利用水泥窑对城市污泥的无害化资源化处理技术

1、利用水泥窑对城市污泥的无害化资源化处理技术近年来，城市污水的处理能力迅猛提高，而污水处理产生的污泥其妥善处理和处置却一度被忽视。城市污水厂污泥的有机成分中含有大量的有机物，如氨基酸、腐殖酸、细菌代谢产物等，不仅含水量高，易腐烂，有强烈臭味，并且含有大量危险的病原微生物、寄生虫卵以及重金属等有毒有害物质。若污泥未经妥善处理随意堆放，极易对地下水、土壤以及周围环境造成污染，其危害是不言而喻的。在2010年4月于秦皇岛举行的“2010年中国城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会”上，有专家表示：“2009年，全国投运城镇污水处理厂1992座，处理污水量280亿立方米，产生含水率80%左右的污泥2005

2、万吨。随着在建的2000多座污水处理厂陆续投入运行，全国年污泥总产生量将很快突破3000万吨。”。有相当一部分污泥没有得到安全的处理处置，形势不容乐观。1. 常规污泥处理处置方法污泥的处理处置方法很多，传统的污泥处理方法可以归结为三类：填埋法、堆肥法、焚烧法。填埋法必须占用大量宝贵的土地资源，且往往伴随着不良气味的散发，如果处理不当还将可能污染地下水、传播传染病等；堆肥法的问题在于如何降低重金属含量和提高堆肥肥力，使堆肥场有足够的生存空间；而焚烧法是到目前为止最为有效的污泥处理方法，焚烧处置污泥可以有效地对污泥进行减容和无害化处理，但也存在着一定的弊端，例如焚烧厂的基建投资和运行费用相当高，控

3、制运行不当将有不完全燃烧产物和有害气体（如CO、HC、HCl、SO2等）对大气造成二次污染，焚烧后的炉渣还要深埋或处理，也可能对环境产生二次污染。 2. 将污泥投入水泥窑中共烧的处理处置方法将干燥后的污泥或是污泥焚烧后的焚烧灰投入水泥窑中共烧是无害化资源化处理处置污泥的最佳出路。水泥窑中使用污泥作为骨料及燃料的替代物，既提供了一种措施来解决由于填埋和不当焚烧引起的环境问题，又能够缓解燃料资源的匮乏，同时可以完全避免在热焚烧炉中所产生的污染排放。对于生产水泥而言，由于回转窑的热容量大,因此处理量大且工作状态稳定。同时，由于在水泥矿物的形成过程中有液相出现，因此在使用污泥以后，其焚烧的残渣可以被水

4、泥矿物吸收或者固熔，从而不存在残渣的处理问题。正是由于水泥生产过程中的这些得天独厚的特点，为污泥在水泥生产中进行处理提供了技术上的可行性。3. 水泥窑焚烧工艺的特点水泥窑焚烧工艺与一般的焚烧炉相比优势见下表：水泥回转窑与焚烧炉的参数比较参数焚烧炉水泥回转窑气体温度（)11001750物料温度()8501450气体停留时间(s)24物料停留时间(min)根据物料性质调节30351) 处理温度高。水泥回转窑内温度一般在13501650(炉内最高的气流温度可达1800或更高)，在如此高温下污泥中主要有机物的有害成分焚毁率可达99.99999，即使很稳定的有机物也能被完全分解。而一般专业焚烧炉温度仅为

5、8501100。2) 焚烧停留时间长。由于水泥回转窑筒体较长，斜度小，旋转速度低，物料在炉中高温下停留时间长，物料从炉尾到炉头总停留30min，气体在高于1300温度的停留时间4s，一般专业焚烧炉烟气停留时间为2s，焚烧停留时间长是一般专用焚烧炉所无法比拟的。3) 处理规模大。由于水泥回转窑具有处理温度高、焚烧空间大、热容量大以及焚烧停留时间长等特点，加之水泥回转窑运转率高(一般年运转率90)，决定了水泥回转窑的废弃物处理规模较大。4) 水泥回转窑内呈碱性气氛。能对燃烧后产生的酸性物质(如HCl、S02等)起中和作用，使它们变成盐类固定下来，可避免燃烧废气产生的“二次污染”问题。5) 水泥回转

6、窑可直接利用灰渣。焚烧后的残渣均成为无害盐类，可替代黏土作为硅质、铝质原料，从而减少水泥生产中对黏土质原料的使用量，间接地维护了土地资源，又可彻底将焚烧残渣无害化处置。6) 固化稳定重金属水泥回转窑焚烧有毒有害废料，可使有害废料中可能存在的金属元素(包括重金属) 稳固固化在熟料矿物中。4. 北京水泥厂污泥干化/水泥窑焚烧项目以北京水泥厂为例，北京水泥厂是北京市市政工程设计研究总院和北京金隅水泥厂经过3年的研究、设计和实施建成的处理量为500t/d（含水率为80%）的污泥干化/水泥窑焚烧项目，于2010年2月全面调试成功并投入正常运行。此项目利用水泥厂水泥窑中的高温烟气作为热源对脱水泥饼进行干化

7、，将干化后的污泥替代燃煤投入水泥窑中作为水泥骨料，而干化中产生的臭气也一同进入水泥窑共烧，利用水泥窑自身的设备处理了尾气。污泥干化和水泥窑焚烧系统由湿污泥的储存和输送、污泥干化、热能交换三个部分组成。来自厂外的全部湿污泥经计量后倒入接受仓，然后利用接受仓底部的链板输送机送入湿污泥料仓储存，污泥料仓中的污泥再被送入干燥处理装置。利用水泥窑的高温烟气产生的热量经热交换器传递给导热油，导热油被循环加热，最终将热量传递给湿污泥，使其干燥。在干燥机内污泥被加热干燥，水份从80%降低至35%（半干化时）或10%（全干化）。干燥后的颗粒和气体经过旋风分离器后颗粒从工艺气体中分离出来，经螺旋冷却后污泥颗粒送入

8、水泥窑中焚烧。干燥分离的蒸汽经过离心机抽取循环后经热交换器重新被加热返至干燥器的始端。为保证干燥回路在常压和微负压下运行，从污泥干燥过程回路抽取少量蒸汽经过冷却塔冷却后送入水泥厂水泥窑焚烧。冷却过程产生的废水含有一定的污染物，进行处理后重新回用于工艺中，做到污水的零排放。发展利用水泥窑系统进行污泥处置技术是我国水泥行业实行生态环保、实现可持续发展的一个技术方向。5. 水泥窑处理污泥目前遇到问题1）国家政策不明确从国家政策方面，已经认可水泥窑处理污泥技术思路，但是主要污泥产生单位，污水处理厂隶属市政部门管理，而水泥厂隶属建材行业。之间有较大的行业跨度，必然存在各方认识观念的一致、行业技术交流不够

9、、社会责任、企业技经效益平衡等问题。这需要国家对污泥问题和整个国家的环境保护、节能利废的高度，在政策、技术导向、法律法规等方面给予较大支持，并积极促成水泥生产企业利用自身优势体现社会责任、尽其所能服务社会。2）污泥处理费用补助目前国内污泥处理技术多样，但像水泥窑这样的终端处理处置技术并不多，国家的污泥处理补助也不明确，各地标准也不统一，没有形成完善的机制。对于污泥的处理补助应该规范化，根据对污泥处理程度阶段，二次污染程度、利用程度、对国家能源资源的消耗或贡献程度（尤其是一次能源、资源）等相关因素综合考虑评定和制定补助标准。污水处理企业收取的处理费用是否含有污泥处置补助，若含有且不能实现处置应当

10、把这部分补助转交实际执行污泥处置企业单位。把污水处理和污泥处理处置的关系理顺，调动实际处置企业单位的积极性。3）污泥产生源污水的合理分流目前，我国的污水处理厂基本上每日处理的污水均来自污水市政管网，通过污水处理厂格栅、沉淀、消化、压滤等过程形成污泥，但是进入市政管网的污水目前种类很多，成分复杂且不稳定，目前现状，有些污染程度高、有害物含量较高、包括一些特殊行业的污水进入。这就导致污水厂负担增大，降低了净化水品质；大部分的有害物质进入污泥内，对污泥的处置、利用增加难度，并且限制对污泥处置、利用数量。如果对污水排放和处理进行适当合理的分流，让那些少量高污染、有害物质含量高的污水进行分流且独立处理处置，势必将大大提高污泥处理厂净化水品质，提高污水和污水处理厂利用效率。相应的产生的污泥也必将成分趋于稳定，且有害物质含量降低，可处理处置、利用的可能性，处理处置、利用的数量必将大大提高。即使对那些高污染、有害物质含量高的污水处理产生污泥，从数量上大大降低，成分更加稳定，当然就可有针对性的选择合适处理方式，更有效、更节约的处理处置完成。5）污水处理厂产生的污泥，不能满足符合相关标准规范目前，大多数污水厂仅仅重视处理后净化水的品质问题，指标参数是否满