排水污泥资源化利用电子教案

1、水处理运行与管理教案知识点排水污泥资源化利用学时0.3学时教学内容污泥制备轻质陶粒、污泥制备熔融材料和熔融微晶玻璃、污泥制备水泥、以及污泥的最终处置教学重点污泥制备水泥教学难点污泥制备轻质陶粒污泥的最终处置参考资料废水处理技术及设备运营 化学工业出版社废水处理工程 化学工业出版社污泥资源化技术 化学工业出版社网易土木 污泥中含有大量的有机物，经好氧堆肥可以做农用；经厌氧消化处理，不仅可以回收沼气能源，其消化渣和消化液经无害化处理后也可以农用；经进一步脱水干燥后还可以投入垃圾焚烧炉来回收其热能，但焚烧后灰渣中含有的无机物只能填埋处置，而污泥的建材利用是一种经济有效的资源化方法。一、污泥的建材利用

2、污泥的建材利用大致可归纳为以下方法：制轻质陶粒、制熔融资材和熔融微晶玻璃，生产水泥等，制砖已经很少使用。1.轻质陶粒的制备与应用图1 污泥制轻质陶粒烧结工艺流程污泥制备轻质陶粒的方法按原料不同可以分为两种，一是用生污泥或厌氧发酵污泥的焚烧灰造粒后烧结。这种技术较为成熟，但需单独建设焚烧炉，污泥中的有机成分没有得到有效利用。近年来开发了直接从脱水污泥制陶粒的的新技术。前者称为烧成技术，后者称为烧结技术。烧结和烧成在工程学上的含义相同，即将粉末状物料加热到熔点以上，使一部分物料变成液相，冷却后成为有相当强度的固体。烧结（烧成）后，物料相互之间产生化学结合，但大多形成新的玻璃体或晶体。污泥烧制轻质陶

3、粒的工艺流程如图18所示。2.熔融材料和熔融微晶玻璃制备技术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衬垫材料。（1）污泥直接制熔融材料技术由日本荏原株式会社开发成功的污泥熔融系统由三种单元设备组成，即干燥设备、熔融设备和排气处理设备。干燥：含水率75%的脱水污泥用管道输送器送至脱水污泥料斗，用压力泵定量供给污泥搅拌机，同时加入6%的污泥焚烧灰和旋风分离器收集的少量干燥污泥，调整物料的含水率到20%-25%。充分混合后的物料投入气流干燥器中。干燥排气经过除尘、减湿后与熔融炉排气进行二次热交换，再送到热风炉补充热量，重新进入干燥器，循环利用。干燥排气的一部分送到熔融炉，在

4、高温下脱臭处理后排放。熔融：干燥污泥从熔融炉一次燃烧室的上部，用空气沿炉壁以切线方向吹入，干燥污泥沿炉壁不断旋转，瞬时燃烧、熔融。熔融液按旋风分离的原理，覆盖在炉壁周围，沿壁面落下，进入水破碎槽中，被水急冷，变成砂状的熔融材料。排气处理：从熔融炉排出的废气进入预热器和气体热交换器，与污泥干燥排气和污泥燃烧用空气进行热交换，以充分回收热量。然后经过干式电除尘器，出去粉尘，最终从烟囱中排放。热量平衡：整个系统所需热量主要来自污泥，补充的热量因脱水污泥含水率不同而异，可以通过热风炉燃烧重油加以调节，一般只需补充污泥热量的10%，比起用污泥焚烧灰制熔融材料能耗大大节省。（2）污泥制微晶玻璃生产微晶玻璃

5、的原料目前常用的是污泥焚烧灰，沉砂池的沉砂和废混凝土，原料配比以SiO2，Al2O3和CaO的比例符合生成钙长石和硅灰石为准。原料调整后熔融温度控制在1400-1500.熔融物需防止一定时间，以脱泡和均质，然后注入模具中成型。随着温度的降低生成晶核（FeS），再加热处理，促使晶体成长。热处理后自然冷却，得到各种形状的微晶玻璃。焚烧灰沉砂废混凝土原料调整熔融成形热处理冷却产品1400150080011003.污泥生产水泥利用污泥生产水泥原料有三种方式：一是直接用脱水污泥；二是干燥污泥；三是污泥焚烧灰。水泥入窑生料的控制指标是水分应小于35%，流动度大于75mm，未脱水污泥和脱水污泥均可以做原料，

6、但考虑到运输成本，水泥厂较适合用脱水污泥。加入污泥后相同水分下的生料浆流动度低6.7%，生料流动度越小，沉降率越大，对生产设备和生产过程带来不利影响，因此需适当增加水分，使生料达到流动度要求。利用污泥做原料生产水泥时，主要解决污泥的贮存、生料的调配以及恶臭的防治，确保生产处符合国家标准的水泥熟料。为了防治污泥对方过程中产生恶臭，首先在污泥中掺入生石灰，然后采用水调料，再用泵输送到泥浆库。熟料生成与普通硅酸盐熟料基本相同，但要控制熟料C3A的含量，必须小于8%，防止窑内产生窑皮和结圈。污泥中的氯在高温区蒸发，在低温区冷凝，从而妨碍水泥窑的正常运行，因此污泥在脱水时尽量不使用含氯的无机凝聚剂。污泥

7、中的磷不会像氯那样产生反复凝缩，影响水泥窑的正常运行，也不会影响水泥的质量。以污泥为原料生产水泥时，已确认水泥窑排出的气体中NOx含量减少40%。这是因为污泥中的氨在高温下挥发，与气体中的NOx反应，使之分解，从而起到脱硝剂的作用。污泥生产水泥的优越性：（1）水泥窑内温度高，火焰和物料温度分别高达2000和1450以上，而一般污泥焚烧炉内的温度仅为8501100，物料在水泥窑内的停留时间又长，因此，污泥中的有毒有害物质都被彻底分解。（2）气体在水泥窑内的停留时间也较长，加之温度高，排气中几乎没有二噁英的等有毒成分。（3）生产水泥的原料大部分是碱性物质，可以中和污泥中的酸性物质，便于与水泥生产过

8、程一并净化废气。（4）污泥燃烧后变成水泥熟料，没有残渣排出，处理彻底；污泥中的重金属绝大部分固定在熟料中，避免产生二次污染。（5）污泥中的有机和无机成分都能得到充分利用，资源化效率高。（6）水泥生产量大，需要的污泥量多；水泥厂地域分布广，有利于污泥就地消纳，节省运输费用；水泥窑的热容量大，工艺稳定，处理污泥方便，见效快。二、污泥的最终处置目前运用比较多的泥饼处置方法有陆上埋弃、卫生填埋、海洋投弃和综合利用。1.陆上埋弃污泥的陆上埋弃是利用附近较充裕的一些废地来埋置泥饼。进行陆上埋弃，应遵循有关的法律规定，具体考虑以下一些问题：需要详细记录埋弃后污泥的吸水率和承载能力状况；具有宽阔的埋弃场所；脱

9、水污泥从水厂送到埋弃场所，应有安全可靠的运输方案。2.卫生填埋卫生填埋是将脱水泥饼与城市垃圾处理场中的生活垃圾混合后一起填埋，用作垃圾处理场的覆土。此方法具有处置彻底，成本低廉等优点，是一项比较成熟的污泥处置技术。3.海洋投弃海边城市由于地形优势，又比其他内陆城市多了一种给水污泥的处置方式海洋投弃。因为水厂脱水污泥含有害物质较少，对海水的污染程度会相对较低，因此可将排泥水不作任何物化处理直接通过管道排入海中，另外考虑相关规范和潮汐、海水流向、岸边地形等一些因素，也可以将脱水后的污泥用运船将泥饼运到海中投弃。但是由于人们的环保意识薄弱，海洋的污染正逐年加剧，并未有相关积极措施来处理，所以污泥的海洋投弃将会开始受到越来越多的制约。在某些城市不得不选用海洋投弃时，应注意有关法令的修改和进展。4.综合利用在污泥的综合利用方面，国内外学者已通过试验研究结果表明从给水污泥中回收铝盐、铁盐以及再生石灰是可行的，但回收方法成本偏高，有待于通过进一步的试验研究来降低回收成本；还可以将污泥作为建材利用，如生产水泥，制轻质陶粒、制熔融资材和熔融微晶玻璃等；另外污泥可用于农业或林业中，因为污泥虽肥效偏低，但污泥中含有粘土、腐殖质以及其他悬浮物，适度用于土壤后，会通过发生类似于水处理过程中的絮凝反应促进土壤的凝聚反应