环境导论-巫殷伟.pptx

水泥窑协同处置污泥重金属研 究 生：巫殷伟2016年5月24日内容 研究背景1国内外研究现状2研究目的及意义3污泥物化性质 4污泥掺入对水泥煅烧、水泥性能影响65 结论6一、研究背景1.1污泥处置现状大气、土壤和地下水等二次污染截至2014年3月底，全国累计建成污水处理厂3622座年产生含水量80%污泥3500多万吨国内污泥处理处置处理方式华南理工大学South China University of Technology1.2 水泥窑协同处置污泥概况废弃物水泥生产线日处置/t年处置/t污泥广州越堡水泥厂600220000北京金隅水泥厂500180000武穴华新水泥置潜力/前景 一条400~600t/d的干法线，如果有 22万吨/年固体废物处理能力，那么： 2012年底全国1637条新型干法线，如果都能够协同处置废弃物，则将有3.6亿吨/年的巨大处置潜力。华南理工大学South China University of Technology1.3 水泥窑中的重金属及其危害来源生料循环燃料废弃物危害华南理工大学South China University of Technology熟料水泥二、国内外研究现状2.1 重金属的挥发挥发等级 输出比例90%~100% 进入熟料66~98% 进入窑灰100% 进入烟气 重金属挥发等级 煅烧气氛（氯值）(CdCl2, ZnCl2和PbCl2 的沸点：960, 732, 950℃) 喂料量 煅烧制度（滞留温度与时间） 物料流态影响因素华南理工大学South China University of Technology2.2 氯对重金属挥发的影响MxOy + nACl→ MxCln↑ + AnOy800~850℃从图中可以看出，增加0.4%氯含量，重金属挥发量增加2%-5%。氯对重金属挥发有促进作用，应避免增加氯含量，减少对环境的影响。华南理工大学South China University of Technology J. Luan等人研究表明污泥焚烧添加氯能增加重金属的挥发 2.3 重金属的固化一次固化机理CuCu大量时，C3S → C2S+C取代CaO中的Ca形成 Ca–Cd–O MgNiO2新相新相Pb集中于Minute spherule; 少量在C3SCdNi进入C4AF 晶格 进入C4AF 晶格 间隙固溶体间隙固溶体同晶取代同晶取代取代C4AF 或C3S中的Ca 取代C4AF 中的Fe，取代C3S中的Ca2+ vC3A C4AF C3S C2S （超过0.7% 时，C3A失稳 ，Ca6Zn3Al4O15 生成； 超过2%时，C3A消失， 被Ca6Zn3Al4O15 取代）Zn浓度决定产物C2S (高K时K2CrO4 and/or K2Cr2O7 ) (=0.5% 减少 f-CaO ） （2.5% C3S →C2S+C, Ca4Al6O12CrO4 Ca6Al 4Cr2O15)Cr溶出重金属固化溶出示意图华南理工大学South China University of Technology物理、化学吸附二次固化机理化学结合（表面络合、沉淀、共沉淀）包裹（C-S-H）Pb：C-S-H 中 Ca 被 取代，并进入 C-S-H 结构中与 Ca、Si 发生键接，稳定固化在水化产物中Ni：①以惰性 MgNiO2化合物形式吸附在水泥颗粒表面②固化在双层氢氧化物层中，与 Al 结合生成一种化合物Cd：①共沉淀方式形成无定形的水化硅酸镉/钙②与C-S-H 发生离子交换Zn：①与OH-形成 Zn( OH)2无定型层，并附着在已经水化的水泥颗粒表面; ②取代 C-S-H 中的 Ca或与 C-S-H 表面Ca反应形成Ca[Zn(OH)3H2O]3替代C-S-H / AFt 晶格Zn, Pb, Cu钙矾石( AFt) 晶体为定向排列呈柱状结构，通过化学置换在晶体柱间间隙、通道及其表面电负性可也可容纳吸附许多重金属重金属沉淀无定型氢氧化物共沉淀华南理工大学South China University of Technology2.4 重金属的浸出浸出特征 类型1:在实验开始就快速浸出（Mg，Na， K） 类型2：开始快速浸出，然后变得缓慢（Cd，Zn， Ni) 类型3：浸出更加缓慢（Pb， Cr， Cu ，Co） 类型4：一些元素（As、P）再吸附或者生成沉淀物(BaSO4) 类型5：一段时间之后才开始浸出（还原性沉淀物） 重金属在水泥生料、熟 料、砂浆中浸出特征Mg, Na, KCd, Zn, NiPb, Cr, Cu, CoAnoxic sediments水泥对污泥中的重金属具有较好的固化作用As, P, Ba华南理工大学South China Univer