理论教育 电镀污泥脱毒减量技术指南

电镀污泥脱毒减量技术指南

时间:2023-10-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:电镀污泥资源化必须以脱毒减量为前提。2009年,绍兴市中环再生能源发展有限公司焚烧发电厂一期处理污泥量为1000t/天。在电镀污泥的固化处置中,根据有害物质的性质,加入适当的添加剂,可提高固化效果,降低有害物质的溶出率,节约水泥用量,增加固化块强度。近年来,利用热化学处理技术实现对危险废物电镀污泥的预处理或安全处置正引起人们的重视。

电镀污泥脱毒减量技术指南

电镀污泥资源化必须以脱毒减量为前提。毒是指重金属、有机污染物、病原菌等。

1.污泥微生物脱毒技术 该技术是近年来发展起来的污泥无害化、减量化新技术。它的基本原理是:在通氧(鼓风)和投加少量能源物质(亚铁或硫粉)的条件下,利用氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌等嗜酸性硫杆菌的催化氧化与产酸作用,使难溶态的重金属从固相溶出进入液相,再通过污泥脱水,达到去除污泥中重金属的目的,同时可采用碱沉淀或化学方法回收滤液中的有用金属。该技术不但能脱除污泥中重金属,还具有以下优点:

(1)显著改善污泥脱水性能,污泥减容率达40%~50%。

(2)能大幅度杀灭污泥中的病原物。

(3)能起到污泥好氧消化的功效,从而可省去费用高昂的中温厌氧消化工艺。

(4)污泥中的有机物、N、P等有用成分大部分得以保留(80%以上)。

2006年,针对珠三角突出的污泥处置问题,广东省生态环境与土壤研究所成立了“市政污泥处理处置工程中心”,开展了新型污泥资源化/能源化利用技术研究,主要研究方向为:污泥基质化技术、污泥微生物转化技术和污泥微生物发电技术。

污泥基质化技术是指将污泥加工成生物有机铁肥或无土营养基质产品,拓展污泥的使用范围,提升产品附加值

污泥微生物转化技术是指采用高效发酵技术将污泥转化成生物制剂(微生物杀虫剂、微生物灭蚊剂、碱性蛋白酶制剂)。

污泥微生物发电技术是指以污泥中的有机物为燃料,通过微生物燃料电池(Micro-bial Fuel Cell,MFC)系统,将污泥中蕴藏的生物质能转化为电能,通过消耗有机物实现污泥减量与处置。

污泥微生物脱毒技术、污泥基质化技术、污泥微生物转化技术和污泥微生物发电技术这四项关键技术,具有以下优点。

(1)体现循环经济思想,能有效实现资源的低消耗、废物的再循环与再利用。

(2)整个工艺流程基于微生物过程,避免采用耗能大、二次污染重的化学过程。

微生物脱毒减量为污泥的后续利用提供了广阔的前景。脱毒污泥可用来制砖、直接焚烧或填埋,也可开发成土壤改良剂或园林草皮基质,产品符合行业准入条件和国家污泥农用标准(GB 4284—1984)。(www.daowen.com)

2.污泥焚烧发电 主要将脱水后含水率为83%左右的污泥利用电厂的高温蒸汽在热交换器内进一步干化,将含水率降至50%~60%,再与煤一起进行焚烧发电、供热。绍兴水处理公司与绍兴市中环再生能源发展有限公司合作,解决了“污泥干燥处理”、“污泥焚烧”等技术难关,建成了焚烧发电厂。2009年,绍兴市中环再生能源发展有限公司焚烧发电厂一期处理污泥量为1000t/天。

3.电镀污泥的固化/稳定化技术 目前,电镀污泥的固化/稳定化研究主要集中在固化块体稳定化过程的机理和微观机制等方面。以普通硅酸盐水泥作为固化剂,系统地研究了含铜电镀污泥与干扰物质硝酸铜的加入对水泥水化产物长期变化行为的影响,发现硝酸铜与含铜电镀污泥对水泥水化产物的结晶性、孔隙度、重金属的形态及pH值等微量化学和微结构特征都有重要的影响,如固化体的pH值随硝酸铜添加量的增加而呈明显的下降趋势,孔隙度则随硝酸铜添加量的增加而增大。

(1)Savap研究了水泥固化系统及水泥和粉煤灰固化系统对电镀污泥的固化作用,分析了固化体的抗压强度、淋滤特性及微结构等的变化特性,发现电镀污泥能明显降低两系统最终固化块体的抗压强度,原因是覆盖在胶凝材料表面上的电镀污泥抑制了固化系统的水化作用,但粉煤灰的加入不仅能使这种抑制作用最小化,而且还能降低固化体中铬的浸出率,原因可能是粉煤灰部分取代高碱度的水泥后,使混合系统的碱度降到了有利于重金属氢氧化物稳定化的水平。

(2)Sophia等认为,单一水泥处理电镀污泥的抗压强度优于水泥和粉煤灰混合系统,但只要水泥与粉煤灰的配比适宜,同样能满足对铬的固化需要,而固化过程中粉煤灰的使用对铜的长期稳定性并无益处。添加剂的使用能改善电镀污泥的固化效果。在电镀污泥的固化处置中,根据有害物质的性质,加入适当的添加剂,可提高固化效果,降低有害物质的溶出率,节约水泥用量,增加固化块强度。在以水泥为固化剂的固化法中使用的添加剂种类繁多,作用也不同,常见的有活性氧化铝、硅酸钠、硫酸钙、碳酸钠、活性谷壳灰等。

4.电镀污泥的热化学处理技术 热化学处理技术(如焚烧、离子电弧及微波等)是在高温条件下对废物进行分解,使其中的某些剧毒成分毒性降低,实现快速、显著地减容,并对废物的有用成分加以利用。近年来,利用热化学处理技术实现对危险废物电镀污泥的预处理或安全处置正引起人们的重视。目前,有关电镀污泥热化学处理技术的研究,以对在焚烧处理电镀污泥过程中重金属的迁移特性等问题的研究比较突出。一些学者作了不同方向的研究:

(1)Esp inosa等对电镀污泥在炉内焚烧过程的热特性及其中重金属的迁移规律进行了研究,发现焚烧能有效富集电镀污泥中的铬,灰渣中铬的残留率高达99%以上。而在焚烧过程中,绝大部分污泥组分以CO2、H2O、SO2等形态散失,因此减容减重效果非常明显,减重可达34%。

(2)Arros等利用水泥回转窑对混合焚烧电镀污泥过程进行了研究,分析了添加氯化物(KCl、NaCl等)对电镀污泥中Cr2O3和NiO迁移规律的影响,认为氯化物对Cr2O3和NiO在焚烧灰渣中的残留情况几乎没有任何影响,焚烧过程中Cr2O3和NiO都能被有效地固化在焚烧残渣中。

(3)刘刚等利用管式炉模拟焚烧炉研究电镀污泥的热处置特性时,分析了铬、锌、铅、铜等多种重金属的迁移特性,认为焚烧温度在700℃以下时,污泥中的水分、有机质和挥发物就能被很好地去除,且高温能有效抑制污泥中重金属的浸出,但这种抑制对各种重金属的影响各不相同,如镍是不挥发性重金属,在焚烧灰渣中的残留率为100%,铬在灰渣中的残留率也高达97%以上,而锌、铅、铜的析出率则随焚烧温度的升高而有不同程度的增大。

(4)Ram achandran等用直流等离子电弧在不同气氛下对电镀污泥进行处理,并对处理后的残渣及处理过程中产生的粉末进行了研究,认为此法在实现铜、铬等有价金属回收的同时,可将残渣转化成稳定的惰性熔渣。

(5)Gan等通过微波辐射对电镀污泥进行了解毒和重金属固化实验,发现微波辐射处理对电镀污泥中重金属离子的固化效果显著,原因可能是在高温干燥与电磁波的共同作用下,有利于重金属离子同双极聚合分子之间发生强烈的相互作用而结合在一起,而经微波处理的电镀污泥具有粒度细、比表面积高、易结团等特性。此外,热化学处理有利于降低电镀污泥中铬的毒性。

(6)Ku等研究了高温热处理电镀污泥过程中铬的价态变化,认为高温热处理能将六价铬转化成三价铬,且温度越高转化效果越明显;在经高温处理的电镀污泥中,以三价铬为主。

(7)Cheng等将电镀污泥与黏土的混合物分别在900℃和1100℃的电炉中保温4h后,对其中铬的价态进行了分析,发现在经900℃保温处理的混合物中,六价铬占有绝对优势,而经1100℃保温处理的混合物中,则主要以三价铬状态存在。

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