化工廢渣處理及資源化課件

1、第五章 化工廢渣處理及資源化化工環(huán)境污染概況化工污染物種類及來源化工污染的特點第1頁，共61頁。1第一節(jié) 化工廢渣的來源及特點化工廢渣的來源化工廢渣的分類化工廢渣的特點固體廢物的影響第2頁，共61頁。2化工廢渣的來源化工廢渣：指化學工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的固體和泥漿廢物。包括化工生產(chǎn)過程中排放的不合格產(chǎn)品、副產(chǎn)物、廢催化劑、廢溶劑、蒸餾殘液以及廢水處理產(chǎn)生的污泥等。由化工企業(yè)排放出的固體形式的廢棄物質，凡是具有毒性、易燃性、腐蝕性、放射性等各種廢物都屬于有害廢渣。第3頁，共61頁。3化學工業(yè)固體廢物的來源及主要污染物第4頁，共61頁。4第5頁，共61頁。5化工廢渣的分類按化學性質分類 無機廢渣：廢

2、渣排放量大、毒性強、對環(huán)境污染嚴重。 有機廢渣：組成復雜，具有毒性、易燃性和爆炸性，但一般排放量不大。第6頁，共61頁。6按對人體和環(huán)境的危害性不同 一般工業(yè)廢渣：對人體和環(huán)境危害小，如硫酸礦燒渣和合成造氣爐渣。 危險廢渣：具有毒性、腐蝕性、反應性、易燃易爆性，如鉻渣、含汞鹽泥等。第7頁，共61頁。7按化工廢渣的來源分類第8頁，共61頁。8化工廢渣的特點化學工業(yè)固體廢物有如下特點 1. 廢物產(chǎn)生和排放量比較大 2. 化工固體廢物中危險廢物種類多，有毒物質含量高 3. 廢物再資源化可能性大第9頁，共61頁。9常見的化工危險廢物（1）四氯乙烯、苯酚、苯胺等有機物原料生產(chǎn)中用過的廢溶劑、產(chǎn)生的蒸餾重

3、尾餾分、蒸餾釜殘液、廢催化劑等。（2）三氯酚等農(nóng)藥及其中間體生產(chǎn)中產(chǎn)生的蒸餾釜殘液、過濾渣、廢水處理剩余的活性污泥等。（3）鉻黃、鋅黃等無機顏料、氯化法鈦白粉生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢渣和廢水處理污泥。（4）水銀法燒堿生產(chǎn)中產(chǎn)生的含汞鹽泥，隔膜法燒堿生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢石棉絨。（5）煉焦生產(chǎn)氨蒸餾塔的石灰渣、沉降槽焦油渣等。第10頁，共61頁。10固體廢物的影響固體廢物的產(chǎn)生量大，處理和處置水平低、綜合利用少、危害嚴重?；U渣大部分排出的廢渣采取堆存處理，使土地毒化、酸化、堿化。經(jīng)雨淋濕浸出的毒物，會導致水體污染。固體廢物的塵粒會污染大氣，焚燒時散發(fā)的毒氣和臭味也會污染大氣。第11頁，共61頁。11第二節(jié) 化

4、工廢物處理技術化工廢物的處理與處置包括處理和處置兩方面?；U物處理（treastment）是指通過物理、物化、化學、生物等不同方法、使化工廢物轉化成為適于運輸、貯存、資源化利用以及最終處置的一種過程?；U物的處理方法有物理處理、物化處理、化學處理和生物處理四種。第12頁，共61頁。12第13頁，共61頁。13固體廢物的常用處理方法壓實破碎分選固化技術增稠和脫水焚燒熱解技術堆肥技術第14頁，共61頁。141. 壓實壓實：也稱壓縮，是用物理方法提高固體廢物的聚集程度，增大其在松散狀態(tài)下的容量，減少固體廢物容積，以便于利用和最終處置。根據(jù)廢物的類型和處置目的的不同，壓時的處理流程可分為： 第15

5、頁，共61頁。15第16頁，共61頁。162. 破碎破碎：指用機械方法將廢物破碎，減小顆粒尺寸，使其適合進一步加工或能經(jīng)濟地再處理的預處理過程。按破碎地機械方法不同，可分為： 剪切破碎：依靠機械剪切力將固體廢物破碎的過程，主要用于金屬、木質、塑料、橡膠、紙等的破碎。 沖擊破碎：靠打擊錘與固定板之間的強力沖擊作用將固體破碎的過程，主要用于廢玻璃、瓦礫、廢木質、塑料和廢家電等的處理。第17頁，共61頁。17 低溫破碎：利用固體廢物低溫變脆的性質而進行有效破碎的方法，主要用于汽車輪胎、包覆電線、廢家電等的處理。 濕式破碎：基于紙漿在水力作用下發(fā)生漿化，而將廢物處理與制漿造紙結合起來的技術，主要用于回

6、收城市垃圾中的大量廢紙。 半濕式選擇破碎：基于廢物中各種組分的耐剪切、耐壓縮、耐沖擊性能的差異，采用半濕式在特制的具有沖擊、剪切作用的裝置中，對廢物做選擇性破碎的一種技術，分三級進行（P149）第18頁，共61頁。183. 分選分選：依據(jù)各種廢物的不同物理性能進行分選處理的過程，是繼破碎以后重要的操作工序，直接影響回收物質的價值和市場銷路。主要分選方法有： （1）篩分：利用固體廢物的粒度差，通過一定孔徑的篩網(wǎng)振動來分離物料的方法。 （2）重力分選：利用混合固體廢物在介質中的密度差進行分選的方法。 風力分選：基于固體顆粒在風力下用下，相對密度大的運動距離近，相對密度小的運動距離遠而分選。第19頁

7、，共61頁。19 慣性分選：基于廢物各組分的相對密度和硬度差異而進行分離的方法，主要用于回收垃圾中的重金屬、玻璃、陶瓷等相對密度較大的組分。 重液分選：將兩種密度不同的固體廢物放在密度介于兩者之間的重介質中，使輕固體上浮，重固體下沉的分選方法。主要的重介質有固體懸浮液、氯化鈣水溶液、四溴乙烷水溶液等。第20頁，共61頁。20（3）磁力分選：基于固體廢物的磁性差異而達到分選效果的技術。主要用于城市垃圾重鋼鐵回收、鋼鐵工業(yè)塵泥及廢渣重原料的回收。（4）浮選法：根據(jù)固體廢物粒子的表面性質，加入浮選劑，通入空氣，在水中形成氣泡而選擇性吸附部分粒子的操作。主要用于工礦企業(yè)固體廢物處理，如粉煤灰浮選回收炭

8、。（5）靜電分離技術：利用物質的電導率、熱電效應及帶電不同而分離的分選方法。主要用于塑料，橡膠和纖維紙，合成皮革等物質的分選。第21頁，共61頁。21 （6）渦電流分離技術：將非磁性而導電的金屬置于不斷變化的磁場中，使金屬內部產(chǎn)生渦電流排斥力，而分離金屬物料的技術。但該法運用較困難。 （7）光電分離技術：利用物質表面光反射特性的不同而分離物料的方法。第22頁，共61頁。224. 固化技術固化技術：指通過物理或化學方法，將廢物固定或包含在堅固的固體中，以降低或消除有害成分的溶出特性。根據(jù)廢物的性質、形態(tài)和處理目的，固化技術有：水泥固化法、石灰基固化法、熱塑性材料固化法、高分子有機聚合法和玻璃基固

9、化法。 （表52）第23頁，共61頁。235. 增稠和脫水增稠和脫水：主要用于污泥的處理和利用，進一步降低污泥中含水率的方法。主要有自然干化法和機械脫水法第24頁，共61頁。246. 焚燒焚燒：一種高溫處理和深度氧化的綜合工藝，通過焚燒使化學活性成分被充分氧化分解，留下無機成分排出的方法。焚燒法的優(yōu)缺點：該法能使廢物容積減少，毒性降低，同時可回收熱量和副產(chǎn)品，是城市垃圾處理的三大方法之一。（P151）第25頁，共61頁。257. 熱解技術熱解技術：指在氧分壓較低的條件下，利用熱能使可燃性化合物的化學鍵斷裂，由大分子有機物轉化成小分子燃料氣體、油和固形炭等。熱解法的優(yōu)點第26頁，共61頁。268

10、. 堆肥技術堆肥技術：依靠自然界廣泛分布的細菌、放線菌、真菌等微生物，人為地促進可被生物降解的有機物向穩(wěn)定的腐殖質轉化的生物化學過程。堆肥化的產(chǎn)物稱為堆肥，可作肥料。主要用于城市垃圾的處理。第27頁，共61頁。27第三節(jié) 化工廢物的資源化技術 化工廢渣治理的基本途徑從改革工藝路線開始，盡可能采用無毒、無害或低毒、低害的原料和能源；采用不產(chǎn)生或少產(chǎn)生廢渣的新技術、新工藝、新設備；最大限度提高資源和能源的利用率，把廢渣消滅在生產(chǎn)過程中；同時對產(chǎn)生的固體廢物進行無害化處理，使固體廢物進行資源化回收和利用。第28頁，共61頁。28第29頁，共61頁。29第30頁，共61頁。30主要內容塑料廢渣的處理和

11、利用硫鐵礦渣的處理和利用堿渣電石渣鉻渣的處理和綜合利用化學石膏的處理和綜合利用廢催化劑的處理和回收廢油處理及再生利用技術廢酸廢堿處理及再資源化技術第31頁，共61頁。31塑料廢渣的處理和利用塑料廢渣：屬于廢棄有機物質，主要來源于樹脂生產(chǎn)過程、塑料加工過程以及包裝材料。塑料的性質：低溫下可以軟化成型；適當溫度和壓力下，可以分解為低分子烴類。塑料廢渣的處理和利用途徑：再生處理法；熱分解法；焚燒法；濕式氧化法和化學氧化法等。第32頁，共61頁。32預分選預分選：廢塑料在進行處理和利用前，通常要進行破碎和分選等預處理。第33頁，共61頁。33再生處理法對于單一種類的熱塑性塑料廢渣，可采用熔融再生的方法

12、進行再生處理，工藝流程如下： （1）挑選； （2）粉碎； （3）洗滌和干燥； （4）擠出造?；虺尚?。第34頁，共61頁。34熱分解法熱分解法：通過加熱等方法將塑料高分子化合物的鏈斷裂，使之變成低分子化合物單體、燃料氣或油類等再加以利用。熱分解法流程如圖所示：第35頁，共61頁。35焚燒法焚燒法是一種傳統(tǒng)的處理方法，但目前并無推廣價值，原因有： （1）塑料種類繁多，加熱特性復雜，受熱不能全熔，焚燒困難； （2）塑料與金屬、玻璃等組合制品多，影響燃燒效果； （3）塑料與碳酸鈣混成的制品，具有不可燃性； （4）塑料中很多含氯產(chǎn)品，燃燒時會產(chǎn)生氯化物等腐蝕性和污染性氣體，造成二次污染。第36頁，共61

13、頁。36濕式氧化和化學處理法濕式氧化是在一定溫度和壓力下，使塑料渣在水溶液中氧化，轉化成不會污染的物質的一種處理方法。據(jù)報道，一般塑料廢渣在40kg/cm2的壓力和120370下，均可在水溶液中進行氧化。化學處理法則是利用塑料廢渣的化學性質，將其轉化為無害物質的方法。如將某些塑料廢渣加氫反應制得燃料等。第37頁，共61頁。37硫鐵礦渣的處理和利用硫鐵礦渣的來源、組成和危害 a：硫鐵礦渣是用硫鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸時產(chǎn)生的廢渣。 b：硫鐵礦渣的重要成分是Fe2O3、Fe3O4以及其他重金屬氧化物、硫酸鹽、硅酸鹽等。 c：硫鐵礦渣粉塵含量多，隨風飛揚、污染大氣，F(xiàn)e2O3成褐紅色，隨水流進入地表水和地

14、下水會污染水源和土壤。第38頁，共61頁。38硫鐵礦渣的處理和利用利用硫鐵礦渣煉鐵利用硫鐵礦渣生產(chǎn)生鐵和水泥回收有色金屬制造建筑材料第39頁，共61頁。39堿渣堿渣是指氨堿法制堿過程中排放出的廢渣。堿渣的來源 a.蒸氨塔排出的廢液中的沉淀物； b.精制鹽水時排出的一次和二次鹽泥； c. 苛化制堿時排出的廢泥。第40頁，共61頁。40堿渣的處理生產(chǎn)堿渣水泥 a.對堿渣的主要處理出路是用來生產(chǎn)堿渣水泥。 b.堿渣的含水量較高，故需要脫水、烘干后才能使用。 c. 另外需在堿渣中配入一定量的酸性氧化物或煤粉灰，進行脫氯，否則會影響水泥的凝結效果。第41頁，共61頁。41電石渣電石渣是生產(chǎn)乙炔氣體和聚氯

15、乙稀等生產(chǎn)過程中所排出的廢渣。電石和水反應后產(chǎn)生的濕電石漿，含水量6070，所以電石渣使用前需進行脫水處理。電石渣主要成分為氧化鈣，是高堿性物質，可代替石灰石生產(chǎn)電石渣水泥。含水電石渣主要成分為氫氧化鈣，可代替石灰生產(chǎn)氯酸鉀。第42頁，共61頁。42電石渣可用來制造供生產(chǎn)氯仿的漂白液。電石渣還可以用作建筑材料。電石渣本身為堿性渣，可用來處理酸性廢水和酸性廢氣。第43頁，共61頁。43鉻渣的處理和綜合利用鉻渣的來源：鉻渣即鉻浸出渣，是金屬鉻和鉻鹽生產(chǎn)過程中的浸濾工序濾出的不溶于水的固體廢物，除部分返回再用外，其余堆存處理。鉻渣的危害： a. 鉻化合物中六價鉻毒性最強，具有強氧化性和透過體膜的能力

16、； b. 三價鉻濃度低時毒性較小； c. 金屬鉻和鋼材中的鉻對人體無害。第44頁，共61頁。44鉻渣在被排放和綜合利用前，一般需要進行解毒，基本原理是在鉻渣中加入還原劑，將六價鉻還原為無毒的三價鉻。第45頁，共61頁。45化學石膏的處理和綜合利用化學石膏的來源 a. 化學石膏是指以硫酸鈣為主要成分的一種工業(yè)廢渣。 b. 由磷礦石和硫酸反應制造磷酸所得到的硫酸鈣成為磷石膏； c. 由螢石與硫酸反應制氫氟酸得到的硫酸鈣成為氟石膏； d. 生產(chǎn)二氧化鈦得到的叫鈦石膏； e. 生產(chǎn)蘇打得到的叫蘇打石膏。 其中以磷石膏產(chǎn)量最大，其主要成分與天然石膏相同，但含有酸性物質，且有20的水分。第46頁，共61頁

17、。46化學石膏的處理和綜合利用 1. 作水泥參合料 （1）利用氟石膏作水泥緩凝劑，生產(chǎn)的水泥各項性能指標均能達到或超過國家標準； （2）磷石膏作水泥緩凝劑，堆放半年左右生產(chǎn)的水泥強度不低于天然石膏； （3）改性磷石膏作水泥緩凝劑，生產(chǎn)的水泥強度均比天然石膏高，而價格比天然石膏低。第47頁，共61頁。47 2. 制造半水石膏和石膏板（1）用磷石膏生產(chǎn)-半水石膏（高強石膏）：利用高壓釜法將二水石膏轉化成半水石膏。（2）用磷石膏生產(chǎn)-半水石膏（熟石膏）：利用烘烤法石二水石膏脫水成半水石膏。 3. 磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥 原理：將磷酸裝置排出的二水石膏轉化為無水石膏，再將無水石膏經(jīng)過高溫煅燒，使其分解為

18、SO2和CaO。SO2被氧化為SO3制成硫酸，CaO制成水泥。第48頁，共61頁。48 4. 磷石膏制取硫銨和碳酸鈣 原理：利用碳酸鈣在氨溶液中的溶解度比硫酸鈣小很多，硫酸鈣轉化為碳酸鈣沉淀，溶液轉化為硫酸銨溶液。 （NH4）2CO3CaSO4CaCO3（NH4)2SO4 5. 磷石膏用于改良土壤 磷石膏中含有作物所需的磷、硫、鈣、硅、鋅、鎂、鈦等養(yǎng)分，能起到改土肥田增產(chǎn)的作用。第49頁，共61頁。49廢催化劑的處理和回收廢催化劑的來源：催化劑在石油化學工業(yè)中的催化重整、催化裂化、加氫催化、烷基化等生產(chǎn)應用廣泛。催化劑在使用一段時間后會失活、老化和中毒，產(chǎn)生了大量廢催化劑。廢催化劑的特點 含有

19、稀貴金屬，回收價值高。 含有有機物，會污染環(huán)境，對貴金屬的回收帶來困難。 含有重金屬，會污染環(huán)境。第50頁，共61頁。50廢催化劑的回收利用技術 可根據(jù)催化劑的不同特點，回收利用稀貴金屬，如鉑、鈷、鉬、鉍等。 催化裂化的廢催化劑，可代替白土用于油品的精制。 可用廢催化劑生產(chǎn)釉面磚。第51頁，共61頁。51工程實例 從廢催化劑中回收金屬鉑。（P174） 從廢催化劑中回收銀。（P175） 從廢雷尼鎳催化劑中回收鎳。 （P175）第52頁，共61頁。52廢油處理及再生利用技術廢油：一般為液態(tài)，也有象瀝青和油渣一樣的固態(tài)。廢油的特點： 大部分不溶于水，但堿、酮、水溶性切削油等溶于水。 比水氫，多數(shù)可上

20、浮，但三氯乙烯、四氯乙烯及三氯甲烷和二硫化碳比水重。 具有引燃性，多數(shù)可燃，鹵化合物重，二氯乙烯、三氯化苯，但其他幾乎不可燃。第53頁，共61頁。53 多數(shù)可與油的同系物相溶。 廢油蒸汽比空氣重，易滯留于低洼處，濃度達到點火極限時，易爆。 人體與廢油接觸，可能產(chǎn)生中毒癥狀。廢油再生和利用的技術 （1）廢燃料油再生 a. 廢燃料油可再生利用的條件 (p176) b. 廢油變燃料油的過程（p177）第54頁，共61頁。54 （2）有機溶劑的再生 a. 主要采用蒸餾的方法再生，分簡單蒸餾和精餾。 （3）油份分離 a. 有油水分離，也有附著在污泥等固體上的油分離。 重力分離 離心分離 加壓上浮分離第55頁，共61頁。55 過濾分離 化學方法（絮凝沉淀法、調節(jié)pH破乳） 物理化學法 （吸附、離子交換、萃取、反滲透法） （4）焚燒 a. 廢油焚燒前應該盡量使廢油再生或再利用 b. 根據(jù)廢油的性質，需選用不同的焚燒爐。（p182） c. 廢油燃燒前，需進行一些前處理，與其他物質分