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1、工业废渣综合利用技术讲义1 工业固废概述 在工业生产中，排放出的有毒的、易燃的、有腐蚀性的、传染疾病的、有化学反应性的以 及其他有害的固体废物均属工业有害废渣。为便于管理，一般将这些废渣分成下述几类：（1）有毒废物。对任何一类特定的遗传活动测定呈阳性反应的；对生活蓄积的潜在性试验 呈阳性结果的；超过“特定化学制剂表列”中规定的含量的；根据所选用的分析方法或生物监测方法，超过所规定浓度的废物。 （2）易燃废物。含燃点低于60的液体废弃物；在物理因素作用下，容易起火的含液体和气体的废弃物；在点火时剧烈燃烧，易引起火灾的和含氧化剂的废弃物等。 （3）有腐蚀性的废物。含水废弃物、 不含水但加入等量水后
2、浸出液的PH 值为 3 以下或 12 以上的废弃物：最低温度为55时，对钢制品的腐蚀深度大于064cma 的废弃物。 （4）能传染疾病的废物。医院或兽医院未经消毒排出的含有病原体的和含致病性生物的污 泥等。 （5）有化学反应性的废物。容易引起激烈化学反应但不爆炸的、易与水激烈反应可形成爆 炸性混合物的；与水混合时释放有毒烟雾的；在有强烈起始源（加热或和水作用）产生爆炸性 或爆炸性反应的；在常温常压下，可能引起爆炸性反应或分解的；属于A 级或 B 级的炸药（包 括引火物质、自动聚合物和各种氧化剂）等。 一、根据生产工艺和废物形态：连续产生 粉煤灰浆 定期批量产生食品加工一次性产生 废催化剂、设备
3、清洗、车间打扫 事故性排放 报废原料产品二、工业固废来源分类 采矿：剥离物、尾矿等 冶金：高炉渣、钢渣、赤泥等 化工：无机盐、铬渣、碱渣、废催化剂、油泥、硫铁矿渣、废石膏等 煤系：粉煤灰、煤矸石、炉渣 工业固废分类 按照危害：一般工业固废、危险废物 按照行业类别：冶金、采矿、化工、放射性、玻璃、陶瓷,. 矿山固体废物：开采过程中产生的剥离物和废石，以及在选矿过程中所排弃的尾矿。剥离 废石、掘进废石、煤矸石、选矿废石、选洗废渣、各种尾矿等。分为露天开采和地下开采。冶金固体废物指在各种金属冶炼过程中或冶炼后排出的所有残渣废物。如高炉矿渣、 钢渣、 各种有色金属渣、铁合金渣、化铁炉渣以及各种粉尘、污
4、泥等。高炉渣 普通硅酸盐水泥碱度， （CaO+MgO ）/（SiO2+Al2O3） 钢渣 钢渣碱度CaO/（SiO2+P2O5）轧钢固体废物 铁合金固体废物 烧结固体废物烧结粉尘、高炉粉尘、炼钢尘泥等 重有色金属冶炼废物、铝工业、稀有金属冶炼 化工固体废物：化学工业生产过程中产生的固体、半固体或浆状废物。包括化工生产过程中进 行化合、分解、合成等化学反应所产生的不合格产品和副产物、失效催化剂、废添加剂、未反 应的原料及原料中夹带的杂志等直接从反应装置排出的，或在产品精制、分离、洗涤时由相应装置排出的工艺废物；还包括粉尘、污泥、泄露固体废物和报废的设备等。 产生量大，种类繁多。 无机盐 铬盐、黄
5、磷、氯化钠、锌盐；氯碱含汞；磷肥 磷石膏、酸性硅胶、粉尘和泥磷；氮肥 造气炉渣、废催化剂等；硫酸硫铁矿烧渣、污泥、废催化剂；染料染料合成过 程产生的废渣、高浓度母液、滤渣等；纯碱氨碱生产。有机原料、感光材料等。 三、工业固体废物再生利用的必要性 （一）环境污染问题1、产量增长迅速2、环境污染危害严重。水体、大气、土壤、生物 3、具有难处理处置的特点。长期性、间接性、隐蔽性 （二）资源化价值1、生产建材原料2、直接筑路、回填3、利用有用组分4、回收有价金属5、生产农肥、改 良土壤 工业固废特点：1 产生源相对集中2 成分比较单一，性质稳定3 成分与性质、工艺结构、原料密切相关 与城市生活垃圾、农
6、业固废相比：1 造成污染危害的成分较单一2 分类处理处置3 特定地区差异明显4 有害成分浓度高， 污染物集中，危害更严重 固体废物在环境中行为考察指标1 滞留因子反应有毒有害物质在土壤中由于吸附作用产生的随水流迁徙时的滞后现象。 2 降解常数和生成系数 3 生物富集因子 4 有毒有害物质空气扩散系数Da 有毒有害物质在土壤中的扩散系数 2 工业固体废物的运贮与处理处置2.1 工业固体废物的收集与运输 1. 收集运输费用增加产量种类增加，处置设施选址困难，远离市区，运输时间延长 2. 作业环境不佳贮存、收集运输时间长，腐败分解变质，产生有害气体，释放有害成分。3. 收集运输风险较大事故导致外溢和
7、泄露 工业固废收集原则：1.以工业区规划为基础2.以企业为负责人3.服从工业区域的整体规划或者工业固体废物管 理机构的宏观调控4.在资源综合利用基础上实行规模处理和处置5.建立收集运输调度机构6.危险性或者有毒有害性废物，科学规划运输线路 工业固体废物运输方式 车辆运送、船舶运送、铁路运送、管道运送（真空抽吸、空气压送。企业内的泥浆和液态废物） 工业固废的收集运输机械 安全、清洁、效率和经济固废外观形状和物理化学性质 液体 吸引车、油罐汽车；泥状吸引车、自卸车；粉粒 吸引车、散装车；固体自卸 车、集装箱车、平板车、篷车 工业固体废物的贮存 露天堆存法废石、废渣，不溶性和低溶性，无毒 筑坝堆场法
8、尾矿粉、砂和粉煤灰压缩干贮法减少占地，北京高井电厂。干粉煤灰拌合适量水，分层铺洒在贮灰场上，推土 机压缩成板状。2.2 工业固体废物处理技术 1. 物理与化学处理技术 破碎与压缩 浓缩脱水与干燥分离、分选重力分离、过滤分离、气浮分离、化学分离重力分选、风力分选、重介质分 选、磁力分选、摇床分选 中和、沉淀与絮凝、氧化还原、稳定化2 厌氧消化 3 焚烧与热解 一、废物的再生与利用 原位再生产生废物的地方回收 异位再生废物交换信息交换和实物交换 二、物质分离与回收工艺1 活性炭吸附技术重金属离子的浸取液，如电镀行业含铬废水 2 蒸馏废镍镉电池真空蒸馏技术 利用混合物中各组分的蒸气压差异。被加热后产
9、生液相和蒸气相，高挥发性能组分上升到 塔顶，低挥发性能组分流到塔底。 蒸馏技术从废物中回收有机化合物样品的液相分离技术。 特点： 不破坏产品；没有污水排放；可提高化学品价格；满足严格排放标准；选择性回收 方法：旋转蒸发系统、薄膜蒸发器、气提系统、间歇式、连续分馏、共沸分馏、萃取分馏、 分子分馏3 电解 利用直流电进行溶液氧化还原反应。利用电极与废液中有害物质发生电化学作用消除其毒 性。废物在阳极氧化，在阴极还原，或者与电极反应产物作用，转化成无害成分被分离去除。 方法： 按污染物净化机理分：电解氧化法、电解还原法、电解凝聚法、电解上浮法。直流电解法、间接电解法 电解凝聚气浮：将需要处理的废液作
10、为电解质溶液，在直流电的作用下发生电化学反应，在电解过程中，产生电解氧化反应、电解絮凝反应和电解气浮反应，可以处理多种含有机物、 重金属的废液。 应用：电解氧化处理垃圾渗滤液；膜辅助电解处理草浆黑夜的碱回收；感光材料处理；有色金属 渣中回收铜4 水解 5 离子交换 6 萃取利用有机溶剂从不相溶的液相中把某种物质提取。 7 膜分离 8 气提分离、提纯及回收挥发性有机物 用途：不溶于水的有机物去除或高沸点水溶性化合物的分离，将挥发性物质转移到蒸气相 中以便回收利用或处理方法：空气气提、水蒸气气提9 薄膜蒸发 在半固态、液态的工业固体废物中去除挥发性有机质的预处理；可能淤塞或堵塞传统蒸发 器的废物，
11、低压条件下进行，脱除热敏性液体或高黏性物料中的低沸点物质。 以机械旋转刮片将液体物料涂布在加热面上，在真空环境下将其中所含低沸点物质蒸发去 除。如废机油再生、硫酸钠废水、氯化钠废水等10 冷冻结晶 通过降低溶液的温度使溶液达到饱和，适用于溶解度随温度降低而显著减少的盐类废液结晶操作。相分离过程，尚未商业应用 应用：无机肥料、纯碱、化学试剂、橡胶、橡皮、聚合物塑料、维生素、炸药等。 冷冻结晶优点比精馏、干燥能耗小 适用于共沸物等复杂物系的分离 结晶操作温度较低，对设备腐蚀程度小 改善操作环境，减少环境污染 火法冶金：利用高温从废物提取金属或其化合物的冶金过程，金属氧化还原反应废电池综合利用。处理
12、废干电池，回收汞；镍镉电池回收镍，高温熔炉；酸蓄电池废铅合 金板栅铸成合金铅锭制作合金板栅、铅还原技术 电子废物回收或再生（废电路板）、材料回收与土地还原 改良土壤膏，城市污泥 生产建材粉煤灰生产水泥，煤矸石生产建材，污泥生产建材 工业废物最终处理处置 矿山土地复垦，填埋，深井灌注和盐矿处置 3 工业固体废物污染修复技术3.1 工业固体废物污染途径 工业固体废物的露天存放或堆置于处置场，其中的有害化学成分可通过环境介质进入环境， 直接或间接地威胁着人类的健康。 化学成分形成化学物质型污染 其污染特性与废水、废气污染的区别 工业固体废物的污染对象 大气、水、土壤、动植物有机体内积蓄3.2 土壤与
13、地下水修复技术 修复技术：物理化学修复技术、生物修复技术、植物修复技术、综合修复技术 原位修复（ in-situ remediation ） ：对土壤和地下水中的污染物进行就地处置，使之得以降解 和解毒，不需要建设昂贵的地面基础设施和远程运输，维护操作简单。可以修复深层次污染的 土壤和地下水 异位修复（ ex-situ remediation ） ：土壤挖出后进行处理，环境风险较低，可预测性强。3.2.1 物理化学修复技术 1 电动力学修复技术原理：将电极插入受污染的土壤溶液中，在电极上施加直流电后，两电极之间形成直流电场，水溶的或者吸附在土壤颗粒表层的污染物根据各自所带电荷的不同而向不同的电
14、极方向运 动。带正电荷的向阴极移动，带负电的离子向阳极移动，不带电的污染物随着孔隙水的电渗析流而发生迁移，其迁移量和迁移速度受污染物浓度、土壤粒径和含水量、污染物离子的迁移性 和电流强度的影响。到达电极区的污染物一般通过电沉积或者离子交换萃取被去除，从而达到修复的目的。 降解机理和运动机制：电解、电迁移、电渗析、电泳和自由扩散。 土壤电动修复的优点和缺点：优点：（1）可以处理其它方法不能处理的低渗透性土壤；（2）不必向土壤中加入有害环境的物质； （3）重金属污染物可回用；费用比较经济且处理彻底；（4）不需挖掘而直接处理土壤； （5）修复时间短；（6）试剂用量少、安装方便、操作简单、能耗低和修复
15、彻底。 存在问题 阳极电解水发生反应，产生pH 值， pH 变化，阳极形成酸性带；阴极形成碱性带。 电极极化降低电流密度，影响电修复效果。 重金属离子下渗至深层土壤。2 固化 /稳定化技术 重金属污染及多种复杂金属废物 修复技术： 玻璃化修复技术 （ vitrification ） 、 土壤淋洗技术 （soil flushing ） 、 土壤洗涤技术 （soil washing） 、土壤蒸汽抽提技术、溶剂抽提技术、化学氧化修复技术、封闭技术 玻璃化技术向污染土壤中插入加热电极，对污染土壤固体组分给予16002000 度的高温处理，使有机 污染物发生热解，无机污染物固定在形成的玻璃体中。融化的污
16、染土壤冷却后形成化学惰性的、非扩散的整块坚硬玻璃体，有害的无机离子也得到固化。特点： 去除有机污染物，固定化大部分无机污染物。挥发性和半挥发性有机物、金属、放射性。 时间短 6-24 个月。能耗高，砾石含量低。 土壤加热因其污染物向清洁土壤迁移。含水率低，污染物圣地小于6m 的土壤。 土壤淋洗技术（soil flushing）原位修复，借助能促进土壤环境中污染物溶解或迁移作用的溶剂，通过水利压头将其喷淋 或注入到被污染土层中，然后把含有污染物的液体从土层中抽出来，进行分离和污水处理，去 除水中的污染物。特点： 化学助剂，提高污染物溶解性和可迁移性 有机、无机污染物 表面活性剂处理有机污染物污染土壤螯合剂、酸处理重金属污染土壤 土壤洗涤技术（soil washing）异位修复。 土壤挖掘出来，进行物理筛分，分成不同颗粒级别，用水或化学试剂溶液清洗，去除污染物，再处理含有污染物的废水或废液，最后把土回填。特点： 大粒级土壤，含沙率高土壤修复（黏土难） 各种类型污染物（重金属、放射性、有机）水或加入其他化学试剂 设备可运输，随
