一种自来水厂应急药剂联合投加一体化装置的制作方法

1.本实用新型属于净水处理中突发性污染事件的应急处理设备技术领域，具体涉及一种自来水厂应急药剂联合投加一体化装置。


背景技术：

2.近年来，工业废水、生活污水、农业面源污染、化工产品泄露、工业事故排放等导致的突发性水源地污染事件频发。此类事件，往往具有爆发时间短、作用强度大和难处理的特点，自来水厂现有工艺体系难以应对。而应急药剂投加装置在一定程度上可有效解决突发性水源污染问题。
3.目前自来水厂应急药剂投加装置主要以粉末活性炭投加装置为主，存在功能单一，占地面积大，成本投入较高，自动化程度低等问题，导致其无法大规模推广应用。同时由于其处理功能单一，一旦水体污染因子发生变化，可能会产生应急作用失效的现象，急需开发自来水厂应急药剂联合投加一体化装置。


技术实现要素：

4.本实用新型为一种临时性应急处理药剂投加装置，其目的在于能够有效应对各种突发性水源污染而导致的自来水厂出水水质达不到《生活饮用水卫生标准》(gb5749
‑
2006)的情况，确保饮用水安全。本实用新型产品功能多样化且可扩展，高度集成、占地面积小、投资成本低，可实现全过程智能管控、极大减轻操作人员负担。
5.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
6.本实用新型提出的一种自来水厂应急药剂联合投加一体化装置，其特征在于，包括一集装箱，以及设置于所述集装箱内的ph调节剂投加系统、氧化剂投加系统、水处理吸附剂投加系统和控制各药剂投加系统的控制柜，各药剂投加系统均分别包括相连接的药剂调配存储子系统和药剂计量投加子系统；所述集装箱的侧壁上设有总进水口、第一药剂投加口、第二药剂投加口和第三药剂投加口，各药剂调配存储子系统均分别设有进水口，各药剂计量投加子系统均分别设有出料口；所述总进水口通过相应的进水管道分别与各药剂调配存储子系统的进水口连通；各药剂投加口分别与相应的一个药剂计量投加子系统的出料口连通；
7.所述ph调节剂投加系统包括ph调节剂调配存储子系统和ph调节剂计量投加子系统；所述ph调节剂调配存储子系统包括ph调节剂储存罐，所述ph调节剂储存罐顶部设有第一搅拌机和第一进水口，所述第一进水口处设有通过设有第一电磁阀的第一进水管道与总进水口连通的多孔进水管，所述ph调节剂储存罐的侧壁上设有液位计；所述ph调节剂计量投加子系统包括两端分别与ph调节剂储存罐的出料口和集装箱的第一药剂投加口连通的第一药剂投加管道，第一药剂投加管道上设有第一隔膜泵和第一背压阀；
8.所述氧化剂投加系统包括氧化剂调配存储子系统和氧化剂计量投加子系统；所述氧化剂调配存储子系统包括相连通的氧化剂进料单元和氧化剂储存罐，所述氧化剂储存罐
内通过第一隔板沿氧化剂输送方向依次等分成相连通的溶解室和第一均质室，通过所述氧化剂进料单元向溶解室输送氧化剂，氧化剂储存罐位于溶解室处的顶部设有通过设有第二电磁阀的第二进水管道与总进水口连通的第二进水口，第一均质室顶部设有第一液位报警器，所述溶解室和第一均质室顶部分别设有一个第二搅拌机；所述氧化剂进料单元包括依次连通的氧化剂料桶、第一真空上料机和第一上料斗、第一螺杆计量器和第一浸润器，所述第一上料斗和第一浸润器均位于所述溶解室的顶部，且第一浸润器与溶解室顶部的进料口连通，第一上料斗内设有第一振动器和第一料位报警器，所述第二进水管道在第二电磁阀之后设有第一流量计，第二进水管道经第一流量计后形成第一支管和第二支管，第一支管与第一浸润器的进水口连接，第二支管与第二进水口连接；所述氧化剂计量投加子系统包括两端分别与氧化剂储存罐的出料口和集装箱的第二药剂投加口连通的第二药剂投加管道，第二药剂投加管道上设有第二隔膜泵和第二背压阀；
9.所述水处理吸附剂投加系统包括水处理吸附剂调配存储子系统和水处理吸附剂计量投加子系统；所述水处理吸附剂调配存储子系统包括相连通的水处理吸附剂进料单元和水处理吸附剂储存罐，所述水处理吸附剂储存罐内通过两个第二隔板沿水处理吸附剂输送方向依次等分成相连通的混合室、第二均质室和第三均质室，通过所述水处理吸附剂进料单元向混合室输送水处理吸附剂，混合室的顶部设有通过设有第三电磁阀的第三进水管道与总进水口连通的第三进水口，第三均质室顶部设有第二液位报警器，所述混合室、第二均质室和第三均质室顶部分别设有一个第三搅拌机；所述水处理吸附剂进料单元包括依次连通的水处理吸附剂料桶、第二真空上料机、第二上料斗、第二螺杆计量器和第二浸润器；所述第二上料斗和第二浸润器均位于所述混合室的顶部，且第二浸润器与混合室顶部的进料口连通，第二上料斗内设有第二振动器和第二料位报警器，所述第三水管在第三电磁阀之后设有第二流量计，第三进水管道经第二流量计后形成第三支管和第四支管，第三支管与第二浸润器的进水口连接，第四支管与第三进水口连接；所述水处理吸附剂计量投加子系统包括两端分别与水处理吸附剂储存罐的出料口和集装箱的第三药剂投加口连通的第三药剂投加管道，第三药剂投加管道上设有螺杆泵；
10.所述控制柜，与所述液位计、螺杆泵以及各液位报警器、料位报警器、搅拌机、电磁阀、隔膜泵和背压阀连接。
11.本实用新型的特点及有益效果是：
12.1、采用一体化装置形式，将ph调节剂、氧化剂和水处理吸附剂三种水处理剂的调配储存、计量投加系统和集成控制系统集成在一个集装箱内，移动方便、自动化程度高；
13.2、采用桶装水处理吸附剂(如活性炭)，避免了采用传统袋装水处理吸附剂(如活性炭)时，因人工破袋造成的扬尘污染，改善了环境，保障了作业安全；
14.3、集成控制系统集成于一体式控制柜内，操作方便，可有效降低操作人员劳动强度；
15.4、本装置适应性广、可扩展性强，能够针对不同水源污染物的应急处理要求，灵活组合应用水处理药剂，快速响应；与水厂自建各种药剂应急投加设施相比，投资少、占地小。
附图说明
16.图1为本实用新型装置整体结构的示意图。
17.图2为图1所示装置中ph调节剂储存罐的主视图。
18.图3为图1所示装置中氧化剂储存罐及进料单元的主视图。
19.图4为图1所示装置中水处理吸附剂储存罐及进料单元的主视图。
20.图中：
21.100是集装箱，110是第一药剂投加口，120是第二药剂投加口，130是第三药剂投加口，140是总进水口，150是第一进水管道，151是第一电磁阀，160是第二进水管道，161是第二电磁阀，162是第一流量计，163是第一支管，164是第二支管，170是第三进水管道，171是第三电磁阀，172是第二流量计，173是第三支管，174是第四支管，210是ph调节剂储存罐，211是快装接头，220是第一搅拌机，230是多孔进水管，240是第一药剂投加管道，250是第一隔膜泵，260是第一背压阀，270是液位计，280是第一盖板，310是氧化剂储存罐，311是第一隔板，312是溶解室，313是第一均质室，314是第二进水口，320是第二搅拌机，340是第二药剂投加管道，350是第二隔膜泵，360是第二背压阀，370是氧化剂进料单元，371是氧化剂料桶，372是第一真空上料机，373是第一上料斗，374是第一螺杆计量器，375是第一浸润器，376是第一振动器，377是第一料位报警器，378是第一桶盖，380是第二盖板，390是第一液位报警器，410是水处理吸附剂储存罐，411是第二隔板，412是混合室，413a是第二均质室，413b是第三均质室，414是第三进水口，420是第三搅拌机，440是第三药剂投加管道，450是螺杆泵，470水处理吸附剂进料单元，471是水处理吸附剂料桶，472是第二真空上料机，473是第二上料斗，474是第二螺杆计量器，475是第二浸润器，476是第二振动器，477是第二料位报警器，478是第二桶盖，480是第三盖板，490是第二液位报警器，500是控制柜，510是第一排空口，520是第二排空口，530是第三排空口，610是第一排空阀，620是第二排空阀，630是第三排空阀，710是第一排空管道，720是第二排空管道，730是第三排空管道。
具体实施方式
22.本实用新型提出的一种水厂应急药剂联合投加一体化装置，以下结合附图及具体实施例详细说明如下：
23.参见图1～图4，本实用新型提出的一种自来水厂应急药剂联合投加一体化装置，采用集装箱式外形结构，集装箱100内集成有ph调节剂投加系统、氧化剂投加系统、水处理吸附剂投加系统和控制各药剂投加系统的控制柜500，各药剂投加系统均分别包括相连接的药剂调配存储子系统和药剂计量投加子系统；集装箱100的侧壁上设有一个总进水口140和三个药剂投加口(110、120、130)，总进水口140通过相应的进水管道(150、160、170)分别与各药剂调配存储子系统的进水口连通，用于向各药剂调配存储子系统输送自来水，各进水管道(150、160、170)上分别设有电磁阀(151、161、171)；各药剂投加口(110、120、130)分别与相应的一个药剂计量投加子系统的出料口连通，以将相应的药剂投加至指定处。其中：
24.ph调节剂调配存储子系统，包括位于集装箱100内的ph调节剂储存罐210和位于ph调节剂储存罐210顶部的第一搅拌机220，ph调节剂储存罐210的侧壁上设有与第一进水管道150连通的多孔进水管230，第一搅拌机220的搅拌桨伸入ph调节剂储存罐210内；ph调节剂储存罐210的侧壁上还设有液位计270。ph调节剂计量投加子系统，包括两端分别与ph调节剂储存罐210的出料口和集装箱100侧壁上的第一药剂投加口110连通的第一药剂投加管道240，第一药剂投加管道240上设有第一隔膜泵250和第一背压阀260。控制柜500根据液位
计270显示的液位控制第一搅拌机220、第一电磁阀151、第一隔膜泵250和第一背压阀260的开启和关闭。
25.氧化剂调配储存子系统，包括位于集装箱100内相互连通的氧化剂进料单元370和氧化剂储存罐310，氧化剂储存罐310内通过第一隔板311沿氧化剂输送方向依次等分成相连通的溶解室312和第一均质室313，通过氧化剂进料单元370向溶解室312输送氧化剂，氧化剂储存罐310位于溶解室312处的侧壁上设有与第二进水管道160连通的第二进水口314，第一均质室313顶部设有第一液位报警器390(考虑到溶解室312和第一均质室313之间存在细微的液位差，第一均质室313的液位差相对较低，故将第一液位报警器390设置于第一均质室313顶部)；氧化剂储存罐310的顶部设有两个第二搅拌机320，各第二搅拌机320的搅拌桨分别伸入溶解室312和第一均质室313内。氧化剂计量投加子系统，包括两端分别与第一均质室313的出料口和集装箱100侧壁上的第二药剂投加口120连通的第二药剂投加管道340，第二药剂投加管道340上设有第二隔膜泵350和第二背压阀360。控制柜500根据第一液位报警器390给出的液位信号控制第二搅拌机320、第二电磁阀161、第二隔膜泵350和第二背压阀360的开启和关闭。
26.水处理吸附剂调配储存子系统，包括位于集装箱100内相互连通的水处理吸附剂进料单元470和水处理吸附剂储存罐410，水处理吸附剂储存罐410内通过两块第二隔板411沿水处理吸附剂输送方向依次等分成相连通的混合室412、第二均质室413a和第三均质室413b，通过水处理吸附剂进料单元470向混合室412输送水处理吸附剂，水处理吸附剂储存罐410位于混合室412处的侧壁上设有与第三进水管道170连通的第三进水口414，第三均质室413b的顶部设有第二液位报警器490(考虑到混合室412和各均质室之间存在细微的液位差，第三均质室413b的液位差相对较低，故将第二液位报警器490设置于第三均质室413b顶部)；水处理吸附剂储存罐410的顶部设有三个第三搅拌机420，各第三搅拌机420的搅拌桨分别伸入混合室412、第二均质室413a和第三均压室413b内。水处理吸附剂计量投加子系统，包括两端分别与第三均质室413b的出料口和集装箱100侧壁上的第三药剂投加口130连通的第三药剂投加管道440，第三药剂投加管道440上设有螺杆泵450。控制柜500根据第二液位报警器490给出的液位信号控制第三搅拌机420、第三电磁阀171和螺杆泵450的开启和关闭。
27.本实用新型装置，ph调节剂投加系统中的ph调节剂可以采用是固体物料如烧碱、cao，也可以是液体物料如液体naoh或hcl。氧化剂投加系统中氧化剂可以采用固态kmno4、次氯酸钠、硫酸亚铁、硫化钠、芬顿试剂等。水处理吸附剂投加系统中的水处理吸附剂可以采用粉未活性炭、颗粒活性炭、沸石、阴阳离子交换树脂等。
28.各药剂调配储存子系统及其计量投加子系统共同作用，以实现该药剂在水厂突发污染中的应急处理效果。
29.本实用新型各组成部件的具体实现方式及功能分别说明如下：
30.参见图2，ph调节剂储存罐210顶端设有第一盖板280，ph调节剂(本实施例中采用烧碱)通过ph调节剂储存罐210顶端的第一盖板280倾倒入ph调节剂储存罐210。自来水通过总进水口140进入一体化装置，然后经第一进水管道150进入ph调节剂储存罐210顶端的多孔进水管230，第一进水管道150上设有第一电磁阀151，用于控制多孔进水管230的开启与关闭。自来水通过多孔进水管230管壁上的小孔(孔径为)缓慢注入ph调节剂储存罐210，
溶解并稀释ph调节剂，然后通过第一搅拌机220的作用，确保ph调节剂(烧碱)的有效溶解及溶解后的ph调节剂溶液(naoh溶液)投加过程中浓度保持均一。第一搅拌机220搅拌桨材质可为聚四氟乙烯、玻璃钢或钛合金等，抗腐蚀能力强；转速可变频调节，通过快速搅拌(转速为80
‑
120rpm，优选110rpm)，加速ph调节剂储存罐210内水流表面温度更新，防止ph调节剂溶解过程中产生的热量大量累积。ph调节剂储存罐210罐体外侧安装有液位计270，用以监控ph调节剂储存罐210罐内的液位。当液位计270达到预设液位，即ph调节剂有效溶解/稀释，溶液浓度符合要求时，控制柜500控制第一电磁阀151关闭，多孔进水管230停止进水。与此同时，第一隔膜泵250启动，ph调节剂溶液经第一药剂投加管道240，流至第一药剂投加口110，最后到达指定的ph调节剂投加点。当液位计270达到低液位限值时，第一隔膜泵250停止工作，防止装置干烧。第一隔膜泵250的出口安装有第一背压阀260，以防止虹吸现象的产生，保证第一隔膜泵250出口流量的稳定性。
31.参见图3，氧化剂进料单元370包括依次连通的氧化剂料桶371、第一真空上料机372、第一上料斗373、第一螺杆计量器374(采用数字式称重计量器，最小单位为g，灵敏度为1.00g)和第一浸润器375，第一上料斗373内设有第一振动器376，第一上料斗373和第一浸润器375均位于氧化剂储存罐310中溶解室312的顶部，且第一浸润器375与溶解室312顶部的进料口连通，第一螺杆计量器374安装在第一上料斗373的出料口处。氧化剂料桶371内的固态氧化剂(本实施例中采用固态kmno4)经第一空上料机372的作用，进入第一上料斗373，在第一振动器374的作用下，进入第一螺杆计量器374，经第一螺杆计量器374精准计量后，进入第一浸润器375，通过第一振动器374的振动作用可防止固态氧化剂堵塞第一上料斗373。第一上料斗373内设有第一料位报警器377。当料位处于高料位限值时，第一真空上料机372停止工作，防止溢流；当料位处于低料位限值时，第一真空上料机372启动，连续向第一上料斗373输送氧化剂。第二进水管道160上除了第二电磁阀161外还设有第一流量计162(通过调节第二电磁阀161，可对第二流量计162的流量进行精准调控，以配置符合需求的设定浓度的药剂)，第二进水管道160经第一流量计162后形成两个支管，第一支管163(管径dn 25)作为浸润管与第一浸润器的进水口连接，第二支管164(管径dn 50)与溶解室312上的第二进水口314连接。在第一浸润器375中，固态氧化剂首先被来自润湿管的自来水润湿，以避免扬尘产生，然后再进入溶解室312。氧化剂储存罐310内设有第一隔板311，第一隔板311将氧化剂储存罐310沿氧化剂输送方向依次等分成溶解室312和第一均质室313。自来水通过第二支管164进入溶解室312，溶解并稀释固态氧化剂，然后通过溶解室312顶部第二搅拌机320(转速100rpm)的作用，提高溶解效率。第二搅拌机320搅拌桨材质可为聚四氟乙烯、玻璃钢或钛合金等。溶解室312中的氧化剂溶液通过第一隔板311上方的溢流口(10cm
×
10cm)进入第一均质室313，然后在第一均质室313顶部第二搅拌机(转速为80
‑
120rpm，优选80rpm)320的作用下，实现氧化剂溶液投加过程中浓度保持均一。第一均质室313中的氧化剂溶液在第二隔膜泵350的作用下，经第二药剂投加管道340，流至第二药剂投加口120，最后到达指定的氧化剂投加点。第二隔膜泵350的出口安装有第二背压阀360，以防止虹吸现象的产生，保证第二隔膜泵350出口流量的稳定性。氧化剂料桶371为市售常规产品，投入使用时，需要对氧化剂料桶371加装第一桶盖378。第一桶盖378为不锈钢材质，且需根据第一真空上料机372中上料管的具体形状开孔，以保证氧化剂料桶371的密闭性，防止扬尘，保障作业安全。
32.参见图4，水处理吸附剂进料单元470包括依次连通的水处理吸附剂料桶471、第二真空上料机472、第二上料斗473、第二螺杆计量器474(采用数字式称重计量器，最小单位为g，灵敏度为1.00g)和第二浸润器475，第二上料斗473内设有第二振动器476，第二上料斗473和第二浸润器475均位于水处理吸附剂储存罐410中混合室412的顶部，且第二浸润器475与混合室412顶部的进料口连通，第二螺杆计量器474安装在第二上料斗473的出料口处。水处理吸附剂料桶471(本实施例采用活性炭储存pe桶)内的水处理吸附剂(本实施例采用粉状活性炭)经第二真空上料机472的作用，进入第二上料斗473，并在第二振动器476的作用下，进入第二螺杆计量器474，然后进入第二浸润器475，通过第二振动器474的振动作用可防止水处理吸附剂堵塞第二上料斗473。第二上料斗473内设有第二料位报警器477。当料位处于高料位限值时，第二真空上料机472停止工作，防止溢流；当料位处于低料位限值时，第二真空上料机472启动，连续向第二上料斗473输送粉状水处理吸附剂。第三进水管道170上除了第三电磁阀171外还设有第二流量计172(通过调节第三电磁阀171，可对第二流量计172的流量进行精准调控，以配置符合需求的设定浓度的药剂)，第三进水管道170经第二流量计172后形成两个支管，第三支管173(管径dn 25)作为浸润管与第二浸润器的进水口连接，第四支管174(管径dn 50)与混合室412上的第三进水口414连接。在第二浸润器475中，水处理吸附剂首先被来自润湿管的自来水润湿，以避免扬尘产生，然后再进入水处理吸附剂储存罐410。水处理吸附剂储存罐410内设有两块第二隔板411，两块第二隔板411将水处理吸附剂储存罐410沿水处理吸附剂输送方向依次等分成混合室412，第二均质室413a和第三均质室413b。自来水通过第四支管174进入混合室412，在混合室412中，自来水与水处理吸附剂混合，并通过混合室412顶部的第三搅拌机420的作用，形成浓度均一的水处理吸附剂混悬液。混合室412中的水处理吸附剂混悬液通过第二隔板411上方的溢流口(10cm
×
10cm)依次进入第二均质室413a和第三均质室413b。第二均质室413a和第三均质室413b内均设有第三搅拌机420以实现水处理吸附剂混悬液投加过程中浓度保持均一。第三搅拌机420搅拌桨材质为不锈钢，三个第三搅拌机的转速均为80
‑
120rpm，优选100rpm。水处理吸附剂混悬液在螺杆泵450的作用下，经第三药剂投加管道440，流至第三药剂投加口130，最后到达指定的水处理吸附剂投加点。水处理吸附剂料桶471为市售常规产品，投入使用时，需要对水处理吸附剂料桶471加装第二桶盖478。第二桶盖478为不锈钢材质，且需根据第二真空上料机472中上料管的具体形状开孔，以保证水处理吸附剂料桶471的密闭性，防止扬尘，保障作业安全。
33.进一步地，除ph调节剂储存罐210顶端设有第一盖板280外，氧化剂储存罐310顶端设有两个第二盖板380，水处理吸附剂储存罐410顶端设有三个第三盖板480。当搅拌机出现故障时，可开启相应盖板，进行维修作业。
34.进一步地，ph调节剂储存罐210设有第一排空阀610，氧化剂储存罐310的溶解室和第一均质室313分别设有一个第二排空阀620，水处理吸附剂储存罐410的混合室412、第二均质室413a和第三均质室413b分别设有一个第三排空阀630。一体化装置停机检修时，ph调节剂储存罐210的剩余药剂可通过第一排空阀610排出，然后经第一排空管道710汇入集装箱100上的第一排空口510，排出一体化装置；氧化剂储存罐310的剩余药剂可通过第二排空阀620排出，然后经第二排空管道720汇入集装箱100上的第二排空口520，排出一体化装置；水处理吸附剂储存罐410的剩余药剂可通过第三排空阀630排出，然后经第三排空管道730
汇入集装箱100上的第三排空口530，排出一体化装置。
35.进一步地，控制柜500(长
×
宽
×
高为790cm
×
1990cm
×
2110cm)集成有ph调节剂投加系统、氧化剂投加系统和水处理吸附剂投加系统的控制系统，以实现药剂调配储存与计量投加系统的自动控制。
36.进一步地，ph调节剂储存罐210、氧化剂储存罐310和水处理吸附剂储存罐410中各药剂的配置储存浓度需依药剂的具体属性而定。具体的，ph调节剂储存罐210的有效容积为2m3，实施例中采用烧碱，因烧碱极易溶于水，且溶解时放出大量的热，同时其具有强腐蚀性，因此ph调节剂储存罐210中的药剂配置储存浓度≤10％。氧化剂储存罐310的有效容积为1.2m3，实施例中采用kmno4，室温下，kmno4溶解较慢，为保证其的有效溶解，氧化剂储存罐310中的药剂配置储存浓度≤3％。水处理吸附剂储存罐410的有效容积为1.8m3，实施例中采用粉末活性炭，为避免粉状活性炭混悬液堵塞第三药剂投加管道440，水处理吸附剂储存罐410中的药剂配置储存浓度≤5％。应急处理过程中，根据污染物浓度、自来水厂水处理工艺及水量，确定药剂的最佳投加量与投加点，然后调整相应隔膜泵和螺杆泵的流量，实现药剂的精准投加。
37.进一步地，为便于设备巡检、维修、更换、连接等，在集装箱100的两端以及位于氧化剂投加系统和水处理吸附剂投加系统之间的集装箱100侧壁上分别开设一个双开门，在控制柜500附近的集装箱100侧壁上开设一个单开门。此外，鉴于ph调节剂大多具有强腐蚀性，为降低药剂仓储风险，保障水厂生产安全，当污染较严重，需要投加大量ph调节剂时，可调配ph调节剂液体槽罐车。ph调节剂储存罐210顶部设有快装接头211，可实现与槽罐车药剂输送管道的快速、精准连接。