廢水處理過程需要精確有效地計量各種刺激性和腐蝕性化學(xué)物質(zhì)。隔膜和蠕動計量泵通常是此類應(yīng)用的首選技術(shù)。但是，對于佛羅里達(dá)州Cape Coral的一家水回收廠，由于其次氯酸鈉計量系統(tǒng)的精度，效率和可靠性而選擇了螺桿泵(PCP)。

　　挑戰(zhàn)

　　開普科勒爾市已被公認(rèn)為是該國最大的市政住宅灌溉需求之一。從2017年10月到2018年9月，《佛羅里達(dá)年度再利用報告》引述該市平均每天灌溉用水2700萬加侖，每天最大流量為4400萬加侖。

　　為了減少灌溉對城市主要飲用水源之一(霍桑中層含水層)的影響，開普科勒爾市擁有兩個廢水處理設(shè)施，可回收和再利用經(jīng)處理的廢水進(jìn)行灌溉：珠穆朗瑪水回收設(shè)施和西南水回收設(shè)施(SWRF) )。該市還擁有300多個廢水泵提升站和眾多淡水渠泵站，以補(bǔ)充灌溉系統(tǒng)。

　　圖1. SWRF所使用的螺桿泵需要更少的零件，從而簡化了系統(tǒng)并降低了成本。

　　SWRF擁有大約20名員工，平均每天抽水約700萬加侖(mgd)，最大抽水量為15 mgd。對于佛羅里達(dá)西南部的許多工廠(一年中大部分時間都處于極端高溫和潮濕)而言，藻類積聚是一個比其他地理區(qū)域更為嚴(yán)重的問題。直到2017年初，SWRF都使用電機(jī)驅(qū)動的機(jī)械隔膜泵來計量次氯酸鈉的劑量，該次氯酸鈉用于抑制110英尺二級澄清池及其自動反沖洗過濾器中藻類和其他病原體的生長。

　　隔膜計量泵可以有效地計量次氯酸鈉，但它們需要經(jīng)常維護(hù)，有時每周一次。

　　由于這些泵使用的是防回流閥，壓力調(diào)節(jié)器，止回閥和其他配件，因此它們經(jīng)常會出現(xiàn)漂白劑的泄漏和結(jié)晶現(xiàn)象。

　　泄漏會損壞泵和配件，并且結(jié)晶會導(dǎo)致流量和能量損失中斷。由于次氯酸鈉具有苛刻的腐蝕性，因此每周的維護(hù)要求也給人員帶來了安全隱患。SWRF維護(hù)主管Joe Holowell說：“試圖保持它們的運(yùn)行一直在進(jìn)行著不間斷的戰(zhàn)斗。”

　　圖2。SWRF的三臺螺桿泵將次氯酸鈉送入澄清池，而第四臺則用于反沖洗過濾器。解決方案

　　為了最大程度地減少其化學(xué)計量泵的維護(hù)要求，該工廠轉(zhuǎn)向了另一種技術(shù)。它正在尋找能夠提供層流，低擁有成本和更高安全性的產(chǎn)品。該解決方案采用PCP技術(shù)的形式。

　　兩種最常見的化學(xué)計量泵是隔膜計量泵和軟管泵。PCP提供準(zhǔn)確，層流，可重復(fù)的流量，而無需某些設(shè)備所需的輔助設(shè)備。PCP的無脈動流導(dǎo)致對過程的更嚴(yán)格控制，而PCP可以提供實時化學(xué)物質(zhì)以滿足要求。它們不需要吸入側(cè)止回閥，脈動阻尼或背壓，防虹吸或除氣閥。由于零件較少，五氯苯酚的泄漏，結(jié)晶和其他障礙物的風(fēng)險較低。

　　PCP還可避免蒸氣鎖定。它們通過次氯酸鈉和其他產(chǎn)品的蒸氣相，并帶有廢氣的趨勢，這可能會中斷該過程中的化學(xué)進(jìn)料。

　　SWRF于2017年初安裝了其第一臺PCP，此后又安裝了三臺PCP，其中兩臺備件可用作備份。它們裝有流量計，并由變頻驅(qū)動器(VFD)控制。其中三個泵將次氯酸鈉送入澄清池，并設(shè)置為每小時6加侖(gph)。第四個用于反沖洗過濾器，設(shè)置為10 gph。
 

　　圖3.此化學(xué)計量系統(tǒng)是基于利用次氯酸鈉處理和分配的最佳實踐而構(gòu)建的。

       自從安裝在SWRF以來，新的PCP要求零維護(hù)。五氯苯酚通常由堅固的材料制成，使其能夠承受漂白劑和其他輕度至腐蝕性化學(xué)物質(zhì)的苛刻和腐蝕性。

　　次氯酸鈉泵殼可以用氯化聚氯乙烯(CPVC)制成。機(jī)械密封中的彈性體定子，彈性體接頭蓋和彈性體波紋管可以由耐化學(xué)材料制成，例如橡膠和含氟聚合物彈性體。轉(zhuǎn)子， 連接 桿和機(jī)械密封件均采用鈦制成。齒輪電動機(jī)涂上兩部分的耐化學(xué)環(huán)氧涂料后，可以很好地工作。

　　具有美國國家電氣制造商協(xié)會(NEMA)4倍額定值的VFD可以插入120伏電源插座，并使用4到20毫安的信號對集成驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行停止，啟動和速度控制，從而實現(xiàn)這些泵可以無縫地維持應(yīng)用的正確過程要求。

　　結(jié)果

　　自安裝以來，Holowell說SWRF的新PCP幾乎不需要維護(hù)。泄漏，結(jié)晶和工藝中斷一直沒有成為問題，從而節(jié)省了能源，并顯著降低了維持運(yùn)營所需的維護(hù)成本和人力。

　　盡管SWRF的隔膜計量泵經(jīng)常遇到結(jié)晶問題，從而導(dǎo)致過程中斷和安全問題，但PCP仍可以連續(xù)運(yùn)行。

　　霍洛威爾說，最大的節(jié)省是時間和人力。過去，許多工廠的管理人員和操作人員由于可能錯誤的使用而誤解了化學(xué)計量的PCP。最終用戶擔(dān)心空轉(zhuǎn)問題，密封件故障以及零件更換困難。

　　但是這種看法正在改變。