泵及系统

计量泵运用之污水脱氮化处理

低流量的精密添加在医疗设备领域的已使用几十年，但这项运用亦特别适用于低量或极少量的计量添加甲醇。

 

在未处理的废水中存在大量的氮，这些高浓度的氮会引起环境污染问题，特别是将其直接排放至江河湖海中。

 

氮是氨的菌群代谢产物，在自来水中起到消耗溶解氧的作用，硝酸还可刺激水生植物和海藻的生长，这会导致水中氧不足另外阻挡海产生物接收光照，从而导致一种称为超营养化的现象，同时，氮会释放出对部分生物不利的有害物质，最终引起严重的公共卫生灾害。氮也是饮用水中的重要污染物质，会引发高铁血红蛋白症、影响人体血红蛋白的运氧能力。

 

有人会怀疑在排进江海之前污水处理过程中产生的氮量是否明显的减少了，主要的难点在于找到一种经济实惠又行之有效的减少氮的方法。

 

用甲醇进行脱氮处理

通过脱氮处理，水处理设备会将多余的氮转化为氮气然后挥发至空气中，这种处理方式可以避免水底的藻华现象，使氧和阳光能直接达到水底生物生产位置。

 

现常用的几种去氮如使用预处理水池，充气槽罐以及吹风机等。在美国有将近200处污水处理处，但在处理过程中也是额外添加甲醇以便加速厌氧菌将有害氮迅速分解。

 

甲醇是无色，易挥发，易燃和易生物降解的物质，市面上均能采购，采用甲醇进行脱氮的成本是采用目前现有方式的八分之一左右。

 

在大多数情况下，计量泵是用来添加甲醇进入污水中，可以采用不同形式的泵但会对泵有所要求，如与液体接触部件的化学性质，及用电安全指数。

 

因为甲醇是一种有机溶剂，这要求与其接触时，泵的部件不会发生任何化学反应，另外甲醇是易挥发易燃液体，泵必须保证在危险敏感区域亦是安全的，特别是1&2服务等级。

 

在污水处理中常使用隔膜泵进行甲醇的添加，然后在进行低流量添加处理时，如学校，医院及偏远的社区，带阀的泵会不容易泵起液体，且过程中容易产生气泡，对于这种小流量的污水处理，有项技术已被使用了几十年，也被认为是理想的解决方法。

 

无阀柱塞泵

无阀柱塞泵，仅依靠一个运动部件的反复反转运动来实现液体的抽取和排放，液路上仅需一个运动部件即可，不需要类似隔膜泵和其他泵上的止回阀。

 

这项技术能满足精度需求，在小流量的处理中也能很好运作，采用蓝宝石硬度，性能稳定的陶瓷部件能准确地被制作的同时保证使用中的低残留。柱杆和套筒均采用了这种耐磨损和化学性不活泼的陶瓷材料，耐磨损的特质使得泵在长时间的使用之后泵腔仍保持原样，从而减少了对腔体的检查工作。FMI无阀计量泵能自吸微量的试剂且不会漏吸，泵的高密封性使得液体不会遗留在后方。

  在脱氮作用的过程中计量甲醇时，一个无阀计量泵是由一个额定危险马力等级1级的电机的1/3马力驱动，如图1所示的安装，在一个社区大学的污水处理点的一个无加热的户外密封箱内。

如何运作

FMI的无阀计量泵使用唯一的一个运动部件-柱杆在与之相配的套筒内往返往复运动，从而带动液路中的液体往同一个方向流动，并且无任何残留在管路后方，柱杆的旋转运动与标准的柱塞泵相似，随着柱杆的往后移动，将液体带入泵腔内但柱杆往前移动时把泵腔内的液体排出。

 泵在往复运动的同时持续的向一个方向旋转，柱杆末端设计有一个切口，随着柱杆的旋转，切口的朝向在进口和出口间交替宛如一个阀的功能，但进出口在任何时候均不相连，所以可以省去了检查阀的工作，如图所示一个完整的往复旋转运动会完成一次抽液和一次排液。

  隔膜泵，风囊泵以及传统的柱塞泵普遍都有四个阀，即使日常的操作，随着使用的时间增加这些阀均会出现磨损，密封性降低，液体遗留在后方，当出现遗留时那么精度需要校正，严重的情况下，需要更换阀。

简易流量调节

泵的单滴流量可以调过调节泵头的偏转角度来调节，当泵头相对于电机，与电机相平行于同一水平线时，此时的单滴流量为零，这种情况下柱杆只有旋转的动作，无上下的往复运动。随着泵头的偏转角度向任一方向的增加，柱杆旋转把液体带入泵腔（如图2），偏转角度越大，单滴的流量越大。单滴的流量可从量程范围的0-100%之间任意调节，流量指示器可提供准确和简单的线性校正。泵有做特殊设计，不管泵调节至任何流量任何偏转角度，柱杆均会运动至套筒的底端以便排空泵腔内的气泡以确保即使在低流量的情况也能排空气泡保证点滴精度。

准确度和精确度

通过监测滴定量的准确性和精确性来测量滴与滴之间的一致性即重复精度，准确性是指实际滴定量的平均值与理想值或目标值之间的对比，精确性是指滴与滴之间的差异度，大量的测试表明一些无阀计量泵在百万次的点滴中的精度可以达到0.5%或更好。

无阀计量泵有多种规格可同选择，包括单机的点滴系统，医疗的小型原始设备制造，分析处理仪等。泵的技术广泛地运用在不同领域的流体精密控制上，如再牛仔中添加维他命D，医疗设备组装时添加黏合剂，隐形眼镜生产时单体的处理等。

 

作者简介

Herb Werner在FMI担任市场经理20年并拥有35年的液路控制系统工作经验，对计量泵在化工处理，水处理，医疗分析设备和制药领域的运用均有丰富的经验。他拥有环境生物学的学士学位，是ISA,AWWA,&WEF协会的活跃会员。

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