污水处理的全自动加药系统-正文

1、目录摘要IAbstractII1 污水处理概述11.1本课题研究的意义11.2污水处理厂工艺流程31.3污泥脱水过程中加药系统的国内外现状31.4本文的主要研究内容及目的52 全自动加药系统的工艺及控制要求72.1污泥的产生72.2污泥的处理处置92.3絮凝剂的使用92.4 全自动加药系统的工艺流程102.5 控制要求113 全自动加药系统主要设备的设计133.1絮凝剂浸润系统的总体构成133.2搅拌轴设计1143.2.1强度计算143.2.2搅拌轴刚度校核153.2.3临界转速校核163.3搅拌器的设计173.3.1特性与结构173.3.2确定搅拌器功率N173.3.3强度计算193.4 电

2、动机功率203.5搅拌罐的设计213.6 搅拌附件的设计223.7计量加药装置的设计233.7.1计量加药装置的结构233.7.2螺旋设计2233.8加热料仓设计273.9给水加料系统284 自动化控制系统的设计304.1工作过程304.2设计方案334.2.1系统硬件设计334.2.2系统PLC的选择334.3主电路电器组件的选择334.4操作面板的布置344.5系统软件设计354.5.1 PLC的1/O分配表354.5.2电气控制设计355 总结与展望405.1设备部分405.2控制系统415.3总结41致 谢42参考文献43摘要在水资源异常宝贵的今天，污水处理及回用尤成为当今世界性的重大

3、问题，在目前的各种污水处理方案中，絮凝剂、助凝剂的使用是其中必不可少的一种辅助措施，这样用于溶解及投加这种物质的设备在污水处理工程中的应用就非常的普遍。在过去传统的污水处理中，这种投药装置多采用人工控制。这种控制存在的问题是，药剂用量的不准确，控制缺少及时性等，这就直接影响到水质的处理结果，而且对于几万元一吨造价昂贵的高分子絮凝剂来说，长期非科学性的用量造成的资金损失也是非常可观的。本文根据污水处理工程中的实际应用，提供一种全自动加药系统。对在搅拌过程中容易产生振动和偏摆的搅拌轴和搅拌浆叶，用有限元法进行子分析，确定了搅拌轴的临界转速，校核了搅拌桨叶的强度；并通过分析核算给出整个系统中其它主要

4、设备的设计说明。本系统的主要优点为： 1)溶药罐和储药罐均设有液位计，罐内液位、各环节工作信息传送至PLC控制系统，从而使加药系统全自动运行，药液浓度恒定，投加准确；2)储药罐的容积设计合理，既能满足溶药罐每2个小时为周期的排药储存，又能满足用药计量泵连续向絮凝器供药的流量要求。3)通过搅拌机2个小时的搅拌，形成了独特的药剂浸润技术，避免了絮凝剂的溶解不均；具有加热性能的料仓结构，避免了干粉絮凝剂受潮结块；4)利用可调转速的螺旋供料器保证可调的加药量，根据现场情况确定有效的药液浓度；5)控制系统先进，设备运行连续、平稳安全可靠。通过本文的论述旨在找到一种实用价值更高，应用前景更广阔的产品，从而

5、达到环境效益与经济效益的统一。关键词：污水处理全自动加药装置；PLC控制；絮凝剂搅拌AbstractNowadays water resources are becoming more and more precious. As a result,sewage disposal and recycling become major issues worldwide. Among varioussewage disposal techniques, the use of flocculating agent and coagulation-supporting agent is an auxil

6、iary measure that is absolutely necessary. Thus, the use of the equipment for dissolving and feeding such agent in the process of sewage disposal is quite common.For the old-fashioned and traditional sewage disposal techniques, mostly their agent-feeding devices are controlled manually. With such co

7、ntrolling method certain problems exist： the inaccuracy of the quantity of the agent, lack of timely response etc. Those problems directly affect the quality of sewage disposal. Moreover, as the price of macromolecule flocculating agent is extremely high, the financial losses caused by the inaccurac

8、y of the quantity of the agent to be added are highly considerable.According to the practical operation in sewage disposal, this thesis provides a completely automatic agent-feeding system. The mixing axle and the oar-shaped vane are apt to vibrate and sway during the mixing process. In order to sol

9、ve this problem, the finity block was used to determine the critical speed of the mixing axle, and the strength of the oar-shaped vane was examined. Through analysis the design specifications of the other main equipment of the whole system were given.The main strong points of this system：1) Both the

10、 dissolution tank and the storage tank are equipped with level indicators. The liquid level in the tanks and the operation information of various parts are transmitted to PLC controlling system. Thus, the operation is completely automatic, the density of the agent is constant, the quantity of the ag

11、ent is accurate；2）The design of the storage tanks volume is reasonable. It can meet both the requirement for the dissolution tank to let off the agent every two hours, and the flow requirement for the measuring pump to feed the flocculating device continuously. 3) After two hours mixing in the mixin

12、g machine, a unique technique of agent soakage is achieved. The uneven dissolution of the flocculating agent is avoided. The heating depository can prevent the dry flocculating agent from agglomeration due to damp.4) The rotate speed of the spiral feeder is adjustable. Hence, the quantity of the age

13、nt can be adjusted according to the worksite conditions, the effective density of the agent is ensured；5）The controlling system is advanced, the operation is continuous, stable, safe and reliable； The aim of this thesis is to find a product whose practical value is higher and whose application is wi

14、der. Ultimately, both environmental and economic benefits can be obtained.Key Words：sewage disposal completely automatic agent-feeding device PLC controlling flocculating agent finity block mixing 1 污水处理概述1.1本课题研究的意义世界任何国家的经济发展，都会推向社会进步、促进工农业生产能力得到提高，使人民生活得到进一步改善，但是也随之带来不同程序的环境污染。污水也是造成环境污染的来源之一。这个污

15、染源的出现引起了世界各国政府的关注，治理水污染环境的课题被列入世界环保组织的工作日程。中国政府历来重视环保治理工作，敬爱的周恩来总理提出了“全国规划，合理布局，综合利用，化害为利，领先群众，大家动手，保护环境，造福人民”32字方针，历届政府提出根治海河、三河三湖的治理的要求。由于各国政府的高度重视，我国的污水处理事业得到了长足的发展，但是我们要清醒的看到，我国工业农业生产发展的步伐很快，特别是改革开放的20年乡镇企业的诞生使我国的企业结构发生了变化，有些企业在追求经济效益时忽视了社会、环境效益，若长此下去将带来环境受到严重污染的后患。为此当今环境污染的治理不能停留在各级政府的重视，而要深化到全

16、民族每位公民环保意识的提高。我们不仅要达到经济发展了，生活水平提高了，还要做到经济与环境保护协调发展，生活的质量不断提高。为此我们要唤起民众为21世纪可持续发展目标的实现，为人类健康的生存，为子孙后代留下优质的环境而努力付出自己的责任吧。随着我国社会经济和城市化的发展，城市污水的产生及其数量在不断增长。目前全国已建成运转的城市污水处理厂约427座，年处理能力为113.6亿立方米。根据有关预测，我国城市污水量在未来二十年还会有较大增长，2010年污水排放量将达到440106m3/d；2020年污水排放量达到536108m3 /d。城市废水指城市内生活污水、工业废水和大气降水的混合物，其性质因城市

17、规模、气候条件、排水体制等因素，特别是城市中工业的多少和性质、工业废水预处理程度等而异，但当对工业所排放的特殊污染物，如重金属、酸、碱、有毒物质、油类等有一定的内部治理措施时，一般的城市废水的性质是相似的。城市废水所形成的水污染，以有机污染最为严重，表现为水体中的BODS, COD超标，还含有不少难以被生物降解的、甚至是有毒有害的有机物。此外，氮磷物质引起的富营养化污染也非常严重。传统上废水的处理方法分为物理法、化学法和生物法。物理法的去除对象是水中不溶解的悬浮物质。化学法是指向废水中投加化学物质，通过化学反应达到净化废水的目的。生物法指采取一定的人工措施，创造微生物生长、繁殖的环境，使微生物

18、大量繁殖，从而提高微生物氧化、分解有机污染物的一种技术。目前，在城市废水处理中尤以活性污泥法的应用最广。无论哪种处理方法，污泥都是污水处理后的副产品，成为污水污泥。污泥量通常占污水处理量的1%2%(质量)，如果是日处理量为4万吨的水厂，其日产污泥量吨，是一个不少的数量。如果属于深度处理，污泥量会增加0.51倍。污水处理效率的提高，必然导致污水污泥数量的增加。而污水处理后的污泥中还会含有97%的水分，成为污水污泥。目前，我国对污水污泥的处理处置还没有象污水处理那样引起足够的重视，大部分污水处理厂对含有各种有害污泥多采用直接排放、用于农肥和填埋的办法，这对环境就造成了二次污染，对人体健康造成转移性

19、危害，大大削弱污水处理厂水质净化的积极作用，也造成了经济上的巨大损失。所以，对污泥进行无害化处理具有极强的必要性和紧迫性。在目前的各种污泥处理方案中，为了节约占地面积，减少脱水设备的体积和数量，絮凝剂、助凝剂的使用是其中必不可少的一种辅助措施，以往的絮凝剂和助凝剂的添加都是靠人工控制，经常使用的絮凝剂是聚丙烯酰胺，而聚丙烯酰胺只有充分溶解于水中才能最好的发挥其絮凝作用，其溶解时间大约是1-2个小时，(1)人工倾倒的药剂直接进入浓缩池的污泥中，药剂又没有经过溶解，有时聚丙烯酰胺还会聚集在池底成陀，其絮凝效果受到了很大的影响；(2)人工撒药无法实现量的控制，而药量的大小也会影响到絮凝效果；(3)人

20、工加药缺乏及时性，药剂撒落不够均匀。以上这些最终都会影响到水质的处理结果。对于几万元一吨的高分子絮凝剂来说，长期非科学性的用量造成的资金损失也是非常可观的。本文所设计的全自动加药系统，能克服人工加药的弊病。(1)聚丙烯酰胺通过计量加药系统加入溶药罐，保证了药剂用量上的控制；(2)聚丙烯酰胺在溶药罐里被搅拌2个小时后才加入到絮凝器中，经过充分搅拌的药液其絮凝效果最好；(3)药液通过加药泵实现量的控制并被连续不断地送出，和污泥在管道中混合后被一起送入絮凝器，实现了药剂与污泥的均匀混合；(4)整个加药系统通过PLC自动控制，减少了人工操作，使絮凝过程更及时、准确、高效、降低了成本；(5)以往的水处理

21、厂，大部分设备都很现代化，洁净、明亮、高效，唯独在絮凝加药的环节上显得落后不配套，本设计的使用也弥补了现代化水厂的这一缺陷，使污水处理厂更洁净、无味、现代化。该工程的实施有利于水资源的综合治理，有利于走可持续发展的道路，有利于水环境质量的提高。1.2污水处理厂工艺流程由于絮凝剂和助凝剂的使用大大简化了污水处理厂的结构设置，使原来的浓缩、消化、再浓缩过程简化为一个直径0.5m，高1.2m的絮凝罐，大大减少了污水厂的占地面积。其工艺流程如图1-1所示。一沉池和二沉池中的污泥通过污泥泵被送入管道集中输送，与絮凝剂在絮凝罐里混合，二者经过不到十秒钟的停留，提前制备好的絮凝剂在絮凝罐里使污泥迅速絮凝成团

22、，破坏了污泥的亲水性，使泥份与水分分离开来，为后期的脱水做好了准备。污水经絮凝后从絮凝器顶部排出进入脱水车间，通过带式压滤机压榨成泥饼。鼓风供氧曝气池二沉池清水一沉池曝气沉砂剩余污泥絮凝罐脱水车间污泥全自动加药系统聚丙烯酰胺图1 污水工艺处理流程污水格 栅1.3污泥脱水过程中加药系统的国内外现状建国50年来我国污水处理行业的成长历程1、50-60年代的状况：解放初期由于工农业生产刚刚起步，当时的污水污染程度很低，且提倡利用污水进行农业灌溉，特别是北方缺水地区将污水灌溉利用做为经验进行推广，如著名的沈抚灌渠等，所以全国仅有几个城市建设了近十座污水处理厂，（还包括1921年1926年间外国人兴建的

23、三座污水处理厂），在处理工艺上有的还是一级处理，处理的规模也很小，每天只有几千立方米，最大的也只有每天5万立方米左右，致使污水处理技术和管理水平处于较落后的状态。2、70-80年代的发展变化随着工农业生产的不断发展，人民生活水平的逐步提高，城市污水的成分也随之而变化，污染程度由低向高逐渐演变，一些发达的资本主义国家由于污水的污染，使人民身体健康受到威协的沉痛教训，（日本国骨疼病、水俣病的出现）引起人们的关注和我国政府的高度重视，建立了国家级环保组织（国务院环境集保护办公室），大学也陆续设置环境工程系或环境工程专业，国务院环保办投资在天津兴建污水处理实试验厂（天津市纪庄子污水处理试验厂），70年

24、代末开始兴建，处理规模：一级处理0.1立方米/秒，二级处理0.025立方米/秒，北京高碑店污水处理试验厂也先后运行。国家和地方都为筹备建设国内大型污水处理厂，并于1982年破土动工，1984年4月28日竣工投产运行，处理规模26万立方米/天。天津市纪庄子污水处理厂的诞生填补了我国大型污水处理厂建设的空白，引起了中央领导的高度重视。李先念主席、彭真委员长、乔石主席、倪志福主席、李瑞环主席都先后来厂视察。纪庄子污水处理厂自投产运行后多年来达到设计出水水质标准，使黑臭的污水变为清流，得到全国人大、全国政协委员们的赞扬，并通过他们向全国各地政府呼吁，加速建设污水处理厂的步伐，发展污水处理事业，消除污水

25、对环境的污染。由于纪庄子污水处理厂是我国第一座大型城市污水处理厂，也引起各省市领导的高度重视，纷纷带队来厂参观取经，他们的到来将污水处理的种子带到祖国各地开花结果。在他们的决策下，北京、上海、广东、陕西、山西、河北、江苏、浙江、湖北、湖南等省市根据各自的具体情况分别建设了不同规模的污水处理厂，使我国的污水处理厂由60年代的十几座发展到几十座，天津市纪庄子污水处理厂的设计、施工、管理的成功经验，为我国大型城市综合污水处理厂的建设起到了工程建设的示范作用，也为我国80年代污水处理事业大规模的发展起到了奠基作用。3、20世纪末污水处理技术的发展和污水处理厂建设的成就。国家“七五”、“八五”“九五”科

26、技攻关课题的建立，使我国污水处理的新技术、污泥处理的新技术、再生水回用的新技术都取得了可喜的科研成果，某些项目达到国际先进水平。十一届三中全会以来在邓小平建设有中国特色社会主义理论的指引下，随着改革开放大好形势的不断深入，我国的污水处理事业也得到了快速的发展。国外污水处理新技术、新工艺、新设备被引进到我国，在活性污泥法工艺应用的同时，AB法、A/O法、A/A/O法、CASS法、SBR法、氧化沟法、稳定塘法、土地处理法等也在污不处理厂的建设中得到应用。由过去只具有去除有机物功能的污水处理工艺技术发展为具有除磷脱氮多功能的工工艺技术，国外一些先进的、高效的污水处理专用设备进入了我国污水处理行业的市

27、场。如格栅机、潜水泵、除砂装置、刮泥机、曝气器、鼓风机、污泥泵、脱水机、沼气发电机、沼气锅炉、污泥消化搅拌系统等大型设备。由于建设大型城市污水处理厂的投资很大，我国的建设奖金有限，无法适应水污染治理的需要。为此引进国外奖金建设污水处理厂成为建设奖金的重要组成部分，从而也加快了我国城市污水处理厂的建设速度。一批大型的城市污水处理厂利用国外贷款项目相继建成投产。如：我国20世纪最大的污水处理厂高碑店污水厂，处理规模一期50万立方米/天，二期可达100万立方米/天，天津东郊污水处理厂，处理规模为40万立方米/天。成都三瓦窑污水处理厂处理规模为40万立方米/天，杭州四堡污水处理厂处理规模为40万立方米

28、/天，沈阳北部污水处理厂规模为40万立米米/天，郑州王新庄污水处理厂处理规模40万立方米/天。这些大型污水处理厂的建设标志着我国污水处理事业的不断壮大，标志着污水处理技术在我国发展的成果，标志着我国政府对污水处理事业的重视，也标志着我国污水处理事业发展到一个崭新的阶段。1.4本文的主要研究内容及目的在综合了解絮凝剂填加的国内外现状后，为了简化污水厂结构设置，提高PAM的加注效果，降低加注成本，我们设计了全自动加药系统。絮凝剂和助凝剂的使用，使污水处理厂大大简化了结构设置，原来的污泥处理需要经过庞大的浓缩池、消化池、再浓缩池才能送到带式压滤机或板框式压滤机压成泥饼，而PAM通过自动加药系统的投加

29、，可以使PAM和污泥一起直接进入直径0.5m高1.2m的立式絮凝器中，大大减少了占地面积。论文论述了全自动加药系统中主要设备的选用及设计过程。在该加药系统中，涉及到的设备大小有几十种，其中重点论述了搅拌系统中搅拌轴、搅拌桨叶的设计，气力输送系统中输送管道的设计及风机的压力计算，计量加药系统的设计、以及独特的料仓设计、给水加料系统的原理和设计内容。论述了整个系统自动化控制的原理和方案。自动化控制是提高PAM投加准确度、均匀度以及絮凝效果的前提，在最初的设计中使用的是继电器等电气控制，噪音大，占地面积大，同时由于使用环境比较潮湿，使控制系统控制的准确度和零部件的使用寿命都受到很大影响，从而大大降低

30、了生产效率，影响了正常生产。通过改进，我们给出了以PLC控制为主的这套全自动控制的加药系统，使整个设备更为小巧，效果更好。文中详细论述了控制要求、控制原理、及实现控制的方案。污水处理已经成为现代化建设中不可或缺的组成部分，它的处理能力、处理质量、处理效率也是一个城市或现代化工厂的标志。在整个污水处理过程中，大部分设备能实现机械化和自动化操作，准确、高效，而人工加药部分一直以来都是现代化污水厂的落后点。全自动加药系统的构想，旨在用准确、高效、节能、低成本的现代化设备代替繁杂、无序、不稳定的落后的人工操作，使其与整个污水厂更加协调配套。2 全自动加药系统的工艺及控制要求目前，我国对污水污泥的处理处

31、置还没有象污水处理那样引起足够的重视，大部分污水处理厂对含有各种有害污泥多采用直接排放、用于农肥和填埋的办法，这对环境就造成了二次污染，对人体健康造成转移性危害，大大削弱污水处理厂水质净化的积极作用，也造成了经济上的巨大损失。所以，对污泥进行无害化处理具有极强的必要性和紧迫性。城市污水处理厂对城市污水进行处理达标排放后，其副产品污泥的成分还比较复杂，含水量较大，不能随意地排放以免造成二次污染。经过大量科技人员多年的实验，填加絮凝剂后可使污泥中的大部分泥份与水分脱离开来，这样的泥份经脱水后成为泥饼，减少了体积，可以装车方便运输，如果再经过消毒处理、发酵、成粒等，还可以作为农作物的肥料，脱出的水分

32、也能达到排放标准，真正实现了清洁化、环保化的污水处理。为了实现这一目标、我们设计了一套絮凝剂的全自动加药系统，改变了过去人工加药的不定性，提高了污水处理的现代化的进程夕降低了成本。全自动加药系统的使用大大简化了污水处理厂的建构，这里我们介绍了全自动加药系统在污水处理厂的位置、它的主要组成部分，并详细介绍了它的工艺流程和控制要求。自动加药系统主要用于水处理中的湿法投加药剂，该系统能使絮凝剂迅速、均匀溶解并配制成一定浓度的溶液。可连续自动的进行分散、稀释以及对干粉药剂的计量操作，并且具有长期可靠性和经济性。本设备适用于污水处理工程、选煤、印染、制药、石油化工等行业。采用本系统可以精确制备所需的聚合

33、物浓度、同时可避免浪费粉末和在线稀释系统的昂贵花费。2.1污泥的产生城市废水处理的任务是去除城市废水的悬浮物和BOD5。对于常规的废水处理流程来说，视其排放水质的要求不同，一般包括3段处理工序。其中，一级处理(物理处理)主要是用于去除粗粒固体、悬浮固体、大粒径胶体等，栅渣呈垃圾状，沉沙池沉渣中相对密度较大的无机颗粒含量较高，所以两者一般作为垃圾处理。由于一级处理仅能去除城市废水BOD5的30%，因此，还不宜排放。二级处理(生物处理)主要是利用微生物的生命活动过程，对废水中的污染物进行转移和转化作用，从而使废水得到净化。其主要特征是应用微生物特别是细菌，并在为充分发挥微生物的作用而专门设计的生化

34、反应器中，将废水中的污染物转化为微生物细胞以及简单形式的无机物。由于二级处理能大幅度去除水中呈胶体和溶解状态的有机污染物，BOD5的去除率可以达到90%以上，BOD5的浓度降到20 -30mg/L，污水能达到排放标准。其中一沉池污泥和二沉池生物污泥，因富含有机物，容易腐化、破坏环境，必须妥善处置。一沉池污泥还含有病原体和重金属化合物等。二沉池生物污泥基本上是微生物机体，含水率高、数量多，更需注意。目前，世界上工业发达国家普遍采用二级生物处理流程。三级处理是对废水的深度处理，一般指去除氮、磷和其它微量的杂质。近年来，随着对环境质量要求的不断提高，为了防止水体富营养化，防止藻类的过度繁殖，对二级生

35、化处理后的污水再进行三级处理，除去水中的残留有机物，使污水成为新的资源。无论哪个阶段的污水处理，其结果都分为两部分，即达标排放的上清液和含有97%水分的污泥，这些污泥中的泥份具有很强的亲水性，存在于一沉池和二沉池中，通过刮泥机被集中到池底中央，由污泥泵排出通过管道输送到絮凝罐中。这些污泥主要包括两大类：一沉污泥和活性污泥。一沉污泥和活性污泥混合，经消化后还会产生消化污泥。在污水深度处理或工业废水处理中，当采用混凝沉淀工艺时，还会产生消化污泥。 一沉污泥是指在初次沉淀池沉淀下来并排出的污泥。一沉污泥正常情况下为棕褐色略带灰色，当发生腐败时，则为灰色或黑色，一般情况下有难闻的气味。一沉污泥的PH值

36、一般在5.5-7.5之间。含固量一般为2%-4%，一沉污泥的有机成分为55%-70%.活性污泥是指传统活性污泥工艺等生物处理系统中排放的剩余污泥。活性污泥外观为黄褐色絮状，有土腥味，含固量一般在0.5%-0.8%之间。有机成分为70%-85%。活性污泥的PH值在6.5-7.5之间，当采用消化工艺时有时会低于6.5。活性污泥的含固量一般都小于1%，因而其流动性及混合性能与污水基本一致。消化污泥是指絮凝沉淀工艺中形成的污泥，由于絮凝剂的作用，使一沉污泥和活性污泥形成絮状团块，从而破坏了它们的亲水性，为泥份和水分的最终分离作好准备，消化污泥气味较小，其有机成分含量不高，容易浓缩和脱水。2.2污泥的处

37、理处置 随着科技的发展和人们环保意识的增强，污泥的最终无害化处置具有极强的必要性和紧迫性。污泥的处理包括两个过程：污泥预处理和污泥处置。污泥的处置是污泥的最终去向，应该考虑到环境健康标准、能源利用、温室气体的排放、气味的控制和污泥体积的减少等因素。而城市污水污泥中含有较高的水分、有毒有害物质、酸、碱、盐、有机酸等成分，污水污泥在处置前必需经过处理，处理的目的在于：(a)降低含水率，使其变流态为固态，同时减少污泥量；(b)稳定有机物，使其不易腐化，避免对环境造成二次污染。污泥预处理的目的实质是为各种污泥的处置方案提供必要的前处理；应根据污泥的最终处置方案、污泥的不同数量和性质，结合当地具体条件选

38、取几个不同的污泥处理单元，以组成不同的污泥处理处置系统。通常采用的污泥处理单元过程有浓缩、稳定、调理及脱水等；浓缩、稳定、调理都需要向污水中填加药剂，以达到改善污泥脱水的性质、减少水与污泥固体颗粒的结合力、降低有机物含量、污泥减量化的目的，从而为脱水过程及后续的处置做好充分的准备。当前我国有些污水处理厂所采用的污泥处理技术已经是发达国家所摈弃的技术，其水平还停留在发达国家20世纪70-80年代的水平。污泥处理设备也比较落后，国产设备性能差、效率低、能耗高所以我国目前多采用从发达国家直接进口设备的方式，这相应地提高了污泥处理的费用，也限制了我国污泥处理技术的提高和发展。2.3絮凝剂的使用水处理系

39、统产生的污泥，含水率很高，体积很大，输送、处理或处置都不方便。为了减少污泥脱水机的台数，提高脱水效果、降低运行成本，将浓缩池中排出的含水率仍在70%-90%，呈流动状，体积很大的污泥中投加絮凝剂，以使尽量多的污泥颗粒，包括细小的颗粒及胶体颗粒凝聚、絮凝，以改善其脱水性能，从大量的水分子中脱离出来，从而可使污泥中的含水率降到15%-25%，以利后期的脱水处理。絮凝剂的絮凝机理如下：由于污水内经浓缩后的污泥中的悬浮物体为微小的悬浮颗粒和胶体粒子，特别是胶体粒子，在水中呈分散悬浮状态，极不易与水脱离分层。絮凝是通过有机高分子絮凝剂对悬浮液和胶体中细小颗粒的电中和和吸附架桥，以破坏这些颗粒的稳定性，使

40、其相互接触，而凝聚在一起，进而快速形成较大絮团，使其能够在脱水机械的作用下实现与水的分离。由于有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺具有用量少、沉降速度快、絮体强度高、能提高过滤速度等优点，它的絮凝效果比传统的无机絮凝剂大凡倍到几十倍，所以得到了广泛的应用。经过净水专家多年的水处理应用研究：普遍认为聚丙烯酰胺的絮凝要理是：一、由于其具有极性基因-酰胺基，易于借其氢健的作用在泥沙颗粒表面吸附；二、因其有很长的分子链，大数量级的长链在水中有巨大的吸附表面积，故絮凝作用好，能利用长链在颗粒之间架桥，形成大颗粒的絮凝体，加速沉降；三、借助于聚丙烯酰胺的絮凝-助凝，在净水处理的泥凝过程中可能发生双电离压缩，使颗粒聚

41、集稳定性降低，在分子引力作用下颗粒结合起来，分散相的简单阴离子可以被聚合物阴离子基团所取代； 四、高分子和天然水组成中的物质和水中悬浮物，或在它之前投加的水解混凝剂的离子之间发生化学相互作用，可能是络合反应；五、由于分子链固定在不同颗粒的表面上，各个固相颗粒之间形成聚合桥。 絮凝剂是固相的，若直接将这种絮凝剂加入悬浮液中，由于它的粘度大，扩散速度低，因此絮凝剂不能很好地分散在悬浮液中，致使部分絮凝剂起不到絮凝作用：造成絮凝剂的浪费，因此我们设计了该加药系统：通过加药系统的充分搅拌溶解，把絮凝剂和适量的水搅拌达到一定的浓度，一般不大于4-59几有时还要小于此值，搅拌均匀后即可使用。选择聚丙烯酰胺

42、做为该系统的絮凝剂，经实验确定搅拌时间为2个小时，配置浓度为5 絮凝效果最好。聚丙烯酰胺属非离子有机高分子聚合电解质，同时具有电性中和与吸附架桥的作用，其形成的污泥絮体抗剪切性能强，不易被打碎，尤其适合于后续的离心或带式压滤脱水方式。2.4 全自动加药系统的工艺流程自动加药系统设计完成后，将被安装在污泥处理车间。聚丙烯酰胺经自动加药系统的处理，保证了用药量的稳定供给，使其充分溶解达到了絮凝的最好状态，全自动加药系统将充分溶解的聚丙烯酰胺药液连续不断地送入絮凝器中，对从一沉池和二沉池中排出并送入絮凝器的泥水进行絮凝处理，使具有较强亲水性的泥分充分与水分脱离，降低污泥的含水率，达到能进行脱水的指标

43、。该自动加药系统主要由搅拌系统、自动控制系统、计量加药系统、给水加料系统等部分组成。工艺流程如图2-1所示，该系统是为成都新都污水处理厂的污泥处理车间设计的配套设备。 搅拌2小时聚丙烯酰胺计量加药系统（螺旋送料器）溶药罐储药罐水絮凝器加药泵图2 自动加药工艺流程粉状的聚丙烯酰胺首先被倒入料仓，为了保持聚丙烯酰胺干燥的粉末状，该系统在料仓中特别增加了加热烘干装置。工作开始后，打开料仓的闸门，聚丙烯酰胺进入计量加药装置，通过螺旋的计量和输送，进入溶药罐。在PAM进入溶药罐的同时，搅拌用水也以喷淋的形式使聚丙烯酰胺一经脱离气力输送系统就能遇到水的喷淋，避免了PAM的成舵不宜溶解及粉尘的产生。药剂和水

44、加到规定位置时，搅拌装置启动开始工作，聚丙烯酰胺在溶药罐中通过2个小时的搅拌得到了充分的溶解，达到了絮凝的最好效果，这时搅拌装置停止工作，连接溶药罐和储药罐的管道阀门打开，药液被送入储药罐，当溶药罐里的药液被输送到最低液位后，下一个螺旋输送药粉、搅拌、溶解的过程又将开始；第二个溶药周期将要结束时，将加药泵打开，存储于储药罐中的絮凝剂被连续不断地送入絮凝器，对污泥进行絮凝处理，使大量的污泥与水分充分的脱离开来。至此，整个自动加药系统的各个环节全部进入了工作状态，完成了向污泥里加药絮凝的自动化控制过程。由于溶药罐和储药罐容积设计的合理性，我们保证了PAM药液供应的连续性。2.5 控制要求系统正常运

45、行时，要求能够达到以下的控制要求：一、 该控制系统应具有手动调节和自动运行功能；二、 为了确保药液的均匀程度，搅拌机的运行时间为2h, 2h后停止搅拌，溶药罐向外排放药液；三、为了防止进水口出现粘堵及返潮现象，必须保螺旋送料器与进水电磁阀同步启动；四、 当溶药罐在最低液位时进水电磁阀的打开加水，当溶药罐在最高液位时进水电磁阀关闭，加水完成；五、 当搅拌机停车，同时储药罐不是最高液位且溶药罐不是最低液位时进药电磁阀打开，溶药罐向储药罐排药；当溶药罐是最低液位或储药罐是最高液位时，进药电磁阀关闭，停止排药；六、 当各个电机出现故障时，能够发出报警信号，并且能够自动停机，防止出现更大的事故；七、 确

46、保运行过程连续、可靠。3 全自动加药系统主要设备的设计全自动加药系统主要由设备部分：搅拌系统、计量加药系统、给水加料系统和料仓；控制部分；自动控制系统组成。该成套加药装置尺寸为：1200mm1200mm3225mm，结构紧凑、安全简单、操作使用简便等特点。该装置还可根据用户不同工艺流程的要求，进行有针对性的设计、配置必要的部件，实现功能适合(如自动远程控制)、经济实用。3.1絮凝剂浸润系统的总体构成20世纪60年代，高分子聚合物开始应用于污水处理，使污泥脱水设备及技术得到了快速发展，同时也促进了聚合物在污泥调质过程中的广泛应用。聚丙烯酰胺是应用最多的人工合成絮凝剂。我国为数众多的企业生产聚丙烯

47、酰胺干粉，有些科研单位曾经试制过胶乳产品，但胶乳产品系聚丙烯酰胺微小胶粒悬浮在油相中的热力学不稳定物系，长期放置易发生分层现象。由于产品主要性能指标如固含量和稳定性方面与国外先进水平差距较大，难以与干粉产品竞争。而聚丙烯酰胺干粉在投加使用前必须进行搅拌溶解，使其成为胶乳状。溶药搅拌设备主要有以下几部分组成；溶药罐、搅拌轴，搅拌电机、减速机及桨叶组成。如图3-1所示 图3 溶药搅拌设备示意图 图4 容药罐及内部挡板结构示意图1-搅拌电机，2-减速机，3-搅拌轴4-溶药罐5-桨叶组成加药装置根据处理污泥所需药剂浓度，在溶药罐内进行配制，经搅拌器搅拌均匀后投入储药罐，用计量加药泵向絮凝器输送所配制的

48、药剂溶液。根据用户的要求，干粉自动加药系统应能满足为2台1.5m带式浓缩一体机配套，PAM(聚丙烯酰胺)投加量Q=5kg，搅拌罐容积为1.3m3，储存罐容积为1.8 m3。如图3-2所示溶药罐为直径D=1200mm，高度H=1200mm，厚度S=5 mm，材料为304的圆筒形罐体；罐体下方离底面80mm处开有50的孔以安装连通储药罐的接管和阀门。溶药罐中最高液位为1050mm最低液位为80mm；罐内设置4个竖向的挡一板，以避免涡流加强搅拌效果，挡一板的尺寸为56840120，材料304.溶药罐上口焊接用角钢制成的支承支架，用来安装搅拌系统、加水及给药装置。支架材料为Q235A。在罐体的外面均布

49、着4个14的吊耳孔，以便吊装。3.2搅拌轴设计1搅拌轴的计算主要包括轴的强度和刚度（扭转）计算，同时还需对轴的耐振性（即轴的临界转速）和挠曲变形校核，以确定轴的最小截面尺寸，保证搅拌轴的安全平稳运转。3.2.1强度计算根据搅拌轴承受完扭组合作用，按弯扭合成进行强度计算1 最大扭矩3-1式中Na单个叶轮搅拌功率 取Na=0.19KW2 液体作用力产生最大水平力3-2 式中K3与搅拌等级有关的系数，一般取13 最大弯矩3-34 轴径计算3-4=3.210-2m3-5 = =3.210-2m 所以，轴径d1取d1j和d1L中的较大值，取d1=33mm取d1=35mm3.2.2搅拌轴刚度校核3-6式中

50、 -轴扭转变形的扭转角，(o)/m G0-切变模量，G0=7.94104Mpa Jp-截面的极惯性矩，mm4 将和代入式3-6 3.2.3临界转速校核对于钢质圆形转轴，当E=2.061011Pa时 3-7轴伸出段GL1=77.2N桨叶G1=36.7N轴自重的当量载荷 =19.6N 合格图5 搅拌轴的结构示意图3.3搅拌器的设计搅拌器的搅拌作用由运动着的叶轮所产生，因此，叶轮的形状、尺寸、数量以及转速就影响搅拌器的功能。同时搅拌器的功能还与搅拌介质的物性以及搅拌器的工作环境有关。另外，搅拌罐的形状、尺寸、挡板的设置情况、物料在罐中的进出方式都属于工作环境的范畴，这些条件以及搅拌器在罐内的安装位置

51、及方式多会影响搅拌器的功能。3.3.1特性与结构选择折页桨式搅拌器，查给水排水设计手册表4-2 D=1.2； d=0.4； b=0.08； Z=2片； =45o 常用运转条件n=1-100r/min； 取n=90r/minv=1.0-5.0r/min3.3.2确定搅拌器功率N搅拌过程进行时需要动力，笼统地称这动力时可叫做搅拌功率。但仔细进行分析时，就会发现所谓搅拌功率实际上包含了两个不同的而又有联系的概念就是搅拌器功率和搅拌作业功率。具有一定结构形状的设备中装有一定物性的液体，其中用一定形式的搅拌器以一定的转速进行搅拌时，将对液体做功并使之发生流动，这时为使搅拌器连续运转所需要的功率就是搅拌器

52、功率。显然搅拌器功率就是搅拌器的几何参数、搅拌罐的几何参数、物料的物性参数和搅拌器的运转参数等的函数。这里所指的搅拌器功率不包括机械传动和轴封部分所消耗的动力。1 求雷诺准数3-8式中 -液体密度（） =1021-液体黏度（PaS） =0.258 PaSn-搅拌器转速（） n=90=1.52 求功率准数3-9式中 A-A=28B-B=1.4P-P=1.4E-E=0.952b-桨叶实际宽度，取b=80mm3 求搅拌功率3-10式中 Np-0.7kw g-9.83.3.3强度计算搅拌器的强度计算主要是计算叶片的厚度。它必须在决定了叶片的直径、宽度、数量，并相应决定了搅拌器功率之后，对叶片进行结构设

53、计。要分析叶片的受力情况，找出危险断面，然后用设计或校核的方法，决定叶片厚度。1 计算桨页强度时的最大功率3-11 式中-启动时电机过载系数，=2.2 -传动机械效率， NA-电动机功率（kw）, NA =0.55kw NT-轴封摩擦功率损失（kw）计算如下 式中 d1-搅拌轴直径（cm）,d1=43mm=4.3cm hT-填料高度（cm）,hT =12mm=1.2cm n-搅拌机工作转速（r/min）,n=90 r/min f-填料与搅拌轴间摩擦系数，f=0.05 Pq-填料箱公称压力（MPa）,Pq =0.1 Mpa将以上各参数带入式中，得桨叶最大功率 2 折页桨式搅拌器强度计算对于折页式

54、搅拌器，I-I断面是危险截面，受到弯矩最大，其值为3-12 式中 -桨叶倾斜角度 =45o I-I断面抗弯截面模数为3-13 式中 b-桨叶宽度（mm）b=80 -桨叶厚度（mm）=? I-I断面的弯曲应力计算3-14 式中 -桨叶材料的许用弯曲应力（MPa）W=148.57 MPa 取上式极限状态，将以上各参数代入即可得出桨叶厚度最小值 即 取 最后取桨叶厚度为材料为用户要求的不锈钢304，整个桨叶有两片叶组成，加工完成后两叶片与轴套连接件焊接在一起，通过轴套与搅拌轴连接，结构及尺寸如图3-4图6 折叶桨式搅拌器3.4 电动机功率3-15式中 KN-电动机启动功率系数，取KN=1.2 NT-轴封摩擦损失