排水污泥資源化利用電子教案

1、水處理運(yùn)行與管理教案知識(shí)點(diǎn)排水污泥資源化利用學(xué)時(shí)0.3學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容污泥制備輕質(zhì)陶粒、污泥制備熔融材料和熔融微晶玻璃、污泥制備水泥、以及污泥的最終處置教學(xué)重點(diǎn)污泥制備水泥教學(xué)難點(diǎn)污泥制備輕質(zhì)陶粒污泥的最終處置參考資料廢水處理技術(shù)及設(shè)備運(yùn)營(yíng) 化學(xué)工業(yè)出版社廢水處理工程 化學(xué)工業(yè)出版社污泥資源化技術(shù) 化學(xué)工業(yè)出版社網(wǎng)易土木 污泥中含有大量的有機(jī)物，經(jīng)好氧堆肥可以做農(nóng)用；經(jīng)厭氧消化處理，不僅可以回收沼氣能源，其消化渣和消化液經(jīng)無(wú)害化處理后也可以農(nóng)用；經(jīng)進(jìn)一步脫水干燥后還可以投入垃圾焚燒爐來(lái)回收其熱能，但焚燒后灰渣中含有的無(wú)機(jī)物只能填埋處置，而污泥的建材利用是一種經(jīng)濟(jì)有效的資源化方法。一、污泥的建材利用

2、污泥的建材利用大致可歸納為以下方法：制輕質(zhì)陶粒、制熔融資材和熔融微晶玻璃，生產(chǎn)水泥等，制磚已經(jīng)很少使用。1.輕質(zhì)陶粒的制備與應(yīng)用圖1 污泥制輕質(zhì)陶粒燒結(jié)工藝流程污泥制備輕質(zhì)陶粒的方法按原料不同可以分為兩種，一是用生污泥或厭氧發(fā)酵污泥的焚燒灰造粒后燒結(jié)。這種技術(shù)較為成熟，但需單獨(dú)建設(shè)焚燒爐，污泥中的有機(jī)成分沒(méi)有得到有效利用。近年來(lái)開(kāi)發(fā)了直接從脫水污泥制陶粒的的新技術(shù)。前者稱為燒成技術(shù)，后者稱為燒結(jié)技術(shù)。燒結(jié)和燒成在工程學(xué)上的含義相同，即將粉末狀物料加熱到熔點(diǎn)以上，使一部分物料變成液相，冷卻后成為有相當(dāng)強(qiáng)度的固體。燒結(jié)（燒成）后，物料相互之間產(chǎn)生化學(xué)結(jié)合，但大多形成新的玻璃體或晶體。污泥燒制輕質(zhì)陶

3、粒的工藝流程如圖18所示。2.熔融材料和熔融微晶玻璃制備技術(shù)污泥熔融制得的熔融材料也可以做路基、路面，混凝土骨料以及地下管道的襯墊材料。（1）污泥直接制熔融材料技術(shù)由日本荏原株式會(huì)社開(kāi)發(fā)成功的污泥熔融系統(tǒng)由三種單元設(shè)備組成，即干燥設(shè)備、熔融設(shè)備和排氣處理設(shè)備。干燥：含水率75%的脫水污泥用管道輸送器送至脫水污泥料斗，用壓力泵定量供給污泥攪拌機(jī)，同時(shí)加入6%的污泥焚燒灰和旋風(fēng)分離器收集的少量干燥污泥，調(diào)整物料的含水率到20%-25%。充分混合后的物料投入氣流干燥器中。干燥排氣經(jīng)過(guò)除塵、減濕后與熔融爐排氣進(jìn)行二次熱交換，再送到熱風(fēng)爐補(bǔ)充熱量，重新進(jìn)入干燥器，循環(huán)利用。干燥排氣的一部分送到熔融爐，在

4、高溫下脫臭處理后排放。熔融：干燥污泥從熔融爐一次燃燒室的上部，用空氣沿爐壁以切線方向吹入，干燥污泥沿爐壁不斷旋轉(zhuǎn)，瞬時(shí)燃燒、熔融。熔融液按旋風(fēng)分離的原理，覆蓋在爐壁周圍，沿壁面落下，進(jìn)入水破碎槽中，被水急冷，變成砂狀的熔融材料。排氣處理：從熔融爐排出的廢氣進(jìn)入預(yù)熱器和氣體熱交換器，與污泥干燥排氣和污泥燃燒用空氣進(jìn)行熱交換，以充分回收熱量。然后經(jīng)過(guò)干式電除塵器，出去粉塵，最終從煙囪中排放。熱量平衡：整個(gè)系統(tǒng)所需熱量主要來(lái)自污泥，補(bǔ)充的熱量因脫水污泥含水率不同而異，可以通過(guò)熱風(fēng)爐燃燒重油加以調(diào)節(jié)，一般只需補(bǔ)充污泥熱量的10%，比起用污泥焚燒灰制熔融材料能耗大大節(jié)省。（2）污泥制微晶玻璃生產(chǎn)微晶玻璃

5、的原料目前常用的是污泥焚燒灰，沉砂池的沉砂和廢混凝土，原料配比以SiO2，Al2O3和CaO的比例符合生成鈣長(zhǎng)石和硅灰石為準(zhǔn)。原料調(diào)整后熔融溫度控制在1400-1500.熔融物需防止一定時(shí)間，以脫泡和均質(zhì)，然后注入模具中成型。隨著溫度的降低生成晶核（FeS），再加熱處理，促使晶體成長(zhǎng)。熱處理后自然冷卻，得到各種形狀的微晶玻璃。焚燒灰沉砂廢混凝土原料調(diào)整熔融成形熱處理冷卻產(chǎn)品1400150080011003.污泥生產(chǎn)水泥利用污泥生產(chǎn)水泥原料有三種方式：一是直接用脫水污泥；二是干燥污泥；三是污泥焚燒灰。水泥入窯生料的控制指標(biāo)是水分應(yīng)小于35%，流動(dòng)度大于75mm，未脫水污泥和脫水污泥均可以做原料，

6、但考慮到運(yùn)輸成本，水泥廠較適合用脫水污泥。加入污泥后相同水分下的生料漿流動(dòng)度低6.7%，生料流動(dòng)度越小，沉降率越大，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程帶來(lái)不利影響，因此需適當(dāng)增加水分，使生料達(dá)到流動(dòng)度要求。利用污泥做原料生產(chǎn)水泥時(shí)，主要解決污泥的貯存、生料的調(diào)配以及惡臭的防治，確保生產(chǎn)處符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的水泥熟料。為了防治污泥對(duì)方過(guò)程中產(chǎn)生惡臭，首先在污泥中摻入生石灰，然后采用水調(diào)料，再用泵輸送到泥漿庫(kù)。熟料生成與普通硅酸鹽熟料基本相同，但要控制熟料C3A的含量，必須小于8%，防止窯內(nèi)產(chǎn)生窯皮和結(jié)圈。污泥中的氯在高溫區(qū)蒸發(fā)，在低溫區(qū)冷凝，從而妨礙水泥窯的正常運(yùn)行，因此污泥在脫水時(shí)盡量不使用含氯的無(wú)機(jī)凝聚劑。污泥

7、中的磷不會(huì)像氯那樣產(chǎn)生反復(fù)凝縮，影響水泥窯的正常運(yùn)行，也不會(huì)影響水泥的質(zhì)量。以污泥為原料生產(chǎn)水泥時(shí)，已確認(rèn)水泥窯排出的氣體中NOx含量減少40%。這是因?yàn)槲勰嘀械陌痹诟邷叵聯(lián)]發(fā)，與氣體中的NOx反應(yīng)，使之分解，從而起到脫硝劑的作用。污泥生產(chǎn)水泥的優(yōu)越性：（1）水泥窯內(nèi)溫度高，火焰和物料溫度分別高達(dá)2000和1450以上，而一般污泥焚燒爐內(nèi)的溫度僅為8501100，物料在水泥窯內(nèi)的停留時(shí)間又長(zhǎng)，因此，污泥中的有毒有害物質(zhì)都被徹底分解。（2）氣體在水泥窯內(nèi)的停留時(shí)間也較長(zhǎng)，加之溫度高，排氣中幾乎沒(méi)有二噁英的等有毒成分。（3）生產(chǎn)水泥的原料大部分是堿性物質(zhì)，可以中和污泥中的酸性物質(zhì)，便于與水泥生產(chǎn)過(guò)

8、程一并凈化廢氣。（4）污泥燃燒后變成水泥熟料，沒(méi)有殘?jiān)懦?，處理徹底；污泥中的重金屬絕大部分固定在熟料中，避免產(chǎn)生二次污染。（5）污泥中的有機(jī)和無(wú)機(jī)成分都能得到充分利用，資源化效率高。（6）水泥生產(chǎn)量大，需要的污泥量多；水泥廠地域分布廣，有利于污泥就地消納，節(jié)省運(yùn)輸費(fèi)用；水泥窯的熱容量大，工藝穩(wěn)定，處理污泥方便，見(jiàn)效快。二、污泥的最終處置目前運(yùn)用比較多的泥餅處置方法有陸上埋棄、衛(wèi)生填埋、海洋投棄和綜合利用。1.陸上埋棄污泥的陸上埋棄是利用附近較充裕的一些廢地來(lái)埋置泥餅。進(jìn)行陸上埋棄，應(yīng)遵循有關(guān)的法律規(guī)定，具體考慮以下一些問(wèn)題：需要詳細(xì)記錄埋棄后污泥的吸水率和承載能力狀況；具有寬闊的埋棄場(chǎng)所；脫

9、水污泥從水廠送到埋棄場(chǎng)所，應(yīng)有安全可靠的運(yùn)輸方案。2.衛(wèi)生填埋衛(wèi)生填埋是將脫水泥餅與城市垃圾處理場(chǎng)中的生活垃圾混合后一起填埋，用作垃圾處理場(chǎng)的覆土。此方法具有處置徹底，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，是一項(xiàng)比較成熟的污泥處置技術(shù)。3.海洋投棄海邊城市由于地形優(yōu)勢(shì)，又比其他內(nèi)陸城市多了一種給水污泥的處置方式海洋投棄。因?yàn)樗畯S脫水污泥含有害物質(zhì)較少，對(duì)海水的污染程度會(huì)相對(duì)較低，因此可將排泥水不作任何物化處理直接通過(guò)管道排入海中，另外考慮相關(guān)規(guī)范和潮汐、海水流向、岸邊地形等一些因素，也可以將脫水后的污泥用運(yùn)船將泥餅運(yùn)到海中投棄。但是由于人們的環(huán)保意識(shí)薄弱，海洋的污染正逐年加劇，并未有相關(guān)積極措施來(lái)處理，所以污泥的海洋投棄將會(huì)開(kāi)始受到越來(lái)越多的制約。在某些城市不得不選用海洋投棄時(shí)，應(yīng)注意有關(guān)法令的修改和進(jìn)展。4.綜合利用在污泥的綜合利用方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已通過(guò)試驗(yàn)研究結(jié)果表明從給水污泥中回收鋁鹽、鐵鹽以及再生石灰是可行的，但回收方法成本偏高，有待于通過(guò)進(jìn)一步的試驗(yàn)研究來(lái)降低回收成本；還可以將污泥作為建材利用，如生產(chǎn)水泥，制輕質(zhì)陶粒、制熔融資材和熔融微晶玻璃等；另外污泥可用于農(nóng)業(yè)或林業(yè)中，因?yàn)槲勰嚯m肥效偏低，但污泥中含有粘土、腐殖質(zhì)以及其他懸浮物，適度用于土壤后，會(huì)通過(guò)發(fā)生類似于水處理過(guò)程中的絮凝反應(yīng)促進(jìn)土壤的凝聚反應(yīng)