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)污泥及其工程應用的研究,1.工業(yè)污泥簡介,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→動物體→人體等路徑遷移，將會對地下水、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)污泥具有更復雜的成分。不僅含有低級的有機物如氨基酸、腐植酸、細菌及其代謝產(chǎn)物、多環(huán)芳烴、

2、雜環(huán)類化合物、有機硫化物、揮發(fā)性異臭物、有機氟化物等組成，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。人們的生態(tài)環(huán)境保護意識的不斷增強，環(huán)境法規(guī)中污水排放標準的迅速改進，都對工業(yè)污泥處理帶來了新的挑戰(zhàn)與機遇。,2.世界各國污泥處理處置方法,污泥填埋：一次性處理費用低的污泥處理辦法，但會造成造成二次污染 污泥農(nóng)用：投資少，能耗

3、低，運行費用低；但是重金屬污染、病原體、難降解有機物及N、P的流失會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；其缺點在于處理設施投資大，處理費用高，有機物焚燒會產(chǎn)生二噁英等劇毒物質(zhì) 海洋傾倒：操作簡單、對于沿海城市來說其處理費用較低；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)展起來的一項新興生物處理技術，綜合效應較好污泥干化 ：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)勢在于： 利用水泥窯爐協(xié)同處置污泥不需要再建設新的焚燒系統(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，實現(xiàn)污泥所含熱值的循環(huán)利用。同時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，最終實現(xiàn)最徹底的污泥無害化處置。,4.對工業(yè)污泥樣品的檢測分析,4.1.工業(yè)污泥的化學成份,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，總體來說其化學成份能被水泥窯爐所接受。,4.對工業(yè)污泥樣品的檢測分析,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在11.05至15.22之間。,4.對工業(yè)污泥樣品的檢測分析,4.3.工業(yè)污泥重金屬含量檢測,從上表所示的結果看，污泥樣品所含的重金屬的量是符合國標規(guī)定的排放標準的。,5.利用水泥窯處置干化污泥的工業(yè)試驗,工業(yè)試驗是最好的驗證工業(yè)污泥是否適宜在水泥窯爐中進行處置、及利用水泥窯爐協(xié)同處置工業(yè)污泥

7、時將會給水泥窯爐運行帶來何種影響、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。喂入點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，也不會對水泥窯爐的正常運行造成大的

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,干化污泥在分解爐的喂入點示意圖,5.利用水泥窯處置干化污泥的工業(yè)試驗,干化污泥試燒過程及跟蹤監(jiān)測 分別進行了干化污泥喂量在2t/h及4t/h的試燒試驗。試燒除發(fā)現(xiàn)出水泥窯預熱器最高一級旋風筒的氧氣含量出現(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致了熟料中C3S含量比正常時

9、略有下降，在試燒過程中及時調(diào)整了生料的配比，最終保證了出窯熟料的化學成份達到了生產(chǎn)的設計值在本次工業(yè)試驗的過程中，對水泥窯爐的尾部排放氣體進行了連續(xù)監(jiān)測，未發(fā)現(xiàn)二噁英等有害氣體 對試燒干化污泥期間生產(chǎn)的水泥熟料的質(zhì)量進行了全程監(jiān)控。水泥熟產(chǎn)的三天、二十八天強度、水泥的凝結時間、流動度等性能均無異常。干化污泥試燒工業(yè)試驗結論 利用水泥窯爐協(xié)同處置工業(yè)污泥能實現(xiàn)處置徹底、無二次污染的優(yōu)點，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)污泥的工程設計,6.1.污泥輸送設備的選擇,目前在歐洲國家，常用的污泥輸送設備為箱式卡車。這種運輸卡車是常規(guī)型的運輸工具，可以方便地從市場上購買到。造價不高，投資成本較低。但是不能實現(xiàn)很好的密封，不適合于運輸液態(tài)化的物料。因此不適宜于本項目?？紤]即將輸送的污泥是高度液態(tài)化的物料，且會散發(fā)出強烈的臭味，所以運輸工具必須要有良好的密閉性，要能同時防止液體及氣味的散發(fā)，以免造成運

11、輸過程中對環(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)污泥的工程設計,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，取預熱器出口廢煙氣為污泥干化熱源最為合理，對現(xiàn)有水泥窯尾氣處理系統(tǒng)的干擾最小，不會對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）預熱器出口窯尾廢煙氣（在生料磨與煤磨取熱點之后）；2）進入袋收塵器的廢煙氣；3）離開袋收塵器

12、進入煙囪的廢煙氣。,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，臭氣就會彌散出來，造成對周圍環(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；五是含氧的有機物，如酚、醇、醛、酮、有機酸等。,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(即惡臭強度)符合Weber—Fecher定律，其感覺強度與惡臭物質(zhì)對人嗅覺的刺激量的對數(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。在本項目中，污泥烘干系統(tǒng)煙囪排放廢氣經(jīng)檢測無量綱臭氣濃度檢測值為7257，低于國家排放標準60000的無量綱臭氣濃度，廢氣臭氣濃度達標排放。但是在廢氣排放影響的范圍內(nèi)偶爾會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)點是對親水性含臭分子吸收效果好；缺點是對非親水類物質(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、無臭味的簡單物質(zhì)。此方法除臭效果好，運行成本低，但設備占地面積較大。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：采用放電反應器在電極上施加高電

16、壓產(chǎn)生電場，此電場作用于產(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運動產(chǎn)生高壓電場，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，氧化成二氧化碳和水等無污染物.化學反應式如下：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 → 風機 → 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.化學吸收法除臭試驗污泥干化系統(tǒng)排出廢氣含臭成份的檢測結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，化學除臭的工藝應以去除SO2為主。

18、主要原理是對惡臭氣體進行堿洗及酸洗，以便除去其中的含臭成份?；瘜W吸收除臭試驗裝置的工藝流程是將污泥干化系統(tǒng)排出的氣體由風機引入臭氣處理裝置，依次進行噴淋降溫、氨吸收及兩級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 惡臭廢氣生物處理技術是通過微生物菌的生化氧化反應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等復雜無機有機惡臭氣體，

19、使之變成無臭物質(zhì)的技術。,,,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應關系。結論：當干化污泥入窯量在10t/h以下時，干化污泥的喂入并不會影響水泥窯系統(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。結論：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)污泥對窯系統(tǒng)電耗的影響,,,經(jīng)計算，干化污泥入窯量與熟料單位電耗的相關性系數(shù)為-0.4995，這說明兩者之間沒有明顯的相關性。干化污泥的喂入并不會導致窯系統(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)污泥對窯系統(tǒng)熟料質(zhì)量

21、的影響,,,結論：在水泥熟料回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)喂入干化污泥不會對其所生產(chǎn)的熟料質(zhì)量造成任何負責影響。,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)污泥對窯系統(tǒng)熟料質(zhì)量的影響,,,結論：在水泥熟料回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)喂入干化污泥不會對其所生產(chǎn)的熟料質(zhì)量造成任何負責影響。,9.利用水泥窯爐協(xié)同無害化處置工業(yè)污泥及其工程應用的研究結論,利用水泥窯協(xié)同處置工業(yè)污泥可以實現(xiàn)工業(yè)污泥的徹底無害化，不會造成二次污泥。污泥產(chǎn)生的臭氣可以用化學預處