淺談水泥窯協同處置污水處理廠污泥技術

劉 娜 張 凱 董麗娜 尚 宇 馮 燕 王曉巖 王俊君

（陜西省環境監測中心站，陜西 西安 710054）

1 概述

污水處理后大量的污染物質富集到了污泥中，使污泥中通常含有大量病原菌、寄生蟲卵等，并且向環境中釋放臭氣等有毒有害氣體。另外污水廠每天排放數百噸含水污泥，通過污泥濃縮、脫水和干燥技術，可使污泥含水率降至80%左右。而數量巨大的污泥得不到妥善處理處置，被直接排向環境，對環境造成嚴重的二次污染，對人類健康產生巨大的潛在威脅。

另外污水處理廠污泥處置方式中焚燒占6%，堆肥占8%，其余86%進行“填埋”。而大部分的垃圾填埋廠拒接污水處理廠污泥，種種原因導致的污泥積壓成為了環境領域的重大問題之一。

2 水泥窯協同處置污水處理廠污泥技術

2.1 新型干法水泥生產工藝流程介紹

新型干法水泥回轉窯，是指采用窯外分解新工藝技術，以懸浮預熱器和窯外預分解技術為核心，在預熱器和回轉窯之間添設了分解爐。約占總燃料用量60%左右的燃料預先加入分解爐中，分解爐內的生料在高湍流沸騰狀態下與熱氣流進行熱交換，傳熱效率高，使生料在入窯前的碳酸鈣分解率可達90%以上。

2.2 水泥窯協同處置污水處理廠污泥技術

水泥窯協同處置污水處理廠污泥，是指將需要處置的污泥采用密封的運輸方式，輸送到指定地點后利用水泥窯窯尾的高溫進行煅燒處置。相較污泥焚燒、堆肥、填埋等方式，水泥窯協同處置污水處理廠污泥技術不征占土地資源；最終轉化成水泥熟料產品，無廢棄物遺留；水泥窯熱容量大，溫度高且穩定，能夠大量處理。在污泥無害化、資源綜合利用、經濟性方面較優。目前主要的處置技術分為直接入窯和干化后入窯。

2.2.1 直接入窯

直接入窯是指用污泥泵將含水率為80%（或以上）的污泥直接送入回轉窯窯尾，污泥在窯內焚燒。污泥事先不進行預烘干處理，可以節省出烘干處理的費用，但也因此易造成煙室內溫度出現較大的波動，影響水泥生產線的穩定運行。

2.2.2 干化后入窯

在專門的干化設備中，利用窯尾鍋爐余熱將污泥含水率從80%干化至30%，然后送入分解爐燃燒。污泥干化需要專門的干化設備，因此投資較高，且干化過程中的廢氣難以處理。

3 水泥窯協同處置污水處理廠污泥的特點

3.1 污泥焚毀率高

水泥回轉窯的煅燒溫度一般在1350℃以上，有的甚至能達到1800℃，窯內燃燒氣體的總停留時間大約為20s左右，窯內物料高度湍流化，足夠高的燃燒溫度和充足的氣體停留時間，使窯內污泥中的各類有害有機物都能得以充分燃燒，焚毀率可達99.9999%。二噁英類物質的破壞分解溫度約為750℃～800℃，由污泥本身所夾帶的二噁英類物質，經水泥窯焚燒后，大部分已破壞分解。

3.2 無焚燒殘渣

焚燒尾氣中的細微顆粒經窯尾布袋除塵器收集后，作為水泥生產原料重新進入回轉窯，無單純污泥焚燒工藝后的危險廢物飛灰產生。

3.3 吸收酸性氣體

由于水泥窯獨特的堿性環境，可有效的抑制酸性物質的排放，使得二氧化硫和氯離子等化學成分合成鹽類固定下來，減少或避免了焚燒處理后產生二噁英類物質的現象。

3.4 水泥固化重金屬

污泥中難處理的金屬污染物，既不能被生物降解，在焚燒后也無法改變其原子結構。在這種情況下，由于水泥是一種無機膠結構材料，經過水化反應后生成堅硬的水泥固化體，使其成為了最有效的重金屬穩定劑。污泥在水泥窯中焚燒后生成的含重金屬的灰渣被固化在了水泥熟料結構中，從而減輕了對環境的污染。

3.5 污泥處理量大

新型干法水泥生產線數量大，分布廣，方便于污泥就地處置，既節省污泥運輸的成本，又能減少污泥運輸過程中造成的二次污染，具有處理污泥的天然優勢。且水泥回轉窯是一個熱慣性很大，十分穩定的燃燒系統，這樣就不易因為污泥投入量和污泥性質的變化而造成大的溫度波動，污泥處理量大。

4 我國水泥窯協同處置污水處理廠污泥的應用現狀

國務院印布的《“十二五”節能減排綜合性工作方案》，亦明確表示要推動資源綜合利用，促進垃圾資源化利用，鼓勵工業生產過程中協同處理城市生活垃圾和污泥。一系列的政策的相繼出臺，使得各地水泥企業逐漸意識到，未來水泥行業的生存和發展必須依靠水泥工業向綠色功能產業轉變。因此水泥窯協同處置污泥項目在全國各地水泥廠陸續上馬。

如北京水泥廠水泥窯日協同處置500t污泥項目、廣州越堡水泥廠水泥窯日協同處置600t污泥項目，投運至今運行狀況穩定，均已成為了行業內的示范工程。其他地區如上海浦東開發區、沈陽工源水泥廠、湖北華新水泥廠等也都相繼建設了水泥窯協同處置污泥項目。目前陜西的藍田堯柏水泥廠一期日處置100t含水率80%的污泥項目也已經處在了項目驗收階段。

5 水泥窯協同處置污水處理廠污泥技術存在的問題

盡管不少水泥企業在利用水泥窯協同處置污水處理廠污泥方面獲得了成功，但水泥窯協同處置污水處理廠污泥技術仍不夠成熟，項目的生產成本和折舊成本較高，尤其是處理含水80%以上的濕污泥，含水率高的污泥直接進入工作溫度在1000多度的煙室后，會造成煙室內溫度出現較大的波動，使得熱損耗加大，且生成的堿性物質相對復雜，受熱不均導致耐火材料表面易出現結皮現象，對水泥生產線的穩定運行造成很大的問題，甚至使水泥品質受到較大影響。

結語

盡管目前水泥窯協同處置污水處理廠污泥技術仍有待完善，但其在污泥無害化、減量化和資源化方面的獨特優勢，以及相關部門釋放出的行業利好的政策信號，仍使其有廣泛的研發和應用前景。

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