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运河水处理后的污泥处置工艺方案 张 健 东江水务有限公司樟村水质净化厂, 广东 东莞 523109 摘要 介绍采用化学一级工艺处理运河水所产生污泥的情况, 结合这种污泥铝含量较高的特点, 进行污泥的热处理和 酸浸试验。 由此提出先污泥烘烧减量, 再回收有价金属的实用有效的处理方法, 在回收污泥中氧化铝的同时, 很好地 解决了这种污泥的出路问题, 真正实现固废资源化。 关键词 污泥烘烧减量 固废资源化 回收氧化铝 运河水处理 1 概述 南方沿海某运河曾是一条清澈的河 ,为市民的生 活、 河运、输水和水利等发挥了巨大作用 ,而今由于工 业发展和人口倍增 ,它已受到严重的污染 ,变成了一 条又黑又臭的河 。2004 年, 人们开始对它进行治理, 期望重新展现其原有的风貌。 运河目前的水流量约为400 万 m 3 d,其中有 50 以上得到了一定的处理。运河水表观上看又黑又臭, 实际的污染指标却不算高。其化学需氧量 COD平 均为 50 ～ 60 mg L , 总 悬浮 物 SS 平 均 为 25 ～ 35 mg L, 色度平均为 60 ～ 70 度 ,pH 平均为 7 ～ 8。运 河水采用化学一级强化处理工艺进行处理,即向水中 投加聚合氯化铝铁絮凝剂 PAFC 和高分子助凝剂, 混凝处理水中的污染物, 产生的污泥在沉淀池中沉淀 后,浓缩脱水外运堆填。沉淀池出水为清水 ,其色度 降到 10度以下 。运河水处理后 , 污染物 COD 的去除 率约为50,SS 的去除率约为 70。 在运 河水 处理过 程中 , 产生的 污泥 量 约为 900 t d,污泥的含水率约为 85 ,呈黑色稀烂状,在空 气中放置数天后会变黄。污泥现作普通堆填处理 ,场 地紧张 ,运输常受船运情况限制, 每当污泥运输受阻 时,水处理量非减即停 , 东莞运河水黑臭的治理工作 会立即受到很大影响 。 2 污泥的化学成分及其特点 水的化学一级强化处理主要去除水中的 SS, 所产 生的污泥以去除的 SS 、 投入的药剂为主要成分。经推 算污泥中去除的SS 约占33,PAFC 约占 65。因此 , 污泥以PAFC 的成分为主,其特点是铝含量较高。 将机械脱水后的污泥在110 ℃烘4 h ,得到含水率 为41. 8的半干泥, 此泥的无机成分 光谱半定量分 析 见表 1, 表 1 中所列的无机成分总量占半干泥中 无机成分全量的 99. 95 以上。 表 1 污泥化学成分 铝 Al2O3 硅 SiO2 铁 Fe2O3 磷 P2O5 镁 MgO 钙 CaO 钠 Na2O 钛 TiO2 铜 Cu 锌 Zn 锰 MnO2 钡 Ba 铬 Cr 锆 Zr 镍 Ni 锑 Sb 有机物 以C 计 10≥ 10≥ 1020. 50. 30. 10 . 10 . 10 . 050. 030. 030. 020. 020. 010 . 0119. 5 从表 1 中看到,污泥的有机物含量 定量分析 不 高,无机物中的氧化铝 Al2O3 含量为最高。按用药 量推算,半干泥中的 Al2O3含量约为 11。 3 污泥出路分析 许多城市都存在如何更好的解决污泥出路的问 题。通常的方法是将污泥焚烧取电 、 制成堆肥或卫生 填埋 。然而这些污泥处置方法都需要较高的运行费 用,且有各自未完善的技术难点 。因此 , 更多的是将 污泥作一般的堆填或堆放 ,但这种做法易带来新的环 境问题。上述污泥目前采用堆填的处置方法 ,由于每 天产生的污泥量较大, 面临着堆填场地紧缺 ,堆填的 污泥易被雨水冲刷泄漏造成二次污染,污泥渗滤液下 渗污染地下水或旁流污染附近水源等问题。 根据上述此种污泥含铝量较高的特点,考虑将污 泥处置和铝回收结合起来 。据了解 ,目前我国的铝工 业发达,铝的产量位居世界前列,但铝资源相对不足, 每年需进口铝土矿数百万吨, 国内铝矿资源今后将长 期处于紧缺状态直至耗尽 。在这种情况下,铝回收会 有良好的市场前景, 但将回收铝产品与污泥处置结合 起来的好方法, 目前还未见较详细的报道 。经查阅资 34 环 境 工 程 2008年 8 月第26 卷第4 期 料和综合分析, 认为先将污泥进行热处理 ,去除有机 物并减量 ,再用酸法提取氧化铝最为有利。 4 污泥热处理和酸浸试验 将湿污泥于110 ℃烘制成半干泥 。取半干泥置 于马弗炉中 , 从低温开始 ,分别于 180、400、450、500、 550、 600 、 800 ℃进行烘烤或灼烧各1 h, 取出泥样冷 却,再将各泥样于1∶ 1的盐酸中微沸热浸1 h, 过滤得 泥渣 。泥样和泥渣的外观结果见表 2。 在 450 ～ 550 ℃时, 水合氧化铝有一次脱水发 生 [ 1] 。根据表 2 情况 , 污泥烘烧到600 ℃时 , 已完全 去除有机物和吸附的水分 ,剩下的为无机物。这种无 机物的干泥中 ,以铝 、 硅 、 铁为主。经酸浸后 ,剩余的 泥渣以硅、铝为主 。污泥在600 ℃以下烘烧时, 无机 物总量基本不损失, 因此烧后的干泥中绝大多数金属 表 2 泥样和泥渣的外观结果 热处理 温度 ℃ 热处理 泥样外观 酸浸后泥 渣外观 180褐色褐色 400黑色黑色 450黑夹黄深褐色 500黄色白青色 550黄色乳白色 600黄色乳白色 800黄色乳黄色 的含量比湿污泥高。而烧干泥在酸浸中, 铝 、 铁等进 入溶液 ,硅 、 钛等留于泥渣 。表 3 为烧干泥和酸浸后 泥渣的分析结果 光谱半定量分析 。 表 3 烧干泥和酸浸后泥渣的分析结果 元素 铝 Al2O3 硅 SiO2 铁 Fe2O3 磷 P2O5 镁 MgO 钙 CaO 钠 Na2O 钛 TiO2 铜 Cu 锌 Zn 锰 MnO2 钡 Ba 铬 Cr 锆 Zr 镍 Ni 锑 Sb 烧干泥 10≥101020. 50. 50 . 30 . 20. 20. 10. 030. 030. 030 . 020 . 030. 01 泥渣 101030. 50. 10 . 10 . 30. 0050. 01 0. 010. 050. 0050 . 030 . 003 根据以上的试验和分析,确定污泥烘烧流程如图1。 含水 85, 黑, 稀 湿污泥 110 ℃烘 含水 41 . 8, 褐, 半干污泥 600 ℃烧 烧干泥 黄 图 1 污泥烘烧流程 按此流程烘烧湿污泥,测得其干泥 ds 的烧失量 为43. 5,因此烧干泥量为湿污泥量的8. 5。烧干泥 是棕黄色、疏松的泥料, 遇水不变, 其 Al2O3含量在 30～ 50,铝硅比 泥中Al2O3与SiO2的持量分数之 比称为铝硅比 ,即A S 为 2。烧干泥用酸热浸后 ,所余 泥渣量为烧干泥量的 23,相当于湿污泥量的 2。 5 污泥处理工艺 根据以上试验结果, 提出污泥处理的工艺路线 为 污泥先烘烧得到烧干泥, 将烧干泥用酸法制取 Al2O3,Al2O3送往电解铝厂, 每日处理污泥900 t 。污 泥处理工艺流程见图 2。 湿污泥900 t烘烧后将减量为77 t烧干泥 ,这种泥 料还可选择其他处置方法 。例如, 直接填埋作为铝资 源储存起来 ; 也可直接送往铝选矿厂; 或先用选矿法 将A S提至 7以上后 ,送往氧化铝厂。 图 2 污泥处理工艺流程 磁选除铁只作为备选工段, 可以取舍 。如果采 用,可因去除部分铁而减少后续盐酸的用量 ,降低运 行成本。 酸法制取氧化铝会有少部分泥渣,约为湿污泥量 的2, 其成分以硅为主, 可作填埋处理 , 或作为玻 璃、 建材的原料 。试验还发现这种泥渣是一种很好的 塑料添加剂 ,可应用于多种塑料制品 。 酸法适于从铝硅比较低的原料中制取Al2O3。我 国的氧化铝厂一般要求铝土矿的A S在 3 以上, 而烧 35 环 境 工 程 2008年 8 月第26 卷第4 期 干泥的A S为 2 左右 , 因此适于直接使用酸法。酸法 制取Al2O3已有很多研究,主要有盐酸法和法国公司 发明的 H 法[ 2] 。由于盐酸较便宜 , 易于溶出 550 ～ 650 ℃ 烧过的泥 ,且煅烧中产生的 HCl 气体可以吸收 后再循环使用, 因此盐酸法更适于我国的国情 。使用 盐酸法时, 也可不对 AlCl3溶出液除铁 , 所得的 Al2O3 送拜耳法氧化铝厂再次处理, 即等于采用酸碱联合法 制Al2O3。 6 运行费用估算 每天处理污泥900 t , 按24 h计算, 烘干处理污泥 为38 t h ,产出烧干泥3. 2 t h。烘烧运行费用主要包 括燃料费 、 电费 、 运泥费 。由于污泥中有一定的有机 物,因此烘烧过程中会自放一定热量, 如采用燃油作 为烘烧燃料,加上电 、 运输等, 初步估算污泥烘烧的综 合运行费用为 190～ 210 元 t 。 每天处理烧干泥77 t , 其中有 Al2O3约25 t , 酸法 的Al2O3溶出率可达 95,估算酸法氧化铝的生产成 本低 于 2 200 元 t 。 目 前 Al2O3的 市 场 价 接 近 4 000 元 t ,按 Al2O3单价3 000 元 t计 ,估算污泥可回 收的价值为20 元 t 。 综合烘烧费用和回收价值 ,污泥处理的运行费用 为170～ 190 元 t 。 7 结论 目前我国的工业和城市在高速发展, 污染严重, 污水处理随之向集中、大型方向发展, 由于各地经济 能力的不同,要使污水全部得到生物二级处理还有待 时日 。同时,某些污水并不适于采用生物二级处理技 术,并且当污水量很大时 ,二级处理的投资和运行费 用较高。因此, 以混凝为主的化学一级强化处理技术 得到广泛应用, 它具有吨水投资低、运行费用低等特 点。许多工业污水处理采用了这一技术 ,例如造纸废 水、 陶瓷废水、 锅炉废水、含油废水、印染废水 、 以及城 市综合污水的深水排海等 。 然而,污水采用混凝技术进行处理所产生的污 泥,并不都具有含铝量较高的特点。只有当絮凝药剂 为铝盐, 污水的 SS 比较低, 要把色度去除到较低值 时,产生的污泥才具有上述的特点, 因而才宜于完全 采用上述的污泥处理工艺 。实际上 ,越来越多的河道 污水处理属于这一类型 。另外 , 污泥量较小时, 考虑 与其他污泥合并处理的运行费用会降低 。目前广州 城市污泥处理的运行费为 200～ 250 元 t ,深圳预计为 300 ～ 400 元 t , 而上述方案污泥处理的运行费为 170～ 190 元 t 。因此,所述的污泥处理工艺方案不仅 实用 ,而且是符合现实的 。 当污水的SS 不高而色度较高, 采用化学一级工 艺进行处理且使用铝盐絮凝剂时,所产生的污泥一般 含铝量较高 ,可将污泥处置与铝回收结合起来, 实现 固废资源化 ,并可降低污泥处理的运行成本。 参考文献 [ 1] 吴良士, 白鸽. 矿物与岩石. 北京 化学工业出版社, 2005 [ 2] 杨重愚. 轻金属冶金学. 北京 冶金工业出版社, 1991 作者通信处 张健 523109 广东东莞市东城区樟村大王洲桥旁 樟村水质净化厂 2007- 09-04 收稿 如何降低二恶英类摄入量 由于二恶英毒性极强, 而摄入人体又较难排出, 因此国际机构所建议的人体每日允许摄入量 Tolerable daily in take, TDI极 低。1998年 5 月, 世界卫生组织 WHO 根据动物实验和人群流行病学研究结果, 将人体的TDI 从原来的 10皮克 千克体重降低为 1～ 4 皮克 千克体重 1 皮克为千亿分之一克。世界卫生组织的报告称, 90以上的二恶英类摄入是来自饮食, 而通过其他途径 如呼吸、皮肤接触等 进入人体的比例相对较小。 因此要降低二恶英类的摄入量, 最重要的一点是尽量减少从食物中摄取到的 二恶英类。 在自然界中, 各种人为活动使得二恶英类的来源极为广泛。 空气的沉积、杀虫剂的使用以及造纸废水等的排放, 会对农田和 草原等造成污染。 而动物吃了这些受污染的植物后会在其体内蓄积二恶英类。 同样, 生活在水中的鱼类、贝类以及底栖生物等 也会从水和沉积物中不断摄入并蓄积二恶英类。 因此, 肉类、家禽、鱼类、牛奶、蛋类及其制品均是人类从食物中摄取二恶英类的 主要来源。 应避免过量食用动物性脂肪, 一方面可除去肉类及肉类制品中的脂肪, 避免使用动物性脂肪烹调, 另一方面采用烘烤等能够 降低食物中脂肪含量的烹调方法。 另外, 应保持均衡饮食, 尽量避免因嗜食某种食品而无意中摄入过量的化学污染物质。 摘自“ 中国环境报” 36 环 境 工 程 2008年 8 月第26 卷第4 期 FIELD TRIAL OF LFG COLLECTIONAND STUDY ON ENGINEERING DESIGN PARAMETERS Xu Xuesong Gong Huijuan Chen Zezhi et al 28 Abstract The static and dynamic s of LFG collection field trials in some landfill sites are introduced. The field trial data are analyzed and design parameters of a project are put forward. Keywords landfill gas LFG influence radius TREATMENT OF TANNERY SLUDGE AND STUDY ON ITS REUSE Li Wenbing Hu Xingen Xia Fengyi et al 31 Abstract In the tannery wastewater treatment process, a great deal of tannery sludge will be produced. The sludge contains many contami- nants, such as N, P and K, especially chrome. According to the definition of hazardouswastes, tannery sludge falls into the catalogue of danger - ous solid wastes, it can contaminate water and soil near a tannery factory. Thus well processing of the sludge is very crucial for tannery industry. In this paper, treatments and reuses of the sludge as raw material both at home and abroad are introduced, and the prospect that combustion is a goodway to process tannery sludge, and reuse of the sludge is the best way for China, has been pointed out. Keywords tannery sludge treatment combustion reuse PROCESS SCHEME FORDISPOSAL OF SLUDGE AFTERTREATING WATER FROM A CANAL Zhang Jian 34 Abstract The trestment process of water from Dongguan Canal and the sludge produced in the process are introduced briefly. Considering the characteristic of high contentof aluminum in the sludge, heat treatment and acidleaching were tested for the sludge. Basedonwhich, a practi- cal and effective processing was proposed, i. e.the sludge was first treated by drying and calcination to reduce its weight, and then the valuable metals were recycled. The reuse of sludge iswell solved during the recycling aluminum oxide in the sludge, by which the reuse of solid wastes is realized. Keywords reducing sludge by drying and calcination reuse of solid waste recycling aluminum oxide canal water treatment PROPERTIES OF CLAY BRICK RECYCLED AGGREGATE ITS EFFECTS ON STRENGTH OF CEMENT-BASED MATERIALSYan Handong Chen Xiufeng 37 Abstract The changing law of the physical properties, such as apparent density, bulk density, water -absorbing ratiowithin one hour, poro - sity and void ratio to the clay brick recycled aggregateswith different grain size degree were measured systematically in the paper. On the basis of which, the change pattern with the curing age were testedfor compressive strength of concrete andflexural strength as well as flexural-compressive ratio of mortar prepared with the clay brick recycled aggregate.As compared to the comparable ceramsite concrete, the clay brick recycled ag - gregate concrete had higher apparent density and lower compressive strength because of physical properties and low strength of recycled aggregate, by comparing the compressive strength at different curing age betweenthree sets of recycled aggregate concrete and ceramsite concrete with differ - ent cement content respectively . The disadvantageous influence of low strength property of clay brick recycled aggregate on the concrete strength could be obvious at the condition of higher cement content or later age. Keywords clay brick recycled aggregate ceramsite concrete mortar RECONSTRUCTION OF DRY RED MUD DUMPTian Yue 40 Abstract It is introduced the necessity of dry storing red mud and its design principle. The s and suggestions on the reconstruction of wet dump are also indicated in this article, which is consistencewith the priciples of saving land, sustainable development and renewable energy sources called on by the party and the state. Keywords redmud dry design and re of dump DESIGN OF PROCESSING DEVICE FOR WASTED DRY CELLS Zhao Bo Liu Hua Cui Xiangpo et al 43 Abstract A processing device for wasted dry cells is designedby physicals, such as crushof dry cells and initial separation, which can facilitate the reuse of subsequent materials and their chemical treatmnet. Keywords battery treatment recover APPLICATION OF SIMULATOR TO DESIGN OF ACTIVATED SLUDGE PROCESS FOR WWTP Chen Lirong 45 Abstract Based on determination of influent components, the activated sludge simulator was applied in the process of designing the fourth municipal sewage plant in Xi an. According to the results of simulation, the design of a sewagt treatment plant by mathematics model was more reliable and scientific than the sludge load . Keywords municipal wastewater No. 1model of activated sludge simulation process design 3 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 26, No. 4,August, 2008