CN103979779B - 一种淤泥快速脱水固化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种淤泥快速脱水固化系统，其包括一凝聚剂拌合装置、一脱水剂拌合装置、一控制装置和一管道，其中所述控制装置，其包括设置在管道上的泥浆流量和浓度的测试元件，其实时测量所述泥浆泵和管道中泥浆的流量及浓度，并根据该流量及浓度值实时控制所述凝聚剂拌合装置的凝聚剂加入量和所述脱水剂拌合装置中清水和脱水剂的加入量；所述管道，其在所述凝聚剂拌合装置之前的管道上设置有测量泥浆流量的流量测试元件，在所述脱水剂拌合装置之前的管道中设置有测量泥浆流量和浓度的测试元件。本发明的整个管道及其装置的控制过程由一控制装置统一进行控制，保证整个脱水固化过程的有序进行和流水化操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种淤泥脱水固化系统，尤其涉及一种具有自动调制功能的流水化化淤泥快速脱水固化系统。
背景技术
现有脱水系统能够实现将淤泥脱水固化处理，在采集的泥浆中加入一定量的固化剂，一种吹填淤泥造地的施工工艺及其装置，该装置包括固化处理系统A和改良泥浆的摊铺系统B。该A包括：泵抽、杂物筛除、固化剂贮料、固化剂输送、压缩空气输送和混合泥浆拌合输送等装置。该B包括：连接管段、软管或者皮带运输机和承载及移动装置。其施工流程为：①将淤泥泥浆吹填至吹填区域或沉淀池中，经沉淀形成浓稠淤泥泥浆的堆积层；②用泵抽装置抽取浓稠淤泥泥浆，同时向浓稠淤泥泥浆输送固化剂，在泵前或泵后管道内将浓稠淤泥泥浆与固化剂混合形成混合泥浆；③将混合泥浆输送至拌合输送装置中，形成改良泥浆；④将改良泥浆输出，通过连接管段输送至摊铺系统B；⑤摊铺系统B将改良泥浆铺设至指定厚度。
该专利中的药剂的加入未能准确实时控制，加入多种药剂时的各药剂加入量及输出量难以实时控制和调整。
鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种淤泥快速脱水固化系统，用以克服上述技术缺陷。
为实现上述目的，本发明提供一种淤泥快速脱水固化系统，其包括一泥浆泵，用以输出所述脱水固化系统所采集及处理后的泥浆，其还包括一凝聚剂拌合装置、一脱水剂拌合装置、一控制装置和一管道，其中，
所述控制装置，其包括设置在管道上的泥浆流量和浓度的测试元件，其实时测量所述泥浆泵和管道中泥浆的流量及浓度，并根据该流量及浓度值实时控制所述凝聚剂拌合装置的凝聚剂加入量和所述脱水剂拌合装置中清水和脱水剂的加入量；
所述凝聚剂拌合装置，其设置在一取浆泥浆泵之后，其包括一螺杆输送单元，所述螺杆输送单元受所述控制装置控制，实时将预设量的凝聚剂加入流经该凝聚剂拌合装置的泥浆中，并通过一双桶溢流单元将泥浆与凝聚剂混合搅拌后连续输出；
所述脱水剂拌合装置，其设置在所述凝聚剂拌合装置之后，其将实时设置的预设量的清水和脱水剂进行混合搅拌，并按照预设的流量输出，输出的脱水剂与经所述凝聚剂拌合装置处理后输出的泥浆进行反应，所述双桶溢流单元包括溢流方式连接的两搅拌桶；
所述管道，其上依序设置有所述凝聚剂拌合装置和脱水剂拌合装置，并且在所述凝聚剂拌合装置之前的管道上设置有测量泥浆流量的流量测试元件，在所述脱水剂拌合装置之前的管道中设置有测量泥浆流量和浓度的测试元件。
较佳的，所述管道中泥浆的流量和浓度的测试元件包括一第一流量计、一第二流量计和一浓度计，其中，
所述第一流量计，其设置在所述凝聚剂拌合装置之前的管道上，测量进入所述凝聚剂拌合装置的泥浆流量，并将该流量信息实时传输至所述控制装置；
所述第二流量计，其设置在所述脱水剂拌合装置之前的管道上，测量进入所述脱水剂拌合装置的泥浆流量，并将该流量信息实时传输至所述控制装置；
所述浓度计，其设置在所述脱水剂拌合装置之前的管道上，测量经所述凝聚剂拌合装置处理后的泥浆浓度，并将该浓度信息实时传输至所述控制装置。
较佳的，所述脱水剂拌合装置包括一脱水剂加入单元和一搅拌单元，其中，
所述脱水剂加入单元包括一加料斗和与所述加料斗连接的一螺杆泵，所述加料斗中盛放有粉状的脱水剂，所述螺杆泵按照所述控制装置设置的转速将粉状的脱水剂加入所述搅拌单元内；
所述搅拌单元，其为一三箱溢流型的搅拌箱，三箱之间顺次采用溢流方式连接，各搅拌箱上均设置有一搅拌驱动电机和一搅拌杆，所述搅拌驱动电机受所述控制装置而驱动所述搅拌杆进行脱水剂搅拌。
较佳的，所述控制装置包括一处理器，其按照下述公式确定凝聚剂的加入量，
Q凝＝Q1×α
其中，Q凝表示每分钟凝聚剂的加入量，Q1表示所述第一流量计测得的泥浆每分钟的流量值，α表示预设的凝聚剂的添加率。
较佳的，所述控制装置按照下述公式确定脱水剂的加入量，
Q脱＝Q2×n
式中，Q脱表示每分钟脱水剂的加入量，Q2表示所述第二流量计测得的泥浆每分钟的流量值，n表示所述控制装置预设的脱水剂加入浓度；
其中，所述预设的脱水剂加入浓度n根据下述公式计算，
n＝0.6×β+0.6
式中，β表示所述浓度计测得的管道中的泥浆浓度。
较佳的，所述双桶溢流单元包括两个搅拌桶，两搅拌桶在上端相通，泥浆液能够自由流动，两个搅拌桶内分别设置有一转动泵轴和一叶轮，所述叶轮设置在所述转动泵轴上。
较佳的，所述了两搅拌桶上还设置有一出口，在该出口端的管道上还设置有一第二泥浆泵，所述泥浆泵按照所述控制装置预设的转速和排量输出泥浆。
较佳的，所述凝聚剂的添加率α预设值为8％～10％。
较佳的，所述搅拌箱上设置有一出口，在该出口端的管道上设置有一加药泵，所述加药泵的转速以及排量由所述控制装置实时设定。
较佳的，在所述脱水剂拌合装置的出口端的管道上还设置有一管道混合器，用以使所述泥浆和拌合后的脱水剂反应，并在所述管道混合器的管道出口实现泥浆的浆液分离。
与现有技术比较本发明的有益效果在于：本发明的淤泥快速脱水固化系统先后对淤泥进行加入凝聚剂处理和加入脱水剂处理，在每一处理过程之前都要对泥浆的流量进行测量，将泥浆流量及浓度信息传输至一控制装置，所述控制装置根据实时的泥浆流量和浓度信息，对凝聚剂和脱水剂的加入量进行确定，保证凝聚剂和脱水剂按照预设的量与泥浆进行搅拌，输出符合要求的泥浆；整个管道及其装置的控制过程由一控制装置统一进行控制，保证整个脱水固化过程的有序进行和流水化操作；本发明中的凝聚剂拌合装置和脱水剂拌合装置都采用溢流方式连接的箱体或桶，保证浆液能够搅拌均匀，存储并且连续输出。
附图说明
图1为本发明淤泥快速脱水固化系统的整体结构示意图；
图2为本发明淤泥快速脱水固化系统的凝聚剂拌合装置的正视结构示意图；
图3为本发明淤泥快速脱水固化系统的脱水剂加入单元的结构示意图；
图4为本发明淤泥快速脱水固化系统的脱水剂搅拌单元的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
本发明中的淤泥快速脱水固化系统采集原始泥浆后，在一连续的管道中先后加入预设量的固化剂和脱水剂，并经混合后输出，整个脱水固化过程连续实现。
请参阅图1所示，其为本发明淤泥快速脱水固化系统的整体结构示意图，该系统包括一取浆泥浆泵1、一凝聚剂拌合装置3、一脱水剂拌合装置6、一控制装置和一管道5，其中，所述取浆泥浆泵1，用于抽取天然泥浆，所述第一泥浆泵1的流量根据整体设备的性能而定，其抽取天然泥浆后输入至所述管道5中，在本发明中，泥浆通过所述管道5并在其内对泥浆进行拌合，所述管道5的直径根据设备的输出需求及承载能力而定。
所述取浆泥浆泵1抽取天然泥浆后，将泥浆传输至所述管道5中，经所述第一流量计51后进入所述凝聚剂拌合装置3，所述第一流量计51对进入所述凝聚剂拌合装置3的泥浆流量进行测量并将该流量信息传输至所述控制装置，所述流量计51安装在所述凝聚剂拌合装置3的入口前，并且当所述泥浆流入所述凝聚剂拌合装置3时，所述控制装置能够根据该流量设定好凝聚剂的加入量及凝聚剂拌合装置3中的螺杆输送单元4的相应转速，故所述第一流量计51和凝聚剂拌合装置3之间的管道长度根据该泥浆的流速确定，也可在所述凝聚剂拌合装置3前的管道5上设置一控制阀。
请参阅图2所示，其为本发明淤泥快速脱水固化系统的凝聚剂拌合装置的正视结构示意图，在本发明中，该凝聚剂拌合装置包括一螺杆输送单元4、一双桶溢流单元和一第二泥浆泵52，其中，所述螺杆输送单元4包括一凝聚剂箱42、一驱动电机43和一螺杆41，在本实施例中，所述凝聚剂箱42放置有凝聚剂，所述驱动电机43受所述控制装置4控制，所述螺杆41在所述驱动电机43的驱动下按照预设的流量向所述双桶溢流单元中输送凝聚剂。
所述双桶溢流单元包括两个搅拌桶，分别为一凝聚剂拌合桶31和一搅拌输送桶32，所述凝聚剂拌合桶31，其从一进口接收所述管道5中流入的泥浆，从另一进口输入预设流速的凝聚剂，在其内叶轮的旋转作用下将混合的泥浆和凝聚剂进行搅拌，所述叶轮相间设置在每一转动泵轴上，受一转动泵驱动。所述搅拌输送桶32与所述凝聚剂拌合桶31采用溢流方式连接，两桶上端相通，泥浆液能够自由流动，当所述搅拌输送桶32的液位低于所述凝聚剂拌合桶31的液位时，所述凝聚剂拌合桶31内的浆液将会自动溢流至所述搅拌输送桶32，保证所述搅拌输送桶32能够持续输出。
采用溢流的方式连接两个搅拌桶，不仅增加了泥浆与凝聚剂的混合搅拌时间，使得浆液混合的更加均匀，而且，能够保证浆液的自动控制。
所述搅拌输送桶32将搅拌均匀的浆液传输至所述管道5中，在该出口上的管道5上设置有所述第二泥浆泵52，其输出泥浆的流量根据所述控制装置的预设量而定。
在上述凝聚剂拌合装置3中，对泥浆和凝聚剂的流量进行驱动和控制的设备都受所述控制装置控制；所述螺杆输送单元4、双桶溢流单元3和第二泥浆泵52，分别控制凝聚剂的加入量、泥浆与凝聚剂的搅拌程度和搅拌后泥浆的输出量，实现流水化的控制及操作。
在本发明中，所述控制装置集成在一PLC控制柜8中，所述控制装置包括一处理单元、一检测单元和一动作单元，其中，所述处理单元为一处理器，其可以为一PLC处理器；在所述凝聚剂拌合装置3中，凝聚剂的加入量及输出量由所述控制装置控制。在本实施例中，凝聚剂的添加率α预设为8％～10％，该值根据地基承载力的要求进行确定；所述控制装置的处理单元根据公式(1)确定每分钟凝聚剂的加入量，
Q凝＝Q1×α(1)
其中，Q凝表示每分钟凝聚剂的加入量，Q1表示所述第一流量计测得的泥浆每分钟的流量值，α表示预设的凝聚剂的添加率。
所述处理单元根据计算出的凝聚剂的加入量设定所述螺杆输送单元4的驱动电机的转速以及所述第二泥浆泵52的转速。
所述泥浆与凝聚剂拌合后从所述第二泥浆泵51流向管道5中，在所述凝聚剂拌合装置3的出口设置有一浓度计53，其测量进入所述脱水剂拌合装置6前的泥浆的浓度；该段管道5还设置有一第二流量计54，用以测量进入所述脱水剂拌合装置6前的泥浆的流量；所述浓度计53和第二流量计54将采集的泥浆信息传输至所述控制装置的处理单元，所述处理的单元根据该浓度和流量信息按照公式(2)计算每分钟脱水剂的加入量，
Q脱＝Q2×n(2)
式中，Q脱表示每分钟脱水剂的加入量，Q2表示所述第二流量计测得的泥浆每分钟的流量值，n表示所述控制装置预设的脱水剂加入浓度；
其中，所述预设的脱水剂加入浓度n根据下述公式(3)计算，
n＝0.6×β+0.6(3)
式中，β表示所述浓度计测得的管道中的泥浆浓度。
所述脱水剂拌合装置6根据该实时设置的脱水剂加入量将脱水剂搅拌。请继续结合图1所示，本发明的脱水剂拌合装置6包括一清水输送单元、一脱水剂加入单元67和一搅拌单元，在本实施方式中，所述清水输送单元包括一取水池66为脱水剂的拌合提供清水；还包括一清水泵65，其将所述取水池66中的清水吸入所述脱水剂拌合单元内，所述清水泵65的转速及排量根据所述控制装置的计算而设定。
请参阅图3所示，其为本发明淤泥快速脱水固化系统的脱水剂加入单元的结构示意图，所述脱水剂加入单元67包括一加料斗641、一螺旋抖筛646、一搅拌电机644、一手动加药阀64、一螺杆泵642、一加药管道643及一螺杆驱动电机645，本发明中的脱水剂为粉剂，其中，所述加料斗641中盛放有粉状的脱水剂，所述搅拌电机644驱动加料斗641搅拌，使加料斗内的脱水剂搅拌均匀；所述螺旋抖筛646设置在所述加料斗641的下端；所述螺杆泵642在螺杆驱动电机645的驱动下，按照所述控制装置实时设置的转速将脱水剂加入所述加药管道643中，并排入所述脱水剂搅拌单元内；所述手动加药阀64设置在所述螺杆泵642的上端，根据实时设置的螺杆泵642的转速手动控制所述加料斗641的脱水剂排出量，只需满足能够持续供应即可，保证出料口的粉剂量与实际所需用量一致即可；粉剂流经所述螺旋抖筛646进入所述脱水剂搅拌单元的箱体内，抖筛能分散粉剂，防止粉剂进入箱体抱团而溶解不充分，造成浪费。
请参阅图4所示，其为本发明淤泥快速脱水固化系统的脱水剂搅拌单元的结构示意图，在本实施例中，所述脱水剂搅拌单元为一三箱溢流型的搅拌箱，三箱之间顺次采用溢流方式连接；其包括一药剂混合箱61、一搅拌箱62和一药剂输出箱63；所述药剂混合箱61上设置有一进水口，用以加入清水，其上还设置有所述加料斗641和螺杆泵642，粉剂加入所述药剂混合箱61内后，遇水开始溶解，并在驱动电机的驱动下开始拌合。
在本实施例中，每个箱体内都设置有一搅拌装置，其为一搅拌驱动电机671、一搅拌杆674和一搅拌叶片675，所述搅拌驱动电机671，设置在各箱体的上端，其转速由一所述控制装置控制的搅拌控制单元677的预设转速进行设定，保证箱体内的脱水剂能够顺利的流入相邻的箱体；所述搅拌杆674上设置有至少一搅拌叶片675；所述药剂混合箱61和搅拌箱62在下端相通，搅拌箱62和药剂输出箱63在上端相通，其均通过溢流的方式实现药剂的自动流动；在所述药剂输出箱63的下端还设置有一出口676，用以输出搅拌均与的药剂。
在所述药剂输出箱63上还设置有一磁性液位计673，当箱体内的液面下降到预设的液位时，所述磁性液位计673会报警提示，所述控制装置接收到该信息后，根据实时设置的脱水剂加入量控制所述清水加入单元和脱水剂加入单元动作，完成粉剂溶液的拌合补充。
所述三箱体，其中药剂混合箱61，用以完成添加粉剂的初步溶解，所述搅拌箱62，用以完成药剂的存储和充分溶解，所述药剂输出箱63，用以完成粉剂溶液的输出；三箱溢流搅拌装置的使用，既可以保证粉剂充分溶解，又可以存储溶剂，实现溶剂连续、不间歇输出使用。
所述脱水剂拌合完成后，经一加药泵55排入所述管道5中，所述加药泵55的转速以及排量由所述控制装置实时设定。
预设量的脱水剂与相应浓度的泥浆在所述管道5中混合，所述管道5中还设置有一管道混合器15，泥浆在脱水剂的作用下在所述管道混合器15内进行反应，在本实施例中，反应管道的长度大于60m；所述管道混合器15为一静态管道混合器，其根据水力学原理设计，淤泥在管道5中流经特定元件后改变其流速状态，通过层流运动变化实现化学药剂与泥浆的均匀混合，并在所述管道混合器15的管道出口实现泥浆的浆液分离。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种淤泥快速脱水固化系统，其包括一泥浆泵，用以输出所述脱水固化系统所采集及处理后的泥浆，其特征在于，其还包括一凝聚剂拌合装置、一脱水剂拌合装置、一控制装置和一管道，其中，
所述控制装置，其包括设置在管道上的泥浆流量和浓度的测试元件，其实时测量所述泥浆泵和管道中泥浆的流量及浓度，并根据该流量及浓度值实时控制所述凝聚剂拌合装置的凝聚剂加入量和所述脱水剂拌合装置中清水和脱水剂的加入量；
所述凝聚剂拌合装置，其设置在一取浆泥浆泵之后，其包括一螺杆输送单元，所述螺杆输送单元受所述控制装置控制，实时将预设量的凝聚剂加入流经该凝聚剂拌合装置的泥浆中，并通过一双桶溢流单元将泥浆与凝聚剂混合搅拌后连续输出，所述双桶溢流单元包括溢流方式连接的两搅拌桶；
所述脱水剂拌合装置，其设置在所述凝聚剂拌合装置之后，其将实时设置的预设量的清水和脱水剂在一三箱溢流型的搅拌箱内进行混合搅拌，并按照预设的流量输出，输出的脱水剂与经所述凝聚剂拌合装置处理后输出的泥浆进行反应；
所述管道，其上依序设置有所述凝聚剂拌合装置和脱水剂拌合装置，并且在所述凝聚剂拌合装置之前的管道上设置有测量泥浆流量的流量测试元件，在所述脱水剂拌合装置之前的管道中设置有测量泥浆流量和浓度的测试元件。
2.根据权利要求1所述的淤泥快速脱水固化系统，其特征在于，所述管道中泥浆的流量和浓度的测试元件包括一第一流量计、一第二流量计和一浓度计，其中，
所述第一流量计，其设置在所述凝聚剂拌合装置之前的管道上，测量进入所述凝聚剂拌合装置的泥浆流量，并将该流量信息实时传输至所述控制装置；
所述第二流量计，其设置在所述脱水剂拌合装置之前的管道上，测量进入所述脱水剂拌合装置的泥浆流量，并将该流量信息实时传输至所述控制装置；
所述浓度计，其设置在所述脱水剂拌合装置之前的管道上，测量经所述凝聚剂拌合装置处理后的泥浆浓度，并将该浓度信息实时传输至所述控制装置。
3.根据权利要求2所述的淤泥快速脱水固化系统，其特征在于，所述脱水剂拌合装置包括一脱水剂加入单元和一搅拌单元，其中，
所述脱水剂加入单元包括一加料斗和与所述加料斗连接的一螺杆泵，所述加料斗中盛放有粉状的脱水剂，所述螺杆泵按照所述控制装置设置的转速将粉状的脱水剂加入所述搅拌单元内；
所述搅拌单元，其包括所述的三箱溢流型的搅拌箱，三箱之间顺次采用溢流方式连接，各搅拌箱上均设置有一搅拌驱动电机和一搅拌杆，所述搅拌驱动电机受所述控制装置而驱动所述搅拌杆进行脱水剂搅拌。
4.根据权利要求2所述的淤泥快速脱水固化系统，其特征在于，所述控制装置包括一处理器，其按照下述公式确定凝聚剂的加入量，
Q凝＝Q1×α
其中，Q凝表示每分钟凝聚剂的加入量，Q1表示所述第一流量计测得的泥浆每分钟的流量值，α表示预设的凝聚剂的添加率。
5.根据权利要求3所述的淤泥快速脱水固化系统，其特征在于，所述控制装置按照下述公式确定脱水剂的加入量，
Q脱＝Q2×n
式中，Q脱表示每分钟脱水剂的加入量，Q2表示所述第二流量计测得的泥浆每分钟的流量值，n表示所述脱水剂拌合装置中的控制装置预设的泥浆浓度；
其中，所预设的泥浆浓度n根据下述公式计算，
n＝0.6×β+0.6
式中，β表示所述浓度计测得的管道中的泥浆浓度。
6.根据权利要求1所述的淤泥快速脱水固化系统，其特征在于，所述双桶溢流单元包括两个搅拌桶，两搅拌桶在上端相通，泥浆液能够自由流动，两个搅拌桶内分别设置有一转动泵轴和一叶轮，所述叶轮设置在所述转动泵轴上。
7.根据权利要求6所述的淤泥快速脱水固化系统，其特征在于，所述两搅拌桶上还设置有一出口，在该出口端的管道上还设置有一第二泥浆泵，所述第二泥浆泵按照所述控制装置预设的转速和排量输出泥浆。
8.根据权利要求4所述的淤泥快速脱水固化系统，其特征在于，所述凝聚剂的添加率α预设值为8％～10％。
9.根据权利要求3所述的淤泥快速脱水固化系统，其特征在于，所述搅拌箱上设置有一出口，在该出口端的管道上设置有一加药泵，所述加药泵的转速以及排量由所述控制装置实时设定。
10.根据权利要求2所述的淤泥快速脱水固化系统，其特征在于，在所述脱水剂拌合装置的出口端的管道上还设置有一管道混合器，用以使所述泥浆和拌合后的脱水剂反应，并在所述管道混合器的管道出口实现泥浆的浆液分离。
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