Насосы дозаторы флокулянта

Дозирующий насос для флокулянта в системах водоподготовки и обезвоживания осадка

Как способ дозирования влияет на качество флокуляции

Точность подачи флокулянта напрямую определяет качество хлопьеобразования и расход реагента. При передозировке частицы перезаряжаются и повторно переходят во взвешенное состояние, хлопья мельчают, а осадок хуже отдаёт воду; при недостаточной дозе флокулы не формируются, и взвесь проскакивает на следующую ступень. Поэтому насос дозатор флокулянта подбирают не по одному расходу, а с учётом того, как конструкция насоса воздействует на полимерную цепь.

Особенность в том, что насос здесь решает две задачи одновременно. Он должен отмерять раствор с заданной точностью и при этом не разрушать длинные молекулы полимера. Обычный центробежный насос со второй задачей не справляется: высокий сдвиг в рабочем колесе рвёт цепи полиакриламида, и реагент теряет флокулирующую способность ещё до точки ввода. Дальше разберём, какие свойства раствора это объясняют.

Свойства раствора флокулянта влияющие на работу насоса

Рабочий раствор флокулянта — это не вода с добавкой, а вязкая псевдопластичная жидкость с длинноцепочечными молекулами. Три свойства определяют выбор оборудования для его дозирования.

Чувствительность к сдвигу. Флокулирующая способность полиакриламида обеспечивается длиной молекулярной цепи. В зонах высокого сдвига — в рабочем колесе, в дросселирующих зазорах, на сёдлах клапанов — цепь рвётся, и эффективность падает безвозвратно. На практике это видно так: если хлопья распадаются сразу после насоса и больше не собираются, значит полимер режется в проточной части.

Вязкость и неньютоновское поведение. Даже разбавленный до рабочих 0,05–0,5 % раствор остаётся заметно вязким. Вязкость снижает фактическую подачу мембранных и плунжерных насосов и требует увеличенных проходных сечений во всасывающей линии. Поэтому каталожную производительность под флокулянт всегда корректируют на вязкость.

Время вызревания. Сухой полимер после растворения должен набухнуть: цепи раскручиваются и активируются минимум 30–45 минут, а полная активность достигается за 60–65 минут. Если насос дозатор для флокулянта забирает раствор из бака раньше, доза формально верна, а флокуляция слабая. Это делает дозирование частью связки «приготовление — вызревание — подача», а не отдельной операцией.

Типы дозирующих насосов для флокулянта

Для дозирования флокулянта применяют объёмные насосы — они подают фиксированный объём за цикл и потому пригодны для отмеривания. Различаются они тем, насколько бережно обращаются с полимером.

Мембранный (диафрагменный) дозирующий насос. Возвратно-поступательное движение мембраны и два обратных клапана отмеряют дозу. Диапазон регулирования у механического привода 10:1…100:1, у гидравлического — до 1000:1, что удобно для пропорционального дозирования. Слабое место при работе с полимером — обратные клапаны: вязкий раствор залипает на сёдлах, а катионные эмульсии выделяют газ, и насос завоздушивается вплоть до полного прекращения подачи. Для таких сред ставят клапан дегазации. Мембранный насос уместнее для коагулянта, который подают неразбавленным, чем для высокомолекулярного флокулянта.

Перистальтический (шланговый) насос. Ролики последовательно пережимают эластичный шланг, и жидкость контактирует только со шлангом — клапанов и зазоров нет. Это самый щадящий по сдвигу тип: полимер проходит без разрушения цепи. Насос самовсасывающий, переносит сухой ход, поднимает раствор с глубины до 9 м. Точность остаётся в пределах 3 % в течение ресурса шланга; снижение до ±5 % служит сигналом к замене. Ресурс шланга — порядка полугода при умеренных оборотах. Ограничения два: заметная пульсация потока (выше, чем у винтового) и шланг как расходник, материал которого должен быть совместим со средой — для масляных эмульсий берут нитрильный (NBR), а не стандартный сантопрен.

Винтовой (эксцентриково-шнековый) насос. Винтовой ротор в эластомерном статоре создаёт перемещающиеся полости и даёт почти беспульсационную подачу при низком сдвиге. Хорошо работает с вязким раствором и держит давление. Но при оборотах выше 150 об/мин даже он способен резать полимер: контроль простой — замеряют вязкость 0,5 % раствора до и после насоса, падение более 30 % означает деградацию и требует снизить обороты. Главная эксплуатационная опасность — сухой ход: без жидкости статор перегревается и разрушается за минуты. Известны случаи, когда на катионной эмульсии винтовые насосы выходили из строя именно из-за периодического сухого хода, и их меняли на перистальтические. Ремонт винтового насоса трудоёмкий — замена статора занимает существенно больше времени, чем перестановка шланга.

Плунжерный (поршневой) дозирующий насос. Плунжер напрямую вытесняет жидкость и даёт высокую точность при высоком противодавлении. Для флокулянта это наименее подходящий вариант: уплотнение плунжера контактирует с липким раствором и изнашивается, а на сёдлах клапанов полимер испытывает высокий сдвиг. Применяют там, где нужно дозировать против большого давления и среда не столь чувствительна.

Сведём ключевые различия в таблицу — она показывает, почему под флокулянт чаще выбирают перистальтический или винтовой насос.

Материалы корпуса клапанов и уплотнений

Сам по себе полиакриламид химически малоагрессивен, но материалы проточной части подбирают с запасом, потому что флокулянт часто работает в паре с коагулянтами и в среде с переменным pH. Для корпуса и проточной части используют PVC, полипропилен или PVDF; нержавеющую сталь AISI 316 применяют там, где нужна механическая прочность и нет хлоридной агрессии.

Уплотнения, мембрана и клапаны — критичный узел. Для катионных эмульсий с масляным носителем берут FKM (фторкаучук): EPDM в контакте с маслами набухает и теряет геометрию. Шаровые обратные клапаны на вязком растворе склонны залипать, поэтому для густых и газящих сред предпочтительны конструкции с дегазацией. Для шланговых насосов материал шланга выбирают по среде отдельно: NBR держит масляные эмульсии, тогда как сантопрен в этом случае разрушается быстрее.

Подбор дозирующего насоса по рабочим параметрам

Подбор начинают не с модели, а с четырёх параметров процесса. Производительность считают от дозы: расход раствора равен заданной дозе по сухому веществу, умноженной на расход обрабатываемого потока и делённой на концентрацию рабочего раствора. Поскольку доза привязана к содержанию взвеси (TSS), а расход стоков меняется, насосу дозатору флокулянта нужен широкий диапазон регулирования и вход для сигнала расходомера — иначе при колебаниях потока неизбежны пере- и недодозирование.

Противодавление складывается из давления в точке ввода и потерь в линии; насос должен уверенно его преодолевать на минимальной подаче, а не только на номинале. Вязкость рабочего раствора снижает фактическую подачу объёмных насосов с клапанами — мембранных и плунжерных — поэтому под вязкие растворы их производительность закладывают с запасом либо выбирают перистальтический или винтовой насос, менее чувствительный к вязкости. Эти же параметры определяют и обвязку, но в первую очередь они задают сам тип насоса.

Типичные ошибки при дозировании флокулянта

Большинство проблем с дозированием полиэлектролита связано не с самим реагентом, а с тем, как организована его подача.

Разрушение хлопьев сдвигом. Установленный «по расходу» центробежный или быстроходный насос рвёт цепи, и флокулы не образуются. Признак — хлопья распадаются после насоса и не восстанавливаются. Решение: перейти на низкосдвиговый насос, перенести точку ввода в зону меньшей турбулентности и увеличить разбавление.

Сухой ход винтового насоса. Периодическое опорожнение всасывающей линии разрушает статор за минуты. Нужен контроль уровня в баке и защита по протоку.

Газовые пробки мембранного насоса. Газящие катионные эмульсии завоздушивают головку, и подача падает до нуля. Помогает клапан дегазации и правильный наклон всасывающей линии.

Подача невызревшего раствора. Если насос дозатор для флокулянта забирает раствор раньше окончания вызревания, доза формально верна, а флокуляция слабая — и оператор ошибочно поднимает дозу.

Передозировка. Избыток реагента перезаряжает частицы, возвращает взвесь в поток и забивает оборудование, а заодно увеличивает затраты. Дозу привязывают к расходу и содержанию взвеси, а не задают «с запасом».

Купить дозирующий насос для флокулянта в Украине

Компания ООО «ИНЖИНИРИНГОВЫЕ СИСТЕМЫ» помогает подобрать дозирующий насос для флокулянта под конкретную среду: тип реагента (анионный, катионный, эмульсия или сухой полимер), концентрацию рабочего раствора, требуемую дозу и противодавление в точке ввода. Подбор ведётся от параметров процесса, а не от наличия на складе, поэтому в комплектацию сразу закладываются совместимые материалы проточной части и уплотнений и нужный диапазон регулирования.

Чтобы купить дозирующий насос для флокулянта без последующих переделок обвязки, способ ввода и совместимость материалов учитывают ещё на этапе заявки. Покупатель получает не только насос, но и техническую документацию, расчёт производительности под свою дозу и сопровождение при пусконаладке. Это снижает риск типовых ошибок — сдвиговой деградации, сухого хода и газовых пробок, — на которые приходится основная часть обращений по дозированию полимера.

Часто задаваемые вопросы о дозировании флокулянта

Почему хлопья разрушаются сразу после насоса и не восстанавливаются?

Это признак сдвиговой деградации: насос с высоким сдвигом — центробежный или быстроходный объёмный — рвёт длинные цепи полиакриламида. Разорванная цепь не восстанавливается, поэтому помогает только смена типа насоса на низкосдвиговый, перенос точки ввода в зону меньшей турбулентности и дополнительное разбавление.

Почему винтовой насос быстро выходит из строя на флокулянте?

Чаще всего причина — сухой ход. Без жидкости эластомерный статор перегревается от трения о ротор и разрушается за минуты. На системах флокулянта всасывающая линия периодически опорожняется, поэтому винтовой насос обязательно защищают контролем уровня и протока. При повторяющемся сухом ходе разумнее перейти на перистальтический насос, который сухой ход переносит.

Почему мембранный дозирующий насос теряет подачу?

Обычно это газовая пробка. Катионные эмульсии выделяют газ, пузырьки скапливаются в головке, и мембрана сжимает газ вместо жидкости — подача падает вплоть до нуля. Помогает клапан дегазации на напоре, удаление воздуха из головки и правильный наклон всасывающей линии.

Мешает ли пульсация перистальтического насоса точности дозирования?

Пульсация у перистальтического насоса выше, чем у винтового, — это свойство принципа: ролики поочерёдно пережимают шланг. На среднюю дозу за цикл это не влияет, насос остаётся точным, но мгновенный расход колеблется. Для большинства задач дозирования флокулянта это некритично, потому что раствор сразу разбавляется и перемешивается в потоке. Если пульсация мешает — например, при подаче в короткий трубопровод перед измерением — на напоре ставят демпфер пульсаций.

Как часто менять шланг перистальтического насоса?

Ориентир — снижение точности дозирования: пока отклонение в пределах 3 %, шланг работает, при выходе за ±5 % его меняют. По времени это порядка полугода при умеренных оборотах, но ресурс зависит от среды, оборотов и материала шланга, поэтому привязываются к фактической точности, а не к календарю.

Нужен ли клапан противодавления на дозирующем насосе?

Для мембранных и плунжерных насосов он часто необходим: поддерживает стабильное противодавление, исключает сифонирование при подаче в открытый канал и делает дозу повторяемой. На перистальтическом и винтовом насосе задача решается иначе, но стабильность давления в точке ввода важна в любом случае.

Чем дозирование коагулянта отличается от дозирования флокулянта?

Это два разных по требованиям процесса. Коагулянт — низкомолекулярный реагент, он нейтрализует заряд частиц и не боится сдвига; его часто подают неразбавленным мембранным насосом, а интенсивное перемешивание ему даже на пользу. Флокулянт — высокомолекулярный полимер, который работает за счёт длинных цепей и разрушается при сдвиге, поэтому требует низкосдвигового объёмного насоса, разбавления и вызревания. Поэтому насос, подходящий для коагулянта, не всегда годится для флокулянта.

Можно ли одним дозирующим насосом работать с анионным и катионным полимером?

Технически да, если материалы проточной части совместимы с обоими реагентами. Сложность в другом: катионные эмульсии содержат масляный носитель и требуют маслостойких эластомеров (FKM, шланг NBR), тогда как анионные обычно водные. Кроме того, катионный и анионный полимеры при смешивании реагируют и образуют гель, который забивает клапаны и линии. Поэтому при переходе с одного реагента на другой насос и всасывающую линию промывают, а уплотнения подбирают под более агрессивную из двух сред.