王才梅， 程 浩， 張偉偉

河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）

近年來，在城鎮(zhèn)化水平快速提高、新農(nóng)村建設及“建材下鄉(xiāng)”政策等諸多利好因素下,我國建筑陶瓷工業(yè)飛速發(fā)展，并在全國進行轉移、擴張、重新布局，特別是江西、湖南、湖北、河南等地呈現(xiàn)大干快上之勢，成為承接經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)陶瓷產(chǎn)業(yè)轉移新的建陶生產(chǎn)基地，為當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展、創(chuàng)造就業(yè)等方面發(fā)揮了良好的作用；但同時，建筑陶瓷生產(chǎn)的高消耗和高污染也使當?shù)刈匀画h(huán)境遭到了很大破壞。建筑陶瓷工業(yè)中的污染防治問題也越來越受到人們關注。

首先可通過采用清潔生產(chǎn)技術和正確的過程控制等方法，提高原材料及能源的使用效率，減少資源的使用，減少污染物的產(chǎn)生量和排放量，減少污染處理費用，保護環(huán)境。在實施了各項清潔生產(chǎn)措施后,有一部分污染物仍不能夠做到達標排放，則必須通過末端治理的方式進行處理，針對工程所排放的污染物進行有針對性的治理,使其最終能夠滿足排放標準和區(qū)域總量控制的要求[1]。

1 建筑陶瓷生產(chǎn)工藝流程及污染物產(chǎn)排情況

1.1 生產(chǎn)工藝流程

建筑陶瓷生產(chǎn)工藝流程，基本上可分為原料配料、泥漿制備、粉料制備、色釉制備、壓制、干燥、施釉、燒成、后期加工(磨邊、倒角、拋光等)和檢驗包裝等環(huán)節(jié)。以干壓墻地磚產(chǎn)品為例，其生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

圖1 干壓墻地磚生產(chǎn)工藝流程

1.2 污染物產(chǎn)生及排放情況

陶瓷生產(chǎn)對環(huán)境的污染可分為廢氣、廢水、固廢及噪聲等四個方面，其中主要是廢氣和廢水。

目前建筑陶瓷生產(chǎn)線多采用煤氣發(fā)生爐自制煤氣作為窯爐燃料，采用水煤漿熱風爐作為噴霧干燥塔熱源，因此廢氣主要來源于噴霧干燥制粉,干燥及燒成窯爐工序含SO2、NOx、煙（粉）塵等為主的煙氣；廢水主要來自廠內生活用水和工業(yè)廢水，工業(yè)廢水主要是拋光廢水、車間設備和地面沖洗廢水、煤氣車間的冷卻水和處理廢氣產(chǎn)生的廢水，廢水中主要污染物為 PH、SS、COD、氨氮、總鋅、總銅、總鉛等；廢渣主要來源于生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢品、煤灰、煤渣及污水處理產(chǎn)生的泥渣等，煤氣生產(chǎn)車間產(chǎn)生的焦油作為副產(chǎn)品外售；噪聲主要來源于球磨機、攪拌機、提升機械、空壓機、鼓風機、輸送帶、拋光設備、磨邊設備等生產(chǎn)機械設備，均屬高噪聲的設備[2]。

2 清潔生產(chǎn)技術

2.1 原輔材料

粉料制備及拋光磨邊工序是建筑陶瓷企業(yè)產(chǎn)生粉塵污染和噪聲污染的主要場所,特別是含游離二氧化硅的粉塵對人體會造成極大的危害。根據(jù)國外建筑陶瓷企業(yè)大多采用專業(yè)化、標準化、系列化原料進行生產(chǎn)的經(jīng)驗，我國建筑陶瓷企業(yè)也應因地制宜，逐步在生產(chǎn)中推廣采用專業(yè)化、標準化、系列化原料替代原料的預處理。在原料加工企業(yè)則可采用專用環(huán)保設備，以減少粉塵污染和噪聲污染。

另外有條件的地區(qū)可采用天然氣、液化石油氣、輕柴油或電加熱等清潔燃料代替目前廣泛使用的燃煤熱風爐、煤制氣等，以減少廢氣、廢渣的產(chǎn)生和排放量。

2.2 技術工藝及設備

優(yōu)選高效節(jié)能設備，如優(yōu)化窯爐結構、采用高效燃燒裝置、使用節(jié)能長壽筑爐材料等，均可有效降低產(chǎn)品能耗，并提高產(chǎn)品質量；采用密閉型設備和生產(chǎn)技術，減少粉塵無組織排放；廠區(qū)排水采用清污分流，并全部循環(huán)使用，減少新水用量，減少水污染物排放量；壓制、磨邊工序采用袋式除塵器回收物料回用生產(chǎn)，節(jié)約原料，減少污染物排放；窯爐廢熱梯級利用，節(jié)約能源，減少污染物排放；可設置余熱鍋爐，用煙氣熱量生產(chǎn)蒸汽并用產(chǎn)生的蒸汽來發(fā)電或利用煙氣余熱產(chǎn)生的蒸汽來制冷和供暖。

2.3 生產(chǎn)過程管理

采用中央自動控制設備，進行數(shù)學模型優(yōu)化控制，節(jié)約電耗、物耗、能耗；對職工進行系統(tǒng)的崗位培訓，提高職工技能，高效生產(chǎn)；加強設備維護保養(yǎng)，節(jié)約成本；加強原料的管理和使用，減少原料損耗。

3 末端治理措施

3.1 廢氣治理措施

建筑陶瓷生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣主要為:噴霧干燥塔廢氣、窯爐燒制廢氣，其主要污染因子為 SO2、NOx、煙（粉）塵。脫氮目前對于建筑陶瓷企業(yè)還是一件難事;脫硫除塵目前企業(yè)主要通過采用清潔能源進行控制，如采用含硫量低的油、天然氣、電等，另外對煤進行脫硫改成水煤漿或者是采用煤制氣脫硫后作燃料以達到除塵脫硫的作用[3]。另外，可采取以下推薦的治理技術，見表1。

表1 廢氣污染治理技術表

以下分述兩種治理技術方法:

1）噴霧干燥塔廢氣治理工藝流程如圖2所示。

圖2 噴霧干燥塔廢氣治理工藝流程

該工藝優(yōu)點為:除塵效率≥99%,粉塵排放濃度≤100mg/m3；脫硫效率≥75%，SO2排放濃度≤200mg/m3；設備結構簡單，運行穩(wěn)定，維護方便；安裝場地不受限制。

2）窯爐廢氣治理工藝流程如圖3所示。

圖3 窯爐廢氣治理工藝流程

煙氣進入換熱器與低溫煙氣熱交換后，進入除塵塔，在塔體內螺旋上升，與堿液多次重復碰撞、充分接觸，煙氣中的粉塵、SO2、NOx等有害物質留在吸收液中,凈化后煙氣經(jīng)塔頂脫水段脫水后進入換熱器經(jīng)高溫煙氣加熱到90℃以上后外排。脫硫劑采用Ca(OH)2。工藝關鍵設備為脫硫除塵塔，塔內籿玻璃鋼加石板，易于管理；運行費用低，穩(wěn)定可靠；利用換熱器以高溫煙氣為熱源加熱凈化煙氣后,煙氣中氣霧成分被加熱，排放煙氣視覺效果良好,在環(huán)境中擴散速度加快；噴淋系統(tǒng)采用陶瓷螺旋無堵塞噴頭，霧化優(yōu)良，耐腐蝕、耐高溫、不堵塞。

3.2 廢水治理措施

1）生活污水治理措施

建筑陶瓷企業(yè)生活污水一般采取生物接觸氧化法一體化生活污水處理裝置處理達標后外排，對環(huán)境影響不大。

2）生產(chǎn)廢水處理措施

因廢水污染程度差別較大，根據(jù)清污分流的原則，將色釉料工段的廢水與坯料和其它工段產(chǎn)生的廢水分開處理，以便回收利用，減輕處理負荷。坯料泥水是一個膠體分散體系，膠粒表面帶負電，所以在處理這類廢水時，須向廢水中投加混凝劑，壓縮雙電層，降低ζ電位，破壞膠體的穩(wěn)定性，從而達到泥水分離的目的。具體工藝流程如下:廢水經(jīng)格柵去除粗大懸浮物后流入初沉池,水由泵抽送并與吸入段投加的微量PAC混凝劑混合后進入平流式沉淀池;水中的懸浮物與混凝劑經(jīng)過數(shù)分鐘的反應，形成水解聚合物，產(chǎn)生雙電層壓縮、吸附架橋和網(wǎng)捕作用而聚結沉淀，上面清水則流入清水池回用；經(jīng)初沉池和反應池沉積的泥漿再泵入濃縮池，上清液返回初沉池,濃漿則通過泵按比例混入球磨漿池回收利用，也可經(jīng)壓榨脫水后形成泥餅備用。

色釉料廢水因化學成分較復雜，廢水經(jīng)通常的沉淀、壓濾等處理后，還應采用離子交換法去除金屬離子，這樣處理后的水才可以回用[4]。

3.3 廢渣治理措施

一般在原料車間產(chǎn)生的廢渣，主要組成就是廢坯料，因此，經(jīng)凈化處理后得到的廢渣按一定的比例摻入坯料中利用。成形車間產(chǎn)生的廢渣有些含有色釉料，不能直接利用，需經(jīng)過處理后方能加以利用,如施過滲花釉的廢坯可以先化成漿，然后再通過壓濾的方法將金屬離子除去；或利用離子交換方法除去金屬離子，保證坯料組成不產(chǎn)生明顯的變化，然后按比例加以利用。

燒成得到的廢瓷坯,可以通過下述的方法加以回收利用，以便減少固體垃圾。一種方法是將部分廢瓷渣經(jīng)過挑選后，粉碎成細顆粒作熟料使用；二是開辟新使用途徑，將廢瓷磚經(jīng)破碎，添加適當?shù)慕Y合劑(如紙漿廢液、聚乙烯醇、甲基纖維素，添加量1%～2%)、助熔劑(熔塊、長石、玻纖廢料等，加入量10%～15%)，加工制備成透水磚，既減少了固體垃圾，保護了環(huán)境，又增加了經(jīng)濟效益[5]。

3.4 噪聲治理措施

噪聲控制從控制聲源、阻攔聲音傳播和加強個人防護這三方面考慮，并將三者有機地統(tǒng)一起來。陶瓷生產(chǎn)線對噪聲的控制首先從聲源上著手，盡可能地選用低噪聲設備；對產(chǎn)生機械噪聲的設備，如攪拌機、球磨機等，在設備與基礎之間安裝減振裝置，可消聲5～15dB(A)；對產(chǎn)生氣流噪聲的設備,如空壓機、風機對空排氣口等安裝消音器,一般消聲20 dB(A)左右。其次在噪聲傳播途徑上采取措施加以控制，如將高噪聲車間做成封閉式圍護結構，使噪聲下降15～25dB(A)左右；同時，采用車間外綠化，利用樹木的屏蔽作用使噪聲得到不同程度的隔絕和吸收。另外，在廠區(qū)布置中，將各種高噪聲車間布置在生產(chǎn)廠區(qū)的中部,遠離廠前區(qū)和周圍居民區(qū)，在噪聲易超標廠界設置隔音屏障,以減輕噪聲對附近居民的干擾。

3.5 廠區(qū)防滲措施

為避免物料、生產(chǎn)廢水的非正常排放對地下水和土壤造成影響，應采取以下防滲措施:

1）對生產(chǎn)廠區(qū)和廢水儲存、處理設施等采取全面防腐、防滲處理，重點區(qū)域包括原料區(qū)、產(chǎn)品儲存?zhèn)}庫、危險品暫存處、泵房及廢水處理設施等，車間地面全部采用防滲混凝土硬化，混凝土厚度不小于15cm。對涉及的其它廢水儲存構筑物也采用混凝土結構，并進行防腐防滲設計，以上地面建設具體施工操作應嚴格按照《危險廢物貯存污染控制標準》（GB18596-2001）的要求進行設計,確保防滲層厚度≥2mm，防滲層滲透系數(shù)≤1×10-10m/s。

2）地面防腐防滲層構筑方法為首先將素土夯實，再在上面構筑15cm厚的防滲混凝土，然后在混凝土層上涂三層196環(huán)氧樹脂（不小于5cm厚）。廢水處理裝置區(qū)及暫存設施采用防滲混凝土構筑，表面涂三層196環(huán)氧樹脂，防滲層滲透系數(shù)≤1×10-10m/s。

3）廢水收集池、暫存池均建設防滲水泥池，地底部做好防滲處理，池底和池壁采用混凝土構筑。廢水輸送構筑物采取嚴格防滲處理，避免廢水的跑冒。

4）生產(chǎn)廠區(qū)其他區(qū)域（除綠化用地之外）應全部進行硬化處理，實現(xiàn)廠區(qū)不裸露土層。

5）考慮污水處理設施發(fā)生非正常情況，生產(chǎn)廢水沉淀池應按三天的生產(chǎn)廢水產(chǎn)生量考慮，廢水沉淀池采用前面方式做好防滲處理。

4 結語

建筑陶瓷工業(yè)既是高耗能工業(yè)，又是高污染工業(yè)，建筑陶瓷工業(yè)的污染防治任重道遠。一方面應實施清潔生產(chǎn)，實現(xiàn)物耗最少化、廢物減量化和效益最大化；另一方面加強末端控制，完善污染治理措施，使各種污染物能達標排放，減少對環(huán)境的影響。

只有這樣，我國建筑陶瓷工業(yè)才能由大變強，真正實現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展。

[1]張娜.我國建筑陶瓷工業(yè)環(huán)境污染與治理[J].陶瓷,2006（7）

[2]張光磊等.環(huán)境協(xié)調性陶瓷材料的發(fā)展及其探討[J].中國陶瓷,2009（6）

[3]李海明.陶瓷業(yè)發(fā)生爐煤氣脫硫探討[J].化工設計,2009（1）

[4]薛福連.陶瓷工業(yè)廢水治理與綜合利用[J].陶瓷,2005（6）

[5]陳斌等.陶瓷行業(yè)推行和實施清潔生產(chǎn)的對策研究[J].陶瓷,2006（12）