位信号是系统自动连锁的重要信号，在设置压力传感器的同时需加装超声波液位计，这样便可解决液位波动对液位计的干扰，保证液位信号稳定。而排空管则是用于事故检修或停用时派空之用。溶解池中虽设置有超声波及压力传感器指示液位信号，从而控制进水量，但液位信号存在失灵的情况，最好要设置溢流孔，用于超声波故障时溢流。

3.4 活性炭的填充

根据实际使用情况，活性炭的填充应经过滤池的净化、反冲冼及炭粒的浸泡等工序，以确保在使用中能处于最佳状态。同时在对于活性炭滤池的维护当中应强调对进水浊度及余氯的控制，并保证活性炭的吸附饱和程度的相对均匀。

4 .结语

通过对粉末活性炭的自动投加系统的现状分析，指出在自动投加系统的设计与运行中应该注意的一些具有实际借鉴意义的情况，对其所在的水厂及同行业均能提供一定的保障与促进作用。

[1]窦照英.反渗透水处理技术应用问答[M].化学工业出版社.

[2]梁好.饮用水安全保障技术[M].化学工业出版社.