1、第五章 化工废渣处理及资源化,主要内容 化工废渣的来源、分类 固体废物的危害 固体废物处理原则 固体废物处理方法 固体废物处置方法 污泥处理流程,基本定义 固体废物是指在社会的生产、流通、消费等一系列活动中产生的一般不再具有原使用价值而被丢弃的以固态和泥状贮存的物质。(固体废物产生环节、固体废物形态),固体废物的定义,法规定义（中华人民共和国固体废物污染环境防治法） 固体废物是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质(确定了固体废物的管理范围，更严谨),固体
2、废物的定义（续）,1 化工废渣的来源,化工废渣：化学工业生产过程中产生的固体和泥浆废物，包括化工生产过程中排出的不合格产品、副产物、废催化剂、废溶剂及废水、废气处理产生的污泥等。硫铁矿渣、硫酸渣、硫铁矿煅烧渣、硫石膏、磷石膏、电石渣、磷肥渣、碱渣、硫磺渣、铬渣、盐泥、制糖废渣、氟石膏等等。,分 类 方 法,按化学性质：有机废渣和无机废渣；,按形状：固体和泥状；,按对人体和环境危害状况：危险废渣（有害废渣） 和一般工业废渣；,按来源：矿业废渣、工业固体废渣、城市垃 圾、农业和放射性固体废物等。,化工废渣分类,危险废物,危险废物的定义和鉴别,指在国家危险废物名录中，和根据国务院环境保护部门规定的危
3、险废物鉴别标准认定的具有危险性的废物。,（1）引起或严重导致人类 和动植物死亡率增加； （2）引起各种疾病的增加； （3）降低对疾病的抵抗力； （4）在处理、贮存、运送、 处置或其他管理不当时，对人 体健康或环境会造成现实的或 潜在的危害。,危险废物的特性： 易燃性 腐蚀性 反应性 放射性 浸出毒性 急性毒性 其他毒性,放射性：含有天然放射性元素的废物，比放射性大于1107Ci/kg 者；含有人工放射性元素的废物或比放射性大于露天水源限制浓度的10100倍（半衰期60天）者。,易燃性：含闪点低于60的液体，经摩擦或吸湿和自发的变化具有着火倾向的固体。,腐蚀性:含水废物，或本身不含水但加入定量水
4、后其浸出液的pH2或pH12.5的废物，或最低温度为55以下时对钢制品每年的腐蚀深度大于0.64cm的废物。,反应性：a.无爆震时就很易发生剧烈变化；b.和水剧烈反应；c.能和水形成爆炸性混合物；d.和水混合产生毒性气体、蒸汽或烟雾；e.有引发源或加热时能爆震或爆炸；f.常温常压下易爆炸和爆炸性反应；j.根据其它法规定义的爆炸品。,浸出毒性：按规定的浸出方法进行浸取，当浸出液中有一种或一种以上有害成分的浓度超过表3.1所示鉴别标准的物质。,急性毒性：指引起小鼠（大鼠）在48h内死亡半数以上者。,有色金属工业固体废物浸出毒性鉴别标准,分 类 方 法,按化学性质：有机废物和无机废物；,按形状：固体
5、和泥状；,按对人体和环境危害状况：危险废物（有害废物） 和一般工业废物；,按来源：矿业废物、工业固体废物、城市垃 圾、农业和放射性固体废物等。,化工废渣分类,矿业废物来自矿物开采和矿物选洗过程。 工业废物来自冶金、煤炭、电力、化工、交通、食品、轻工、石油等工业的生产和加工过程。 城市垃圾主要来自居民的消费、市政建设和维护、商业活动。 农业废弃物主要来自农业生产和禽畜饲养。 放射性废物主要来自核工业生产、放射性医疗和科学研究等。,固体废物的来源、分类和主要组成物,危险固 体 废 物,固体废弃物可以说是“错误时间放置在错误地点的资源”。 许多固体废弃物经过处理仍有较高的利用价值，一些工业固体废弃物
6、可以作为二次资源加以利用，这种二次资源与自然资源相比具有生产效率高、能耗低、环境废物少等优点； 一些固体废弃物是农业生产必不可少的优质有机肥源。 世界各国都非常重视和发展固体废弃物的综合开发利用。,固体废物的综合利用及资源化,厄瓜多尔废旧轮胎的再生利用,2、固体废物的危害,固体废物对环境的污染是多方面的。 对水体的污染：固体废物进入水体，还影响水生生物的生存和水资源的利用。投弃海洋的废物会在一定海域造成生物的死亡。废物堆或垃圾填地，经雨水浸淋，渗出液和滤沥会污染土地、河川、湖泊和地下水。不少国家直接把固体废物倾倒入河流、湖泊、海洋，甚至 把海洋投弃作为一种处置方法。美国70年代末将15的污泥等
7、废物投弃海洋。中国由于向水体投弃废物，80年代的江湖面积比50年代减少2000多万亩。 对大气的污染：固体废物堆中的尾矿、粉煤灰、干污泥和垃圾中的尘粒会随风飞扬，遇到大风，会刮到很远的地方。许多种固体废物本身或者在焚化时，会散发毒气和臭气。 对土壤的污染：固体废物及其渗出液和滤沥所含的有害物质会改变土质和土壤结构，影响土壤中微生物的活动，有碍植物根系生长，或在植物机体内积蓄。,固体废物消极排弃会占用大量土地，据统计，一些国家所占用的土地：美国为200万公顷，苏联为100万公顷，英国为60万公顷，波兰为50万公顷。中国仅工业废渣、煤矸石、尾矿堆积量达54亿吨，占地60多万亩。这样就出现了固体废物
8、与工农业生产争地的矛盾。在按人口计算耕地面积少的国家，这种矛盾更为尖锐。 例如1972年2月美国弗吉尼亚州的布法罗山谷，一场暴雨冲坏了煤矸石堆筑的蓄水库坝，使50万立方米的水和17万立方米的煤矸石奔泻而下，冲毁了800座房屋，造成116人死亡和4000人无家可归。,美国得克萨斯州一个废物公司的沙坑，由于废酸和含油废物的污染，周围26口水井水质变坏，发出恶臭，饮用后引起恶心、喉痛和头痛等病症。中国某铁合金厂的铬渣露天堆积，经雨水浸淋的溶液渗入地下水，致使厂区下游十多平方公里范围内的地下水遭到污染，污染中心区地下水每升含六价铬高达55毫克，超过饮用水容许含量一千多倍。,重庆民丰农化股份有限公司铬盐
9、废渣,矿业固体废物-煤矸石,在掘进、开采和洗煤过程中排出的固体废物。是碳质、泥质和砂质页岩的混合物，具有低发热值。含碳20%30%有些含腐殖酸。其无机成分主要是硅、铝、钙、镁、铁的氧化物和某些稀有金属。中国历年已积存煤矸石约1000Mt，并且每年仍继续排放约100Mt，不仅堆积占地，而且还能自燃污染空气或引起火灾。目前煤矸石主要被用于生产矸石水泥、混凝土的轻质骨料、耐火砖等建筑材料，此外还可用于回收煤炭，煤与矸石混烧发电，制取结晶氯化铝、水玻璃等化工产品以及提取贵重稀有金属，也可作肥料。,矿山废弃地南丹县大厂矿区七号坝,“三化”原则的管理思想 “三化”原则指的是无害化、减量化与资源化 人们认识
10、到固废处理处置不当会造成污染，因此，要求处理处置必须达到对环境无害，也就是无害化原则 由于固废产生量增加，容纳固废空间日益紧张，同时社会环境意识提高，很少有人愿意将固废处理处置设施建在自家附近，这样，处理处置设施很难选址和建设，因此，固废管理必须能使废物减量，产生了减量化原则,3 固体废物处理原则,“三化”原则的管理思想（续） 20世纪末出现三大危机，有人口爆炸、资源耗竭和环境污染，造成资源紧张，使人们对环境问题有了新认识 固废中可再生利用物质增多；城市生活垃圾作为土壤肥料的事实；使人们对固废的可资源化前景乐观 固废处理处置技术日益复杂带来经济、资源方面的巨大压力，资源化原则得以确立,3 固体
11、废物处理原则,减量化：通过合适的技术手段减少固体废物的产生量和排放量。首先，选用合适的生产原料，尽量在源头上减少和避免固体废物的产生；其次，采用无废或低废工艺，尽量减少和避免在生产过程中产生的固体废物；第三，提高产品质量和使用寿命，使用寿命延长，一定时间内废物的累积量也能减少；第四，对产生的废物进行有效的处理和最大限度的回收利用，减少固体废物的最终处置量。,3 固体废物处理原则,资源化：对固体废物施以适当的处理技术从中回收有用的物质和能源。 主要包括三方面的内容： 物质回收：从废物中回收二次物质； 物质转换：利用废物制取新形态的物质； 能量转换：从废物处理过程中回收能量，生产热能或电能。,3
12、固体废物处理原则,无害化：将固体废物经过相应的工程处理过程使其达到不影响人类健康，不污染周围环境的目的。,固体废物处理方法（指将固体废物转变成适于运输、利用、贮存或最终处置的过程） 物理处理（通过浓缩或者相变化来改变固体废物的结构）（压实、破碎、分选、增稠、吸附、萃取） 化学处理（采用化学方法破坏固体废物中的有害成分从而达到无害化，或将其转变成为适于进一步处理、处置的形态）（氧化、还原、中和、化学沉淀和化学溶出）,4 固体废物处理方法,固体废物处理方法(续) 生物处理（利用微生物分解固体废物中可降解的有机物，从而达到无害化或综合利用）（好氧堆肥、厌氧发酵和兼性厌氧处理） 热处理（通过高温来破坏
13、和改变固体废物组成和结构，同时达到减容、无害化或综合利用的目的）（焚烧、热解、湿式氧化）,固体废物处理方法(续) 固化处理（采用固化基材如水泥将废物固定或包埋起来以降低其对环境的危害，以便能较安全地运输和处置的一种处理过程）（固化处理的对象主要是有害废物和放射性废物）,固体废物处置方法(是固体废物污染控制的末端环节，目的是解决固体废物的归宿问题，主要是指最终处置或者安全处置)（有陆地处置和海洋处置两类） 土地耕作（指将固体废物分散在现有耕地中，通过生物降解、植物吸收以及风化作用来消除固体废物污染） 堆存法（土地堆存，主要处置对象是不溶解、不扬尘、不腐烂变质的固体废物。筑坝堆存，主要处置的对象是
14、湿排灰，如粉煤灰、尾矿粉等）,5 固体废物处置方法,固体废物处置方法（续） 土地填埋（就是在陆地上选择合适的天然场所或者由人工改造出合适的场所，把固体废物用土层覆盖起来的技术。如填埋场） 深井灌注（是将固体废物液化，用强制性措施注入与饮用水和矿脉层隔开的可渗透性岩层中，从而达到固体废物的最终处置）,固体废物处置方法（续） 深海投弃（是利用船舶、航空器、平台及其它载运工具，向海洋倾倒废物的行为） 海上焚烧（是指以高温破坏有毒有害废物为目的，而在远离人群的海洋焚烧设施上有意焚烧废物的行为）,减量化：减少污泥最终处置前的体积，以降低污泥处理及最终处置的费用； 稳定化：通过处理使污泥稳定化，最终处置后
15、不再产生污泥的进一步降解，从而避免产生二次污染； 无害化；达到污泥的无害化与卫生化，如去除重金属或灭菌等； 资源化：在处理污泥的同时达到变害为利、综合利用、保护环境的目的，如产生沼气、农肥、建筑材料等。,6 污泥处理流程,污泥的来源与特性,来源,富含有机物，容易腐化、破坏环境，必须妥善处置,污水厂产生的污泥量约为处理水体积的1%左右（0.5%1.5%）,含水率99.2%左右。,6 污泥处理流程,污泥中的水分,一、 污泥浓缩,污泥浓缩目的：除去间隙水，缩小体积。,方法,重力浓缩,气浮浓缩,离心浓缩,连续运行的浓缩池可采用沉淀池的形式，一般为竖流式(或辐流式)。,1 重力浓缩,重力浓缩主要用于浓缩
16、剩余活性污泥及初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥。,2 气浮浓缩,气浮浓缩是依靠微小气泡与污泥颗粒产生黏附作用，使污泥颗粒的密度小于水而上浮，并得到浓缩。,气浮浓缩系统主要由加压溶气装置和气浮分离装置两部分组成。,气浮池污泥负荷:,3离心浓缩,原 理,利用污泥中固、液相的密度不同，在高速旋转的离心机中受到不同的离心力而使两者分离，达到浓缩的目的,效果指标,出泥含固率，3min停留时间，含固率可达到4,固体回收率,浓缩后污泥的固体总量与入流污泥中的固体总量的比值,二、 污泥稳定,目的：分解稳定污泥中的有机物，减少污泥量，使病原体减少。,方法：厌氧分解、好氧分解、石灰分解,三、污泥调理,消化污泥、剩
17、余活性污泥、剩余活性污泥与初沉污泥的混合污泥等在脱水之前应进行调理，以改善污泥的脱水性能。,调理就是破坏污泥的胶态结构、减少泥水间的亲和力，目的是改善污泥的脱水性能。,化学调理法,原理,用化学药品破坏泥水间的亲和力，通过调理使污泥的比阻抗 (或CST)降低,调理剂种类,四、污泥脱水,目的：去除污泥中的毛细水和表面附着水，从而缩小其体积，减轻其质量。,污泥的机械脱水及其设备,脱水机械,带式压滤机,转筒离心机,板框压滤机,真空过滤机,1. 带式压滤机,组成：带式压滤机主要由滤带、辊、絮凝反应器（污泥混合筒）、驱动装置、滤带张紧装置、滤带调偏装置、滤带冲洗装置、滤饼剥离及排水装置组成 原理：带式压滤
18、机是把压力施加在滤布上，用滤布的压力和张力使污泥脱水 工作过程：带式压滤机的脱水过程分为：污泥絮凝、重力脱水、楔形脱水和压榨脱水四步进行。 设备特点：带式压滤机是连续运转的污泥脱水设备，进泥的含水率一般为9697%，脱水后滤饼的含水率为7080%。操作简便，可维持稳定的运转，其脱水效果主要取决于滤带的速度和张力；结构紧凑、简单，低速运转，易保养；处理能力高、耗电少，允许负荷有较大范围的变化；无噪声和振动，易于实现密闭操作。,2. 转筒式离心机,组成：转筒式离心机主要由转筒、螺旋输送器及空心轴等组成 工作原理：应用离心沉降原理进行脱水的机械叫离心脱水机。 特点：转筒式离心机可自动控制，能长期连续
19、运行，可封闭操作，环境条件好；对污泥进料含固率变化的适应性强；絮凝剂投量少，常年运行费用低；结构紧凑，占地面积小，维修方便。但污泥必须使用高分子聚合电解质（如高分子聚丙烯酰胺）作为混凝剂进行预处理。,转筒式离心机的构造和脱水过程:,污泥切割机,进泥螺杆泵,脱水用高分子絮凝剂,溶药与投加装置,组成：板框压滤机主要由滤板、滤框和滤布等组成 工作原理：板框压滤机的脱水工作循环进行。一个工作周期包括：板框压紧、进料、压干滤渣、放空（排料卸荷）、正吹风、反吹风、板框拉开、卸料、洗涤滤布九个步骤。 特点：板框压滤机的优点是：结构简单，操作容易、运行稳定，故障少，保养方便，机器使用寿命长；过滤推动力大，所得
20、滤饼的含水率低；过滤面积的选择范围较宽，且单位过滤面积占地较少；对物料的适应性强，适用于各种污泥；滤液澄清，固相回收率高。其主要的缺点是间歇操作，处理量小、产率低，劳动强度大，滤布消耗大.适合于中小型污泥处理场合。,3. 板框压滤机,滤板、滤框和滤布,滤板、滤框和滤布组合后的工作状况示意图,结构：（以转转鼓真空过滤机为例）主要由空心转鼓、污泥槽和压缩空气管路等组成 原理：污泥的过滤脱水是以过滤介质（一种多孔性物质，如滤布）两面的压力差作为推动力，使污泥中的水分强制通过过滤介质，固体颗粒被截留在介质上形成滤饼（或称泥饼），从而达到脱水的目的。过滤介质两侧的压差由真空设备提供动力完成的称为真空过滤
21、机。 特点：真空过滤机曾经是应用较多的一种脱水设备，其特点是能够连续操作，运行平稳，可自动控制，滤液澄清率高，单机处理量大；但是真空过滤机附属设备较多，占地面积大，滤布消耗多，更换清洗麻烦，工序复杂，运行管理费用较高，正逐步被带式压滤机和板框压滤机所代替。真空过滤机主要用于初沉池污泥的脱水。其中带式转鼓真空过滤机能处理低浓度、小颗粒、高粘度的污泥。,4. 真空过滤机,真空过滤机 过滤介质两侧的压差由真空设备提供动力完成的称为真空过滤机 真空过滤机主要用于初沉池污泥的脱水,五、 污泥处置,农用 填埋 焚烧,农用,堆肥(compost)为一种好氧生物处理法，藉细菌等微生物、将废弃物中之可分解有机物
22、好氧分解成安定性之腐殖质。,填埋,填埋法系使用工程原理将废弃物局限于最小的区域内，并于每日废弃物倾倒处理完毕之后，在上面覆盖一层土壤的处理法。基本上而言也是一种生物处理法，利用大自然中原已存在之土壤微生物，将垃圾中之有机物质加以分解，使其体积减少而趋于稳定。填埋场利用各种有效阻绝及污染防治措施减少其对环境造成二次污染。,填埋层设计,覆盖层（碎石、土等）（0.52m） 排水层（0.3m） 防水层（黏土）（0.10.5m） 废物（1020m） 排水层（设置排水管）（0.3m） 防水层（黏土）（0.52m） 土地,填埋场,贮存设施,渗滤液导排设施,渗滤液处理设施,渗滤液处理设施,雨水导排设施,集排气
23、设施,填埋气体处理设施,焚烧是一种常用的污泥最终处置方法，它可破坏全部有机质，杀死一切病原体，并最大限度地减少污泥体积。当污泥自身的燃烧热值很高，或城市卫生要求高，或污泥有毒物质含量高，不能被利用时，可采用焚烧处理。焚烧是去除污泥中绝大部分毛细管水、吸附水和颗粒内部水的方法。,焚烧,污泥的干燥与焚化设备,1. 转筒式干燥器和焚化炉,2. 流化床焚化炉,炉下都堆放一层厚约0.9m的砂层。热空气由下部鼓入，在815使砂层呈流化状态。污泥投加到砂层中后，水分迅速蒸发，进而进行燃烧。废气由炉顶引入空气预热器使空气预热，之后经除尘净化后排放。流化床炉还设有投砂口、点火器、辅助燃料燃烧等设备。除砂流化床外，还可用污泥固体作流化床。,3 各种污泥干燥器和焚化炉的选择,最终处置方案比较,
