印染污泥特性与处理

1、印染污泥特性与处理 印染污泥含有大量的化学物质残留，内在水份比例高很难脱水，成 份非常复杂、有害物质含量高、 有一定的粘性等特殊性， 其是一个难题， 已成为亟待解决的社会问题。印染污泥的有机成分比例较高， 干污泥的燃烧热值比一般工业废水 污泥高，其热值可达 2000kcal/kg 。但经过机械压滤后污泥水份仍然高达 7585%，直接焚烧会造成 辅助燃料消耗较大。一般印染企业均设置有电厂锅炉、工业蒸汽锅炉、导热油锅炉，烟 道废气数量较大，可利用尾气的热量将污泥水份降至30% 左右，此时的污泥呈小颗粒状， 燃烧热值可以达到 2000kcal/kg ， 2 3 吨干污泥 的燃烧价值相当于 1 吨煤，

2、具有相当的能源利用价值， 可以将干燥后污 泥直接与锅炉原煤混合燃烧，作为燃料使用，能源利用十分方便。采用污泥干燥 + 焚烧的方法，是最彻底、最完全的污泥处理方式。 主要优点：1）通过焚烧可以使有害物质彻底氧化分解， 达到无害化、减量化、 资源化的目的；2）大大减少污泥存储和运输工作量， 避免大量的运输费用和污染 风险；3）污泥减容率很高，一般都在 97% 以上；4）污泥中的热量可以得到充分的回收利用，产生经济效益；5）污泥焚烧后的少量的残余灰容易得到综合利用。污泥干燥是个吸热的过程， 热源的供应成本直接影响到污泥的处理 成本。可根据具体情况，选择成本最低、获得最容易的热源。一般有以 下几种：?

3、 烟道废气（电厂锅炉、工业锅炉、导热油锅炉、窑炉、化工设 施）；? 焚烧烟气（发酵沼气、工业垃圾、生物质垃圾、干污泥）；? 高温热风（燃煤、燃油、燃天然气、燃废弃物）；? 传热媒体（过热蒸汽、高温导热油）。利用烟气余热无害化、减量化、资源化处理印染污泥 2007/11/20/ 来源：浙江大学环境与生物地球化学研究所 作者：翁焕 新 马学文 苏闽华 孙峰目录1. 印染污泥的理化特性 52. 污泥干化与成粒工艺 62.1 工艺流程 72.2 工艺热效率和污泥减量效果分析 82.3 环境效应 1.1.3. 污泥的资源化利用 1.2.3.1 作为燃煤的辅助燃料 1.2.3.2 烧制轻质节能砖 1.2.

4、3.3 生产水泥压制品 1.4.4. 结语 1.5摘要：以国内第一个利用烟气余热处理污泥的发明专利技术工程为 例，系统地介绍了利用烟气余热无害化、减量化、资源化处理印染污泥 的工艺流程、热效率、减量化效果和环境效益，以及污泥资源的综合利用等， 为我国印染污泥和城市污泥的安全经 济处理提供了技术基础， 对开辟一条以废治废和废弃物循环利用处理城 市污水处理厂污泥的有效新途径，具有重要理论和实践意义。关键词： 烟气余热、印染污泥、污泥干化和成粒、污泥综合利用 【慧聪网丝印特印行业频道】 随着城市人口的不断增长和工业生产的飞 速发展， 城市生活污水和工业废水量与日俱增。 为了保护生态环境 ,城市 废污

5、水必须经过处理，达标后才能排放。然而，污水在得到净化处理的 同时，会产生大量的污泥，由于这类污泥具有含水率高和体积大，并浓 集了各种有毒有害物质的特点，如果得不到安全地处置，会给环境带来 严重的二次污染， 不仅无法体现污水处理后所产生的环境效益，而且直 接影响到污水处理厂的正常运行。 因此，如何科学经济地处置城市污水 处理厂污泥成为世界性难题，城市污泥的无害化、减量化、资源化处理 成为全世界环保部门所共同努力的目标， 因为只有这样才能够使城市污 泥得到彻底地处置。印染废水在我国工业废水中占有较大的比例， 印染废水经过处理后 产生的大量印染污泥，由于国际上没有可以借鉴的有效污泥处理方法， 因此，

6、目前全国对印染污泥主要采用临时填埋的处置方式， 既占用了大 量土地，又对生态环境造成破坏，特别是污泥中的污水渗漏，给地下水 资源带来严重的威胁。 但是，印染污泥因含有较高有机组分和纤维物质， 而具有较高的热值，这比其它污泥作为资源被利用具有更明显的优势。 本文以国内第一个利用烟气余热处理污泥的发明专利技术的工程为例， 系统地介绍利用热电厂烟气余热资源处理印染污泥的工艺和方法， 这不 仅为印染污泥能够得到彻底的无害化、减量化、资源化处理，开辟了一 条行之有效的新途径， 而且对我国城市污泥处理实现以废治废和废物循 环利用的目标，具有重要的理论意义和实践指导意义。1.印染污泥的理化特性印染污泥的物理

7、化学特性决定于印染废水的性质和废水处理的方法。印染废水经过污水处理厂的处理，在达标排放的同时所产生的污泥，通过机械脱水后，含水率一般为 80%左右。由于印染废水的水质变化大、 有机污染物浓度高、色度和酸碱度变化大等特点， 这导致了印染污泥成 分复杂，且个别重金属元素的含量特别高。 表1给出了城市污水处理厂 污泥和印染污泥的化学成分， 从表1中可以看到，城市污水处理厂污泥 的化学成分在3年的检测期内变化较小，说明城市污泥的主要组成部分 相对比较稳定，印染污泥的化学成分与城市污泥有较大的差异，除烧失 量和Na2O较高外，其它成分均明显低于城市污水处理厂污泥，这反 映了印染废水与城市污水在水质上有所

8、不同。城市污水处理厂污泥中的重金属含量变化很大（表2），这说明了进入污水处理厂的污水既有城市生活污水，也有工业废水。印染污泥中 的重金属含量一般均小于城市污水处理厂污泥中重金属的平均含量，但是，铬（Cr）和镉（Cd）的含量较咼，特别是镉咼出城市污水处理厂 污泥中镉平均含量的3倍多（表2），这与印染废水的水质有关。表1城市污水处理厂污泥和印染污泥的化学组成样品化学组成（%）备注SiO2MgOCaOFe2O 3AI2O3K2ONa2O全氮全磷烧失量城市含量35.10 2.18 5.40 2.80 7.20 0.69 0.51 1.35 0.835.26 3年监污泥范围35.783.736.444.

9、688.470.820.622.9036.30测数0.7据平均值35.493.136.533.847.940.730.582.130.7535.95印染污泥30.260.590.920.376.520.551.85-0.5638.30江阴表2城市污水处理厂污泥和印染污泥中重金属含量样品重金属含量（mg/kg ）备注CuPbZnCrCdNiAsHg人曰- 含量397.0 222.3 3790 592.4 4.45750.3 31.88 11.26 城市污泥范围291.280.8274427.91.3557.4510.000.785年监测数据平均值324 . 6195 . 13676288.74.

10、38241.115.493.80印染污泥84.918.981075.1344.6617.5453.0814.05江阴2.污泥干化与成粒工艺印染污泥要实现无害化、减量化、资源化处理的目标，必须首先对 印染污泥进行干化处理，建立安全经济的污泥干化工艺是印染污泥得到 彻底有效处理的关键。在长期工程实践的基础上，为了使污泥干化的运行成本降低到最低水平，我们发明了利用热电厂烟气余热资源干化污泥的专利技术， 即在不增加新能耗的情况下，通过特殊的工艺流程和相配 套的机械设备，利用热电厂排放的烟气余热，使污泥得到干化和成粒。 这一发明技术已应用于工程实践， 2006 年初在江苏江阴康顺污泥处理 厂建立了我国第

11、一条利用热电厂烟气余热， 日处理 100 吨印染污泥 （含 水率 80% ）的生产流水线，通过近一年的稳定运行表明，该生产流水 线利用江阴康顺热电厂排放的烟气余热资源， 不仅使江阴康源的印染污 泥得到干化和成粒， 首先使污泥实现减量化和使污泥中有害物质得到稳 定化，而且因干化后的污泥团粒保存了 95% 以上的热值，而在作为燃 煤的辅助燃料和烧制轻质节能空心砖方面得到资源化利用， 从而产生了 显著的社会和经济效益。2.1 工艺流程利用热电厂烟气余热处理印染污泥的方法主要是通过二段干化系 统，来达到污泥干化，并同时成粒的目的。印染污泥干化和成粒系统的 主体由以下设备和装置所组成： 供热管道、进料设

12、备、特制的烘干设备、 引风系统和除尘除气装置。二段干化系统之间，由螺旋输送机相连接。工艺运行的实施步骤如下：将含水量为 80 左右的印染污泥在堆放场进行预处理，这一过程 不仅可以使污泥中一部分水分自然蒸发， 而且可以使污泥均匀化。 预处 理的时间可以根据堆放场地的大小和天气条件而定；为了使污泥在第一段干化时能与热量充分接触， 提高污泥干化的效 率，同时为污泥成粒创造条件，将经过预处理后的印染污泥通过特制的 进料设备，呈分散状均匀地送入第一烘干设备，进行第一段干化；从第一烘干设备出来的污泥，通过螺旋输送机送入第二烘干设备，进行第二段干化；经过二段干化过程， 污泥随着特制烘干设备的转动，在连续地上

13、下 滚动中得到有效干化、进一步成粒和磨园，并逐渐变硬。从第二烘干设 备出来的污泥颗粒，通过分料筛，将粒径为 2-6mm 的污泥团粒用于烧 制轻质节能砖和生产水泥压制品， 将粒径大于和小于 2-6mm 的污泥团 粒作为燃煤的辅助燃料，或作为垃圾填埋场覆盖土。印染污泥在二段干化过程中， 经过电除尘后的烟气中残留烟尘和污 泥干化中产生的尾气，通过除尘除气装置进行处理后， 达到国家大气排 放标准后排放。对于污泥预处理时释放的气体，通过气体收集系统，送 入热电厂燃烧炉高温消除，干化污泥冷却过程中释放的气体， 以及干化 车间的交换空气，通过引风系统送入生物土壤滤床进行生物消除。热电厂排放的烟气温度一般在

14、130-200 C之间，为什么污泥能够在 低温条件下得到干化， 并形成质地坚硬的团粒？主要是该发明专利技术， 通过一系列子系统建立的特殊工艺流程， 将图 2 显示的两种污泥干化机 理有机地结合起来， 因而大大地提高了污泥干化的效率。由于整个污泥 干化过程是在特制的烘干设备中连续滚动中完成的，因此，污泥经过二 段式污泥干化，自然形成质地坚硬的团粒。干化后的污泥团粒，不溶于 水，根据对污泥团粒浸泡液中重金属、 pH 等的分析表明， 溶液中的重金属含量和 pH 值在浸泡污泥团粒前后无明显变 化。这说明污泥在干化和成粒过程中，有害物质已被污泥团粒所固定， 起到了污泥有害物质的稳定化作用。2.2 工艺热

15、效率和污泥减量效果分析来自江阴康源污水处理厂的印染污泥含水率为 80% 左右，进入污 泥处理厂内先在堆场内进行预处理，一方面使污泥均匀化和分散化，另 一方面自然蒸发掉一部分水分，使污泥的含水率有所降低， 为提高污泥 的干化效果创造条件。当污泥进入污泥干化和成粒系统后， 污泥中的水分在受到热烟气的加热作用和对流作用下，而快速蒸发，从污泥中散发的水蒸汽随烟气排出。污泥通过二段干化和成粒过程，到达出料口时含水率已经降到了 40%左右，并形成粒径为1-10mm 的团粒状中间产品。 通过输送设备，干化后的污泥团粒进入污泥成品库，在此过程中，随着 污泥团粒的逐渐冷却，其中的水分进一步得到蒸发，直至被资源化

16、利用 之前，这时污泥团粒的含水率可以降低至 20%以下。表3给出了江阴 康顺污泥处理厂各阶段污泥水分蒸发的情况。江阴康顺污泥处理厂污泥干化和成粒的能源直接来自江阴康顺热电厂的烟气。该热电厂75吨循环流化床锅炉，烟气排放量为 135，000m3/h，通过电除尘装置的烟 气温度为155 C左右，烟气经过通风管道，进入污泥干化和成粒装置，表3江阴康顺污泥处理厂各阶段污泥水分蒸发情况污泥处理阶段入场污泥污泥堆场第一段干化出口第二段干化出口成品库含水率（%）8075604020污泥量（吨）100805033.3325蒸发水量（吨）0203016.678.33完成污泥干化和成粒过程后，第一段出口时的平均温

17、度为104 C；第二段出口时的温度为111.5 C。常压下，江阴康顺热电厂排放烟气的 比热为1.08685kJ/kg，比重为0.8187kg/m3,烟气可以提供的热量为6, 006 , 177kJ。根据理论计算，水从 20 C升至100 C并汽化所需要 的热量为2591.94kJ/kg，在热效率为78.47%时，污泥干化和成粒装 置中每小时蒸发水量1.8183吨，需要消耗的热量为 4 , 712 , 924kJ ,其余热量用于物料加热、设备散热及其它热损失。而实际测定的数据表 明，第一段干化的平均热效率达到 81.39%，第二段干化的平均热效率 达到85.76%。表4给出了江阴康顺污泥处理厂污

18、泥处理工艺热效率计表4江阴康顺污泥处理厂污泥干化工艺热效率计算技术参数第一段干化第二段干化第一次测试第二次测试第一次测试第二次测试风量(m 3/h )90000900004500045000烟气温度进口155151156151(C)出口105103115108污泥含水率进口75.11%74.60%58.36%59.60%出口60.36%59.60%40.10%41.60%蒸发水量(t/h)1.251.220.610.64热效率80.64%82.14%86.03%85.48%利用热电厂烟气余热，通过二段式污泥干化和成粒以后，污泥的体积明显减少。图3显示了污泥含水率与体积之间相互关系的实验结果,从

19、实验结果中可以看到，当污泥的含水率从75 %降至40 %时，这时污泥的体积已不到原体积的30 %，表明利用烟气余热，通过二段式污泥 干化和成粒过程，原污泥的体积被减少了70%以上，因此，对污泥的减量化效果是非常显著的。2.3 环境效应在利用热电厂烟气余热进行污泥干化和成粒的整个过程中， 从污泥 的预处理开始，到污泥干化，最后成粒，以及在此过程中污泥的传输， 都在微负压全封闭的状态下进行，污泥释放的气体通过气体收集系统， 被送入炉膛和生物土壤滤床， 或经过高温消除， 或经过土壤微生物消除， 从而使污泥处理的工作场地无明显异味。 特别是污泥干化和成粒是在低 温下完成的， 污泥在干化过程中不仅自身产

20、生的尾气较少， 而且由于污 泥的含水率较高， 烟气在特制的干化和成粒装置内与污泥较长时间的直 接接触，因此，污泥能够吸附经过电除尘的烟气中所残留的大部分烟尘， 并将这些烟尘固定在污泥团粒中， 这使得热电厂排放的烟气一方面因余 热被利用而减少了大气热污染， 另一方面因烟气中的大部分残留烟尘被 污泥吸附而减少了大气颗粒物的排放量。江苏江阴的工程实例表明，利用热电厂烟气余热日处理印染污泥 100 吨，主体机械和辅助设备的投资在 600 万元左右，工程的运行成本 （包 括电耗、人工、机械损耗等）为 60 元/ 吨左右。在如此低的工程投资和 运行成本下， 不仅能使印染污泥和城市污泥得到彻底的无害化、 减

21、量化、 资源化处理， 而且能够使热电厂的烟气余热资源得到充分的利用， 并能 减少大气热污染和烟尘的排放量， 充分体现了这项技术得到应用推广所 具有的潜在的明显优势。我国火力发电燃煤的热利用率在40 以下，燃油的热利用率在 50 左右，大量的余热通过烟囱排入大气，将这些 烟气余热资源用来处理污泥， 在不消耗新能源的情况下，一方面使城市 污泥得到了彻底的处理， 另一方面使热电厂的废气得到利用， 真正实现 了以废治废的循环经济的目标，这必将产生极其显著的社会、环境、经 济三重效益。3.污泥的资源化利用3.1 作为燃煤的辅助燃料江阴康顺污泥处理厂的污泥经过烟气余热干化后， 最终形成含水率 在 20%

22、左右的污泥团粒，这种污泥团粒质地坚硬，不溶于水，含有的 热值高达 1800-2100 千卡/千克，约为标准煤所含热值的 1/3 ，它的物 理性质、燃烧性能，以及低位发热量等方面和煤有许多相似之处，是热 电厂燃煤理想的辅助燃料。目前，江阴康顺污泥处理厂每天生产的污泥 团粒，以一定比例掺入热电厂的燃煤中，作为辅助燃料，安全可靠，获 得了明显的经济效益。3.2 烧制轻质节能砖长期以来，在如何将城市污泥与粘土有机结合起来，烧制成符合要 求的砖体，一直找不到合适的方式，浙江大学经过多年的潜心研究，终 于攻克了这一世界性难题，并获得了国家发明专利。江阴康顺污泥处理 厂利用热电厂烟气余热二段式污泥干化和成粒

23、方法产生的污泥团粒， 能 够烧制出轻质节能空心砖 一种新型的建筑墙体材料， 其抗压强度达 到特等砖的要求，重量比同体积的普通砖轻8.510.1 %，节省烧砖能源 10 左右， 同时节省粘土资源 10 15 。表 5 给出了利用污泥团粒 烧制的轻质节能空心砖，其有关性能的测试数据。表 5 污泥轻质节能空心砖的性能测试结果编号污泥加入量（%）试样数（块）平均抗压强度（Mpa ）最小抗压强度（Mpa ）标准差（S）变异系数（3）比普通砖减轻率（%）国家标准(GB5101-85 )1151015.612.052.210.1410.14特等普通砖抗压 强度五块平均值不小于14.72Mpa，单块最小值不小

24、于9.81Mpa2101016.411.44.560.288.51利用本发明技术产生的污泥团粒烧制的轻质节能空心砖，经过天然放射性测试（检验项目：226Ra、232Th、40K）表明，试样中天然放 射性核素比活度分别为 226Ra<50Bg/kg； 232Th<60Bg/kg；40K<800Bg/kg;Mra<1.0 ;Mr<1.0。经检验（检验依据 GB1 仃43-89），污泥轻质砖符合建筑材料放射卫生防护标准（GB6566-2000 ）中 A类产品的要求。由于利用污泥团粒烧制的轻质节能空心砖属于一种国家目前提倡 的新型建筑墙体材料，既节省土地资源，又处理了污水

25、处理厂污泥，因 此，砖瓦厂将受到国家有关的优惠政策，这使得砖瓦厂对利用污泥团粒烧制轻质节能空心砖具有极大的积极性。目前所有的砖瓦厂，为了节省粘土资源和能源，在制砖环节中添加约15 %的煤渣，经过粉碎处理后的煤渣市场价约为100元左右，污泥团粒具有的热值和增强砖体强度的 特点均优于煤渣，加上使用起来方便，因此，受到砖瓦生产厂家的欢迎。如果污泥团粒以与煤渣相同的市场价用于制砖，由此产生的经济价值， 进一步降低了污泥干化的总体运行成本。3.3 生产水泥压制品由于采用该技术产生的污泥团粒， 具有颗粒坚硬， 不溶于水的特点， 因此可以用来作为市政水泥制品的原料， 替代部分石粉，制造各种形状 和规格的人行道板砖、植草砖、侧石和压制砖等水泥压制品。生产性试 验的结果表明，利用城市污水处理厂污泥生产的