专利名称：用于测定游离水泥含量的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及测定或估算混凝土拌搅设备废水中游离或可利用水泥含量的方法，还涉及一实现测量特定容积废水中游离水泥含量方法的系统。
背景技术：
在我们的澳大利亚专利申请No 10247/92中，已说明了用于回收利用混凝土拌搅设备废水的系统。这个系统包括一中央高压泵，该泵通过一系列的装置，吸入污水，并且向其中注射常压的空气。然后，通过位于地面附近的喷嘴，使充满空气的水回到凹坑中。由这些喷嘴产生的推力使水绕着凹坑转动，这样的运动使半水合的水泥颗粒封闭在空气泡沫中。根据浮力原理，这些颗粒膨胀并朝着表面上升，水的旋转自然地将它们引向中央泵。这为它们通过该系统再循环创造了条件，或为它们通过分批配水系统分引开来创造了条件。来自搅拌凹坑的水也能用于冲洗搅拌车的搅拌桶(truck agitator barrels)，然后再通过一水泥团和黄沙收集箱，将充满水泥的水回收到搅拌器坑中。
在任何时候，存在于凹坑中的水泥量都与它的重量容积无关，但取决于“活动因素”。例如，当周未后没有设备生产，凹坑的活动率很低，相对于水的容积，水泥颗粒是较多的。
因此，为了从上述搅拌系统中得到最大的收益，一种测定特定容积废水中游离水泥容量的方法是最有利的。
本发明的目的和技术方案本发明的目的是提供一种采用简单、但准确的方式，来测定或估算混凝土拌搅设备废水中游离水泥含量的方法，它也能在使用废水的特定分批配料中，测定水泥的减少量，而仍然能生产一具有充分强度的混凝土产品。
因此本发明提供了一种测定混凝土拌搅设备废水中游离水泥含量的方法，包括将废水存储在一凹坑或储水池内，搅拌废水以使废水中的固体基本上处于悬浮状态，测量所述凹坑中废水的温度，测量参考凹坑或储水池中水的温度，确定所测量温度间的差值，并利用温差计算出所述废水中游离水泥的估计值。
已经发现以千克计的、水泥节约量R可根据下面的公式计算出来的R=4.18V2ΔT300ν]]>其中，V是所讨论的废水容积，ΔT是指前述的温差，v是每批混凝土配料中每立方米混凝土中水容积的公升数。
若有必要，可对搅拌凹坑中温度的升高有一修正值，这个温度升高是由于抽吸活动而引起的，这个特定凹坑和泵结合的数值从上述公式中的温差中减去。修正后的公式为R=4.18V2ΔT-ΔTρ300ν]]>通过测定废水中的游离水泥含量，使得准备使用部分或全部废水的一批混凝土配料中所用的水泥量能够以精确的方式相应地减少，而不会有损于混凝土产品的强度，同时也降低了成本。
在参考凹坑内的水可以是清洁的水，也可以是污水，但它必须不含大量的水泥性质的材料，否则，它提供正确参考的能力多少要受到一定的影响。
在另一方面，本发明提供了一种用于测定混凝土拌搅设备废水中游离水泥含量的系统，包括用于存储含水泥材料的混凝土废水的凹坑或储水池；在所述凹坑或储水池中用于搅拌废水的装置；一存储水的参考凹坑或储水池，该参考凹坑中水所处的周围环境与废水凹坑或储水池中的水相似；在每个凹坑或储水池中的温度监测装置；用于测定被监测温度之差的装置；以及，利用温差来计算所述废水中游离水泥估算值的方法。
在本发明的一较佳实施例中，在上述公式中利用温差可计算出使用含水泥材料的废水而节约的水泥量。
附图
简介唯一的附图是具体说明本发明混凝土拌搅设备废水回收利用系统的示意图。
较佳实施例的描述参阅附图，本发明的回收利用系统，包括一废水存储和搅拌凹坑P，一浸没式搅拌器泵1(例如一在水线下无轴承或密封装置的悬臂泵)，它向一高压岐管2提供高压水泥浆，在岐管2处，通过由操作人员的控制面板(图中未示)控制的电控阀门A、B、C、D和E来实现各种服务功能。经过一过滤器F，岐管2与已知的辐轮岐管3相连，在凹坑P内的预定的位置上，每个辐轮上都收尾于一喷嘴4。任一结构合适的一充气机5，如已知的文氏管装置，可与岐管2相连，以将空气泡沫引入再循环水中。通过在凹坑中适当地布置喷嘴4，凹坑P中的废水可适当地搅拌，这样基本防止或减小在凹坑P中形成沉淀物的可能性。据信，在再循环废水中的空气泡沫是用来减少废水中水泥颗粒表面的凝胶层，以激活如混凝土分批配料过程中可得到的水泥之类的颗粒。
在搅拌车冲洗点上的控制开关启动阀门E和D，使它们向搅拌车提供冲洗用水。这些阀门是通过一预先设定的、提供2-3分钟冲洗水的时间开关来操作的。当启动阀门E或D时，阀门A处于关闭位置，以在冲洗时可在分批配料系统中使用水泥浆。当启动搅拌车冲洗阀E或D，或者两个阀门E、D都被启动时，在10-15分钟的时间内，从一地上储水池(图中未示)中补充的水，将不会进入搅拌凹坑P。这使得冲洗水有足够的时间回到搅拌凹坑P内以保持水位不变。在完成它的规定时间里，一补充水阀门G是无效的。阀门H控制向凹坑P内提供的废水，以维持由一凹坑浮子(图中未示)决定的水位。
通过一启动阀门C的配料计算机(图中未示)来控制向配料设备B提供水泥浆。一流动计量器6来测量配料过程中提供的水容积。阀门A和B都处于关闭位置以产生一高配料水流速率。配料设备B可包括有如澳大利亚专利申请No 20924/88中所说明的热水混凝土配料设备，或是任何其他可以使用废水的设备。
由计算机启动一冲洗系统，并且必须在完成每天混凝土生产后，由操作人员选择，以防止在配料传送管中形成泥浆。阀门F自动向传送管提供充分的水以把所有的水泥浆从配料供水管中冲洗出去。
搅拌系统独立于冲洗系统，并且当冲洗时不需操作。这种双重供应使得，万一中央系统失灵时，可把冲洗系统作为替代的配料源使用。
另外，当启动冲洗阀门F时，它自动操作热水混合阀到冷却位置，便于将泥浆从混合水系统中除去。
在位于搅拌凹坑底部附近的喷嘴处，阀门A和B设计用于提供水或者带空气的水。预先设定循环时间，以便于对特定的凹坑尺寸和形状提供最佳的运动。
温度传感器T1，诸如一合适的热电偶或基等效装置，被设置在岐管2的分路上，并传送进入阀门A和B，一相似的传感器T2设置在一参考储水池或包含有一参考水体积的凹坑R1内，它可能是干净水，也可能是污水，但参考水不含有大量的水泥性质的材料。由于在岐管2中的传感器T1是暴露于高速废水之中的，所以不大会受污染。参考凹坑R1存储与废水凹坑容积基本相同的水，参考凹坑内的水与废水凹坑内的水有相同的周围环境，以便在测定由于水泥的水合作用而引起的凹坑P中废水温度升高时作为参考。监测在废水凹坑P和参考储水池R1内的相应容积的水温，并且测定出一个温度差ΔT，最方便的方法是将一个微处理器M与混凝土配料设备B相连。
微处理器M被设置成利用温差AT来计算出与使用废水凹坑P中存储的废水相关的水泥节约量。微处理器被设计用于每个混凝土的配料处，以计算存储在凹坑P内的废水容积以及下面将进一步讨论的其他因素。若有需要，运算法则可以包括一在废水中由于岐管2内的高流速而产生的动态温度升高的小量的修正值。
由于废水凹坑存储量大约为14000公升，由于水泥的水合作用而引起的温度升高如下式Q＝4.18×V×103×AT其中Q＝水泥水合作用的热量＝300×C×1000焦耳C＝等量的水泥公斤数V＝凹坑的容积(公升)×103克从而Q＝4.18×V×103×ΔT＝300×C×103
C＝在14000公升凹坑中的195.07ΔT千克的等量水泥假设一混凝土配料包括使用大约每立方米100公升的混凝土，每次装载的游离水泥或等量水泥R=C(10014000)]]>R=C140]]>C＝140R以它替换C，代入上述给出的方程式140R＝195.07ΔT因此，R=195.07ΔT140]]>R＝1.393ΔT由于搅拌凹坑P中泵的动作而引起温度升高的修正值，可以通过如下公式计算出假设-11千瓦的泵，它的热输出量是每小时29.5MJ，由于泵引起的温度升高为ΔTρ=Q4.18×V×103]]>=29.5×1064.18×14000×103]]>因此，ΔTρ＝0.5℃因此，R＝1.393(ΔT-0.5)每个热电偶T的输出量是毫伏，因此ΔT可被表示为ΔT=mV50]]>因此，R＝0.0279×mV-0.5按这种方法，从各相应的热电偶输出的不同电压，可被直接用于确定一每次装载的游离水泥或等量水泥的量值，它可被控制配料操作的微处理器M直接用来控制准备利用凹坑P中废水的混凝土配料中所用的的水泥量，而所产生的混凝土没有任何材料强度上的损失。
将一合适的光电测量装置浸入凹坑P中的废水中，用来连续测量凹坑P中的固体混凝土或废水中的固体比率。这个测量数据传送到微处理器M，并被用于自动控制每次配料中的水量，以补偿由废水引入的固体。
废水的pH值也由一已知的pH计量器Y来监测，以确保具有不能令人满意的高pH值(超过11)之低品质的废水不会被用在配料设备B中。
通过使用上述本发明的方法和系统，可以取得明显的节约。测试结果已显示，每立方米混凝土产物中可以回收大约10公斤的水泥。由于可在废水凹坑P内得到相对准确的游离水泥量，结果配料混凝土的强度指标没有受到影响，所以，可保持这样的节约。实际上，独立的测试已显示，与使用干净的配料用水的混凝土相比，使用凹坑P中废水的混凝土配料在28天后有一更好的强度。
可以理解，可使用不同的、计算废水中游离水泥等量物的公式或运算法则，可得到与上述相似的结果。类似地，可分别计算用于每批水泥配料的等量的水泥，并且废水的提供和配料设备的操作可人为地改变，以减少使用于配料中的水泥量。
权利要求
1.一种测定混凝土拌搅设备废水中游离水泥含量的方法，包括将废水存储在一凹坑或储水池内，搅拌废水以使废水中的固体基本上处于悬浮状态，测量所述凹坑中废水的温度，测量参考凹坑或储水池中水的温度，确定所测温度间的差值，利用温差计算出所述废水中游离水泥的估算值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，温差被应用到下面的公式中R=4.18V2ΔT300ν]]>其中，V是所讨论的废水容积，ΔT是指前述的温差，v是每批混凝土配料中每立方米混凝土中水容积的公升数。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，节约的水泥量R是通过下面的公式计算出来的R=4.18V2ΔT-ΔTρ300ν]]>
4.一用于测定混凝土拌搅设备废水中游离水泥含量的系统，包括用于存储含粘结材料的混凝土废水的凹坑或储水池；在所述凹坑或储水池中用于搅拌废水的装置；一存储水的参考凹坑或储水池，该参考凹坑中水所处的周围环境与废水凹坑或储水池中的水相似；在每个凹坑或储水池中的温度监测装置；用于测定被监测温度之差的装置；以及，利用温差来计算所述废水中游离水泥估算值的方法。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，温差被应用到下面的公式中R=4.18V2ΔT300ν]]>其中，V是所讨论的废水容积，ΔT是指前述的温差，v是每批混凝土配料中每立方米混凝土中水容积的公升数。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，节约的水泥量R是通过下面的公式计算出来的R=4.18V2ΔT-ΔTρ300ν]]>
7.如权利要求1至3中任一权项所述的方法，还包括监测所述凹坑中废水固体含量，和使用这个数据来控制在混凝土拌搅设备内准备的混凝土中的水含量。
8.如权利要求4至6中任一权项所述的设备系统，还包括用于监测所述凹坑中废水固体含量的装置，和使用这个数据来控制在混凝土拌搅设备内准备的混凝土中的水含量的装置。
9.基本上如前面结合附图进行说明的权利要求1、2或3所述的方法。
10.基本上如前面结合附图进行说明的一用于测定混凝土拌搅设备废水中游离水泥含量的系统。
全文摘要
一种测定存储于一凹坑或储水池中的混凝土拌搅设备废水中游离水泥含量的方法和系统,其中由热电偶T
文档编号G01N25/48GK1177400SQ96192106
公开日1998年3月25日 申请日期1996年2月22日 优先权日1995年2月24日
发明者罗伯特·戴维·诺曼 申请人:萨墨克里特有限公司