CN112316834A - 一种粉状药剂溶液间歇配制连续投加系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粉状药剂溶液间歇配制连续投加系统及方法，包括药剂储存仓、下料投加装置、制备箱、输送泵、溶液箱、加药泵、工艺水系统和控制系统。本发明在“一用一备”功能的基础上设置公用的粉状药剂溶液箱作为已配置完全药液的中转储存站，备用设备无需频繁切换，且配药、加药可同步进行，节省时间、提高效率的同时保证药液溶解熟化完全、药液性能良好、加药不间断连续稳定，并通过后台控制程序实现自动配药、自动输送、自动加药等功能，达成系统一键启停、药液浓度精确稳定可调、运行简易、无人操作的目的。本发明可作为一种模块化系统可在多行业多领域的多种粉状药剂的投加配置系统中应用。

Description

一种粉状药剂溶液间歇配制连续投加系统及方法

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及一种粉状药剂溶液间歇配制连续投加系统及方法。

背景技术

粉状药剂在水处理领域中应用较为普遍，如熟石灰学名氢氧化钙Ca(OH)₂广泛应用于石灰软化脱碳法、水体除硬及水质碱化等工艺中，碳酸钠Na₂CO₃常应用于双碱软化法等工艺中。传统的粉状药剂配药方式一般为干法配药，干法配药系统通常配置药剂储存粉仓、星型给料机、平衡水箱、制备箱、加药泵及其他附件，当制备箱处于低液位时自动开启给料机并打开平衡水箱进水阀，配药过程中持续不间断运行加药泵。此方式存在以下缺陷：一是药剂未充分溶解便开始进行加药，使得药剂配制浓度存在很大的波动性，造成加药量控制不精确，致使如pH等运行指标难以稳定控制；二是配药产生的大量水汽往往会堵塞粉仓底部和平衡水箱出水口；三是药剂中的杂质会进入加药系统，极易导致管道堵塞。CN201510387129.7《一种水处理系统中熟石灰投加系统》对传统干法配药系统作了改进，如将星型给料机更换为二级螺旋计量给料机，增加刮片给料机进行粉仓锥斗改造，采用进水自动阀替换平衡水箱，使用大流量循环加药方式实现加药量精确化。该系统设置了完全的“一用一备”方案，即分别设置两套独立设备：药剂储存粉仓2台，制备箱2台，加药泵2台，当一套设备配制药剂时，另一套设备投入加药。但该方法仍存在以下弊端：一是两套设备的下料量无法实现完全一致，导致两套系统配药浓度始终存在一定差异，使得pH指标控制存在困难；二是两套独立设备频繁交替运行会增加设备的故障停运率，一旦一套设备出现故障，另一套设备便以干法配药形式持续运行；三是两套独立设备交替运行，往往造成两台药剂储存粉仓同时清仓，若进料不及时，很容易导致药剂配制投加系统暂停。

鉴于以上原因，为了解决传统干法配药和其改进方法完全“一用一备”方案中存在的配药加药不及时、备用系统切换繁琐故障率高、加药浓度不稳定等问题，亟需开发设计出一套配药迅速、药剂配制浓度稳定均匀、加药及时不间断的粉状药剂配制投加系统。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种粉状药剂溶液间歇配制连续投加系统及方法，本发明解决了传统干法配药和完全“一用一备”方案中存在的药剂配制投加不及时、备用系统切换繁琐故障率高、加药浓度不稳定等缺点，适用于多种水处理系统。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种粉状药剂溶液间歇配制连续投加系统，包括：

溶液箱，所述溶液箱的出液口通过加药泵将配制好的药液输送至加药点；

制备箱，所述制备箱的出液口通过输送泵连接至溶液箱的进液口上；

药剂储存仓，所述药剂储存仓通过下料投加装置连接至制备箱的投药口上；

工艺水系统，所述工艺水系统通过管道分别与制备箱的进水口、输送泵的进口以及加药泵的进口相连；制备箱的进水口、输送泵的进口管道以及加药泵的进口管道分别设置有自动阀；

控制系统，所述控制系统与下料投加装置、输送泵、加药泵以及各个自动阀的控制端相连。

本发明进一步的改进在于：

所述制备箱设置有至少两个，每个制备箱上分别连接一个药剂储存仓。

所述制备箱底部设置有排污口，内部设置有机械搅拌装置以及液位变送器，所述液位变送器的信号输出端与控制系统相连；所述制备箱的出液口通过自动阀与输送泵的进口相连。

所述溶液箱上还设置有回流口以及排气口，底部设置有排污口，内部设置有机械搅拌装置以及液位变送器，所述液位变送器的信号输出端与控制系统相连；所述溶液箱的出液口通过自动阀与加药泵的进口相连。

所述加药泵的出口管路上设置有回流管道，所述回流管道连接至溶液箱的回流口。

所述加药泵设置为两台，两台泵并联接入管路中。

所述药剂储存仓的上部圆筒结构，下部为直径渐缩的圆锥结构，顶部设置料位计，圆锥底部为出料口，所述出料口与下料投加装置相连。

一种粉状药剂溶液间歇配制连续投加方法，包括以下步骤：

配药模式：

当制备箱液位变送器检测到制备箱处于低液位时，根据系统设置的配药浓度，启动药剂储存仓底部的下料投加装置定量均匀投加粉状药剂至制备箱，同时启动工艺水系统与制备箱连接的自动阀，加入工艺水至设定液位即关闭自动阀，开启制备箱的机械搅拌装置配制待用药液；

输送模式：

当溶液箱液位变送器检测到溶液箱处于低液位时，将制备箱中已配制完成的药液通过输送泵输送至溶液箱储存；除溶液箱为两套设备共用外，上述配药系统中其他设备数量均为“一用一备”，可通过启闭对应的自动阀门切换使用设备；

加药模式：

溶液箱中药液通过加药泵投加至后续系统各加药点；

冲洗模式：

定期开启工艺水系统和输送泵及加药泵进口连接的自动阀，对输送泵和加药泵本体和进出口管道进行冲洗。

上述方法进一步的改进在于：

所述溶液箱与制备箱的参数如下：

T₁≥1.5×T₂+T₃

其中，T₁为单台溶液箱药液用完所需时间，T₂为单台制备箱单次配药所需时间，T₃为单次制备箱药液输送至溶液箱所需时间；

单台制备箱单次配药所需时间T₂的计算方法为：下料时间与进水时间的两者最大值。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明中下料投加装置可定量匀速输送投加粉状药剂，并设置了粉状药剂制备箱及机械搅拌装置，可使粉状药剂充分溶解熟化，保证了配置药液品质良好、浓度均匀稳定；本发明设置粉状药剂溶液箱中转储存已配置完全的药液，可有效保证后续药液投加不间断、药液性能良好及后续系统用药点的稳定运行；本发明中配药、加药可同步进行，互不干扰，节省时间的同时可保证加药单元的连续性和均一性，并给予配药单元充足的药剂溶解熟化时间，保证配药单元的稳定性和及时性；本发明仅设置一台公用溶液箱，即实现间歇配药-连续加药系统的“一用一备”功能，节省设备投资成本和占地面积；本发明中溶液箱出液通过加药泵输送至后续加药点，保证各加药点加药浓度一致无差异，为pH等指标的精确控制创造必要条件，有利于后续系统安全稳定运行；本发明中备用设备无需频繁切换，操作简便，可减少故障率，同时通常在一段长时间内可连续使用同一套配药设备，减小频繁切换不同套设备造成的误差，提高配药浓度的稳定性。

本发明适用于多种粉状药剂的投加配置，可应用于多种水处理系统，在电力、制药、市政、电镀等行业具有广阔的应用前景。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的整体结构示意图。

其中，1-药剂储存仓，2-下料投加装置，3-制备箱，4-输送泵，5-溶液箱，6-加药泵，7-工艺水系统，8-控制系统。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明粉状药剂溶液间歇配制连续投加系统，包括药剂储存仓1、下料投加装置2、制备箱3、输送泵4、溶液箱5、加药泵6、工艺水系统7和控制系统8。药剂储存仓1用于储存粉状药剂，药剂储存仓1上部为圆筒，下部为锥形，顶部设置料位计，粉状药剂通过药剂储存仓1底部设置的下料投加装置2定量匀速输送投加至制备箱3；制备箱3设置投药口、进水口、出液口和排污口，并设置机械搅拌装置和液位变送器，其出液口通过管道与输送泵4进口连接，管道上设置自动阀；输送泵4出口通过管道与溶液箱5连接，管道上设置手动阀；溶液箱5设置进液口、出液口、回流口、排气口和排污口，并设置机械搅拌装置和液位变送器，其出液口通过管道与加药泵6进口连接，管道上设置自动阀；溶液箱5内配置好的药液通过加药泵6输送至各加药点。加药泵出口管道上设置回流管道，连接至溶液箱5；工艺水系统7包括工艺水管道和自动阀，工艺水来水分别与制备箱3进水口、输送泵4进口管道和加药泵6进口管道连接，并在管道上设置自动阀。药剂储存仓1、下料投加装置2、制备箱3、输送泵4和加药泵6各设置两台，溶液箱5设置一台。加药泵6后可设置多个加药点。控制系统8通过收集罐体液位、配药浓度、进水流量等参数，自动完成药剂精确下料、精确进水配制、药液输送、药液投加等程序，进而实现自动配药、自动输送、自动加药，且药液浓度精确稳定可调、药液品质良好，达到一键启停、无人运行、运行简易的目标。

本发明要求系统设备选型满足一定要求，即：

T₁≥1.5×T₂+T₃

其中，T₁为单台溶液箱药液用完所需时间，T₂为单台制备箱单次配药所需时间(下料时间t₁与进水时间t₂间的最大值)，T₃为单次制备箱药液输送至溶液箱所需时间。以上时间可通过加药量、配药浓度、设备规格选型(罐体体积、泵出力、管道管径、水力流速等)等进行计算，并利用上述要求复核核算制备箱体积、输送泵出力和溶液箱体积。

本发明设计的一种粉状药剂溶液间歇配制连续投加的系统及方法，具体实施步骤如下：

当制备箱3液位变送器检测到制备箱3处于低液位时，根据系统设置的配药浓度，控制系统8自动启动“配药程序”，即启动药剂储存仓1底部的下料投加装置2定量投加粉状药剂至制备箱3，启动工艺水系统7与制备箱3连接的自动阀，加入所需量工艺水至设定液位即关闭自动阀，开启制备箱3的机械搅拌装置配制药液。当溶液箱5液位变送器检测到溶液箱5处于低液位时，控制系统8自动启动“输送程序”，即将制备箱3中配制的良好药液通过输送泵4输送至溶液箱5储存。除溶液箱5为两套设备共用外，上述配药系统中其他设备数量均为“一用一备”，可通过启闭对应的自动阀门切换使用设备。根据后续系统运行工况需求，控制系统8自动启动“加药程序”，即溶液箱5中配制好的药液通过加药泵6投加至各加药点。控制系统8定期自动开启工艺水系统7中和输送泵4和加药泵6进口连接的自动阀，对输送泵4和加药泵6设备本体和进出口管道进行冲洗，防止污堵。

本发明所述的系统的工作原理如下：

根据系统设置的配药浓度，启动药剂储存仓底部的下料投加装置定量匀速投加粉状药剂至制备箱，启动工艺水系统与制备箱连接的自动阀，加入工艺水至设定液位即关闭自动阀，开启制备箱的机械搅拌装置配制药液。当溶液箱液位变送器检测到设备处于低液位时，即将制备箱中配制的药液通过输送泵输送至溶液箱储存，再通过加药泵投加至各加药点。如此往复循环，当溶液箱低液位时便由制备箱中已溶解完全的良好药液输送补充，而制备箱低液位时，即自动开始配制药液，实现粉状药剂的间歇配置和连续投加。配药、输送、加药、冲洗步骤均通过控制系统自动完成，实现系统一键启停、配药浓度精确稳定可调、运行简易、无人操作。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种粉状药剂溶液间歇配制连续投加系统，其特征在于，包括：

溶液箱（5），所述溶液箱（5）的出液口通过加药泵（6）将配制好的药液输送至加药点；

制备箱（3），所述制备箱（3）的出液口通过输送泵（4）连接至溶液箱（5）的进液口上；

药剂储存仓（1），所述药剂储存仓（1）通过下料投加装置（2）连接至制备箱（3）的投药口上；

工艺水系统（7），所述工艺水系统通过管道分别与制备箱（3）的进水口、输送泵（4）的进口以及加药泵（6）的进口相连；制备箱（3）的进水口、输送泵（4）的进口管道以及加药泵（6）的进口管道分别设置有自动阀；

控制系统（8），所述控制系统（8）与下料投加装置（2）、输送泵（4）、加药泵（6）以及各个自动阀的控制端相连。

2.根据权利要求1所述的粉状药剂溶液间歇配制连续投加系统，其特征在于，所述制备箱（3）设置有至少两个，每个制备箱（3）上分别连接一个药剂储存仓（1）。

3.根据权利要求1或2所述的粉状药剂溶液间歇配制连续投加系统，其特征在于，所述制备箱（3）底部设置有排污口，内部设置有机械搅拌装置以及液位变送器，所述液位变送器的信号输出端与控制系统（8）相连；所述制备箱（3）的出液口通过自动阀与输送泵（4）的进口相连。

4.根据权利要求1所述的粉状药剂溶液间歇配制连续投加系统，其特征在于，所述溶液箱（5）上还设置有回流口以及排气口，底部设置有排污口，内部设置有机械搅拌装置以及液位变送器，所述液位变送器的信号输出端与控制系统（8）相连；所述溶液箱（5）的出液口通过自动阀与加药泵（6）的进口相连。

5.根据权利要求4所述的粉状药剂溶液间歇配制连续投加系统，其特征在于，所述加药泵（6）的出口管路上设置有回流管道，所述回流管道连接至溶液箱（5）的回流口。

6.根据权利要求1或4或5所述的粉状药剂溶液间歇配制连续投加系统，其特征在于，所述加药泵（6）设置为两台，两台泵并联接入管路中。

7.根据权利要求1所述的粉状药剂溶液间歇配制连续投加系统，其特征在于，所述药剂储存仓（1）的上部圆筒结构，下部为直径渐缩的圆锥结构，顶部设置料位计，圆锥底部为出料口，所述出料口与下料投加装置（2）相连。

8.一种采用权利要求2-7任一项所述系统的粉状药剂溶液间歇配制连续投加方法，其特征在于，包括以下步骤：

配药模式：

当制备箱（3）液位变送器检测到制备箱（3）处于低液位时，根据系统设置的配药浓度，启动药剂储存仓（1）底部的下料投加装置（2）定量均匀投加粉状药剂至制备箱（3），同时启动工艺水系统（7）与制备箱（3）连接的自动阀，加入工艺水至设定液位即关闭自动阀，开启制备箱（3）的机械搅拌装置配制待用药液；

输送模式：

当溶液箱（5）液位变送器检测到溶液箱（5）处于低液位时，将制备箱（3）中已配制完成的药液通过输送泵（4）输送至溶液箱（5）储存；除溶液箱（5）为两套设备共用外，上述配药系统中其他设备数量均为“一用一备”，可通过启闭对应的自动阀门切换使用设备；

加药模式：

溶液箱（5）中药液通过加药泵（6）投加至后续系统各加药点；

冲洗模式：

定期开启工艺水系统（7）和输送泵（4）及加药泵（6）进口连接的自动阀，对输送泵（4）和加药泵（6）本体和进出口管道进行冲洗。

9.根据权利要求8所述的粉状药剂溶液间歇配制连续投加方法，其特征在于，所述溶液箱与制备箱的参数如下：

T₁≥1.5×T₂+T₃

其中，T₁为单台溶液箱药液用完所需时间，T₂为单台制备箱单次配药所需时间，T₃为单次制备箱药液输送至溶液箱所需时间；

单台制备箱单次配药所需时间T₂的计算方法为：下料时间与进水时间的两者最大值。

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