应依据环境保护规划、固体废弃物处理处置规划的要求,对污泥进行区域性规划和专项规划,合理确定污泥处理和处置设施的布局和设计规模,确保污泥的最终安全处置。
污泥应以最终安全处置为目标,鼓励多种形式的综合利用和处置,鼓励以政府采购为主导的污泥土地利用,限制性的采用填埋和农业利用技术。在土地资源紧张且经济较为发达的地区,可选用干化、熔炼技术,污泥熔炼灰渣应优先考虑综合利用[1]。 1.4项目意义
电镀废水处理过程中产生的污泥含有有害重金属,它具有易积累、不稳定、易流失等特点,如不加以妥善处理,任意堆放,其直接后果是污泥中的Cu、Ni、Zn、Cr等这些重金属在雨水淋溶作用下.将着污泥一土壤/水一农作物一人体的路径迁移,并可能引起地表水、土壤、地下水的次生污染,甚至危及生物链,造成严重的环境破坏。针对电镀污泥的特点及其危害性.从环境污染防治和资源循环利用的角度考虑,主要采用以下两种处理方式,一是经过处理后,使污泥不会引起二次污染而丢弃并贮存,即无害化处置;二是使对污泥中的重金属资源进行综合回收,即资源化利用。本项目投运后可最大限度解决电镀污泥污染问题,并真正做到污泥减量化、稳定化、无害化、资源化处置。
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2、设计背景
电镀污泥是指电镀行业中废水处理后产生的含重金属污泥废弃物,被列入国家危险废物名单。作为电镀废水的“终态物”,虽然其量比废水要少得多,但是由于废水中的Cu、Ni、Cr、Zn、Fe等重金属都转移到污泥中,从某种意义上说,电镀重金属污泥对环境的危害要比电镀废水严重。如果对这种危害性极大的电镀污泥不作任何处置,其对生态环境的破坏是不言而喻的,另一方面,如果对电镀污泥中品位极高的重金属物质不加以回收利意味着资源的巨大浪费。目前,由于我国电镀行业存在厂点多、规模小、装备水平低及污染治理水平低等诸多问题,大部分电镀污泥仍只是进行简单的土地填埋,甚至随意堆放,对环境造成了严重污染。因此,对电镀重金属污泥进行无害化处置和资源化综合利用势在必行。 2.1电镀污泥的特点
多数的电镀废水处理方法都要产生污泥,而化学沉淀法是产生污泥的主要来源。有些方法,如离子交换法和活性炭法虽不直接产生污泥,但在方法的某些辅助环节,如再生液的处理也要产生污泥。由于化学法在国内外都被作为一种主要的处理方法,所以电镀污泥的形势是很严峻的。按照对电镀废水处理方式的不同,可将电镀污泥分为混合污泥和单质污泥两大类。前者是将不同种类的电镀废水混合在一起进行处理而形成的污泥;后者是将不同种类的电镀废水分别处理而形成的污泥,如含铬污泥、含铜污泥、含镍污泥、含锌污泥等。但是,实际上大多数电镀小企业的废水经过处理后得到的多是混合污泥。因此,目前针对电镀污泥的处理和资源化利用也是以混合污泥为主要对象[2]。
2.2电镀污泥处理处置现状
电镀污泥可以分为分质污泥和混合污泥两大类,不同类型的污泥采用不同的方法加以处理和利用。国外对有价值的分质电镀污泥一般是送交冶炼金属,如铬污泥、镍
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污泥用于炼不锈钢,铜污泥用于炼铜等。而对于混合污泥多采用固化处理,如经水泥固化并经浸渍检验合格后安全填埋。日本、美国、西欧等国家对污泥处理的专业化程度很高,都设有专门的污泥处理工厂,负责本地区的电镀污泥处理。国内处理电镀污泥侧重于含铬分质污泥的综合利用研究。近年来对混合污泥也开始研究其处理和应用技术,并逐渐走上了专业化处理的道路。 2.3电镀污泥处理与处置方法
污泥无害化是一个非常广泛的概念,实际上现在还做不到对污泥无害化处理。如现代技术还无法将污泥中的重金属完全去除。但是从狭义上讲,污泥无害化处理可以理解为减量、去除、分解或者固定污泥中的有害物质及消毒灭菌,以减轻处理后的污泥在污泥最终处置中对环境造成的危害。狭义上的污泥无害化处理过程.往往包括在稳定处理之中。如厌氧和好氧消化除了降解有机物外,还可以大大减少病原体的数量。脱水前的石灰调理、热工调理、巴氏灭菌或者长期储存可使污泥消毒,在污泥固态好氧发酵中.通过腐质酸等可以与污泥中离子态重金属发生反应,从而钝化重金属的危害。污泥处理与处置的无害化技术是实现污泥资源化利用的前提条件。中国在2001年12月17日发布的《危险废物污染防治技术政策》(环发[2001]199号)中,要求到2015年,所有城市的危险废物基本实现环境无害化处理处置。现行电镀污泥无害化处理方法有:
2.3.1固化剂固化
在危险固体废物诸多处理手段中,固化技术是危险废物处理中的一项重要技术,在区域性集中管理系统中占有重要地位。和其他处理方法相比,它具有固化材料易得、处理效果好、成本低的优势。固化过程是利用添加剂改变废物的工程特性(例如渗透性、可压缩性和强度等)的过程。近年来,美国、日本及欧洲一些国家对有毒固体废物普遍采用固化处置技术,并认为这是一种将危险物转变为非危险物的最终处置方法,所采用的固化材料有水泥、石灰、玻璃和热塑料物质等。其中,水泥固化是国内外最常用的固化技术,在美国被认为是一种很有前途的技术,它被证明对一些重金属的固定是
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非常有效的。美国国家环保局也确认它对消除一些特种工厂所产生的污泥有较好的效果。 2.3.2填埋
从经济、技术、废物现状来看,填埋技术是比较适合中国国情的一项危险废物无害化处置途径,但国内针对电镀污泥这一类危险废物的填埋技术仍处于较低的水平。由于对大多数工业危险废物只是简单的堆放或填埋,因此,对环境的破坏相当严重,特别是对地下水的污染问题十分突出。但技术的障碍是有限期的,在目前和不久的将来,填埋仍然是必要的。特别强调的是危险废物的安全填埋,即在填埋前必须进行预处理使其稳定化,以减少因毒性或可溶性造成的潜在危险。近年来,国家逐步提高了对电镀污泥等危险废物的管理和处置力度。1995年,在广东深圳建成了第一座符合国际标准的危险废物填埋场,2001年,国家颁布了《危险废物填埋污染控制标准》(GB18598—2001),这对电镀污泥真正实现无害化处置打下了良好的基础。 2.3.3焚烧热处理
污泥焚烧是利用高温将污泥中的有机物彻底氧化分解,最大程度地使污泥中的某些剧毒成分毒性降低。通过焚烧热处理,可以大大减少电镀污泥的体积,降低对环境的危害。此外,焚烧的产物还有利用价值,如灰渣可用于制砖、铺路或他用,焚烧产生的热量可用于发电。因此,焚烧热处理是实现电镀污泥减量化、无害化的一种快捷、有效的技术。近年一些学者在焚烧减容的基础上,对焚烧渣的资源化利用进行了广泛的研究,廖昌华等[3]以含低浓度Cu、Ni的电镀重金属污泥为研究对象,在适宜的温度下,通过焚烧预处理,使污泥中的重金属含量提高,从而为最终浸出有价金属制取海绵铜和硫酸镍产品创造了条件。但是,由于这种方法能耗较高,对焚烧设备和条件有一定要求,一般的小电镀厂难以承受巨额的处理费用,所以很难得到大面积的推广。 2.4电镀重金属污泥的资源化综合利用
由于资源贫化和环境污染的加剧,电镀污泥作为一种重要的重金属资源加以回收
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利用,一直是国内外研究的重点。工业化国家上世纪70—80年代已普遍重视从电镀污泥中回收重金属的新技术开发。中国在“七五”和“八五”期间也专门设立了关于电镀污泥资源化的攻关课题。作为一种廉价的二次资源,只要采用适当的处理方法,电镀污泥便能变废为宝,带来可观的经济效益和环境效益。随着经济与社会的快速发展,电镀污泥的资源化利用将逐渐成为前景广阔的绿色产业。 2.4.1回收重金属 1、浸出一沉淀法
对电镀污泥进行选择性浸出,使其中的重金属分组溶出,这是回收重金属的关键一步,也是决定后续金属回收率的关键所在。金属的浸出溶解主要有酸浸和氨浸两种工艺。目前国际上偏向于采用选择性相对较好的氨浸。由于沉淀法分离回收浸出液中的重金属,工艺简单,应用较为广泛。捷克的研究者[4]提出了一种处理镍电镀污泥的多级沉淀工艺,并在实验室进行了研究。该技术包括污泥酸浸、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Fe、Zn、Cu、Cr、Cd、Al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。镍的最终沉淀物达到的纯度足以在冶金工业中直接再利用。毛谙章等[5]研究了硫化物沉淀分离提纯、氯酸钠硫酸体系浸出回收铜的工艺路线,铜的总回收率达到94.5%。陈凡植等研究采用常温下浸出、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,得到的海绵状铜粉,品位在90%以上,回收率达95%,还可以得到工业纯的硫酸镍,镍的回收率大于80%。 2、浸出一溶剂萃取法
电镀污泥的溶剂萃取法,是在浸出液中加入与水互补相容的有机溶剂,或含有萃取剂的有机溶剂,通过传质过程,使污泥中的某些重金属物质进入有机相,从而达到分离浓集的目的,也称液一液萃取法。20世纪70年代,瑞典国家技术发展委员会支持Chalmers大学开发了Am—MAR“浸出一溶剂萃取”工艺回收电镀污泥中的Cu、Zn、Ni等重金属物质,并逐步形成工业规模。葡萄牙的J·E·Silva等[6]对含有Cu、Cr、Zn、Ni等重金属的电镀污泥,采用硫酸浸出一置换除铜一沉淀除铬一D2EHPA和
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