石灰固化

概念
• 石灰固化是以石灰为主要固化基材的一种固化处理方法。 把石灰、添加剂、废物与水混合，由于石灰和活性硅酸盐 料与水反应可生成坚硬的物质，而达到包容废物的目的。
• 材料
石灰固化应用范围
• 石灰固化已广泛应用于处理钙基脱硫废物和多种重金属废物。固化工 艺设备简单，操作方便，缺点是由于添加石灰和其他添加剂，会使废 物固化后的体积增加，固化物容易受到酸性溶液的浸蚀。若添加剂本 身就是待处理的废物，如煤粉灰、水泥窑灰等，则此法有以废治废的 优点。 • 石灰在土木工程中应用范围很广，主要用途如下： • （1）石灰乳和砂浆 消石灰粉或石灰膏掺加大量粉刷。用石灰膏或消 石灰粉可配制石灰砂浆或水泥石灰混合砂浆，用于砌筑或抹灰工程。 • （2）石灰稳定土 将消石灰粉或生石灰粉掺人各种粉碎或原来松散的 土中，经拌合、压实及养护后得到的混合料，称为石灰稳定土。它包 括石灰土、石灰稳定砂砾土、石灰碎石土等。石灰稳定土具有一定的 强度和耐水性。广泛用作建筑物的基础、地面的垫层及道路的路面基 层。 • （3）硅酸盐制品 以石灰(消石灰粉或生石灰粉)与硅质材料(砂、粉煤 灰、火山灰、矿渣等)为主要原料，经过配料、拌合、成型和养护后 可制得砖、砌块等各种制品。因内部的胶凝物质主要是水化硅酸钙， 所以称为硅酸盐制品，常用的有灰砂砖、粉煤灰砖等。
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（2）混合反应系统 （3）污泥输送系统 在很多情况下也可以向污泥中混入多种物料，如当处理污泥后进行填埋时，可 以污泥中添加飞灰和少量水泥，达到节省成本和增加硬度、造粒的效果。 5工程应用 脱水污泥石灰在西欧和北美有很长的历史，是至今在污泥处理处置中仍然采用 的一个方法，如美国华盛顿污水处理厂每天1000多吨（2005年数据）的污泥经 过石灰消毒后用于农业、林业和土地修复。以下介绍德国一个污泥石灰定向处 理的实例。 5.1处理目的 系统设计和实施中为了适应污泥处理处置的灵活性，考虑了将来不同的应用模 式，分别为 （1）污泥石灰处理作为杀菌，然后农用 （2）作为半干化用于异地焚烧 （3）作为固化以便填埋 5.2工艺 工艺主要包括： （1）向机械作用的流化床混合反应器中加入石灰 （2）机械类型：Loedige高效混合器 （3）石灰：细生石灰，CaO含量>90％ （4）混合器进口污泥含固率：约23％ （5）混合器出口污泥含固率：可在23－X％之间自由选择 （6）污泥结构：可根据用途调整
污泥石灰固化处理
• 1背景 • 随着我国污水处理厂的逐步增多与污水处理技术的发展， 污水在处理过程中产生的污泥也在逐步增多，目前，很多 污水厂仍然将污泥随意外运，简单填埋或堆放，这些废弃 物有机物含量和含水率都很高，容易腐烂发臭，给环境造 成了破坏。污泥处理处置有很多途径，如堆肥、焚烧等。 本文介绍通过石灰实现污泥干化、固化及杀菌的原理与方 法。
5.4污泥的中间储存 鉴于污泥石灰后有一个进一步的反 应过程，所以石灰处理后的污泥应 再进行一定时间的堆放。
• 图四
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处理设备图片
• 石灰固化其粉尘或悬浮液滴对粘膜有刺激作用，虽然程度 上不如氢氧化钠重，但也能引起喷嚏和咳嗽，和碱一样能 使脂肪乳化，从皮肤吸收水分、溶解蛋白质、刺激及腐蚀 组织。吸入石灰粉尘可能引起肺炎。最高容许浓度为 5mg/m3。吸入粉尘时，可吸入水蒸气、可待因及犹奥宁， 在胸廓处涂芥末膏；当落入眼内时，可用流水尽快冲洗， 再用5%氯化铵溶液或0.01%CaNa-EDTA溶液冲洗，然后 将0.5%地卡因溶液滴入。工作时应注意保护呼吸器官，穿 戴用防尘纤维制的工作服、手套、密闭防尘眼镜，并涂含 油脂的软膏，以防止粉尘吸入。[1] • 1、使用操作过程时间越短越好，放置在包装容器内的适当 处，起到密封吸湿的作用。 2、存放在干燥库房中，防潮， 避免与酸类物接触。 3、运输过程中避免受潮，小心轻放， 以防止包装破损而影响产品质量。 4、禁止食用，万一入 口，用水漱口立即求医。（切记不能饮水，生石灰是碱性 氧化物遇水会腐蚀！）
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图二
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污泥石灰处理后的工艺关键是污泥与石 灰的有效混合，如何实现低廉的运行成 本（即低电耗、低消耗CaO）以及良好 的污泥物理形态是混合技术的关键。传 统的机械搅拌混合技术无法满足这一要 求。 较为原始的处理装置是在蜗杆输送机中 加入钙粉，物料主要只经过推送过程， 所以混合不均匀（耗钙粉多、混合不均 匀，效果差）同时难以实现污泥性状的 改善。污泥一般为粘稠、致密的物料， 图三 现代污泥混合设备采用机械驱动流化床 工艺，通过犁形铲的翻抛作用将污泥打 散，并在疏松的状态下与氧化钙充分混 合。图2为用于污泥混合的Loedige罗迪 格机械驱动流化床混合反应器的示意图。 污泥石灰处理的工艺主要有以
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3污泥石灰干化固化杀菌后的利用与 处置
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图一•Leabharlann ••3.1概述 图1汇总污泥石灰处理后的各种处置和利 用途径。对于不同的处置和利用 3.2农业、绿化、林业和土地修复 对于重金属含量较低的污泥，石灰消毒后 的污泥（也可同时混入一定量的结构性物 质，如：秸杆、稻草、木屑等），用于农 业、绿化、林业或土地修复。这一方法西 欧、北美也有较多应用。 3.3卫生填埋 污水处理厂中从压滤机污泥含水率大约是 80%左右，通常含有大量的微生物与细菌， 且污泥体积大且性质极不稳定，如直接用 于卫生填埋是不符合要求的，遇到了潮湿 及雨季污泥极有可能发生大规模膨胀且产 生大量有害渗漏液体严重污染环境。 经过石灰固化处理后，污泥含水率可以降 到60%以下，生石灰与水的放热反应杀死 了大部分的微生物与细菌，钝化了大部分 的重金属离子，处理以后的污泥呈颗粒状 且性质极稳定，污泥体积规则也便于运输， 节约大量中间成本。
• • 污 泥 二 级 石 灰 处 理 应 用 于 建 材 利 用 60% /
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– （1）氧化钙计量投加系统，
• 5.3处理装置
• 存放在料仓中的石灰由传送螺杆输 送至中间储料罐，该储料罐与石灰 计量加料装置配套。计量加料装置 配置的中间料罐有两个功能：形成 稳定的石灰料柱确保石灰持续输送 入加料装置内，系统一旦启动时立 刻可以提供石灰。计量加料装置将 石灰投加入Loedige罗迪格污泥混 合反应器（参见图4）。
例子：污泥石灰固化处理
• • • • • • • • • • • • • • • • 2污泥石灰干化固化杀菌的基本原理 将污泥与细石灰均匀混合，石灰与污泥中所含的水分发生如下反应： 1kgCaO+0.32kgH2O->1.32kgCa(OH)2+1177kJ 根据这一反应，每投加1公斤的氧化钙有0.32的水被结合成为氢氧化钙，反应所生成的 热可蒸发约0.5公斤的水。生石灰与水反应生产氢氧化钙后，会继续与污泥中的其他物 质发生进一步的反应，如生成物氢氧化钙与CO2的反应： 1.32kgCa(OH)2+0.78kgCO2->1.78kgCaCO3+0.32kgH2O+2212kJ 这一反应会进一步增加固体物的总量、发热蒸发一部分水，进而增加处理后污泥的含 固量。CaO、氢氧化钙还可以与定形硅酸（SiO2）或者氧化铝(Al2O3)发生反应。以上 这些主要化学反应产生如下效果： （1）由于碱性物质Ca(OH)2的作用致使污泥中的pH值增高， （2）由于反应放热导致污泥温度升高， （3）反应生成物中结合了游离水，同时由于放热反应，一部分游离的水被蒸发。 最终结果是： （1）进一步脱水，由含水率80%-85%脱水到20%-65%（依生石灰投加量而定） （2）杀菌，温度和pH的升高可以起到杀菌的作用，从而保证在利用或处置过程中的卫 生安全性； （3）钝化重金属离子，投加一定量的氧化钙使污泥成碱性，可以结合污泥中的部分金 属离子形成无害的化合物达到钝化重金属离子的效果。 （4）改性、颗粒化，从而改善储存和运输条件，避免二次飞灰、渗滤液泄漏； （5）半干化、固化，从而显著降低含水率，便于不同的再利用或者填埋。 由于水分被蒸发，所以，虽然向系统添加了石灰，但最终结果系统的总量增加并不显 著。
• 随着我国对城市污水处理力度的增加，污泥的产生已经成 为一个急待解决的问题。对脱水污泥进行石灰处理可以达 到半干化、固化和杀菌的作用。在应用于农业、林业、卫 生填埋、焚烧、建材利用等最终处置方式之前，有稳定处 理效果、减少环境污染、减少处理成本等效果，是污泥处 理中一个有效的处理方法。 • 污泥石灰处理的关键在于高效、低能耗的混合反应。通过 合理的工艺组合及优化，可以在很少量的氧化钙消耗下实 现污泥消毒杀菌及污泥改性，便于储存与运输，通过适当 增加石灰量，可以灵活的实现多种处置和利用途径的预处 理，达到半干化和固化的效果。
石灰固化
组员：包晨静
吕燊燊
史园
周莹莹
石灰应用历史
• 公元前8世纪古希腊人已用于建筑，中国也在公元 前7世纪开始使用石灰。至今石灰仍然是用途广泛 的建筑材料。石灰有生石灰和熟石灰（即消石 灰），按其氧化镁含量（以 5%为限）又可分为 钙质石灰和镁质石灰。由于其原料分布广，生产 工艺简单，成本低廉，在土木工程中应用广泛生 石灰熟化后形成的石灰浆中，石灰粒子形成氢氧 化钙胶体结构，颗粒极细(粒径约为1μm)，比表面 积很大(达10～30 m2/g)，其表面吸附一层较厚的 水膜，可吸附大量的水，因而有较强保持水分的 能力，即保水性好。将它掺入水泥砂浆中，配成 混合砂浆，可显着提高砂浆的和易性。