日处理30t重金属残渣的水泥固化处理工艺设计

目录引言…………………..……………….…..2设计任务书…………………..….3（一）设计基础资料（二）设计内容（三）设计要求二、重金属残渣的成分与特性分析……….……………….4（一）重金属的概念（二）重金属残渣的危害重金属残渣固化工艺的比选及总体设计….…….……………..5（一）重金属残渣固化工艺的比选（二）水泥固化工艺及其影响因素（三）总体设计重金属残渣水泥固化的原理分析和计算…………….………….7（一）重金属残渣水泥固化的原理分析五、水泥固化处理系统的设备选型及组合等系统设计………..………………8（一）、配料机（二）、混合搅拌机（三）、水泥储仓（四）、固废储仓（五）、螺旋输送机（六）、粉煤灰仓储（七）、药剂储备罐和输送泵（八）、砌块成型机（九）、皮带输送机（十）、其他设备六、设计总结…………….………….14七、参考文献………………………….…………….15引言近年来我国经济快速发展，工业布局、产业结构没有明显改善，工业生产工艺、污染治理水平没有有效提高，全国涉重金属重点行业产能产量持续增加，重金属污染物排放量（铅除外）仍在增加，一些污染物排放量增幅还很大。重金属污染物产生和排放量大。根据第一次全国污染源普查结果，2007年全国废水中铅、汞、镉、铬、砷等五种重金属产生量为2.54万吨，排放量近900（897.3）吨。大气中上述五种重金属污染物排放量约9500吨。列入国家危险废物名录中含上述五种重金属的危险废物产生量为1690万吨。重金属污染的危害主要体现在两个方面：一是对环境的污染；二是对人体的伤害。因而防治重金属污染是环保工作的重中之重。日处理30t重金属残渣的水泥固化处理工艺设计设计任务书（一）、设计基础资料根据某重金属残渣浸出试验的结果分析，其重金属类废物、残渣类废物等浸出浓度均高于GB18598-2001危险废物填埋污染控制标准的限值，需要对其进行采用水泥固化处理，以满足填埋要求。废物种类与成分比例如下表：废物种类污染成分形状特性占比，%焚烧飞灰重金属固T35物化残渣重金属固T25回收残渣铅、酸固T10重金属废物铬、酸固T25废酸残渣酸固T5合计

100本项目按照处理规模30吨/日重金属残渣，本项目对其中几个关键的处理工序进行设计。、设计内容1、重金属残渣的成分与特性分析2、重金属残渣固化工艺的比选及总体设计3、重金属残渣水泥固化的原理分析和计算4、水泥固化处理系统的设备选型及组合等系统设计（三）、设计要求根据规划和所给的其他原始资料，设计相应处理系统，具体内容包括：1、确定处理系统的工艺流程，选择处理构筑物并通过计算确定其尺寸（附必要的草图）；2、处理厂的工艺平面布置图，内容包括：标出处理厂的范围、全部处理构筑物及辅助建筑物、主要管线的布置、主干道及处理构筑物发展的可能性；3、处理工艺流程高程布置，表示各处理构筑物的高程关系和布局；4、按施工图标准画出主要处理设施的构筑物（一个即可）的平面、立面和剖面图；5、编写设计说明书。二、重金属残渣的成分与特性分析（一）、重金属残渣的成分废物种类污染成分形状特性占比，%焚烧飞灰重金属固T35物化残渣重金属固T25回收残渣铅、酸固T10重金属废物铬、酸固T25废酸残渣酸固T5合计

100、重金属残渣的特性分析重金属的概念重金属原义是指比重大于5的金属（一般来讲密度大于4.5克每立方厘米的金属），包括金、银、铜、铁、铅等，重金属在人体中累积达到一定程度，会造成慢性中毒。对什么是重金属，其实目前尚没有严格的统一定义，在环境污染方面所说的重金属主要是指汞（水银）、镉、铅、铬以及类金属砷等生物毒性显著的重元素。重金属不能被生物降解，相反却能在食物链的生物放大作用下，成千百倍地富集，最后进入人体。重金属在人体内能和蛋白质及酶等发生强烈的相互作用，使它们失去活性，也可能在人体的某些器官中累积，造成慢性中毒。重金属残渣的危害1.对土壤环境的危害重金属对土壤中生长的农作物也有很强的毒害作用，其影响在于：一方面重金属能破坏植物的一些组织和功能，从而降低植物的产量和品质；另一方面，重金属会通过食物链在植物体内富集。2.对水体环境的危害重金属污染已成为水环境面临的重要污染问题之一。重金属元素毒性大、难降解，进入水体之后可以直接通过饮用水或生活用水作用于人体，也能为水生动植物富集吸收，进入食物链进而危害人畜安全。针对上述重金属残渣中铅、铬、酸的危害铅、铬、酸等重金属残渣排放到土壤中，废液污染土壤，进而污染地下水。人类饮用这些被污染的水，会损坏神经系统，会造成身体机体失调。三、重金属残渣固化工艺的比选及总体设计（一）、重金属残渣固化工艺的比选目前国内外的危险废物固化技术主要有水泥固化法、石灰固化法、熔融固化法和自胶结固化等。技术适用对象优点缺点1.水泥固化法重金属、废酸、氧化物水泥搅拌，处理技术已相当成熟；无需特殊的设备，处理成本低；废物可直接处理，无需前处理废物中含有特殊的盐类，会造成固化体破裂；大量水泥的使用增加固化体的体积和质量2.石灰固化法重金属、废酸、氧化物所用物料价格便宜；操作不需要特殊的设备和技术固化体的强度较低，且需较长的养护时间；有较大的体积膨胀，增加清运和处置的困难3.塑形材料固化法部分非极性有机物、废酸、重金属固化体的渗透性较其他固化法低；对水溶液有良好的阻隔性需要特殊的设备和专业的操作人员；废污水中若含氧化剂或挥发性物质，加热时可能会着火或逸散；废物须先干燥，破碎后才能进行操作4.熔融固化法不挥发的高危害性废物、核能废料可利用废玻璃屑作为固化材料；对核能废料的处理已有相当成功的技术；在危险废物的处理中应用也越来越广泛对可燃或具有挥发性的废物并不适用；高温熔融需消耗大量能源；设施投入和处理成本高昂5.自胶结固化法含有大量硫酸钙和亚硫酸钙的废物烧结体不具生物反应性及着火性应用面较为狭窄；需要特殊的设备及专业人员因为废物残渣中含有重金属、铅、铬、酸等。根据上述各方法的对比，选择简单实用的水泥固化法。（二）、水泥固化工艺及其影响因素水泥固化工艺较为简单，通常是将危险废物、水泥和其他添加剂一起与水混合，经过一定的养护时间形成坚硬的固化体。影响水泥固化的因素很多，主要包括：pH值pH值对含重金属污染物的危险废物的固化处理效果有较大影响。大部分金属离子的溶解度与pH值有关。当pH值较高时，许多金属离子将形成氢氧化物沉淀，且水中的碳酸盐浓度也会较高，有利于生成碳酸盐沉淀。但应该注意的是，pH值过高时，会形成带负电荷的羟基络合物，溶解度反而升高，不利于金属离子的固定。水、水泥和废物的质量比水分过少，无法保证水泥实现充分的水合作用；水分过多，则会出现泌水现象，影响固化体的强度。水泥与废物的质量比应用试验方法确定，以便尽可能地消除废物中的水分对水合作用的不利影响。凝固时间为确保水泥废物浆料能够在混合以后有足够的时间进行输送、装桶或者浇筑，必须适当控制初凝和终凝的时间。通常，初凝时间应大于2h，终凝时间在48h以内。添加剂的使用在被处理废物中，往往含有妨碍水合作用的组分，仅用普通水泥进行固化处理时，固化体有时强度不大，物理化学性能也不稳定，固化体中有害组分的浸出率也较高。为了改善固化条件，提高固化图质量，固化过程中需要根据废物的性质渗入适量的添加剂。（三）、总体设计四、重金属残渣水泥固化的原理分析和计算、重金属残渣水泥固化的原理分析水泥固化是一种废物固化处理方法，也是危险废物无害化、稳定化处理的一种方法。水泥是一种无机胶结材料，加水产生水化反应，反应后形成坚硬的水泥块。水泥固化法常用于固化含有有害物质的污泥，水泥同污泥中的水分发生反应产生凝胶化，把含有有害物质的污泥微粒分别包覆而逐渐硬化，这种固化体的结构主要是在水泥水化反应产生的3CaO·SiO2结晶体之间包进了污泥的微粒，因此，即使固化体破裂或粉碎并浸入水中，也可减少有害物质的浸出性。在水泥固化过程中，由于废物组成的特殊性，常会遇到混合不均匀，过早或过迟凝固，产品的浸出率较高、强度较低等问题。为了改善固化物性能，在固化过程中可适当加入一些添加剂，如沸石、粘土、缓凝剂或速凝剂、硬脂酸丁酯等。五、水泥固化处理系统的设备选型及组合等系统设计（一）、配料机配料机为含重金属废物、残渣等物料的上料、计量设施，主要由贮料斗、机架、计量斗、皮带机、电气控制系统组成。选择PLD1200，主要参数如下：表1型号PLD1200称料斗容量1200L储料斗容量2500Lx2生产率56m/h（干料）配料精度±1%最大称量值3000kg可配料种数2种、3种上料高度3000mm给料皮带速度1m/s功率3x4=12kw整机重量4500kg外形尺寸9000x2200x3500mm（二）、混合搅拌机搅拌机是固化工艺的核心设备，选用双轴混合搅拌机，具有处理能力大、启动故障少、搅拌混合均匀、设备寿命长、维修量小、可靠性高等优点。日处理30t重金属废物，其中焚烧飞灰占35%，飞灰的密度为：4.25kg/m³。物化废渣中含铅、铬，平均密度为（7.19+11.3437）/2=9.27kg/m³。酸占5%，密度大概为1kg/m³，其他废渣中含重金属，假设平均密度为8kg/m³。1、搅拌机的容积：则可以求出日处理废物的体积：x=30000000g0.35×4.25+0.35×9.27+0.05×1+0.25×8水泥固化的比例大概为：废物：水泥：水=（1～2）：20：（6～10）所以：固废：水泥：水=4.5：45：22.5因此日处理量为72m³。采取间歇式操作，每日工作10小时，搅拌机的混合搅拌时间一般为20min，同时考虑上料、出料时间，一般整个周期为30min。本项目上料、搅拌和出料整个工段周期以30min计。每台搅拌容器的容积V应等于：V=式中V——搅拌容器的容器，m³；Va——工作时间处理的物料体积；m³/10ht——每批物料的处理时间，hη——搅拌容器的备用系数，一般取0.1~0.15；装料系数，根据实际生产条件或试验结果而确定；通常取0.6~0.85；若搅拌状态平稳或物料的粘度较高，可取0.8~0.85；m——同样容积的搅拌容器台数，台。容器装液高径比HL/D在确定了搅拌容器V后，需选择合适的高径比，高径比的考虑因素有：装液高径比对搅拌功率的影响装液高径比对传热的影响物料特性对装液高径比的要求表2常用搅拌器的装液高径比种类筒体内物料类型HL/D反应釜、混合罐、溶解槽液液或液固系1~1.3反应釜、分散槽气液体系1~2聚合釜悬浮液、乳化液2.08~3.85发酵搅拌罐气液体系1.7~2.5取HL/D=1.2立式搅拌器与卧式搅拌器的比选立式搅拌机的优势在于动力消耗少，占地面积也小，而且价格偏低，性价比高，十分适合小规模的加工。相对卧式搅拌器，立式搅拌器的优点有：1）搅拌更均匀，更充分，且容器壁无滞留料，无搅拌低效区。2）可适用于多种装载量，最小可处理10%容积的物料。3）几乎可100%完全出料，卸料非常方便。4）功率消耗低，平均不到50%。5）可提高固化体强度，减少水泥用量。对于带封头的容器，则不能直接使用式子计算。因为封头容积不确定。为便于计算，可先忽略封头容积，先算出标准直径D，再计算筒体高度1D=D=1.1mH=查表3可得：立式钢制搅拌容器的主要参数封头形式椭圆形底、盖高度H/mm公称容积/m3筒体内径/mm可拆盖不可拆1.610001850因此，搅拌器的容积为1.6m3，筒体内径为1000mm，高度为1850mm。根据以上条件，选择LTH流体混合机。设备参数：容积：500—100000升功率：1.5—55KW、水泥储仓因为每天要用45m³的水泥，水泥储存周期以3d计，储仓容积为140m3，储仓利用率按85%计，则需储仓容积170m3。用直径8m，高3.5m的储仓，布置在室外。、固废储仓重金属废物日处理30t，密度按6782kg/m3计，体积为4.4m³。结合国内外经验，一般固化飞灰的储仓只有1个，储存2～3d的产生量即可，飞灰产生地一般都有暂存仓库，特殊情况应暂存于产生地。因此，本项目按3d的储存量设置14m3储仓1个，储仓尺寸直径8m，高1.5m，设备布置在室外。、螺旋输送机为将储仓中的固废、水泥和添加剂送至混合搅拌机，配备3台规格为GX200螺旋输送机，废物输送量为0～9t/h，电机功率为1.1kW。、粉煤灰仓储本工程粉煤灰使用量较少，从考虑降低运行费用和设备制作、安装方便的角度出发，设置1个φ2500mm,L5000mm储仓，作为水泥固化剂备用仓.设备布置在室外。、药剂储备罐和输送泵硫脲日消耗量约为0.05t，配成浓度为25%的液态，则每天需液态硫脲量为0.2t，考虑到药剂配制后储存时间过长影响药效，因此，储存周期按2d计，设置3个药剂储罐，储罐材质为碳钢内衬聚乙烯，具有防渗和耐腐蚀功能。储罐有效尺寸φ1000mm、L1200mm，有效容积0.8m3。每个储罐选用2台（1用1备）J-1000/1.0-2.5电控计量泵将药剂输送至搅拌机，计量泵流量为1000LA，最大压力为2.5MPa。（八）、砌块成型机砌块成型机主要使混合物料经过成型、养护以达到安全填埋场入场要求，其设备主要由液压系统、成型机主机、供板机和链式输送机组成。成型块数成型周期生产率主机功率整机质量外型尺寸托板尺寸390×240×1903块/模30秒/次3000-3500块/班8.95KW2950kg3500×1350×2650mm850×460×40制品最大尺寸范围长度宽度高度0-800mm0-390mm40-220mm（九）、皮带输送机带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。主要由机架、输送带、托锟、滚筒、张紧装置、传动装置等组成，可以进行成件物品的运输。砌块成型机压块成型之后，需经皮带输送机输送至养护室保养一段时间之后再运出。日运输28.7吨的水泥成型块，每天工作8小时，因此要选用5t/h运输能力的带