化工环境保护与安全技术概论.ppt

,第三章 化工废渣处理技术,第一节 化工废渣及其防治对策,一、化工废渣的来源及其分类,化学工业是对环境的各种资源进行化学处理和转化、加工生产的部门。化工生产特点之一，原料种类多、生产方法多、产品品种多以及产生的废物也多，有化工原料带来的杂质，也有生产过程中产生的不合格产品、副产品、废催化剂、混有废液的涽浆以及废水处理产生的污泥等。据统计，用于化工生产的各种原料最终约有2/3变成废物，而废物中固体废渣约占1/2，可见化工废渣产生量是及其巨大的。,化工废渣除生产过程中产生之外，还有非生产性的固体废弃物，如原料及产品的包装垃圾、工厂的生活垃圾，以及在治理废气或废水过程中产生的新废渣。化工废渣总会污染环境，尤其是有害废渣。所谓有害废渣是指具有毒性、易燃性、腐蚀性、放射性等各种废渣。对有害废渣的防治工作的重中之重。,化工废渣按其性质分类，可分为无机废渣和有机废渣。无机废渣总体是废渣排放量大、毒性强，对环境污染严重。有机废渣一般是组成复杂、易燃，但排放量不大，但由其他工业和生活废气的废塑料则越来越多。,化工废渣的特点,化工废渣是指化学工业生产过程中排出的各种工业废渣。由于化工生产过程中所用的原料种类、反应条件和二次回用方式等的不同，使得产生废渣的化学成分和矿物组成等均有较大差异。但总的来说，化工废渣中的主要成分为硅、铝、镁、铁、钙等化合物，同时还含有一些钾、钠、磷、硫等化合物，对于一些特定的化工废渣，如铬渣、汞渣、砷渣等则含有铬、汞、砷等有毒物质。因此，总体上化工废渣种类繁多、组分复杂、数量巨大、部分有毒。,桃花缘,桃花坞里桃花庵，桃花庵下桃花仙。,桃花仙人种桃树，摘得桃花换酒钱。,世人笑我太疯颠，我笑世人看不穿。,不见无陵豪杰墓，无花无酒锄作田。,一 产生和排放量大,二 危险废物种类多，有毒有害物质含量高,三对土壤的污染,四对水域的污染,无忧PPT整理发布,五对大气的污染,六废弃物再资源化可能性大,无忧PPT整理发布,对我国的化工废渣的现状进行了初步调查，发现废渣中包含大量金属，并对几种典型化工废渣（铬渣、砷渣、盐泥、汞渣、磷渣、含氰废渣和磷石膏）组成以及现有的资源化工艺进行了简要的介绍。同时认为化工废渣的无控制堆放，极易对周边的大气、水和土壤造成不可恢复的污染。最后对于化工废渣的可能的控制手段、存在的问题以及发展方向进行了论述，认为：对于化工废渣，在进行常规无害化处理，减少其对周围生态环境影响的基础上，应着重对其中的一些化工废渣（如废催化剂）提高其资源化利用技术含量，回收金属等有用物质，剩余骨料则可进行如水泥添加剂、铺路等低层次的资源化途径。,化工废渣的防治对策,总体上，化工废渣对环境的危害是很大的，其污染往往是多番方面全方位的。,根据国情，我国制定了以“无害化”、“减量化”、“资源化”作为控制固体废物污染的技术政策，并确定今后较长一段时间内应以“无害化”为主，从“减量化”向“资源化”过渡。,无害化处理是指以物理、化学或生物的方法，对被污染的事物进行适当的处理，防止不合格产品和不符合质量安全标准的产品流入市场和消费领域，确保其对人类健康、动植物和微生物安全、环境不构成危害或潜在危害。,废物减量化是指将产生的或随后处理、贮存或处置的有害废物量减少到可行的最小程度。,废物减量化-固体废物减量化对策与措施 城市固体废物控制城市固体废物产生量增长的对策和具体措施如下：1、逐步改变燃料结构。2、净菜进城、减少垃圾生产量。3、避免过渡包装和减少一次性商品的使用。4、加强产品的生态设计。（1）采用“小而精”的设计思想；（2）提倡“简而美”的设计原则。5、推行垃圾分类收集。6、搞好产品的回收、利用的再循环。工业固体废物1、淘汰落后生产工艺；2、推广洁净生产工艺；3、发展物质循环利用工艺。,资源化是指把废弃的东西进行综合处理后转变为 可利用的资源！比如垃圾、废水、废弃的电池等！,资源化-城市垃圾城市垃圾资源化就是将垃圾进行综合处理后转变为可利用的资源.好处是减轻环境污染,变废为宝,充分利用资源.1、我国城市垃圾处理现状及资源化技术目前我国城市垃圾收集和运输方式尚处于比较落后的阶段，绝大部分的居民生活垃圾采用混合收集，未实行分类收集。混合收集一方面增加了城市垃圾收集和运输的数量，消耗了更多的人力、物力和财力；另一方面增加了城市垃圾处理的技术难度、工程投资和运行费用，不利于城市垃圾的减量、循环利用和无害化处理。目前资源化技术主要有填埋处理、堆肥处理、焚烧处理三种处理方式，下面就三种技术的现状作个分析。2、城市垃圾填埋处理现状长期以来，我国绝大部分城市都是采用露天堆放、自然填沟和填坑等方式消纳城市垃圾，不但侵占了宝贵的土地资源，而且对环境造成了潜在的影响和危害。,第二节 化工废渣的一般处理技术,，,现在化工废渣的处理方法主要有卫生填埋发、焚烧法、热解法、，微生物分解法和转化利用法5种。其中应用最多的还是填埋法，填埋法本身最简单，但随着有害化工废渣增加以及环境保护要求提高，填埋法以及其他方法均需作必要的技术性预处理,一 预处理技术,固体废弃物预处理是指用物理化学方法，将废渣转变成便于运输、储存、回收利用和处置的形态。与处理场涉及废渣中某些组分的分离与浓集，因此，往往又是一种回收材料的过程。与处理技术主要有分选、压实、剖随和固化等。1 压实 压实也称压缩，是物理方法（压实器）减少松散状态的体积，提高其聚集成度，以便于运输、利用和最终处置。,2,2 破碎指用机械方法将废弃物破碎，减小颗粒尺寸，使之适合于进一步加工或在处理。所以通常不是最终处理，儿往往作为运输、储存、焚烧、热分解、熔融、压缩、磁选等的预处理过程。这一技术在固体废弃物的处理和处置过程中应用已相当普及，技术已相当成熟，按破碎的机械方法不同分为剪切破碎、冲击破碎、低温破碎、湿式破碎等。,3 分选,主要是依据各种废弃物物理性能的不同进行分拣处理的过程。废弃物再回收利用时，分选是继破碎后的重要操作工序，分选效率直接影响到回收物质的价值和市场销路。分选的方法主要有筛分、重力分选、磁力分选、浮力分选等。,4 固化技术,指通过物理和化学方法，将废弃物固定或包含在坚固的固体中，以降低或消除有害成分的逸出，是一种无害化处理。固化后的产物应具有良好的机械性能、抗浸透、抗浸出、抗干裂、抗冻裂等特性。目前，根据废弃物的性质、形态和处理目的可供选择的固化技术有以下5种方法，即水泥基固化法、石灰基固化法、热塑性材料固化法、高分子有机物聚合稳定法和玻璃基固化法。,二、卫生填埋技术,：为防止地下水和大气污染，利用坑洼地填埋城市垃圾，是一种既可处置废物，又可覆土造地的保护环境措施。现在主要进行厌氧填埋，同时可回收甲烷气体。,卫生填埋（sanitary landfill）,定义,卫生填埋技术俗称卫生填埋法和安全填埋法。该法属减量化、无害化处理中最经济的方法。处理性质可以是永久性的最终处理，也可以是短期性的暂时处理。此法是在平地上，或在平地上开槽后，或在天然低洼上，逐层堆积压实、覆盖土层。,废渣每压实1.83.0m厚覆1530cm后，再堆积第二层。最外表面覆土5070cm作为封皮层。为防废渣浸沥液污染地下水，填埋场底部与侧面采用渗透系数较小的粘土作防渗层，为防渗层上,设置收集管道系统，再用泵将浸沥液抽出去处理。当填埋物可能产生气体时，则需用透气性良好的材料在填埋场不同部位设置排气通道，把气体到处处理。,目前，化工废渣卫生填埋技术已广泛使用，其原因在于，它存在以下优点：,卫生填埋由于具有技术成熟、处理费用低等优点，投资稍少、工艺简单、处理量大，并较好地实现了地表的无害化。,但是卫生填埋相对焚烧处理，投资和运行费用较低，但填埋场占地相当大，大量有机物和电池等物质的填埋，使卫生填埋场渗滤液防渗透、,因此，在操作管理上必须严格限制危险废物入场处置，要对每天填埋的废物进行压实覆盖，并特别要注意封场后填埋场的维护和管理。,卫生填充法有存在的弊端！,收集处理系统负荷和技术难度大，投资高，填埋操作复杂，管理困难，处理后污水也难以达标排放。此外，填埋场的甲烷、硫化氢等废气也必须处理好，以确保防爆和环保要求。,为了防止填埋废物与周围环境接触，尤其是防止地下水污染，在设计上除了必须严格选择具有适宜的水文地质结构和满足其他条件的场址外，还要求在填埋场底部铺有一定厚度的黏土层或高密度聚乙烯材料的衬层，并具有地表径流控制、浸出液的收集和处理、沼气的收集和处理、监测井及适当的最终覆盖层的设计。,卫生填埋技术的应用,三、焚烧技术,把可燃固体废物集中在焚烧炉中通空气彻底燃烧是出土地填埋之外的一种处理废渣的重要手段,原理：利用高温分解和深度氧化的过程，目的在于使可燃的固体废物氧化分解，借以减容、去毒并回收能量及副产品。,固体废物经过焚烧，体积一般可以减少80 90，一些有害固体废物通过焚烧，可以破坏其组成结构或杀灭病原菌，达到解毒、初读、回收能量等的目的。而且处理废物快速高效，工厂化、全天候、处理能力大。,工业设备,目前，全世界约有1000多座现代化垃圾焚烧工厂，大型厂的垃圾处理能力达2500t/d。焚烧产生的热能用于产生蒸汽或发电；据统计，平均5t垃圾顶1t标准煤。股份少技术不仅有环保意义，有皆有经济价值。,大型焚烧设备,焚烧技术有什么优点喃？,焚烧化工废渣是一项综合处理的先进技术，其最大的好处是实现废渣的无害化、减量化和资源化。,其中最突出的是减量化，焚烧后，80%的体积被烧掉，剩下20%的废渣渣填埋；第二个达到无害化，不焚烧直接填埋，对周围环境有影响，焚烧后，垃圾中有害的微生物被杀掉，可燃物燃烧分解，部分有害有毒物质可转化为稳定物质；第三，垃圾焚烧后的余热可以发电，可以充分实现垃圾处理的资源化。,焚烧的优点,焚烧的弊端：,填埋处理必须占有大量土地，而且产生的废气、废水污染对周围环境会有影响。,焚烧设备,热解技术,固体废物热解：指利用有机物的热不稳定性，在无氧或缺氧条件下受热分解的过程。,热解法与焚烧法相比是完全不同的两个过程。焚烧是放热的，热解是吸热的；焚烧的产物主要是二氧化碳和水，而热解的产物主要是可燃的低分子化合物：气态的氢、甲烷、一氧化碳，液态的甲醇、丙醇、醋酸、乙醛等有机物及焦油、溶剂油等，固体的主要是焦炭和炭黑。,五 微生物分解技术,有机固体废物是一种可回收利用的“废弃物资源”，其回收利用技术主要有堆肥、厌氧消化、蚯蚓处理、液化、乙醇化、直接燃烧和固化等。为此，通过对常见几种有机固体废物资源化利用技术的特点和存在问题进行了分析，探讨了未来发展趋势。建议有关部门今后要加强液化与乙醇化技术的系统性研究以及工艺过程的开发。,随着工农业的发展和人类生活水平的提高，产生的固体废弃物越来越多。在这些固体废物中，有相当大一部分是有机固体废弃物，含有大量的致病菌传播疾病；在堆积过程中它们产生含高浓度渗滤液，严重污染环境；同时，还会产生沼气，具有潜在的危险。因此，如何加速固体有机废弃物的稳定化，使其无害化和资源化，是亟待解决的问题之一。,堆肥处理 堆肥化是指利用自然界中广泛存在的微生物，通过人为的调节和控制，促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。根据堆肥微生物生长的环境差异，可以将堆肥化分为好氧堆肥和厌氧堆肥两种。,产酸阶段起作用的细菌是产氢产乙酸菌,发酵酸化阶段是由大量多种多样的发酵细菌完成。其中，最主要的是梭状芽孢杆菌和拟杆菌。,液化阶段的细菌包括纤维素分解菌、脂肪分解菌、蛋白质水解菌。,四川省遂宁市智明PIC种猪繁育场负责人冉智明展示利用微生物分解成功的猪粪块。据介绍，冉智明利用锯木粉与微生物发酵，铺在猪舍里，对猪排放的粪便、尿直接进行分解，只需要5-6天，就可产生白丝菌，达到零排放、无污染、无异味，真正实现环保养猪。采用这个新技术后，养猪大大节约成本，节水90%，节约人工四分之三，节约饲料20%，而且猪生长快，病少，肉质好.,转化利用技术,-转化利用技术属于资源化范围，利用化工新工艺、新方法把废渣转化为新的有用的产品。这是在废渣处理时应优先考虑的方法。,有色金属废渣资源化开发绿色节能建材产业技术,转化利用技术在生活中的应用,转化利用技术非常完美地将人们生活及工业中的一些“废物”有效的变为“宝物”。有色金属废渣变绿色环保材料、有机废物用以发酵、煤炭废渣用作化工原料这些变废为宝的转化例子在我们的日常生活中不胜枚举。,转化利用技术之“有机废物的堆肥”,堆肥是在消耗氧气的情况下利用自然的细菌、真菌、蠕虫和其他生物体使有机物质降解。因此需要控制适当的湿度、频繁的翻动或强制通风以供氧、使堆肥颗粒小于5 7cm，并使混合材料的C/N比控制在25/1 至 35/1之间，当然还要有合适的场地。堆肥的方法多样，有薄层堆肥、沟渠堆肥、箱柜堆肥和堆垛堆肥等。最常使用的是堆垛法和箱柜法。所谓堆垛法就是在堆肥地点，按要求将有机废弃物堆积成垛。该方法的优点在于不需要箱柜等堆肥装置以及持续的管理，但是容易孳生害虫。而箱柜法则是使用箱柜堆积有机废弃物进行发酵堆肥，其优点就在于分解较堆垛法迅速、并且有助于堆肥场所的整洁以及能够并阻止害虫的侵入。,当今世界环境保护，资源回收和再生利用是21世纪所研究的重要课题。如何利用转化利用技术将废渣转化为新的有用的产品，以确保人类生活的品质和能源的有效节约，已成为我们目前面临的重大问题。故此，转化利用技术是处理 废渣时不得不优先进行考虑的 方法。,2023/10/4,42,塑料废渣的处理和利用,随着塑料在生产和生活中使用的量高速增长，废塑料也迅速增长，据我国国家经贸委统计，2005年我国的废塑料产量为6.5x107t/a。而塑料性质较稳定，在自然环境中很难降解。废塑料已成为我国最典型的化工废渣之一。塑料废渣属于废弃的有机物质，主要来源于树脂的生产过程、塑料的制造加工过程以及包装材料。,2023/10/4,43,根据各种塑料废渣的不同性质，通过预分选后，废塑料可以进行熔融再生或热分解处理。1.预分选一般废品中的废塑料均为混合体。若混有或多或少附有泥、沙、草、木等，有时还会与金属等别种物质共同构成物件，如电线、包覆线等。因此其预处理工艺是很复杂的。分选处理工艺（或方法）：粉碎（低温有利）、水洗（去粉尘）、浮选（去草屑）、风选（水洗干燥后，重力分离）、磁选（去铁质）。为了减少分选的困难，回收废塑料时要注意分类收集。,2023/10/4,44,塑料垃圾,2023/10/4,45,2.熔融再生法：对单一种类热塑性塑料废渣进行再生称为单纯性再生即熔融再生。整个再生过程由挑选、粉碎、洗涤、干燥、造粒或成型等几个工序组成。,2023/10/4,46,4热分解法 是通过加压、加热等方法将塑料高分子化合物的链断裂，使之变成低分子烃类、燃烧气或油类的方法。其流程为5-12：压力、温度、催化剂 废塑料 预处理（清洗、干燥、破碎）热分解 分离（轻、重质油）气液分离 燃烧 放空、回收利用特点：可回收废旧塑料，消除白色污染，可得不含硫的燃气，燃气可做能源。问题：热分解产物C1 C4为气态烃、C5 C6为轻质油、C7 C30为重质油。实际多得各种烃类混合物，难做进一步分离，尚未找到理想的催化剂。塑料热分解技术可分为熔融液槽法、流化床法、螺旋加热挤压法、管式加热法等。目前可供实际应用的是前两种。,2023/10/4,47,流化床熔融固化法工艺流程见图5-14，其特点是可以同时处理各种废塑料，床的单位容积处理量高；但其冷凝器体积大，收率低。,硫铁矿炉渣的处理和利用,硫铁矿炉渣炼铁硫铁矿炉渣联产生铁和生水从硫铁矿炉渣回收有色金属硫铁矿炉渣制砖,硫铁矿炉渣：生成硫酸时焙烧硫铁矿产生的废渣。铁含量高低分为两类：高铁硫酸废渣（二氧化硅含量50%)硫酸渣化学成分来源：1.硫铁矿生产的硫酸工厂或车间 2.硫精矿生产的硫酸厂,概述,硫铁矿炉渣炼铁,硫铁矿炉渣炼铁的主要问题：含硫量较高含铁量较低解决方法：降低硫的含量（水洗法去除可溶性硫酸盐；烧结选矿法脱硫）提高硫铁矿炉渣的铁品位：提高硫铁矿含铁量重力选矿（磁性弱的铁矿石）根据硫铁矿渣中氧化铁与二氧化硅相对密度不同 假设：A=氧化铁-水；B=二氧化硅-水 A/B2.5时两者极易区分A/B=1.752.5两者易区分A/B1.25两者难区分 磁力选矿（黑色炉渣的铁矿物，磁性为主）,硫铁矿炉渣联产生铁和生水,回转炉生铁-水泥法 可利用高硫炉渣制含硫合格的铁，同时得到的炉渣又是良好的水利熟料。流程图 一次风 矿渣混料 重油 装置 炉渣 磁铁 粒铁 生铁 水泥,从硫铁矿炉渣回收有色金属,回收方法：氯化挥发（高温氯化）和氯化焙烧（低温氯化）氯化主要反应（Me：有色金属）流程图 CaCl2,磷石膏废渣的处理和利用,磷石膏是磷肥工业的固体废弃物，而磷酸是磷肥工业的基础。湿法磷酸生产工艺都是通过硫酸分解磷矿粉生成萃取料浆，然后过滤洗涤制得磷酸。过滤洗涤的过程中同时产生磷石膏废弃物。一般每生产1吨磷酸约产生5-6吨磷石膏，每生产1吨磷酸二铵排放2.55吨磷石膏,磷石膏一般呈粉状，因含有8-15%的附着水而呈浆体状，颗粒直径一般为5-150m，其主要成分为CaSO42H2O，含量可为7090%。其中所含的次要成分随矿石来源不同而异，成分较为复杂，一般都含有Ca、Mg类磷酸盐、碳酸盐及硅酸盐，此外，还含有少量的有机磷、硫、氟类化合物。磷石膏的外观一般呈灰白、灰、灰黄、浅黄、浅绿等多种颜色，相对密度为2.222.37,容重为0.7330.880g/cm3。,磷石膏中因含有种类较多的化学成分而增加了磷石膏的利用难度，一般不被作为石膏生产原料采用。仅有极少的一部分被作为土壤改良剂用于改良土壤或在一些石膏资源匮乏的地区经过以水洗为主要手段的初级处理后作为生产原料使用。这些较为简易的处理或利用方式所消化的磷石膏对于磷肥类化工企业累年沉积、堆积如山的磷石膏山无异于杯水车薪。且水洗处理方式产生大量的废水，即浪费了水资源，恶化了生态环境，同时水洗处理几乎无经济效益可言，无法从根本上解决问题。,国内小型企业大多采用干法排渣，平地堆放的办法。大型磷肥企业采用湿法排渣，在山谷筑坝堆放，建管道收集回水作循环使用。由于堆存量很大，占用大量的土地，磷石膏处理早就是制约行业发展的一个重要因素。据不完全统计，目前国内堆存的磷石膏渣达到1亿多吨，每年还要新产生数千万吨。除去综合利用的约10%外，还有90%磷石膏渣要作废弃堆放处理。若把磷石膏渣定为危险废物，则所有磷复肥企业的磷石膏渣场都不符合要求，须花费大量的资金重建改建渣场，目前堆存的1亿多吨磷石膏渣将需要重新处置。这将大大提高磷肥的生产成本。,露天堆放的磷石膏,一、直接利用：1、用作土壤调节剂；2、生产装饰板原料；3、水泥缓凝剂二、生产硫酸和水泥三、制取硫酸钾,高强耐水性磷石膏砖,