工业污泥资源化利用现状分析
#formatDate(2013-02-25 03:51:57.0)

      工业污泥是指工业废水经过污水处理后,产生的沉淀聚集物。不同行业产生的工业污泥的成分不同,一般都含有有毒或有害成分。工业污泥如果不经处理或资源化利用,随处堆放或直接填埋,有毒有害成分将沿着生物链或者水循环等路径进行迁移,势必会对地下水、生态环境等造成二次污染[2]。目前,我国对工业污泥的处理、处置原则是“无害化、减量化、资源化”,企业一般采用的处置办法是焚烧、填埋和资源化利用。焚烧能耗比较高,而且容易对大气造成污染;填埋则会占用大量场地,而且极易对地下水、生态环境等造成二次污染。这些都不是处置污泥的最好办法,唯有合理地开展资源化利用,将工业污泥变成宝贵的二次资源,进行妥善、科学地处理才是工业处理的必由之路。本文就有关国内外工业污泥的资源化利用技术现状作概要介绍。
1工业污泥处理现状概括
目前,工业污泥主要包括在造纸、冶金、石油、建筑等领域产生的污泥,主要有电镀污泥、建筑污泥、含油污泥、造纸污泥及钢铁产业方面的污泥等。其处置的方法主要是无害化和资源化利用。
(1)无害化。通过对污泥进行一系列的处理,如除去有害有毒物质或固化等,达到污泥的无害化与卫生化,排放到环境中或在使用过程中不会对环境造成二次污染和不影响人的健康。
(2)资源化。在处理、处置污泥的同时达到变害为利、综合利用、保护环境的目的,如回收重金属等。
工业污泥原先处理方式为填海与堆放。填海实际上就是选择距离和深度适宜的处置场所,把工业废弃物直接倒入海洋。如美国在1899~1965年就曾把包括电镀污泥在内的多种废物进行填海处理。为了加强对固体废物填海处理的管理,美国于1972年通过了《海洋保护研究和保护区法》。同时国际社会也达成了“伦敦协议”和“奥斯陆协议”,明确规定了某些物质的排放标准。由于多数工业污泥本身就具有明显的毒性,已被禁止大量填海。英国、爱尔兰、日本等国家也曾较多采用污泥投海处理,但随着全球一体化概念的加强,此项措施已遭强烈反对,欧共体规定污泥投海的最后期限是1998年。工业污泥的堆放处置对场地的建造技术要求比较高。由于选场不当或建造标准不高,使很多堆放场出现了渗漏现象,严重污染了周围地区的环境,而且堆放需要占用大量的土地。因此,国内外对有毒有害工业污泥进行固化/稳定化处理,开展综合利用,从而达到无害化、资源化的目的。
2 工业污泥的资源化利用
2.1 电镀污泥
电镀污泥是电镀废水处理过程中产生的排放物,其中含有大量的Cu,Ni,Zn,Cr,Fe等有毒重金属,由于电镀生产工艺、镀件种类、废水处理工艺的不同而其成分差异也很大。在我国《国家危险废物名录》(环发[1998]89号)所列出的47类危险废物中,电镀污泥占了其中的7大类,是一种典型的危险废物[3]。电镀污泥对环境和人体健康造成的危害之大是无容置疑的,因此,如何采取有效的技术处理处置电镀污泥,并实现其稳定化、无害化和资源化,一直都是国内外的研究重点。
目前,由于电镀污泥含有多种金属成分,其品位往往高于金属富矿石,所以回收电镀污泥中的有用金属或加工成其他工业原料[4]。
捷克[5]开发了一种处理电镀污泥的技术,该技术包括污泥酸浸、用多种沉淀方法净化硫酸盐浸出液,使共存于镍电镀污泥中的杂质如铁、锌、铜、铬、镉、铝等被脱除,最后一级沉淀中,镍以氢氧化物的形式从净化溶液中分离出来,该镍沉淀物的纯度足以在冶金工业中直接再利用。
陈凡植等人[6]研究采用了常温下硫酸浸出、铁屑置换、多步沉淀净化制取硫酸镍和固化处理工艺综合利用电镀污泥,得到海绵状铜粉,品位在以上90%,回收率达95%还可得到工业纯的硫酸镍,镍回收率大于80%。
20世纪70年代,瑞典提出了H—MAR与Am—MAR浸出—溶剂萃取工艺,使含重金属污泥中的铜、锌、镍回收率达到了70%,并已形成工业规模;美国在上述工艺的基础上进行了改进,使铜、镍的回收率达到90%[2]。
另外,国内外对用电镀污泥制成建材进行了研究。如尤军等对电镀污泥与粘土混合制成红砖和青砖的可行性进行探讨,并对其制品进行浸出毒性实验[7]。RactP G [8]开展了以电镀污泥部分取代水泥原料生产水泥的实验,认为即使是含铬电镀污泥在原料中的加入量高达2% (干基质量分数)的情况下,水泥烧结过程也能正常进行,而且烧结产物中铬的残留率高达99.9%。
2.2 建筑污泥
1999年11月日本先端建设技术中心于发布了“建筑污泥重复利用指南”,称因开挖工程生成的泥状渣料及泥水,其圆锥贯入指数<200 kN/m2和轴压强<50 kN/m2者为建筑污泥,它是由钻孔桩、泥水或盾构、地下连续墙等工法产生的。“指南”提出的建筑污泥再生资源化方法和利用途径见表1[9]。
表 1 再生资源化方法及途径
再生资源化方法 形 状 主要用途
烧成处理 粒状 骨料、排水沟材料
高度稳定处理 粒状、块状 碎石、砂的代用品
熔融处理 粒状、块状 碎石、石材的代用品
高度脱水处理 脱水饼 填土、回埋材料
稳定处理 改良土 填土、回埋材料
干燥处理 土、粉体 填土材料
我国在桩基施工或其它开挖工程产生的大量弃土或建筑污泥主要用于回填[2]。
2.3 造纸污泥
造纸工业在制浆造纸的过程中由于用水量大,从不同段产生大量的造纸废水,在对不同段的水进行处理时会生成大量的造纸污泥。造纸工业的污泥主要分为以下几类:用原木浆造纸产生的污泥,叫做一段污泥;二次纤维利用在脱墨过程中产生的污泥,叫做脱墨污泥;经过二次处理产生的活性污泥叫做二段污泥;废纸和活性污泥混合在一起的污泥叫做混合污泥。在造纸工业中,所有的造纸固态废弃物中,一段污泥约占38%。目前,浆纸厂的固态废弃物中的62%通过掩埋来处理[10]。我国目前对污泥的处理以露天堆放和填埋为主,不可避免地要产生二次污染问题。近年来,众多研究者也开始研究造纸污泥的资源化处理技术,国内外主要研究成果有:
根据王宁和吴铁山的研究表明,采用普通的硅酸盐水泥、砂石骨料、造纸废浆污泥、激发剂和水按一定比例混合物搅拌、用金属模具在成型机上加压振捣,可以制成合格的混凝土制品[11]。
菲律宾一家林业和自然资源研究组织的科研人员,开发出利用制浆和造纸废水中沉淀下来的含纤维污泥作为原料生产木质水泥板,该项目得到UPLB 基金会的资助。这项技术的开发与国际纸业信托公司进行了合作,并得到了菲律宾工业和能源研究发展委员会科学技术分会的支持[12]。
B.Ahmadi等[13]研究表明用造纸污泥替代细砂用以生产混凝土,当污泥取代5%的细砂时生产的混凝土抗压强度达到8Mpa,且强度随污泥参量增大而降低,以上制得的混凝土材料可以满足一些市场需求。
2.4含铁尘泥
含铁尘泥是在钢铁生产过程中排除的成分及其复杂的废弃物,主要来自于冶炼、轧制等各工序的除尘和废水治理工艺,一般含铁30%~70%。含铁尘泥的主要成分不仅决定于矿石、熔剂及燃料等原料,也与生产条件、操作制度、尘泥收集工艺及方法等因素有关,所以其化学成分、物理性能等差异都很大。尘泥的排放量随原料状况、工艺流程、设备配置、管理水平的差异而不同,一般为钢产量的8%~12%[14]。种类包括高炉瓦斯灰(泥)、转炉污泥、电(转)炉除尘灰、冷(热)轧污泥、轧钢氧化铁鳞、烧结尘泥、出铁场集尘、钢管石墨污泥和含油铁屑等等[15]。随着钢铁工业生产规模的不断扩大,含铁尘泥的种类和产量也与日俱增,其资源化利用已摆上各钢铁企业节能降耗和环境保护的工作日程。
目前,国内外钢铁企业对此类污泥的利用大致有以下几种方法:
(1)对污泥中含量较高的重金属进行富集回收(碳、铁、锌、铅等)[16],
石磊等研究者研究表明将钢铁厂含锌尘泥经压块与沥青焦混合后,加入电弧炉熔渣可有利于熔渣发泡,可作为电炉熔渣发泡剂利用,尘泥中的锌可挥发富集,使二次资源得以回收利用。含锌尘泥脱锌还原后可获得低锌、高金属化率的产品,产品用于炼钢可作为废钢的代用品或转炉炼钢的冷却剂,也可以作为优质铁料用于炼铁[17]。
(2) 采用固化技术生产建材产品,如:掺加污泥的水泥、混凝土空心砌砖、掺污泥的普通烧结砖、陶粒等[2]。掺加污泥生产出的陶粒性能优(质轻、高强、隔热、保温、耐热、耐久)、节能效果显著、适应性强、用途广泛,自20世纪以来在欧美国家大量使用,并快速稳定发展。
(3)作为烧结原料,济钢经过实验研究将炼钢、炼铁污泥返烧结作烧结配料,经济效益、环境效益可观[18]。
3 结论
综上所述,工业污泥一般都含有毒或有害物质,这些有毒有害物质对环境很容易造成二次资源。我国在工业污泥处理与利用方面虽然已取得了很大的进展,但还不是很成熟、很不规范,工业化程度也很低,与发达国家的处置技术相比还有一定的差距。
为了进一步促进我国工业污泥的资源化综合利用,结合发达国家经验以及我国的实际状况,提出以下建议:
(1) 加强对工业污泥危害性的宣传
工业污泥处理不规范一部分原因是由于对工业污泥的危害性宣传不够到位,一些企业缺乏社会责任感,对工业污泥的最终妥善处置没有进行考虑,只是利用了污泥中有价值的部分,这种以污染环境为代价,来减少生产成本,谋取个人私利的行为应得到制止。而解决此问题的一个重要手段就是相关环保部门要加强对工业污泥的危害性进行宣传,提高公众的环保意识,保证危害性较大的有毒有害工业污泥交给有资质的专业污泥处理公司去处理。
(2) 加大关于工业污泥处理方面的科研投入
政府和企业在工业污泥处理都应加大科研方面的投入,不断开发处理与利用工业污泥的新工艺、新方法,从而更好的应对排出的新型工业污泥。
(3) 建立相关的管理制度及激励保护政策
建立监督管理体系保证工业污泥的无害化处理处置。政府需要把工业污泥的处理处置纳入环境保护的规划,制定妥善处理处置的规划。加强日常的监督管理,把污泥产生量、种类(性质)、去向、达标率纳入环境监督管理的范围,保证工业污泥得到无害化处理处置。另外国家应制定灵活的政策,采取有效的经济手段,以鼓励将工业污泥充分回收利用的企业,同时也要严惩那些以污染环境为代价,谋取私利的不法企业。