CN109534709B - 一种快速去除海砂中氯离子的设备 - Google Patents

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Abstract

一种快速去除海砂中氯离子的设备，涉及海砂净化领域。本发明提出了采用电化学技术净化海砂，发明了一种套筒式多孔内壁海砂净化槽和海砂净化的数控式反馈调节中枢系统。中枢系统包括自感式液位反馈调节系统，数控式除氯反馈调节系统，污水回收反馈调节系统。在电化学的作用下，该设备能够高效快速去除海砂中的氯离子。同时，中枢系统根据各系统反馈回的信息，准确控制海砂净化流程，使整个生产线的效益最大化。本发明提供的一种快速去除海砂中氯离子的设备，解决了传统海砂净化方法步骤复杂，过程繁琐，费时费力以及引起环境污染的缺点。该方法快速，高效，节能，环保。净化后的海砂满足国家一级建筑用砂的标准。

Description

一种快速去除海砂中氯离子的设备
技术领域
本发明涉及一种快速去除海砂中氯离子的设备，属于海砂净化领域。
背景技术
随着我国现代化进程的飞速发展，基础建设的进一步完善，商品混凝土的产量处于高速增长的状态。然而，河砂资源有限，且长期的过度开采已造成河流生态环境的严重破坏。因此，寻求合适的河砂替代资源刻不容缓。
我国有着丰富的海砂资源，海砂替代河砂被认为是缓解河砂资源危机最有效的手段。然而，海砂氯离子含量高，以其替代河砂使用时会严重影响钢筋混凝土结构的耐久性。氯离子能够破坏钢筋表面钝化膜，引起钢筋锈蚀，导致混凝土结构失效。因此，海砂的广泛使用受到严重的限制。
为了更好的实现海砂资源的合理化配置，海砂中氯离子的净化是目前面临的主要问题。传统的净化方法主要通过淡水冲洗来降低海砂中氯离子含量，且过程繁琐，净化周期较长。目前关于海砂净化的专利主要有《一种淡化海砂的方法》(CN 101805137 A)；《一种海砂对流清洗装置》(CN 102627421 A)；《一种用于海砂淡化及覆膜洗砂的设备及其实现方法》(CN 105776920 A)；《海砂离心注水净化方法及其设备》(CN 102826775 A)；《一种净化海砂的自动化控制系统》(CN 107262270 A)。上述净化海砂专利的本质均和传统方法一样，都是通过淡水浸泡或冲洗来净化海砂中的氯离子，不同之处仅在于所选的净化设备和工艺流程有所差异。而且上述专利提供的海砂淡化方法步骤复杂，过程繁琐，费时费力。
本发明提供了一种快速去除海砂中氯离子的设备。相对于现有海砂淡化技术，本发明的技术优点在于：电化学技术运用能够使海砂的净化快速，高效。同时，在数控式反馈调节中枢系统的控制下，实现了海砂净化的智能控制。该方法过程简单，大幅度提高了海砂的净化效率。而且，污水回收系统解决了目前众多海砂净化厂违规排放的问题，实现了污水的循环利用，为海砂的广泛应用奠定基础。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种快速去除海砂中氯离子的设备。该发明包括一种套筒式多孔内壁海砂净化槽(7)和海砂净化的数控式反馈调节中枢系统。中枢系统包括自感式液位调节反馈系统，数控式除氯调节反馈系统，污水回收调节反馈系统。
所述套筒式多孔内壁海砂净化槽(7)为不锈钢结构，净化槽(7)底部的外壁(22)与内壁(23)之间采用不锈钢板焊接密封，内壁(23)底部焊接一锥形的出料口(24)，在净化槽(7)内壁(23)中部，沿直径方向焊接4根Ф40×8的不锈钢管(25)支撑用作电化学除氯阴极的不锈钢管(25)。净化槽(7)内壁(23)均匀分布直径为3-5cm的小孔，各孔边缘之间的间隔距离为3-8cm，同时在净化槽(7)内壁(23)内测铺设一层短纤土工布，防止砂子从壁孔漏出，同时可以使水完全透过。
所述自感式液位调节反馈系统包括液位传感器(8)和液位继电器(9)。
所述液位传感器(8)位于净化槽(7)内壁(23)内测。沿着净化槽(7)内壁(7)每隔1米安装一个液位传感器(8)。液位传感器(8)遇水后将信息反馈到中枢系统，实时监测净化槽(7)内水位变化。
所述液位继电器(9)置于距净化槽(7)位于上端口下方10-20cm处。当净化槽(7)内液面达到液位继电器(9)布置位置时，通过中枢系统的反馈调节，1#进水阀门(5)关闭。
所述数控式除氯反馈调节系统包括自动控制电压调节器(11)和余氯传感器(10)。
所述余氯传感器(10)置于净化槽(7)外壁(22)内测，按照净化槽(7)高度，在净化槽(7)上部，中部和下部各安装一个余氯传感器(10)，用于实时检测水质中氯离子浓度。
所述自动控制电压调节器(11)位于净化槽(7)外壁(22)外侧上部，根据余氯传感器(10)反馈给中枢系统的氯离子浓度信息，调用预先输入的数据库，控制电压的输出值。
所述预先输入的数据库为：当余氯传感器(10)检测到水中氯离子浓度在20～50mg/L时，中枢系统输出电压为80V；当水中氯离子浓度在50～150mg/L时，中枢系统输出电压为120V；当水中氯离子浓度在150～250mg/L时，中枢系统输出电压为160V；当水中氯离子浓度在250～350mg/L时，中枢系统输出电压为220V。
所述污水回收反馈调节系统包括污水过滤系统(13)和氯离子含量反馈调节系统(14)。
所述污水过滤系统(13)主要将海砂净化后的水依次通过2-25mm连续级配的碎石层(18)，细度模数为2.4的细沙层(19)和弱碱性阴离子交换树脂层(20)。
所述碎石层(18)和细砂层(19)主要是为了除去水中的泥土等杂质。
所述弱碱性阴离子交换树脂层(20)为弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂层(20)，主要为了除去水中的氯离子。
所述氯离子含量反馈调节系统主要包括水槽(21)，余氯传感器(10)，1#水泵和2#水泵。
所述余氯传感器(10)安置于水槽(21)内壁，用于实时检测水中氯离子含量。当氯离子含量小于预先输入的设定值时，将信息反馈给中枢系统，1#水泵打开，将净化后的水抽入进水箱。若水中氯离子浓度大于预先设定值时，余氯传感器(10)将信息反馈给中枢系统，2#水泵打开，将水抽入到污水过滤系统(13)继续净化，直到水中氯离子达标后将水抽入进水箱。
所述污水中氯离子浓度达到预先输入的设定值为10mg/L。
一种快速去除海砂中氯离子的设备，其主要创新点在于发明了套筒式多孔净化槽(7)，并采用电化学技术结合数控反馈调节机制实现海砂的净化处理。
附图说明
图1为本发明装置的流程结构示意图。
图1中1为原状海砂储料仓，2为皮带传送机，3为振动筛砂机，4为皮带传送机，5为1#进水阀门，6为2#进水阀门，7为净化槽，8为液位传感器，9为液位继电器，10为余氯传感器，11为自动控制电压调节器，12为排水阀门，13为污水过滤系统，14为氯离子含量反馈调节系统，15为淡化砂堆场，16为水管。17为皮带传送机，18为污水过滤系统中的碎石层，19为污水过滤系统中的细砂层，20为污水过滤系统中的弱碱性阴离子交换树脂层，21为水槽。
图2a为海砂净化槽俯视示意图。图2b为海砂净化槽截面示意图。
其中22是净化槽外壁(作为海砂电化学淡化的阳极)，23是净化槽内壁，24是锥形出料口，25为不锈钢管，垂直于净化槽(7)底部的不锈钢管(25)用于海砂电化学除氯的阴极，垂直于净化槽(7)内壁(23)的四根不锈钢管(25)用于支撑作为电化学除氯的阴极的不锈钢管(25)。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明做进一步说明。
请参阅附图1，一种快速去除海砂中氯离子的设备，其主要实施步骤如下：(1)筛除杂质：原状海砂储料仓(1)中的海砂采用皮带传送机(2)将原状海砂运至振动筛砂机(3)(筛子为0.5mm×0.5mm的钢筛)，去除海砂中的杂质。
(2)进料：将筛分后的海砂采用皮带传送机(4)运入净化槽(7)，进料量应低于液位继电器(9)10-20cm。
(3)浸泡：进料完毕后，打开1#进水阀门(5)，采用液位传感器(8)实时检测水面上升高度，当液面上升到与液位继电器接(9)触时，通过中枢系统控制，关闭1#进水阀门(5)。浸泡30分钟，使砂体表面的氯离子溶于水中。
(4)通电除氯：以净化槽(7)中心的不锈钢管(25)为阴极，净化槽外壁(22)为阳极。通过余氯传感器(10)反馈给中枢系统的信息，调用预先输入的氯离子浓度与输出电压之间的对应关系，调节自动控制电压调节器(11)的输出电压，进行海砂净化。在此过程中，氯离子在电场力的驱动下向净化槽(7)外壁(22)迁移，当净化槽(7)外壁(22)附近氯离子达到设定阀值时，通过中枢系统控制，同时打开2#水箱的进水阀门(6)和排水阀门(12)，控制2#水箱的进水阀门(6)和排水阀门(12)的流量相同。
(5)当净化槽(7)中污水的氯离子含量小于设定值之后，通过中枢系统的的反馈调节，关闭2#水箱进水阀门(6)。当净化槽(7)中水排完后，取样检测，产品合格后，打开净化槽(7)底部的出料口(24)，采用皮带传送机(17)将净化后的海砂运入淡化砂堆场(15)，完成海砂的淡化处理。
(6)污水处理：海砂淡化过程中，污水依次通过碎石层(18)，细砂层(19)和大孔弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂层(20)用除去污水中杂质及氯离子。通过水槽(21)内壁安放的余氯传感器(10)的反馈调节，处理合格的水通过1#水泵抽入水箱，不合格的水通过2#泵抽入污水过滤系统(13)再次进行处理，直到达到设定标准后，由1#水泵抽入水箱。
按照本发明的电化学技术净化海砂设备及方法流程，根据所要达到的净化后海砂氯离子含量指标，智能化控制海砂的净化时间。通过对3种原状海砂进行净化处理，所得结果如表1所示。
表1海砂净化结果
Figure GDA0003561809270000051
由表1的三种海砂净化结果可以看出：不同氯离子含量的原状海砂，经净化处理后，均满足所要达到的净化后海砂氯离子含量指标，且净化效率较高，实现了海砂快速、高效的净化。该发明为海砂净化奠定了坚实的基础，其广泛应用将实现海砂资源的优化配置，缓解河砂资源过度开采带来的生态危机。

Claims (8)

1.一种快速去除海砂中氯离子的设备，其特征在于：包括一种套筒式多孔内壁海砂净化槽和海砂净化的数控式反馈调节中枢系统；中枢系统包括自感式液位反馈调节系统，数控式除氯反馈调节系统，污水回收反馈调节系统；所述自感式液位调节反馈系统包括液位传感器(8)和液位继电器(9)；所述数控式除氯反馈调节系统包括自动控制电压调节器(11)和余氯传感器(10)；所述污水回收反馈调节系统包括污水过滤系统(13)和氯离子含量反馈调节系统(14)；
所述氯离子含量反馈调节系统包括水槽(21)，余氯传感器(10)，1#水泵和2#水泵；
所述套筒式多孔内壁海砂净化槽(7)为不锈钢结构，净化槽(7)底部的外壁(22)与内壁(23)之间采用不锈钢板焊接密封，内壁(23)底部焊接一锥形的出料口(24)，在净化槽(7)内壁(23)中部，沿直径方向焊接4根Ф40×8的不锈钢管(25)支撑用作电化学除氯阴极的不锈钢管(25)；净化槽(7)内壁(23)均匀分布直径为3-5cm的小孔，各孔边缘之间的间隔距离为3-8cm，同时在净化槽(7)内壁(23)内测铺设一层土工布，防止砂子从孔中漏出，且使水完全透过；所述余氯传感器(10)安置于水槽(21)内壁，用于实时检测水中氯离子含量；当氯离子含量小于预先输入的设定值时，将信息反馈给中枢系统，1#水泵打开，将净化后的水抽入进水箱；若水中氯离子浓度大于预先设定值时，余氯传感器(10)将信息反馈给中枢系统，2#水泵打开，将水抽入到污水过滤系统(13)继续净化，直到水中氯离子达标后将水抽入进水箱；所述污水中氯离子浓度达到预先输入的设定值为10mg/L。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：
所述液位传感器(8)位于净化槽(7)内壁(23)内测；沿着净化槽(7)内壁(23)内测每隔1米安装一个液位传感器(8)；液位传感器(8)遇水后将信息反馈到中枢系统，实时监测净化槽(7)内水位变化。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：
所述液位继电器(9)置于距净化槽(7)上端口下部10-20cm处；当净化槽(7)内液面达到液位继电器(9)布置位置时，通过中枢系统的反馈调节，1#进水阀门(5)关闭。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：
所述余氯传感器(10)置于净化槽(7)外壁(22)内测，在净化槽(7)的上部，中部和下部各安装一个余氯传感器(10)，用于实时检测水质中氯离子浓度。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：
所述自动控制电压调节器(11)位于净化槽(7)外壁(22)外侧上部。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：
根据余氯传感器(10)反馈给中枢系统的氯离子浓度信息，调用预先输入的数据库，控制电压的输出值；所述预先输入的数据库为：当余氯传感器(10)检测到水中氯离子浓度在20～50mg/L时，中枢系统输出电压为80V；当水中氯离子浓度在50～150mg/L时，中枢系统输出电压为120V；当水中氯离子浓度在150～250mg/L时，中枢系统输出电压为160V；当水中氯离子浓度在250～350mg/L时，中枢系统输出电压为220V。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：
所述污水过滤系统(13)将海砂净化后的水依次通过2-25mm连续级配的碎石层(18)，细度模数为2.4的细沙层(19)和弱碱性阴离子交换树脂层(20)。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于：所述弱碱性阴离子交换树脂层(20)为弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂，为了除去水中的氯离子。
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