广州市越堡水泥窑协同处置城市污泥项目介绍

广州市越堡水泥窑协同处置城市污泥项目介绍摘要该项目为天津院设计，旨在利用水泥窑协同处理城市污泥，设计能力为600吨/天。项目总投资7070万人民币，分两期建设，其中一期已于2009年3月9日成功试产，处理能力为300吨/天。一、本项目的提出背景1、政策支持国家发改委2006年50号令水泥工业产业发展政策明确指出鼓励大中城市利用水泥窑处置城市废弃物；2、现况要求随着广州市人口的不断增加及生活污水处理率的提高，市政污泥的产出量也随之不断增加。根据有关估算，到2010年，污水污泥日产出量将超过2400吨。而目前对污泥的处置方式主要是污泥农用、填埋和焚烧，这些处理方式均不同程度地存在二次污染，要做到彻底无害化处置均要付出较高的成本。如何更经济、更彻底地解决城市污水污泥问题，已成为政府急待解决的难题。本项目所介绍的利用水泥窑协同处理市政污泥是一种彻底无害化和资源化处理方式，这种处理方式在欧美等发达国家已广泛应用了二十多年，在我国北京、上海、重庆等大城市也已成功地应用，在其他大中城市也有逐步推广应用的趋势；3、技术可行相关研究表明，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。二、本项目相关工艺原理介绍1、水泥生产工艺介绍水泥是粉状水硬性无机胶凝材料，加水搅拌后成浆体，能在空气中或水中硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。其中水泥熟料煅烧为其核心工艺（具体见图1、图2）生料经过五级预热器逐步加温至850；物料达到850后进入850900的分解炉内发生碳酸盐分解反应；当物料碳酸盐分解率达到约95后进入回转窑煅烧；物料在回转窑逐步升温至1500时，物料在熔融状态下发生化学反应形成硅酸盐矿物；硅酸盐矿物经急冷后成为硅酸盐水泥熟料。水泥熟料加入适量石膏、混合材料或外加剂混合磨细而成水泥。水泥熟料的煅烧过程同时伴随着窑内烟气与生料的热交换及最终排放。图1水泥熟料煅烧工艺图图2水泥窑中物料及热烟气停留时间2、窑处置污泥工艺介绍污泥处置项目利用水泥窑废气余热（温度约260），通过水泥厂配套设施建设一个烘干预处理系统（流程见图3），将含水率约80的污泥烘干至含水率低于30的干污泥。干污泥成散状物料，经输送及喂料设备送入水泥窑分解炉焚烧。由于分解炉的温度高、热熔大，使得污泥能快速、完全燃烧。污泥烧尽后的灰渣随物料一起进入窑内经高温煅烧并固化。图3处置污泥工艺流程图（其中红色部分为污泥烘干处置过程）湿污泥进厂污泥接收储存污泥烘干石膏破碎机石灰石缸石膏缸图4污泥烘干工艺图（红色表示废气利用，黑色表示物料流向）三、水泥窑协同处置污泥项目特点、优势1、利用水泥窑废热烟气作为干燥介质，采用直接接触方式干燥，干燥热效率高，有利于节约不可再生能源、有利于环境保护；2、污泥中的有机成分和无机成分都能得到充分利用，部分的有机质55以上和可燃成分在水泥窑中煅烧时会产生热量；试验表明含水率低于30的污泥低位热值是11MJ/KG左右，在热值意义上相当于贫煤贫煤约55灰分和1015挥发分，热值约10125MJ/KG；3、有机物分解彻底水泥窑中内温度一般在13501650之间，甚至更高，燃烧气体在高于800时停留时间大于8S，高于1100时停留时间大于3S。在干法回转窑系统中，气体在14001600时停留时间在610S，燃烧气体的总停留时间为20S左右，因此窑内的污泥中有害有机物可充分燃烧，焚烧率可达99999，即使是稳定的有机物如二恶英等也能被完全分解；4、没有炉渣和飞灰产生；5、回转窑热容量大、工作状态稳定、处理量大；6、回转窑内的耐火砖、原料、窑皮及熟料均为碱性，可吸收SO2，从而抑止其排放。在水泥烧成过程中，污泥灰渣中的重金属能够被固定在水泥熟料的结构中，从而达到被固化的作用；四、水泥窑处置污泥环保评估1、二恶英污染问题1从理论上讲，由于水泥窑具有特殊的工艺特点，干污泥被送入窑内处置时，满足不了二恶英形成条件（温度范围、停留时间、氯源及碳元素的存在等），因此不会产生二恶英；2从实际检测结果表明本项目二恶英排放浓度安全达标见表1表1检测日期2009年2月25日3从国外类似项目多年检测结果表明，二恶英排放浓度全部安全达标见表2表2欧洲水泥厂二恶英排放浓度（单位NGTEQ/NM3）年份200220042006水泥厂LIXHE瑞典0003300150005GORAZDZE波兰0005BREVIK挪威002500210005注欧洲标准为005NGTEQ/NM3，我国标准为01NGTEQ/NM32、重金属污染问题污泥中的重金属元素进入水泥窑后有两条去处1随烟气和粉尘排放由于我厂水泥窑尾气通过高质量布袋收尘器，粉尘的排放浓度控制在10MG/NM3左右，优于30MG/NM3的欧洲排放标准。污泥试产期间，我们请华南环境科学研究所对烟气重金属进行了测试，结果完全达标，具体见表3表3检测日期2009年2月25日2进入熟料中进入熟料中的重金属元素经过高温煅烧，经过矿化作用存在于水泥熟料矿物晶体中，实现了重金属的均化稀释和水泥稳定固化稳定。上海水泥厂曾对由城市污水污泥为原料制成的水泥进行了鉴定。结果显示，尽管污泥中重金属含量较高，但经过水泥烧成过程的稳定、固化后，其重金属浸出浓度符合环保要求，具体结果见下表4、表5表4上海某污水污泥中重金属元素测试值/（MG/L）CUPBZNCDCRNIHGAS2851900144200843513464表5重金属浸出毒性试验结果比较/（MG/L）项目CUPBZNCDCRNIHGASGB50858550305003152500515污泥制水泥熟料00900545002400550466024500031493、恶臭污染问题为防止了恶臭气体的外逸，整个污泥处置过程全部采用密闭或微负压方式包括运输、烘干、输送及高温煅烧等，其中维持负压所抽取的恶臭气体通过管道引入窑内作为燃烧空气。污泥项目试产期间，广州市环卫研究所对污泥干燥系统烟囱废气也进行了专门的恶臭监测，结果优低于广东省大气排放限制DB/272001第二时段标准，具体见表6表6监测日期2009年2月25日4、飞灰污染问题前面提到，由于水泥窑尾烟气通过高质量布袋收尘器，处理污泥过程当中产生的飞灰将通过布袋收集重复利用，故不存在飞灰污染问题。从以上评估可以看出，本项目水泥窑协同处置城市污泥彻底、安全，且不会给环境带来二次污染。五、本项目的总结1、本项目的实施，协助解决市政污泥的去处，降低城市的环境污染，改善人民的生活