无疑会对生态环境造成严重污染 。寻找合理的无公害
化污泥处理方法或综合利用将具有十分重要的社会和
生态意义 。
5. 1
脱墨污泥成分分析
表
2
脱墨污泥及其灰分元素组成与含量
[ 10 ]
C
H
O
N
Ca
Al
Na
Mg
Si
绝干污泥中含量
/ % 41. 56
4. 37
32. 69
0. 091
6. 20
0. 97
0. 42
0. 14
0. 046
灰分中含量
/ %
8. 14
0. 71
18. 30
0. 079
20. 40
3. 18
1. 38
0. 46
0. 15
Fe
K
Cu
Zn
Sr
Mn
Ti
Cr
Pb
绝干污泥中含量
/ % 0. 41
0. 32
0. 16
0. 091
0. 069
0. 044
0. 022
0. 020
0. 019
灰分中含量
/ %
1. 36
1. 06
0. 52
0. 29
0. 22
0. 14
0. 71
0. 065
0. 059
根据对广东某大型新闻纸厂脱墨污泥及其灰分的
化学元素组成的分析
,
从表中可以看出
,
脱墨绝干污泥
中除
C
、
H
、
O
三种元素外
,
还有
N
、
Ca
、
Al
、
Na
、
Mg
、
Si
、
Fe
、
K
、
Cu
、
Zn
、
Sr
、
Mn
、
Ti
、
Cr
、
Pb
等 。其中
, Ca
和
Al
含量分
别高达
6. 2 %
和
0. 97 % ,
两者主要来源于造纸过程的
填料
,C
元素和
H
元素主要来源于污泥中的纤维 。脱
墨污泥灰分中
Ca
元素和
O
元素含量最高
,
分别达
20.
4 %
和
18. 3 %
。脱墨污泥中还有
Cu
、
Pb
、
Cr
等重金属元
素
,
虽然他们的含量较低
,
但在土壤中会造成积累和污
染
,
因此
,
脱墨污泥填埋处理和作为土壤调节剂
,
其对
环境的长期影响还有待进一步研究 。
脱墨污泥煅烧灰分组成主要包括
SiO
2
、
Al
2
O
3
和
CaO ,
它 们 来 源 于 填 料 、
涂 布
,
另 外 还 包 括 较 少 量 的
MgO
、
TiO
2
、
Fe
2
O
3
、
P
2
O
5
、
Na
2
O
和
K
2
O
等氧化物 。由于脱
墨污泥中含有大量的有机物
,
约占
70 %
～
90 % ,
燃烧
过程中会产生很多有害气体
,
其中主要组成为
CO
、
NO
x
及
SO
2
。通过对硫化床中脱墨污泥的燃烧分析得知
,
过剩的氧气会降低
CO
的生成量
,
而增加
NO
x
的生成
量
,
这可能是因为
CO
和
NO
x
的转化关系造成的结果
,
NO
x
的生成需要进一步的研究证实
[ 11 ]
。
SO
2
的生成量
相对来说很少
,
对污泥的回收影响不大 。
5. 2
脱墨污泥的回收利用
[ 3 ,12 ]
5. 2. 1
利用脱墨污泥生产造纸用填料和涂布颜料的
情况
脱墨污泥主要成分是瓷土和碳酸钙
,
它们都是无
机颜料
,
如果回收后纯度很高
,
可以回用作造纸的填料
或涂布颜料
,
这是一条很理想的利用脱墨污泥的途径 。
根据污泥的成分分析
,
除了瓷土和碳酸钙外
,
还有细小
纤维和粗渣
,
这是可以燃烧的有机物
;
许多油墨粒子也
是可以燃烧的
,
因此
,
利用燃烧或煅烧的方法
,
除去有
机物后
,
留下来的应当就是不能燃烧的无机颜料 。在
燃烧和煅烧时将会有很多的化学反应
,
例如
:
Al
2
O
3
・
2SiO
2
・
2H
2
O
550
℃
Al
2
O
3
・
2SiO
2
+ H
2
O
瓷土
失水瓷土
CaCO
3
750
～
850
℃
Cao + CO
2
Al
2
O
3
・
2SiO
2
900
～
950
℃
2Al
2
O
3
・
3SiO
2
+ SiO
2
失水瓷土
硅铝夹晶石 无定形二氧化硅
CaO + SiO
2
800
～
1000
℃
CaSiO
3
2A
2
lO
3
・
3SiO
2
1000
～
1150
℃
3Al
2
O
3
・
2SiO
2
+ SiO
2
硅铝夹晶石
富铝红硅石 方石英
2Al
2
O
3
・
3SiO
2
+ 4CaO
1000
～
1150
℃
2Ca
2
Al
2
O
3
+ SiO
2
钙黄长石
从以上反应来看
,
温度应控制在
750
℃以下才较
适合
,
因为这时有机物彻底燃烧
,
最后变成
CO
2
和其它
气体氧化物逸出
,
而不残留碳黑 。然而
,
纤维材料燃烧
时
,
往往放出大量热量使局部温度超过
900
℃
,
这样碳
酸钙分解与瓷土反应
,
将导致粒子的烧结或熔融
,
不适
合用做造纸填料或涂料 。为控制反应温度
,
可采用分
段煅烧的方法
,
从脱墨污泥回收的无机颜料可适用于
造纸填料或涂料
,
其关键技术是控温煅烧
,
无副产品 。
5. 2. 2
利用脱墨污泥生产高质量建筑板
丹麦
Full Cirde products
公司开发了脱墨污泥制高
质量建筑板的方法
,
直接用于建筑和装修工业
,
在这个
过程中不需要用胶粘剂
,
水泥或任何有害助剂
,
车间没
有固体废料
,
所有边角料
,
砂磨残余物料等均在生产中
循环利用 。建筑板应用后还可以回收
,
循环利用 。其
生产流程为
:
原料进入 →原料分析 →原料调节 →混合
配料 →脱水 →第一次压榨 →切断 →干燥 →第二次压榨
→干燥 →加热 →冷却 →修边 →砂磨 →切成块 →质检 →
包装 →入库 。该生产要求污泥质量均匀
,
来源稳定 。
污泥 中 的 纤 维 含 量 一 般 在
25 %
～
40 % ,
如 果 超 过
50 % ,
则板易挠曲
,
对某些用途是有利的
,
但需要外加
防火剂 。
5. 2. 3
利用脱墨污泥改良土壤
英国
Bridewater
造纸公司早在
20
世纪
90
年代初
已完成了脱墨污泥作为改良土壤组织结构 、
保水能力
及提高土壤
p H
值的研究工作 。脱墨污泥已用于改良
低质土壤
,
并植树
9
万棵和一些灌木丛 。经移植蚯蚓
后
,
蚯蚓繁殖很快
,
这就证明脱墨污泥对蚯蚓无毒害 。
这种成功的例子很少
,
其原因有
: 1)
需要大量土地面
积
,2)
细小的瓷土和填料会影响水的排泄
,3)
可能会引
起
PCBS
和重金属的积累 。
5. 2. 4
填土
这是最经济的一种方法
,
但需要用大面积的地方
来堆放 。一般来说
,
一个日产能力为
250t
的废纸脱墨
工厂
,
以得率
75 %
计
,
每天要产生约
70t
的污泥 。这些
污泥按固形物
40 %
计
,
每天要
145m
2
的堆放面积
(6m
深
)
。在美国
,
堆放场所要向政府申请批准
,
批准后政
府通常要求堆场周围要进行衬砌
,
建造沥滤液收集系
统和地下水监测系统等 。
5. 2. 5
污泥的燃烧
这是最好的处理方法
,
既可回收热量
,
又可减少堆
放废 弃 物 的 面 积
(
只 有 湿 污 泥 堆 放 面 积 的
20 %
～
30 %) ,
含固形物
40 %
～
50 %
的污泥的回收热量视其无
机物含量多少而变动于
0
～
7000kJ / kg
之间
,
含无机物
高的脱墨污泥燃烧比较困难
,
故有的工厂用树皮等废
—
7
—
油墨组成特性及废纸脱墨