技术 | 水泥窑协同处理污泥技术

如污泥得不到及时处理，将会导致污水处理厂内的污泥大量积压，可能造成污水处理系统的全面瘫痪，将可使多年来治河治污的努力付诸东流。因此，建设污泥处理处置设施是城市基础设施建设必不可少的重要组成部分，是关系千家万户的重要环保工程。

2.1.1我国水泥窑协同处理污泥现状

污泥传统处理方法主要有土地利用、填埋和焚烧等，随着环境要求的标准提高，传统方法不能满足环保要求。污泥处置朝着无害化、减量化和资源化方向发展。利用水泥窑协同处理污泥是一种经济可行的资源化处理方式。

相关研究表明：城市生污泥的化学特性与水泥生产所用的原料基本相似。利用污泥和污泥焚烧灰制造出的水泥与普通硅酸盐水泥相比在颗粒度、相对密度等方面基本相似在稳固性、膨胀密度、固化时间方面也较好。利用水泥回转窑处理城市污泥不仅具有焚烧法的减容、减量化特征。而且燃烧后的残渣被煅烧固化，成为水泥熟料的一部分，不需要二次处置是一种两全其美的水泥生产途径 。

2.1.2水泥协同处理焚烧原理

实验结果表明：水泥窑协同处置污泥的最佳投加污泥方式为分解炉投加，污泥最大投加量应控制在6%水泥厂回转式焚烧炉在正常运行条件下，炉内物料温度为1450摄氏度，物料在炉内停留时间30～40分钟，燃烧时产生的烟气在炉内温度高于1300摄氏度区域的停留时间大于4秒。窑内的污泥中有害有机物可充分燃烧，焚烧率可99.999%，二噁英等有机污染物完全被分解。

2.1.3处置方案

水泥窑处置废物的方法一般有两种：

一是从生料磨配料添加。一般无机废物如粉煤灰、炉渣等采用此方法处置，其优点是经过了生料均化配料成分可控，对熟料烧成系统影响小。但由于生料磨内温度较高（约200℃左右），可能会造成污泥中有机污染物的挥发，所以从生料配料添加未得到广泛采用。

二是从预热器分解炉添加。此处置方案虽然对生产有一定的不利影响，但适合于含有机污染物（尤其是挥发性有机污染物）的物料处置。因为污泥含有一定挥发分，故选择从预热器分解炉添加，同时考虑烟室缩口上方气体流速较快，最终选择烟室缩口上方为污泥加入点。

污泥从窑尾烟室进入水泥回转窑，气体（>800℃）停留时间长达20s以上，完全可以保证污泥中的有机污染物完全燃烧和彻底分解。在水泥窑的高温条件下，污泥中的有机污染物迅速蒸发和气化，高温气流与高温、高细度、高浓度、高吸附性、高均匀 性分布的碱性物料充分接触，有效地抑制酸性物质的排放，使得SO2和Cl等有机化学成分化合成无机盐类固定下来。

熟料的率值控制指标处置前后无变化，通过初步配料计算，掺加6%左右的污泥后，通过降低其他原材料碱含量的方式，部分抵消污泥带入的碱，可使水泥熟料中钠当量达到内控指标≤0.8%的要求。为了保证水泥产品的质量，减少污泥中水分对水泥窑工况的影响，降低处置污泥的成本，同时考虑水泥生产计划和质量安全隐患，一般处置过程中，按照小于6%的污泥添加量进行处置。

整个污泥输送系统由污泥储存系统、泵送系统及PLC自动控制系统组成。工艺流程详见下图。

水处理厂产生的原生污泥，经汽车装载到水泥厂倒入封闭的污泥存储仓内，同时污泥存储仓内的臭气通过管道排至篦冷机的风机进风口，在风机的作用下排入回转窑内燃烧掉。污泥经放料闸门、变频给料螺旋进入膏体泵进料端，在膏体泵两柱塞的挤压下不断进入污泥输送管道，通过窑炉中部给料器均匀送入炉膛高温区燃烧。输送量的调节可通过给料螺旋的转速及膏体泵的流量调节来实现。所有控制均采用PLC微电脑控制，并可与窑炉控制系统联网，污泥输送量远程无级调节，可实现输送全程无人值守。

污泥的填埋、堆肥处理需要大量占用土地，且存在二次污染隐患及地质风险。专门建设焚烧炉投资高、能耗大、并会产生飞灰、炉渣等危险废弃物，有害气体难以完全分解。相比之下，水泥窑协同处理污泥技术在无害化、资源综合利用和经济性方面有很多优势；

1、最终转化成水泥熟料产品，无废弃物遗留；

2、水泥窑热容量大，温度高且稳定，完全能够消除有害气体，可以大量处理污泥；

3、不占用土地资源；

4、充分利用一次能源和资源；

5、投资少建设周期短。

总之，就目前我国的工业技术水平和发展趋势来看，水泥窑协同处理污泥是最好的污泥处置途径，我国环保和水泥行业也给予了极大的关注，现在一些水泥企业也在积极探讨积累运行经验。 在未来污泥水泥窑处理将是我国污泥处理主要处理方式。

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