利用水泥窯爐協(xié)同無害化處置

1、利用水泥窯爐協(xié)同無害化處置工業(yè)污泥及其工程應(yīng)用的研究,1.工業(yè)污泥簡(jiǎn)介,工業(yè)污泥是指工業(yè)污水經(jīng)過污水處理系統(tǒng)處理后，沉淀分離出的污濁物質(zhì)。 一般來說，工業(yè)污泥中都含有有毒有害物質(zhì)，如果不經(jīng)過正確處理，工業(yè)污泥中的有毒有害物質(zhì)將沿著污泥→土壤→農(nóng)作物→動(dòng)物體→人體等路徑遷移，將會(huì)對(duì)地下水、土壤、空氣等生態(tài)環(huán)境等造成二次污染。 和市政污泥相比，工業(yè)污泥具有更復(fù)雜的成分。不僅含有低級(jí)的有機(jī)物如氨基酸、腐植酸、細(xì)菌及其代謝產(chǎn)物、多環(huán)芳烴、

2、雜環(huán)類化合物、有機(jī)硫化物、揮發(fā)性異臭物、有機(jī)氟化物等組成，而且摻雜著工業(yè)助劑、中間體、染料、廢酸堿、還含有多種的無機(jī)填充礦物和汞、鎘、鉛等重金屬物質(zhì) 隨著全世界工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，世界范圍內(nèi)的工業(yè)污泥的總量不斷增長(zhǎng)。人們的生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷增強(qiáng)，環(huán)境法規(guī)中污水排放標(biāo)準(zhǔn)的迅速改進(jìn)，都對(duì)工業(yè)污泥處理帶來了新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。,2.世界各國污泥處理處置方法,污泥填埋：一次性處理費(fèi)用低的污泥處理辦法，但會(huì)造成造成二次污染 污泥農(nóng)用：投資少，能耗

3、低，運(yùn)行費(fèi)用低；但是重金屬污染、病原體、難降解有機(jī)物及N、P的流失會(huì)造成地表水和地下水的污染污泥焚燒：是最徹底的處理方法；其缺點(diǎn)在于處理設(shè)施投資大，處理費(fèi)用高，有機(jī)物焚燒會(huì)產(chǎn)生二噁英等劇毒物質(zhì) 海洋傾倒：操作簡(jiǎn)單、對(duì)于沿海城市來說其處理費(fèi)用較低；但污泥中的有害成分沒有得到任何有效地控制和處理，必然會(huì)隨著不同途徑回到人類賴以生存的食物鏈中 污泥堆肥：是國際上從60年代迅速發(fā)展起來的一項(xiàng)新興生物處理技術(shù)，綜合效應(yīng)較好污泥干化 ：能使

4、污泥體積可以減少4～5倍，產(chǎn)品穩(wěn)定、無臭且無病原生物，干化處理后的污泥產(chǎn)品用途多，可以用作肥料、土壤改良劑、替代能源等，其優(yōu)勢(shì)正在逐步顯現(xiàn),3. 研究利用水泥窯協(xié)同處置工業(yè)污泥的意義,研究利用水泥窯爐協(xié)同無害化處置工業(yè)污泥的意義在于推動(dòng)中國利用水泥窯爐協(xié)同無害化處置污泥，解決中國工業(yè)污泥處置的難題。用水泥窯爐協(xié)同處置污泥的主要優(yōu)勢(shì)在于： 利用水泥窯爐協(xié)同處置污泥不需要再建設(shè)新的焚燒系統(tǒng)，可以直接將污泥喂入水泥窯爐中，即可產(chǎn)生很好的處

5、理效果 利用水泥窯滬協(xié)同處置污泥，可以有效地利用污泥的可燃組分做為水泥窯爐的替代燃料，實(shí)現(xiàn)污泥所含熱值的循環(huán)利用。同時(shí)也可利用污泥中的其他不可燃組分，使用這些不可燃成份成為水泥熟料的組份，直接被固化在水泥熟料中，不產(chǎn)生任何殘余物，最終實(shí)現(xiàn)最徹底的污泥無害化處置。,4.對(duì)工業(yè)污泥樣品的檢測(cè)分析,4.1.工業(yè)污泥的化學(xué)成份,從上表可以看出，工業(yè)污泥經(jīng)燃燒后產(chǎn)生的灰份的主要化學(xué)成份包括SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等，有害成份的含

6、量不高，總體來說其化學(xué)成份能被水泥窯爐所接受。,4.對(duì)工業(yè)污泥樣品的檢測(cè)分析,4.2.工業(yè)污泥熱值工業(yè)分析,上表顯示烘干后的工業(yè)污泥的熱值含量波動(dòng)在11.05至15.22之間。,4.對(duì)工業(yè)污泥樣品的檢測(cè)分析,4.3.工業(yè)污泥重金屬含量檢測(cè),從上表所示的結(jié)果看，污泥樣品所含的重金屬的量是符合國標(biāo)規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)的。,5.利用水泥窯處置干化污泥的工業(yè)試驗(yàn),工業(yè)試驗(yàn)是最好的驗(yàn)證工業(yè)污泥是否適宜在水泥窯爐中進(jìn)行處置、及利用水泥窯爐協(xié)同處置工業(yè)污泥

7、時(shí)將會(huì)給水泥窯爐運(yùn)行帶來何種影響、工業(yè)污泥在水泥窯爐中焚燒后其所產(chǎn)生的灰燼將會(huì)給水泥熟料帶來何種影響的方法。要將污泥送入水泥窯爐中，首先必須要選擇合適的污泥喂入點(diǎn)。喂入點(diǎn)選擇的前是污泥從該處喂入后能保證污泥能充分的燃燒，通過充分的燃燒將有害成分徹底摧毀，且燃燒后的灰燼能充分地混合到水泥熟料中并被良好地固化，不產(chǎn)生二次污染。經(jīng)過對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，將干化后的污泥從分解爐喂入水泥窯爐既可保證污泥被充分燃燒處置，也不會(huì)對(duì)水泥窯爐的正常運(yùn)行造成大的

8、影響，所以最后確定從分解爐的煤與熱生料喂入點(diǎn)之后將干化污泥喂入分解爐。,5.利用水泥窯處置干化污泥的工業(yè)試驗(yàn),干化污泥在分解爐的喂入點(diǎn)示意圖,5.利用水泥窯處置干化污泥的工業(yè)試驗(yàn),干化污泥試燒過程及跟蹤監(jiān)測(cè) 分別進(jìn)行了干化污泥喂量在2t/h及4t/h的試燒試驗(yàn)。試燒除發(fā)現(xiàn)出水泥窯預(yù)熱器最高一級(jí)旋風(fēng)筒的氧氣含量出現(xiàn)約0.2%的下降外，水泥窯爐系統(tǒng)的操作及監(jiān)控參數(shù)未出現(xiàn)其他明顯的變化。 由于污泥灰份的摻入導(dǎo)致了熟料中C3S含量比正常時(shí)

9、略有下降，在試燒過程中及時(shí)調(diào)整了生料的配比，最終保證了出窯熟料的化學(xué)成份達(dá)到了生產(chǎn)的設(shè)計(jì)值在本次工業(yè)試驗(yàn)的過程中，對(duì)水泥窯爐的尾部排放氣體進(jìn)行了連續(xù)監(jiān)測(cè)，未發(fā)現(xiàn)二噁英等有害氣體 對(duì)試燒干化污泥期間生產(chǎn)的水泥熟料的質(zhì)量進(jìn)行了全程監(jiān)控。水泥熟產(chǎn)的三天、二十八天強(qiáng)度、水泥的凝結(jié)時(shí)間、流動(dòng)度等性能均無異常。干化污泥試燒工業(yè)試驗(yàn)結(jié)論 利用水泥窯爐協(xié)同處置工業(yè)污泥能實(shí)現(xiàn)處置徹底、無二次污染的優(yōu)點(diǎn)，其所生產(chǎn)的水泥熟料的質(zhì)量穩(wěn)定。利用越

10、堡水泥窯爐協(xié)同處置工業(yè)污泥是完全可行的,6.利用水泥窯處置工業(yè)污泥的工程設(shè)計(jì),6.1.污泥輸送設(shè)備的選擇,目前在歐洲國家，常用的污泥輸送設(shè)備為箱式卡車。這種運(yùn)輸卡車是常規(guī)型的運(yùn)輸工具，可以方便地從市場(chǎng)上購買到。造價(jià)不高，投資成本較低。但是不能實(shí)現(xiàn)很好的密封，不適合于運(yùn)輸液態(tài)化的物料。因此不適宜于本項(xiàng)目。考慮即將輸送的污泥是高度液態(tài)化的物料，且會(huì)散發(fā)出強(qiáng)烈的臭味，所以運(yùn)輸工具必須要有良好的密閉性，要能同時(shí)防止液體及氣味的散發(fā)，以免造成運(yùn)

11、輸過程中對(duì)環(huán)境的污泥。因此，密封自卸罐車是較好的選擇。,6.利用水泥窯處置工業(yè)污泥的工程設(shè)計(jì),從能量的回收效率、安全性及水泥窯的操作影響幾方面來看，取預(yù)熱器出口廢煙氣為污泥干化熱源最為合理，對(duì)現(xiàn)有水泥窯尾氣處理系統(tǒng)的干擾最小，不會(huì)對(duì)水泥熟料的正常生產(chǎn)產(chǎn)生任何的影響。,6.2.污泥干化熱源選擇 在水泥工廠，污泥干化可選用的廢熱源主要有：1）預(yù)熱器出口窯尾廢煙氣（在生料磨與煤磨取熱點(diǎn)之后）；2）進(jìn)入袋收塵器的廢煙氣；3）離開袋收塵器

12、進(jìn)入煙囪的廢煙氣。,7.污泥干化系統(tǒng)廢氣的氣味問題及其處理方法,7.1.惡臭氣體的來源無論是來自污水處理廠的新鮮污泥，還是已經(jīng)干化后的污泥，都存在一定程度的氣味。特別是來自生活廢水的污泥，更是含有強(qiáng)烈的惡臭。在新鮮污泥接收口及污泥干化車間內(nèi)部，如果密封不好，臭氣就會(huì)彌散出來，造成對(duì)周圍環(huán)境的污泥。在直接接觸式污泥干化工藝中，由于用于干化污泥的熱空氣直接與污泥接觸，因此干化后廢氣會(huì)含有一定量的臭氣。污泥干化過程中產(chǎn)生的惡臭氣體從其組成

13、可分為五類。一是含硫化合物，如硫化氫、硫醇類、硫醚類等；二是含氮的化合物，如氨、胺類、酰胺、吲哚類等；三是鹵素及其衍生物，如氯化氫、鹵代烴等；四是烴類，如烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴等；五是含氧的有機(jī)物，如酚、醇、醛、酮、有機(jī)酸等。,7.污泥干化系統(tǒng)廢氣的氣味問題及其處理方法,7.2.解決污泥干化系統(tǒng)排放氣味問題的難度及必要性惡臭給人的感覺量(即惡臭強(qiáng)度)符合Weber—Fecher定律，其感覺強(qiáng)度與惡臭物質(zhì)對(duì)人嗅覺的刺激量的對(duì)數(shù)成正比，

14、即I＝k(lgC-lgC0)，即使把惡臭物質(zhì)去除90%，人的嗅覺所感覺到的臭氣濃度卻只能減少一半，這就決定了防治惡臭比防治其它大氣污染物更困難。在本項(xiàng)目中，污泥烘干系統(tǒng)煙囪排放廢氣經(jīng)檢測(cè)無量綱臭氣濃度檢測(cè)值為7257，低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)60000的無量綱臭氣濃度，廢氣臭氣濃度達(dá)標(biāo)排放。但是在廢氣排放影響的范圍內(nèi)偶爾會(huì)聞到一些令人不愉快的異味，因此有必要解決氣味問題。,7.污泥干化系統(tǒng)廢氣的氣味問題,7.3.常見的臭氣處理方法 化學(xué)吸收

15、法：通過噴淋裝置將吸收溶劑霧化或成膜后與廢氣接觸并捕獲親水含臭物質(zhì)，從而使含臭廢氣得以凈化排放。優(yōu)點(diǎn)是對(duì)親水性含臭分子吸收效果好；缺點(diǎn)是對(duì)非親水類物質(zhì)吸收效果不佳 活性炭吸附法：通過活性炭微孔吸附含臭物質(zhì)，效果較好，但運(yùn)行成本較高生物法：利用微生物將氣態(tài)污染物質(zhì)氧化分解成無毒害、無臭味的簡(jiǎn)單物質(zhì)。此方法除臭效果好，運(yùn)行成本低，但設(shè)備占地面積較大。催化燃燒法：僅適用于高濃度可燃臭氣的處理低溫等離子法：采用放電反應(yīng)器在電極上施加高電

16、壓產(chǎn)生電場(chǎng)，此電場(chǎng)作用于產(chǎn)臭分子并最終將其氧化為不含臭的物質(zhì)。此方法不適用于高含濕量的臭氣。,7.污泥干化系統(tǒng)廢氣的氣味問題,7.4.等離子法殺菌除臭 等離子除臭工藝原理主要是通過垂直電極棒的往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生高壓電場(chǎng)，異味分子通過激發(fā)器后被激活成等離子體，并在催化劑作用下與廢氣內(nèi)的氧氣發(fā)生反應(yīng)，氧化成二氧化碳和水等無污染物.化學(xué)反應(yīng)式如下：4 H+ +O2 +4e → 2H2OC4+ + O2 +4e → CO2S4++O2+4e

17、 → SO42- N3+ ++O2+4e →NO31- 等離子除臭試驗(yàn)系統(tǒng)的工藝流程如下： 含干污泥氣體 → 布袋除塵器 → 除味器 → 風(fēng)機(jī) → 無味無塵干凈氣體排入大氣中,,,7.污泥干化系統(tǒng)廢氣的氣味問題,7.6.化學(xué)吸收法除臭試驗(yàn)污泥干化系統(tǒng)排出廢氣含臭成份的檢測(cè)結(jié)果顯示該污泥干化系統(tǒng)廢氣中惡臭成份主要是含硫類物質(zhì)及含氮類物質(zhì)為主。因此，化學(xué)除臭的工藝應(yīng)以去除SO2為主。

18、主要原理是對(duì)惡臭氣體進(jìn)行堿洗及酸洗，以便除去其中的含臭成份?；瘜W(xué)吸收除臭試驗(yàn)裝置的工藝流程是將污泥干化系統(tǒng)排出的氣體由風(fēng)機(jī)引入臭氣處理裝置，依次進(jìn)行噴淋降溫、氨吸收及兩級(jí)綜合吸收塔后排放入大氣。,,,7.污泥干化系統(tǒng)廢氣的氣味問題,7.7.生物法除臭試驗(yàn) 惡臭廢氣生物處理技術(shù)是通過微生物菌的生化氧化反應(yīng)分解污泥處置烘干惡臭廢氣產(chǎn)生的含氨（NH3）、硫化氫（H2S）、甲硫醇（CH3SH）、HCL、SO2、NOx等復(fù)雜無機(jī)有機(jī)惡臭氣體，

19、使之變成無臭物質(zhì)的技術(shù)。,,,8.水泥窯協(xié)同處理工業(yè)污泥綜合影響分析,8.1.水泥窯處置干化工業(yè)污泥對(duì)窯系統(tǒng)產(chǎn)量的影響,,,由上圖可看出，干化污泥的喂入量與窯系統(tǒng)的生料喂入量并沒有明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系。結(jié)論：當(dāng)干化污泥入窯量在10t/h以下時(shí)，干化污泥的喂入并不會(huì)影響水泥窯系統(tǒng)的產(chǎn)量。,8.水泥窯協(xié)同處理工業(yè)污泥綜合影響分析,8.2.水泥窯處置干化工業(yè)污泥對(duì)窯系統(tǒng)熱耗成本的影響,,,由上圖可看出，隨著干化污泥入窯量的增加，窯系統(tǒng)的煤粉消耗量呈

20、現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)。結(jié)論：水泥窯協(xié)同處置干化污泥可以明顯降低煤粉（一次燃料）的消耗量，實(shí)現(xiàn)熱耗成本的節(jié)約。,8.水泥窯協(xié)同處理工業(yè)污泥綜合影響分析,8.3.水泥窯處置干化工業(yè)污泥對(duì)窯系統(tǒng)電耗的影響,,,經(jīng)計(jì)算，干化污泥入窯量與熟料單位電耗的相關(guān)性系數(shù)為-0.4995，這說明兩者之間沒有明顯的相關(guān)性。干化污泥的喂入并不會(huì)導(dǎo)致窯系統(tǒng)熟料單位電耗的明顯增加。,8.水泥窯協(xié)同處理工業(yè)污泥綜合影響分析,8.4.水泥窯處置干化工業(yè)污泥對(duì)窯系統(tǒng)熟料質(zhì)量

21、的影響,,,結(jié)論：在水泥熟料回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)喂入干化污泥不會(huì)對(duì)其所生產(chǎn)的熟料質(zhì)量造成任何負(fù)責(zé)影響。,8.水泥窯協(xié)同處理工業(yè)污泥綜合影響分析,8.5.水泥窯處置干化工業(yè)污泥對(duì)窯系統(tǒng)熟料質(zhì)量的影響,,,結(jié)論：在水泥熟料回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)喂入干化污泥不會(huì)對(duì)其所生產(chǎn)的熟料質(zhì)量造成任何負(fù)責(zé)影響。,9.利用水泥窯爐協(xié)同無害化處置工業(yè)污泥及其工程應(yīng)用的研究結(jié)論,利用水泥窯協(xié)同處置工業(yè)污泥可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)污泥的徹底無害化，不會(huì)造成二次污泥。污泥產(chǎn)生的臭氣可以用化學(xué)預(yù)處