重金屬污泥固化脫水技術(shù)方案

1、重金屬污泥固化脫水技術(shù)方案（30噸/日）重金屬污泥固化脫水技術(shù)方案一、前言1、重金屬污泥重金屬污泥（以電鍍污泥為例）主要來自于金屬表面處理產(chǎn)業(yè)以及金屬工業(yè),其過程中產(chǎn)生的排放物，其中含有大量的鉻、鎘、銅、鎳、鋅等有毒重金屬，成分十分復雜，被列入國家危險廢物名單中的第十七類危險廢物。因此污泥須進一步中間處置后方能掩埋。由于固化方法之操作工程簡單及設(shè)備成本低廉,因此國內(nèi)傳統(tǒng)上皆采用固化方式對重金屬污泥進行中間處理。2、固化/穩(wěn)定化技術(shù) 在危險固體廢物諸多處理手段中，固化技術(shù)是危險廢物處理中的一項重要技術(shù)，通過固化劑和電鍍污泥混合，將污泥內(nèi)的重金屬等有害物質(zhì)封閉在固化體內(nèi)而不被浸出，以達到消除污染的

2、目的，具有固化材料易得、處理效果好、成本低的優(yōu)勢。采用的固化材料有水泥、石灰、玻璃、HAS土壤固化劑和熱塑料物質(zhì)等。二、固化/穩(wěn)定化理論1、固化廢物固化是用物理-化學方法將有害廢物參合并包容在密實的惰性基材中，使其穩(wěn)定化的一種過程。通常被應(yīng)用于以下方面：（1）對具有毒性或強反應(yīng)性等危險廢物進行處理，使其滿足填埋處置的要求。（2）其他處理過程中產(chǎn)生的殘渣，例如焚燒產(chǎn)生的灰份的無害化處理，其目的是最其進行最終處置。（3）在大量土壤被有害污染物所污染的情況下對土壤進行去污。因此，危險廢物固化/穩(wěn)定化處理的目的，是使危險廢物中的所有污染組分呈現(xiàn)化學惰性或者被包容起來，以便運輸、利用和處置。在一般情況下

3、，穩(wěn)定化過程是選用某種適當?shù)奶砑觿┡c廢物混合，以降低廢物的毒性和減小污染物自廢物到生態(tài)圈的遷移率。因而，它是一種將污染物全部或部分地固定于作為支持介質(zhì)、粘結(jié)劑或其他形式的添加劑上的方法。固化過程是一種利用添加劑改變廢物的工程特性（例如滲透性、可壓縮性和強度等）的過程。固化可以看作是一種特定的穩(wěn)定化過程，可以理解為穩(wěn)定化的一個部分。但從概念上是有區(qū)別的，無論是穩(wěn)定化還是固化，其目的都是減小廢物的毒性和可遷移性，同時改善被處理對象的工程特性。危險廢物固化/穩(wěn)定化的途徑是：1）將污染物通過化學轉(zhuǎn)變，引入到某種穩(wěn)定固體物質(zhì)的晶格中去；2）通過物理過程把污染物直接摻入到惰性基材中去。固定化 具有固化和穩(wěn)

4、定化作用的過程限定化 將有毒化合物固定在固體粒子表面的過程包容化 用穩(wěn)定劑 /固化劑凝聚，將有毒物質(zhì)或危險廢物顆粒包容或覆蓋的過程。固化的產(chǎn)物是結(jié)構(gòu)完整的整塊密實固體。2、穩(wěn)定化穩(wěn)定化是將有毒有害廢物轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿芙庑?、低遷移性及低毒性的物質(zhì)的過程。穩(wěn)定化一般可分為化學穩(wěn)定化和物理穩(wěn)定化。（1）化學穩(wěn)定化是通過化學反應(yīng)是使有毒物質(zhì)變成不溶性化合物，使之在穩(wěn)定的晶格內(nèi)固定不動；（2）物理穩(wěn)定化是將污泥或半固體物質(zhì)與一種疏松的物料 (如粉煤灰 )混合生成一種粗顆粒、有土壤狀堅實度的固體。目前常用的固化 /穩(wěn)定化方法有：水泥固化、石灰固化、塑性材料固化、有機聚合物固化、自膠結(jié)固化、熔融（玻璃） 3、固化

5、技術(shù)對不同危險廢物的適應(yīng)性危險廢物種類繁多，并非所有的危險廢物都適于固化處理。固化技術(shù)最早是用來處理放射性污泥和蒸發(fā)濃縮液的。固化技術(shù)特別適用于含重金屬的廢物。4、固化處理的基本要求（1）得到的產(chǎn)品應(yīng)該是一種密實的、具有一定幾何形狀和較好物理性質(zhì)、化學性質(zhì)穩(wěn)定的固體；（2）處理過程必須簡單，應(yīng)有有效措施減少有毒有害物質(zhì)的逸出；（3）最終用產(chǎn)品的體積盡可能小于摻入的固體廢物的體積；（4）殘品中有害物質(zhì)的水分或其他指定浸提劑所浸析出的量不能超過容許水平或浸出毒性標準。（5）處理費用低廉；（6）對于固化放射性廢物產(chǎn)生的固化產(chǎn)品，（7）還應(yīng)有較好的導熱性和熱穩(wěn)定性。5、固化產(chǎn)品性能的判定標準（1）浸出

6、率測定各類廢物固化體的抗浸出性能，預測其在長期貯存條件下的安全性。選擇聚乙烯或聚丙烯作為浸出容器材料，以去離子水或合成海水作為浸出劑，將一定尺寸的試驗樣品用尼龍絲懸掛于浸出容器中，在 25± 5 ；40± 2 ； 70± 2 ； 90± 2 的浸出溫度下進行浸出至在試驗誤差范圍內(nèi)浸出率實際恒定不變。一般從開始試驗的第 1,3,7,10,14,21,28,35和 42 天后更換浸出劑，以后每一個月更換一次。然后對浸出液（包括溶解的、懸浮的、沉積的和吸附的）進行分析，從而確定固化體的類型或組成。（2）體積變化因數(shù)即固化處理前后危險廢物的體積比。也可以稱為減容

7、比、體積縮小因數(shù),體積擴大因數(shù)。（3）抗壓強度避免出現(xiàn)破碎和散裂，從而增加暴露的表面積和污染環(huán)境的可能性。6、水泥固化技術(shù)水泥是最常用的危險廢物穩(wěn)定劑。水泥是建筑用膠凝材料,按化學組成可分為硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥三大類。硅酸鹽水泥是普遍常用的水泥,又稱波特蘭水泥,鋁酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥是特種用途的水泥 。水泥的發(fā)明1824年 10月 21日,英國利茲 (Leeds)城的泥水匠阿斯普丁 (J.Aspdin)獲得英國第 5022號的“波特蘭水泥”專利證書,從而一舉成為流芳百世的水泥發(fā)明人。他的專利證書上敘述的“波特蘭水泥”制造方法是,“把石灰石搗成細粉,配合一定量黏土,摻水后以人工

8、或機械攪和均勻成泥漿。置泥漿于盤上,加熱干燥。將干料打擊成塊,然后裝入石灰窯煅燒,燒至石灰石內(nèi)碳酸氣全部逸出。煅燒后的燒塊再將其冷卻和打碎磨細,制成水泥。使用水泥時加入少量水分,拌和成適當稠度的砂漿,可應(yīng)用于各種不同的工作場合?！痹撍嗨不蟮念伾愃朴ㄌ靥m地區(qū)建筑用石料的顏色,所以被稱之為“波特蘭水泥”。適用對象以水泥為基本材料的固化技術(shù)最適用于無機類型的廢物，尤其是含有重金屬污染物的廢物。由于水泥所具有的高pH值，使得幾乎所有的重金屬形成不溶性的氫氧化物或碳酸鹽形式而被固定在固化體中。但是汞仍然要以物理封閉的微包容形式與生態(tài)圈進行隔離，鉛主要沉積于水泥水化物顆粒的外表面，而鉻則較為

9、均勻的分布于整個水化物的顆粒之中。有機物對于水化過程有干擾作用，使得最終產(chǎn)物的強度減小，并使穩(wěn)定化過程變得困難。用水泥固化的主要缺點是對于一定的污染物較為敏感，會由于某些污染物的存在而推遲固化時間，甚至影響最終的硬結(jié)效果。 pH值 要注意 pH值 過高時會形成帶負電荷的羥基絡(luò)合物，導致溶解度升高。 水、水泥和廢物的量的比 水分少無法保證水泥的充分水合作用；水分過大會出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，影響固化體的強度。 凝固時間 為確?；旌蠞{料有足夠的時間進行運輸?shù)炔僮?，必須適當控制初凝和終凝時間。7、其它固化方法（1）石灰固化指以石灰、垃圾焚燒飛灰、水泥窯灰以及熔礦爐爐渣等具有波索來反應(yīng)的物質(zhì)為固化基材而進行的危

10、險廢物固化的操作。（2）塑性材料固化 熱固性塑料包容：熱固性塑料指的是在加熱時會從液體變成固體并硬化的材料。這種材料即使以后再次加熱也不會重新液化或軟化，實際上是一種從小分子變成大分子的交鏈聚合過程。主要是在每個廢物顆粒的周圍形成一層不透水的保護膜，由于大多數(shù)廢物不與包封材料發(fā)生反應(yīng)，所以包封的效果僅取決于廢物自身的形態(tài)以及進行聚合的條件。優(yōu)點：熱固性塑料包封法在過去曾是固化低水平有機放射性廢物（如放射性離子交換樹脂）的重要方法之一，同時也可用于穩(wěn)定非蒸發(fā)性的、液體狀態(tài)的有機危險廢物。缺點是操作過程復雜，熱固性材料本身價格高昂，操作過程容易引起燃燒起火。 熱塑性材料包容：主要有瀝青、石蠟、聚乙

11、烯、聚丙烯等。以瀝青為例：固化的工藝主要包括三個部分，固體廢物的預處理、廢物與瀝青的熱混合以及二次整齊的凈化處理。（3）熔融固化技術(shù)，也可以成為玻璃化技術(shù)。該技術(shù)是將待處理的危險廢物與細小的玻璃質(zhì)，如玻璃屑、玻璃粉混合。經(jīng)混合造粒成型后，在1000-1100高溫熔融下形成玻璃固化體，借助玻璃體的致密結(jié)晶結(jié)構(gòu)，確保固化體的永久穩(wěn)定。缺點是需要很高的能源消耗，優(yōu)點是可以得到高質(zhì)量的建筑材料。（4）自膠結(jié)固化技術(shù)自膠結(jié)固化是利用廢物自身的膠結(jié)特性來達到固化目的的方法。該技術(shù)主要用來處理含有大量硫酸鈣和亞硫酸鈣的廢物，如磷石膏、煙道氣脫硫廢渣等。在廢物中的二水合石膏的含量最好高于 80%。（5）藥劑穩(wěn)

12、定化藥劑穩(wěn)定化技術(shù)以處理重金屬廢物為主，主要包括下列處理技術(shù), 重金屬的藥劑穩(wěn)定化技術(shù)，包括批 pH值控制技術(shù)、氧化還原電勢控制技術(shù)、沉淀技術(shù)等； 吸附技術(shù)； 離子交換技術(shù)； 其他技術(shù)藥劑穩(wěn)定化技術(shù)的重要應(yīng)用對于常規(guī)的固化技術(shù)，存在一些不可忽視的問題，如廢物經(jīng)固化處理后體積都有不同程度的增加，有的會成倍的脹大。另一個重要問題是廢物的長期穩(wěn)定性，很多研究都證明了固化/穩(wěn)定化的主要機理，是廢物和凝結(jié)劑之間的化學鍵結(jié)合力、凝結(jié)劑對廢物的物理包容及凝結(jié)水合產(chǎn)物對廢物的吸收作用。而確切的包容機理和固化體在不同化學環(huán)境中的長期行為的認識還很不夠。用藥劑穩(wěn)定化技術(shù)處理危險廢物，可以在實現(xiàn)廢物無害化的同時，達

13、到廢物少增容或不增容，從而提高危險廢物處理處置系統(tǒng)的總體效果和經(jīng)濟性。同時，可以通過改進螯合劑的構(gòu)造和性能，使之與廢物中危險成分之間的化學螯合作用得到強化，進而提高穩(wěn)定化產(chǎn)物的長期穩(wěn)定性，減少最終處置過程中穩(wěn)定化產(chǎn)物對環(huán)境的影響。三、技術(shù)方案重金屬污泥主要來自重金屬廢水的處理過程。對重金屬污泥的處理應(yīng)首先考慮回收利用；經(jīng)回收利用后的污泥如其浸出毒性超過一定的限值就必須進行固化/穩(wěn)定化處理，達到無害化的條件后填埋處理或其他利用。1、技術(shù)描述JD 污泥固化/穩(wěn)定化處理技術(shù)，是利用污泥的物化改性的機理破壞污泥中微生物細胞結(jié)構(gòu)，促使胞內(nèi)水的釋放，并通過一系列復雜的物理化學反應(yīng)（如水化反應(yīng)），將有毒有害

14、的物質(zhì)固定在固化形成的網(wǎng)鏈（晶格）中，使其轉(zhuǎn)化成類似土壤或膠結(jié)強度很大的固體，從而降低污泥的持水性，加速污泥脫水的進程。污泥物化改性處理技術(shù)既可用作特殊工業(yè)污泥，如含重金屬污泥，含油污泥，電鍍污泥、印染污泥等危險廢物的固化處理，也可用于城市污水處理廠產(chǎn)生的普通污泥的固化處理。污泥與改性劑會發(fā)生下列反應(yīng)，進而致使污泥干化。 水化反應(yīng)固化劑與污泥中的水分發(fā)生水化反應(yīng)，產(chǎn)生熱量(溫度升至6080)致使污泥中的水分蒸發(fā)。在反應(yīng)過程中破壞微生物細胞結(jié)構(gòu)，促使胞內(nèi)水分釋放。 離子交換反應(yīng)帶負電荷的污泥顆粒與石灰中的鈣離子固化劑中正離子發(fā)生結(jié)合，使懸浮的污泥顆粒發(fā)生沉淀凝聚。 普查蘭(灰結(jié))反應(yīng)凝聚土顆粒與

15、固化劑陽離子反應(yīng)形成結(jié)晶產(chǎn)生硬化。 碳化反應(yīng)固化劑與污泥中的碳酸和空氣中的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)生成固化碳酸鹽。由于碳酸鹽基本不溶于水，一旦產(chǎn)生碳酸鹽化，則污泥就不再泥化。2、技術(shù)特點根據(jù)上述機理，將幾種礦物按設(shè)計配方煅燒活化并復配，必要時加入促凝劑和防水劑，配制了一種新型污泥改性劑。針對污泥的干化處理，優(yōu)點如下： 干化時間短，可以在短期內(nèi)（48-72h）使污泥干化，大幅降低污泥含水率； 添加量少（1015），同時可以抑制臭氣的產(chǎn)生； 不對污泥造成二次污染，并能改進污泥的性能，促進污泥的穩(wěn)定化。 干化過程簡化，易于生產(chǎn)和施工；在污泥干化過程中，改性劑與化學污泥中Al，Ca，F(xiàn)e，Mg等離子發(fā)生膠凝反

16、應(yīng)后形成晶體，晶體形態(tài)主要為針狀，長柱狀，并且彼此相互交叉連結(jié)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，縮短了固化時間。3、污泥處理流程污泥池輸入機污泥調(diào)理機污泥泵高壓板框壓濾機 藥劑廢水處理廢水池堆場（棚）外運輸出機工藝過程說明：1、在污泥儲池內(nèi)，由儲池下部皮帶輸送機送入雙螺旋攪拌機。采用間歇式攪拌處理，內(nèi)置料位控制器控制污泥加入量（同時起到計量作用）。2、藥劑放入藥劑倉內(nèi)，藥劑倉與兩臺單螺旋輸送機相連，通過單螺旋輸送機計量送到雙螺旋攪拌機內(nèi)。3、污泥與藥劑在攪拌機中混合，使污泥與藥劑最大面積的接觸，將它們充分均勻地混合反應(yīng)。4、攪拌好的物料，由污泥泵打入壓濾機中，單臺機完成30t/d處理量。5、經(jīng)過攪拌壓濾后的物料從壓

17、濾機底部出料口自由落在水平皮帶輸送機上，最后進入堆棚堆放或外運。4、主要工藝設(shè)備污泥調(diào)理壓濾處理工藝流程中主要包括污泥調(diào)理系統(tǒng)和高壓板框壓濾系統(tǒng)。（1）污泥調(diào)理系統(tǒng)污泥調(diào)理系統(tǒng)包括污泥攪拌機、藥劑存儲車間、藥劑定量送料螺旋。藥劑存儲車間內(nèi)設(shè)有固化劑料倉、螺旋輸送機等設(shè)施。這些設(shè)施可穩(wěn)定高效地將車間內(nèi)存儲的固化劑輸送到污泥攪拌設(shè)備中去。污泥和固化劑按設(shè)計配比進入攪拌機，經(jīng)攪拌混合均勻后由污泥泵送入壓濾備料倉。（2）高壓板框壓濾系統(tǒng)高壓板框壓濾系統(tǒng)包括改性污泥備料倉、高壓板框壓濾機、污泥輸送螺桿泵、污泥破碎機、皮帶輸送機等。經(jīng)過投加藥劑攪拌改性后的污泥泵送入備料倉，以確保后續(xù)壓濾設(shè)備的穩(wěn)定運行。備

18、料倉內(nèi)的改性污泥由污泥泵送入高壓板框壓濾機中，經(jīng)加壓脫水后，半干化污泥落至皮帶傳輸機上，運入堆棚。（3）輔助系統(tǒng)濕污泥輸入系統(tǒng)；半干污泥輸出系統(tǒng)；廢水處理排放系統(tǒng)；廠房及供水、供電、供壓縮氣、照明、操作室、休息（更衣）室等配套設(shè)施，以及設(shè)備基礎(chǔ)土建等部分。5、主要工藝設(shè)備投資估算日處理量30噸(含水率80%)的原泥，污泥改性和高壓板框壓濾脫水到污泥含水率50%-58%，成套設(shè)備投資約為95萬元人民幣（廠房、堆場、污泥池、污水池及設(shè)備承重基礎(chǔ)土建費和給排水、供電照明、供壓縮氣等配套設(shè)施投資額除外）。序號主要設(shè)備名稱數(shù)量價格（萬元）備注1濕泥輸入設(shè)備1套4.5不含污泥池2污泥調(diào)理設(shè)備1套83高壓板框壓濾機1臺5050噸/臺.日4半干泥輸出設(shè)備1套65各類泵閥儀表，電控設(shè)備1套56各類管道及操作平臺鋼構(gòu)1套57其他輔助設(shè)備1套3.58設(shè)備小計829設(shè)備運輸安裝及調(diào)試培訓8.2設(shè)備部分1010工程稅金4.92設(shè)備部分611合計95.12不含土建6、工程項目建設(shè)進度計劃月 份工作內(nèi)容123456施工圖設(shè)計土建施工 設(shè)備制作 安裝調(diào)試