淺談水泥窯協(xié)同處置污水處理廠污泥技術(shù)

劉 娜 張 凱 董麗娜 尚 宇 馮 燕 王曉巖 王俊君

（陜西省環(huán)境監(jiān)測中心站，陜西 西安 710054）

1 概述

污水處理后大量的污染物質(zhì)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(huán)境中釋放臭氣等有毒有害氣體。另外污水廠每天排放數(shù)百噸含水污泥，通過污泥濃縮、脫水和干燥技術(shù)，可使污泥含水率降至80%左右。而數(shù)量巨大的污泥得不到妥善處理處置，被直接排向環(huán)境，對環(huán)境造成嚴(yán)重的二次污染，對人類健康產(chǎn)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(jìn)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?qū)е碌奈勰喾e壓成為了環(huán)境領(lǐng)域的重大問題之一。

2 水泥窯協(xié)同處置污水處理廠污泥技術(shù)

2.1 新型干法水泥生產(chǎn)工藝流程介紹

新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯，是指采用窯外分解新工藝技術(shù)，以懸浮預(yù)熱器和窯外預(yù)分解技術(shù)為核心，在預(yù)熱器和回轉(zhuǎn)窯之間添設(shè)了分解爐。約占總?cè)剂嫌昧?0%左右的燃料預(yù)先加入分解爐中，分解爐內(nèi)的生料在高湍流沸騰狀態(tài)下與熱氣流進(jìn)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(dá)90%以上。

2.2 水泥窯協(xié)同處置污水處理廠污泥技術(shù)

水泥窯協(xié)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(jìn)行煅燒處置。相較污泥焚燒、堆肥、填埋等方式，水泥窯協(xié)同處置污水處理廠污泥技術(shù)不征占土地資源；最終轉(zhuǎn)化成水泥熟料產(chǎn)品，無廢棄物遺留；水泥窯熱容量大，溫度高且穩(wěn)定，能夠大量處理。在污泥無害化、資源綜合利用、經(jīng)濟(jì)性方面較優(yōu)。目前主要的處置技術(shù)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(zhuǎn)窯窯尾，污泥在窯內(nèi)焚燒。污泥事先不進(jìn)行預(yù)烘干處理，可以節(jié)省出烘干處理的費用，但也因此易造成煙室內(nèi)溫度出現(xiàn)較大的波動，影響水泥生產(chǎn)線的穩(wěn)定運行。

2.2.2 干化后入窯

在專門的干化設(shè)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(shè)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(xié)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(zhuǎn)窯的煅燒溫度一般在1350℃以上，有的甚至能達(dá)到1800℃，窯內(nèi)燃燒氣體的總停留時間大約為20s左右，窯內(nèi)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(nèi)污泥中的各類有害有機(jī)物都能得以充分燃燒，焚毀率可達(dá)99.9999%。二噁英類物質(zhì)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(zhì)，經(jīng)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(xì)微顆粒經(jīng)窯尾布袋除塵器收集后，作為水泥生產(chǎn)原料重新進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯，無單純污泥焚燒工藝后的危險廢物飛灰產(chǎn)生。

3.3 吸收酸性氣體

由于水泥窯獨特的堿性環(huán)境，可有效的抑制酸性物質(zhì)的排放，使得二氧化硫和氯離子等化學(xué)成分合成鹽類固定下來，減少或避免了焚燒處理后產(chǎn)生二噁英類物質(zhì)的現(xiàn)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(jié)構(gòu)。在這種情況下，由于水泥是一種無機(jī)膠結(jié)構(gòu)材料，經(jīng)過水化反應(yīng)后生成堅硬的水泥固化體，使其成為了最有效的重金屬穩(wěn)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(jié)構(gòu)中，從而減輕了對環(huán)境的污染。

3.5 污泥處理量大

新型干法水泥生產(chǎn)線數(shù)量大，分布廣，方便于污泥就地處置，既節(jié)省污泥運輸?shù)某杀荆帜軠p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(yōu)勢。且水泥回轉(zhuǎn)窯是一個熱慣性很大，十分穩(wěn)定的燃燒系統(tǒng)，這樣就不易因為污泥投入量和污泥性質(zhì)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(xié)同處置污水處理廠污泥的應(yīng)用現(xiàn)狀

國務(wù)院印布的《“十二五”節(jié)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(jìn)垃圾資源化利用，鼓勵工業(yè)生產(chǎn)過程中協(xié)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(yè)逐漸意識到，未來水泥行業(yè)的生存和發(fā)展必須依靠水泥工業(yè)向綠色功能產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變。因此水泥窯協(xié)同處置污泥項目在全國各地水泥廠陸續(xù)上馬。

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

5 水泥窯協(xié)同處置污水處理廠污泥技術(shù)存在的問題

盡管不少水泥企業(yè)在利用水泥窯協(xié)同處置污水處理廠污泥方面獲得了成功，但水泥窯協(xié)同處置污水處理廠污泥技術(shù)仍不夠成熟，項目的生產(chǎn)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(jìn)入工作溫度在1000多度的煙室后，會造成煙室內(nèi)溫度出現(xiàn)較大的波動，使得熱損耗加大，且生成的堿性物質(zhì)相對復(fù)雜，受熱不均導(dǎo)致耐火材料表面易出現(xiàn)結(jié)皮現(xiàn)象，對水泥生產(chǎn)線的穩(wěn)定運行造成很大的問題，甚至使水泥品質(zhì)受到較大影響。

結(jié)語

盡管目前水泥窯協(xié)同處置污水處理廠污泥技術(shù)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(yōu)勢，以及相關(guān)部門釋放出的行業(yè)利好的政策信號，仍使其有廣泛的研發(fā)和應(yīng)用前景。

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