CN116789248B - 一种混凝土废水废浆碳化回收的装置及碳化回收方法 - Google Patents
一种混凝土废水废浆碳化回收的装置及碳化回收方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116789248B CN116789248B CN202311074952.3A CN202311074952A CN116789248B CN 116789248 B CN116789248 B CN 116789248B CN 202311074952 A CN202311074952 A CN 202311074952A CN 116789248 B CN116789248 B CN 116789248B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas
- carbon
- fixing barrel
- water
- concrete
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 84
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 75
- 239000002002 slurry Substances 0.000 title claims abstract description 73
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000004064 recycling Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 100
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 94
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 93
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 41
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 34
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 18
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 12
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 8
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims description 4
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 4
- 230000008602 contraction Effects 0.000 claims description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 7
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 50
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 38
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 21
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 12
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 9
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 6
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 239000011083 cement mortar Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 3
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 230000000887 hydrating effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000009919 sequestration Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 229910001410 inorganic ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 230000036470 plasma concentration Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 description 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
- C02F1/5236—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
- C02F1/5209—Regulation methods for flocculation or precipitation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
- C02F1/5281—Installations for water purification using chemical agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/66—Treatment of water, waste water, or sewage by neutralisation; pH adjustment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/02—Temperature
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/03—Pressure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/06—Controlling or monitoring parameters in water treatment pH
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/40—Liquid flow rate
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
本发明涉及一种混凝土废水废浆碳化回收装置及碳化回收方法，该装置包括气体循环系统、液体循环系统和控制系统，运行时将废水废浆通入该装置的液体循环系统中，通过水泵使废水废浆循环流动，并在泵的出水口注入CO2后经导管流回桶中，使废水废浆与CO2充分接触并反应。另外，该装置设置有气压传感器、流量传感器、温度传感器和pH传感器，用于监测废水废浆固碳过程中的实时状态，数据由控制器接收并处理。通过上述装置和方法，可以高效地回收混凝土废水废浆，具有环保优势，且经处理后的混凝土废水废浆可以用于混凝土生产，以提高混凝土的强度。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土废水废浆处理技术，具体涉及一种混凝土废水废浆碳化回收的装置及碳化回收方法。
背景技术
混凝土废水废浆主要来源于清洗搅拌机、运输车、泵车等产生的清洗水，因此其中的物质主要来自于搅拌混凝土的原材料，如水泥颗粒、粉煤灰颗粒、水化产物颗粒、骨料颗粒，以及水泥外加剂（防冻剂、膨胀剂、减水剂等）带入的可溶解的无机盐、外加剂离子、硫酸盐、硫化物等，主要含有Ca2+、Na+、K+、SO4 2-和OH-等离子，呈高碱性（pH>12）。其中固相含量及冲洗水量与相应的处理措施有关，而离子浓度还与混凝土配合比相关。所以，废水废浆中的离子浓度并不总是固定的，而且还会随着废水中的水泥颗粒、掺和料颗粒的不断水化，导致Ca2+，OH-等离子浓度的变化。
若将此废水废浆用于水泥混凝土中，这些离子必然会影响水泥材料的水化作用，产生一系列负面影响，只能掺合新鲜水生产低强度等级混凝土。废水废浆含碱量很高，如果不进行污水处理就直接排出，会造成土壤的碱化，污染水源，严重破坏当地生态环境。
目前，混凝土废水废浆处理工艺主要分为两种方式：物理处理和化学处理。
物理处理方式包括沉淀、气浮、过滤等，是通过物理或机械作用将悬浮物集中并去除的处理方式。目前混凝土搅拌站处理设备和厂区冲洗的废水废浆均是直接汇集至泥浆池中，经过多级沉淀后，池中上层泥浆水因沉淀逐渐变为清水，搅拌站会将这些清水可在普通用途的混凝土中直接使用。
化学处理方式适用于一些物理方法难以处理的高浓度、难降解的废水，如COD高达20000mg/L以上的混凝土搅拌站的废水，可以通过添加一定的化学药剂使废水中的污染物更容易降解。常见的化学处理方式包括水解酸化、厌氧-好氧处理等。目前处理混凝土搅拌站污水，常用的方法是用无机酸包括硫酸、盐酸、硝酸等将废水的pH调至中性，达到排放标准进行排放。
但是以上方式也有些不足的地方，比如：经沉淀的泥浆水对生产普通混凝土会产生影响，但生产特殊用途的混凝土时，因泥浆清水中含有无法分离的液体添加剂，会对混凝土质量产生影响。由于无机酸的使用，使得废水中会引入大量的无机离子，使得废水无法循环利用，同时无机酸使用手续复杂，使用量受限，限制了混凝土搅拌站的生产能力。沉淀后的泥浆主要成分有水泥、砂砾等，以现有技术无法再次利用，逐渐形成了泥浆状的废弃物，大多都白白倾倒、填埋处理，额外耗费大量的时间、人力、物力及运输成本，对环境影响较大，并已逐渐被禁止。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有混凝土废水废浆处理存在的困难提供一种混凝土废水废浆碳化回收的装置及碳化回收方法。该装置能将搅拌站产生的废水废浆进行充分的碳化反应，使碳化后的废水废浆可直接用于混凝土生产，并且生产出的混凝土强度更高，从而实现混凝土废水废浆的完全回收利用。
具体方案如下：
一种混凝土废水废浆碳化回收装置，包括气体循环系统、液体循环系统和控制系统，其中，
所述气体循环系统包括CO2储气罐，所述CO2储气罐与CO2减压阀的一端相连，所述CO2减压阀的另一端分别与CO2流量计、抽气泵相连，所述CO2流量计与气体导管相连，利用所述CO2流量计控制好气体流量后由所述气体导管注入所述液体循环系统进行碳化反应，未反应完的气体由所述抽气泵由所述液体循环系统抽出送回所述气体循环系统；
所述液体循环系统包括密闭的固碳桶，所述固碳桶的底部设置潜水泵，所述潜水泵的出水端与液体循环导管相连，所述液体循环导管的进水端与所述气体导管相连通，所述液体循环导管的末端设置导管出水口，所述导管出水口设置有多个方向的出口，用于将所述固碳桶中沉积的底泥冲散；还包括冷却管路，用于冷却所述固碳桶；
所述控制系统包括控制器，所述控制器分别与气压传感器、流量传感器、温度传感器和pH传感器通过电信号相连，其中，所述气压传感器用于检测所述固碳桶内的气压，所述流量传感器用于检测所述气体导管内的气体流量，所述温度传感器用于检测所述固碳桶内的温度，所述pH传感器用于检测固碳桶内的pH。
进一步的，所述液体循环导管呈U型，所述液体循环导管的两端靠近所述固碳桶的底部。
进一步的，所述冷却管路布置在所述固碳桶的底部。
进一步的，所述液体循环导管的进水端通过文丘里管与所述潜水泵的出水端相连，使得所述潜水泵将液体泵出后通过轴向收缩段进入所述文丘里管，所述气体导管内的气体通过径向气体进口进入所述文丘里管，两相混合后从所述文丘里管的轴向出口喷出。
本发明还保护运用所述混凝土废水废浆碳化回收装置进行碳化回收的方法，包括以下步骤：
Step-1，给所述混凝土废水废浆碳化回收装置通上电，向所述混凝土废水废浆碳化回收装置内的所述固碳桶加入混凝土废水废浆；
Step-2，所述控制器启动，所述CO2储气罐上的所述CO2减压阀和所述CO2流量计打开，所述潜水泵打开；
Step-3，所述混凝土废水废浆经由所述潜水泵泵进入所述液体循环导管，再回到所述固碳桶中，以此循环，期间，所述CO2储气罐内的CO2由所述气体导管注入到所述液体循环导管中，气体CO2将被打散成气泡与水混合，部分CO2溶于水中参与反应；
Step-4，所述气压传感器和所述温度传感器实时检测所述固碳桶中的气压与温度，将数据反馈到所述控制器，并由所述控制器判断所述固碳桶内气压和温度是否达到上限值；
Step-5，当所述固碳桶内气压和温度未达到所述上限值，则设备保持原来参数在Step-3上运行；若气压达到上限值，则由所述控制器控制所述抽气泵开始运行，所述CO2减压阀调小，以保证所述CO2流量计的流量变小且稳定；若水温达到上限值，则由所述控制器控制所述冷却管路开始运行，以此来降低所述固碳桶内的水温；
Step-6，所述控制器判断所述固碳桶内气压和温度是否降回下限值，若未降回下限值，则保持在Step-5上运行；
Step-7，若气压降回下限值，则由所述控制器控制关闭所述抽气泵，若温度降回下限值，则由所述控制器控制关闭所述冷却管路；
Step-8，所述pH传感器实时监测pH值，若pH未到7以下，则回到Step-3，重复Step-4、Step-5、Step-6到Step-7步骤，若监测到pH值降到7以下，则所述控制器将关闭电源，停止固碳，此时固碳完毕。
进一步的，Step-2中，所述CO2减压阀控制CO2流量为1-10LPM，所述潜水泵的流量为10-100LPM。
进一步的，Step-2中，所述CO2减压阀控制CO2流量为2-5LPM，所述潜水泵的流量为40-60LPM。
进一步的，Step-4中，所述固碳桶中的气压上限值为0.15-0.25MPa，温度上限值为40-60℃。
进一步的，Step-6中，所述固碳桶中的气压下限值为0-0.05 MPa，温度下限值为20-30℃。
在具体的实施例中，气压上限值可以为0.20MPa，由于压力越大越有利于固碳，但是后面随压力增加，固碳量提升不明显，同时压力过高对设备要求也高，鉴于经济考虑设定为0.20MPa,气压下限值为0 MPa。
在具体的实施例中，
进一步的，从Step-1到Step-8停止固碳，每处理11.5kg所述混凝土废水废浆，花费时间为30-180min。
有益效果：
本发明中，混凝土废水废浆碳化回收装置通过潜水泵使废水废浆循环流动，并在泵的出水口注入CO2后经导管流回桶中，使废水废浆与CO2充分接触并反应。
进一步地，该装置设置有冷却管路，因废水废浆固碳反应会放热，使废水废浆温度升高，不利于CO2与废水废浆的反应，降低水温有助于提高反应效率。
再则，该装置设置有气压传感器、流量传感器、温度传感器和pH传感器，用于监测废水废浆固碳过程中的实时状态，数据由控制器接收并处理，以实现智能控制。
最后，该装置设置有抽气泵，用于将未反应的CO2回收后重新进入循环，防止大量未反应的CO2气体进入空气造成污染。
总之，本发明提供的方法和装置，可以高效处理混凝土废水废浆，处理时间短，处理效果好，经过处理的物料可用于混凝土生产，提高混凝土的强度，具有极好的工业运用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1是本发明一个实施例1提供的工艺控制流程图；
图2是本发明一个实施例1提供的装置结构示意图；
图3是本发明一个实施例2提供的装置局部结构示意图；
图4 是本发明一个实施例3提供的不同龄期下的水泥胶砂抗压强度图；
图5 是本发明一个实施例3提供的洗涤水固体样品TG曲线图；
图6 是本发明一个实施例3提供的洗涤水固体样品DTG曲线图；
图7是本发明一个实施例4提供的固碳量与二氧化碳压力的关系图。
其中，1为CO2储气罐，2为CO2减压阀，3为CO2流量计，4为气体导管，5为固碳桶，6为潜水泵，7为液体循环导管，8为废水废浆，9为冷却管路，10为导管出水口，11为气压传感器，12为流量传感器，13为抽气泵，14为温度传感器，15为pH传感器，16为控制器，17 为文丘里管。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。在下面的实施例中，如未特别说明，“%”是指重量百分比，份是指重量份。
实施例1
一种混凝土废水废浆碳化回收装置，如图1所示，该装置由气体循环系统、液体循环系统和控制系统组成。
其中，气体循环系统中，CO2由CO2储气罐1释放，经CO2减压阀2降低气体压力后进入CO2流量计3，经CO2流量计3控制好气体流量后由气体导管4注入潜水泵6的出水口处。未反应完的CO2气体将由抽气泵13回收，返回到CO2流量计3之前的管路中，实现循环利用。
液体循环系统中，密闭的固碳桶5中的混凝土废水废浆由潜水泵6抽出进入液体循环导管7中与CO2进行反应，再由导管出水口10回到固碳桶中，其中导管出水口10设置有多个方向的出口，用于将固碳桶5中沉积的底泥冲散，使底泥中的水泥水化产物进入液体循环与CO2进行反应，并设置有冷却管路9用于冷却废水废浆的温度，使其更好的与CO2反应。
控制系统中，由控制器16以及气压传感器11、流量传感器12、温度传感器14和pH传感器15组成。其中，当固碳桶5中的气压达到一定限度时，抽气泵13将进行工作，将CO2从固碳桶中抽出一部分，回到CO2流量计之前的管路中，此时可以适当降低CO2减压阀2的出口压力，而控制器16可以监测流量传感器12的数据，并反馈给抽气泵13，控制抽气泵13的功率，使固碳桶5内的气压稳定在一个范围内。另外，温度传感器14用于监测固碳过程中废水废浆的温度，超过一定限度，控制器16将启动冷却管路9对废水废浆进行冷却，提高固碳效率。另外，pH传感器15用于监测固碳过程中废水废浆的pH值，若pH降至7以下，则停止固碳，废水废浆固碳完毕。
下面描述该装置的运行方式，如图2所示，将搅拌站废水废浆收集池中的废水废浆用0.1-1mm筛过滤后，投入到混凝土废水废浆碳化回收装置中，启动设备。
首先给系统通上电（Step-1）；控制器16启动，CO2储气罐1上的CO2减压阀2和CO2流量计3打开，气体流量控制在5L/min（可根据实际处理废水废浆的量，含固量适当调整），同时潜水泵6打开（Step-2）；碳化回收装置开始运行，废水废浆经由潜水泵6泵入到循环导管7，再回到废水废浆碳化回收装置中，以此循环，期间，CO2由气体导管4注入到循环导管7中，气体将被打散成微气泡与水混合，部分气体溶入水中参与反应（Step-3）；然后设备上气压传感器11和温度传感器14实时检测装置中的气压与温度，将数据反馈到控制器16，并由控制器16判断容器内气压和温度是否达到上限值（Step-4），若未达到上限值，则设备保持原来参数在Step-3上运行；气压或水温二者中，若气压达到上限值，则抽气泵13开始运行，CO2减压阀2调小，保证CO2流量计3的流量稳定（Step-5）；若水温达到上限值，则冷却管路9开始运行，以此来降低容器内的水温（Step-5）；然后各自判断容器内的气压和温度是否降回下限值（Step-6），若未降回下限值，则保持在Step-5上运行；若气压降回下限值，则会关闭抽气泵13，若温度降回下限值，则会关闭冷却管路9（Step-7）；随着碳化回收设备的持续运行，容器中废水废浆的pH值将会逐渐下降，pH传感器15会实时监测pH值（Step-8），若pH未到7以下，则回到Step-3，重复以上步骤，若监测到pH值降到7以下，则控制器16将关闭电源，停止固碳，此时固碳完毕。
以此方式，废水废浆由原来的高碱性（pH>12）降为中性，固碳桶5中发生的反应如下式所示：
Ca(OH)2+CO2→ CaCO3+H2O(式1)
C-S-H + CO2→ CaCO3+ SiO2+H2O(式2)
3CaO(SiO2)+(3-x)CO2+yH2O → xCaO(SiO3)(yH2O)+(3-x)CaCO3(式3)
2CaO(SiO2)+(2-x)CO2+yH2O → xCaO(SiO3)(yH2O)+(2-x)CaCO3(式4)
以此方式，固碳完毕的废水废浆可直接用于混凝土生产，实现了废水废浆的再利用，还将水泥工业排放的CO2碳封存到混凝土中，实现了水泥工业的碳减排。
现有技术中，一般仅仅是简单地在混凝土废水废浆中通入二氧化碳，这种直接往池中通入气体，不仅效率低下，而且所充入的气体大都以气泡的形式溢出水面而浪费，且若大量二氧化碳逸出，将会对空气造成污染。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上改进，通过将气体注入潜水泵循环管路，还可以在二氧化碳气体导管4与液体循环管路7连接处布置文丘里管17，如图3所示。
潜水泵6将液体泵出后通过轴向收缩段进入文丘里管17，气体通过径向气体进口进入，两相混合后从文丘里管轴向出口喷出，从而达到吸入气相、气液混合的效果，这种喉管开孔的文丘里管能产生微米级别的气泡，有助于增加气液接触面积，同时微气泡与液体进入一段循环管路，有助于增加气液的接触时间，提高反应效率。
以此方式，能够更有效的将二氧化碳气体溶解到液体中，参与反应。
实施例3
使用实施例1中经过碳化处理后的废水废浆，进行混凝土生产研究，方法如下：
（1）制备模拟洗涤水，将水泥和水按照水泥：水=0.15kg：1kg的比例混合，制备完成后静置水化三小时，作为洗涤水，用于模拟混凝土废水废浆。
（2）试验分为四组：对照组，洗涤水组，洗涤水低碳处理组，洗涤水高碳处理组，具体条件见表1，其中，对照组采用水，洗涤水组采用未经过处理的洗涤水，而洗涤水低碳处理组和洗涤水高碳处理组均采用经过处理后的洗涤水。
表1实验组具体用量表/g
| 分组 | 水 | 洗涤水 | 水泥 | 砂子 |
| 对照组 | 225 | 0 | 450 | 1350 |
| 洗涤水组 | 0 | 258.75 | 450 | 1350 |
| 洗涤水低碳处理组 | 0 | 258.75 | 450 | 1350 |
| 洗涤水高碳处理组 | 0 | 258.75 | 450 | 1350 |
具体的，洗涤水低碳处理组中洗涤水是采用实施例1中的混凝土废水废浆碳化回收装置，进行低通碳处理，装置运行主要参数为：CO2流量为2.5LPM（liter per minute，为流量单位，表示升/分钟），运行时间40min；
洗涤水高碳处理组中洗涤水是采用实施例1中的混凝土废水废浆碳化回收装置，进行高通碳处理，装置运行主要参数为：CO2流量为 5LPM，固碳设备运行180min。
（3）按照步骤（2）中运行参数对洗涤水进行处理，两组中潜水泵流量设置均为48.4LPM，固碳处理时记录pH和温度，主要结果见表2。处理后收集经过处理的洗涤水，备用。
表2 不同通碳情况试验条件
| 实验条件 | 水化时长 | 潜水泵流量 | 通碳时长 | CO2流量 | 初始pH | 终了pH | 初始温度 | 终了温度 |
| 低通碳 | 3h | 48.4LPM | 40min | 2.5LPM | 13.06 | 9.73 | 24.7 | 41.4 |
| 高通碳 | 3h | 48.4LPM | 180min | 5LPM | 12.75 | 7.08 | 22.9 | 35.3 |
如表2所示，将CO2通入洗涤水一段时间后，洗涤水温度增加，该反应会放热，温度可达四十多度，随着处理时长的增加，pH值下降明显；在高碳处理组中，处理结束后温度降至三十多度，pH值已降到7.08，达到中性水平，说明反应基本完成，洗涤水中的碱性水化产物基本消耗完毕。
（4）按照表1中的用量，将各原料混合后加入胶砂用搅拌机，采用自动控制进行搅拌砂浆；
（5）砂浆搅拌完成后放入胶砂试模，并按标准振动成型；
（6）成型后放入养护箱养护，分别养护3d、7d、28d共四组，每组测试3个样品，然后取3个样品的平均值作为该组的测试结果，一共36个样品；
（7）养护完成后进行抗压强度的测定。
1、混凝土强度
参照标准GB_T17671-2021水泥胶砂强度检验方法（ISO法），对养护后的混凝土进行强度检测，如图4所示，加入未处理的洗涤水会降低水泥胶砂的抗压强度，在对洗涤水通入二氧化碳处理后，随着处理时间的增加，能够改善洗涤水对水泥胶砂抗压强度的负面影响，并且相对于对照组，洗涤水高碳处理组中，3D龄期抗压强度增加了3.3%，7D龄期抗压强度增加了11.8%，28D龄期抗压强度增加了13%，说明在水泥胶砂中加入通碳后的洗涤水，能够显著增加其抗压强度。
需要说明的是，上述步骤（4）采用的胶砂指的是：用水泥和GB_T17671-2021规定的标准砂做成的用于测试水泥强度的试件拌和物。
2、热重分析
将未处理的洗涤水与通碳处理的洗涤水样品取出，用0.2μm滤膜进行真空抽滤。然后将滤渣在真空环境下50℃烘干至质量不变后进行热重分析。
采用TGA-1150Q热重分析仪进行分析，结果如图5，图6所示。图6中能看到两组曲线峰，第一个曲线峰较小，主要是结合水、水化产物等物质的分解，且低通碳组的曲线峰更为明显，说明含有更多的水化产物，而在高通碳后，该曲线峰基本消失。在650~850℃时的CaCO3峰非常清晰，此阶段洗涤水失重3.49%，低通碳失重15.16%，高通碳失重19.60%，说明高通碳后，基本将水化产物反应生成CaCO3，因此高通碳的在该阶段的失重更多。在减去洗涤水中的CaCO3损失后，由此得出，低通碳组固碳量为水泥质量的11.67%，高通碳组固碳量为水泥质量的16.11%。
需要说明的是，这里的水泥质量是指洗涤水中的水泥质量。模拟洗涤水是按照1kg水：0.15kg水泥的比例制备，经过固碳后取部分样品进行热重分析，在CaCO3热分解区间损失的质量即为通过固碳反应进去的CO2质量，将损失质量除以原始洗涤水中的水泥质量，即为固碳量。
从上面的试验可以看出，由于废水废浆碳化后的主要产物是CaCO3，可以改善混凝土的微观结构，填充其中的空隙，达到增强抗压强度的效果。另外，可以适当减少水泥用量，使用经过处理后的废水废浆，混凝土达到使用要求即可，从而进一步实现碳减排。
实施例4
本实施例在实施例3的基础上继续研究合适的气压上限值。方法为：
（1）制备模拟洗涤水，将水泥和水按照水泥：水=0.15kg：1kg的比例混合，制备完成后静置水化三小时，作为洗涤水，用于模拟混凝土废水废浆。
（2）试验按不同压力上限值设定分为五组，压力上限值设定分别为0.00MPa，0.05MPa，0.10MPa，0.15MPa，0.20MPa。其中，洗涤水是采用实施例1中的混凝土废水废浆碳化回收装置，进行通碳处理，装置运行主要参数为：CO2流量为 5LPM，固碳设备运行120min，潜水泵流量设置为48.4LPM，处理后收集经过处理的洗涤水，分别用0.2μm滤膜进行真空抽滤，然后将滤渣在真空环境下50℃烘干至质量不变后进行热重分析，计算固碳量。
实验结果见图7，从图7可以看到，压力越大越有利于固碳，但是后面随压力增加，固碳量提升不明显，同时压力过高对设备要求也高，因此，合适的气压上限值为0.15-0.25MPa。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (7)
1.一种利用混凝土废水废浆碳化回收装置进行碳化回收的方法，其特征在于：所述混凝土废水废浆碳化回收装置，包括气体循环系统、液体循环系统和控制系统，其中，
所述气体循环系统包括CO2储气罐（1），所述CO2储气罐（1）与CO2减压阀（2）的一端相连，所述CO2减压阀（2）的另一端分别与CO2流量计（3）、抽气泵（13）相连，所述CO2流量计（3）与气体导管（4）相连，利用所述CO2流量计（3）控制好气体流量后由所述气体导管（4）注入所述液体循环系统进行碳化反应，未反应完的气体由所述抽气泵（13）由所述液体循环系统抽出送回所述气体循环系统；
所述液体循环系统包括密闭的固碳桶（5），所述固碳桶（5）的底部设置潜水泵（6），所述潜水泵（6）的出水端与液体循环导管（7）相连，所述液体循环导管（7）的进水端与所述气体导管（4）相连通，所述液体循环导管（7）的末端设置导管出水口（10），所述导管出水口（10）设置有多个方向的出口，用于将所述固碳桶（5）中沉积的底泥冲散；还包括冷却管路（9），用于冷却所述固碳桶（5）；
所述控制系统包括控制器（16），所述控制器（16）分别与气压传感器（11）、流量传感器（12）、温度传感器（14）和pH传感器（15）通过电信号相连，其中，所述气压传感器（11）用于检测所述固碳桶（5）内的气压，所述流量传感器（12）用于检测所述气体导管（4）内的气体流量，所述温度传感器（14）用于检测所述固碳桶（5）内的温度，所述pH传感器（15）用于检测固碳桶（5）内的pH；
包括以下步骤：
Step-1，给所述混凝土废水废浆碳化回收装置通上电，向所述混凝土废水废浆碳化回收装置内的所述固碳桶（5）加入混凝土废水废浆；
Step-2，所述控制器（16）启动，所述CO2储气罐（1）上的所述CO2减压阀（2）和所述CO2流量计（3）打开，所述潜水泵（6）打开；
Step-3，所述混凝土废水废浆经由所述潜水泵（6）泵进入所述液体循环导管（7），再回到所述固碳桶（5）中，以此循环，期间，所述CO2储气罐（1）内的CO2由所述气体导管（4）注入到所述液体循环导管（7）中，气体CO2将被打散成气泡与水混合，部分CO2溶于水中参与反应；
Step-4，所述气压传感器（11）和所述温度传感器（14）实时检测所述固碳桶（5）中的气压与温度，将数据反馈到所述控制器（16），并由所述控制器（16）判断所述固碳桶（5）内气压和温度是否达到上限值；所述固碳桶（5）中的气压上限值为0.15-0.25MPa，温度上限值为40-60℃；
Step-5，当所述固碳桶（5）内气压和温度未达到所述上限值，则设备保持原来参数在Step-3上运行；若气压达到上限值，则由所述控制器（16）控制所述抽气泵（13）开始运行，所述CO2减压阀（2）调小，以保证所述CO2流量计（3）的流量变小且稳定；若水温达到上限值，则由所述控制器（16）控制所述冷却管路（9）开始运行，以此来降低所述固碳桶（5）内的水温；
Step-6，所述控制器（16）判断所述固碳桶（5）内气压和温度是否降回下限值，若未降回下限值，则保持在Step-5上运行；Step-6中，所述固碳桶（5）中的气压下限值为0-0.05 MPa，温度下限值为20-30℃；
Step-7，若气压降回下限值，则由所述控制器（16）控制关闭所述抽气泵（13），若温度降回下限值，则由所述控制器（16）控制关闭所述冷却管路（9）；
Step-8，所述pH传感器（15）实时监测pH值，若pH未到7以下，则回到Step-3，重复Step-4、Step-5、Step-6到Step-7步骤，若监测到pH值降到7以下，则所述控制器（16）将关闭电源，停止固碳，此时固碳完毕。
2.根据权利要求1所述利用混凝土废水废浆碳化回收装置进行碳化回收的方法，其特征在于：所述液体循环导管（7）呈U型，所述液体循环导管（7）的两端靠近所述固碳桶（5）的底部。
3.根据权利要求1所述利用混凝土废水废浆碳化回收装置进行碳化回收的方法，其特征在于：所述冷却管路（9）布置在所述固碳桶（5）的底部。
4.根据权利要求1所述利用混凝土废水废浆碳化回收装置进行碳化回收的方法，其特征在于：所述液体循环导管（7）的进水端通过文丘里管（17）与所述潜水泵（6）的出水端相连，使得所述潜水泵（6）将液体泵出后通过轴向收缩段进入所述文丘里管（17），所述气体导管（4）内的气体通过径向气体进口进入所述文丘里管（17），两相混合后从所述文丘里管（17）的轴向出口喷出。
5.根据权利要求1所述利用混凝土废水废浆碳化回收装置进行碳化回收的方法，其特征在于：Step-2中，所述CO2减压阀（2）控制CO2流量为1-10LPM，所述潜水泵（6）的流量为10-100LPM。
6.根据权利要求5所述利用混凝土废水废浆碳化回收装置进行碳化回收的方法，其特征在于：Step-2中，所述CO2减压阀（2）控制CO2流量为2-5LPM，所述潜水泵（6）的流量为40-60LPM。
7.根据权利要求6所述利用混凝土废水废浆碳化回收装置进行碳化回收的方法，其特征在于：从Step-1到Step-8停止固碳，每处理11.5kg所述混凝土废水废浆，花费时间为30-180min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311074952.3A CN116789248B (zh) | 2023-08-25 | 2023-08-25 | 一种混凝土废水废浆碳化回收的装置及碳化回收方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311074952.3A CN116789248B (zh) | 2023-08-25 | 2023-08-25 | 一种混凝土废水废浆碳化回收的装置及碳化回收方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116789248A CN116789248A (zh) | 2023-09-22 |
| CN116789248B true CN116789248B (zh) | 2023-11-24 |
Family
ID=88045057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311074952.3A Active CN116789248B (zh) | 2023-08-25 | 2023-08-25 | 一种混凝土废水废浆碳化回收的装置及碳化回收方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116789248B (zh) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN203976573U (zh) * | 2013-12-20 | 2014-12-03 | 中国联合工程公司 | 同步实现工业循环水软化和污水磷回收的系统 |
| KR20150059370A (ko) * | 2013-11-22 | 2015-06-01 | 주식회사 애니텍 | 레미콘 회수수를 이용한 액상탄산화 및 그에 따른 탄산칼슘 제조방법 |
| KR20180131347A (ko) * | 2017-05-31 | 2018-12-10 | (주) 테크윈 | 복합 폐수 처리시스템 및 이를 이용한 복합 폐수 처리방법 |
| CN110615517A (zh) * | 2019-09-07 | 2019-12-27 | 山东九思新材料科技有限责任公司 | 一种碱洗硅处理碱性污水处理装置及其使用方法 |
| KR102325554B1 (ko) * | 2021-04-16 | 2021-11-12 | (주)우창 | 폐수처리오니 재활용 장치 및 이를 이용한 폐수처리오니 재활용 방법 |
| KR20220022133A (ko) * | 2020-08-14 | 2022-02-25 | 대우조선해양 주식회사 | 선박의 온실가스 배출 저감장치 및 이를 구비한 선박 |
| CN115784490A (zh) * | 2022-10-28 | 2023-03-14 | 中交第二航务工程局有限公司 | 加压溶气防堵型工程泥浆快速浓缩装备及工艺 |
| CN116283142A (zh) * | 2023-03-03 | 2023-06-23 | 湖北工业大学 | 一种商混站固碳预拌混凝土及其制备方法 |
| CN116283014A (zh) * | 2023-03-03 | 2023-06-23 | 湖北工业大学 | 混凝土预拌厂废水废浆免沉淀碳化再利用方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120211421A1 (en) * | 2010-05-14 | 2012-08-23 | Kyle Self | Systems and methods for processing co2 |
-
2023
- 2023-08-25 CN CN202311074952.3A patent/CN116789248B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150059370A (ko) * | 2013-11-22 | 2015-06-01 | 주식회사 애니텍 | 레미콘 회수수를 이용한 액상탄산화 및 그에 따른 탄산칼슘 제조방법 |
| CN203976573U (zh) * | 2013-12-20 | 2014-12-03 | 中国联合工程公司 | 同步实现工业循环水软化和污水磷回收的系统 |
| KR20180131347A (ko) * | 2017-05-31 | 2018-12-10 | (주) 테크윈 | 복합 폐수 처리시스템 및 이를 이용한 복합 폐수 처리방법 |
| CN110615517A (zh) * | 2019-09-07 | 2019-12-27 | 山东九思新材料科技有限责任公司 | 一种碱洗硅处理碱性污水处理装置及其使用方法 |
| KR20220022133A (ko) * | 2020-08-14 | 2022-02-25 | 대우조선해양 주식회사 | 선박의 온실가스 배출 저감장치 및 이를 구비한 선박 |
| KR102325554B1 (ko) * | 2021-04-16 | 2021-11-12 | (주)우창 | 폐수처리오니 재활용 장치 및 이를 이용한 폐수처리오니 재활용 방법 |
| CN115784490A (zh) * | 2022-10-28 | 2023-03-14 | 中交第二航务工程局有限公司 | 加压溶气防堵型工程泥浆快速浓缩装备及工艺 |
| CN116283142A (zh) * | 2023-03-03 | 2023-06-23 | 湖北工业大学 | 一种商混站固碳预拌混凝土及其制备方法 |
| CN116283014A (zh) * | 2023-03-03 | 2023-06-23 | 湖北工业大学 | 混凝土预拌厂废水废浆免沉淀碳化再利用方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116789248A (zh) | 2023-09-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN202785917U (zh) | 含油污泥净化处理系统 | |
| JP2011020070A (ja) | 浮遊分離装置及び方法並びにその利用製品の製造方法 | |
| CN105645559A (zh) | 一种臭氧催化氧化法处理工业废水的装置及处理工艺 | |
| CN116789248B (zh) | 一种混凝土废水废浆碳化回收的装置及碳化回收方法 | |
| CN201530743U (zh) | 一种处理反渗透浓水达标排放的系统 | |
| CN104058539A (zh) | 一种基于粘胶纤维生产废水的半纤处理工艺 | |
| CN212731365U (zh) | Pc搅拌站废浆水环保处理系统 | |
| CN217437934U (zh) | 中水回用处理系统 | |
| CN1159237C (zh) | 偶氮二甲酰胺生产等产生的含肼废水处理方法及气膜吹脱氧化塔 | |
| CN209113612U (zh) | 污水处理零排放系统 | |
| CN105642177A (zh) | 一种电石渣制浆装置及其制浆方法 | |
| CN208532372U (zh) | 防止污泥堆积的好氧池 | |
| CN113354321B (zh) | 一种搅拌站废浆水回收利用方法及其装置 | |
| CN105565414A (zh) | 一种气浮的压力溶气装置 | |
| CN214183555U (zh) | 一种节水型轮式洗砂设备 | |
| CN205115091U (zh) | 一种工业废气治理的气浮法处理设备 | |
| CN114873791A (zh) | 中水回用处理系统 | |
| CN204569678U (zh) | 一种dmto装置低bc比废水的深度处理装置 | |
| CN201567259U (zh) | 一种处理磺化废水的装置 | |
| CN2804080Y (zh) | 深井射流曝气内循环生物膜过滤反应器 | |
| CN201793497U (zh) | 一种废弃混凝土清洗分离装置 | |
| CN110467319A (zh) | 一种粘胶废水处理工艺 | |
| CN219334151U (zh) | 一种高性能氧化反应装置 | |
| CN216377771U (zh) | 混凝土搅拌站污水智能酸碱中和自动调节系统 | |
| CN217996874U (zh) | 一种水处理用臭氧氧化反应器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |