污泥資源化利用技術(shù)\李鴻江__污泥處理與資源化叢書

前言

污泥是一種可利用性極高的二次資源。污泥中含有豐富的營養(yǎng)元素氮、磷、鉀和植物生長必需的微量元素鈣、鎂、銅、鋅、鐵等，同時，其有機物濃度高達60％～70％，作為土壤調(diào)理劑具有提高土壤肥效、改良土壤結(jié)構(gòu)等作用。污泥含有的20％～30％的無機物與許多建筑原料性質(zhì)相近，具有良好的穩(wěn)定性和韌性，可以作為建筑材料原料進行綜合利用（如制磚、燒制陶粒、生產(chǎn)水泥等）。污泥中豐富的有機質(zhì)蘊涵著巨大的能量，為其能源回收提供了必要的物質(zhì)基礎(chǔ)。污泥中含碳量較高，可以通過添加無機鹽（如ZnCl2、KOH、H3PO4）等活性劑進行浸漬活化處理，在一定溫度下熱解碳化可制得活性炭吸附材料。特定工業(yè)污泥，如電鍍污泥中含有濃度較高的有價金屬，可以對其進行資源化回收等。污泥資源化技術(shù)即是通過各種物理、化學和生物工藝，改善污泥的成分和某些性質(zhì)，提取污泥中有價值的組分，將其重組或轉(zhuǎn)化為其他能量形式，在回收資源和能源的同時消除二次污染。如何將污泥中的有用資源經(jīng)過科學系統(tǒng)的處理，使其變廢為寶，是我國乃至世界環(huán)境界的一個重要研究課題。需要注意的是，河流和湖泊底泥與污水處理廠的污泥性質(zhì)類似，且大多受到有機物和重金屬的雙重污染，是水體中污染物的匯集地。一旦水體環(huán)境發(fā)生變化，底泥中富集的污染物有可能被重新釋放出來，造成二次污染。此外，底泥是底棲生物的主要生活場所和食物來源，污染物質(zhì)可直接或間接對底棲生物或上覆水生物產(chǎn)生毒害，通過生物富集、食物鏈放大等作用，進一步影響陸地生物和人類的健康。因此，如何對水體底泥進行資源化利用，亦是當前環(huán)境工作中的一個重點。目前，各種污泥資源化技術(shù)還存在或多或少的問題。在污泥農(nóng)用過程中，要考慮到污泥中重金屬和有機毒物的污染，以及病原體擴散的危險；污泥施用中氮、磷等濃度過高可能會污染周圍水體；污泥中過高的鹽分會抑制植物對養(yǎng)分的吸收，甚至傷害植物根系。在污泥作為建筑材料綜合利用時，要重視產(chǎn)品的質(zhì)量，保障其安全系數(shù)，確保產(chǎn)品符合國家標準；生產(chǎn)的水泥含氯鹽較高，應(yīng)用時要防止銹蝕鋼筋。另外，其他資源化技術(shù)如制吸附材料、做填埋場覆蓋材料、蛋白質(zhì)利用、制可生物降解塑料、制生化纖維板、造紙等技術(shù)，大部分仍停留在實驗室階段，其技術(shù)原理及現(xiàn)場應(yīng)用有待進一步研究和完善。

內(nèi)容概要

本書較為詳細地介紹了污泥的各種資源化利用技術(shù)，內(nèi)容包括：污泥能源化利用技術(shù)、污泥土地利用技術(shù)、污泥建材化利用技術(shù)、污泥制吸附材料技術(shù)、電鍍污泥回收有價金屬技術(shù)、受污染水體底泥資源化技術(shù)，以及其他污泥資源化利用技術(shù)。    本書是《污泥處理與資源化叢書》中的一冊，可供從事污泥處理及資源化工程的設(shè)計人員、科研人員、管理人員和大中專院校師生參考閱讀，也可作為大學相關(guān)專業(yè)的輔助教材。

書籍目錄

1 緒論　1.1 污泥的基本概況 　　1.1.1 污泥的特性及分類 　　1.1.2 相關(guān)法規(guī)及標準 　1.2 污泥的潛在環(huán)境危害 　　1.2.1 有機物污染 　　1.2.2 病原微生物污染 　　1.2.3 重金屬污染 　　1.2.4 其他污染　1.3 污泥的資源化利用途徑　　1.3.1 污泥的資源化 　　1.3.2 污泥資源化利用技術(shù)選擇標準 　　1.3.3 污泥資源化的驅(qū)動力及限制因素 2 污泥能源化利用技術(shù) 　2.1 污泥能源化利用途徑 　　2.1.1 污泥焚燒發(fā)電 　　2.1.2 污泥制沼氣 　　2.1.3 污泥制氫 　2.2 污泥熱解制油技術(shù) 　　2.2.1 污泥低溫熱解技術(shù) 　　2.2.2 污泥直接液化技術(shù) 　　2.2.3 污泥低溫熱解與直接液化技術(shù)比較 　2.3 污泥制合成燃料技術(shù) 　　2.3.1 簡介 　　2.3.2 污泥制合成燃料的影響因素 3 污泥土地利用技術(shù) 　3.1 污泥中的養(yǎng)分及污染物 　　3.1.1 污泥中的養(yǎng)分 　　3.1.2 污泥中土地利用中需考慮的污染物 　　3.1.3 有害指標 　3.2 污泥土地利用技術(shù) 　　3.2.1 污泥土地利用前處理技術(shù) 　　3.2.2 污泥制復混（合）肥料 　　3.2.3 污泥農(nóng)用資源化技術(shù) 　3.3 污泥土地利用場地的設(shè)計 　　3.3.1 施用方法 　　3.3.2 施用場地的評價與選擇 　　3.3.3 施用量的計算 　　3.3.4 污泥施用年限的計算 4 污泥建材化利用技術(shù) 　4.1 污泥建材化利用途徑及方向 　　4.1.1 污泥建材化主要途徑 　　4.1.2 國內(nèi)外污泥制取建筑材料研究概述及發(fā)展方向 　4.2 污泥建材化污染控制 　　4.2.1 污泥制磚污染控制技術(shù)概述 　　4.2.2 工業(yè)污泥建材化污染控制技術(shù)研究概述 　　4.2.3 污泥中有機污染物控制技術(shù) 　4.3 污泥制磚技術(shù) 　　4.3.1 國內(nèi)外污泥制磚技術(shù)研究情況概述 　　4.3.2 污泥制磚的關(guān)鍵技術(shù) 　　4.3.3 污泥制磚的主要過程 　　4.3.4 污泥焚燒灰渣制磚 　　4.3.5 干化污泥制磚 　　4.3.6 利用造紙污泥生產(chǎn)建筑輕質(zhì)節(jié)能磚 　　4.3.7 污泥制磚質(zhì)量要求 　4.4 污泥燒制陶粒技術(shù) 　　4.4.1 污泥制輕質(zhì)陶粒的方法 　　4.4.2 污泥制陶粒經(jīng)濟效益 　　4.4.3 污泥制陶粒環(huán)境效益 　　4.4.5 污泥制陶粒產(chǎn)品性能 　4.5 污泥生產(chǎn)水泥技術(shù) 　　4.5.1 水泥生產(chǎn)的基本原理 　　4.5.2 污泥制水泥的研究概述 　　4.5.3 污泥水泥生產(chǎn)技術(shù) 　　4.5.4 產(chǎn)品性能 　4.6 其他建材化利用技術(shù) 　　4.6.1 污泥人工輕質(zhì)材料生產(chǎn)技術(shù) 　　4.6.2 污泥玻璃態(tài)骨料等產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 　　4.6.3 污泥聚合物復合材料生產(chǎn)技術(shù) 　　4.6.4 污泥制造沸石 5 污泥制吸附材料技術(shù) 　5.1 污泥制吸附材料的原理 　　5.1.1 污泥的組成 　　5.1.2 污泥制活性炭吸附材料的機理 　5.2 制備污泥基吸附材料的影響因素 　　5.2.1 污泥基活性炭吸附材料的表征 　　5.2.2 制備污泥基吸附材料的影響因素 　5.3 污泥基吸附材料制備技術(shù) 　　5.3.1 ZnCl2法制備污泥基活性炭 　　5.3.2 H2SO4法制備污泥基活性炭 　　5.3.3 KOH法制備污泥基活性炭 　　5.3.4 微波-H3PO4活化法制備污泥基活性炭 　　5.3.5 水蒸氣活化法制備污泥基活性炭 　　5.3.6 熱解法制備污泥基活性炭 　5.4 污泥基吸附材料在污染治理中的應(yīng)用 　　5.4.1 廢水處理 　　5.4.2 大氣污染防治 6 電鍍污泥回收有價金屬技術(shù) 　6.1 電鍍污泥的來源及組成 　　6.1.1 電鍍污泥產(chǎn)生的來源及分類 　　6.1.2 電鍍污泥的組成分析 　6.2 電鍍污泥的兩重性 　　6.2.1 電鍍污泥的危害性 　　6.2.2 電鍍污泥的資源性 　6.3 濕法冶金法回收有價金屬 　　6.3.1 有價金屬的浸出 　　6.3.2 目標金屬的凈化、回收 　6.4 熔煉法和焙燒浸取法回收有價金屬 　　6.4.1 熔煉法 　　6.4.2 焙燒浸取法 　6.5 生物法回收有價金屬 　　6.5.1 微生物類型及作用機理 　　6.5.2 生物瀝濾法影響因素 　　6.5.3 技術(shù)適用范圍及研究趨勢 　6.6 制造磁性材料 　　6.6.1 磁性材料制作原理 　　6.6.2 主要制作工藝技術(shù) 　6.7 有價金屬回收的效益分析 　　6.7.1 成本分析 　　6.7.2 收益分析 7 受污染水體底泥資源化技術(shù) 　7.1 受污染水體底泥的特性及危害 　　7.1.1 耗氧有機物污染底泥的特性及危害 　　7.1.2 重金屬污染底泥的特性及危害 　　7.1.3持久性有機物污染底泥的特性及危害 　7.2 底泥土地利用 　　7.2.1 土地利用方式 　　7.2.2 底泥土地利用風險評價 　　7.2.3 底泥預處理 　　7.2.4 底泥土地利用的影響 　7.3 底泥作建筑材料 　　7.3.1 建材應(yīng)用方式 　　7.3.2 存在問題及風險 　7.4 底泥固化后作填方材料 　　7.4.1 底泥固化應(yīng)用實例 　　7.4.2 底泥固化的技術(shù) 　7.5 底泥做污水處理材料 8 其他污泥資源化利用技術(shù) 　8.1 污泥作為填埋場覆蓋材料 　　8.1.1 作為填埋場覆蓋材料的技術(shù)要求 　　8.1.2 自來水廠污泥 　　8.1.3 污水廠污泥 　　8.1.4 造紙廠污泥 　　8.1.5 河流疏浚污泥 　　8.1.6 不同污泥覆蓋材料性能比較 　8.2 污泥中蛋白質(zhì)利用技術(shù) 　　8.2.1 污泥蛋白質(zhì)飼料 　　8.2.2 污泥蛋白質(zhì)泡沫滅火劑 　8.3 污泥制生物可降解塑料技術(shù) 　　8.3.1 生物可降解塑料 　　8.3.2 污泥合成與提取聚羥基脂肪酸酯 　8.4 污泥造紙及制板材技術(shù) 　　8.4.1 造紙 　　8.4.2 生化纖維板 　　8.4.3 復合托盤 　8.5 含氟污泥綜合利用技術(shù) 　　8.5.1 含氟污泥簡介 　　8.5.2 含氟污泥的資源化途徑 參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：2.2.3污泥低溫熱解與直接液化技術(shù)比較對比污泥低溫熱解制油技術(shù)及污泥直接液化技術(shù)，發(fā)現(xiàn)這兩種不同技術(shù)的優(yōu)缺點如下。（1）污泥直接液化技術(shù)所采用的污泥可以是只經(jīng)過機械脫水的高含水率污泥；而低溫熱解制油技術(shù)所采用的污泥必須是含水率在5％以下，因此，污泥必須經(jīng)干燥脫水才能滿足要求。（2）污泥低溫熱解制油技術(shù)所需設(shè)備較簡單，無需耐高溫高壓設(shè)備；而熱化學液化法則需要較高的壓力，對設(shè)備的要求較高。（3）污泥低溫熱解制油技術(shù)可破壞有機氯化物的生成，由于處理溫度低、不凝氣產(chǎn)量小，可減少SO2NO2和二惡英帶來的二次污染，產(chǎn)生的氣體僅需進行簡單清洗就可以滿足氣體排放標準，但在產(chǎn)品油中會產(chǎn)生大量的多環(huán)芳烴物質(zhì)，對環(huán)境產(chǎn)生不利的影響；熱化學直接液化法的產(chǎn)物中有2％～3％的N：殘余，燃燒過程會有氮氧化物生成，容易對大氣造成污染，因此應(yīng)采取相應(yīng)措施加以控制。（4）低溫熱解制油技術(shù)能有效實現(xiàn)重金屬鈍化，控制重金屬的排放，處理后污泥中絕大多數(shù)重金屬進入炭油中，其中90％以上被氧化固定在炭中；熱化學液化法雖然也降低了污泥的污染，但是在反應(yīng)過程中會產(chǎn)生大量的難聞氣體。（5）低溫熱解制油技術(shù)的能量回收率高，污泥中的炭有約2／3可以油的形式回收，炭和油的總收率占80％以上，但這種技術(shù)因需提供前端污泥干燥的能量，因此能量剩余率不高，能量輸出與消耗比為1.16，可提供700kw·h／t的凈能量；而熱化學直接液化法的油收率僅有50％，但由于直接液化法只需提供加熱到反應(yīng)溫度的熱量，省去了原料干燥所需的加熱量。因此綜合來說，還是直接液化法的能量剩余率較高，大約為20％－30％（一般是在污泥含水率為0.8以下的情況）。2.3污泥制合成燃料技術(shù)2.3.1簡介2.3.1.1污泥制合成燃料的緣起污泥中含有的大量有機物和一定的木質(zhì)纖維素，均屬于可燃成分，其低位發(fā)熱值在11MJ／kg以上，從熱值意義上相當于貧煤或褐煤，通過適當預處理后，完全可作為人造燃料的原料。由污泥制取固態(tài)燃料的目的是集中提高污泥的燃燒熱值，在滿足污泥自持燃燒要求的基礎(chǔ)上，提高其燃燒性能，更好地實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化制取燃料的目標。對污泥燃料化的嘗試最早起源于20世紀80年代初Caver和Greenfield兩人。他們直接把濃縮污泥作為原料，用多效蒸發(fā)器脫水來制取燃料。人們把這個方法稱為CG流程。CG流程所用的污泥不脫水，污泥水分含量高且可以流動，隨著水分逐漸被蒸發(fā)，污泥失去流動性，無法再使污泥在蒸發(fā)器中循環(huán)。同時，由于污泥受到高溫作用，容易產(chǎn)生結(jié)垢，影響傳熱效果，使能量收益降低。為解決這兩個技術(shù)問題，他們提出在污泥中加入比水沸點高的流動介質(zhì)（輕油或重油），這樣可以始終維持污泥的流動性，并防止結(jié)垢，順利地解決污泥蒸發(fā)過程中存在的兩大障礙。

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