一種高效節能控鋁控藻鐵鋁複合混凝劑的製備裝置的製作方法
2023-08-22 08:53:11
本實用新型屬於水處理技術領域，特別涉及一種在藻類爆發期間高 pH 原水處理過程中控制殘餘鋁和藻類濃度的高效節能的鐵鋁複合混凝劑的製備裝置。
背景技術：
湖庫水源水體中藻類的富營養化問題給飲用水生產帶來諸多危害，其中之一是藻類大量生長導致原水pH值升高。為了去除藻類，降低原水pH，水廠通常會增加混凝劑的投加量，這不僅增加了水廠的運行成本，也使水中某些殘餘物質的含量可能會超過國家規定的標準。長期如此，不僅會對設備造成損傷，也會威脅人類的健康。
目前常用的鋁鹽混凝劑低溫除濁能力差，水解pH範圍小，Al(OH)3是典型的兩性氫氧化物，處理水的pH太高(pH>9.0)或太低(pH<5.5)，都將使其在水中溶解性增大，從而增加混凝劑用量，導致出水中的鋁含量增高。若水中長期殘餘鋁離子，將造成如老年性痴呆症、腎功能失調、腎衰竭及尿毒症等疾病。
與鋁系相比，鐵系混凝劑能有效地去除水中的懸浮物、膠體等。鐵系混凝劑具有pH值適應範圍寬(PH=5~11)、受水溫影響小、形成絮體快、礬花密度強度大和沉速快，混凝沉澱效果好的特點。但是，鐵鹽混凝劑的加入往往會導致水中Fe3+過量，Fe3+過量不僅會使水體顏色發黃，影響色度，而且其水解過程會使水體pH值降低，腐蝕水處理管道，縮短設備使用壽命。
兼有鋁鹽和鐵鹽特點的鐵鋁複合混凝劑既能克服鋁鹽處理的礬花生成慢、礬花輕、沉降慢的缺點，又能克服鐵鹽的出水不清、色度高的缺點。我國已開發的鐵鋁複合混凝劑種類較多，主要分為3大類：（1）只含鐵、鋁兩種陽離子的鐵鋁複合混凝劑；（2）含有鐵、鋁兩種陽離子和多種陰離子的鐵鋁複合混凝劑；（3）含有鐵、鋁兩種陽離子和其它陽離子的鐵鋁複合混凝劑。雖然我國對鐵鋁複合混凝劑的研究開發、生產和應用諸方面均取得了一定的進展，但仍存在如下為題：（1）開發出來的品種多，而大量生產和廣泛使用的品種少；（2）多數廠家生產工藝設備比較落後，產品質量不夠穩定，有的產品因用鐵鋁礦石為原料，含有較高的水不溶物和一些有害雜質；（3）由於生產原料的關係，應用範圍僅局限在汙水和工業用水中，在飲用水中幾乎沒有應用。以上這些都直接或間接地影響了鐵鋁複合混凝劑在飲用水中的廣泛應用。
因此，水處理技術領域急需一種高效節能的控鋁控藻鐵鋁複合混凝劑的製備裝置，對冷卻裝置內流出的水進行保溫，然後將保溫水回流到反應罐內參與反應，既實現了節能，又實現了水的循環利用，節約用水；保證了攪拌更加充分，水對固體有良好的攪拌作用，氯化鐵與水充分混合，混合更加均勻；經過過濾裝置進行過濾，去除溶液中的雜質和不溶物，從而保證獲得的鐵鋁複合混凝劑有較高的均一性和穩定性，應用到水中的處理效果更好；經過該高效節能的控鋁控藻鐵鋁複合混凝劑的製備裝置製得的複合混凝劑彌補了單一混凝劑在使用過程中的不足之處，實現優勢互補，提高對飲用水的處理效果，解決了鋁超標和藻類超標問題。
技術實現要素：
本實用新型提供了一種高效節能控鋁控藻鐵鋁複合混凝劑的製備裝置，技術方案如下：
一種高效節能控鋁控藻鐵鋁複合混凝劑的製備裝置，包括：反應罐、過濾裝置、冷卻水保溫裝置和冷卻裝置，並且冷卻裝置、過濾裝置都與反應罐相連接，冷卻水保溫裝置與冷卻裝置、反應罐相連接；
反應罐，頂部設置有第一進藥口，底部設置有分流板、攪拌裝置和混凝劑出口，混凝劑出口與過濾裝置相連接，第一進藥口與冷卻水保溫裝置相連接；
冷卻裝置，為2套，以第一進藥口為中心軸對稱的、傾斜的連接於反應罐上，在冷卻裝置上設置有進水口、出水口和第二進藥口，第二進藥口與反應罐相連通，出水口與冷卻水保溫裝置相連接。
優選的，在上述的一種高效節能的控鋁控藻鐵鋁複合混凝劑的製備裝置中，在反應罐的外側設置有保溫加熱套。
優選的，在上述的一種高效節能的控鋁控藻鐵鋁複合混凝劑的製備裝置中，第一進藥口設置於反應罐頂部的中心位置，通過變徑管與反應罐相連通。
優選的，在上述的一種高效節能的控鋁控藻鐵鋁複合混凝劑的製備裝置中，變徑管直徑為第一進藥口直徑的1/3。
優選的，在上述的一種高效節能的控鋁控藻鐵鋁複合混凝劑的製備裝置中，攪拌裝置為2個，對稱的設置於分流板的兩側，分流板設置於變徑管的下方。
本實用新型的有益效果：
1、本實用新型採用了冷卻水保溫裝置，對冷卻裝置內流出的水進行保溫，然後將保溫水回流到反應罐內參與反應，既實現了節能，又實現了水的循環利用，節約用水。
2、本實用新型通過將第一進藥口與變徑管相連接，經過變徑後，水流速度增加，再由位於底部中心位置的分流板進行均勻分配後，2面對稱的對反應物進行攪拌，保證攪拌更加充分，水對固體有良好的攪拌作用，氯化鐵與水充分混合，混合更加均勻。
3、本實用新型流出反應罐的鐵鋁複合溶液經過過濾裝置進行過濾，去除溶液中的雜質和不溶物，從而保證獲得的鐵鋁複合混凝劑有較高的均一性和穩定性，應用到水中的處理效果更好。
附圖說明
下面結合附圖和具體實施方式來詳細說明本實用新型：
圖1是一種高效節能的控鋁控藻鐵鋁複合混凝劑的製備裝置的結構示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型技術實現的措施、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
實施例1：
圖1是一種高效節能的控鋁控藻鐵鋁複合混凝劑的製備裝置的結構示意圖。
如圖1所示，一種高效節能控鋁控藻鐵鋁複合混凝劑的製備裝置，包括：反應罐1、過濾裝置2、冷卻水保溫裝置3和冷卻裝置4，並且冷卻裝置4、過濾裝置2都與反應罐1相連接，冷卻水保溫裝置3與冷卻裝置4、反應罐1相連接；反應罐1頂部設置有第一進藥口101，底部設置有分流板102、攪拌裝置103和混凝劑出口104，混凝劑出口104與過濾裝置2相連接，第一進藥口101與冷卻水保溫裝置3相連接；冷卻裝置4為2套，以第一進藥口101為中心軸對稱的、傾斜的連接於反應罐1上，在冷卻裝置4上設置有進水口401、出水口402和第二進藥口403，第二進藥口403與反應罐1相連通，出水口402與冷卻水保溫裝置3相連接。
實施例2：
圖1是一種高效節能的控鋁控藻鐵鋁複合混凝劑的製備裝置的結構示意圖。
如圖1所示，一種高效節能控鋁控藻鐵鋁複合混凝劑的製備裝置，包括：反應罐1、過濾裝置2、冷卻水保溫裝置3和冷卻裝置4，並且冷卻裝置4、過濾裝置2都與反應罐1相連接，冷卻水保溫裝置3與冷卻裝置4、反應罐1相連接；反應罐1頂部設置有第一進藥口101，底部設置有分流板102、攪拌裝置103和混凝劑出口104，混凝劑出口104與過濾裝置2相連接，第一進藥口101與冷卻水保溫裝置3相連接，在反應罐1的外側設置有保溫加熱套5；冷卻裝置4為2套，以第一進藥口101為中心軸對稱的、傾斜的連接於反應罐1上，在冷卻裝置4上設置有進水口401、出水口402和第二進藥口403，第二進藥口403與反應罐1相連通，出水口402與冷卻水保溫裝置3相連接。
本實施例中，第一進藥口101設置於反應罐1頂部的中心位置，通過變徑管105與反應罐1相連通。
本實施例中，變徑管105直徑為第一進藥口101直徑的1/3。
本實施例中，攪拌裝置103為2個，對稱的設置於分流板102的兩側，分流板102設置於變徑管105的下方。
一種高效節能的控鋁控藻鐵鋁複合混凝劑的製備方法，包括如下步驟：
步驟一，將冷卻裝置的進水口與水龍頭相連接，出水口與冷卻水保溫裝置進口相連接，打開水龍頭，使冷卻裝置內充滿水；
步驟二，將固體氫氧化鋁與水由第二進藥口加入反應罐中，通過攪拌裝置攪拌均勻，得到氫氧化鋁懸濁液；
步驟三，由另一個第二進藥口向步驟二製備完成的氫氧化鋁懸濁液中加入98%的濃硫酸，通過攪拌裝置攪拌均勻，得到混合液；
步驟四，通過保溫加熱套對反應罐進行加熱，保證步驟三製備完成的混合液的溫度控制在溫度閾值範圍內，通過攪拌裝置持續攪拌一段時間，得到無機鋁鹽混凝劑；
步驟五，停止對反應罐進行加熱，向步驟四獲得的無機鋁鹽混凝劑中加入氯化鐵，打開冷卻水保溫裝置，使冷卻水保溫裝置內的水通過第一進藥口變徑管後加入反應罐內，再經過分流板對水進行分流，保證氯化鐵與水充分混合，通過攪拌裝置攪拌均勻，得到鐵鋁複合溶液；
步驟六、步驟五中的鐵鋁複合溶液通過反應罐的出口進入過濾裝置內，通過過濾裝置對鐵鋁複合溶液進行過濾，去除溶液中的雜質和不溶物後，即為製得的鐵鋁複合混凝劑。
優選的，本實施例的一種高效節能的控鋁控藻鐵鋁複合混凝劑的製備方法中，步驟二中固體氫氧化鋁與水的質量比為50:100~60:100；步驟三中98%濃硫酸量與步驟二中水的體積比為1:1；步驟四的具體步驟為：對反應罐進行加熱，保證步驟三製備完成的混合液的溫度控制在溫度閾值90~100℃下，通過攪拌裝置持續攪拌1小時，攪拌條件為400~500轉/分，得到無機鋁鹽混凝劑；步驟五中氯化鐵與步驟二中氫氧化鋁的質量比為6:1~8:1；通過第一加藥口加入水的量與氯化鐵的質量比為2:1，攪拌條件為500~600轉/分，攪拌30分鐘，得到鐵鋁複合溶液；步驟二和步驟五中用到的氫氧化鋁和氯化鐵都為工業級試劑，而非鋁鐵礦；步驟六中製得的鐵鋁複合混凝劑的密度在25℃時為1.20~1.40g/cm3，鐵鋁複合混凝劑1%水溶液的pH為2~3。
本實用新型採用了冷卻水保溫裝置，對冷卻裝置內流出的水進行保溫，然後將保溫水回流到反應罐內參與反應，既實現了節能，又實現了水的循環利用，節約用水。
本實用新型通過將第一進藥口與變徑管相連接，經過變徑後，水流速度增加，再由位於底部中心位置的分流板進行均勻分配後，2面對稱的對反應物進行攪拌，保證攪拌更加充分，水對固體有良好的攪拌作用，氯化鐵與水充分混合，混合更加均勻。
本實用新型流出反應罐的鐵鋁複合溶液經過過濾裝置進行過濾，去除溶液中的雜質和不溶物，從而保證獲得的鐵鋁複合混凝劑有較高的均一性和穩定性，應用到水中的處理效果更好。
以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特徵和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和範圍的前提下本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型範圍內。本實用新型要求保護範圍由所附的權利要求書及其等同物界定。