海綿鈦生產污水處理產生污泥的資源化利用

趙海濤

（中航天赫（唐山）鈦業有限公司，河北 唐山 063305）

1 概述

近年來，我國對于工業生產過程中環境保護工作，尤其是循環經濟、廢物綜合利用等方面越來越重視。2017年發改委等十四部委聯合發布《循環發展引領行動》，文件明確提出推動大宗工業固體廢物綜合利用，建設工業固體廢物綜合利用產業基地，大力推進多種工業固體廢物協同利用。2018年工信部發布《工業固體廢物資源綜合利用評價管理暫行辦法》和《國家工業固體廢物資源綜合利用產品目錄》，為工業固體廢物資源綜合利用可持續發展打下了良好的政策基礎，同時也是解決大宗工業固體廢物不當處置與堆存所帶來的環境污染和安全隱患的治本之策。海綿鈦生產污水處理過程產生的污泥屬于上述文件中提到的工業固體廢物資源，因此，海綿鈦生產污水處理產生污泥的資源化利用不僅利于企業的可持續發展，更是一項利國利民、充滿蓬勃生機的陽光工程。

2 污泥的來源及成分

2.1 污泥的來源

海綿鈦生產工藝產生的主要工業固體廢物有：氯化工藝爐渣、收塵渣、高沸點泥漿、除釩塔廢渣、污水處理站污泥等。其中，氯化工藝爐渣、收塵渣、高沸點泥漿、除釩塔廢渣等均有成熟的回收利用或者合理處置方案，僅污水處理所產生的污泥各個生產廠家均采用渣場堆存的方式予以解決。但隨著生產的不斷進行，污泥堆存量會不斷增加，據統計，每生產一噸海綿鈦產生的污泥（干基）量約為0.5噸。以海綿鈦一萬噸/年的產量計算，每年可產生污泥總量約為5000噸。

污泥主要是用生石灰中和酸性廢水過程中產生的沉淀物及廢水中的殘渣，其中酸性廢水主要來源于氯化收塵渣沖洗、氯化爐渣水洗、除釩塔沖洗及各廠房設備沖洗用水。酸性廢水進入調節沉淀池后，經泵打入反應池與石灰乳發生中和反應，中和反應后的廢水經板框壓濾機壓濾后，濾液排入中性生產廢水貯水池內進行回用，濾餅即中和反應過程產生的沉淀物和廢水中的殘渣等，運至污泥堆存場干化。污泥的主要來源見圖1。

圖1 污泥的主要來源

表1 污泥主要化學成份（質量分數）%

2.2 污泥成分分析

污泥主要是石灰乳中和酸性廢水過程中產生的沉淀物及廢水中的殘渣等，其中酸性廢水主要來自生產廢渣的沖洗及廠房設備沖洗用水。其中生產廢渣（主要是氯化收塵渣）的主要成分是FeCl3、FeCl2、MnCl2、MgCl2、AlCl3等，經過水洗后，上述氯化物被溶解形成酸性廢水。設備沖洗主要是針對除釩塔、氯壓機室、電解槽等，酸性廢水成分包括CuCl2、NaCl、VOCl2·CuCl、MgCl2等。其中設備沖洗產生的酸性廢水是間斷排放的，且排放量較少，因此酸性廢水的主要成分是生產廢渣經水洗后的可溶性氯化物。酸性廢水經過與石灰乳的中和反應后形成的污泥主要為不溶性沉淀物，經對國內某海綿鈦生產廠污泥取樣分析，其主要成分見表1。

參考2016年8月1日實施的《國家危險廢物名錄》及《危險廢物鑒別標準》，同時對比污泥的檢測結果可以看出，海綿鈦生產中產生的污泥不屬于危險廢物。

3 污泥資源化利用效益分析

污泥中可溶成分含量極低，金屬離子多以氧化物和氫氧化物存在，絕大多數為不溶物，同時污泥不屬于危險廢物，因此污泥的最佳利用方案是應用于水泥工業、鋪路、制磚或其他建材行業。污泥的再利用能夠降低成本增加利潤，同時能夠節約有限的自然資源，變廢為寶，具有良好的經濟、環境和社會效益。

3.1 污泥資源化利用的經濟效益分析（以一萬噸/年海綿鈦產能計算）

3.1.1 經濟效益分析模型

污泥實現資源化利用可產生巨大的經濟效益。采用圖2所示的經濟效益分析模型對污泥資源化利用進行經濟效益分析。

污泥資源化利用的經濟效益有兩個方面，直接經濟效益L和間接經濟效益J。直接經濟效益L是污泥資源化利用而直接所得的經濟效益，間接經濟效益J是污泥資源化利用對環境、社會造成的影響。

其中Li包括污泥減少排放費用L1，利用后的銷售利潤L2，節約水資源L3，因污泥資源化利用而得到的國家稅收優惠L4和減少土地占用L5。

間接經濟效益J=環境效益J1+社會效益J2=J1i+J2i

圖2 污泥資源化利用經濟效益分析模型

其中J1i包括土壤損失J11，污染空氣損失J12，污染地下水損失J13；J2i包括增加社會就業崗位J21和節約能耗J22。

3.1.2 經濟效益分析

（1）直接經濟效益分析

① 污泥資源化利用所減少的排放費L1

式中Kj為j種污泥的排放費用系數，單位：元/t；Wj為j種污泥的排放量，單位：t/a。

根據統計和查閱有關資料，工業污泥K=8元/t，按照每年新產生污泥W=5000t，由此可用計算出：

每年的污泥排放費用L2=5000×8=4萬元/年。

② 污泥的銷售利潤L2

每年的污泥銷售利潤L2=5000×20=100000元/年。

③ 污泥資源化利用所節約的水資源L3

為防止污泥揚塵對大氣造成污染，需要定期對污泥進行噴水降塵，污泥處理后，每年可節省清水8萬立方米，若水費按1.6元/m3計算，年節約水資源L3=8萬×1.6=12.8萬元。

④ 污泥資源化利用所享受的稅收優惠政策L4

根據國發[1996]36號文規定，對利用工業廢渣生產新型建材產品，免征增值稅，自生產之日起免征所得稅五年。

表2 摻廢渣建材產品節省能耗表

表3 污泥資源化利用經濟效益分析表

污泥的每年產生量為5000t，銷售收入為10萬元/年，增值稅為8483元/年。

⑤ 減少排放占地費L5

按照5000噸/年污泥的規模進行建造儲存場，面積約為500m2，建造費用約8萬元，包括土地補償費、防滲建設費用、日常維護費用及灰場填滿后的覆蓋費用。使用年限按10年計算，折合每年費用約8000元。

（2）間接經濟效益分析

① 環境效益分析J1

A、污染土壤損失J11

污泥堆存場占地面積500m2，一般固廢堆放附近受污染面積是堆放固廢面積的2倍，污染面積共1000m2，根據“市場價格法”加以計算，污染土壤損失一般為占地費用的2/3，因此污染土壤損失J11=8000×2/3=5333元。

派駐源于監督。我國的紀檢監察派駐制度最早可以追溯到原始社會晚期。堯舜禹時期即已產生監督雛形，發展到夏時，已經出現專門懲治官吏的貪墨之法。及至西周，監察機制漸趨成熟，雖然尚未形成行使檢察權的專門機構，但是以監察為職掌的職官已有法定，譬如穆王時期制定的《呂刑》中關于“五過之疵”的規定，已經具有職官監察法的性質[1]（P2）。總之，我國的紀檢監察派駐制度是在監督基礎上，經由“派出——派駐——派駐監察——紀檢監察派駐”發展演變，最終成型。當前，我國正在實施的紀檢監察派駐制度是中國共產黨黨內監督的重大創新。

B、污染空氣損失J12

污泥對空氣的污染主要是粉塵，已采取定期噴水措施減少揚塵，無排污費用，因此J12=0。

C、污染地下水損失J13

堆存的污泥主要是沉淀物和不溶物，可溶物的含量很少，并且堆存場采取適當的防滲措施，故污染地下水損失J13=0。

② 社會效益J2

A、增加社會就業崗位J21

建材公司若建設一條全套的利用固體廢物生產建材產品的生產線，或將固廢直接采用原有的生產線進行生產，都需要增加勞動人員，增加就業崗位。若增加崗位10人，管理人員2人，人均工資3萬元/年；生產人員8人，人均工資2萬元/年。

B、節約能耗J22

以水泥生產為例，據統計，在水泥生產中，每噸水泥摻10%-35%的工業廢渣代替相應的熟料，可節約大量資源和能源。根據測算，生產1噸水泥節省能耗見表2。

從表中看出，生產1t的摻污泥廢渣的建材產品可節約能耗：

根據以上的經濟效益計算列出表3，可以看出5000t/a污泥資源化利用產生的經濟、環境、社會效益明顯大于其產出加上治理的費用，其資源化利用是有意義的。

3.2 污泥資源化利用的環境效益分析

污泥資源化利用可很好的解決資源、環境的協調發展問題，具有很好的環境效益，主要體現在以下幾個方面：

（1）污泥資源化利用可以減少溫室氣體的排放，緩解全球變暖的壓力，為環境帶來正面影響。

（2）污泥資源化利用相較于原生材料的制造可以節約大量的水、電資源，在自然資源匱乏的情況下，對環境生態保護具有良好的意義。

（3）以價值回收處理方法代替傳統的垃圾填埋處理法，可以減少大量土地資源的占用，使這些土地用于發展農業，種植經濟作物等。因此，較少的土地占用為環境帶來正效益。

3.3 污泥資源化利用的社會效益分析

污泥資源化利用社會效益顯著：

⑴ 通過污泥資源化利用，建材行業獲得了廉價的原材料，為市場提供了環保型建筑材料。同時，建材生產企業增加了勞動人員，為社會增加就業崗位。

⑵ 污泥資源化利用可帶動相關生態和環保有關技術產業的發展，如水泥添加劑技術、水泥混凝土改性材料等技術產業。

⑶ 污泥資源化利用是貫徹執行我國的基本國策，做到了合理利用國土資源、節約土地、保護耕地、節約用水、保護環境、節約能源，具有重大的政治和經濟意義。

4 結論

本文通過對海綿鈦生產污水處理過程產生的污泥進行資源化利用效益進行分析，我們可以清晰的發現，污泥資源化利用不僅能夠大幅降低企業的生產成本，增加利潤，同時能夠節約社會資源，使污染物變廢為寶，因此，污泥的資源化利用具有良好的經濟、環境和社會效益。