固体废物处理与处置8

1、固体废物处理与处置1三、板框压滤机1、组成：板框压滤机主要由滤板、滤框和滤布等组成 2、工作原理：板框压滤机的脱水工作循环进行。一个工作周期包括：板框压紧、进料、压干滤渣、放空（排料卸荷）、正吹风、反吹风、板框拉开、卸料、洗涤滤布九个步骤。3、特点：板框压滤机的优点是：结构简单，操作容易、运行稳定，故障少，保养方便，机器使用寿命长；过滤推动力大，所得滤饼的含水率低；过滤面积的选择范围较宽，且单位过滤面积占地较少；对物料的适应性强，适用于各种污泥；滤液澄清，固相回收率高。其主要的缺点是间歇操作，处理量小、产率低，劳动强度大，滤布消耗大.适合于中小型污泥处理场合。 图3 自动板框压滤机工作过程1.

2、滤布 2.滤框 3.橡胶模 4.隔板 5.滤板6.多孔网板 7.上滚筒 8.下滚筒 9.进料口四、离心脱水机1、组成：转筒式离心机主要由转筒、螺旋输送器及空心轴等组成2、工作原理：应用离心沉降原理进行泥水浓缩或脱水的机械叫离心脱水机。三、特点：离心脱水机可自动控制，能长期连续运行，可封闭操作，环境条件好；对污泥进料含固率变化的适应性强；絮凝剂投量少，常年运行费用低；结构紧凑，占地面积小，维修方便。但污泥必须使用高分子聚合电解质（如高分子聚丙烯酰胺）作为混凝剂进行预处理。 五、真空过滤机1、结构：（以转鼓真空过滤机为例）主要由空心转鼓、污泥槽和压缩空气管路等组成2、原理：污泥的过滤脱水是以过滤介

3、质（一种多孔性物质，如滤布）两面的压力差作为推动力，使污泥中的水分强制通过过滤介质，固体颗粒被截留在介质上形成滤饼（或称泥饼），从而达到脱水的目的。过滤介质两侧的压差由真空设备提供动力完成的称为真空过滤机。五、真空过滤机3、特点：真空过滤机曾经是应用较多的一种脱水设备，其特点是能够连续操作，运行平稳，可自动控制，滤液澄清率高，单机处理量大；但是真空过滤机附属设备较多，占地面积大，滤布消耗多，更换清洗麻烦，工序复杂，运行管理费用较高，正逐步被带式压滤机和板框压滤机所代替。真空过滤机主要用于初沉池污泥的脱水。其中带式转鼓真空过滤机能处理低浓度、小颗粒、高粘度的污泥。五、真空过滤机过滤介质两侧的压差

4、由真空设备提供动力完成的称为真空过滤机 真空过滤机主要用于初沉池污泥的脱水 脱水设备 类 型 优 点 缺 点适用范围真空过滤机能连续操作，运行平稳，可以自动控制，处理量较大，滤饼含水率较高污泥脱水前需进行预处理，附属设备多，工序复杂，运行费用较高适应于各种污泥的脱水板框过滤机制造较方便，适应性大，自动压滤剂进料、卸料、滤饼含水率较低间歇操作，处理量较低适应于各种污泥的脱水滚压带式压滤机可连续操作，设备构造简单，投资低、自动化程度高操作麻烦，处理量较低不适于粘性较大的污泥脱水离心脱水机占地面积小，附属设备少，投资低，自动化程度高分离液不清，电耗量较大，机械部件磨损较大不适于含沙量高的污泥造粒脱水

5、机设备简单，电耗低，管理方便处理量大钢材消耗量大，混凝剂消耗量较高，污泥泥丸紧密性较差使用于含油污泥的脱水图4 离心过滤机图5 圆筒型离心机污泥的热干燥（补充）污泥处理处置技术系统在实际应用中所遇到的困难，污泥的含水率是关键的影响因素。因此，降低污泥含水率是解决目前在污泥处理中所遇到问题的关键。国内外应用实践表明，经传统的浓缩和脱水工艺处理之后，污泥的含水率不可能达到60% , 如机械脱水泥饼含水率为75左右。要达到对污泥的深度脱水，比较经济的方法是引入化工操作中常用的热干燥技术。污泥热干燥曲线 自由水分。蒸发速率恒定时去除的水分。 间隙水分。蒸发速率第一次下降时期所去除的水分，通常指存在于泥

6、饼颗粒间的毛细管中的水分。 表面水分。蒸发速率第二次下降时期所去除的水分，通常指吸附或黏附于固体表面的水分。 结合水分。在该干燥过程中不能被去除的水分。这部分水一般以化学力与固体颗粒相结合。现行的污泥热干燥处理技术 按照介质是否与污泥相接触，现行的污泥热干燥技术可以分为两类：直接热干燥技术和间接热干燥技术。直接热干燥技术又称对流热干燥技术。此技术热传输效率及蒸发速率较高，可使污泥的含固率从25提高至85%95%。在间接热干燥技术中，热介质并不直接与污泥相触，而是通过热交换器将热传递给湿污泥，使污泥中的水分得以蒸发，因而热介质不仅限于气体，也可用热油等液体，同时热介质也不会受到污泥的污染，省却了

7、后续的热介质与干污泥分离的过程。 污泥处理处置的一般原则（补充）（l）减量化污泥的含水率高（一般大于95%），体积很大，不利于贮存、运输和消纳，减量化十分重要。 （2）稳定化污泥中有机物含量60%70%，会发生厌氧降解，极易腐败并产生恶臭。 （3）无害化污泥中含有大量病原菌，寄生虫卵及病毒，易造成疾病的传播。 污泥资源化的发展趋势将污泥隔绝空气，在还原气氛下加热，使污泥中20左右的有机物质炭化，这种炭化污泥类似于木炭，具有以下特性； 密度小，质量轻； 孔隙多，比表面积大； 润湿时可吸附污泥体积30%40的水分； 良好的脱色除臭性能； 吸收太阳光热量的效能高； 富含热值； 适合微生物在其表面生长

8、。国内污水污泥处理现状中国城市污水处理厂每年排放干污泥约2105t，以湿污泥计约为（3.8-5.5）106t ，并以每年20的速度递增。由于污水污泥处理费用约占污水处理厂总运行和总投资费用的比例很高，分别约为20%-40和30-40。 国内城市污水污泥的处理处置与国外一些城市相比，存在的问题： 污泥处理率低、工艺不够完善； 污泥处理技术、设备落后； 污泥处理管理水平较低； 污泥处理设计水平较低； 污水污泥处理投资低； 污水污泥处置水平落后等。中国城市污水污泥处理处置对策 对国内城市的各类污水处理厂来说，应该不断完善其污水污泥处理工艺，选择包括污泥浓缩、厌氧消化、脱水等较完善的污泥处理工艺，并积

9、极开发性能良好的、国产的污泥浓缩、稳定和脱水的装置和机械，以提高污泥的含固率，使后续的污泥处置和综合利用能顺利进行。就选择污水污泥浓缩技术来说，由于中国城市污水污泥中有机物含量低，所以采用重力浓缩仍然是一种经济、有效的污泥减容方法。 P90页2，3，5，7，8，10，11题；【概念】浮选 溶剂浸出 稳定化固化 浸出率增容比 浸出速率 【方法原理】 重金属稳定化方法及适用对象； 有机污染物的氧化解毒处理方法及适用对象（补充）； 固化处理的方法原理及优缺点； 稳定化固化效果的评价指标。本章重点第四章 固体废物的物化处理浮选（1）浮选原理浮选是固体废弃物与水调制的料浆中加入浮选药剂，并通入空气形成无

10、数细小气泡，使欲选物质颗粒粘附在气泡上，随气泡上浮于料浆表面成为泡沫层，然后刮出回收；不浮的颗粒仍留在料浆内，通过适当处理后废弃。固体废物浮选主要是利用欲选物质对气泡粘附的选择性。其中有些物质表面的疏水性较强，容易粘附在气泡上，而另一类物质表面亲水，不易粘附在气泡上。物质表面的亲水、疏水性能，可以通过浮选药剂的作用而加强。因此，在浮选工艺中正确选择、使用浮选药剂是调整物质可浮选的主要外因条件。药剂根据在浮选过程中的作用不同，可分为捕收剂、起泡剂和调整剂三大类。 捕收剂能够选择性地吸附在欲选物质颗粒表面上，使其疏水性增强，提高可浮性并牢固地粘附在气泡上而上浮。常用的捕收剂有异极性捕收剂和非极性油

11、类捕收剂两类。典型异极性捕收剂有黄药、油酸等。从煤矸石中回收黄铁矿时，常用黄药作捕收剂。非极性油类捕收剂主要成分是脂肪烷烃和环烷烃，最常用的是煤油，从粉煤灰中回收炭，常用煤油作捕收剂。起泡剂是一种表面活性物质，主要作用在水气界面上，使其界面张力降低，促使空气在料浆中弥散，形成小气泡，防止气泡兼并，增大分选界面，提高气泡与颗粒的粘附和上浮过程中的稳定性，以保证气泡上浮形成泡沫层。常用的起泡剂有松油、松醇油、脂肪醇等。调整剂的作用主要是调整其它药剂（主要捕收剂）与物料颗粒表面之间的作用，还可调整料浆的性质，提高浮选过程的选择性。调整剂的种类较多，它包括了活化剂、抑制剂、介质调整和分散与混凝剂等。调

12、整剂可分为以下四种类：活化剂：凡是能够促进捕收剂与欲选物质颗粒的作用，从而提高欲选物质颗粒可浮性的药剂称为活化剂。常用的活化剂多为无机盐，如硫化纳、硫酸铜等。抑制剂：抑制剂与活化剂的作用相反，其作用为削弱非选物质与捕收剂之间的作用，抑制其可浮性，增大其与欲选物质颗粒之间的可浮性差异，提高分选过程的选择性。起这种抑制作用的药剂称为抑制剂，如水玻璃，单宁、淀粉等；介质调整剂：主要作用为调整浆料的性质，使其对某些物质的浮选有利，而对另外一些物质不利。如酸类、碱类调整pH值。分散与混凝剂：调整料中细泥的分散、团聚、絮凝，以减小细泥对浮选的不利影响，改善和提高浮选效果，如苏打、水玻璃、聚合磷酸盐、石灰、

13、明矾、PAM。浮选是固体废物资源化的一种重要技术，我国已应用于从粉煤灰中回收炭，从煤矸石中回收硫铁矿，从焚烧炉渣中回收金属等。浮选法的主要缺点是有些工业固体废物除浮选外，还需要一些辅助工序如浓缩、过滤、脱水、干燥等。 溶剂浸出溶剂浸出，是在适当的溶剂与废物作用使物料中有关的组分有选择性地溶解的物理化学过程。浸出的目的：使物料中有用或有害成分能选择性地最大限度地从固相转入液相。选择溶剂一般要注意以下几点：对目的组分选择性好；浸出率高，速率快；成本低，容易制取，便于回收和循环使用；对设备腐蚀性小。溶剂浸出影响浸出过程的主要因素物料粒度及其特性浸出温度浸出压力搅拌速度其他因素的影响 对危险废物、其它

14、处理过程残渣及被污染的土壤进行处理。使危险废物中所有污染组分呈现化学惰性或被包容起来，减少后续处理与处置的潜在危险。 危险废物固化/稳定化的途径：将危险废物通过化学转变，引入到某种稳定固体物质的晶格中去；通过物理过程把污染物直接掺入到惰性基材中去。 稳 定 化 / 固 化 概念4.3 固体废物稳定化/固化处理 固化(Solidification)技术，在危险废物中添加固化剂，使其转变为不可流动固体或形成紧密固体的过程。 稳定化(Stabilization)技术 , 将有毒有害污染物转变为低溶解性、低迁移性及低毒性的物质的过程。化学稳定化&物理稳定化。 包容化技术 , 用稳定剂/固化剂凝聚，将有

15、毒物质或危险废物颗粒包容或覆盖的过程。 稳 定 化 / 固 化 概念4.3 固体废物稳定化/固化处理固体废物的固化技术： 是利用物理或化学方法将有害废物与能聚结成固体的某些惰性基材混合，从而使固体废物固定或包容在惰性固体基材中，使之具有化学稳定性或密封性的一种无害化处理技术。 在实际应用中，固化处理可以划分为两个既相互关联又相互区别的稳定化技术和固化技术。固化所用的惰性材料称为固化剂。有害废物经过固化处理所形成的固化产物称为固化体。 4.3 固体废物稳定化/固化处理常用的固化/稳定化技术：水泥固化石灰固化塑性材料固化有机聚合物固化自胶结固化熔融固化（玻璃固化）高温烧结固化化学稳定化 4.3 固

16、体废物稳定化/固化处理固化/稳定化技术的应用：对于具有毒性或强反应性等危险性质的废物进行处理，使得满足填埋处置的要求；其它处理过程所产生的残渣（如焚烧飞灰、废渣）；在大量土壤被有害污染物所污染的情况下对土壤的去污。 危险废物固化/稳定化处理的目的：使危险废物中的所有污染组分呈现化学惰性或被包容起来，以便运输、利用和处置。减少废物的毒性和可迁移性，同时改善被处理对象的工程性质。4.3 固体废物稳定化/固化处理固化处理的基本步骤废物预处理加入填充剂及固化剂混合和凝硬固化体的处理4.3 固体废物稳定化/固化处理固化/稳定化效果的评价指标 固化/稳定化产物的性能要求： （1）抗浸出性； （2）抗干湿性

17、、抗冻融性； （3）耐腐蚀性、不燃性； （4）抗渗透性（固化产物）； （5）足够的机械强度（固化产物）。 固化/稳定化处理的基本要求 （1）有害废物经过固化处理后所形成的固化体应具有良好的抗渗透性、抗浸出性、抗干湿性、抗冻融性及足够的机械强度等，最好能作为资源加以利用。 （2）固化过程中材料和能量消耗要低，增容要低。 （3）固化工艺过程简单，便于操作，应有有效措施减少有毒有害物质的逸出，避免工作场所和环境的威胁。 （4）固化剂来源丰富，价廉易得。 （5）处理费用低廉。固化/稳定化效果的评价指标固化效果评价指标固化处理效果常用浸出率、体积变化因数、抗压强度等物理、化学指标予以评价。 浸出率：是指

18、固化体浸于水中或其它溶液中时，其中有毒（害）物质的浸出速度。 浸出率的数学表达式如下： Rin=(ar/Ao)/(F/M)t 式中：Rin标准比表面的样品每天浸出的有害物质的浸出率，g/(dcm2) ar浸出时间内浸出的有害物质的量，mg Ao样品中含有的有害物质的量，mg F样品暴露的表面积，cm2 M样品的质量，g t浸出时间，d 增容比（体积变化因数）：是指被固化有害废物体积与所形成的固化体体积的比值，它是鉴别处理方法好坏和衡量最终成本的一项重要指标。 即 ： Ci=V1/V2 式中：Ci增容比 V1固化前有害废物的体积，m3 V2固化体体积，m3 抗压强度是保证固化体安全贮存的重要指标

19、。 对于一般的危险废物，经固化处理后得到的固化体，若进行处置或装桶贮存，对抗压强度要求较低，控制在0.10.5MPa即可；若用作建筑材料，则对其抗压强度要求较高，应大于10MPa。对于放射性废物，其固化产品的抗压强度，前苏联要求大于5MPa，英国要求达到20MPa。一般情况下，固化体的强度越高，其中有毒有害组分的浸出率也越低。 评 价 指 标 具备一定的性能：抗浸出性； 抗干湿性、抗冻融性； 耐腐蚀性、不燃性； 抗渗透性（固化产物）； 足够的机械强度（固化产物）。浸出速率 抗压强度体积变化因数装桶贮存:0.10.5MPa 作建筑材料：10MPa 放射性固化体：前苏联5MPa, 英国20MPa6

20、.2 水泥固化技术 水泥固化技术 (Cement solidification) 水泥固化：是以水泥为固化剂将有害废物进行固化的一种处理方法。 水泥固化原理：水泥是一种无机胶结剂，经水化反应后可形成坚硬的水泥固化体，能将砂、石等骨料牢固地凝结在一起。水泥固化有害废物就是利用水泥的这一特性。 常用作固化剂的水泥：硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥 。 在水泥固化处理过程中，为了改善固化条件，提高固化体的质量，有时掺入适宜的添加剂。常用的添加剂有： 吸附剂：如活性氧化铝、粘土、蛭石等； 缓凝剂：如酒石酸、柠檬酸、硼酸盐等； 促凝剂：如水玻璃、铝酸钠、碳酸钠等； 减水剂：如表面活性剂等。Cr、Cd、Hg

21、、Pb、Cu、Zn等重金属的化学稳定化技术有 毒 有 害 物 质含氯的挥发性有机物、硫醇、酚类、氰化物等有机污染物的氧化解毒技术利用化学药剂通过化学反应。具有相对持久性 。化学稳定化技术（药剂稳定化处理）重金属离子的稳定化技术 （1）中和法； （2）氧化还原法； （3）化学沉淀法； 氢氧化物沉淀法 硫化物沉淀法 硅酸盐沉淀法 碳酸盐沉淀法 共沉淀法 无机及有机螯合物沉淀法 （4）吸附法 （5）离子交换法酸碱泥渣 中和剂 罐式机械搅拌/池式人工搅拌将固体废物中可以发生价态变化的某些有毒有害组分通过氧化还原反应转化为无毒/低毒化学性质稳定的组分吸附剂 可逆 吸附具有选择性：活性炭-有机物；活性氧化

22、铝-镍离子氢氧化物沉淀 硫化物沉淀 硅酸盐沉淀 碳酸盐沉淀 共沉淀 无机/有机螯合物沉淀重金属溶出法离子交换中和法氧化还原法吸附法化学沉淀法离子交换树脂、天然或人工合成沸石、硅胶 昂贵 可逆 重 金 属 化 学 稳 定 化氧化还原剂硫酸亚铁/硫代硫酸钠/亚硫酸氢钠/二氧化硫/煤炭/纸浆废液/锯木屑/谷壳Cr6+Hg2+As3+Cr3+HgAs5+氧化还原反应无/低毒毒重 金 属 离 子 的 稳 定 化氧化还原法化学稳定化技术（药剂稳定化处理） 吸 附 剂 活性炭：活性炭 有机物 粘土： 金属氧化物：氧化铁、氧化镁、氧化铝 天然材料：锯末、沙、泥炭、沸石、软锰矿、 磁铁矿、硫铁矿、磁黄铁矿等 人

23、工材料：飞灰、粉煤灰、高炉渣、活性氧化铝、有机聚合物重 金 属 离 子 的 稳 定 化吸 附法化学稳定化技术（药剂稳定化处理）镍离子氢氧化物沉淀法 碱性物质：氢氧化钠、石灰、碳酸钠等 固化基材：硅酸盐水泥、石灰窑灰渣、碳酸钠等硅酸盐固化（pH 211） 水和金属离子与二氧化硅或硅胶不同比例结合 碳酸盐沉淀 钡、镉、铅碳酸盐溶解度2h,终凝24h，保证混料后有足够时间输送、装桶或浇注水、水泥和废物的量比 水分过少，不能保证水泥的充分水合作用；水分国大，出现泌水现象 pH 过高，氢氧化物沉淀，碳酸盐沉淀。过高，带负电荷 的羟基络合物，溶解度。Cu，9；Zn，9.2 ；Cd，11.1水泥固化处理(C

24、ement solidification)水 泥 固 化水泥固化影响因素水泥固化工艺介绍外部混合法容器内混合法注入法水泥固化技术的应用无机类型的废物（其中的有机物的干扰可以加入黏土、蛭石、硅酸钠缓解，提高固化效果）尤其是含有重金属污染物的废物水泥固化处理(Cement solidification)水 泥 固 化水泥固化处理(Cement solidification)水泥固化具有的优点水泥已经被长期使用于建筑业，其操作、混合、凝固和硬化过程的规律已经为人们所熟知；相对于其他材料，其价格低和所需设备简单；适用于具有不同化学性质的废物，对酸性废物也能起到一定的中和作用。图 电镀污泥水泥固化处理工

25、艺流程图 以石灰和具有火山灰活性的物质（如粉煤灰、垃圾焚烧灰渣、水泥窑灰等）为固化基材对危险废物进行稳定化与固化处理的方法。重金属被吸附于胶体结晶中，包裹起来的粘结性物质概念 应用 及 特点石 灰 固 化 适用于稳定石油炼化污泥、重金属污泥、氧化物、废酸等无机污染物。 简单，物料来源方便，操作不需特殊设备及技术，比水泥固化法便宜，并在适当的处置环境，可维持反应的持续进行。石灰固化处理得到固化体的强度较低，所需养护时间较长，并且体积膨胀较大，增加清运和处置的困难，因而较少单独使用。概念应用特点石灰固化处理（ Lime solidification ） 以塑料为固化剂，与危险废物按一定的比例配料，

26、并加入适量催化剂和填料进行搅拌混合，使其共聚合固化，将危险废物包容形成具有一定强度和稳定性的固化体的过程。塑料固化处理（Plastic solidification）塑性材料固化概念及原理热固性塑料固化（脲醛树脂、聚酯、聚丁二烯、酚醛树脂、环氧树脂）用热固性有机单体和经过粉碎处理的废物充分混合，在助凝剂和催化剂的作用下产生聚合以形成海绵状的聚合物质，从而在每个废物颗粒的周围形成一层不透水的保护膜。 部分液体废物遗留，需干化。颗粒度、含水量等以及进行聚合的条件 热塑性材料固化（沥青、石蜡、聚乙烯、聚丙烯等）：是用熔融的热塑性物质在高温下与干燥脱水危险废物混合，以达到对废物稳定化的目的的过程。概念 是指在加热时会从液体变成固体并硬化的材料。这种材料即使以后再次加热也不会重新被液化或软化。实际上是一种由小分子变成大分子的交联聚合过程。常用的热固性材料有：酚醛树脂、脲醛树脂、不饱和聚酯以及环氧树脂等。概念 应用 及 特点热固性塑料包容热固性材料与危险废物的相容性：如脲醛树脂难以固化含硫酸钠浓度很高的废液，如不饱和聚酯难以固化废油脂类危险废物。 （优点）常温下操作，对废物不要求干燥，固化物不可燃，掺和废料比例高，固化物密度小。（缺点）属物理包封技术，需要耐酸腐蚀的设备，最终产品需要容器包装，有些聚合物能被生物降解，绝大部分热固性材料会老化。热固性材料