排水污泥資源化利用電子教案

1、水處理運(yùn)行與管理教案知識點(diǎn)排水污泥資源化利用學(xué)時0.3學(xué)時教學(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 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回收其熱能，但焚燒后灰渣中含有的無機(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)成分沒有得到有效利用。近年來開發(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)由日本荏原株式會社開發(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)過干式電除塵器，出去粉塵，最終從煙囪中排放。熱量平衡：整個系統(tǒng)所需熱量主要來自污泥，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。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度低6.7%，生料流動度越小，沉降率越大，對生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)過程帶來不利影響，因此需適當(dāng)增加水分，使生料達(dá)到流動度要求。利用污泥做原料生產(chǎn)水泥時，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)處符合國家標(biāo)準(zhǔn)的水泥熟料。為了防治污泥對方過程中產(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。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，因此污泥在脫水時盡量不使用含氯的無機(jī)凝聚劑。污泥

7、中的磷不會像氯那樣產(chǎn)生反復(fù)凝縮，影響水泥窯的正常運(yùn)行，也不會影響水泥的質(zhì)量。以污泥為原料生產(chǎn)水泥時，已確認(rèn)水泥窯排出的氣體中NOx含量減少40%。這是因為污泥中的氨在高溫下?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)的停留時間又長，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)的停留時間也較長，加之溫度高，排氣中幾乎沒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

8、程一并凈化廢氣。（4）污泥燃燒后變成水泥熟料，沒有殘渣排出，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；具有寬闊的埋棄場所；脫

9、水污泥從水廠送到埋棄場所，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中的生活垃圾混合后一起填埋，用作垃圾處理場的覆土。此方法具有處置徹底，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，是一項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，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。因為水廠脫水污泥含有害物質(zhì)較少，對海水的污染程度會相對較低，因此可將排泥水不作任何物化處理直接通過管道排入海中，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)保意識薄弱，海洋的污染正逐年加劇，并未有相關(guān)積極措施來處理，所以污泥的海洋投棄將會開始受到越來越多的制約。在某些城市不得不選用海洋投棄時，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，國內(nèi)外學(xué)者已通過試驗研究結(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，有待于通過進(jìn)一步的試驗研究來降低回收成本；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，因為污泥雖肥效偏低，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，會通過發(fā)生類似于水處理過程中的絮凝反應(yīng)促進(jìn)土壤的凝聚反應(yīng)