07環(huán)科《固體廢物處理技術(shù)》課件05-06(脫水固化).ppt

第五章污泥濃縮、調(diào)質(zhì)破解與脫水處理技術(shù)污泥是水處理過(guò)程中形成的以有機(jī)物為主要成分的泥狀物質(zhì)。顆粒較細(xì)，固體物主要為膠質(zhì)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，密度較小,含水率高且不易脫水,是呈膠狀結(jié)構(gòu)的易腐親水性物質(zhì)。污泥是沉淀物、顆粒物和漂浮物等物質(zhì)的統(tǒng)稱。含水率高是污泥處理處置的難點(diǎn)。,污泥含水率從95%降低至80%，污泥體積減少75%（3/4），從80%降低至50%體積還將減少60%（3/5），,污泥含水率越高，熱值越低，當(dāng)含水率低于50%時(shí)，才適合焚燒,含水率與污泥熱值,第一節(jié)污泥的分類及基本性質(zhì)一、污泥的分類1、污泥按來(lái)源分生活污水污泥，工業(yè)廢水污泥和給水污泥。2、污泥按成分和某些性質(zhì)分有機(jī)污泥和無(wú)機(jī)污泥；親水性污泥和疏水性污泥。3、污泥按處理方法分初次沉淀污泥一級(jí)處理污泥。腐殖污泥與剩余活性污泥二級(jí)處理污泥。生物膜法(生物濾池、轉(zhuǎn)盤等)二次沉淀池沉淀物稱腐殖污泥；消化污泥初次沉淀污泥、腐殖污泥與剩余活性污泥經(jīng)消化處理后，稱消化污泥或熟污泥；深度處理污泥三級(jí)處理污泥。常稱化學(xué)污泥。,二、污泥的性質(zhì)污泥性質(zhì)：含水率與含固率，脫水性能，揮發(fā)性固體和固定碳，可消化程度，濕密度與干密度，肥分，燃燒價(jià)值（熱值）等。污泥濃縮和脫水參數(shù)：含水率與含固率、污泥密度、污泥比阻與污泥壓縮系數(shù)等。1、含水率與含固率含水率單位質(zhì)量的污泥所含水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；含固率單位質(zhì)量的污泥所含固體物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。污泥體積、質(zhì)量與固體含量之間的關(guān)系式：,p、W、C含水率、污泥體積、質(zhì)量及固體物濃度。適用于含水率65的污泥。,含水率：85%，污泥呈流狀；6585%，污泥呈塑態(tài)；65%，呈固態(tài)。,污泥是污水處理廠不可避免的副產(chǎn)品,城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB18918-2002規(guī)定：脫水污泥含水率80%,泥餅體積，L；Ws干固體質(zhì)量，kg；w水的密度，kg/L；s干固體相對(duì)密度；污泥空隙率，4050%,2、密度（相對(duì)密度）污泥密度單位體積污泥的質(zhì)量，其數(shù)值常以污泥相對(duì)密度，即污泥質(zhì)量與同體積水(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))的質(zhì)量之比來(lái)表示。相對(duì)密度與干固體相對(duì)密度的關(guān)系式：,污泥相對(duì)密度；p污泥含水率；s污泥干固體相對(duì)密度；,sw單位換算，s無(wú)量綱kg/L,=100s/(ps+（100-p）,哪個(gè)對(duì)？,三、污泥水分及分離方法,間隙水約70%左右濃縮法分離毛細(xì)水約20%左右機(jī)械脫水法表面吸附水7%左右加熱法脫除內(nèi)部結(jié)合水約3%左右高溫、冷凍法去除,外部水,間隙水,毛細(xì)水,吸附水,內(nèi)部水,脫水難易順序,第二節(jié)污泥濃縮技術(shù)污泥濃縮方法主要有重力、氣浮和機(jī)械濃縮法。一、污泥重力濃縮最常用的污泥濃縮法,是利用污泥中的固體顆粒與水之間的相對(duì)密度差來(lái)實(shí)現(xiàn)泥水分離的。本質(zhì)是一種沉淀工藝，屬于壓縮沉淀。1、去除對(duì)象自由水和部分間隙水。2、運(yùn)行方式間歇式小型污水處理廠連續(xù)式大中型污水處理廠。重力濃縮的構(gòu)筑物稱為重力濃縮池。,3、區(qū)域（分層）沉降特征,懸浮顆粒恒速下降,過(guò)渡區(qū)：降速減小壓縮區(qū)：顆粒集結(jié)下層間隙水被擠出,二、污泥氣浮濃縮氣浮濃縮是采用大量的微小氣泡附著在污泥顆粒表面,使其密度降低而上浮，實(shí)現(xiàn)泥水分離的。氣泡形成方式：壓力溶氣、生物溶氣、渦凹?xì)飧〉取Ｈコ龑?duì)象：1，活性污泥或疏水性污泥。相比重力濃縮的優(yōu)點(diǎn)濃縮程度高,固體回收率達(dá)99%,停留時(shí)間短,30120min，好氧環(huán)境，避免厭氧腐敗和磷釋放，污泥不易發(fā)臭，運(yùn)行穩(wěn)定。三、污泥機(jī)械濃縮包括：離心濃縮、帶式濃縮機(jī)濃縮和轉(zhuǎn)鼓、螺壓濃縮機(jī)濃縮等。后二者用于污泥濃縮脫水一體化設(shè)備的濃縮段。,第三節(jié)污泥破解與調(diào)質(zhì)技術(shù)一、污泥破解技術(shù)1、技術(shù)的出現(xiàn)水解過(guò)程是污泥厭氧消化限速步驟。厭氧菌只有打破細(xì)胞壁(膜)才能利用它們（基質(zhì)）進(jìn)行厭氧消化。即使2030d的停留時(shí)間也僅能去除3050的揮發(fā)性固體(VSS)。因此出現(xiàn)了促進(jìn)細(xì)胞的破解技術(shù)。2、污泥破解是破壞污泥的結(jié)構(gòu)及微生物細(xì)胞壁，使污泥絮體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，細(xì)胞內(nèi)的內(nèi)含物流出，同時(shí)釋放出酶，酶的作用使未被破解的細(xì)胞易被厭氧微生物消耗，變難降解的固體性物質(zhì)為易降解的溶解性物質(zhì)，促進(jìn)污泥厭氧消化。,3、污泥破解技術(shù)種類,二、污泥調(diào)質(zhì)技術(shù)1、污泥調(diào)質(zhì)的必要性由于污泥具有高親水性，污泥水與污泥固體顆粒的結(jié)合力是很強(qiáng)的，如果沒(méi)有預(yù)先的處理，污泥的脫水是非常困難的，這種污泥預(yù)先處理的過(guò)程稱為污泥調(diào)質(zhì)。通過(guò)調(diào)質(zhì)，改變污泥粒子表面物化性質(zhì)和組分，破壞其膠體結(jié)構(gòu)，減少其與水的親和力，從而改善脫水性能。2、污泥調(diào)質(zhì)技術(shù)種類,第四節(jié)污泥機(jī)械脫水技術(shù)一、污泥機(jī)械脫水原理是以過(guò)濾介質(zhì)兩面的壓力差作為推動(dòng)力,使污泥水分強(qiáng)制通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)形成濾液,固體顆粒物被截留在介質(zhì)上,形成濾餅達(dá)到脫水的目的。二、常用污泥機(jī)械脫水方式根據(jù)造成壓力差推動(dòng)力的方法分為3類：1、真空過(guò)濾脫水在過(guò)濾介質(zhì)的一面形成負(fù)壓進(jìn)行脫水。是目前應(yīng)用較多的機(jī)械脫水方法。2、壓濾脫水在過(guò)濾介質(zhì)的一面加壓進(jìn)行脫水；3、離心脫水造成離心力實(shí)現(xiàn)泥水分離。,三、真空過(guò)濾脫水國(guó)內(nèi)使用較多的機(jī)械是GP型轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)。主要用于初次沉淀污泥及消化污泥的脫水。優(yōu)點(diǎn)能夠連續(xù)操作,運(yùn)行平穩(wěn),可自動(dòng)控制缺點(diǎn)附屬設(shè)備較多,工序復(fù)雜,運(yùn)行費(fèi)用較高,過(guò)濾介質(zhì)緊包在轉(zhuǎn)鼓（一部分浸在污泥中）上,清洗不充分,容易堵塞，影響效率。為此，可用帶式轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī),利用輥軸把過(guò)濾介質(zhì)轉(zhuǎn)出,既便于卸料,又易于介質(zhì)的清洗再行。,四、壓濾脫水按加壓過(guò)濾設(shè)備分為板框式和帶式壓濾機(jī)。1、板框式壓濾機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)單,過(guò)濾效率高,適用于各種污泥,但不能連續(xù)運(yùn)行。有自動(dòng)板框壓濾機(jī)和人工板框壓濾機(jī)。結(jié)構(gòu)組成：機(jī)架；壓緊機(jī)構(gòu)；過(guò)濾機(jī)構(gòu)。過(guò)濾機(jī)構(gòu)由過(guò)濾板、濾框、濾布、壓榨隔膜組成，濾板兩側(cè)由濾布包覆，需配置壓榨隔膜時(shí)，一組濾板由隔膜板和側(cè)板組成。壓濾壓差通常為（0.30.5）106Pa。基本原理與真空過(guò)濾基本相同，區(qū)別在于壓濾使用正壓，真空過(guò)濾采用負(fù)壓。,2、帶式壓濾機(jī)滾壓帶式壓濾機(jī)。工作原理把壓力施加在濾帶上,用濾帶的壓力和張力使污泥脫水,而不需要真空加壓設(shè)備,動(dòng)力消耗少,可以連續(xù)生產(chǎn)。這種脫水方式目前已廣泛采用。滾壓方式對(duì)置滾壓和水平滾壓兩種；對(duì)置滾壓滾壓軸處于上下垂直的相對(duì)位置；水平滾壓滾壓軸上下錯(cuò)開，靠濾帶的張力壓榨污泥。構(gòu)成：濾帶、輥壓筒、濾帶張緊系統(tǒng)、濾帶調(diào)偏系統(tǒng)、濾帶沖洗系統(tǒng)和濾帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。,五、離心脫水1、工作原理組成由轉(zhuǎn)轂和帶空心轉(zhuǎn)軸的螺旋輸送器組成。污泥由空心轉(zhuǎn)軸送人轉(zhuǎn)筒后，被甩貼在轉(zhuǎn)轂內(nèi)壁上，形成固體層；液體貼在固體層內(nèi)側(cè)。固體層在螺旋輸送器的推動(dòng)下，被輸送到轉(zhuǎn)轂錐端的出口連續(xù)排出，液體則由堰口溢流排至轉(zhuǎn)轂外。最關(guān)鍵部件轉(zhuǎn)轂，控制轉(zhuǎn)轂的轉(zhuǎn)速，是離心脫水機(jī)運(yùn)行良好的關(guān)鍵。目前，多采用低速離心脫水機(jī)。2、特點(diǎn)脫水泥餅含水率低，占用空間小，安裝基建費(fèi)用低；但具有設(shè)備成本高、噪聲大、能耗高、處理能力低等缺點(diǎn)。主要用于粗粒沉渣的脫水。,第六章危險(xiǎn)廢物固化/穩(wěn)定化處理技術(shù)第一節(jié)概述一、固化概念及目的1、廢物固化是用物理化學(xué)方法將有害廢物固定或包容在惰性固化基材中的一種無(wú)害化（穩(wěn)定化）處理過(guò)程。2、固化目的使危險(xiǎn)廢物中的所有污染組分呈現(xiàn)化學(xué)惰性或被包容起來(lái)，以便運(yùn)輸、利用和處置。,二、主要應(yīng)用方面1、對(duì)危險(xiǎn)性廢物進(jìn)行固化處理，使其滿足填埋處理的要求。如對(duì)液態(tài)或污泥的固化處理。2、對(duì)其它處理過(guò)程中產(chǎn)生的殘?jiān)ㄈ绶贌曳郑┻M(jìn)行穩(wěn)定化處理，以便最終無(wú)害化處置。3、在大量土壤被有害污染物所污染的情況下，對(duì)土壤進(jìn)行穩(wěn)定化處理。4、放射性廢物處理處置,第二節(jié)常用固化方法一、包膠固化（一）水泥固化1、固化原理水泥是一種無(wú)機(jī)膠結(jié)材料，最常用的固化水泥是普通硅酸鹽水泥，主要成分是硅酸二鈣2CaOSiO2和硅酸三鈣3CaOSiO2。是鈣、硅、鋁及鐵的活性氧化物組成的混合物,水泥固化石灰基固化熱塑性材料固化有機(jī)聚合物固化,包膠固化,水泥固化時(shí)，需要加水使之水化（水合作用）。水化產(chǎn)物稱為混凝土，并形成鈣鋁硅酸鹽的堅(jiān)硬晶體結(jié)構(gòu)，其性能與巖石相似。六方型片狀固溶體水合物3CaO（Al2O3Fe2O3）CaSO4（OH）2SiO3由于水泥pH值較高，廢物中的重金屬形成不溶性的氫氧化物或碳酸鹽而被固定在固化體中。故水泥固化技術(shù)最適用于無(wú)機(jī)類含有重金屬的廢物。2、應(yīng)用最早應(yīng)用于核工業(yè)系統(tǒng)，如對(duì)廢液、廢樹脂、污泥等的固化處理；后來(lái)發(fā)展到對(duì)工業(yè)有害廢物（含重金屬污泥）的處理上。添加劑使用;水泥配料影響。,3、優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)對(duì)有毒重金屬污泥十分有效；工藝熟悉，設(shè)備、運(yùn)行費(fèi)用低；水泥原料和添加劑便宜易得；對(duì)濕污泥和含水廢物無(wú)需脫水可直接固化；固化體強(qiáng)度、耐熱性、耐久性均好，適于投海處置。缺點(diǎn)增容比較高1.52.0；浸出率較高，需涂覆處理預(yù)處理和添加劑，使費(fèi)用增高；堿性使NH3逸出。增容比固化后體積V2與固化前體積V1之比Cr=V2/V1,（二）石灰固化1、石灰固化的概念及對(duì)象石灰固化用石灰作基材，以粉煤灰、水泥窯灰作添加劑，專用于處理含硫酸鹽或亞硫酸鹽類泥渣的一種方法處理對(duì)象：鋼軌、機(jī)械工業(yè)酸洗廢水和廢渣；含重金屬電鍍污泥；石灰吸收煙道氣或石油精煉氣而產(chǎn)生的泥渣。2、優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)添加劑（粉煤灰、水泥窯灰）本是廢物，成本低，常溫處理，廢物不需完全脫水，無(wú)尾氣處理問(wèn)題缺點(diǎn)增容比較大，易被酸性介質(zhì)浸蝕，須進(jìn)行表面涂覆，很少單獨(dú)使用。,（三）熱塑性材料固化1、固化原理2、應(yīng)用目前以瀝青較為普遍，研究多，進(jìn)展大。初期處理放射性廢物，60年代末期大規(guī)模應(yīng)用；后來(lái)其它工業(yè)重金屬污泥；低放廢物的長(zhǎng)期基材。工藝過(guò)程：預(yù)處理(脫水)熱混合二次蒸汽凈化處理,熱塑性材料,固態(tài),高溫粘液,固廢,固化體,瀝青（石油蒸餾的殘?jiān)煞謴?fù)雜）石蠟（固體烷烴C20C30混合物）聚乙烯、聚丁二烯等,熱塑性材料,常溫,加熱,包膠,比利時(shí)莫爾原子能研究所瀝青固化放射性廢物：放射性污泥冷凍融解離心脫水（至50%80%）瀝青加熱混合槽中攪拌蒸發(fā)（130230）固化產(chǎn)品3、優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)固化體孔隙降低，防水性能好，浸出率低；增容比較低，費(fèi)用較低;耐酸、堿腐蝕性，對(duì)微生物有抗蝕性；缺點(diǎn)不良熱導(dǎo)體，蒸發(fā)熱效率低，耗費(fèi)能量；產(chǎn)生揮發(fā)物質(zhì)，不宜處理高溫分解的和有機(jī)溶劑等不宜處理高放廢物；基材較貴，高溫操作，設(shè)備費(fèi)用高，安全性較差。,（四）有機(jī)物聚合固化1、固化原理有機(jī)物聚合固化法將一種有機(jī)聚合物與濕廢物或干廢物在一個(gè)混合容器里完全混合，并加入一種催化劑使其聚合、固化。在固化過(guò)程中，廢物被聚合物包膠。樹脂遇熱變軟，具有可塑性高分子化合物的統(tǒng)稱。有機(jī)聚合物特點(diǎn)：,液體,固體,固體,不再液化或軟化,脲醛樹脂（粘液，常溫或加熱均速固化）不飽和聚脂（常溫、常壓下可固化成型）,有機(jī)聚合物（熱固性塑料）,再加熱,加熱,2、應(yīng)用國(guó)際上應(yīng)用：處理工業(yè)有害廢物和放射性廢物，對(duì)有機(jī)物污染土地的穩(wěn)定化處理研究較多，許多技術(shù)已商業(yè)化日本岡山縣公害防治中心處理電鍍污泥工藝：3、優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)常溫操作，添加催化劑數(shù)量少，增容比小，密度小既能處理干廢渣，也能處理濕泥漿；固化體不可燃，摻合廢物比例高。,電鍍污泥（含重金屬、油類有機(jī)物）,干燥,混合加熱固化,固化體,絮狀內(nèi)鑲廢粒強(qiáng)度大質(zhì)輕作建材,不飽和聚脂,助凝劑,河沙,催化劑,CaCO3,缺點(diǎn)屬于物理包膠法，不與固廢反應(yīng)，不夠安全；某些有機(jī)聚合物能被微生物降解，固化體易老化破碎污染物可能再進(jìn)入環(huán)境；固化基要有容器包裝，增加費(fèi)用；材料價(jià)格昂貴，僅用于少量高危廢物的處理。二、自膠結(jié)固化1、原理自膠結(jié)固化法將硫酸鈣或亞硫酸鈣的廢物，在控制條件下煅燒到部分脫水至產(chǎn)生有膠結(jié)作用的亞硫酸鈣或半水硫酸鈣狀態(tài)，然后與某些添加劑混合成稀漿，凝固后生成像塑料一樣硬的透水性差的物質(zhì)。,亞硫酸鈣CaSO32H2O無(wú)色晶體或白色粉末，在空氣中慢慢被氧化成硫酸鈣，100失去結(jié)晶水，650分解。硫酸鈣CaSO4白色粉末或晶體，CaSO42H2O（石膏）加熱到150脫去一部分水而成燒石膏CaSO40.5H2O。2、特點(diǎn)添加劑主要是廢料，僅占總混合物的10%左右；凝固時(shí)間短，強(qiáng)度高，性質(zhì)穩(wěn)定，不具反應(yīng)性；廢物不需完全脫水，但應(yīng)用面較為狹窄。,脫水,添加劑,3H2O,107170,迅速凝固硬化,膠結(jié)劑,CaSO42H2OCaSO32H2O,CaSO40.5H2OCaSO30.5H2O,CaSO42H2OCaSO32H2O,三、玻璃固化（熔融固化技術(shù)）1、原理利用制造陶瓷或玻璃技術(shù)，將廢物在高溫下煅燒成氧化物，再加入添加劑煅燒、熔融，燒結(jié)成硅酸鹽巖石或玻璃體。玻璃由熔體過(guò)冷所得的無(wú)定形物體?；瘜W(xué)成分比較復(fù)雜，通常指硅酸鹽玻璃。常見(jiàn)為“鈉鈣玻璃”（由SiO2、CaO、Na2O等組成），以石英砂、純堿、長(zhǎng)石及石灰石為原料。,危險(xiǎn)廢物,粒質(zhì)玻璃,玻璃固化體,重金屬污泥,硅酸鹽粘土,10001100,10001100,2、應(yīng)用和研究玻璃固化法尚處于實(shí)驗(yàn)階段；國(guó)外僅在少量高放廢物處理方面有研究性的應(yīng)用，技術(shù)成功；含重金屬污泥的玻璃固化處理已引起重視和研究。3、優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)固化體有害元素浸出率最低、增容比小，高穩(wěn)定性，故處理效率最好。缺點(diǎn)高溫?zé)Y(jié)（8001200），產(chǎn)生大量有害氣體，