二氧化碳（CO₂）投加装置 / 系统

一、二氧化碳（CO₂）投加装置 / 系统・全维度通用叫法

1、国标正式名称（招投标、合同、技术协议首选）：二氧化碳投加系统、液态二氧化碳 pH 调节装置、二氧化碳自动投加成套设备、饮用水碳酸化投加系、CO₂加药及 pH 闭环控制系统、液态 CO₂汽化溶解投加装置

2、工艺分类名称（气投 / 液碳酸投区分）气态投加（气 - 液）：二氧化碳气体喷射投加装置、文丘里式 CO₂气相投加系统、负压真空式二氧化碳投加设备液态碳酸投加（液 - 液、原液 pH5.3~5.6）：饱和碳酸溶液制备投加系统、过饱和碳酸原液投加装置、CO₂高压溶解碳酸化系统

3、行业俗称 ：CO₂加碳机、碳酸投加设备、降 pH 加碳装置、二氧化碳溶水一体机、水厂调酸碳加药机

二、二氧化碳（CO₂）投加装置 / 系统完整工作原理

1.化学原理

液态 CO₂经汽化溶于水生成弱酸碳酸，依靠碳酸缓冲特性微调 pH，不新增盐类杂质：\(\ce{CO2+H2O<=>H2CO3<=>H+ + HCO3-}\)投加氢离子中和水体碱性，将原水 pH8.3～8.8 降至7.2～7.8 混凝最优区间，优化 PAC 絮凝、控制出厂铝含量、稳定管网水质。

2.气态 CO₂投加工艺流程

液态 CO₂储罐→空温汽化器→两级稳压调压→气体质量流量计→文丘里 / 真空喷射器→原水管道混合→在线 pH 采集→PLC 闭环自控

①低温液态二氧化碳（-35℃、2.2MPa）经空温汽化器吸热变为常温气态；

②喷射器利用水流负压把 CO₂打散为微气泡，随水流就地溶解；

③出水 pH 信号反馈控制系统，自动增减进气量。溶解效率 95%～97%，控 pH 精度 ±0.03~±0.05

3.饱和碳酸液投加

工艺流程

液态 CO₂→汽化调压→高压密闭溶解罐→制备饱和碳酸原液→变频计量泵→管道混合器→原水混合→pH 在线监测→变频联动调量

①高压罐体密闭强制溶气，CO₂完全溶于水，制成酸性碳酸原液；

②以液态药剂形式定量加注，无气体逃逸；

③根据后端 pH 实时调整投药频率。溶解效率≥92%，投加平稳、pH 波动小

4.PLC 自动控制原理

采用进水流量 + 出水 pH 双参数 PID 闭环控制：原水 pH 偏高 / 进水流量变大→系统加大 CO₂投加量；原水 pH 偏低→自动减量；配套罐体液位、超压、泄漏联锁保护，故障自动切断气源。

5.水处理实际作用

①优化 PAC 水解，矾花密实，减少药剂投加量 15%～25%，出水残铝＜0.05mg/L 达标；

②调整水体碱度，控制 LSI 指数 - 0.3～+0.3，避免供水管道腐蚀、结垢。

三、二氧化碳（CO₂）投加装置 / 系统｜完整主要组成

1.气源储存单元

①液态 CO₂低温储罐（10～50m³，设计压力 2.5MPa）

②储罐配套附件：液位计、压力表、安全阀、紧急切断阀、充装接口

2.汽化减压单元

①空温式汽化器（自然换热，-35℃液 CO₂汽化成常温气体）

②双级调压减压阀、过滤器、安全阀、旁路泄压管路

3.计量投加单元

①气相投加热式气体质量流量计、真空喷射器 / 文丘里混合器、手动 / 气动切断阀②液碳酸投加高压碳酸饱和溶解罐、变频隔膜计量投加泵、静态管道混合器（产出 pH5.3～5.6 碳酸原液）

4.在线检测自控单元

①进水 pH 仪表、出水在线 pH 变送器、流量仪表

②PLC 控制柜、触摸屏、PID 自动控制系统

③Modbus 通讯模块（对接水厂中控 SCADA）

5.安全配套辅件CO₂气体泄漏报警器、超压联锁切断装置、管路支架、防腐管路、排污组件

四、二氧化碳（CO₂）投加装置 / 系统｜核心 + 前沿强大功能基础核心必备功能

1、水质调控核心

pH 全自动闭环调节：前馈（进水流量 + 原水 pH）+ 反馈（出水 pH）双 PID 自控，常规控制精度 ±0.05~±0.1pH，稳定控值 7.2~7.8，适配国标饮用水指标。

混凝增效控残铝：精准下调原水碱度，减少 PAC / 铝盐投加 25%~35%，出厂残铝稳定≤0.08mg/L，杜绝铝超标，同步减少水厂污泥产量。

抑制藻类、稳消毒：消除水体高碱环境，抑制夏秋季藻类爆发，稳定出厂余氯，降低三氯甲烷等消毒副产物生成量。

绿色代强酸：碳酸弱酸中和，无氯离子、硫酸根带入水体，不升高 TDS，替代盐酸 / 硫酸，规避危化品采购、仓储合规风险。

2、气液溶解投加

高压饱和碳酸制备（液液投加标配）：3~4bar 密闭承压溶解罐，预制 pH5.3~5.6 饱和碳酸原液，CO₂利用率 95%~97%，投加点无气体逸泡浪费。

文丘里负压气相投加：负压自吸进气，管路破损自动断气，防爆安全，适配大水量管道直投。

变频计量投药：碳酸原液配套变频隔膜泵，随水量自动线性调节投加流量。

3、安全与基础自控多级安全联锁：储罐高低液位、汽化超压、CO₂泄漏报警联锁紧急切断阀，超限自动停机关气。

PLC 就地全自动运行，触摸屏就地参数设置、曲线查看、故障记录，可 24h 无人值守运行。

空温式汽化免电辅热，液态 CO₂自然换热汽化，运行能耗远低于强酸加药系统。

前沿高端超强功能

1.智能算法精准控制（行业前沿）

AI 水质预判自适应投加：内置水质大数据算法，根据季节、水温、原水浊度、碱度历史数据提前预判 pH 变化，提前预调投加量，消除大水量波动滞后，控 pH 精度可达 **±0.01~±0.03**。

多参数联动协同控制：联动在线碱度、铝离子、余氯仪表，不只依靠 pH 单点控制，全链路联动优化投加策略。

多工况自适应：汛期高浊水、夏季高藻高 pH、冬季低温低溶解度三种模式一键切换。

2.超高效率溶解升级

过饱和碳酸制备技术：承压多级微纳米强制溶解，CO₂利用率最高≥99%，彻底杜绝投加点二氧化碳气泡上浮浪费，相比传统气投省气 15%~22%。

压差扩散喷射投加：投加器自带背压结构，碳酸原液高压弥散入水体，瞬时均匀混合，无局部过酸、局部 pH 偏高问题。

3.物联网智慧运维（数字化水厂标配）

远程云端监控 + 手机 APP 运维：4G / 以太网双通讯，远程查看实时流量、pH、设备启停、CO₂储罐余量，远程修改控制参数、远程故障排查。

故障自诊断 + 提前预警：设备压力异常、汽化故障、仪表漂移提前 24~48h 预警，生成维保工单，避免突发停机断投。

数据云端存储：全年 pH、耗碳量、产水量自动存档，自动生成月报、能耗报表，满足水厂智慧水务平台接入。

全协议兼容：Modbus-RTU/Modbus-TCP，无缝对接水厂 SCADA、中控系统、智慧水务平台。

4.节能低碳 & 资源化（双碳项目加分）

余冷回收节能：利用液态 CO₂汽化冷量预冷制水，降低系统配套冷却能耗，整机节电 10%+。

废气 CO₂回收兼容：可接入锅炉 / 工业尾气提纯 CO₂气源，实现废碳资源化利用，降低原料采购成本，符合低碳项目申报要求。

5.模块化灵活拓展撬装一体化集成：整机工厂预装撬块，现场仅对接进出水、气源、电源，缩短安装工期 70%；支持一用一备自动切换、多机组并联联动投加。

双气源自动切换：钢瓶 CO₂+ 低温储罐双路进气，气源不足自动切换备用气源，不间断连续运行。