申请日2014.08.21
公开(公告)日2016.03.30
IPC分类号B01F3/12; B01F13/10; B01F13/02; B01F15/02; B01F15/04
摘要
本发明为一种废水处理用的熟石灰乳液的制备方法及装置，涉及工业废水处理装置，解决现有技术故障多，粉尘大的问题，本方法包含：粉剂熟石灰进石灰仓;熟石灰振动下落到混合器;计量投加熟石灰;熟石灰在混合器内通过喷淋器加水进行接触配比;气流搅拌熟石灰与水;熟石灰与水混合溶解;形成石灰乳液并由加压泵将其投加到废水处理的各个工艺点。本发明中，通过喷淋器和混合器实现熟石灰与水的接触配比，石灰配置由下进水改为上进水增加了混合时间，在喷淋器的水膜作用下，降低了石灰粉尘污染，降低了石灰下降管堵塞率。通过气流搅拌器的气流搅拌，增加了石灰和水的混合效率，提高了熟石灰的利用率，提高了设备连续运行的能力。
权利要求书
1.一种废水处理用的熟石灰乳液的制备方法，其特征在于包含以下步骤：
S1，选用的来料是熟石灰不经过任何加工的粉剂状态，将来料加入石灰仓内;
S2，将粉剂状态的熟石灰在石灰仓内受振动器振动并下落;所述振动器的运行状态受PLC控制器控制;
S3，将振动后的粉剂熟石灰下落至供粉机内，供粉机按PLC控制器设置的指令，将所需比例的粉剂熟石灰计量投加到一混合器内;
S4，按PLC控制，在混合器内通过喷淋器加水，使熟石灰与水在混合器内进行接触配比的预混合，降低粉尘的产生，熟石灰与水成固液两相流，流入一气流搅拌器;
S5，在气流搅拌器内用压缩空气的气流搅拌固液两相流的熟石灰与水，通过高速的气流将熟石灰和水的固液两相流剪切、粉碎，使二者得到进一步的混合，熟石灰与水为固液两相流，流入一溶解罐中;所述压缩空气的运行状态受PLC控制;
S6，溶解罐中加入所需比例的水，用机械搅拌机将熟石灰与水搅拌混合，发生溶解反应，呈悬浮液，形成液态石灰乳液;
S7，溶解罐中形成的液态石灰乳液由加压泵将其投加到废水处理的各个工艺点。
2.一种废水处理用的熟石灰乳液的制备装置，其特征在于包含：
石灰仓(1)，是漏斗状仓，上面开口处加粉剂状态的熟石灰;
PLC控制器(4)，安装于石灰仓(1)外;
振动器(2)，共有2个，固定于石灰仓(1)下部的金属外壁上，所述振动器(2)与PLC控制器(4)连接;
插板阀(3)，安装在石灰仓(1)底部，控制石灰仓(1)内粉剂熟石灰的下落量;
供粉机(5)，其供粉箱(52)的上部接口通过膨胀节(51)与插板阀(3)的底部连接，接收石灰仓(1)下落的粉剂熟石灰，供粉机(5)的运行控制器与PLC控制器(4)连接;
出粉管(6)，其一端与供粉箱(52)的底部连接;
混合器(13)，其顶部与出粉管(6)的另一端连接，供粉机(5)内的粉剂熟石灰通过出粉管(6)输送到该混合器(13)内;
进水阀(15)，其一端为进水端，另一端为出水端，进水阀(15)的阀体控制器与PLC控制器(4)连接;
喷淋器(14)，其与进水阀(15)的出水端连接，安装在混合器(13)的顶部，向进入混合器(13)的粉剂熟石灰喷水，使熟石灰与水在混合器内进行接触配比的预混合，熟石灰与水成固液两相流;熟石灰与水的配比量通过PLC控制器(4)控制供粉机(5)的运行时间来调整;
气流搅拌器(16)，其顶部与混合器(13)的底部连接，混合器(13)内固液两相流的熟石灰与水流入气流搅拌器(16)内，其一侧连接一气阀(17)，气阀(17)与压缩空气源连接，气流搅拌器(16)用压缩空气的气流搅拌固液两相流的熟石灰与水，进一步对二者进行混合;
石灰下降管(7)，其上端与气流搅拌器(16)的底部连接;
溶解罐(11)，其上部与石灰下降管(7)的下端连接，所述气流搅拌器(16)内的固液两相流的熟石灰与水通过所述石灰下降管(7)落入溶解罐(11)内;
机械搅拌机(9)，其搅拌叶片安装在溶解罐(11)内，其机械控制器与PLC控制器(4)连接;溶解罐(11)内的熟石灰与水经机械搅拌机(9)搅拌混合发生溶解反应，呈悬浮液，形成液态石灰乳液;
加压泵(12)，与所述溶解罐(11)的底部连接，由其将溶解罐(11)内的石灰乳液投加到废水处理的各个工艺点。
3.如权利要求2所述的废水处理用的熟石灰乳液的制备装置，其特征在于：
所述溶解罐(11)是圆筒式罐。
4.如权利要求2所述的废水处理用的熟石灰乳液的制备装置，其特征在于：
所述溶解罐(11)内装有液位计(8)，所述液位计(8)与所述PLC控制器(4)连接。
5.如权利要求2所述的废水处理用的熟石灰乳液的制备装置，其特征在于：
所述溶解罐(11)的上部设置有出气管(18)，出气管(18)上安装有过滤桶(19)。
6.如权利要求2所述的废水处理用的熟石灰乳液的制备装置，其特征在于：
所述喷淋器(14)由储水筒体(21)及数个喷头组件(23)组成，其中：
所述储水筒体(21)是一个带有内凹进料口(22)的储水容器，置于所述混合器(13)的顶部，并卡紧于出粉管(6)的另一端，再通过一盖板(20)盖住储水筒体(21)与混合器(13)的空隙部位，所述进料口(22)与所述出粉管(6)连通;所述储水筒体(21)的上部密闭，下部设有2-4个均布的出水管(31)，出水管(31)端部有螺纹结构，分别安装相应数量的所述喷头组件(23);储水筒体(21)的一侧设有与所述进水阀(15)出水端连接的进水口(24);储水筒体(21)内是镂空结构，镂空部位为储水区域(30)，由进水口(24)向储水区域(30)供水。
7.如权利要求6所述的废水处理用的熟石灰乳液的制备装置，其特征在于：
所述喷头组件(23)由一个喷头座(33)，两个喷头(34)及稳流器(35)组成，其中：
所述喷头座(33)是一根三通管，其上端接口及两个水平接口端均为内螺纹结构，上端接口与所述出水管(31)端部螺纹连接;两个水平接口分别安装一个所述喷头(34)，两个喷头(34)在同一个轴线上，其中一个对着进料口(22)，另一个对着混合器(13)的内壁;每个喷头(34)由喷管(37)，与喷管(37)连接的收缩管(38)以及与收缩管(38)连接的喷嘴(39)组成，所述收缩管(38)是呈收缩状喇叭形管，喷嘴(39)是呈扩散状喇叭形管，喷嘴(39)的出水口(40)呈长方形，并其长边处水平状态;喷头座(33)与喷头(34)通过螺纹连接;每个喷头(34)内装有一个所述稳流器(35)，稳流器(35)是一个圆筒体内装有由数个隔流板(36)形成的栅格状的部件。
8.如权利要求7所述的废水处理用的熟石灰乳液的制备装置，其特征在于：
所述收缩管(38)的收缩角(β)在40°-50°之间;喷嘴(39)的扩散角(α)在90°-110°之间。
9.如权利要求2所述的废水处理用的熟石灰乳液的制备装置，其特征在于：
所述混合器(13)是倒锥体结构，其顶部上沿口(41)与喷淋器(14)连接，中间筒体(42)为水与熟石灰配比区域，下面设有法兰(43)，与气流搅拌器(16)连接。
10.如权利要求2所述的废水处理用的熟石灰乳液的制备装置，其特征在于：
所述气流搅拌器(16)设有上法兰(521)及下法兰(522)，分别与混合器(13)和下降管(7)连接，其由中空的上椎体(46)和下椎体(47)组成，二者通过螺纹连接，并通过螺纹调节二者之间的环形间隙(51)的大小;下椎体(47)的中间设有一条与所述环形间隙(51)连通的气环(49)，气环(49)一侧设有与气阀(17)连接的进气口(50)，上椎体(46)的中空腔是与混合器(13)连通的连接腔(48)，下椎体(47)的中空腔为搅拌管(53)，搅拌管(53)的底部与下降管(7)连通。
说明书
一种废水处理用的熟石灰乳液的制备方法及装置
技术领域
本发明涉及工业废水处理装置，尤其是指一种涉及酸性废水处理用的熟石灰乳液的制备方法及装置。
背景技术
在工业酸性水处理中，石灰是最常用的中和剂，在使用过程中具有成本低、有益于污泥的絮凝和沉淀以及使用简便等优点。
目前，石灰的投加方式分为干式和湿式两种。其中，湿法投加方式中普遍采用熟石灰和水制备的石灰乳液调节水的PH值。
石灰乳液制备装置是利用生石灰、熟石灰通过硝化、溶解而制成一定浓度的石灰乳液。制成的石灰乳液可用来调节水的PH值，对废水中胶体微粒能起助凝作用，降低水质硬度，进行工业含酸废水处理、含锌废水处理，去除水中胶体硅，提高脱盐、烟气脱硫的能力。现有石灰乳液的制备主要有以下几种方法：
采用人工投加熟石灰粉，加水搅拌，溶解一段时间，通过加压泵送至生产现场使用，这种方式劳动强度高，生产效率低，周期长，已很少使用;
采用棒球磨膏化机，其运用于颗粒直径在0.2-3mm之间的生石灰，由于石灰的颗粒较粗大，需采用棒球磨膏化机，进行粗膏化反应与细膏化反应，然后进入稀释罐进行搅拌稀释，制备成所需浓度的石灰乳液。
采用交叉式石灰硝化器，其运用于颗粒直径<0.2mm的生石灰。石灰粉剂在生石灰熟化反应室由双螺旋搅拌轴交叉磨削、搅拌、推进装置进行石灰硝化。熟化后的石灰乳流入稀释反应室,由稀释水管口进入的冷却水降低乳液温度,并由耙齿搅拌,使石灰进一步溶解、硝化。硝化机硝化后的膏状石灰乳,由底部的放料管口放入下部的稀释罐进行稀释,以达到所需的石灰乳浓度。
上述棒球磨膏化机及交叉式石灰硝化器主要运用于大批量生石灰的硝化反应，设备费用高、占地大、维修及操作复杂。
采用旋流硝化器，其运用于石灰用量小的熟石灰乳制备系统。旋流器内部喷头及旋流机构使水沿圆切线旋转，产生的水帘能把石灰与水混合。由于旋流 器流量较小，它采用下进水、上进石灰的结构，石灰在供粉管道内有结块现象，进入溶解罐后无法充分搅拌均匀，石灰浓度较难控制，设备故障较高，石灰粉尘对周边的环境污染较大等缺点;
采用熟石灰在溶解罐中与水搅拌，其是将来料熟石灰不经过任何的加工于粉剂状态通过振动器振动从石灰仓内下落至供粉机内，供粉机按PLC设置的指令，将一定比例的熟石灰投加到溶解罐中，通过机械搅拌机将熟石灰与水混合发生溶解反应，形成液态石灰乳液，并由加压泵投加到废水处理的各个工艺点。现有采用熟石灰在溶解罐中与水搅拌形成液态石灰乳液的工艺参见图1：
S11，选用的来料是熟石灰不经过任何加工的粉剂状态，将来料加入石灰仓内;
S12，将粉剂状态的熟石灰在石灰仓内受振动器振动并下落;
S13，将振动后的粉剂熟石灰下落至供粉机内，供粉机按PLC设置的指令，将所需比例的粉剂熟石灰投加到溶解罐中;
S14，通过PLC控制，溶解罐中加入所需比例的水，用机械搅拌机将熟石灰与水搅拌混合发生溶解反应，呈悬浮液;
S15，溶解罐中形成液态石灰乳液，由加压泵将其投加到废水处理的各个工艺点。
现有采用熟石灰在溶解罐中与水搅拌形成液态石灰乳液的石灰乳液制备装置结构参见图2，其包含：
石灰仓1，是漏斗状仓，上面开口处加粉剂状态的熟石灰;
PLC控制器4，安装于石灰仓1外;
振动器2，共有2个，固定于石灰仓1下部的金属外壁上，分别与PLC控制器4连接;
插板阀3，安装在石灰仓1底部，其作用是控制石灰仓1内石灰的下落量，并且在后续设备发生故障需要检修时，可以切断石灰仓1内的石灰;
供粉机5，其供粉箱52的上部接口通过膨胀节51与插板阀3的底部连接，膨胀节51的作用是吸收振动器2产生的振动，防止后续设备受到影响，同时便于供粉机5的设备安装，供粉机5的运行控制器与PLC控制器4连接;
出粉管6，其一端与供粉箱52的底部连接;
石灰下降管7，其上端与出粉管6的另一端连接;
溶解罐11，是圆筒式罐，便于石灰的搅拌与溶解，其上部与石灰下降管7的下端连接，罐内装有液位计8，该液位计8与PLC控制器4连接;
机械搅拌机9，其搅拌叶片安装在溶解罐11内，其机械控制器与PLC控制器4连接;
底部补水阀10，与溶解罐11的底部连接，对溶解罐11供水，使机械搅拌机9在溶解罐11将熟石灰与水搅拌混合发生溶解反应，呈悬浮液，形成液态石灰乳液，补水阀10的阀体控制器与PLC控制器4连接;
加压泵12，与溶解罐11的底部连接，由加压泵12将溶解罐11内形成的的石灰乳液投加到废水处理的各个工艺点。
现有的石灰乳液制备装置在使用中存在以下问题：
熟石灰的溶解采用下进水，上进料的方式，石灰在溶解罐的搅拌时间短、溶解不充分，石灰乳液浓度无法很好控制，制备过程生产出来的石灰乳液其细腻度、浓度等指标均不稳定，影响后续废水工艺调节，引发管道堵塞;
溶解罐中石灰水解反应会产生大量水汽和热气进入到下料管中，使供粉机下料管内部的石灰因潮湿发生板结甚至堵塞，减少供粉机出粉量，造成石灰乳液的配置浓度不均匀，还会使供粉机堵转，引发设备故障;
装置运行中粉尘较大，易对周边环境产生污染。
石灰与水的硝化和溶解反应是石灰乳液制备装置的关键技术。由于石灰的溶解度很小,对于不同应用场合的石灰原料,其粒度、比重、纯度不同,需要合理选择不同的销解工艺,以及与硝解工艺相对应的装置,才能保证高效率地制备高质量的石灰乳液。由于现有技术中，溶解罐采用下进水，上进料的方式使石灰和水的混合不充分，石灰进入溶解罐中还呈板结状态，混合时间短，石灰在水中得不到完全的销解，一部分石灰没有形成乳液状态就被泵输送出去，石灰的利用率低，石灰浓度达不到工艺需求。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术存在的问题，提供一种废水处理用的熟石灰乳液的制备方法，其能使熟石灰与水均匀混合溶解，制备的石灰乳液浓度均匀，石灰不易板结，粉尘不易外泄。
本发明的另一目的是提供一种废水处理用的熟石灰乳液的制备装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种废水处理用的熟石灰乳液的制备方法，其包含以下步骤：
S1，选用的来料是熟石灰不经过任何加工的粉剂状态，将来料加入石灰仓内;
S2，将粉剂状态的熟石灰在石灰仓内受振动器振动并下落;所述振动器的运行状态受PLC控制器控制;
S3，将振动后的粉剂熟石灰下落至供粉机内，供粉机按PLC控制器设置的指令，将所需比例的粉剂熟石灰计量投加到一混合器内;
S4，按PLC控制，在混合器内通过喷淋器加水，使熟石灰与水在混合器内进行接触配比的预混合，降低粉尘的产生，熟石灰与水成固液两相流，流入一气流搅拌器;
S5，在气流搅拌器内用压缩空气的气流搅拌固液两相流的熟石灰与水，通过高速的气流将熟石灰和水的固液两相流剪切、粉碎，使二者得到进一步的混合，熟石灰与水为固液两相流，流入一溶解罐中;所述压缩空气的运行状态受PLC控制;
S6，溶解罐中加入所需比例的水，用机械搅拌机将熟石灰与水搅拌混合，发生溶解反应，呈悬浮液，形成液态石灰乳液;
S7，溶解罐中形成的液态石灰乳液由加压泵将其投加到废水处理的各个工艺点。
本发明的另一目的是通过以下技术方案实现的：
一种废水处理用的熟石灰乳液的制备装置，其包含：
石灰仓，是漏斗状仓，上面开口处加粉剂状态的熟石灰;
PLC控制器，安装于石灰仓外;
振动器，共有2个，固定于石灰仓下部的金属外壁上，所述振动器与PLC控制器连接;
插板阀，安装在石灰仓底部，控制石灰仓内粉剂熟石灰的下落量;
供粉机，其供粉箱的上部接口通过膨胀节与插板阀的底部连接，接收石灰仓下落的粉剂熟石灰，供粉机的运行控制器与PLC控制器连接;
出粉管，其一端与供粉箱的底部连接;
混合器，其顶部与出粉管的另一端连接，供粉机内的粉剂熟石灰通过出粉管输送到该混合器内;
进水阀，其一端为进水端，另一端为出水端，进水阀的阀体控制器与PLC控制器连接;
喷淋器，其与进水阀的出水端连接，安装在混合器的顶部，向进入混合器的粉剂熟石灰喷水，使熟石灰与水在混合器内进行接触配比的预混合，熟石灰与水成固液两相流;熟石灰与水的配比量通过PLC控制器控制供粉机的运行时间来调整;
气流搅拌器，其顶部与混合器的底部连接，混合器内固液两相流的熟石灰与水流入气流搅拌器内，其一侧连接一气阀，气阀与压缩空气源连接，气流搅拌器用压缩空气的气流搅拌固液两相流的熟石灰与水，进一步对二者进行混合;
石灰下降管，其上端与气流搅拌器的底部连接;
溶解罐，其上部与石灰下降管的下端连接，所述气流搅拌器内的固液两相流的熟石灰与水通过所述石灰下降管落入溶解罐内;
机械搅拌机，其搅拌叶片安装在溶解罐内，其机械控制器与PLC控制器连接;溶解罐内的熟石灰与水经机械搅拌机搅拌混合发生溶解反应，呈悬浮液，形成液态石灰乳液;
加压泵，与所述溶解罐的底部连接，由其将溶解罐内的石灰乳液投加到废水处理的各个工艺点。
所述溶解罐是圆筒式罐。
所述溶解罐内装有液位计，所述液位计与所述PLC控制器连接。
所述溶解罐的上部设置有出气管，出气管上安装有过滤桶。
所述喷淋器由储水筒体及数个喷头组件组成，其中：
所述储水筒体是一个带有内凹进料口的储水容器，置于所述混合器的顶部，并卡紧于出粉管的另一端，再通过一盖板盖住储水筒体与混合器的空隙部位，所述进料口与所述出粉管连通;所述储水筒体的上部密闭，下部设有2-4个均布的出水管，出水管端部有螺纹结构，分别安装相应数量的所述喷头组件;储水筒体的一侧设有与所述进水阀出水端连接的进水口;储水筒体内是镂空结构， 镂空部位为储水区域，由进水口向储水区域供水。
所述喷头组件由一个喷头座，两个喷头及稳流器组成，其中：
所述喷头座是一根三通管，其上端接口及两个水平接口端均为内螺纹结构，上端接口与所述出水管端部螺纹连接;两个水平接口分别安装一个所述喷头，两个喷头在同一个轴线上，其中一个对着进料口，另一个对着混合器的内壁;每个喷头由喷管，与喷管连接的收缩管以及与收缩管连接的喷嘴组成，所述收缩管是呈收缩状喇叭形管，喷嘴是呈扩散状喇叭形管，喷嘴的出水口呈长方形，并其长边处水平状态;喷头座与喷头通过螺纹连接;每个喷头内装有一个所述稳流器，稳流器是一个圆筒体内装有由数个隔流板形成的栅格状的部件。
所述收缩管的收缩角在40°-50°之间;喷嘴的扩散角在90°-110°之间。
所述混合器是倒锥体结构，其顶部上沿口与喷淋器连接，中间筒体为水与熟石灰配比区域，下面设有法兰，与气流搅拌器连接。
所述气流搅拌器设有上法兰及下法兰，分别与混合器和下降管连接，其由中空的上椎体和下椎体组成，二者通过螺纹连接，并通过螺纹调节二者之间的环形间隙的大小;下椎体的中间设有一条与所述环形间隙连通的气环，气环一侧设有与气阀连接的进气口，上椎体的中空腔是与混合器连通的连接腔，下椎体的中空腔为搅拌管，搅拌管的底部与下降管连通。
本发明的有益效果：
本发明的装置中，通过喷淋器14和混合器13实现熟石灰与水的接触配比，石灰配置由下进水改为上进水增加了混合时间，在喷淋器14的水膜作用下，降低了石灰粉尘污染，降低了石灰下降管堵塞率。通过气流搅拌器16的气流搅拌，增加了石灰和水的混合效率，为后续混合溶解创造良好条件，同时气流搅拌器16内气流卷吸性能确保水气和粉尘不会进入供粉机内，降低供粉机堵转的故障。该装置使石灰乳液的细腻度、浓度等指标趋于稳定，提高了熟石灰的利用率;提高了设备连续运行的能力;石灰乳制备系统周边的粉尘污染得到了改善。
