差压隔膜式加药装置研究

摘要

自来水处理和设施农业喷滴灌系统都需要向压力管道中投加药剂，后者还会投加肥料，一般采用泵加压和差压真空吸入这两种投加方式，前者需要消耗电力，并要有一套自控系统以保证加药比例，后者需要在管道上设置减压装置，造成较大水头损失，并且倒吸现象严重，吸程有限，影响其大规模应用，因此研发一种结构简单、无需电力，不需要大幅度降低管道压力、加药均匀、比例可控的管道加药器将具有现实意义和实用价值。把药剂加入压力管道就类似给管道打点滴，因此如何让药液中的压力大于管道中的压力是一个技术关键。针对上述问题开展了理论分析、设计和实验，研发出新型的管道加药器。取得的主要成果为:
　　1、设计出与传统加药器原理完全不同的新型加药器。通过将柔性药袋置于一个密闭的压力罐中，压力罐接来水管道，药袋出口也接来水管道，两个接头中间设置一个减压阀，造成了密闭罐中的压力略大于药袋出口处管道中的压力，药剂就可以像打点滴一样注入压力管道。由于完成出药仅仅需要克服流动过程中的局部水头损失，这样的工作原理不需要很大的压差，管道水头损失在0.1-0.5m范围内，基本可以忽略不计。
　　2、通过理论分析发现，新型加药器具备等比例投加的点。由于流进压力罐中的水和流出药袋药剂的体积相等，加药过程中是一个延续、非间断的连续流动，它和来水管道并联运行，两条并联运行管道中的流量成比例，因此无论来水管道中压力和流量如何变化，加药流量和管道中的流量成一个固定比例，也就是说管道中药剂浓度恒定，并且这个比例可根据需要调节。
　　3、依据新原理试制出三种样机，分别为差压隔膜式、渐扩式、渐缩式加药器，逐步优化了加药器的结构和工作方式。研发了试验系统，采用盐水和液态肥料作为试验药剂，对新装置加药性能进行了试验，结果表明，在同一流量（压力）条件下，不同时刻取样口的浓度基本一致，最大相对偏差仅为3.07％，流量压力变化时，加药比例稳定在1.7％，最大浓度偏差为1.67％，加药均匀度可达97％，属于等比例加药。同时验证了加药比例调节范围，并开展了现场试验。
　　4、探讨了将新型加药器应用于小型自来水厂投加PAC或PAM的可能性。通过与输水主管并联一根管径较小的管道，利用输水管道中的沿程损失作为压差来实现投药，由于特无需在主管上增加减压阀，因此能耗为零。
　　5、新型加药器无需消耗电力，仅凭管道水压即可完成加药，药剂浓度不受管道压力、流量变动化影响，装置具有自我调节性能，结构简单，制造容易并且安装使用方便。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 自来水厂加药装置研究现状

1．3 设施农业管道加药装置研究现状

1．4 研究目的及意义

1．5 研究内容与技术路线

1．5．1 研究内容

1．5．2 技术路线

2 新型管道加药器的设计

2．1 差压隔膜式加药器的设计

2．1．1 差压隔膜式加药器的结构

2．1．2 差压隔膜式加药器的工作原理

2．1．3 差压隔膜式加药器的特性点

2．2 差压渐扩式加药器的设计

2．2．1 差压渐扩式加药器的结构

2．2．2 差压渐扩式加药器的工作原理

2．2．3 差压渐扩式加药器的特性点

2．3 差压渐缩式加药器的设计

2．3．1 差压渐缩式加药器的结构

2．3．2 差压渐缩式加药器的工作原理

2．3．3 差压渐缩式加药器的特性点

2．4 差压隔膜式加药器的等比例投加特性

2．5 本章小结

3 新型管道加药器的性能试验

3．1 试验目的

3．2 试验方法与仪器

3．3 差压隔膜式加药器盐水试验

3．3．1 试验系统设计

3．3．2 试验方法

3．3．3 试验结果

3．3．4 差压隔膜式加药器存在的问题

3．4 改进型差压隔膜式加药器盐水及施肥试验

3．4．1 试验系统设计

3．4．2 试验方法

3．4．3 试验结果

3．4．4 改进后差压隔膜式加药器的优点及存在的问题

3．5 差压渐扩式加药器施肥试验

3．5．1 试验系统设计

3．5．2 试验方法

3．5．3 试验结果

3．5．4 差压渐扩式加药器的改进

3．6 本章小结

4 新型管道加药器的应用

4．1 新型管道加药器在设施农业的应用

4．1．1 试验方法

4．1．2 结果分析

4．2 滴灌系统中等比例投加试验

4．2．1 试验方法

4．2．2 结果分析

4．3 新型管道加药器在小型水厂的应用

4．3．1 小型水厂投加PAC、PAM的可行性

4．3．2 小型水厂的实际工作系统

4．4 本章小结

5 结论与建议

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

致谢

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