Оборудование для дозирования реагентов. Пробоотборники
Дозирование реагентов в процессах водоподготовки, очистки сточных вод и обработки осадков является наиболее ответственным этапом. Точность дозирования определяет качество обработки и экономичность работы сооружений. Как недостаток, так и избыток реагента отражаются на эффективности технологического процесса, а в ряде случаев могут и полностью его нарушить.
По принципу работы дозаторы подразделяются на дозаторы постоянной дозы и пропорциональные. Первые обеспечивают подачу постоянного определенного расхода раствора в обрабатываемую среду и применяются при однородном ее составе и равномерном расходе в течение продолжительных периодов. Перенастройка дозатора производится вручную по мере необходимости.
Пропорциональные дозаторы обеспечивают подачу нужного объема раствора реагентов определенной концентрации в зависимости от расхода обрабатываемой среды или концентрации определенного загрязнения в ней.
В наиболее совершенных схемах обработки воды дозирование контролируется по достигаемой степени очистки от определенного вида загрязнителя после ввода реагента. По виду дозируемого реагента дозаторы подразделяются на дозаторы растворов, суспензий, сухих реагентов и газов. По способу подачи реагента в обрабатываемую среду дозаторы бывают безнапорными и напорными.
Собственно дозатор как вид оборудования в большинстве случаев, особенно при пропорциональном дозировании, входит в общую систему, включающую в себя датчики расхода или контроля какого-либо вещества или показателя (рН, температуры и т. п.), электрическую, иногда и электронную схему управления, исполнительный механизм, обеспечивающий изменение дозы (количества) раствора реагента.
Простейшим дозатором постоянной дозы является поплавковый дозатор (ПД) — дозатор Хованского, обеспечивающий нужный расход через диафрагму, заглубленную на постоянную глубину под уровнем раствора в расходном баке, которая поддерживается поплавком. Раствор реагента отводится гибким шлангом. Количество раствора определяется гидравлическим расчетом в зависимости от глубины погружения диафрагмы и ее диаметра.
Регулировка обеспечивается изменением глубины погружения поплавка в определенных преде пах путем его пригрузки или заменой диафрагмы (с другим диаметром отверстия).
В зависимости от степени агрессивности раствора реагента подбираются материалы, из которых выполняются поплавок и диафрагма (нержавеющая сталь, пластмассы, латунь).
Дозаторы поплавкового типа пригодны лишь для дозирования растворов реагентов, так как при любом засорении или зарастании отверстия диафрагмы расход будет изменяться.
Для дозирования известкового молока рекомендуются дозаторы циркуляционного типа, обеспечивающие постоянное перемешивание его во избежание осаждения взвесей.
Циркуляция обеспечивается насосом. К такого типа дозаторам относится дозатор известкового молока бункерный автоматический — ДИМБА, разработанный ВНИИ ВОДГЕО.
Аналогичные дозаторы, изготовленные из винипласта, могут применяться и для дозирования коагулянта при большой подаче раствора (до 40 м3/ч).
Дозатор ДИМБА представляет собой емкость, разделенную перегородками на три бункера: в первый подается раствор от циркуляционного насоса, постоянство уровня жидкости в нем поддерживается водосливом, отводящим ее в охватывающий карман, из которого она попадает в бункер возврата и далее обратно в расходный бак. Остальной расход попадает в лоток, снабженный стабилизирующими перегородками. Падающая с лотка струя рассекается ножом-делителем на две части: одна из них попадает в расходный бункер и далее на дозирование, другая — в бункер возврата. Поворот ножа-делителя осуществляется исполнительным механизмом, связанным с датчиком (рН-метром или расходомером). Подача циркуляционного расхода должна превышать дозируемый расход в 1,5—2 раза.
Для дозирования извести может также применяться дозатор со съемными шайбами, приспособленный для работы в автоматических схемах. Бак из листового железа имеет в середине бункер, в который подается насосом известковое молоко. В выпускном патрубке устанавливается шайба с калиброванным отверстием. Для удобства установки шайба снабжена ручкой. Для выпуска воздуха из патрубка предусмотрена трубка. Регулирование расхода через отверстие шайбы обеспечивается изменением уровня раствора над ней перемещением шибера с переливным отверстием. Перемещение выполняется исполнительным механизмом с электроприводом по сигналу датчика рН-метра или расходомера. Шибер делит бак дозатора на два отделения — дозаторное и возвратное, откуда излишек раствора возвращается в бак-мешалку. Перед дозаторным отделением установлена сетка, задерживающая крупные частицы, которые могут засорить отверстие шайбы.
Применяются для дозирования и специальные насосы-дозаторы типа НД — плунжерные или марки 16В/10Х — винтовые. Они обеспечивают возможность подачи реагентов в напорные участки водоводов. Изменение дозы (расхода) реагента достигается изменением или длины хода плунжера, или числа его ходов, или частоты вращения. Имеется возможность автоматического регулирования указанных параметров с диапазоном 1:6. Кроме того, насосы типа НД могут блокироваться в агрегаты (типа ДА), обеспечивающие подачу сразу нескольких реагентов (до шести) от одного привода.
Максимальная подача насосов НД в зависимости от типа составляет 0,04—0,7 л/с, давление — до 1000 кПа.
Примером дозатора сухого реагента может служить вакуум-бункер, предназначенный для хранения и подачи кремнефтористого натрия — реагента для фторирования питьевой воды. Отдозированное количество порошка кременфтористого натрия может вводиться непосредственно в смеситель с обрабатываемой водой, а может (наиболее часто) в баки с мешалками для приготовления раствора реагента или в сатуратор для приготовления насыщенного раствора.
Фторсодержащие реагенты, в том числе кремнефтористый натрий, токсичны, в связи с чем необходимы специальные меры по предотвращению контакта их с обслуживающим персоналом. Вакуум-бункер вполне отвечает этим требованиям.
Реагент засасывается в корпус бункера под вакуумом через фильтр и по мере необходимости перегружается через затвор и полиэтиленовый рукав на дальнейшее использование. Привод затвора осуществляется от ручной тросовой лебедки. Длина рукава подбирается в зависимости от расстояния до места подачи порошка.
В большинстве случаев ввод растворов реагентов в обрабатываемую среду (воду, сточную воду, осадок) производится в безнапорные смесители различного типа (коридорные, перегородчатые, вихревые и т. п.). Но в ряде схем необходимо обеспечить ввод непосредственно в напорный трубопровод. Наиболее надежный способ ввода в данной ситуации — применение насосов-дозаторов. Однако ввод реагентов в напорный трубопровод возможен и без них — от дозаторов устанавливаемых на определенной высоте над ним для обеспечения гидростатического напора или путем подкачки реагентов гидроэлеватором (эжектором) со сравнительно небольшим (50—70 кПа) избыточным давлением.
При установке детали ввода реагентов в трубопровод используется эжектирующая способность струи жидкости, транспортируемой по трубопроводу (при давлении в нем не более 150 кПа). Трубка, подающая реагент, вводится в трубопровод на длину, равную 0,6 его диаметра; при этом она устанавливается срезом по направлению движения потока. Смесителем является сам трубопровод. Для лучшего смешивания место ввода должно находиться от камеры реакции на расстоянии не ближе 50 диаметров трубопровода. В случае подачи кислых реагентов детали ввода выполняются из кислотостойких материалов (винипласт, полиэтилен и т.п.). Реагент подводится через резиновый рукав или полиэтиленовый трубопровод с фланцевым соединением.
Постоянный контроль за качеством обрабатываемой воды или сточных вод играет важную роль в процессе эксплуатации очистных сооружений. Осуществляется он или контрольно-измерительными приборами (рН-метрами, концентратомерами различных веществ, мутномерами и т.д.), устанавливаемыми в соответствующих местах, или лабораториями очистных сооружений путем проведения анализов проб, отобранных в определенных точках.
Отбор проб может производиться или сотрудниками лаборатории, или специальными автоматическими устройствами — пробоотборниками. Пробоотборник представляет собой электромеханическое устройство различной конструкции, обеспечивающее отвод и сбор в лабораторный сосуд заданной дозы контролируемой среды (воды, осадка, раствора реагента), ее консервацию через заданные промежутки времени.
Примером такого устройства являются диск (барабан) с гнездами под колбы или пробирки, поворачивающийся по сигналу реле времени и подставляющий пустую посуду под кран с электромагнитным приводом, срабатывающим по тому же сигналу на время ее наполнения. В зависимости от необходимости могут быть получены почасовые пробы, среднесуточная и т. п. Соответственно устанавливается нужное чясло сосудов в барабане.