丁奕

1 前言

近年來，利用水泥窯處理城市污泥的研究取得了較大進(jìn)展，中材國際旗下的各大設(shè)計院正在推廣利用水泥窯處置城市污泥的無害化處理技術(shù)。北京水泥廠、廣東越堡水泥有限公司進(jìn)行的污泥規(guī)?；幹?，投入使用的裝置運(yùn)行效果良好，走在了業(yè)界前列。

本文將從利用水泥窯處置城市污泥的技術(shù)現(xiàn)狀出發(fā)，通過實(shí)例的定性和定量綜合效益分析，從利益平衡角度探討適度的政策措施，以期達(dá)到國家、社會和企業(yè)的利益平衡，調(diào)動各方積極性。

2 利用水泥窯處置污泥的技術(shù)已基本成熟

（1）工藝簡單

利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理城鎮(zhèn)污泥的工藝較為簡單：污泥通過密閉運(yùn)輸、儲存?zhèn)}、泵送進(jìn)入水泥窯處置，增加防臭味外溢的負(fù)壓環(huán)境，將臭味氣體導(dǎo)入分解爐富氧燃燒。在適當(dāng)控制污泥處置規(guī)模的前提下，不需要對已有技術(shù)裝備進(jìn)行大規(guī)模改造。

（2）可以實(shí)現(xiàn)污泥的資源化利用

污泥中的有機(jī)成分和無機(jī)成分都能得到充分利用，資源化效率高。污泥中含有大量有機(jī)質(zhì)，55%以上為可燃成分，具有相當(dāng)高的熱值，即使將含水率80%污泥直接投入煙室，其中有機(jī)物的分解燃燒仍然能夠?yàn)槲勰嘀兴值恼舭l(fā)提供大部分熱量。無機(jī)成分與水泥生產(chǎn)所用的部分原料基本相似，燒制出的水泥熟料物化指標(biāo)等不會影響水泥性能。利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理城市污泥，不僅具有焚燒法的減容、減量化特征，且燃燒后的殘渣成為水泥熟料的一部分，不需要對焚燒灰進(jìn)行填埋處置，是一種兩全其美的污泥處置途徑。

（3）規(guī)?；铜h(huán)保性優(yōu)勢突出

回轉(zhuǎn)窯熱容量大、工作狀態(tài)穩(wěn)定、處理量大，且水泥廠均配備大量環(huán)保設(shè)施，環(huán)境自凈能力強(qiáng)，不需要額外投資除塵設(shè)備，規(guī)模化和環(huán)保性優(yōu)勢突出。

2006年北京水泥廠焚燒的污泥累計達(dá)到20628t。經(jīng)北京市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測中心監(jiān)測，大氣污染物排放指標(biāo)全部滿足國家現(xiàn)有的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求；經(jīng)中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心測試，二噁英排放僅為0.0005ngTEQ/m3（標(biāo)），遠(yuǎn)優(yōu)于歐盟標(biāo)準(zhǔn)（中國標(biāo)準(zhǔn)：≤1ngTEQ/m3，歐盟標(biāo)準(zhǔn)：≤0.1ng-TEQ/m3）；經(jīng)天津市環(huán)境監(jiān)測中心監(jiān)測，水泥產(chǎn)品重金屬含量均滿足歐盟水泥產(chǎn)品的限制要求；經(jīng)天津市建筑材料產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測中心監(jiān)測，水泥產(chǎn)品的放射性及強(qiáng)度均滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求指標(biāo)。

（4）基本不影響水泥品質(zhì)

將污泥焚燒灰渣的礦物質(zhì)成分與波特蘭水泥成分進(jìn)行比較，結(jié)果顯示，污泥焚燒灰除CaO含量較低、SiO2含量較高外，其他成分含量與波特蘭水泥含量相當(dāng)。因此，污泥焚燒灰加入一定量的石灰或石灰石，經(jīng)煅燒即可制成波特蘭水泥。

但是，處置利用污泥必須以不影響水泥的品質(zhì)為前提，因此要分析污泥中的硫、氯、堿含量，評估對水泥質(zhì)量的影響，確定合理的加入比例。處置過程中需對水泥廠的原燃料品質(zhì)及配料方案進(jìn)行調(diào)整，有害的硫、氯、堿含量應(yīng)滿足水泥行業(yè)的控制標(biāo)準(zhǔn)，即折合至入窯生料其硫堿元素的當(dāng)量比S/R應(yīng)控制在0.6～1.0左右，Cl元素則控制在0.03%～0.04%以下。

北京水泥廠對投入污泥前后水泥的品質(zhì)進(jìn)行了對比試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：水泥窯投入污泥后對水泥品質(zhì)影響不大。利用污泥和污泥焚燒灰制造出的水泥，與普通硅酸鹽水泥相比，在顆粒度、相對密度等方面基本相似，而在穩(wěn)固性、膨脹密度、固化時間方面較好。

總之，水泥窯處置城市污泥方便、高效，技術(shù)基本成熟。一方面有利于水泥行業(yè)節(jié)能降耗，減少對傳統(tǒng)不可再生資源的消耗，減少對環(huán)境的破壞；另一方面，大量消納廢棄物，有利于減輕環(huán)境負(fù)荷。另外，現(xiàn)代化、規(guī)?；鄰S地域分布廣，有利于污泥就地消納和水泥窯處理污泥技術(shù)的推廣。

3 污泥處置的社會、環(huán)境效益

用水泥窯處置污泥具有明顯的社會環(huán)境效益。以某廠水泥窯協(xié)同處置污泥及一般工業(yè)固廢項(xiàng)目為例，項(xiàng)目日處理污泥150t（含水約80%）。社會環(huán)境效益主要體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）少量替代不可再生資源

該項(xiàng)目每年處置4.5萬噸污泥，每年可節(jié)約硅鋁質(zhì)原料資源4500t左右，對節(jié)約利用不可再生資源有積極意義。

（2）有機(jī)物分解徹底，避免二次污染

污泥喂入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，在1500℃左右的工況下，病原體不可能存活，有害有機(jī)物可充分燃燒。根據(jù)天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院有限公司的研究，焚燒率可達(dá)99.999%，即便是二噁英等穩(wěn)定的有機(jī)物也能被完全分解，與傾倒、填埋等原始方式相比有效避免了二次污染。

（3）污泥中的重金屬得到有效固化

在水泥燒成過程中，污泥灰渣中的重金屬能夠被固定在水泥熟料的結(jié)構(gòu)中，從而達(dá)到被固化的作用。上海水泥廠曾對由城市污水污泥為原料制成的水泥進(jìn)行了鑒定，結(jié)果顯示，盡管污泥中重金屬含量較高，但經(jīng)過水泥燒成過程的穩(wěn)定、固化后，其重金屬浸出濃度基本符合環(huán)保要求。

（4）節(jié)約土地

以該項(xiàng)目為例，項(xiàng)目每年處置污泥4.5萬噸，相當(dāng)于節(jié)約填埋庫容4.5萬m3，節(jié)約庫容可填埋生活垃圾2萬噸，相當(dāng)于6萬人全年年垃圾產(chǎn)生量。

（5）減排效果明顯

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)測算，污泥填埋場甲烷產(chǎn)生潛能為每噸干污泥66.6 kg，以此數(shù)據(jù)進(jìn)行測算，項(xiàng)目實(shí)施后甲烷氣體減排潛能為每年599.4t。

項(xiàng)目采用水泥窯對污泥進(jìn)行協(xié)同處置，污泥本身焚燒只產(chǎn)生CO2，不產(chǎn)生甲烷氣體。污泥本身焚燒產(chǎn)生CO23100t，補(bǔ)充燃煤產(chǎn)生CO24950t，累計產(chǎn)生CO2量為8050t。

根據(jù)溫室氣體的全球變暖潛能值（GWP）換算，減少1t甲烷排放就相當(dāng)于減少了25t CO2排放，本項(xiàng)目CO2減排潛能為 599.4×25-8050＝6935噸/年。

表1 處置污泥平均成本估算一覽表*

總體來看，利用水泥窯協(xié)同處置污泥項(xiàng)目可以很好地解決城市污泥處理處置問題，可以實(shí)現(xiàn)無害化、減量化、資源化，大大降低城市的環(huán)境污染，改善人民的生活環(huán)境，控制和預(yù)防各種傳染病、公害病，具有顯著的社會、生態(tài)環(huán)境效益。

4 處置污泥需要的政策扶持底線

以利用水泥窯處置污泥的該項(xiàng)目為例，本項(xiàng)目是在現(xiàn)有的水泥生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上建設(shè)污泥處置系統(tǒng)，使得生產(chǎn)線在生產(chǎn)水泥的同時每年處置4.5萬噸污泥，項(xiàng)目總投資793萬元。按照《建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評價方法與參數(shù)》第三版規(guī)定的口徑計算，項(xiàng)目建設(shè)規(guī)?？偼顿Y為743萬元。

經(jīng)過分析計算，處置污泥的平均成本見表1。

若使水泥窯消納污泥的投資活動成立，企業(yè)需要有一筆既可抵消處置污泥的成本費(fèi)用支出，又有適度的投資回報的收入，以使投資活動在財務(wù)上可行。

若考慮通過政府補(bǔ)貼的方式來解決投資者回報問題，根據(jù)本項(xiàng)目的試算，當(dāng)每處理1t污泥政府補(bǔ)貼達(dá)到171元（不含增值稅）時，項(xiàng)目全投資內(nèi)部收益率可以達(dá)到11%（所得稅后），滿足水泥項(xiàng)目基準(zhǔn)收益率水平。換言之，若只靠政府補(bǔ)貼來鼓勵水泥企業(yè)消納城市污泥，則每處置1噸污泥政府需要補(bǔ)貼171元才能換取水泥企業(yè)的投資意愿。這是基于項(xiàng)目當(dāng)?shù)厍闆r確定的政策扶持底線，其他地區(qū)可參考當(dāng)?shù)啬茉?、運(yùn)輸、人工等價格水平進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

城市污泥處理有各種方式，利用水泥窯進(jìn)行無害化處理是可行的選擇之一，尤其適用于在城市周圍有現(xiàn)代化水泥工廠的地區(qū)。但污泥處置屬于公益性項(xiàng)目，不具備商業(yè)化開發(fā)的條件，投資者回報的實(shí)現(xiàn)方式只能主要通過財政補(bǔ)貼、稅收調(diào)節(jié)等政府補(bǔ)貼方式。

客觀上，由于填埋、焚燒、減量化處置或者堆肥等污泥處置方式都需要花費(fèi)成本，所以，理論上政府補(bǔ)貼屬于轉(zhuǎn)移支付性質(zhì)，不會增加財政負(fù)擔(dān)。而且，水泥窯處置污泥屬于無害化處理，處置過程充分借力水泥生產(chǎn)特點(diǎn)，僅需投資儲運(yùn)設(shè)備、設(shè)施，投資較少，對財政補(bǔ)貼的要求程度也較低。

政府補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)（底線）計算公式如下（元/t）：處置污泥所需補(bǔ)貼=處置污泥成本+最低利潤。

從表1的情況可以看出，污泥處置成本主要與當(dāng)?shù)啬茉?、運(yùn)輸及人工成本有關(guān)，每處理1t污泥大致需要花費(fèi)50kg煤（低位熱值應(yīng)達(dá)到22990kJ/kg）、70kWh電、1h熟練工人工成本、從污泥出產(chǎn)地到水泥廠專項(xiàng)運(yùn)輸費(fèi)等直接支出以及約24元左右的其他費(fèi)用，而最低利潤為30元左右。

上述結(jié)論已充分考慮污泥焚燒導(dǎo)致的輕微減產(chǎn)損失、污泥資源化利用等相互抵消后對成本的影響，計算過程復(fù)雜，在此不再贅述。

上述公式和數(shù)據(jù)僅供各地、各級政府?dāng)M定或推動利用水泥窯處置城市污泥項(xiàng)目時參考，至于補(bǔ)貼方式是直接現(xiàn)金補(bǔ)貼還是稅收返還由當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)政府部門確定，本文不作建議。

參考資料：

[1]建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評價方法與參數(shù)(第三版)[M].北京：中國計劃出版社,2006.

[2]建材工業(yè)建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評價方法與參數(shù)[M].北京:中國計劃出版社,2010.

[3]朱英,趙由才,李鴻江.污泥填埋場氣體產(chǎn)量的預(yù)測方法研究[J].中國環(huán)境科學(xué),2010,30（2）：204～208.■