防堵防结垢石灰溶液配置装置、其自动配液供液方法及其除垢方法与流程

本发明涉及环保设备领域，尤其是防堵防结垢石灰溶液配置装置、其自动配液供液方法及其除垢方法。

背景技术：

石灰作为应用于地表水澄清和软化处理的药剂已有久远历史。随着石灰供应的普及、质量的不断提高，石灰粉料已逐步扩展成为城市再生水回用处理、自来水ph值调节、烟气脱硫处理以及污水处理厂污泥干化消毒、循环冷却水系统的补充水或旁流水处理的主导处理药剂。

在环保领域的技术中，石灰已被认为是成本最低的碱性原料、中和剂以及水的软化剂。它所共知的高ph值特征还可以用于沉淀重金属，把废弃的重金属污水、重金属污泥转变成有价值且可重复使用的原料，为此，石灰粉料作为绿色环保药剂，今后将具有更为广泛的应用前景。

在水处理过程中，石灰一般是先被制成悬浊液或液浆再被加入到系统中。大型水处理项目中，通常采用石灰筒仓储存石灰粉，然后通过干粉给料机连续将石灰粉料输送至石灰搅拌箱内制成石灰乳，常见的石灰乳配置装置，如申请号为201120328266.0的中国专利，其通常包括一容器，容器具有进水和进石灰的入口，其内设置有搅拌器，容器内配置完成的石灰溶液再通过浆液输送泵送至澄清池等应用的地方，但是这种石灰乳的配置装置，其存在如下问题：

1、传统的配置装置只有一个混合容器，石灰溶液仅能在混合容器中搅拌，流动行程短，流动性差，因此，石灰的溶解效果及冲液的均匀性受搅拌效果影响大，并且，由于石灰中存在一些较大的颗粒、杂质以及由于石灰未充分溶解等原因，石灰溶液中经常存在较多的大颗粒物，导致溶液浓度不均，降低了溶液的品质，在后续使用时，这些大颗粒进入管道后易引起管道堵塞、泵的磨损等问题；并且，当停止搅拌时，这些颗粒物会沉淀在混合容器的底部，且无法有效的从混合容器中排出，容易淤积，不仅会堵塞低位的输送管路的进液口，而且减少了混合容器的空间。

2、由于石灰乳具有一定的粘附性，会粘附在容器或管道的内壁，随着长时间的使用，石灰乳的不断淤积，极容易造成容器和管道的堵塞，影响正常使用，并且淤积的石灰乳层很难进行清除，不利于后续的石灰溶液配置。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种防堵防结垢石灰溶液配置装置、其自动配液供液方法及其除垢方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

防堵防结垢石灰溶液配置装置，包括配置池，所述配置池包括至少两级连续的溶药腔，相邻溶药腔之间通过溢流通道连通，所述配置池上还设置有延伸到每个所述溶药腔内的搅拌器，每个溶药腔的内底面设置有斜板，所述斜板的下端处设置有位于配置池的底板上的排放口，所述排放口连接排放管道。

优选的，所述的防堵防结垢石灰溶液配置装置中，所述溢流通道包括将所述配置池的内腔隔断形成连续溶药腔的隔板，所述隔板的顶部低于所述配置池的侧壁的顶部，每个所述隔板的前端设置一从所述溶药腔的顶部向下延伸接近溶药腔的内底面的挡板。

优选的，所述的防堵防结垢石灰溶液配置装置中，所述配置池包括三级溶药腔，首级溶药腔的顶部设置有石灰加药斗，所述石灰加药斗上设置有振动器，所述石灰加药斗的进料口连接螺杆输送机的出料端，所述螺杆输送机的进料端连接石灰料仓。

优选的，所述的防堵防结垢石灰溶液配置装置中，首级溶药腔上还连接供水管路，所述供水管路包括管道，所述管道上由进水端至出水端依次设置有第一手动阀、压力表、y形过滤器、第一电磁阀及流量计。

优选的，所述的防堵防结垢石灰溶液配置装置中，首级溶药腔上还连接有供酸管路。

优选的，所述的防堵防结垢石灰溶液配置装置中，每级所述溶药腔上还连接曝气管路，所述曝气管路为铁氟龙管、upvc管等。

优选的，所述的防堵防结垢石灰溶液配置装置中，所述石灰加药斗内设置有加热器。

优选的，所述的防堵防结垢石灰溶液配置装置中，末级溶药腔连接带有气动泵的供液管路，所述供液管路的供液管的进口处设有滤网。

防堵防结垢石灰溶液配置装置的自动配液供液方法，包括如下步骤：

s1，控制装置启动加热器并启动螺杆输送机将石灰料仓中的石灰添加到石灰加药斗中；

s2，控制装置控制加药斗及供水管路同时向初级溶药腔供料；

s3，控制装置控制三台搅拌器启动，石灰及自来水在搅拌器的搅拌下混合均匀并且从初级溶药腔依次溢流至次级溶药腔和末级溶药腔；

s4，当末级溶药腔中的液位达到中液位时，供液管路导通且其上的气动泵启动，将制备好的石灰溶液输送至污水处理站的使用点；

当末级溶药腔中的液位达到高液位时，关闭供水管路、加药斗和螺杆输送机，停止石灰和自来水的供应；

当末级溶药腔中的液位达到低液位时，打开供水管路进行供水，同时启动加药斗和螺杆输送机进行石灰供应。

防堵防结垢石灰溶液配置装置的除垢方法，包括如下步骤：

s10，开启第七电磁阀、第八电磁阀及第九电磁阀，将各溶药腔中的石灰溶液排出后，关闭第七电磁阀、第八电磁阀及第九电磁阀；

s20，开启供液管路的第五电磁阀及供水管路的第一电磁阀，关闭其他电磁阀，向溶药腔中加入自来水，并适时打开气动泵，对溶药腔及供液管路进行一段时间的水洗；

s30，关闭气动泵，开启第十一电磁阀，关闭其他电磁阀，向首级溶药腔中添加柠檬酸，静置一段时间进行酸洗；

s40，开启第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀，关闭其他电磁阀，向各溶药腔中通入空气，进行一段时间的曝气；

s50，开启第七电磁阀、第八电磁阀、第九电磁阀及第十电磁阀，关闭其他电磁阀，将各溶药腔及管道中的废水排放后，关闭第七电磁阀、第八电磁阀、第九电磁阀及第十电磁阀；

s60，开启第五电磁阀及第一电磁阀，关闭其他电磁阀，向溶药腔中加入自来水，对溶药腔及供液管路进行一段时间的水洗；

s70，开启第七电磁阀、第八电磁阀、第九电磁阀及第十电磁阀，关闭其他电磁阀，将各溶药腔及管道中的废水排放后，关闭第七电磁阀、第八电磁阀、第九电磁阀及第十电磁阀。

本发明技术方案的优点主要体现在：

1、本方案采用多级溶药腔溢流的结构，延长了溶药时间和水流行程，有助于石灰更好地溶解到自来水中，保证溶液的浓度均匀；同时在溶液液位上升过程中，自重较大的颗粒物在自身重力作用下沉淀，因而经过多级沉淀后，大大减少了进入到末级溶药腔中的大颗粒物的数量，极大的减小了对后续管道的阻塞和泵的磨损影响；且由于溶药腔的底部有斜板，因此，沉积的大颗粒物会随着斜板沉降到斜板的底部，从而使大颗粒物集中在一起，以便后续通过排放管道实现排放。

2、本方案结构简单，占地小，通过plc程序控制实现全自动化，便于操作和维护管理。

3、本方案采用螺杆输送机将石灰料仓中的石灰输送到加药斗中，使整个石灰供药在封闭环境中进行，不会存在石灰外漏、粉尘飞扬的问题，采用无轴螺杆输送机可降低石灰颗粒堵塞螺杆输送轴的概率。

4、加药斗中安装有加热器，可避免石灰因吸潮而结块，避免石灰粘附在加药斗中，且能够保证石灰后快速、均匀的溶解，另外振动器可将粘附在筒壁上的石灰振落，避免加药斗堵塞的问题。

5、加药泵进药管口加装滤网可避免颗粒石灰进入后续系统，并且管道系统中还有y型过滤器可进一步保障。

6、采用自动清洗系统，包括连续水洗、连续酸洗、静置酸洗、另外还有空气曝气系统，多重清洗可以将池壁垢层更彻底地清除，有效解决结垢堵塞的问题。

7、曝气管路、供酸管路等采用upvc、铁氟龙等材质能够有效的利用管道自身的耐酸耐碱行性能，延长使用寿命。

附图说明

图1是本发明的第一实施的结构示意图；

图2是本发明的第二实施的结构示意图；

图3是本发明的第三实施的结构示意图;

图4是本发明的第四实施的结构示意图；

图5是本发明的第五实施的结构示意图。

具体实施方式

本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

在方案的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述和简化描述，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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。并且，在方案的描述中，以操作人员为参照，靠近操作者的方向为近端，远离操作者的方向为远端。

下面结合附图对本发明揭示的防堵防结垢石灰溶液配置装置进行阐述，如附图1所示，包括配置池1，所述配置池1包括至少两级连续的溶药腔11，相邻溶药腔11之间通过一溢流通道12连通，所述配置池1上还设置有延伸到每个所述溶药腔11内的搅拌器13，每个溶药腔11的内底面设置有斜板14，所述斜板14的坡度在0.5%-1%之间，所述斜板14的下端处设置有位于配置池1的底板15上的排放口16，所述排放口16连接排放管道2。

配置石灰溶液时，石灰和自来水进入到首级溶药腔后在搅拌器13的搅拌作用下混合，并且，随着自来水和石灰的不断添加，液位不断上升至所述溢流通道12的进液口处时，石灰溶液通过溢流通道12进入到下一级溶药腔的底部，并在搅拌器13的作用下继续搅拌混合，石灰溶液按照上述过程依次流入到最后一级溶药腔中从而得到最终需要的石灰溶液；采用多级溶液腔溢流结构，延长了溶药时间和水流行程，有助于石灰更好地溶解到自来水中，并保证溶液的浓度均匀。

而对于自重较大的石灰颗粒，由于水流向上流动，其在自身重力作用下沉淀，且由于溶药腔的底部有斜板14，因此，沉积下的大的石灰颗粒会随着斜板14沉降到斜板14的底部，从而使大颗粒集中在一起，以便后续通过排放管道2实现排放，并且多级溢流的结构也使得大的石灰颗粒能够在多级溶药腔中分多次集成沉积，从而大大减少了进入到末级溶药腔中的大的石灰颗粒的量，极大的减小了对后续管道的影响。

详细来看，所述配置池1可以是各种可行材质制作成的池体，例如其可以是金属材质（不锈钢）或塑料（铁氟龙、pp）制成的，也可以是钢筋混凝土浇筑而成的，其形状可以是长方体或圆柱体或其他可行的形状，优选，如附图1所示，所述配置池1包括底板15、侧壁17及顶板18，它们围合成一长方体空间。

如附图1所示，所述溢流通道12包括将所述配置池1的内腔隔断形成连续溶药腔11的隔板121，所述隔板121的顶部低于所述配置池1的侧壁17的顶部，每个所述隔板121的前端（本文中以石灰溶液在流动过程中先经过的位置为后，后经过的位置为前）设置一从所述溶药腔11的顶部向下延伸接近溶药腔11的内底面的挡板122，所述隔板121与挡板122之间的空间形成溢流通道，它们上下两端的缺口为进液和出液口。

优选，如附图1所示，所述隔板121为两块且将所述配置池1的内腔均分为三个体积相同的溶药腔111,112,113，由于配药时，只需在首级溶药腔111中添加水和石灰即可，因此在所述首级溶药腔111的顶部设置有石灰加药斗3，所述石灰加药斗3具有物位计31用于测量石灰加压斗中的石灰量，且其内设置有变频供药螺杆（图中未示出），用于将石灰加药斗3内的石灰输送到所述初级溶药腔111中，所述供药螺杆同样可以是无轴螺杆。

并且，如附图2所示，所述石灰加药斗3上设置有振动器4，所述振动器4在加药时间隔一端时间启动或持续启动，从而避免石灰粘附在石灰加药斗3的内壁上；另外，由于石灰易吸潮在加药斗中出现结块的问题，因此，为了避免石灰加药斗3中的湿气过大导致石灰吸潮，在所述石灰加药斗3内设置有加热器10，所述加热器10可以在配置药液前或同时进行开启，从而使石灰加药斗3内保持干燥，降低石灰结块的可能，从而可以保证石灰能够有效的溶解。

如附图2所示，所述石灰加药斗3的进料口连接螺杆输送机5的出料端，所述螺杆输送机5的进料端连接石灰料仓6，因此可使整个石灰供药在封闭环境中进行，不会存在石灰外漏、粉尘飞扬的问题，所述螺杆输送机5优选是无轴螺杆输送机，可以有效降低石灰颗粒堵塞螺杆输送轴的概率，保证供料的顺畅性和可靠性，所述石灰料仓6中的石灰可通过槽罐车运输和进行添加。

并且，如附图2所示，所述首级溶药腔111上还连接供水管路7，所述供水管路7包括管道71，所述管道71由进水端至出水端依次设置有第一手动阀hv01、压力表pi01、y形过滤器st01、第一电磁阀sv01及流量计fm01，所述管道71可以通过软管连接水源（图中未示出），也可以直接连接水源，所述管道71的出水端延伸到所述首级溶药腔111内，并且其出水端处设置有锥形挡板（图中未示出），锥形挡板可以有效的避免进水对上升水流的冲击，避免对底部沉淀的大颗粒产生扰动，从而保证水流状态的稳定，所述第一手动阀hv01保持常开状态，所述流量计fm01优选为电磁流量计，从而可以精确的知晓供水量。

进一步，如附图1、附图2所示，所述首级溶药腔111连接的所述排放管路2包括排放管21，所述排放管21上由进液端至出液端依次设置有第七电磁阀sv07及第十二手动阀hv12，所述排放管21的出液端连接地漏22或废水收集池（图中未示出），次级溶药腔112连接的所述排放管路2包括排放管23，所述排放管23上由进液端至出液端依次设置有第八电磁阀sv08及第十三手动阀hv13，所述排放管23的出液端连接地漏24或废水收集池（图中未示出）；末级溶药腔113连接的所述排放管路2包括排放管25，所述排放管25上由进液端至出液端依次设置有第九电磁阀sv09及第十四手动阀hv14，所述排放管25的出液端连接地漏26或废水收集池（图中未示出）。

另外，为了方便石灰溶液的供应，如附图3所示，所述末级溶药腔113连接带有气动泵pu01的供液管路20，所述供液管路20的供液管201的进口处设有滤网30，所述滤网30优选是网孔孔径在4-6mm之间的滤网，所述滤网30能够有效的将所述石灰溶液中的大颗粒固体进行阻挡，从而防止大颗粒进入到后续的管道中，有效的减低了管道堵塞和气动泵pu01磨损的几率；并且，所述滤网30优选是特氟龙或不锈钢材质制作而成，从而可以有效的满足酸碱环境下的长期使用要求。

如附图3所示，所述供液管路20还包括由供液管201的进液端至出液端依次设置的第二y形过滤器st02、第七手动阀hv07、气动泵pu01、第九手动阀hv09、第十一手动阀hv11及第六电磁阀sv06；同时，在所述第七手动阀hv07及气动泵pu01之间的管道上还连接有第一排液支路202，所述第一排液支路202包括与供液管201连通的排液管及由排液管的进液端至出液端依次设置的第十电磁阀sv10及第八手动阀hv08，所述排液管的出液端连接地漏2021或废水收集槽；所述第九手动阀hv09及第十一手动阀hv11之间的供液管201上还连接有第二排液支路203，所述第二排液支路203包括与供液管201连通的排液管及由排液管的进液端至出液端依次设置的第五电磁阀sv05及第十手动阀hv10，所述排液管的出液端连接地漏2031或废水收集槽。

在配置溶液时，可以通过在末级溶药腔中设置用于检测其内液位高度的液位计来实现整个系统的控制，如附图1-附图3所示，所述液位计优选为电极液位计，并且具有低液位lsl、中液位lsm、高液位lsh三个检测点。

进一步，由于石灰溶液、石灰乳等容易粘附在容器及管道的内壁处，甚至淤积结垢，堵塞溶药腔、管道及进出口等，因此在整个配置装置使用一定时间后，需要清除这些石灰垢，在上述的结构中，虽然可以通过水洗在一定程度上实现水垢的清除，但是，水洗的冲击力小，并且，对于顽固的石灰垢层，水洗往往无法实现最内层石灰垢的清除，鉴于此，如附图4所示，在首级溶药腔11上还连接有供酸管路8，所述供酸管路8包括供酸管81，所述供酸管81上由进液端至出液端依次设置有第二手动阀hv02、第十一电磁阀sv11，所述供酸管81连接酸源（图中未示出），所述酸源优选是柠檬酸。

更进一步，为了进一步增加石灰垢清除的动力，如附图5所示，每级所述溶药腔上还连接曝气管路9，所述曝气管路9包括曝气主管91及三条曝气支路，所述曝气主管91优选为upvc管或铁氟龙管，并且所述曝气管91上设置有第三手动阀hv03，每条所述曝气支路包括与曝气主管91连接的曝气支管92，所述曝气支管92延伸到所述溶药腔内且接近所述斜板14，所述曝气支管92位于所述隔板121的顶部下方的区域开设有若干曝气孔（图中未示出），所述曝气孔朝向所述溶药腔的侧壁17和底板15，并且，所述曝气支管92位于所述溶药腔内的部分可以是多根支管构成上端开口的框型。

并且，如附图5所示，首级溶药腔111连接的曝气支管上设置有第四手动阀hv04、第二电磁阀sv02，次级溶药腔112连接的曝气支管上设置有第五手动阀hv05、第三电磁阀sv03，末级溶药腔113连接的曝气支管上设置有第六手动阀hv06、第四电磁阀sv04。

最后，为了实现整个系统的自动配置、供液及除垢的控制，整个装置中的电磁阀、气动泵、加热器、振动器、石灰加料斗、螺杆输送机等均连接控制装置（图中未示出），所述控制装置优选为plc,当然，也可以是其他安装有控制软件的计算机，此处为已知技术，不作赘述。

整个装置使用时，其各手动阀常态下保持开启状态，下面将具体阐述防堵防结垢石灰溶液配置装置的自动配液供液方法，包括如下步骤：

s1，控制装置启动加热器10并启动螺杆输送机5将石灰料仓6中的石灰添加到石灰加药斗3中，石灰在加热器10的作用下能够在一定程度上烘干，从而避免结块的问题。

s2，控制装置控制加药斗3中的螺杆启动向所述首级溶药腔111中添加石灰，同时控制供水管路7上的第一电磁阀sv01打开，通过管道向初级溶药腔供料，并且，根据控制装置预设的溶液浓度，控制石灰加药斗3的加药量及根据电池流量计fm01的流量确定供水量。

s3，控制装置控制三个溶药腔中的三台搅拌器同时启动，搅拌器的转速控制在80rpm左右，石灰和自来水同时进入初级溶药腔111内，两者混合、溶解，由于两者同时进入，因此，石灰和自来水能够实时充分接触，减少局部结块的问题，随着首级溶药腔111内的溶液的液位逐步升高，混合液从初级溶药腔111经溢流通道12进入次级溶药腔112的内部，并在搅拌器的搅拌下进一步熟化、溶解，然后从次级溶药腔112上部的溢流通道进入末级溶药腔113的底部，在搅拌器的搅拌下更好地溶解、混合、均化。

在各溶药腔，大颗粒物在重力作用下沉降，并且沿斜板聚集至每个溶药腔的底部位置，在运行一端时间后（具体时间可以根据需要进行设计），可以打开所述排放管道上的第七电磁阀sv07将沉积的大颗粒物从溶药腔中排出，随后关闭第七电磁阀sv07。

s4，溶液进入末级溶药腔113内后，溶药腔内的液位不断上升，当电极液位计ls02的中液位lsm触发时，则控制装置打开所述供液管路20中的第六电磁阀sv06，并启动供药气动泵pu01，将制备好的石灰溶液输送至污水处理站的使用点；此时，同时进行石灰和自来水的供应。

当末级溶药腔113中的液位达到高液位lsh时，控制装置控制第一电磁阀sv01关闭，停止自来水供应，同时螺杆输送机sc01及石灰加药斗3停止供料。

随着，气动泵pu01不断将石灰溶液排出，当末级溶药腔113中的液位达到低液位lsl时，则控制装置控制所述气动泵pu01停止，并控制所述第一电磁阀sv01启动，开始进自来水，同时，所述螺杆输送机5、石灰加药斗3启动开始添加石灰。

依此循环进行自动配置和供液。

在使用一段时间后，溶药腔及管道上会存在石灰垢，堵塞管道，影响使用，因此本方案进一步揭示了防堵防结垢石灰溶液配置装置的除垢方法包括如下步骤：

s10，控制装置开启第七电磁阀sv07、第八电磁阀sv08及第九电磁阀sv09，将各溶药腔中的石灰溶液排出后，关闭第七电磁阀sv07、第八电磁阀sv08及第九电磁阀sv09。

s20，控制装置开启供液管路20的第五电磁阀sv05及供水管路的第一电磁阀sv01，关闭其他电磁阀，向溶药腔中加入自来水，当末级溶药腔113中的水位到达中液位时，开启气动泵pu01，通过自来水对各溶药腔及供液管路20进行一段时间的水洗，清洗后的水由所述第二排液支路203排出，并且，水洗后各溶药腔中具有液体。

s30，经过一定时间的水洗后，控制装置关闭气动泵，开启第十一电磁阀sv1，关闭其他电磁阀，向首级溶药腔111中添加柠檬酸，柠檬酸进入到各溶药腔及部分管道中，使酸溶液在溶药腔及管道中静置一段时间进行酸洗，熟石灰与柠檬酸反应溶解，从而不断的消除。

并且，在供酸的过程中，还可已经同时进行自来水的供应，从而便于酸液进入到各溶药腔中，当末级溶药腔中的液位达到高液位时停止供水和供酸；当然，在末级溶药腔中的酸液达到中液位时，还可以启动所述气动泵将末级溶药腔中的酸液引入到所述供液管路20中。

s40，接着，开启第二电磁阀sv02、第三电磁阀sv03和第四电磁阀sv04，关闭其他电磁阀，向各溶药腔中通入空气，进行一段时间的曝气，在曝气的作用下，进一步驱动附着在各溶药腔11壁面上的石灰垢层剥离、脱落。

s50，随后，开启第七电磁阀sv07、第八电磁阀sv08、第九电磁阀sv09、第十电磁阀sv10和第五电磁阀sv05，关闭其他电磁阀，将各溶药腔及管道中的废水排放后，关闭第七电磁阀sv07、第八电磁阀sv08、第九电磁阀sv09及第十电磁阀sv10。

s60，开启供液管路20的第五电磁阀sv05及供水管路的第一电磁阀sv01，关闭其他电磁阀，向溶药腔中加入自来水，当末级溶药腔113中的水位到达中液位时，开启气动泵pu01，通过自来水对各溶药腔及供液管路20进行一段时间的水洗，清洗后的部分污水由所述第二排液支路203排出。

s70，开启第七电磁阀sv07、第八电磁阀sv08、第九电磁阀sv09及第十电磁阀sv10，关闭其他电磁阀，将各溶药腔及管道中的废水排放后，关闭第七电磁阀sv07、第八电磁阀sv08、第九电磁阀sv09及第十电磁阀sv10，完成清洗。

清洗完毕后，整个装置进入到待机状态，等待污水处理站发出运行指令后，装置进入运行状态，根据设定程序开始配制溶液并供液。

当然，在整个除垢过程中，清洗的周期和各步骤进行时间可以根据实际情况进行调整，并且除垢的顺序也可以是其他的顺序，例如可以直接进行酸洗、曝气，也可以不进行酸洗、曝气等，具体根据实际情况进行调整。

本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。