本實用新型涉及冶煉廢水處理設備領域，特別涉及一種處理冶金廢水的沉淀反應釜用沸騰裝置。

背景技術(shù)：

冶煉廢水主要分為高爐煤氣廢水和煉鋼煉鐵廢水，高爐煤氣洗滌水主要含有較多的硫化物和碳化物，一般通過石灰軟化—碳化法工藝處理，煉鋼煉鐵廢水主要為熱軋和冷軋廢水，因此往往廢水中含有大量的重金屬和鐵離子，特別是軋制彩鋼時，其含有的鉻、鋅、錳等重金屬量較高。目前，對于此類廢水的處理方法一般采用中和處理法、化學法或膜分離法，其中由于中和處理法成本低，工藝簡單，效果顯著等優(yōu)勢而被普遍采用。

在現(xiàn)有處理工藝中，常會用到一種用于廢水沉淀反應的反應釜或者反應器，由于并沒有對冶煉廢水處理設計有專用反應釜，現(xiàn)有使用的沉淀反應釜適的應性較差，往往出現(xiàn)各種各樣的問題，例如，現(xiàn)有沉淀反應釜常設有攪拌裝置，以實現(xiàn)對物料進行攪拌，由于廢水中含有大量的金屬離子和廢酸，這些物質(zhì)會對攪拌裝置的葉片和驅(qū)動桿，特別是其連接間隙處造成嚴重腐蝕和堵塞，導致葉片表面“銹跡斑斑”，連接處常常結(jié)滿污垢且難以清除，即使進行深度清洗，廢水的強腐蝕作用使攪拌裝置的尺寸穩(wěn)定性難以保證，導致攪拌裝置的攪拌葉片需要時常更換，這無疑增加了沉淀反應釜的運行成本，同時，攪拌裝置在攪拌冶煉廢水時，攪拌效果并不理想，加入的絮凝劑并未充分混合于冶煉廢水中，進而導致絮凝劑的添加量較多，增加了沉淀反應釜的能耗。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的發(fā)明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種處理冶金廢水的沉淀反應釜用沸騰裝置，通過采用沸騰裝置來替代現(xiàn)有的攪拌裝置，克服了現(xiàn)有攪拌裝置的不足。

本實用新型采用的技術(shù)方案如下：一種處理冶金廢水的沉淀反應釜用沸騰裝置，包括腔體，腔體下端密封連接帶有進氣管和排污管的下封頭，腔體的下部設有沸騰裝置，所述沸騰裝置包括沸騰板，沸騰板上均布有若干氣孔，沸騰板的中部開孔并與排污管連接，腔體通過排污管向外排出物料，沸騰板、排污管和下封頭形成相互密封連接形成氣體分布室，進氣管將氣體通入氣體分布室內(nèi)。

由于上述結(jié)構(gòu)的設置，通過進氣管向氣體分布室通入氣體，當氣體分布室內(nèi)的壓強達到一定值后，通過沸騰板上的氣孔噴入腔體內(nèi)，沸騰板上的廢水或污泥在噴出的氣體的作用下迅速“沸騰”，廢水內(nèi)出現(xiàn)大量氣泡，氣泡在上升過程中，使沉淀反應釜內(nèi)的廢水發(fā)生猛烈攪拌，廢水的濃度分布更均勻，當加入絮凝劑后，絮凝劑在猛烈的“沸騰”作用下，迅速擴散直至分布均勻，因此無需再對廢水進行機械攪拌，免去了機械攪拌裝置，簡化了沉淀反應釜的機械結(jié)構(gòu)，避免了機械攪拌裝置帶來的各種問題，在一定程度上降低了沉淀反應釜的制造成本和能耗，使沉淀反應釜的適應性更強。

進一步，為了更好地控制排污管的開閉，氣體分布室內(nèi)設有光圈開閉裝置，光圈開閉裝置包括設于排污管內(nèi)的用于開閉排污管的光圈開閉盤，設于排污管外的用于支撐光圈開閉盤的支撐環(huán)。

進為了使光圈開閉盤更好地實現(xiàn)開閉過程，光圈開閉盤由多個均分的扇片組成，扇片通過拉桿轉(zhuǎn)動連接在支撐環(huán)上。

作為優(yōu)選，光圈開閉盤由5個均分的扇片組成，扇片通過拉桿轉(zhuǎn)動連接在支撐環(huán)上。

進一步，考慮到扇片直接浸泡于具有較強腐蝕性的污泥和廢水中，同時還承受較強的沖刷沖擊，扇片用硬質(zhì)聚氨酯材料制成，硬質(zhì)聚氨酯材料由以下重量份的原料組成：聚氨酯預聚體95-100份、聚氨酯增韌劑2-6份、銅及其氧化物粉末12-15份、醋酸丁酯15-20份、玻璃纖維8-11份、硅烷偶聯(lián)劑1-5份、固化劑30-40份、消泡劑1-5份、碳化硅顆粒20-30份、二硫代氨基甲酸稀土促進劑2-5份和對氨基苯磺酸鑭防老劑2-5份。

進一步，硬質(zhì)聚氨酯材料的制備方法包括以下步驟：

步驟一、對反應容器進行徹底干燥處理，然后將低聚物多元醇在真空度為0.1MPa的條件下，于110℃脫水2h，控制水分在0.03%以下，然后在80℃時與已配量好的多異氰酸酯反應生成低分子量預聚物，反應時間為3h，得到聚氨酯預聚體A組分，遮光存儲待用；

步驟二、取設計量的碳化硅顆粒放入容器中，倒入去離子水進行超聲波清洗2次，然后濾凈置于耐熱容器中；

步驟三、將裝有碳化硅顆粒的耐熱容器置于烘干爐中進行烘干處理，烘干溫度為250℃，烘干時間為60min，然后取出加入無水乙醇進行超聲波清洗1次，然后再置于烘干爐中進行烘干處理，烘干溫度為130℃，烘干時間為50min，最后取出待用；

步驟四、將步驟三得到的碳化硅顆粒與設計量的玻璃纖維、銅及其氧化物粉末一起混合攪拌均勻，然后加入醋酸丁酯繼續(xù)攪拌均勻，得到B組分；

步驟五、將設計量的固化劑、二硫代氨基甲酸稀土促進劑和防老劑一起混合攪拌均勻，得到C組分；

步驟六、取設計量的A組分、B組分和C組分，向A組分中加入設計量的聚氨酯增韌劑和無水乙醇稀釋攪拌均勻，然后加入設計量的硅烷偶聯(lián)劑、B組分和消泡劑勻速攪拌，最后加入設計量的C組分并攪拌均勻，得到混合液體；

步驟七、靜置混合液體直至氣泡除盡，待混合液體完全固化后即得。

上述中，玻璃纖維的加入能夠增強聚氨酯材料的強韌性，使之在受到?jīng)_刷時，不易斷裂破碎，能夠很好地吸收沖擊能量，在微觀結(jié)構(gòu)組織中，玻璃纖維還能增加各組分間的結(jié)合強度，使其他顆粒狀的組分能夠依附于玻璃纖維而不易脫落；銅及其氧化物粉末能夠在形成的硬質(zhì)聚氨酯材料的表面形成微米結(jié)構(gòu)，特別是當銅氧化成具有納米結(jié)構(gòu)的Cu₂O時，與銅氧化物共同作用，在硬質(zhì)聚氨酯材料的表面隨時間慢慢長出納米線，這些納米線會起到減小大分子污物與硬質(zhì)聚氨酯材料的接觸面積，使大分子污物的鋪展受到限制，在宏觀上，使硬質(zhì)聚氨酯材料展現(xiàn)出具有一定的疏水性能，進而在提高硬質(zhì)聚氨酯材料的耐腐蝕性能的同時，還提高了硬質(zhì)聚氨酯材料的耐污能力，使硬質(zhì)聚氨酯材料制成的扇片更經(jīng)久耐用，碳化硅顆粒的引入主要是為了提高硬質(zhì)聚氨酯材料的耐沖刷性能，使硬質(zhì)聚氨酯材料不易發(fā)生磨損。

作為優(yōu)選，沸騰板的橫剖面為朝腔體下部彎曲的弧線。

作為一種改進方案，氣體分布室內(nèi)設有若干個密封隔板，密封隔板將氣體分布室分割為多個相互獨立地小氣體分布室，每個小氣體分布室至少連接一個進氣管。

作為優(yōu)選，密封隔板將氣體分布室分割為6個相互獨立地小氣體分布室，每個小氣體分布室連接一個進氣管。

作為一種替選方案，沸騰板均分為多個小沸騰板，相鄰小沸騰板之間密封連接，每個小沸騰板對應一個小氣體分布室。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本實用新型的有益效果是：

1、通過進氣管向氣體分布室通入氣體，當氣體分布室內(nèi)的壓強達到一定值后，通過沸騰板上的氣孔噴入腔體內(nèi)，沸騰板上的廢水或污泥在噴出的氣體的作用下迅速“沸騰”并混合均勻，無需再對廢水進行機械攪拌，免去了機械攪拌裝置，簡化了沉淀反應釜的機械結(jié)構(gòu)，避免了機械攪拌裝置帶來的各種問題，在一定程度上降低了沉淀反應釜的制造成本和能耗，使沉淀反應釜的適應性更強；

2、通過將氣體分布室分割為多個小氣體分布室，可根據(jù)需要，隨意調(diào)整沸騰板上各區(qū)域的氣量大小，使沸騰板上的廢水或污泥均勻“沸騰”，以防止腔體中某個區(qū)域的氣量不足或過多，使廢水或污泥沸騰更均勻充分，無沸騰盲區(qū)或沸騰不足現(xiàn)象存在，提高了混合效率；

3、通過設置光圈開閉裝置，相比于價格較貴的電子閥門，結(jié)構(gòu)原理簡單，易安裝拆卸，清洗方便，易于控制，采用硬質(zhì)聚氨酯材料制成的扇片，增加了扇片的耐腐蝕性能和耐沖刷性能，使光圈開閉裝置不易發(fā)生故障，使用周期長，非常適用于沉淀反應釜中。

附圖說明

圖1是本實用新型的一種沉淀反應釜結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中A-A截面的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實用新型的沉淀反應釜的凈化裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3中B部分的局部放大圖；

圖5是本實用新型的沉淀反應釜的沸騰板和氣體分布室結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本實用新型的氣體分布室的另一種情況的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本實用新型的光圈開閉裝置關閉時的結(jié)構(gòu)示意俯視圖；

圖8是光圈開閉裝置的開啟狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標記：1為沉淀反應釜，101為腔體，102為上封頭，1021為排氣管，103為下封頭，1031為進氣管，1032為排污管，104為添料管，105為清液管，106為進料管，107為凈化裝置，1071為百葉板，1072為迷宮式斜板，1073為斜擋板，1074為豎擋板，1075為通孔， 108為沸騰板，1081為氣孔，1082為小沸騰板，109為氣體分布室，1091為密封隔板，1092為小氣體分布室，110為光圈開閉裝置，1101光圈開閉盤，1102為支撐環(huán)，1103為扇片，1104為拉桿。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本實用新型作詳細的說明。

為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

如圖1至圖3所示，一種含重金屬冶金廢水的沉淀反應釜1，包括腔體101，腔體101上端密封連接有帶有排氣管1021的上封頭102，腔體101下端密封連接帶有進氣管1031和排污管1032的下封頭103，腔體101一側(cè)的上部設有添料管104，腔體101的另一側(cè)的上部設有清液管105，腔體101的中上部上，均布有若干個進料管106，進料管106采用切向斜插管式結(jié)構(gòu)；腔體101內(nèi)，腔體101的上部設有凈化裝置107。

作為一種實施方式，腔體的下部設有沸騰裝置，所述沸騰裝置包括沸騰板108，沸騰板108的中部開孔并連接排污管1032，腔體通過排污管向外排出物料，以使污泥流入排污管1032內(nèi)，沸騰板108、排污管1032和下封頭103形成相互密封連接形成氣體分布室109，進氣管1031將氣體通入氣體分布室109內(nèi)。

作為一種優(yōu)選地實施方式，進料管106朝腔體101下部切向斜插，其水平面的傾斜角為5°-15°，優(yōu)選為7°，當然也可選擇0°或者15°。通過離心式旋轉(zhuǎn)及給予的朝下加速度，廢水能更好地沿著腔體101旋轉(zhuǎn)流入腔體101下部，進而增加了廢水在腔體101內(nèi)的鋪展面積，利于后期的處理，同時還大幅減小了廢水對腔體101的沖擊，消除了廢水在進入腔體時四處濺射而污染腔體101內(nèi)部的現(xiàn)象，實現(xiàn)了平穩(wěn)加料，沉淀反應釜1擺動小，保證了工藝安全。

更進一步地說，凈化裝置107包括百葉板1071和迷宮式斜板1072，如圖3和圖4所示，添料管104、清液管105和進料管106在百葉板1071下方，百葉板1071的上方為迷宮式斜板1072，百葉板1071用于通過氣體并同時阻擋非氣體物質(zhì)。

作為進一種實施方式，如圖3和圖4所示，迷宮式斜板1072包括L型擋板，L型擋板由斜擋板1073和豎擋板1074組成，斜擋板1073和豎擋板1074相交形成L形，其相交的夾角在可以在30°-150°之間，優(yōu)選為60°或者120°，斜擋板1073和豎擋板1074可以分拆為兩部分形成L型擋板，也可以自為一體形成L型擋板，L型擋板自上而下依次傾斜固定安裝在腔體101內(nèi)，以形成迷宮式斜板1072。

作為進一種優(yōu)選實施方式，L型擋板的豎擋板1074與相鄰L型擋板的斜擋板1073的間距為5-20mm，優(yōu)選為8mm。豎擋板1074上設有若干通孔1075，豎擋板的開孔率為50-80%，優(yōu)選為65%，以便于氣體通過通孔向腔體101上部流動，同時保證豎擋板具有一定的強度。

如圖1所示，凈化裝置107的上方為排氣管1021，排氣管1021通過軸流式風機4將腔體101內(nèi)的氣體向腔體101外排出。凈化裝置107用于延長腔體101內(nèi)混合氣體的停留時間，使未完全反應的臭氧能夠與廢氣長時間反應，消除廢氣中的H₂S和N_XO，以達到除臭目的，同時，使臭氧得到充分利用。

更具體地說，凈化裝置107一方面可使排出的氣體內(nèi)非氣體物質(zhì)含量極少，另一方面，使廢水產(chǎn)生的臭氣與未完全反應的臭氧混充分混合，并延長其停留時間，在反應過程中，產(chǎn)生的硫酸鹽沉淀和被擋獲的非氣體物質(zhì)沿斜擋板1073順流而下，最終經(jīng)百葉板1071落入腔體101內(nèi)。

如圖5和圖6所示，沸騰板108上均布有若干氣孔1081，氣孔1081內(nèi)設有倒膜，以防止廢水倒流至氣體分布室109內(nèi)，沸騰板108的橫剖面可以為直線，也可以為凹線，優(yōu)選地，沸騰板108的斷面為朝腔體101下部彎曲的弧線，以使沸騰板108上的廢水或者污泥匯集于排污管1032的上部，以便于更好地排污。

通過進氣管1031向氣體分布室109通入臭氧氣體，當氣體分布室109內(nèi)的壓強達到一定值后，通過沸騰板108上的氣孔1081噴入腔體101內(nèi)，沸騰板108上的廢水或污泥在噴出的氣體的作用下，迅速“沸騰”（所謂沸騰，實則為一種在液體內(nèi)大量冒氣現(xiàn)象，而并非傳統(tǒng)意義上通過高溫加熱使液體產(chǎn)生的沸騰），廢水內(nèi)出現(xiàn)大量氣泡，伴隨離心式旋轉(zhuǎn)，氣泡盤旋上升，使沉淀反應釜1內(nèi)的廢水發(fā)生猛烈攪拌，使廢水的濃度分布更均勻，且無需再對廢水進行機械攪拌，免去了機械攪拌裝置，簡化了沉淀反應釜1的機械結(jié)構(gòu)，避免了機械攪拌裝置帶來的各種問題，使沉淀反應釜1的適應性更強。同時，在螺旋盤升的氣泡中，氣泡內(nèi)的氣體與廢水發(fā)生充分接觸，增大了臭氧與廢水的接觸面積和延長了接觸時間，廢水與臭氧反應更充分，提高了臭氧的利用率。

作為一種改進方案，氣體分布室109可以通過密封隔板1091相互分割為多個相互獨立地小氣體分布室1092，如圖6所示，相鄰小氣體分布室1092之間互不通氣，每個小氣體分布室1092至少連接一個進氣管1031，通過將氣體分布室109分割為多個小氣體分布室1092，可根據(jù)需要，隨意調(diào)整沸騰板108上各區(qū)域的氣量大小，使沸騰板108上的廢水或污泥均勻“沸騰”，以防止腔體101中某個區(qū)域的氣量不足或過多，使臭氧與廢水或污泥接觸更充分，無接觸盲區(qū)或接觸不足現(xiàn)象存在，提高反應效率。作為優(yōu)選，氣體分布室109可由密封隔板1091均分為6個獨立的小氣體分布室1092，每個小氣體分布室1092連接一個進氣管1031，以更好地控制沸騰板108上各區(qū)域的氣量大小，從而使氣體與腔體101內(nèi)的廢水進行更有效的均勻混合接觸，使反應進行的更充分。

上述中，小氣體分布室1092的設置還能及時解決堵料和廢水混合不均的問題，即，當沸騰板108上某個氣孔1081或者某個區(qū)域的多個氣孔1081發(fā)生堵塞時，只需通過加大該氣孔1081相對應地小氣體分布室1092的通氣量使氣孔1081重新通暢，相比于只有一個氣體分布室109的結(jié)構(gòu)，無需增大整個氣體分布室109的通氣量，減少了解決該問題所需的通氣量，增壓時間短，反應處理時間快，避免了整體通氣量的加入對腔體101內(nèi)造成的不利影響（過度“沸騰”易導致廢水或污泥四處飛濺，凈化裝置易受到廢水污染）；當廢水在旋轉(zhuǎn)混合過程中，腔體101內(nèi)某個區(qū)域內(nèi)的廢水出現(xiàn)混合不均和堆料問題時，只需通過增大該區(qū)域所對應的小氣體分布室1092的通氣量就能解決該問題，使臭氧與廢水混合反應更充分，提高了沉淀反應釜1的適應性能。

作為進一步地改進方案，沸騰板108也可均分為多個小沸騰板1082，相鄰小沸騰板1082之間密封連接，或者也可根據(jù)氣體分布室109的數(shù)量分割為一一對應地小沸騰板1082，即每個小沸騰板1082對應一個小氣體分布室1092，如圖6所示，小沸騰板1082之間密封無縫連接，以防止廢水和污泥泄漏。將沸騰板108模塊化后，既便于沸騰板108的安裝和拆卸，又便于沸騰板108的清洗更換，當沸騰板108出現(xiàn)堵塞或者污垢需要拆下解決時，只需拆下被堵塞或占有污垢的小沸騰板1082即可，避免了直接拆下沸騰板108的麻煩。

作為一種改進實施方式，氣體分布室109內(nèi)設有光圈開閉裝置110，如圖5至圖8所示，光圈開閉裝置110包括設于排污管1032內(nèi)的用于開閉排污管1032的光圈開閉盤1101，設于排污管1032外的用于支撐光圈開閉盤1101的支撐環(huán)1102，以實現(xiàn)更好地控制排污管1032的開閉控制。

作為一種改進實施方式，光圈開閉盤1101由多個均分的扇片1103組成，優(yōu)選為5個，扇片1103通過拉桿1104轉(zhuǎn)動連接在支撐環(huán)1102上，光圈開閉盤1101用于排污管1032的開閉控制，支撐環(huán)1102轉(zhuǎn)動連接在下封頭103上，當支撐環(huán)1102朝一個方向轉(zhuǎn)動時，扇片1103開啟，排污管1032導通，腔體101內(nèi)的廢水和污泥通過排污管1032排出沉淀反應釜101外，反之，當支撐環(huán)1102朝反方向回轉(zhuǎn)時，扇片1103關閉，排污管1032不通。通過設置光圈開閉裝置110，相比于價格較貴的電子閥門，結(jié)構(gòu)原理簡單，易安裝拆卸，清洗方便，易于控制，不易發(fā)生故障，非常適用于沉淀反應釜1中。

更進一步地說，考慮到扇片直接浸泡于具有較強腐蝕性的污泥和廢水中，同時還承受較強的沖刷沖擊，扇片用硬質(zhì)聚氨酯材料制成，硬質(zhì)聚氨酯材料由以下重量份的原料組成：聚氨酯預聚體95-100份、聚氨酯增韌劑2-6份、銅及其氧化物粉末12-15份、醋酸丁酯15-20份、玻璃纖維8-11份、硅烷偶聯(lián)劑1-5份、固化劑30-40份、消泡劑1-5份、碳化硅顆粒20-30份、二硫代氨基甲酸稀土促進劑2-5份和對氨基苯磺酸鑭防老劑2-5份。硬質(zhì)聚氨酯材料的制備方法包括以下步驟：

步驟一、對反應容器進行徹底干燥處理，然后將低聚物多元醇在真空度為0.1MPa的條件下，于110℃脫水2h，控制水分在0.03%以下，然后在80℃時與已配量好的多異氰酸酯反應生成低分子量預聚物，反應時間為3h，得到聚氨酯預聚體A組分，遮光存儲待用；

步驟二、取設計量的碳化硅顆粒放入容器中，倒入去離子水進行超聲波清洗2次，然后濾凈置于耐熱容器中；

步驟三、將裝有碳化硅顆粒的耐熱容器置于烘干爐中進行烘干處理，烘干溫度為250℃，烘干時間為60min，然后取出加入無水乙醇進行超聲波清洗1次，然后再置于烘干爐中進行烘干處理，烘干溫度為130℃，烘干時間為50min，最后取出待用；

步驟四、將步驟三得到的碳化硅顆粒與設計量的玻璃纖維、銅及其氧化物粉末一起混合攪拌均勻，然后加入醋酸丁酯繼續(xù)攪拌均勻，得到B組分；

步驟五、將設計量的固化劑、二硫代氨基甲酸稀土促進劑和防老劑一起混合攪拌均勻，得到C組分；

步驟六、取設計量的A組分、B組分和C組分，向A組分中加入設計量的聚氨酯增韌劑和無水乙醇稀釋攪拌均勻，然后加入設計量的硅烷偶聯(lián)劑、B組分和消泡劑勻速攪拌，最后加入設計量的C組分并攪拌均勻，得到混合液體；

步驟七、靜置混合液體直至氣泡除盡，待混合液體完全固化后即得。

為了更好地解釋和實施本實用新型的硬質(zhì)聚氨酯材料，以下表1示出了本實用新型的硬質(zhì)聚氨酯材料的幾個具體配方，應當說明，以下具體配方主要是為了更好地實施本實用新型，而并非為了限制本實用新型。

表1：

注：上述各組分的參數(shù)均表示重量份數(shù)，即單位為重量份。

上表中，各實施例得到的硬質(zhì)聚氨酯材料經(jīng)檢測，具有優(yōu)秀的耐腐蝕能力，其彎曲強度和屈服強度良好，能夠承受較大的載荷，韌性較好，能夠在重復受力情況下不發(fā)生塑性變形，用料漿沖蝕磨損試驗機對硬質(zhì)聚氨酯材料進行沖蝕磨損測定，其中砂漿射流速度為14m/s，砂漿含砂量為9-10wt%，沖蝕磨損時間為2h，得到其沖蝕磨損量最小為0.327mg/h。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。