CN217458850U - 一种飞灰水洗液制盐系统 - Google Patents

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Abstract

一种飞灰水洗液制盐系统,其水洗单元包括若干级依次连接的水洗罐,水洗单元通过第一输送管路连接一次软化罐的进液端,一次软化罐的出液端通过第二输送管路连接二次软化罐的进液端;二次软化罐的出液端通过第三输送管路连接压滤机的进液端,压滤机的出液端通过第四输送管路连接预处理罐的进液端;预处理罐的出液端通过第五输送管路连接纳滤平板膜组件的进液端;纳滤平板膜组件的浓水口通过纳滤浓水管路连接至二次软化罐,纳滤平板膜组件的产水口通过纳滤产水管路连接蒸发结晶组件的进液端,蒸发结晶组件的冷凝液口通过冷凝水回用管路连接水洗单元的加水管路。本实用新型产品盐纯度高,无杂盐产出,达到零排放效果,运行成本低。

Description

一种飞灰水洗液制盐系统
技术领域
本实用新型涉及一种飞灰水洗液制盐系统,属于飞灰资源化技术领域。
背景技术
飞灰产生于垃圾焚烧站,是垃圾焚烧过程中,在烟气管道、烟气净化和除尘装置等处被收集到的比重较轻、粒径细小的粉体物质,属于国家指定的危险废物(代号HW18)。飞灰中含有铬、铅、锌等重金属,含有二噁英等严重致癌物质。若直接填埋或处理不当,飞灰中的有害物质灰逐渐渗滤到环境中,严重危害水源和土壤。
近年来,飞灰的产生量剧增,垃圾焚烧比例由2.49%急剧上升至40%。相关规定指出“生活垃圾日清运量超过300吨的地区,垃圾处理方式以焚烧为主,2023年基本实现原生生活垃圾零填埋”。垃圾焚烧机械炉排炉飞灰产生量为3~5%,循环流化床炉飞灰产生量为10~20%。飞灰如何安全零排的处置成为急需解决的环境问题。
现阶段,飞灰主要处置方案有水洗脱氯水泥窑协同处置、化学法稳定固化填埋处置、等离子体炉熔融固化处置。飞灰中含盐量很高,其水洗液去除杂质和重金属后主要包含Ca2+、Na、K、CL、SO4 2-,盐资源化利用价值很高。
目前,国内的飞灰处理方式主要以多级逆流水洗为主,洗出飞灰中的绝大部分氯离子,洗后的飞灰渣进行水泥窑协同处置或等离子体炉处置。飞灰水洗液用酸调节pH后,再用碳酸钠去除钙硬,或用氢氧化钠和二氧化碳除钙后,再进行蒸发结晶,实现部分盐资源化,主要产出盐为氯化钠、氯化钾和杂盐。整体方案用水量大,能耗高,药剂投加量大,药剂成本高,且会产生部分杂盐,使用价值低。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术存在的不足,提供一种飞灰水洗液制盐系统,解决现有飞灰水洗液处理能耗成本高、产生部分杂盐,使用价值低的问题。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下:一种飞灰水洗液制盐系统,包括水洗单元、一次软化罐、二次软化罐、压滤机、预处理罐、纳滤平板膜组件和蒸发结晶组件;
所述水洗单元包括若干级依次连接的水洗罐,所述水洗单元通过第一输送管路连接所述一次软化罐的进液端,所述一次软化罐的出液端通过第二输送管路连接所述二次软化罐的进液端;
所述二次软化罐的出液端通过第三输送管路连接所述压滤机的进液端,所述压滤机的出液端通过第四输送管路连接所述预处理罐的进液端;所述预处理罐的出液端通过第五输送管路连接所述纳滤平板膜组件的进液端;
所述纳滤平板膜组件的浓水口通过纳滤浓水管路连接至所述二次软化罐,所述纳滤平板膜组件的产水口通过纳滤产水管路连接所述蒸发结晶组件的进液端,所述蒸发结晶组件的冷凝液口通过冷凝水回用管路连接所述水洗单元的加水管路。
作为飞灰水洗液制盐系统的优选方案,所述水洗单元包括一级水洗罐、二级水洗罐和三级水洗罐;所述一级水洗罐、所述二级水洗罐、所述三级水洗罐之间依次连接有顺流管路,所述一级水洗罐、所述二级水洗罐、所述三级水洗罐之间还依次连接有逆流管路;
所述一次软化罐的进液端通过所述第一输送管路连接所述水洗单元的三级逆流水洗液出口端。
作为飞灰水洗液制盐系统的优选方案,所述一次软化罐连接有重金属捕获剂投加管路;还包括PAC药剂罐和PAM药剂罐;
所述PAC药剂罐通过絮凝剂投加管路连接所述一次软化罐的絮凝剂投加口,所述絮凝剂投加管路上设有絮凝剂加药泵;
所述PAM药剂罐通过助凝剂投加管路连接所述一次软化罐的助凝剂投加口,所述助凝剂投加管路上设有助凝剂加药泵。
作为飞灰水洗液制盐系统的优选方案,还包括硫酸钠药剂罐和硫酸药剂罐;
所述硫酸钠药剂罐通过硫酸钠投加管路连接所述二次软化罐的硫酸钠投加口,所述硫酸钠投加管路上设有硫酸钠加药泵;
所述硫酸药剂罐通过硫酸投加管路连接所述二次软化罐的硫酸投加口,所述硫酸投加管路上设有硫酸加药泵。
作为飞灰水洗液制盐系统的优选方案,还包括阻垢剂储罐,所述阻垢剂储罐通过阻垢剂投加管路连接所述预处理罐的阻垢剂投加口;所述阻垢剂投加管路上设有阻垢剂加药泵。
作为飞灰水洗液制盐系统的优选方案,所述预处理罐和所述纳滤平板膜组件之间的所述第五输送管路上设有计量泵。
作为飞灰水洗液制盐系统的优选方案,所述水洗单元水洗后的飞灰渣和所述一次软化罐的重金属沉淀物输送至水泥窑协同处理。
本实用新型设有水洗单元、一次软化罐、二次软化罐、压滤机、预处理罐、纳滤平板膜组件和蒸发结晶组件;水洗单元包括若干级依次连接的水洗罐,水洗单元通过第一输送管路连接一次软化罐的进液端,一次软化罐的出液端通过第二输送管路连接二次软化罐的进液端;二次软化罐的出液端通过第三输送管路连接压滤机的进液端,压滤机的出液端通过第四输送管路连接预处理罐的进液端;预处理罐的出液端通过第五输送管路连接纳滤平板膜组件的进液端;纳滤平板膜组件的浓水口通过纳滤浓水管路连接至二次软化罐,纳滤平板膜组件的产水口通过纳滤产水管路连接蒸发结晶组件的进液端,蒸发结晶组件的冷凝液口通过冷凝水回用管路连接水洗单元的加水管路。本实用新型产品盐纯度高,无杂盐产出,达到零排放效果;采用硫酸钠和纳滤浓水的硫酸混盐除钙,硫酸钠价格远低于碳酸钠价格,且产出的硫酸钙盐较碳酸钙盐具有更高的经济价值;硫酸盐除钙无需将钙硬完全去除,二价盐进入到纳滤浓水中被回用,且在阻垢剂的作用下浓水不会出现结垢情况;除钙时硫酸钠的加入量无需特别精准,过量的硫酸盐会进入到纳滤浓水中进行后续回用,操作运行简单;回用纳滤浓水,解决了纳滤浓水硫酸混盐无法分盐利用的问题,且浓水直接回用无需蒸发结晶出盐,能耗低;纳滤产水通过蒸发结晶产出氯化钠盐和氯化钾盐,实现飞灰中盐资源化,冷凝水回用,运行成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是示例性的,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图引申获得其他的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本实用新型可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本实用新型实施例中提供的飞灰水洗液制盐系统结构示意图。
图中,1、水洗单元;2、一次软化罐;3、二次软化罐;4、压滤机;5、预处理罐;6、纳滤平板膜组件;7、蒸发结晶组件;8、第一输送管路;9、第二输送管路;10、第三输送管路;11、第四输送管路;12、第五输送管路;13、纳滤浓水管路;14、纳滤产水管路;15、冷凝水回用管路;16、一级水洗罐;17、二级水洗罐;18、三级水洗罐;19、顺流管路;20、逆流管路;21、重金属捕获剂投加管路;22、PAC药剂罐;23、PAM药剂罐;24、絮凝剂投加管路;25、絮凝剂加药泵;26、助凝剂投加管路;27、助凝剂加药泵;28、硫酸钠药剂罐;29、硫酸药剂罐;30、硫酸钠投加管路;31、硫酸钠加药泵;32、硫酸投加管路;33、硫酸加药泵;34、阻垢剂储罐;35、阻垢剂投加管路;36、阻垢剂加药泵;37、计量泵。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进,因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
参见图1,本实用新型实施例提供一种飞灰水洗液制盐系统,包括水洗单元1、一次软化罐2、二次软化罐3、压滤机4、预处理罐5、纳滤平板膜组件6和蒸发结晶组件7;
水洗单元1包括若干级依次连接的水洗罐,水洗单元1通过第一输送管路8连接一次软化罐2的进液端,一次软化罐2的出液端通过第二输送管路9连接二次软化罐3的进液端;
二次软化罐3的出液端通过第三输送管路10连接压滤机4的进液端,压滤机4的出液端通过第四输送管路11连接预处理罐5的进液端;预处理罐5的出液端通过第五输送管路12连接纳滤平板膜组件6的进液端;
纳滤平板膜组件6的浓水口通过纳滤浓水管路13连接至二次软化罐3,纳滤平板膜组件6的产水口通过纳滤产水管路14连接蒸发结晶组件7的进液端,蒸发结晶组件7的冷凝液口通过冷凝水回用管路15连接水洗单元1的加水管路。
本实施例中,水洗单元1包括一级水洗罐16、二级水洗罐17和三级水洗罐18;一级水洗罐16、二级水洗罐17、三级水洗罐18之间依次连接有顺流管路19,一级水洗罐16、二级水洗罐17、三级水洗罐18之间还依次连接有逆流管路20;一次软化罐2的进液端通过第一输送管路8连接水洗单元1的三级逆流水洗液出口端。一次软化罐2连接有重金属捕获剂投加管路21;还包括PAC药剂罐22和PAM药剂罐23;PAC药剂罐22通过絮凝剂投加管路24连接一次软化罐2的絮凝剂投加口,絮凝剂投加管路24上设有絮凝剂加药泵25;PAM药剂罐23通过助凝剂投加管路26连接一次软化罐2的助凝剂投加口,助凝剂投加管路26上设有助凝剂加药泵27。还包括硫酸钠药剂罐28和硫酸药剂罐29;硫酸钠药剂罐28通过硫酸钠投加管路30连接二次软化罐3的硫酸钠投加口,硫酸钠投加管路30上设有硫酸钠加药泵31;硫酸药剂罐29通过硫酸投加管路32连接二次软化罐3的硫酸投加口,硫酸投加管路32上设有硫酸加药泵33。还包括阻垢剂储罐34,阻垢剂储罐34通过阻垢剂投加管路35连接预处理罐5的阻垢剂投加口;阻垢剂投加管路35上设有阻垢剂加药泵36。预处理罐5和纳滤平板膜组件6之间的第五输送管路12上设有计量泵37。水洗单元1水洗后的飞灰渣和一次软化罐2的重金属沉淀物输送至水泥窑协同处理。
采用本技术方案,以上海地区的飞灰处理为例,飞灰原灰中可溶性氯含量为28.6%,进行三级逆流水洗后,剩余飞灰渣中可溶性氯含量为0.07%,可采用三级逆流水洗的方式进行水洗,水洗后的飞灰渣氯含量低,可水泥窑协同处置。
处理过程中,飞灰先在一级水洗罐16中与洗过两次飞灰的水洗液进行搅拌混合,固液分离后再进入二级水洗罐17与洗过一次飞灰的水洗液进行搅拌混合,固液分离后飞灰进入三级水洗罐18与新水搅拌混合。飞灰通过水洗单元1三级逆流水洗液进入一次软化罐2,通过重金属捕获剂投加管路21加入重金属捕获剂,搅拌反应。絮凝剂由PAC药剂罐22通过絮凝剂加药泵25定量加至一次软化罐2,PAC加药量为100ppm。助凝剂由PAM药剂罐23通过助凝剂加药泵27定量加至一次软化罐2,PAM加药量为2ppm。重金属沉淀物与水洗后的飞灰渣一起进行水泥窑协同处置。去除重金属后的水洗液进入二次软化罐3,根据水洗液的钙硬度,按摩尔比1:1.5加入硫酸钠,硫酸钠溶液由硫酸钠药剂罐28通过硫酸钠加药泵31加至二次软化罐3。硫酸由硫酸药剂罐29通过硫酸加药泵33加至二次软化罐3,调节溶液pH至9。反应20分钟后,水洗液钙硬度降至2000mg/L左右,通过压滤机4将产出的硫酸钙和水洗液分离,高纯度的硫酸钙烘干脱水后外售,水洗液进入预处理罐5。
阻垢剂由阻垢剂储罐34通过阻垢剂加药泵36加至预处理罐5,阻垢剂加药量为3ppm,搅拌混合均匀后通过计量泵37进入纳滤平板膜组件6进行
纳滤分盐处理。纳滤浓水口通过有纳滤浓水管路13与二次软化罐3连接,纳滤浓水硫酸混盐溶液(Ca2+、Na、K、SO4 2-)直接作用于二次软化。纳滤产水(Na、K、Cl-)通过纳滤产水管路14进入到蒸发结晶组件7,利用氯化钠和氯化钾在不同温度下二者溶解度的变化速率不同,通过蒸发结晶产出高纯度氯化钠盐和氯化钾盐。蒸发结晶收集到的冷凝水通过冷凝水回用管路15与三级水洗罐18连接,循环利用进入飞灰水洗工序。此方案无杂盐产出,且产出盐纯度高。与碳酸钠处理方案相比,加入的硫酸钠药剂成本低,利用率高,产出的硫酸钙比碳酸钙经济效益高。
基于本实施例的技术方案飞灰水洗液制盐步骤原理如下:
步骤一:将飞灰与水按一定的灰水比进行水洗,也可采用二级或多级逆流水洗的方式,具体采用几级的逆流水洗方式,根据水洗后的灰渣中氯含量而定。水灰比大,用水量大,后续蒸发结晶能耗高。水灰比小,水洗液盐浓度高,后续工艺进行纳滤压力高,能耗高。最佳水灰质量比为1:5,水洗液TDS为100000mg/L左右。灰水分离后,高浓度的水洗液进行步骤二处理,水洗后的飞灰渣进行水泥窑协同处置或等离子体炉处置。
步骤二:将步骤一中的高浓度的飞灰水洗液分别加入适量的重金属捕获剂、絮凝剂、助凝剂,固液分离,去除水洗液中的重金属离子,以免影响后续工艺产出盐纯度。产出的固体物质和步骤一中水洗后的飞灰渣一起进行水泥窑协同处置或等离子体炉处置。
步骤三:根据步骤二液相的钙硬度加入适量的硫酸钠溶液,此反应继续会有大量硫酸钙洗出。加入的硫酸钠越多,剩余钙硬度越少。溶液CA2+与加入的硫酸钠摩尔比大于1:2时,钙硬度下降率变低,最佳摩尔比为1:1.5。固液分离,此时,液相中大部分钙离子被转化为硫酸钙析出,液相中主要离子成分为Na、K、CL、SO4 2-和少量Ca2+。此工艺仅需第一次加入全量的硫酸钠溶液,后期运行可以回用纳滤浓水,充分利用纳滤浓水中的SO4 2-,只需根据剩余钙硬度补加硫酸钠溶液即可。
步骤四:固液分离后步骤三的液相加入硫酸调节pH至10以下,pH过高会对纳滤膜造成损坏,pH为9以下时,钙硬度下降率变低,最佳pH值为9,此反应会有大量的硫酸钙析出。
步骤五:经过步骤四处理后钙硬度会降至2000mg/L左右,加入适量阻垢剂,防止纳滤浓水出现结垢现象。进行纳滤平板膜分盐工序,由于体系中的SO4 2-远大于Ca2+,纳滤平板膜会对二价盐进行截留,二价盐会截留在浓水中,一价盐会透过纳滤膜于产水中。
步骤六:步骤五的纳滤产水为氯化钠和氯化钾溶液,利用氯化钠和氯化钾在不同温度下二者溶解度的变化速率不同,通过蒸发结晶产出氯化钠盐和氯化钾盐,蒸发结晶收集到的冷凝水回到步骤一重复使用进行飞灰水洗。
步骤七:步骤五纳滤浓水成分为Ca2+、Na、K、SO4 2-,纳滤浓水硫酸混盐溶液回流至步骤三,硫酸根与钙离子相结合导致硫酸钙过饱和,会有硫酸钙析出,根据液相的钙硬度,只需补加适量硫酸钠溶液,大大降低的硫酸钠的加入量。
需要说明的是,上述工艺步骤是基于本实施例的系统所固有的,类似于机械设备的使用方法和原理,本申请只请求保护对应的系统结构布置,并不请求保护对应的工艺步骤。上述工艺步骤只是对本申请的飞灰水洗液制盐系统的方法原理进行的说明。
综上所述,本实用新型设有水洗单元1、一次软化罐2、二次软化罐3、压滤机4、预处理罐5、纳滤平板膜组件6和蒸发结晶组件7;水洗单元1包括若干级依次连接的水洗罐,水洗单元1通过第一输送管路8连接一次软化罐2的进液端,一次软化罐2的出液端通过第二输送管路9连接二次软化罐3的进液端;二次软化罐3的出液端通过第三输送管路10连接压滤机4的进液端,压滤机4的出液端通过第四输送管路11连接预处理罐5的进液端;预处理罐5的出液端通过第五输送管路12连接纳滤平板膜组件6的进液端;纳滤平板膜组件6的浓水口通过纳滤浓水管路13连接至二次软化罐3,纳滤平板膜组件6的产水口通过纳滤产水管路14连接蒸发结晶组件7的进液端,蒸发结晶组件7的冷凝液口通过冷凝水回用管路15连接水洗单元1的加水管路。本实用新型产品盐纯度高,无杂盐产出,达到零排放效果;采用硫酸钠和纳滤浓水的硫酸混盐除钙,硫酸钠价格远低于碳酸钠价格,且产出的硫酸钙盐较碳酸钙盐具有更高的经济价值;硫酸盐除钙无需将钙硬完全去除,二价盐进入到纳滤浓水中被回用,且在阻垢剂的作用下浓水不会出现结垢情况;除钙时硫酸钠的加入量无需特别精准,过量的硫酸盐会进入到纳滤浓水中进行后续回用,操作运行简单;回用纳滤浓水,解决了纳滤浓水硫酸混盐无法分盐利用的问题,且浓水直接回用无需蒸发结晶出盐,能耗低;纳滤产水通过蒸发结晶产出氯化钠盐和氯化钾盐,实现飞灰中盐资源化,冷凝水回用,运行成本低。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以作出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。因此,本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种飞灰水洗液制盐系统,其特征在于,包括水洗单元(1)、一次软化罐(2)、二次软化罐(3)、压滤机(4)、预处理罐(5)、纳滤平板膜组件(6)和蒸发结晶组件(7);
所述水洗单元(1)包括若干级依次连接的水洗罐,所述水洗单元(1)通过第一输送管路(8)连接所述一次软化罐(2)的进液端,所述一次软化罐(2)的出液端通过第二输送管路(9)连接所述二次软化罐(3)的进液端;
所述二次软化罐(3)的出液端通过第三输送管路(10)连接所述压滤机(4)的进液端,所述压滤机(4)的出液端通过第四输送管路(11)连接所述预处理罐(5)的进液端;所述预处理罐(5)的出液端通过第五输送管路(12)连接所述纳滤平板膜组件(6)的进液端;
所述纳滤平板膜组件(6)的浓水口通过纳滤浓水管路(13)连接至所述二次软化罐(3),所述纳滤平板膜组件(6)的产水口通过纳滤产水管路(14)连接所述蒸发结晶组件(7)的进液端,所述蒸发结晶组件(7)的冷凝液口通过冷凝水回用管路(15)连接所述水洗单元(1)的加水管路。
2.根据权利要求1所述的一种飞灰水洗液制盐系统,其特征在于,所述水洗单元(1)包括一级水洗罐(16)、二级水洗罐(17)和三级水洗罐(18);所述一级水洗罐(16)、所述二级水洗罐(17)、所述三级水洗罐(18)之间依次连接有顺流管路(19),所述一级水洗罐(16)、所述二级水洗罐(17)、所述三级水洗罐(18)之间还依次连接有逆流管路(20);
所述一次软化罐(2)的进液端通过所述第一输送管路(8)连接所述水洗单元(1)的三级逆流水洗液出口端。
3.根据权利要求1所述的一种飞灰水洗液制盐系统,其特征在于,所述一次软化罐(2)连接有重金属捕获剂投加管路(21);还包括PAC药剂罐(22)和PAM药剂罐(23);
所述PAC药剂罐(22)通过絮凝剂投加管路(24)连接所述一次软化罐(2)的絮凝剂投加口,所述絮凝剂投加管路(24)上设有絮凝剂加药泵(25);
所述PAM药剂罐(23)通过助凝剂投加管路(26)连接所述一次软化罐(2)的助凝剂投加口,所述助凝剂投加管路(26)上设有助凝剂加药泵(27)。
4.根据权利要求3所述的一种飞灰水洗液制盐系统,其特征在于,还包括硫酸钠药剂罐(28)和硫酸药剂罐(29);
所述硫酸钠药剂罐(28)通过硫酸钠投加管路(30)连接所述二次软化罐(3)的硫酸钠投加口,所述硫酸钠投加管路(30)上设有硫酸钠加药泵(31);
所述硫酸药剂罐(29)通过硫酸投加管路(32)连接所述二次软化罐(3)的硫酸投加口,所述硫酸投加管路(32)上设有硫酸加药泵(33)。
5.根据权利要求4所述的一种飞灰水洗液制盐系统,其特征在于,还包括阻垢剂储罐(34),所述阻垢剂储罐(34)通过阻垢剂投加管路(35)连接所述预处理罐(5)的阻垢剂投加口;所述阻垢剂投加管路(35)上设有阻垢剂加药泵(36)。
6.根据权利要求5所述的一种飞灰水洗液制盐系统,其特征在于,所述预处理罐(5)和所述纳滤平板膜组件(6)之间的所述第五输送管路(12)上设有计量泵(37)。
7.根据权利要求1所述的一种飞灰水洗液制盐系统,其特征在于,所述水洗单元(1)水洗后的飞灰渣和所述一次软化罐(2)的重金属沉淀物输送至水泥窑协同处理。
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