黃慶 馬東光 王堯 李惠

（1. 天津中材工程研究中心有限公司，天津 300400；2. 天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，天津 300400）

1 引言

水泥是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要基礎(chǔ)材料，水泥熟料生產(chǎn)具有煅燒溫度高（物料溫度1 450 ℃，氣流溫度1 800 ℃）、熱容量大、堿性環(huán)境等特點(diǎn)，可以使有機(jī)物徹底分解、無機(jī)物資源化利用、重金屬固熔于熟料礦物中實(shí)現(xiàn)無害化［1］。充分利用城市周邊具有較小運(yùn)輸距離的水泥廠處置污泥是一種技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的模式，真正實(shí)現(xiàn)了污泥的資源化利用［2］。

目前水泥窯協(xié)同處置市政污泥主要的技術(shù)路線有含水率80%左右的濕污泥直接泵送至水泥窯窯尾、深度脫水含水率50%左右的污泥送入水泥窯焚燒處置以及利用水泥窯產(chǎn)生的廢熱煙氣將污泥干化至含水率30%以下送入水泥窯無害化處置這幾種方式［3］，但存在或影響水泥生產(chǎn)、或處理量偏小、或熱效率偏低等問題。本文在工業(yè)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)了水泥窯協(xié)同處置深度脫水污泥中遇到的問題以及對水泥生產(chǎn)的影響。

2 工業(yè)試驗(yàn)概況

本試驗(yàn)污泥來源于上海某污水廠，采用該廠自主開發(fā)的復(fù)合調(diào)質(zhì)藥劑經(jīng)調(diào)制＋壓榨共制備了約50 t 的深度脫水泥餅，用于水泥窯協(xié)同處置工業(yè)試驗(yàn)。水泥廠為1 200 t/d 規(guī)模的新型干法水泥生產(chǎn)線。

2.1 污泥來源和性質(zhì)

本試驗(yàn)所采用污泥來自上海某污水廠脫水后的泥餅，其平均水分約為50%。泥餅的化學(xué)成分及工業(yè)成分分析見表1。

表1 深度脫水污泥成分分析

從表1 中可以看出，SiO2，Al2O3，F(xiàn)e2O3，CaO 為污泥灰分中主要成分，總量約為85%，與水泥生產(chǎn)原料成分接近，在一定程度說明污泥經(jīng)焚燒以后殘留的污泥灰作為水泥熟料的可行性。

深度脫水泥餅的重金屬含量見表2。從表2 中可以看出，深度脫水泥餅中重金屬含量均滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 水泥熟料生產(chǎn)用泥質(zhì)》（CJ/T 314—2009）的要求。如有部分重金屬超標(biāo)，應(yīng)注意污泥投加量。

表2 深度脫水泥餅的重金屬含量 mg/kg

2.2 水泥窯協(xié)同處置深度脫水污泥工藝系統(tǒng)

本試驗(yàn)污泥入窯工藝流程見圖1。

圖1 深度脫水污泥水泥窯協(xié)同處置流程

系統(tǒng)參數(shù)見表3。

表3 深度脫水污泥處置系統(tǒng)參數(shù)

深度脫水污泥的廠外輸送采用專用密封車輛運(yùn)輸，污泥送至廠區(qū)直接傾倒入污泥接收料倉，通過雙軸螺旋輸送機(jī)送至定量給料機(jī)，再通過皮帶輸送機(jī)、螺旋輸送機(jī)、氣動(dòng)翻板閥及氣動(dòng)閘板閥等鎖風(fēng)裝置送到水泥窯分解爐進(jìn)行焚燒處理。

3 水泥窯協(xié)同處置污泥工業(yè)試驗(yàn)對產(chǎn)品質(zhì)量和廢氣排放的影響

3.1 水泥窯協(xié)同處置污泥對熟料強(qiáng)度的影響

不同污泥投加量對熟料強(qiáng)度的影響見表4。

表4 不同污泥投加量對熟料強(qiáng)度的影響

從表4 可以看出，本次工業(yè)試驗(yàn)折算污泥絕干投加量占熟料產(chǎn)量分別為1.78%和3.55%時(shí)，熟料f-CaO 有所增加，但熟料的3 d 和28 d 抗折和抗壓強(qiáng)度均在正常波動(dòng)范圍內(nèi)，說明污泥絕干投加量在3.55%以下時(shí)，不會(huì)對水泥熟料質(zhì)量產(chǎn)生影響。

3.2 水泥窯協(xié)同處置污泥對水泥中重金屬浸出的影響

水泥窯協(xié)同處置污泥對水泥中重金屬浸出的影響見表5。

表5 處置污泥對水泥中重金屬浸出的影響

從表5 可以看出，處置污泥量占熟料產(chǎn)量3.55%時(shí)，水泥產(chǎn)品中的重金屬浸出在《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn) 浸出毒性鑒別》（GB 5085.3—2007）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值內(nèi)，說明當(dāng)折算污泥絕干投加量在3.55%以下時(shí)，水泥窯協(xié)同處置污泥（污泥中重金屬含量滿足CJ/T 314—2009 規(guī)定）不會(huì)引起水泥中重金屬超標(biāo)。這主要是由于水泥窯內(nèi)溫度超過1 000 ℃，能很好地將重金屬固化在水泥熟料中。

3.3 水泥窯協(xié)同處置污泥對煙氣排放的影響

廢氣總管的重金屬和二 英排放檢測數(shù)據(jù)見表6。

表6 廢氣總管的重金屬和二 英排放檢測數(shù)據(jù)

廢氣總管的煙塵和氮氧化物排放檢測數(shù)據(jù)見表7。

表7 廢氣總管的煙塵和氮氧化物排放檢測數(shù)據(jù)

從表6 和表7 可以看出，處置污泥絕干量占熟料產(chǎn)量3.55%時(shí)，排放二 英折算標(biāo)干濃度平均值為0.057 6 TEQ ng/m3；鎘及其化合物排放的折算標(biāo)干濃度為0.152 μg/m3，均符合《水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 30485—2013）的要求。且處置不同污泥量時(shí)，煙塵和氮氧化物也均未產(chǎn)生任何負(fù)面影響。需要指出的是，當(dāng)處置量為3.55%時(shí)，測得氮氧化物排放濃度降低了約100 mg/m3，這可能與污泥中含有氨基類物質(zhì)以及焚燒污泥產(chǎn)生還原性氣氛有關(guān)。

4 結(jié)語

（1）本工業(yè)試驗(yàn)過程中提升機(jī)入料溜子易出現(xiàn)堵塞，工程中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注深度脫水污泥儲(chǔ)存、輸送過程中的防堵措施。

（2）工業(yè)試驗(yàn)期間最大摻燒量折算為絕干基占熟料產(chǎn)量3.55%時(shí)，水泥熟料強(qiáng)度、重金屬浸出含量均在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定內(nèi)。

（3）工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果表明，水泥窯生產(chǎn)系統(tǒng)廢氣中煙塵、氮氧化物、鉛、鎘以及二 英排放各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到《水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 30485—2013）的控制標(biāo)準(zhǔn)。