Система приготовления полимера представляет собой автоматизированную установку для приготовления растворов полиэлектролита, используемых для дозирования в процессах очистки сточных вод. Система приготовления полимера в очистке сточных вод, также известная как установка приготовления полимера (PMU), растворяет сухой или жидкий полимер в воде при контролируемой концентрации, образуя однородный, готовый к использованию раствор, который может точно дозироваться в процессы коагуляции, флокуляции, сгущения и обезвоживания осадка.
Являясь важным элементом химической обработки на очистных сооружениях, система приготовления полимера обеспечивает стабильное и эффективное дозирование реагента. Недостаточно растворённый или неправильно выдержанный полимерный раствор может существенно снизить эффективность последующих процессов флокуляции, сгущения и обезвоживания осадка.
Что такое система приготовления полимера?
Основная задача, которую решает система приготовления полимера, заключается в том, что полиэлектролиты не растворяются в воде мгновенно и равномерно при простом смешивании. Для получения полностью растворённого, однородного и стабильного раствора необходимы контролируемое смачивание, соответствующая интенсивность перемешивания и достаточное время выдержки — все эти параметры система приготовления полимера обеспечивает автоматически.
Как работает система приготовления полимера?
Подача сухого полимера
Сухой полимер подаётся из бункера хранения в резервуар приготовления раствора с контролируемой скоростью, соответствующей заданной концентрации раствора. Точный контроль расхода сухого полимера имеет важное значение: избыточная подача приводит к перерасходу полимера и может вызвать неполное растворение, а недостаточная подача не позволяет достичь требуемой концентрации раствора.
Смачивание и растворение
Эта начальная стадия смачивания имеет критическое значение: частицы полимера, которые слипаются при недостаточном смачивании, образуют гелеобразные комки, растворяющиеся медленно и не полностью, что снижает фактическую концентрацию полимера в готовом растворе.
Выдержка и гомогенизация
После первоначального растворения полимерный раствор поступает во вторую секцию резервуара, где тихоходная мешалка поддерживает его однородность и готовность к использованию. На этой стадии выдержки полимерные цепи полностью гидратируются и разворачиваются, достигая эффективной молекулярной конфигурации, необходимой для качественной флокуляции.
Полимерные растворы, дозируемые до завершения необходимого времени выдержки, как правило, работают менее эффективно, чем полностью созревшие растворы, даже при одинаковой номинальной концентрации.
Системы для сухого и жидкого полимера
Системы приготовления полимера могут быть сконфигурированы для работы как с сухим (порошкообразным), так и с жидким (эмульсионным) полимером в зависимости от эксплуатационных предпочтений и условий снабжения очистных сооружений.
| Системы для сухого полимера | Системы для жидкого полимера | |
|---|---|---|
| Хранение | Сухой полимер в мешках или навалом, более длительный срок хранения | Жидкий полимер в бочках или ёмкостях для хранения |
| Сложность приготовления | Требуются стадии смачивания и растворения | Более простой процесс разбавления |
| Точность дозирования | Зависит от точности регулирования подачи | Как правило, проще обеспечить |
| Стоимость единицы полимера | Часто ниже | Часто выше |
| Обращение с полимером | Необходимо учитывать меры по контролю пыли | Проще в обращении, отсутствует пылеобразование |
Выбор между системами для сухого и жидкого полимера зависит от таких факторов, как производительность очистных сооружений, расход полимера, доступное пространство для хранения и наличие соответствующего полимера у местных поставщиков. Компания Vortex Engineering поставляет системы приготовления полимера, предназначенные для работы как с сухим, так и с жидким полимером.
Почему важно правильное приготовление полимера?
Дозирование полимера играет важную роль в нескольких ключевых процессах очистки сточных вод, и качество приготовленного раствора напрямую влияет на эффективность каждого из них:
Повышение эффективности коагуляции и флокуляции. Полимер может применяться совместно с традиционными коагулянтами или вместо них для улучшения образования хлопьев и их осаждения в процессах осветления воды.
Сгущение осадка. Ленточные сгустители и другое оборудование для сгущения используют кондиционирование полимером для эффективного улавливания твёрдых частиц и отвода воды. Некачественно приготовленные полимерные растворы снижают эффективность сгущения и приводят к увеличению расхода полимера для компенсации потерь производительности.
Обезвоживание осадка. Ленточные фильтр-прессы и центрифуги требуют правильно кондиционированного осадка для эффективного обезвоживания. Качество полимерного раствора оказывает прямое и измеримое влияние на содержание сухих веществ в обезвоженном осадке и прозрачность фильтрата.
Поскольку полимер является существенной постоянной статьёй эксплуатационных расходов большинства очистных сооружений, обеспечение полной эффективности приготовленного раствора — вместо компенсации некачественного приготовления увеличением дозировки — напрямую влияет на эксплуатационные затраты.
Полимеры, используемые для кондиционирования осадка, обычно являются катионными, обладают высокой плотностью заряда и высокой молекулярной массой — именно эти свойства определяют эффективность их взаимодействия с отрицательно заряженной поверхностью частиц осадка. Содержание биополимеров в осадке, включая белки и полисахариды, существенно влияет на требуемую дозу полимера и эффективность обезвоживания: между содержанием коллоидных биополимеров и оптимальной дозой полимера установлена линейная зависимость. Это означает, что потребность в полимере может значительно различаться в зависимости от типа осадка и конкретных очистных сооружений. Поэтому лабораторные jar-тесты и полномасштабные испытания остаются наиболее надёжными методами определения подходящего типа полимера и его оптимальной дозировки для конкретного осадка.
Области применения системы приготовления полимера
Операции по сгущению осадка. Системы приготовления полимера подают полимер для кондиционирования на ленточные сгустители и аналогичное оборудование для сгущения на муниципальных и промышленных очистных сооружениях.
Операции по обезвоживанию осадка. Ленточные фильтр-прессы и центрифуги требуют непрерывного дозирования полимера, которое обеспечивается отдельной системой приготовления полимера, рассчитанной в соответствии с производительностью оборудования для обезвоживания и требуемым расходом полимера.
Процессы коагуляции и флокуляции. На некоторых очистных сооружениях полимер используется дополнительно к традиционным коагулянтам или вместо них в процессах первичного или третичного осветления воды.
Очистка промышленных сточных вод. Промышленные предприятия со сточными водами с высоким содержанием твёрдых веществ часто нуждаются в непрерывном дозировании полимера как части технологического процесса. Для этого используется установленная на объекте система приготовления полимера, рассчитанная с учётом конкретного расхода сточных вод и нагрузки по загрязнениям.
Ключевые аспекты проектирования
Производительность дозирования. Система должна быть рассчитана на подачу требуемого объёма полимерного раствора необходимой концентрации в соответствии с потребностями последующего технологического процесса — будь то сгуститель, установка обезвоживания или процесс осветления воды — включая периоды пиковой нагрузки.
Совместимость с типом полимера. Различные полимерные продукты имеют разные оптимальные требования к смачиванию, перемешиванию и времени выдержки. Конструкция системы должна соответствовать конкретным типам полимеров, которые планируется использовать.
Контроль концентрации раствора. Точное регулирование как подачи сухого полимера, так и расхода воды необходимо для поддержания стабильной заданной концентрации раствора, которая напрямую влияет на точность последующего дозирования.
Время выдержки. Достаточное время пребывания раствора в секции выдержки позволяет полимеру достичь полной эффективности до начала дозирования. Недостаточный объём секции выдержки относительно производительности системы может привести к подаче в технологический процесс недостаточно созревшего и менее эффективного раствора.
Интеграция автоматизации и управления. Многие системы приготовления полимера интегрируются с системами SCADA или PLC очистных сооружений, что позволяет автоматически регулировать расход полимера в зависимости от условий последующего технологического процесса или расхода сточных вод.
Выбор формы полимера — сухой, жидкой или эмульсионной — зависит от пяти основных факторов: (1) достижения требуемой эффективности обезвоживания; (2) экономической эффективности; (3) доступного пространства для хранения и обращения с полимером; (4) требований к оборудованию для приготовления, выдержки и подачи раствора; и (5) требований безопасности. Типичная дозировка полимера для ленточных сгустителей при обработке избыточного активного ила составляет от 2 до 5 кг активного сухого полимера на тонну сухого вещества. Для ленточных фильтр-прессов типичная дозировка составляет от 1,5 до 2,5 г/кг сухого вещества (DS) для первичного осадка и от 5 до 10 г/кг сухого вещества (DS) для избыточного активного ила.
Материалы и конструкция
Системы приготовления полимера Vortex Engineering изготавливаются для надёжной и долговременной эксплуатации в условиях дозирования химических реагентов.
Конструкция резервуара: Нержавеющая сталь или соответствующие полимеростойкие материалы, выбираемые с учётом химических свойств и концентрации используемого полимера.
Оборудование для перемешивания: Быстроходная мешалка для первоначального растворения и тихоходная мешалка для секции выдержки, обе рассчитаны на непрерывный режим работы.
Оборудование для подачи и дозирования: Высокоточные механизмы подачи сухого полимера или дозировочные насосы для систем жидкого полимера, подбираемые в соответствии с требуемой точностью и производительностью дозирования.
Система управления: Автоматизированный шкаф управления с возможностью дозирования по заданным параметрам и, при необходимости, интеграции с общезаводскими системами SCADA или PLC.
Часто задаваемые вопросы
Система приготовления полимера готовит сам полимерный раствор — обеспечивает смачивание, растворение и выдержку полимера для получения готового к использованию раствора. Дозировочный насос затем подаёт этот приготовленный раствор в технологический процесс с контролируемым расходом.
Для полноценной системы дозирования полимера необходимы оба элемента: система приготовления отвечает за качество раствора, а дозировочный насос — за точность его подачи.
Требуемое время выдержки зависит от конкретного типа полимера и обычно указывается его производителем. Секция выдержки системы приготовления полимера должна обеспечивать достаточное время пребывания раствора при расчётном расходе для выполнения этого требования. Недостаточное время выдержки является одной из распространённых причин снижения эффективности дозирования полимера.
Некоторые системы предназначены специально для работы с одним типом полимера, тогда как другие могут быть сконфигурированы для работы как с сухим, так и с жидким полимером. Выбор зависит от предпочитаемой схемы снабжения полимером, возможностей хранения и эксплуатационных требований очистных сооружений. Компания Vortex Engineering может подобрать подходящую конфигурацию в соответствии с требованиями конкретного проекта.
Недостаточно выдержанный полимерный раствор обычно работает менее эффективно: полимерные цепи ещё не успевают полностью гидратироваться и развернуться в эффективную конфигурацию, что снижает эффективность флокуляции или кондиционирования осадка. В результате операторы часто пытаются компенсировать это увеличением дозировки полимера, что повышает эксплуатационные расходы, не устраняя основную проблему — неправильное приготовление раствора.
Система приготовления полимера обычно соединяется трубопроводами и дозировочными насосами с точкой подачи полимера — быстроходной мешалкой, резервуаром флокуляции, линией подачи на сгуститель или входом оборудования для обезвоживания осадка. Интеграция управления с системами SCADA или PLC очистных сооружений позволяет автоматически согласовывать расход дозирования с потребностями последующего технологического процесса.
Компания Vortex Engineering проектирует и производит системы приготовления полимера в рамках полной линейки оборудования для удаления осадка и полного ассортимента оборудования для очистки сточных вод.
