混凝土搅拌站污水回收系统关键技术研究.pdf
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1、2 0 1 2年 第 1 2期 (总 第 2 7 8期 ) N u mb e r 1 2 i n 2 0 1 2 ( T o t a l No 2 7 8 ) 混 凝 土 Con c r e t e 实用技术 P RAcTI CAL TECHN0L 0GY d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 2 1 2 0 4 1 混凝土搅拌站污水回收系统关键技术研究 李宛珊 。吉旭 ,王琳娜 ,贺革 ( 四川大学 化学工程学院,四川 成都 6 1 0 0 6 5 ) 摘要: 通过在已有预拌混凝土搅拌站混凝土污水处理系统的基础上 , 提出技术
2、改进及创新的关键依据 : 污水沉降过程规律。 通过试验 研究与物理模拟, 提出了污水循环使用系统的操作条件及参数优化的依据, 从而为今后污水循环利用系统的完善提供必要的基础, 最终 实现降低企业长期的污水处理成本, 增加企业的利润。 关键词 : 搅拌 站污水 ;沉降时间 ;沉降速度 ;沉降模型 ;沉降过程曲线 ;污水循环利用 中图分类号 : T U5 2 8 0 9 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 2 ) 1 2 0 1 2 5 0 4 Res e ar ch on t h e k e y t ec hn ol ogi e s of w a s
3、 t e s l ur r y-r e c ov er i ng s y s t em f or c onc r e t e en t e r pr i s e s L Wa n s ha n, J I Xu, WANG L抽 - n a, HE Ge ( S c h o o l o f C h e mi c a l E n g i n e e ri n g , S i c h u a nUn i v e r s i t y , C h e n g d u6 1 0 0 6 5 , C h i n a ) Abs t r a c t : I t p r o po u n d e d t h a
4、 t r e s e a r c hing t h e l a w o f s l u r r y wa t e r s e d i me n t wa s a c r i t i c a l b a s i s t o a c h i e v e t e c h n o l o g i c a l i mp r o v e me n t a n d i n n o v a fi o n i n the e x i s t i n g wa s t e s l u r r y - r e c o v e rin g s y s t e m f o r c o n c r e e n t e r
5、 p ris e s E x pe rime nt a l s t u d y a n d p h y s i c a l a n a l o g u e me t h o d we r e a d o p t e d t o f B r t h e r r e s e a r c h h o w t O o p t i mi z e t he o p e r a t i o n c o n d i t i o n a n d p a r a me t e r s wi t h th e i n t e n t o f p r o vi d i n g f o u n da t i o n f
6、 o r t h e i mp r o v e me n t o ft h e f u tur e wa s t e s l u r r y r e c o v e ri ng s y s t e m Th r o u g h the i mp r o v e m e n t , t he c o s t f o r r e c y c l i n g wa s t e wa s h wa t e r i n c o n c r e e n t e rpris e s c a n b e de c r e a s e d t o i n c r e a s e t h e i r pr o f
7、it s fin a l l y Ke y wor d s: wa s t e s l u r r y; s e d i me n t t ime ; s e d i me n t v e l oc i t y; s e d i me nt mo d e l ; c u r v e o ft h e s e d i me n t ; rec y c l i n g 0 引 言 混凝土搅拌站不仅是用水大户, 而且在混凝土的生产过程 中会产生大量的污水, 如年产 5 0 万 m3 的搅拌站一年产生的污 水就高达 8万 t 。 国家环境保护法律法规通常禁止这种类型污 水的排放, 因为这些“ 废水”
8、、 “ 废渣” 都具有强碱性 , p H值可达 1 2左右, 并含有大量水泥、 砂石等不溶物 , 如果不加处置任意排 放 , 就会殃及农 田水利 , 堵塞市政设施 , 严重影响环境 , 故企业在 排放搅拌站污水前, 必须进行处理直至符合排放标准 。 预拌混 凝土砂石污水回收和利用势在必行 , 传统的沉淀分离回收方法 沉积泥砂处理成本高 、 无法适用于大规模生产的需要 , 所以目 前部分搅拌站采用的是处理成本较低的污水一次性全循环利 用法, 即污水不通过分级沉淀分离, 在搅拌均匀的情况下, 用泵 取污水打入搅拌机 , 并混以一定 比例的清水 , 直接作为 昆 凝土 生产的原材料嘲 , 其核心是在
9、不影响混凝土质量 、 增 加混凝 土成 本 的前 提下 , 废水不沉 降 , 形 成可直接 进入搅拌 主机设备 的浆 体, 使废水处理成为连续生产的一个操作单元。 采用这样的全循环污水回收方式优点是 : 污染大大降低、 基本实现零排放、 零清理 、 零外运、 资源大部分能够实现回收 , 但仍存在着 “ 搅拌能耗高” 、 “ 所取污水浓度波动大” 闸、 “ 使用限 制大” 、 “ 搅拌站水平衡难以实现” 等缺点。 因此污水一次性全循 环利用的难点在于如何设置适当的参数, 使操作费用最小, 如 搅拌机的开停时间及间歇时间; 此外还包含如何选定最大程度 地减少污水的浓度的波动。 若能通过试验研究得出
10、最优的操作 收稿 日期 :2 0 1 2 - 0 6 - 2 2 参数 , 不仅能大大降低能耗, 还能提高使用循环污水生产的混 凝土 的质量 , 为企 业带来可观 的利益 。 为解决以上几大难题, 本研究着重探讨搅拌站污水中的泥 砂沉降过程, 着重解决搅拌站污水池的节能降耗问题, 以及实 现为混凝土生产中清污水使用比例确定及优化提供依据。 1 原材料和试验 方法 1 1 原材 料 ( 1 ) 污水 : 取 自四川 I 某 搅拌 站污水 池 , 待 污水池 搅拌 均匀 后 , 迅速从污水池表面取得适量污水。 ( 2 ) 污水参数: 废浆水参数如表 1 所示。 表 1 废浆水参数 水样名称 p H
11、值 密度 ( k g m )固含量 C 。 组成 废浆水 1 2 1 1 8 2 2 5 6 水泥 、 粉煤灰 、 外加剂等 1 2试 验 及 检 测 方 法 采用物理 模拟 的方 法 , 在 通过试验 室模拟污水 池 , 进行测 试和观察。 污水沉降过程的检测方法为: 在加入污水后 , 使用机 械搅拌器以固定的搅拌速度搅拌 1 0 mi n , 搅拌停止后开始计时, 观察污水随时间推移的沉降过程, 以起始沉降位置为参考界面, 并记录下不同时间的沉降高度, 沉降速度采用群体沉速表征l 7 l 。 污水中固体颗粒的粒度采用 儿 1 1 6 6型激光粒度分布测试仪测 量, p H值采用 p H试纸
12、测量。 1 3 试 验 内容 ( 1 ) 研究污水池高度对沉降过程的影响。 1 25 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m ( 2 ) 研究污水池直径对沉降过程的影响。 ( 3 ) 研究污水池中污水浓度对沉降过程的影响。 ( 4 ) 研究污水池 中浓度稳定 点的确定 。 2 结果与分析 2 1 污水 沉 降规 律 本试验中颗粒含量达 2 5 6 , 颗粒平均粒度 1 O 0 4 m, 含颗 粒粒径大小相差不超过 6 倍 , 由于颗粒之间相互碰撞产生动量 交换 , 使大颗粒沉降受阻滞, 而小颗粒被加速, 因而所有的颗粒 都将以大致相同的速度进行干扰沉降。 通过试验, 可
13、发现, 颗粒群的沉降规律干扰沉降的规律目 , 呈现 出以下特点:混合均匀悬浮液在直立沉降池中静置即会从上到下 出现 A: 清液区, B: 均匀沉降区, C : 浓缩区, D: 沉聚区四个分区。 随 着沉降过程进行, 会出现明显的清浊界面, 该界面随着时间的推移 而慢慢下降, 依次经历等速沉降段、 减速沉降段、 压缩段三个阶段。 , r j f f 4 f s t 时 间 图 1 颗粒群沉降示意图捌 2 2 污水池 高度对沉 降的影响 在研究污水池高度对沉降的影响时, 本试验采用的是固定 直径 , 变化沉降高度进行沉降试验 , 记录试验数据并分别作图 如图 2所示。 吕 璺 、 1 呕 旧 烂
14、避 蛙 U 5DO l UUU l UU 2UUU 2 5UU 时 间 s 图 2 直径 D =-I 3 0 mm, C c 0 ( 原浓度 ) , 不同高度沉降特性 曲线 图 2为在直径为 1 3 0 F f l n l 的沉降池中, 采用变化污水高度 进行沉降试验得到的结果。 由图 2可以发现, 在同等直径下进 行的沉降试验 , “ 等速沉降” 过程的速度并未明显地受到高度的 影响, 通过拟合, 可得图 2各组试验中等速沉降区的速率分别 为 : 0 0 7 1 3 、 0 0 7 1 4 、 0 0 7 2 5 、 0 0 7 9 、 0 0 8 1 、 0 0 7 6 、 0 0 7 8
15、 m m s , 沉 降速率基本在 0 0 7 5 mm s 左右。 由于等速沉降区沉降速率基本 不受高度的影响, 因此, 可以推断, 等速沉降区沉降历时与沉降 高度呈线性关系。 通过统计图2中各试验组中等速沉降段的沉 降时间, 可得表 2 。 为更直观地体现沉降高度与沉降时间的关系, 以下绘制散 点图 , 可得 同 3 。 l 26 表 2 同直径 。 不同高度各试验组沉降时间表 沉 降高度 mm 图 3 沉降高度与沉降时间的关 系曲线 通过线性 拟合 , 可得 图 3中沉 降高度( ) 与沉降 时间( Y ) 的 关 系为, Y = 9 1 4 2 8 x 一 3 7 8 5 7 1 4
16、3 , R = 0 9 9 4 4 3 , 通过建立在一定浓 度下, 沉降高度与沉降时间的关系, 可为实际工业应用中的污 水池搅拌间隔时间设定提供依据, 以实现企业的节能降耗。 2 3 直径 的 对沉 降的影 响 固定污水液面沉降高度 , 在三种不同直径的沉降池中进行 沉降试验。 污水经搅拌器搅拌均匀后 , 静置沉淀, 间隔一定时 间, 分别记录相应的清浊界面位置。 整理数据作沉降特性曲线如 图 4所示 。 吕 吕 、 韫 旧 魍 蜒 g g 、 惶 恒 映 爱 延 时间 s 时 间 s 图 5 - =- 7 0 mm。 三组不同直径下沉降特性曲线 图4 、 5 分别为在污水总高度为 1 0
17、0 、 7 0 n l i l , 在直径为 1 3 0 、 1 0 0 、 7 0 I n l n的沉降池中进行沉降试验所得的结果。 从图中可明 显地观察到曲线可分为三段( 如图) , 最初的等速沉降区, 其斜 率较大; 中间的过渡区; 最终的压缩区, 斜率剧烈减小, 分别与 干扰沉降模型中的“ 均匀沉降区” 、 “ 浓缩区” 、 “ 沉聚区” 特征吻 如 0 0 枷 瑚 枷 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 合。 值得注意的是 , 图 4 、 5中的三种直径下所得的沉降特性曲 线呈现出高度重合的现象, 其中图 4中三条曲线经过线性拟合 可得在等速沉降区颗粒沉降
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