河道淤泥焚烧渣资源化利用技术研究文献综述

 2022-11-25 04:11

摘要:

随着经济水平和人民生活水平的提高,人们的环境保护意识也迅速增强,越来越多污水处理厂纷纷建成并投入使用,因此污水处理所产生的污泥也迅速增多。污泥含有较高含量的重金属大量的生物污染物以及持久性有机污染物。如果处理不当将会对环境造成危害。目前主流的污泥处理方式有污泥堆肥农用、填埋和污泥焚烧,其中以焚烧为核心的处理方法是污泥处理最彻底的方法,污泥焚烧还能使有机物全部碳化,杀死病原体。污泥焚烧之后剩下的固体残渣称为污泥焚烧渣。污泥焚烧渣中含有较多Al2O3、SiO2,、Fe2O3等,与硅酸盐水泥的主要化学成分相似而且污泥焚烧渣是经过高温焚烧以及冷却的物质。因此含有一定玻璃相物质,具有潜在胶凝活性。但与粒化高炉矿渣、粉煤灰等矿物掺合料相比,污泥焚烧渣中所含有的玻璃相物质较少、活性较差。因此需要研究污泥焚烧渣的潜在活性以及适当的激发方式,如将污泥焚烧渣粉磨到一定细度或以加入激发剂的方式来激发污泥焚烧渣的潜在活性,将其作为活性掺合料,替代部分水泥。用污泥焚烧渣做活性掺和料代替部分水泥,不仅能够消耗掉污泥焚烧渣这种废弃物,还可以节省水泥,对节约资源、保护环境等具有重要意义。

文献综述:

淤泥的产生及其处理方式:城市污水厂的污泥是指污水处理后所产生的固态、半固态及液态的废弃物,其中含有大量的有机物重金属、致病菌和病原菌等。未经稳定处理的污泥,有机物含量高,极易腐败并产生恶臭,并含有大量病菌、寄生虫卵及病毒,易造成传染病的传播。污泥不加处理任意排放,对环境造成严重的二次污染。随着污水处理设施的普及、处理率的提高和处理程度的深化,污水厂的污泥产生量将有较大的增长,由此引起的二次污染问题已不容忽视。目前,污泥处理通常采用堆肥、自然千化、填埋和焚烧等方式;其中填埋方式占比较大,易造成二次污染,对生态存在较大威胁。而采取焚烧方式则可杀菌降体积,同时焚烧的残渣可作为建筑材料资源化利用,故焚烧技术是当前处理污泥的有效手段。

生活垃圾的焚烧:我国生活垃圾焚烧量近几年呈快速增加趋势,“十二五”期间垃圾焚烧设施增加262座,日焚烧能力达21.9万吨以上,且每年以10%的速度增长。生活垃圾焚烧的主要产物是焚烧底灰,约占垃圾总重量的20%~30%,主要由熔渣、金属、陶瓷、玻璃碎片和其它一些不可燃物质组成,除去其中的大宗物质后,其颗粒级配与砂类土相近,具有骨料特性。生活垃圾焚烧底灰是经高温灼烧后水淬降温而成,表面疏松多孔,含有一定量的活性SiO2和Al2O3成分,因此具有一定的吸水性和火山灰活性。

焚烧后渣的特性:经过粉磨后污泥焚烧渣的细度提高,比表面积增大,反应面积大大增加,提高了胶凝活性,同时还发挥了一定的填充作用污泥焚烧渣的磨细处理是一种高效经济的处理工艺,大大改善了污泥焚烧渣品质,同时减小了污泥焚烧渣质量的波动。经粉磨处理的污泥焚烧渣具有较高的胶凝活性,在一定范围内,污泥焚烧渣越细,活性越大,充分粉磨后可以掺杂更多的污泥焚烧渣。

固体废物及再生利用:由于城市生活垃圾体积庞大数量繁多,目前国际上最有效的处理方式是采用垃圾焚烧法,将其体积减至10%或以下,并且将焚烧过程中产生的热量转化成电能。焚烧过后留有残留物,其中约85%为焚烧底渣,约15%为飞灰,底渣拥有相当含量的重金属,而飞灰不仅有超量的重金属,也含有大量的二恶英。很多国家都将焚烧后的灰渣进行部分或全部卫生安全填埋,填埋会占用大量的宝贵土地,花费高昂的经济和社会成本,并不符合未来绿色可持续发展的方向。和飞灰相比较,底渣的再生利用潜能大,很多学者都针对不同的应用领域对底渣进行了多方面的研究。在大部分发达国家和城市,垃圾焚烧底渣被大力提倡进行资源再生利用回收处理后的底渣可用于土木工程和道路工程建设。据悉,丹麦、荷兰、法国、德国的回收使用率在2003年就已达50%以上,新加坡在2015年开设了第家金属回收厂,专门回收垃圾焚烧底渣中的金属,虽然处理后的底渣可减少10%的质量,但是仍有90%的底渣需进行填埋,所以资源化利用焚烧底渣是新加坡研究的重点课题。由于底渣中的重金属对环境具有长期的潜在危害,在对底渣进行再生利用的上述发达国家中,底渣都不可直接使用,需经严格测试后确保其符合相关的固废再生利用标准及法规和相对应行业应用标准后才能进行利用,在无相关环境测试的情况下,有些地区直接将底渣用作房屋、道路等的建筑材料,这对环境具有巨大的安全隐患。新加坡另一类体积和质量均较庞大的固体废物是海洋淤泥,城市地铁及土木工程施工产生的废土等,这些废弃物如进行再生利用一般没有严重的重金属污染隐患(港口、航道等的淤泥除外),但其工程物理力学指标甚差,无法直接有效使用。

参考文献:

【01】 杨丽,张含智,马树贵,刘杨涛等. 高水分褐煤煤粉锅炉掺烧淤泥的研究[B] 1006-7345(2013)03-0100-03

【02】 李菊明. 控制二次污染物的产生重于治理 上海市嘉定区老科技工作者协会 2018.

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