污泥固化和焚烧及其重金属浸出的试验研究

【摘要】：虽然污泥量只占污水总量的很小一部分,但是污泥的处理费用却很高。随着城市化进程的加快和人民生活水平的提高,我国的污泥产量也在不断提高,对污泥的处理要求也在不断提高,但由于对于污泥处理处置的重视不够,监管不严等原因,导致我国目前的污泥处理水平达不到社会发展的要求。目前我国的污泥处理以简单的农用和填埋为主,但是未经严格处理的污泥用于农用会造成二次污染问题；用于填埋由于污泥含水率高、有机质含量高、力学性质差等特点会造成填埋场的塌陷等问题,目前填埋场已经基本不允许污水厂的污泥直接进行填埋。随着社会的发展,污泥的处理处置问题日益严峻。针对以上问题,本文重点对污泥处理中的污泥固化和污泥焚烧两种方法进行了研究,具体内容包括： (1)本文在传统只用水泥固化污水厂污泥的基础上,添加粘土作为骨料,作为一种新的污泥固化方法。在污泥中加入水泥和粘土,比单独采用水泥固化后的污泥强度明显提高。这说明加入的粘土起了很好的骨架作用,对固化后的污泥强度的提高起了重要作用。在粘土掺入量较低的情况下,固化污泥的强度随粘土掺入量的增加而增加；但当粘土掺入量超过某个峰值后,固化污泥的强度随粘土掺入量的增加而减小。这是因为粘土过多,水泥水化产物不足以和粘土完全反应而导致固化污泥强度下降。该峰值会随水泥掺入量的变化而变化。该方法操作简单,能有效提高污泥强度,比单纯添加水泥的成本低,有较好的经济价值,但当添加的材料过多时,会影响固化污泥的体积,增加处理成本。所以应根据实际情况选择最佳方案,达到合理效果。 (2)污泥固化体对污泥中重金属的稳定受物理作用、化学作用和生物作用的影响。通过改变污泥粒径,浸取液的pH和Eh等试验可以发现,将污泥固化体碾碎后,重金属的物理封闭效应受到影响。这主要是水化产物的微观结构被破坏引起的：当污泥粒径小于1.0m时,物理封闭效应逐渐减弱；当小于0.15mm,物理封闭效应基本无效,此后对重金属的稳定主要是化学稳定。pH值越低,Eh值越高,污泥固化体的重金属浸出率越高。但当污泥经过固化后,一方面提高了污泥本身的pH值,降低其Eh值;另一方面,还能有效抵抗污泥pH和Eh的变化,起到一定的缓冲作用。污泥通过固化后,一方面能有效抑制微生物(主要是硫杆菌)的活性；另一方面还能对微生物(主要是硫杆菌)的入侵有一定的抵抗作用,当微生物的量不超过某个量时,微生物的活动基本不会对污泥重金属的浸出有影响。 (3)焚烧是污泥最终处置的最有效和彻底的方法,尤其是污泥中有机质含量较高时该方法比其它方法更为合适。本文提出了将污泥与煤粉混合提高混合污泥的热值,达到电厂煤的热值要求,用作电厂发电。该方案既处理了污泥,保护了环境,又开发了污泥的利用价值,达到变废为宝的目的,并能创造一定的经济效益。其中体积比泥50%、煤40%、石灰5%、木屑5%的配比经济效益较好并能达到电厂煤的要求,可供参考。对污泥焚烧灰的重金属浸出试验表明,重金属浸出率在振荡8小时是极大值,之后趋于稳定。污泥焚烧灰的重金属浸出率随pH升高不断减小,在pH大于6后趋于稳定。