（环境工程专业论文）制革污泥固化稳定化处理技术研究.pdf

摘要 摘要 制革污泥作为处理制革废水的副产物，不仅含有大量的水分、高浓度有机物、盐 和重金属，同时还含有病原菌等有毒有害物质。污泥性质不稳定，极易腐化，散发恶 臭，并可能为危险的病原微生物、寄生虫卵提供温床，如不加处理任意堆放，不仅对 环境造成污染，同时也是对资源的严重浪费。制革污泥的处理处置已经成为制约制革 工业发展的主要环保技术瓶颈之一。污泥稳定是污泥处置中重要的一环，固化稳定化 则是一种廉价、可行的污泥处理技术，故本文采用固化稳定化技术对其进行预处理。 实验选取制革污泥为研究对象，采用石灰、粉煤灰和煤渣作为固化剂对其进行固 化稳定化预处理。所选取的制革污泥含水率为7 9 6 0 ，p h 值为8 1 6 ，挥发性有机质含 量为4 3 2 0 。污泥( 干基) 中铬的总量为4 0 5 4 1 5m g k g ，污泥浸出液铬浓度为2 1 6 m g l 一，重金属浓度虽符合国家标准的最低限值要求，但仍存在浸出危害，同时制革污 泥的含水率和力学性质均未达到填埋场的进场标准。 本研究以固化块浸出液重金属浓度及固化块力学性质作为考察指标，通过单因素 试验和k ( 3 4 ) 正交试验，获得最佳固化配比，并得到各因素的主次影响顺序，使污泥 固化块的理化性质符合填埋场的进场标准并降低预处理成本。同时采用扫描电镜一能谱 分析( s e m e d s ) 对制革污泥及其固化块的微观结构进行研究，考察养护天数对污泥 固化块抗压强度及含水率的影响，观察其微观形貌并进行元素组成分析，探讨制革污 泥固化块强度形成的原因及其固化机理。 根据单因素试验和正交试验可知各因素的影响程度为：石灰 煤渣 养护天数 粉煤灰，当制革污泥、石灰、煤渣、粉煤灰添加量比为1 ：0 1 2 ：0 0 8 ：0 0 2 ，养护天数为6 天时，协同固化效果显著，固化块抗压强度达到8 8 4 k p a ，含水率为3 0 2 0 ，浸出液重 金属浓度均远低于国家标准，各项指标满足填埋处理要求。 通过对制革污泥及其固化块的微观形貌进行观察对比，最佳配方固化块经过6 、8 、 1 0 、1 5 、2 0 天的自然条件养护后，固化块内部致密性及抗压强度均随养护时间的增加 而增强，且增长幅度比未经固化的纯污泥块更大。采用5 0 0 0 倍扫描电镜对养护天数为 2 0 天的污泥固化块进行观察，发现其内部出现明显的针状结构。污泥固化块的抗压强 度及良好的致密性主要来源于石灰和活性硅酸盐料( 粉煤灰、煤渣) 与水反应生成的 广东工业大学硕士学位论文 钙矾石，养护时间的延长也是制革污泥固化块抗压强度增大的主要原因。 关键词：制革污泥；固化；重金属；抗压强度；微观结构 h a b s t r a c t a b s t r a c t t a n n e r ys l u d g ea sab y - p r o d u c tt a n n e r y w a s t e w a t e rt r e a t m e n t ，n o to n l yc o n t a i n sal o to f w a t e r ，h i g hc o n c e n t r a t i o n so fo r g a n i cm a t t e r , s a l t sa n dh e a v ym e t a l s ，b u t a l s oc o n t a i n s b a c t e r i aa n do t h e rt o x i cs u b s t a n c e s s l u d g ei su n s t a b l e ，e a s i l yc o r r u p t e d ，s t e n c h ，a n dm a y b e d a n g e r o u sp a t h o g e n i cm i c r o o r g a n i s m s ，p a r a s i t ee g g sp r o v i d e sab r e e d i n gg r o u n d ，i fa n y e m i s s i o n sa r en o ta d d r e s s e d ，n o to n l yp o l l u t et h ee n v i r o n m e n t ，b u ta l s oas e r i o u sw a s t eo f r e s o u r c e s t a n n e r ys l u d g et r e a t m e n ta n dd i s p o s a lh a sb e c o m eam a j o rc o n s t r a i n tt a n n e r y i n d u s t r yd e v e l o p m e n tb o t t l e n e c k s l u d g ed i s p o s a lo fs l u d g es t a b i l i t yi s a l li m p o r t a n tp a r to f s o l i d i f i c a t i o n s t a b i l i z a t i o ni sac h e a pa n df e a s i b l ea sas l u d g et r e a t m e n tt e c h n o l o g y ，s ot h i s a r t i c l eu s eo fs o l i d i f i c a t i o n s t a b i l i z a t i o nt e c h n o l o g yt oi t sp r e p r o c e s s i n g w es e l e c t e dl i m e ，p f aa n dc i n d e ra st h ec u r i n ga g e n ti nt h es o l i d i f i c a t i o n s t a b i l i z a t i o n p r o c e s so ft a n n e r ys l u d g e t h em o i s t u r ec o n t e n to ft a n n e r ys l u d g ew a s7 9 6 0 ，p h w a s 8 16 a n dt h ev o l a t i l eo r g a n i cm a t t e rc o n t e n tw a sa b o u t4 3 2 0 t a n n e r ys l u d g e ( d r yb a s i s ) i n t h et o t a l 锄o u n to fc h r o m i u mw a s4 0 5 4 1 5 m g k g 1 ，t h ec rc o n c e n t r a t i o ni nl e a c h i n gs o l u t i o n o fs l u d g ew a s2 16 m g l - 1 t h r o u g ht h eh e a v ym e t a lc o n c e n t r a t i o n si ns l u d g ew e r eb e l o wt h e m i n i m u ml i m i tv a l u er e q u i r e m e n to fn a t i o n a ls t a n d a r d s ，b u tt h e r ei s s t i l ll e a c h i n gh a z a r d s ， t h em o i s t u r ec o n t e n ta n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e so ft h es l u d g ed i dn o tr e a c ht h es t a n d a r d sf o r s l u d g ee n t e ri n t ol a n d f i l ls i t e s c o n c e n t r a t i o n so fh e a v ym e t a l si nl e a c h i n gs o l u t i o na n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e s o f s o l i d i f i e db l o c k , a st h ei n d e x e sb ys i n g l e f a c t o rt e s ta n dl 9 ( 3 4 ) o r t h o g o n a lt e s t ，g e tt h eb e s t c u r i n gr a t i o ，a n da c c e s st op r i m a r ya n ds e c o n d a r y t e s ts e q u e n c ei m p a c to fe a c hf a c t o r ，t h e c h e m i c a la n dp h y s i c a lp r o p e r t i e so ft h es o l i d i f i e db l o c ka p p r o a c hi nl i n ew i t hl a n d f i l ls l u d g e p r e t r e a t m e n t s t a n d a r d sa n dr e d u c ec o s t s a tt h e s a n et i m eu s i n gs c a n n i n ge l e c t r o n m i c r o s c o p y - e n e r g ys p e c t r u ma n a l y s i s ( s e m e d s ) o ft a n n e r ys l u d g ea n di t s s o l i d i f i c a t i o n m i c r o s t r u c t u r eo ft h eb l o c k e x a m i n ee f f e c t so fc u r i n gd a y so nt h em o i s t u r ec o n t e n ta n dt h e c o m p r e s s i v es t r e n g t ho fs o l i d i f i e ds l u d g e t oo b s e r v et h em i c r o - m o r p h o l o g ya n de l e m e n t a l c o m p o s i t i o na n a l y s i s e x p l o r et h et a n n e r ys l u d g es o l i d i f i e db l o c ks t r e n g t hr e a s o n s f o rt h e f o r m a t i o na n dd i s c u s st h es t a b i l i z a t i o no ft a n n e r ys l u d g es o l i d i f i c a t i o nm e c h a n i s m a c c o r d i n gt os i n g l ef a c t o ra n do r t h o g o n a le x p e r i m e n ts h o w st h a t ，t h e e f f e c t i v e n e s s p r i o r i t i z e ，w h i c hi sl i m e c i n d e r c u r i n gt i m e f l ya s h ，w h e nt a n n e r ys l u d g e 、l i m e 、c i n d e r i i i 广东工业大学硕士学位论文 a n dp f a r a t i ow a s1 ：0 1 2 ：0 0 8 ：0 0 2 ，c u r i n gt i m ew a s6d a y s ，t h es o l i d i f i e db l o c kh a v eg o o d s y n e r g i s t i cs o l i d i f i c a t i o ne f f e c t s t h ec o m p r e s s i v es t r e n g t ho ft h es o l i d i f i e ds l u d g eb l o c k r e a c h e d8 8 4 k p a , t h em o i s t u r ec o n t e n to ft h es o l i d i f i e db l o c kw a s3 0 2 0 ，t h ec o n c e n t r a t i o n o fh e a v ym e t a l si nl e a c h i n gs o l u t i o nw e r el o w e rt h a nt h en a t i o n a ls t a n d a r d ，t h es l u d g em e t w i t ht h e1 a n d f i l ls t a n d a r d s a n dc u r i n go ft h et a n n e r ys l u d g eb ym i c r o - b l o c ks t u d yo ft h es t r u c t u r es h o w nb yt h e b e s tf o r m u l af o rc u r i n ga g e n tf o rc u r i n gt a n n e r ys l u d g e ，t h ec o m p r e s s i v es t r e n g t ha n d c o m p a c t n e s so ft h es o l i d i f i e db l o c kw a sg r e a t l yi m p r o v e dw h e nt h ec u r i n gt i m ec h a n g e d f r o m6 、8 、10 、15t o2 0d a y s ，m o r ep r o n o u n c e dt h a nt h ep u r es l u d g eb l o c kw i t h o u tc u r i n g t h es o l i d i f y i n ga g e n t sp l a y e das i g n i f i c a n tr o l ea tt h el a t e rs t a g e t h es e mt e s ta l s os h o w e d t h a tt h es o l i d i f i e ds l u d g eb l o c ke x h i b i t e dt h ea c i c u l a rs 仃u c t l l r ew h e nt h ec u r i n gt i m ew a s2 0 d a y sw h e nt h em a g n i f i c a t i o nw a s5 0 0 0t i m e s g o o dc o m p a c t n e s so ft h es o l i d i f i e ds l u d g e m a i n l yc a m ef r o mt h ee t t r i n g i t e ，w h i c hw a sg e n e r a t e df r o mt h ec h e m i c a lr e a c t i o no fl i m e 、 a c t i v es i l i c a t em a t e r i a l s ( f l ya s ha n dc i n d e r ) w i t hw a t e r ，a n dt h el o n g e rc u r i n gt i m ea l s o p l a y e da ni m p o r t a n tr o l ei ni m p r o v i n gt h ec o m p r e s s i v es t r e n g t h k e y w o r d s ：t a n n e r ys l u d g e ；s o l i d i f i c a t i o n ；h e a v ym e t a l ；c o m p r e s s i v es t r e n g t h ；m i c r o s t r u c t u r e c o n 下e n t s co n t e n t s a b s t r a c t ( c h i n e s e ) i a b s t r a c t ( e n g l i s h ) i i i c o n t e n t s ( c h i n e s e ) v c o n t e n t s ( e n g l i s h l v i i c h a p t e r1i n t r o d u c t i o n ：1 1 1t h ep r o d u c e ds t a t u so f t h et a n n e r ys l u d g e 1 1 1 1t h es o u r c eo f t h et a n n e r ys l u d g e 。1 1 1 2c h a r a c t e r i s t i c sa n dh a z a r d so ft h eo r g a n i cs l u d g e 2 1 1 3s i t u a t i o no ft h et a n n e r ys l u d g et r e a t m e n ta n dd i s p o s a l 2 1 2c o m p a r i s o no f t h et a n n e r ys l u d g ed i s p o s a lt e c h n o l o g y 3 1 2 1i n c i n e r a t i o no f t h es l u d g e 4 1 2 2t h es a f e t yo fs l u d g el a n d f i l l 5 1 3t h e t e c h n o l o g yo fs l u d g es o l i d i f i c a t i o na n ds t a b i l i a t i o n 6 1 3 1t h er e a e a r c hs i t u a t i o no f s l u d g es o l i d i f i c a t i o na n ds t a b i l i a t i o nt e c h n o l o g y 6 1 3 2c o m p a r i s o no f t h em a i ns o l i d i f i c a t i o na n ds t a b i l i a t i o nt e c h n o l o g y 7 1 3 3l i m ef o rt h eb a s em a t e r i a lo fs o l i d i f i c a t i o na n ds t a b i l i z a t i o nt e c h n o l o g y 8 1 3 4t h es t u d yo fa u x i l i a r ya d d i t i v e 9 1 3 5t h es k d e t o nc o n s t r u c t i o nt h e o r yo fs l u d g es o l i d i f i c a t i o n 10 1 4t h er e s e a r c hb a c k g r o u n d t h o u g h ta n di n n o v a t i o n 11 1 4 1r e s e a r c hb a c k g r o u n d 11 1 4 2t h em a i nr e s e a r c hc o n t e n t sa n db a s i ci d e a s 11 1 4 3t h ei n n o v a t i o no f t h i sr e s e a r c h j 1 3 c h a p t e r2t e s tm a t e r i a l s 、a p p a r a t u sa n dm e t h o d s 15 2 17 r e s tm a t e r i a l s 1 5 2 2t e s ta p p a r a t u s 17 2 3t e s tm e t h o d sa n dp r o g r a m s 。17 v i i 2 3 1t e s tm e m o d s 1 。7 2 3 2a n a l y z ep r o j e c ta n dd e t e r m i n a t i o nm e t h o d s 1 8 2 3 3t e s tp r o g r a m s 2 0 c h a p t e r3t e s tr e s u l t sa n d a n a l y s i s 2 2 3 1s i n 9 1 ef a c t o rt e s tr e s u l t sa n da n a l y s i s “2 2 3 1 1t h ei m p a c to f l i m ec o n t e n to f t h ec u r i n ge f f e c t 2 2 3 1 2t h ei m p a c to f p f ac o n t e n to f t h ec u r i n ge f f e c t - 2 4 3 1 3t h ei m p a c to fc i n d e rc o n t e n to ft h ec u r i n ge f f e c t 2 6 3 1 4t h ei m p a c to f c u r i n gd a y so f t h ec u r i n ge f f e c t 2 8 3 2o r t h o g o n a lt e s tr e s u l t sa n da n a l y s i s 3 0 3 2 1t h et e s tr e s u i t s 3 1 3 2 2t h ee x 缸e m ed i f f e r e n c ea n a l y s i so fo r t h o g o n a lt e s t 3 1 3 3t o x i c i t yi nl e a c h i n gs o l u t i o no f t h eo p t i m a ls o l i d i f i e ds l u d g eb l o c k 3 1 3 4t h i sc h a p t e rs u m m a r y 3 2 c h a p t e r 4s t u d yo nt h em i c r o s t r u c t u r eo ft h et a n n e r ys l u d g ea n d s o l i d i f i e db l o c k 3 3 4 1t h ea d s o r p t i o no f o r g a n i cp o l l u t a n t st e s tr e s u l t sa n da n a l y s i s 3 3 4 2s e mt e s tr e s u l t sa n da n a l y s i s “3 4 4 3e d st e s tr e s u l t sa n da n a l y s i s 3 6 c h a p t e r 5t h em e c h a n i s mr e s e a r c ho ft h es o l i d i f i e dt a n n e r ys l u d g e 3 8 c o n l u s i o n sa n d p r o s p e c t 4 0 r e f b i e n c e s ”4 3 p u b l i c a 6 0 n s 4 8 a n n o u n c e m e n to ft h eo r i g i n a lc r e a t i o n 4 9 a c k n o w l e d g e m e n t s 5 0 v m 第一童绪论 第一章绪论 近年来，由于制革工业的迅速发展，一方面固然繁荣了国民经济，但另一方面由 于产业形态和加工方式所致，却加重了对环境的污染。制革行业把治理污染的重点更 多地放在污水处理上，而对制革污泥的处理及其潜在的危害性尚且没有引起足够重视 【l 】。因此，如何对制革污泥进行妥善处置成为全球共同关注的课题。 目前，国内污泥固化技术主要针对于含油或含重金属为特征的有机工业污泥，但 是相对于制革污泥的研究和报道并不多。在制革污泥数量不断增加的同时，对其进行 处理处置的技术一般为焚烧法，焚烧处理有机工业污泥条件要求苛刻，处理成本昂贵， 且不能适用于大多数发展中的地区，大多数地区则会选择填埋的方式对有机工业污泥 进行处理处置，尤其制革污泥含有较多的有毒有害物质，因此在进入填埋场之前，对 其进行固化预处理显得尤为重要p 射。一 1 1 制革污泥概述 1 1 1 制革污泥的来源 制革是将动物皮加工成具有使用价值皮革的过程。从化学反应过程看，制革实际 上是在以水为介质的体系中，借助机械、化学、生物等手段，在保持皮胶原纤维基本 结构的前提下，对天然生物质材料进行的多相非均质物理化学过程。铬鞣法广泛应用 于皮革工业，原料皮借助一系列化学和机械处理转变为革f 4 5 1 ，碱式硫酸铬是将易腐烂 的胶原纤维转变成不易变质的革最广泛的鞣剂，鞣制使用的铬盐仅有6 0 与原料皮发 生了反应，其余的铬残留在鞣液中 6 j 。 在制革过程中会产生大量的制革废水，而处理制革废水则会产生大量的活性污泥。 制革污泥主要来自于浸水阶段产生的原料皮夹带的污泥，脱毛浸灰阶段产生的含硫、 毛、表皮的石灰污泥，铬鞣、湿态加工阶段产生的含铬、未吸收的粉体材料产生的污 泥，以及用物理、化学、生物方法处理制革废水后产生的生化污泥f 7 】。 广东工业大学硕士学位论文 1 1 2 制革污泥的特点及危害 制革污泥作为有机污泥的一种，其性质不稳定，极易腐化，散发恶臭嘲。主要成分 为蛋白质、油脂混合物、铬、钙、钠的氯化物、硫化物、硫酸盐及少量的重金属盐等【9 】。 其中有机物达6 0 - - - 7 0 ，c o d 达1 3 - - 一3 0 9 l 一，溶解性c o d 为8 0 0 - 3 5 0 0 m g l 以【5 】。 同时，制革污泥含有高浓度的重金属铬1 1 0 ，这些有毒有害物质可通过地表水、土壤、 地下水等的污染，从而对人类及动植物的健康造成较大的危害。 ( 1 ) 盐分：污泥含盐量较高，会使用土壤的电导率升高，植物的养分平衡被打破， 植物对养分的吸收被抑制，同时也会对植物的根系造成伤害。 ( 2 ) 病原微生物：主要有病毒、细菌和虫卵等。常见的病毒有脊髓灰质炎病毒、 肝类病毒、呼肠病毒、轮状病毒、柯萨奇病毒等：常见的细菌有沙门氏菌、志贺氏菌、 致病性大肠杆菌、耶尔森氏菌和梭状芽包杆菌等；常见的虫卵有蛔虫卵、绦虫卵等。 若人类接触到这些病原物会患有诸如肝炎、脑膜炎等各种疾病。 ( 3 ) 有机污染物：工业污泥含有的有机污染物包括：硝基苯( n b s ) 、多环芳烃 ( p a h s ) 、氯酚( c p s ) 、氯苯( c b s ) 、多氯代二苯并二曝英吠喃( p c d d f s ) 、多氯联苯( p c b s ) 、 邻苯二甲酸酷( p e s ) 和有机农药等。许多有机污染物具有生物放大效应，并有“三致”( 致 癌、致畸、致基因突变1 作用而日益引起了人们的普遍关注【l l 】。 ( 4 ) 重金属：制革污泥中的三价铬主要来自于铬鞣过程中排出的废铬液。三价铬 是一种具有低毒性的天然化合物，难溶于水，不易被植物吸收，虽然没有六价铬的毒 性大，但它在自然界很可能由于各种原因氧化成六价铬1 1 2 。六价铬具有高毒性且能溶 于水，是一种致癌物质，能够通过吸入、摄取和皮肤接触进入人体，若制革污泥不经 处理直接填埋会导致地下水的严重污染，对自然界产生极大的危害。 1 1 3 制革污泥处理处置的现状及存在问题 从全球皮革行业看，皮革年总需求量约为2 亿多m 2 ，相当于3 亿张牛皮( 标准皮) 的产量，中国皮革产量折合标准皮近7 0 0 0 万张，约占全球皮革产量的2 3 3 3 。我国 每年约产生5 0 0 0 万吨污泥，而且还在以每年1 0 的速率增加【1 3 】，每1 0 0 0 吨制革综合 废水产生的含水率8 0 制革污泥约为5 吨f 5 】。 对制革污泥的最终处理与处置方法有土地利用、堆放、填埋、焚烧、制建材和堆 2 第一章绪论 肥等。目前，我国大部分皮革厂针对制革污泥的处理依然为简单的堆放晾晒，即在污 泥排放末端设置压滤装置，将污泥含水率控制在8 0 以下，通过外运送至填埋场填埋 作为最终处置】，污水处理厂排放的污泥即便经过脱水，依然有较高的含水率，一方 面，遇到暴雨冲刷极可能产生大量渗滤液，给填埋场带来安全隐患。另一方面，工业 有机污泥的任意对放，可能会对周边土壤、大气、水体产生污染和破坏，给生态环境 带来极大隐患。因此，寻找安全有效的处理处置制革污泥的技术方法迫在眉睫。 近些年来，人们渐渐地开始重视对工业污泥的处理及管理，但仍然存在以下四点 问题： 。 ( 1 ) 污水处理厂对污水后续处理的投入远远不够，污泥处理设施陈旧，设备更新 缓慢，监管不完善，使得污泥处理效率不高。 ( 2 ) 污泥处理处置工艺简单低效，不能达到资源化，且从事研究工业有机污泥处 理处置的专业性人才相对较少，导致了国内有机工业污泥处理水平停滞不前。 ( 3 ) 环保意识薄弱。人们对潜在的生态环境污染及安全的意识不够，尤其是二次 污染，单方面把治理重点放在污水处理上，却忽视了污泥的潜在危害。 ( 4 ) 政府管理力度不够，市场较为混乱，执法力度较弱，强制性措施及政策不完 善，导致个别企业或工厂对污泥不经处理，肆意堆放，环境及安全隐患大大增加。 1 2 制革污泥处理处置技术的比较 目前，我国针对制革污泥的处理方法主要为填埋、堆肥、焚烧。 由于制革污泥是一种含氮量很高的资源，故堆肥技术成为污泥处理技术研究的热 点。现阶段多选用好氧堆肥，在有机污染物稳定化的同时，应尽量保持较高的有机质 和营养物含量，降低重金属和其他有毒有害污染物的含量，特别是病原微生物的含量【4 】， 同时堆肥污泥处理有周期长，处理量小的缺点。制革污泥含有较高浓度的重金属铬， 可能会造成土壤的铬污染，原则上不适合用于制备堆肥，所以这一方法需充分调研后 使用。焚烧可以彻底杀灭病原菌及虫卵，达到无害化，并可消除不良气味，但容易产 生二嗯英污染，排放要求极为严格f 1 6 】。从能源消耗方面，焚烧工艺最高，从基建投资 综合来看，焚烧工艺处理价格昂贵，填埋方法处理成本最低。因此，必须根据具体情 况进行分析，采用适合的污泥处置途径。 广东工业大学硕士学位论文 1 2 1 焚烧 焚烧法处理污泥是最彻底的一种方法，它是一种高温热处理技术，这种方法可以 最大程度的避免处理过程中产生新的污染物，可使二次污染程度减小到最低【6 】，有着重 大的发展前景。 在皮革生产过程中会产生一些有害化学品或附属物，具有毒性或不稳定性，焚烧 可破坏制革污泥中所含有的病原体并完全氧化有毒有机物，故焚烧是一种具有长远发 展前景的制革污泥处理方法，其缺点是浪费资源、技术要求及处理成本高、对空气有 污染且会产生新的有害物。检测表明，焚化后的灰分中含有大量六价铬，故灰分必须 作为有毒物进行二次处理，这种方法是目前最昂贵的污泥处理方法 1 7 叫钔。 即便焚烧法相比其他处理方法有种种优势，但是也存在一些局限性，如： ( 1 ) 高含水率 污泥经过机械压滤脱水后含水率仍在7 0 8 0 左右，很难达到焚烧的要求，难以 实现资源化。发热值的大小取决于含水率，含水率过高则不能产生有效热能，在混合 燃料锅炉或流化床焚烧的污泥仍需再次脱水，故应将含水率应控制在5 0 以内，须对 废弃物进行分拣，才能产生有效热能达到焚烧要求1 7 。 ( 2 ) 干化处理 为了控制含水率在5 0 左右，焚烧之前须对制革污泥进行干化。干化处理污泥的 方式有直接干化与间接干化两种。目前普遍采用直接干化法，污泥与燃烧设备提供的 热风和烟气直接接触，在高温的作用下，污泥中的被蒸发、被降温的热风和烟气与蒸 汽共同离开干化设备。而间接干化法是首先利用加热设备提供的热油或蒸汽来加热容 器，再通过容器表面将热传递给污泥，污泥中的水分进而被蒸发饽】。 目前国内主要是利用热电厂或焚烧炉的烟气余热对污泥进行干化，有以废治废和 节能减排的优点 2 0 1 。干化处理后的污泥更易实现资源化，但在其过程中极可能产生恶 臭气体，影响周边生态环境。 另外，污泥干化工艺需要完善的配套设施，价格昂贵且运行管理成本很大，只有 发达地区才会推广使用，不适用于中小地区。 ( 3 ) 尾气处理 污泥经过焚烧会产生有毒有害尾气，如恶臭气体、二嗯英、s 0 2 、烟尘等，处理设 4 第一童绪论 备和技术要求也很高。因此，须严格按照国家标准对其处理，并达标排放。 整体来讲，污泥焚烧是一种有效的处理处置方法，它能破坏污泥中有机质，杀死 一切病原体，污泥处置速度快，不需长期储存，并最大限度减少污泥体积，同时又不 需要长距离运输，此法适用于所有城市污泥处置，但它投资巨大，运转费用高昂，这 是它的缺点 2 1 捌，另外，焚烧法在我国的推广及应用不是很普遍，处理工艺和处理效果 达不到西方发展国家的水平。 1 2 2 安全填埋 填埋法处理处置制革污泥具备一定的可行性，因此目前我国采用填埋对制革污泥 处理的较多。原则上，制革污泥用作填埋时不允许流失、渗漏和进入空气，因此在国 外的填埋处理中都设防污、防渗措施，即首先覆盖1 2 m m 厚的塑料防渗层，然后再覆 盖1 0 0 m m 厚的化纤地毯，2 m 厚的沙土作为保护层，布设专用污水收集管道在填埋场 地的最低处，这样渗出的污水会通过收集管道输送到污水处理厂【2 3 】。然而，目前城市 污泥填埋存在很多问题，如填坑中的各种有毒有害物质经雨水的渗漏和浸蚀作用污染 地下水源，这对以地下水为生活水源的地区来说是个安全隐患。另外，随着城市污泥 越来越多，适宜污泥填埋的场所却越来越少。据一份关于污泥情况调查报告预测，截 止到2 0 0 5 年，欧盟国家的污泥卫生填埋场仅能容纳污泥总产量的1 7 。因此，采用卫 生填埋处理污泥时，不但需考虑到城市周边是否有适合填埋的低地或谷地之外，还应 注意环境卫生问题。污泥卫生填埋场的选址有一定的要求，只有地下水位较低且地基 渗透系数低的区域才能进行建设，填坑的铺设要采用防渗性能好的材料，卫生填埋中， 防渗层一般采用高密度聚乙烯，尽量避免对土壤及地下水源的二次污染。同时，净化 设施及渗滤液收集装置也是必不可少的。 在我国，由于经济水平的限制，填埋依然是一种折中的的选择，它投资少，见效 快 1 3 】。污泥力学性质的改善是填埋的一个重要因素，通常，可以通过向污泥中掺入添 加剂来实现1 2 , t - 2 6 1 。因此，在污泥土力学性质得到改善的前提下，填埋依然是我国长期处 理污泥的主要方式 2 7 2 s 。 一 广东r - , _ l k 大学硕士学位论文 1 3 污泥固化技术 污泥的卫生填埋和焚烧是现阶段有效处理处置的方式。污泥焚烧要解决含水率低 和尾气处理等问题，所以投资和管理费用昂贵，同时随着人们环保意识的逐步提高， 焚烧厂的新建以及选址存在着社会阻力。在这种情况下，利用填埋方法处理处置污泥 则变成一种折中的办法。经过近些年来的经验，利用卫生填埋法处理污泥存在下面三 个问题： ( 1 ) 由于制革污泥含水率较高，同时含有大量病原菌、重金属及油类物质，如不 经过预处理直接填埋，极可能会产生大量渗滤液，给填埋场及周边生态环境带来极大 的隐患。 ( 2 ) 制革污泥重金属铬含量较高，三价铬是一种具有低毒性的天然化合物，虽然 没有六价铬的毒性大，但它在自然界很可能由于各种原因氧化成六价铬 2 9 1 。如不经处 理的制革污泥直接填埋会导致地下水的严重污染，对自然界产生极大的危害。 ( 3 ) 制革污泥力学性质很差，不能直接填埋，渗透性也非常低，很难通过固结或 晾晒降低其含水量来提高强度 2 4 1 。污泥的流变性可能导致填埋体滑坡甚至变形，成为 人为的沼泽地，会给垃圾填埋场的运行和管理带来极大的困难。 污泥固化技术的提出，有利于解决以上几点问题。 1 3 1 固化稳定化技术国内外研究现状 封闭污染物是固化稳定化的最终目的，最大程度地控制污染物释放到环境中去， 同时又能使废物的物理力学性质得到提高。该技术优点如下： ( 1 ) 大大改善废物的物理力学性质和操作性能； ( 2 ) 有效减小污染物的可溶性； ( 3 ) 现场操作可行性强； ( 4 ) 成本低，经济性好。 美国环保局对于固化稳定化给出如下定义1 3 0 1 ： 固化是指将污泥、液态物质及结构疏松的物质变成固化整体，将污染物包裹在其 中，它并不一定涉及废物与固化材料之间的化学反应。 稳定化是指通过将有毒有害物质转变为难溶解的物质从而降低废物的危害，它并 6 第一章绪论 不一定改变废物的操作性能和物理性质。 上世纪5 0 年代，固化稳定化最早开始于放射性物质的处理，截止到7 0 年代，随 着危险废物的污染不断加剧，固化稳定化的预处理方法得到了广泛的应用。进入8 0 年代，固化稳定化发展迅速，各种固化稳定化技术陆续被开发出来；截止到现在，主 要固化技术有i 热塑性材料固化、水泥固化、石灰固化、热硬性材料固化、大型包胶、 玻璃固化和自胶结固化等1 3 1 q ：】，而这些固化稳定化已应用于处理多种有毒有害废物， 如氰渣、镉渣、汞渣、铬渣和砷渣等。 1 3 2 主要固化稳定化技术的对比 固体废弃物及污泥的固化稳定化处理的设计原则是： 有毒有害物质经固化处理后所形成的固化体应具备较高的抗浸出性、抗渗透性、 抗融冻性、抗干湿性及力学强度等； 处理工艺简单、易于操作； 处理费用低； 固化处理中，固化剂和能量消耗要低，增容比要低； 固化剂来源丰富，价廉易得。 石灰固化与水泥固化是各种固化技术中较为经济可靠的固化方法，以下详细介绍 两种方法的优缺点。 l 、石灰固化法 石灰固化是指采用石灰为主要固化剂对污泥进行固化。石灰吸水性能好，价格低 廉，来源广泛，易于操作，不需要特殊的设备，处理及管理费用很低，被固化的废渣 无需干燥脱水。由于采用石灰作为主要固化剂的固化效果仅次于水泥，且价格相对比 水泥便宜，因此在固化稳定化技术中使用率较