劉春江，喬富東，黃賓

（1.佛山市陶瓷研究所，佛山 528031；2.廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣州 510300）

節(jié)能與環(huán)保

陶瓷行業(yè)污染物的解決方法及瓶頸

劉春江1，喬富東1，黃賓2

（1.佛山市陶瓷研究所，佛山 528031；2.廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣州 510300）

本文主要闡述了陶瓷行業(yè)“三廢”污染物的解決方法，以及陶瓷行業(yè)在解決環(huán)保問(wèn)題時(shí)所遇到的瓶頸。目前，陶瓷行業(yè)污染物的解決主要碰到的問(wèn)題為天然氣供應(yīng)不足、廢氣治理成本問(wèn)題、脫硝工藝的難點(diǎn)等方面將嚴(yán)重影響了陶瓷行業(yè)環(huán)保的治理。如何改善這些方面的問(wèn)題，將是今后我們主要關(guān)注的話(huà)題。

陶瓷行業(yè)；污染；解決方法；瓶頸

1 前言

早在兩年前，由環(huán)境保護(hù)部科技標(biāo)準(zhǔn)司制定的《陶瓷工業(yè)污染排放標(biāo)準(zhǔn)》發(fā)布后，該文件首先對(duì)陶瓷工業(yè)生產(chǎn)的大氣污染、水污染和污染排放物等做了規(guī)定，這也成為陶瓷企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的污染物排放首個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。其中，建筑陶瓷拋光類(lèi)單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排水量限值為1.0 mg/L，非拋光類(lèi)為0.3 mg/L，衛(wèi)生陶瓷為6.0 mg/L，特種陶瓷為2.0 mg/L；大氣污染物排放濃度限值水煤漿二氧化硫?yàn)?00 mg/m3，顆粒物為100 mg/m3。在該項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施兩年后，通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，能具體做到這些標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)非常的少。而從2012年1月1日起，在開(kāi)始的標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上又開(kāi)始執(zhí)行新的限值，建筑陶瓷拋光類(lèi)單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排水量限值為0.3 mg/L，非拋光類(lèi)為0.1 mg/L，衛(wèi)生陶瓷為4.0 mg/L，特種陶瓷為1.0 mg/L；大氣污染物排放濃度限值水煤漿二氧化硫?yàn)?00 mg/m3，顆粒物為50 mg/m3。通過(guò)對(duì)比可知，新標(biāo)準(zhǔn)限值比原有標(biāo)準(zhǔn)更低。換句話(huà)說(shuō)，新標(biāo)準(zhǔn)將更加嚴(yán)格。如果嚴(yán)格按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，大部分中小企業(yè)將很難生存。因此，陶瓷企業(yè)在環(huán)保壓力下如何生存？如何處理陶瓷生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的廢水、廢渣、廢氣等污染問(wèn)題，將是我們陶瓷行業(yè)向綠色、健康方向發(fā)展的必經(jīng)之路。

2 陶瓷行業(yè)“三廢”污染物的解決方法

在建筑行業(yè)內(nèi)，企業(yè)在生產(chǎn)中對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生影響的主要是“三廢”--廢水、廢渣、廢氣。因此，陶瓷企業(yè)的環(huán)保建設(shè)也主要圍繞這三個(gè)方面開(kāi)展。

2.1 廢水

隨著近年來(lái)建筑業(yè)的發(fā)展，對(duì)建筑陶瓷的需求量也日益增大，僅珠江三角洲的佛山地區(qū)現(xiàn)有近300家陶瓷廠(chǎng) ，規(guī)模較大的也有100多家，主要分布在佛山、南海、順德、高明等城市。由于陶瓷生產(chǎn)行業(yè)廢水排放量大，懸浮物含量高，如果不對(duì)其進(jìn)行有效的控制與處理，對(duì)水環(huán)境將會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的環(huán)境威脅。

2.1.1 陶瓷企業(yè)廢水的產(chǎn)生原因

陶瓷行業(yè)廢水主要產(chǎn)生于生產(chǎn)過(guò)程中的球磨 （球磨機(jī)漿料中直徑細(xì)小不合格漿料,洗球水）、壓濾機(jī)濾布清洗、施釉（清洗）、噴霧干燥、磨邊拋光等等工序；各車(chē)間粉塵、沖壓等廢料；在原料運(yùn)輸灑落及廠(chǎng)內(nèi)地面粉塵被雨水沖刷時(shí)也帶來(lái)一定的高濁度、高懸浮物廢水等等方面。面對(duì)如此巨大的廢水問(wèn)題，如何有效地處理與控制這些廢水是陶瓷企業(yè)一直需要解決的問(wèn)題。目前，陶瓷企業(yè)廢水回用的工藝流程如圖1所示。

2.1.2 陶瓷企業(yè)廢水處理的方法

目前，陶瓷企業(yè)處理廢水的主要方法為固液分離方法，其主要包括：隔板式反應(yīng)及平流式沉淀池、斜管沉淀池、豎流式沉淀池、水力循環(huán)澄清池等等。

隔板式反應(yīng)及平流式沉淀池：由于其構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，是應(yīng)用最為普遍的一種，其混凝攪拌過(guò)程是在平流沉淀前的多層隔板造成水流拐彎的攪拌作用下完成的。但此方法也存在一些不足，如：處理效果不明顯，池底污泥淤積難清理等缺陷。目前該類(lèi)處理方法約占陶瓷行業(yè)廢水處理工業(yè)總數(shù)的90%以上。

斜管沉淀池：在很多陶瓷企業(yè)廢水處理工程中，其中7%～8%是由專(zhuān)業(yè)工程公司為其設(shè)計(jì)采用斜管沉淀池進(jìn)行固液分離處理的，其生產(chǎn)能力較平流式沉淀池有一定幅度的提高，處理效果也理想些。但在運(yùn)行中也存在一些不足，如：一方面由于水流在斜板沉淀池中停留時(shí)間短，無(wú)緩沖余地，容易造成混凝反應(yīng)不善，效果不易發(fā)揮；另一方面由于陶瓷污泥黏度大，運(yùn)行時(shí)間稍長(zhǎng)后會(huì)在斜管孔內(nèi)積泥，給運(yùn)行帶來(lái)困難。

豎流式沉淀池：一般多用于小流量廢水中絮凝性懸浮固的分離。其生產(chǎn)能力較平流式沉淀池有一定幅度的提高，處理效果也理想些。由于它占地面積小，排泥容易，處理效果較好，目前在陶瓷行業(yè)中應(yīng)用較多。水力循環(huán)澄清池：水力循環(huán)澄清池的工作原理為上升水流的能量在池內(nèi)形成一層懸浮態(tài)的泥渣層，其中的絮凝體被“過(guò)濾”截流下來(lái)，其混凝反應(yīng)充分，固液分離徹底，處理后水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)于常規(guī)處理方法，出水濁度能被控制在4度以?xún)?nèi)。由于要滿(mǎn)足一定的噴嘴流速來(lái)維持水力循環(huán)，因此，設(shè)施須滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，進(jìn)水量便很容易控制，運(yùn)行管理方便，池底錐底角度大，排泥效果好。將其用于陶瓷廢水的處理，竟也取得了令人滿(mǎn)意的效果。

目前，盡管陶瓷污水處理方法比較多，但仍然存在效率不高的問(wèn)題。因此，廢水處理的成本、運(yùn)行效果等問(wèn)題仍需環(huán)保公司站在企業(yè)的立場(chǎng)上去解決這些問(wèn)題，使得我們的廢水問(wèn)題能夠得到較好的解決，為我們陶瓷行業(yè)做出更多的貢獻(xiàn)。

2.2 陶瓷工業(yè)廢渣

目前，我國(guó)陶瓷工業(yè)廢料廢渣的處理與利用技術(shù)比較低，資金緊缺，致使大量廢渣擠占耕地，使水和空氣受到污染。因此，陶瓷工業(yè)廢料廢渣的處理與利用已成為陶瓷生產(chǎn)廠(chǎng)家及陶瓷工作者共同關(guān)注的課題。

2.2.1 陶瓷工業(yè)廢渣的來(lái)源

陶瓷工業(yè)廢渣主要是指陶瓷制品的生產(chǎn)過(guò)程中，由于成型、干燥、施釉、搬運(yùn)、煅燒及貯存等工序中產(chǎn)生的廢料。通?？纱笾路譃槿?lèi)，即坯體廢料、廢釉料（廢溶劑）及燒成廢料。

坯體廢料：主要是指陶瓷制品未煅燒之前所形成的廢料，包括上釉坯體廢料及無(wú)釉坯體廢料。

廢釉料：是在陶瓷制品的生產(chǎn)過(guò)程中（拋光磚的研磨拋光及磨邊倒角等深加工工序除外）所形成的污水，污水經(jīng)凈化后所形成的固體廢料。

燒成廢料：是陶瓷制品經(jīng)焙燒后生成的廢料，主要是在貯存和搬運(yùn)等生產(chǎn)工序中的損壞而造成的。

2.2.2 陶瓷工業(yè)廢渣的處理方法

目前，陶瓷行業(yè)在處理廢渣時(shí)主要采取方式有：

第一種就是不經(jīng)處理，直接倒掉或者填埋。陶瓷工業(yè)廢渣填埋時(shí)的具體做法大致是，陶瓷工業(yè)廢渣傾入填埋場(chǎng)后，采用專(zhuān)用機(jī)械并攤薄壓實(shí)，累計(jì)厚度達(dá)到一定要求后，再覆蓋一定厚度的粘土并壓實(shí)，依次反復(fù)填埋、壓實(shí)、覆蓋直至填埋場(chǎng)填滿(mǎn)為止，這時(shí)應(yīng)對(duì)填埋場(chǎng)進(jìn)行封場(chǎng)處理，包括覆蓋500～600 mm厚的自然土并壓實(shí)，封場(chǎng)頂面坡度不大于20%，最后在填埋場(chǎng)上進(jìn)行栽花、種草、植樹(shù)甚至種植莊稼等；

第二種處理方式就是多數(shù)陶瓷企業(yè)會(huì)選擇的減量處理排放；

第三種處理方式為陶瓷企業(yè)通過(guò)技術(shù)更新來(lái)進(jìn)行陶瓷廢渣的回收利用，進(jìn)行輕質(zhì)磚、透水磚、釉面磚、廣場(chǎng)磚，以及陶粒等產(chǎn)品的生產(chǎn)。

2.3 陶瓷工業(yè)廢氣

隨著我國(guó)工業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，環(huán)境污染日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。各種工業(yè)廢氣中的氮化物、硫化物、碳化物、氟化物、粉塵的排放已經(jīng)嚴(yán)重影響了人們的生活及生存環(huán)境。如何保護(hù)我們的環(huán)境，這就需要我們對(duì)廢氣的來(lái)源進(jìn)行分析，然后再對(duì)針下藥，來(lái)提高我們的空氣質(zhì)量。

2.3.1 陶瓷工業(yè)廢氣的來(lái)源

建筑衛(wèi)生陶瓷工業(yè)廢氣的來(lái)源大致可分為兩大類(lèi)，第一大類(lèi)是含生產(chǎn)性粉塵為主的工藝廢氣，這類(lèi)廢氣溫度一般不高，主要來(lái)源于坯料、釉料及色料制備中的破碎、篩分、造粒及噴霧干燥等；第二類(lèi)為各種窯爐燒成設(shè)備在生產(chǎn)中產(chǎn)生的高溫?zé)煔?，這些煙氣中含有CO、SO2、NOX、氟化物和煙塵等。陶瓷企業(yè)的廢氣排放量大，排放點(diǎn)多，粉塵中的游離的SiO2含量高，廢氣中的粉塵分散度高。因此，如何解決陶瓷行業(yè)的廢氣問(wèn)題，是我們陶瓷行業(yè)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

2.3.2 陶瓷工業(yè)廢氣的處理方法

建筑陶瓷工業(yè)廢氣的治理技術(shù)主要有：坯料制備過(guò)程中廢氣除塵、成型工藝過(guò)程廢氣治理技術(shù)、窯爐廢氣的治理技術(shù)等等。而窯爐燒成設(shè)備在生產(chǎn)中產(chǎn)生的CO、SO2、NOX、氟化物和煙塵等廢氣是目前危害人類(lèi)的罪魁禍?zhǔn)住?/p>

（1）二氧化碳污染處理方法

陶瓷行業(yè)中二氧化碳排放量高，說(shuō)明窯爐熱利用率降低，窯爐保溫效果較差。目前，我國(guó)陶瓷行業(yè)能源利用率僅美國(guó)的一半，即熱利用率為28%～30%之間。因此，如何提高窯爐熱利用率，降低能耗是減少二氧化碳排放的有效途徑。對(duì)于陶瓷行業(yè)來(lái)說(shuō)，我們可以從改善窯爐結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)窯爐正壓操作、提高耐火材料的保溫性能以減少窯爐的熱損失。在沒(méi)有采取措施之前，窯爐外表面的溫度可達(dá)300～400℃，尾氣溫度達(dá)600～800℃，經(jīng)過(guò)窯爐改造后，窯爐外表溫度達(dá)100℃以下，尾氣溫度達(dá)200℃左右。因此，窯爐熱效率得到了明顯的提供。

（2）二氧化硫污染處理方法

陶瓷工業(yè)廢氣中的二氧化硫主要來(lái)源于燃料及陶瓷原料中。目前，陶瓷企業(yè)除硫的方式主要有：第一采用選用優(yōu)質(zhì)的燃料，如：煤改氣技術(shù)，使用煤改氣技術(shù)后，廢氣物的含量明顯下降；第二，采用脫硫技術(shù)，如：濕法拋棄法、濕法回收法、干法拋棄法、干法回收法。目前濕法脫硫技術(shù)優(yōu)越與干法脫硫技術(shù)，其脫硫效率可達(dá)95%以上。

（3）氮化物污染處理方法

陶瓷生產(chǎn)爐內(nèi)溫度分布不均，局部高溫造成大量的氮化物產(chǎn)生。同時(shí)，窯爐內(nèi)氧濃度增加，氮化物的生產(chǎn)量加劇，如果過(guò)剩空氣系數(shù)達(dá)15%時(shí)，氮氧化的含量達(dá)到最大值。另外，氣體在高溫區(qū)停留時(shí)間越長(zhǎng)，煙氣中的氮氧化物濃度也越大。為了降低氮氧化的含量，一方面，可以從噴槍結(jié)構(gòu)入手，如：控制噴槍的空燃比例，使得窯爐內(nèi)的氧氣得到充分的燃燒，并保證窯爐內(nèi)溫度均勻；一方面，通過(guò)將氨或者尿素直接噴入窯爐體內(nèi)，也可以起到脫除氮氧化物的目的；另一方面，通過(guò)微波技術(shù)進(jìn)行處理。即微波在加熱作用下，氮氧化物被碳還原為氮?dú)猓涑ヂ士蛇_(dá)98%。

（4）顆粒物處理方法

目前，陶瓷企業(yè)煙塵排放采取的措施主要是安裝除塵設(shè)備。常用的除塵器有：旋風(fēng)除塵器（適用于粒徑范圍在5～30 mg/L顆粒物)、靜電除塵器、濕式除塵器、袋式除塵器。盡管目前除塵手段很多，且除塵效率較高，但與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)顆粒物為50 mg/m3的要求相比還有很大的差距。因此，環(huán)保公司在這些方面還需加大研發(fā)力度，以解決陶瓷行業(yè)中的粉塵問(wèn)題，使我們?nèi)祟?lèi)有一個(gè)健康的生存環(huán)境。

3 陶瓷行業(yè)在解決環(huán)保問(wèn)題時(shí)所遇到的瓶頸

在環(huán)保壓力不斷加大的前提下，陶瓷企業(yè)為了生存，也積極展開(kāi)了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。但在采取措施的過(guò)程中陶瓷企業(yè)還是提出了很多質(zhì)疑的聲音。如：廢氣治理成本較大、處理效果能否達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、“煤改氣”燃料供應(yīng)不足等方面，將是限制陶瓷企業(yè)解決環(huán)保問(wèn)題的幾大瓶頸。

3.1 天然氣供應(yīng)不足對(duì)陶瓷企業(yè)發(fā)展的影響

煤改氣這一舉動(dòng)，對(duì)陶瓷行業(yè)來(lái)說(shuō)既有利也有蔽。有利的方面：煤改氣后，氣體燃料燃燒一般不會(huì)產(chǎn)生顆粒物。同時(shí)，氣體中的硫化物、氮化物等有害氣體明顯降低，符合了政府提出的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。但是，在污染物降低的同時(shí)又出現(xiàn)了新的問(wèn)題，這是陶瓷企業(yè)必須面對(duì)的問(wèn)題。如果陶瓷企業(yè)全面完成“煤改氣”工作，必然會(huì)導(dǎo)致天然氣供應(yīng)不足。據(jù)了解，2013年中國(guó)天然氣消費(fèi)量達(dá)到1678億m3，加上進(jìn)口氣量，全年供需缺口上升至220億m3，2014年中國(guó)天然氣表觀(guān)消費(fèi)量將達(dá)1860億m3。如果全國(guó)各地改氣行動(dòng)繼續(xù)推進(jìn)，供需缺口將進(jìn)一步拉大。如果天然氣供應(yīng)不足必將影響企業(yè)正常生產(chǎn)，那么陶瓷企業(yè)將會(huì)陷入了間歇性停窯的困境。

因此，我國(guó)天然氣供應(yīng)能力的有限，在煤改氣方面需要陶瓷企業(yè)去認(rèn)真思考，要量力而行。而不能不顧資源約束，一窩蜂大上“煤改氣”項(xiàng)目。否則，天然氣供應(yīng)跟不上產(chǎn)生供應(yīng)而導(dǎo)致停窯的問(wèn)題，將會(huì)對(duì)陶瓷企業(yè)帶來(lái)更大的損失，這是我們陶瓷企業(yè)值得深思的問(wèn)題。

3.2 廢氣治理成本問(wèn)題對(duì)陶瓷企業(yè)發(fā)展的影響

目前來(lái)說(shuō)，企業(yè)在環(huán)保建設(shè)中的難點(diǎn)主要是廢氣治理面對(duì)的成本過(guò)高問(wèn)題。例如：在煤改氣，天然氣的價(jià)格問(wèn)題是陶瓷企業(yè)一直關(guān)注的問(wèn)題。如果改成天然氣，生產(chǎn)燃?xì)獬杀敬蟾艜?huì)增加60%左右。相應(yīng)的每個(gè)月大概要多投入500～700萬(wàn)左右的費(fèi)用。除了其燃料成本要上升60%左右外，還有窯爐管道、噴槍等改造等方面的成本，例如，一條300 m的小窯進(jìn)行天然氣改造，需投入成本大概要100萬(wàn)左右。那些成本壓力頂不住的陶企，基本都會(huì)被淘汰掉。再如，某企業(yè)老板算了一筆賬，以脫硫塔為例，一個(gè)脫硫塔的成本費(fèi)用在70～80萬(wàn)元，而且其使用壽命只有3～5年（脫硫塔以鐵為主材料，與廢氣接觸容易腐蝕，所以大大縮短了脫硫塔的使用壽命）。這個(gè)費(fèi)用還僅僅是一次性投入的成本。如果脫硫塔開(kāi)始運(yùn)行，設(shè)備運(yùn)行需要的藥劑成本每天都達(dá)到2～3萬(wàn)元，一年下來(lái)成本驚人。另外，還有噴霧塔中的布袋除塵設(shè)備就有好幾個(gè)，而每一個(gè)的投資費(fèi)用大約在100萬(wàn)元。因此，昂貴的價(jià)格讓很多陶瓷企業(yè)望而卻步，這也是制約陶瓷行業(yè)向無(wú)污染方向發(fā)展的重要因素之一。

3.3 脫硝問(wèn)題對(duì)陶瓷環(huán)保的影響

隨著當(dāng)前環(huán)境現(xiàn)狀日益嚴(yán)峻，氮氧化物治理是橫亙?cè)谔沾善髽I(yè)污染整治面前的“攔路虎”。其主要原因表現(xiàn)以下幾個(gè)方面：首先，是脫硝成本很大。目前，也有一些環(huán)保公司說(shuō)可以采用某種技術(shù)使氮氧化物的含量降低到新標(biāo)準(zhǔn)的范圍之內(nèi)，但是，其昂貴的費(fèi)用是很多陶瓷企業(yè)很難承受；其次，脫硝技術(shù)還不成熟。傳統(tǒng)的脫硝技術(shù)都是采用噴尿素的方式。眾所周知，窯爐在高溫脫硝時(shí)很容易導(dǎo)致釉面結(jié)晶，主要是尿素與原料中的某些成份發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致表面產(chǎn)生晶花。所以，要想完全治理氮氧化物，環(huán)保公司應(yīng)該研發(fā)一些先進(jìn)的技術(shù)，如：如何通過(guò)研制低溫噴槍來(lái)達(dá)到降低氮氧化物的含量。因?yàn)閲姌屩行幕鹧嫣?，通過(guò)噴灑尿素脫硝過(guò)程中，將會(huì)是氮氧化物產(chǎn)生的高發(fā)點(diǎn)，如果窯爐中噴槍火焰不要太集中（溫度在1380℃左右），將會(huì)阻礙氮氧化物的產(chǎn)生，而最終達(dá)到脫硝的目的?？傮w來(lái)說(shuō)，目前，脫硝技術(shù)很不完善，對(duì)于環(huán)保公司來(lái)說(shuō)還有很大的上升空間，希望能繼續(xù)努力，為我們的環(huán)保事業(yè)做更大的貢獻(xiàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著新標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，陶瓷行業(yè)面對(duì)環(huán)保問(wèn)題已經(jīng)砸開(kāi)了鍋。到目前為止，有多少企業(yè)能到達(dá)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，又有多少企業(yè)反對(duì)執(zhí)行環(huán)保措施。環(huán)保成本的大力增加使很多企業(yè)無(wú)法生存，政府如果讓企業(yè)達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，就應(yīng)該大力支持企業(yè)執(zhí)行環(huán)保，如：降低天然氣價(jià)格；或?yàn)閳?zhí)行環(huán)保的陶瓷企業(yè)支持一定的經(jīng)費(fèi)。所以，環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)是真實(shí)的為我們的健康著想，還是只是借著這個(gè)旗號(hào)另有隱情？這都是值得我們大家去探討的話(huà)題。