摘 要：本文介绍了长沙市自来水公司第三水厂原投加净水剂情况和技术改造后的状况，着重从理论和实践两方面论证了技术改造中使用零耗恒流给液器，不仅更好地保证了出厂水水质，而且降低了药耗，具有一定的经济实用性和推广性。
关键词：净水剂投加零耗恒流给液器水质节矾。
一、前言
净水剂投加是自来水厂制水过程中的关键环节之—，其投加装置在生产中担当着重要的角色。如何更加合理的投加，在保证供水水质的基础上降低药耗是自来水厂的一项重要任务，也是城市供水行业2000年技术进步发展规划的重要内容。
长沙市三水厂是一家大型制水企业，制水设计能力为30万m3/日，用水高峰期实际处理水量达40万/日，为长沙市居民用水立下了汗马功劳。三水厂历史上进行过三次改扩建，由于种种原因投加净水剂作业一直采用：贮矾池——泵——加矾池——阀门——混凝反应池的原始工艺。该作业长期以来存在着三大技术问题：(1)净水剂出流量不稳定——投矾池内净水剂不断流出液位下降，流量始终处在减少状态；(2)调节随意——没有安装流量计量仪表，流量大小仅凭肉眼主观判断进行调节控制：(3)沉淀渣堵塞——净水剂中的沉渣在控制阀处沉积、卡住经常引起堵塞。这些问题不仅增加了工人的劳动强度，造成了药剂的不必要浪费，更重要的是导致出厂水不稳定、浊度波动大进而影响出水水质。由于上述工艺必须靠人勤跑勤看勤调节，凭经验进行控制，发现问题和采取措施不够及时，很难作到科学合理的投加。如要彻底的改观，必须全面进行技术改造，采用自动加注措施，实现检测控制自动化。但是这种改造需要采用较大的规模和动用较多的资金，同时改造期影响生产的正常进行。为此，在现有水厂工艺已经确定，资金非常困难、短期内不可能进行全面自动化改造的情况下，三水厂针对上述存在的问题，一直在寻找酝酿一种不影响正常生产、经济实用、切实解决问题而且短期内即能收回投资的投加设备改造方案。通过一年多的市场调研和论证，根据水厂实际情况，采用了某科研单位研制的零耗恒流给液器在水厂投入使用，效果良好。
二、改造前矾液自然流出的流量计算
三水厂投矾池深1米，底部水平装置四根圆管，阀门控制后重力自然流出，属圆柱形外管嘴非定常水头自由出流。
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设管嘴断面面积为A，以管线0－0为基础面，对管嘴前自由液面1－1与管嘴出口横断面2－2，列能量方程，即……
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从(2-3)式中可看出静水剂流量随H的下降时刻在减少，为确保制水的需要，静水药剂每隔一段时间需要调整一次。为形象地说明问题，假设静水药剂液位每下降100mm人工调节流量一次，不考虑人工操作偏差，而且人工操作非常到位，到下次调节时的流量正好是制水实际要求的静水剂消耗量为Qo。
以上的分析论证得出净水药剂自由出流定将造成净水药剂的浪费，在上述设定条件下理论浪费药剂7.29%。
三、零耗恒流给液器的工作原理及性能特点
(1)工作原理 敞开容器内液体自然流出时，液位将不断下降，出液口位置固定不变情况下，出液压力随之变小，从而引起流量变小(公式：Q=μ2gh)。零耗恒流给液器变出液口不动为活动，落差自动恒定系统随液位的变化时刻同步改变出液口的高度，恒定了相对落差(即h不变)实现恒流，同时改变液位与出液口之间的相对落差进行流量调节。避免了上述非人为情况下的液位变化造成的净水药剂浪费。
(2)通过一段时期的使用，工人对此普遍反映良好，其主要有以下性能特点：
①不耗能、简单实用、性能可靠，运行、维修成本低。
②流量恒定性好(即时流量为常数)。
③流量直接测量指示，调节方便、准确。
④安装时非常方便，无需土建工程，不影响水厂的生产。
⑤带有反沉降及挡渣装置，不致造成药剂沉渣的堵塞。
四、工业试验
为了验证零耗恒流给液器的应用效果，水厂在技改前后分别连续测了10天的有关数据进行对比试验。测量的参数有温度、pH值、水 量、原水浊度、出厂水浊度。根据测量数据，前后十天试验的水温、PH值、水量相差极小，可 以不考虑这三个参数的影响。现将改造前后10天相关的试验数据列于表2。
表2 改造前后10天有关试验数据
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取原水浊度相近的三组数据进行比较：7月22日比6月27日少耗矾17%， 7月23日至6月28日少耗矾19%，7月24日比7月1日少耗矾14.5%，三组平均值为17.3%，比7.29%的节矾理论值高出十个百分点，这是由于改造前人工操作偏差大等因素造成的。
应用数理统计的原理对原水浊度、出厂水浊度进行了处理，结果见表2。从标准差值不难看出改造后十天原水浊度波动大[δ (X)后原=18.54>8(X)前原=13.71]，而出厂水质却较改造前更稳定[δ(X)后出=0.37<δ (X)前出=0.50]。进一步证明了技术改造中使用的零耗恒流给流器不仅有明显的节矾效果，而且对保证出厂水质也有积极的作用。
五、经济分析
三水厂对投加净水药剂作业的技术改造仅仅耗用资金不到3万元，引进恒流装置后，节约效果显著，通过生产实践及上述试验数据表明，保守计算节约净水药剂可达7%，年节约混凝剂达10多万元，投资回收期仅4个月。事实证明，对原投加净水药剂装置进行技术改造确实是必要的，也是有价值的。
六、结束语
投加装置技术改造中零耗恒流装置的使用，用一种最简单的方法解决了三水厂投加净水药剂作业中存在的恒流、计量、堵塞三大问题，操作简便、性能可靠，价廉实用，不仅减轻了工人的劳动强度，保证了水质，而且有效地降低了矾耗，为水厂带来了明显 的经济效益和社会效益，具有一定的经济实用性和推广性。但这项投矾设备的应用，还有待于进一步的完善、提高，为了适应今后现代化、科学化的管理要求，在资金允许的条件下，该设备将会逐步与自动化控制有机结合起来，使之能够根据水量、水质、水温等因素的变化自动调节流量大小，使投加净水药剂作业更加趋于科学和合理。
