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物質。隔膜和蠕動計量泵通常是此類應用的首選技術。但是，對于佛羅里達州Cape Coral的一家水回收廠，由于其次氯酸鈉計量系統的精度，效率和可靠性而選擇了螺桿泵(PCP)。

　　挑戰

　　開普科勒爾市已被公認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施，可回收和再利用經處理的廢水進行灌溉：珠穆朗瑪水回收設施和西南水回收設施(SWRF) )。該市還擁有300多個廢水泵提升站和眾多淡水渠泵站，以補充灌溉系統。

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

　　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域更為嚴重的問題。直到2017年初，SWRF都使用電機驅動的機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，但它們需要經常維護，有時每周一次。

　　由于這些泵使用的是防回流閥，壓力調節器，止回閥和其他配件，因此它們經常會出現漂白劑的泄漏和結晶現象。

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

　　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計量泵的維護要求，該工廠轉向了另一種技術。它正在尋找能夠提供層流，低擁有成本和更高安全性的產品。該解決方案采用PCP技術的形式。

　　兩種最常見的化學計量泵是隔膜計量泵和軟管泵。PCP提供準確，層流，可重復的流量，而無需某些設備所需的輔助設備。PCP的無脈動流導致對過程的更嚴格控制，而PCP可以提供實時化學物質以滿足要求。它們不需要吸入側止回閥，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，結晶和其他障礙物的風險較低。

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

　　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，并由變頻驅動器(VFD)控制。其中三個泵將次氯酸鈉送入澄清池，并設置為每小時6加侖(gph)。第四個用于反沖洗過濾器，設置為10 gph。
 

　　圖3.此化學計量系統是基于利用次氯酸鈉處理和分配的最佳實踐而構建的。

       自從安裝在SWRF以來，新的PCP要求零維護。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物質的苛刻和腐蝕性。

　　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材料制成，例如橡膠和含氟聚合物彈性體。轉子， 連接 桿和機械密封件均采用鈦制成。齒輪電動機涂上兩部分的耐化學環氧涂料后，可以很好地工作。

　　具有美國國家電氣制造商協會(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動電機進行停止，啟動和速度控制，從而實現這些泵可以無縫地維持應用的正確過程要求。

　　結果

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

　　盡管SWRF的隔膜計量泵經常遇到結晶問題，從而導致過程中斷和安全問題，但PCP仍可以連續運行。

　　霍洛威爾說，最大的節省是時間和人力。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計量的PCP。最終用戶擔心空轉問題，密封件故障以及零件更換困難。

　　但是這種看法正在改變。