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        河流淤泥的回轉(zhuǎn)窯處理方法研究*

        2021-12-05 13:16:08李香梅汪大亞
        區(qū)域治理 2021年49期
        關(guān)鍵詞:煙氣

        李香梅,汪大亞

        1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院股份有限公司;2.國家環(huán)境保護(hù)礦山固體廢物處理與處置工程技術(shù)中心;3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司

        “綠水青山就是金山銀山”是習(xí)近平總書記提出的科學(xué)論斷,保護(hù)好生態(tài)環(huán)境是我們經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的必然要求。近年來,我們的生態(tài)環(huán)境保護(hù)遇到了各種各樣的問題和挑戰(zhàn),怎樣解決好這一問題更是成為各級政府和單位工作的重點。河道污泥不僅堵塞河流,對水質(zhì)污染嚴(yán)重,而且對周圍環(huán)境也有著非常不好的影響。但是近年來隨著污泥處理技術(shù)的不斷進(jìn)步,污泥 “變廢為寶”,由原來的垃圾變成一種資源,使生態(tài)環(huán)境得到了改善,資源重新得到利用。本研究以馬鞍山市某河流河道淤泥為研究對象,通過回轉(zhuǎn)窯處理技術(shù)協(xié)同瓦斯灰、粗鋅泥等固廢處理淤泥,取得了很好的效果,為我國其他河道污泥的治理和利用提供技術(shù)借鑒。

        一、國內(nèi)外污泥處置技術(shù)調(diào)研分析

        污泥處置中國目前討論焦點是應(yīng)將污泥定義為垃圾還是資源的問題。普遍采取的處置方法是污泥棄置或者填埋處置。在污泥混合燃燒方面積累了初步的經(jīng)驗,但單一焚燒正處于起步階段。污泥農(nóng)業(yè)利用在中國已有幾個范例,用于肥料生產(chǎn)仍面臨著許多問題。目前相對成熟的處置工是先進(jìn)行預(yù)處理,再進(jìn)行處置。預(yù)處理包括:穩(wěn)定化處理、調(diào)質(zhì)處理、脫水處理,在其他的污泥處理方法中,普遍應(yīng)用熱干化技術(shù)對污泥進(jìn)行處理,普及率達(dá)到87%。歐盟15國絕大部分的熱干化單元是作為污泥焚燒處置的第一步來應(yīng)用。

        處置技術(shù)主要包括填埋處置、焚燒處置和農(nóng)業(yè)利用與生物堆肥。由于污泥處置方式的選擇需要因地制宜,因此對于不同的國家,具體條件不同,處置方式也各不相同。整體來看,農(nóng)業(yè)利用是歐盟最主要的污泥處置方式。2005年以前,填埋占比也較高,2005年以后發(fā)布填埋指令,進(jìn)行限制,提高進(jìn)入填埋場的門檻。填埋比例從13%下降到9%,污泥的焚燒處置從22%增加到29%?;旧厦總€國家都根據(jù)不同區(qū)域采用了多種方式并存的污泥處置方式,尤其是對于本身有政治劃分的區(qū)域。比利時、德國和荷蘭焚燒處置占據(jù)著很大的比重,超過50%。特別地,荷蘭幾乎所有的污泥采用焚燒處置。從各國家的實踐來看,各國都認(rèn)為污泥的焚燒或協(xié)同處置是一個值得保持甚至應(yīng)該普遍采用的污泥處置方式。

        近些年針對污泥處理與處置技術(shù)的研究力度不斷提升,出現(xiàn)了許多新型技術(shù),如污泥等離子體處理技術(shù)等。現(xiàn)如今隨著我國對污泥處理重視度的不斷提升,超聲波污泥處理技術(shù)得到快速發(fā)展。污泥作為建材利用的多項技術(shù)已經(jīng)在許多國家中得到快速發(fā)展。

        二、該河流清淤污泥的基本特性

        本次清除淤泥厚度0.5—2.5m,河道寬6—24m,長1242m;河岸清除表面淤泥厚0.3m,河兩岸各2m寬,長度467m。總計清淤淤泥量23669m3,根據(jù)底泥勘察報告,淤泥含水率約為68.9%。對污泥采取多點取樣,樣品含水率24.50%,PH值7.5,堆積密度約1.38×103kg/m3,按照華南所測算,清淤污泥總量23669m3,按照含水率24.5%計算,共計約3.2663萬噸??紤]到實際施工天氣等變化,每日清淤污泥含水率均在波動,預(yù)計清淤污泥平均含水率將在50%左右,則測算淤泥總量為4.9321萬噸。清淤污泥含鐵量在14.8%~18.01%,鐵含量較低;脈石成分SiO2(21.15%~24.32%)、Al2O3(5.09%~5.81%)含量較高;發(fā)熱值在0.95~1.31MJ/kg,發(fā)熱值遠(yuǎn)低于一般城市污泥(均值在11.85MJ/kg)。淤泥化學(xué)成分和熱值見表1。

        三、回轉(zhuǎn)窯協(xié)同處置清淤污泥試驗

        (一)試驗過程

        試驗配比以某冶金服務(wù)公司回轉(zhuǎn)窯現(xiàn)配比為依據(jù),主要配料原則:一是不同方案混合料C含量基本保持與基準(zhǔn)相同,采用CDQ粉平衡混合料的C含量,二是瓦斯灰配用量不低于100t/d。若回轉(zhuǎn)窯混合料處理量進(jìn)一步提升或回轉(zhuǎn)窯摻入該河流淤泥比例進(jìn)一步提高,則能縮短清淤污泥需要處置的天數(shù)。

        (二)試驗結(jié)果及分析

        冶金服務(wù)公司3#回轉(zhuǎn)窯窯內(nèi)高溫區(qū)溫度能達(dá)到1100℃,在高溫區(qū)1000℃以上的高溫保持時間超過10分鐘,具備對清淤污泥協(xié)同無害化處置的條件。根據(jù)工藝流程,整體生產(chǎn)工藝產(chǎn)物分別是除塵灰、煙氣脫硫副產(chǎn)物、排放氣體和窯渣。其中除塵產(chǎn)生的一次除塵灰和二次除塵灰為粗鋅粉(見表2),煙氣脫硫產(chǎn)生的脫硫副產(chǎn)物和原料一起返回進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯。運(yùn)用回轉(zhuǎn)窯處理技術(shù)能夠確保有機(jī)物可以全部分解。因回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度相對較高,能夠?qū)⒏G內(nèi)勺污泥中的有害有機(jī)物等進(jìn)行充分燃燒,同時還可以確保燃燒率高達(dá)99.999%,即便穩(wěn)定勺中的有機(jī)物為二噁英等也可以達(dá)到充分分解的效果。通過對國內(nèi)外水泥窯處理有毒有害廢棄物的實踐進(jìn)行研究可以發(fā)現(xiàn),廢棄物在焚燒以后所產(chǎn)生的二噁英排放濃度低于排放限制要求。在煅燒以后廢氣粉塵等通過窯尾部布袋收塵器進(jìn)行收集,轉(zhuǎn)變成為水泥原料重新進(jìn)入到窯內(nèi)進(jìn)行煅燒,進(jìn)而避免了危險廢棄物飛灰等的出現(xiàn)。由于回轉(zhuǎn)窯中的耐火磚、原料等均以堿性為主,能夠及時吸收SO2,滿足抑制排放要求。在水泥燒成階段中,還可以將灰渣中存在的重金屬等固定在水泥熟料結(jié)構(gòu)中,滿足固化要求。在污泥中存在大量的有機(jī)成分與無機(jī)成分,而經(jīng)過回轉(zhuǎn)窯后能夠達(dá)到充分利用的效果,實現(xiàn)資源化發(fā)展目標(biāo)。由于污泥中存在55%以上的有機(jī)質(zhì)與可燃性成分等,在窯中煅燒時勢必會產(chǎn)生相應(yīng)的熱量。加之水泥生產(chǎn)量相對較大,所需要的污泥量也是相對較多的,而水泥廠在地域分布方面比較廣泛,能夠滿足污泥就地消納需求,在節(jié)約費用的基礎(chǔ)上提升使用效率。

        表2 試驗各階段窯渣化學(xué)成分(wt%)

        從試驗結(jié)果分析:(1)回轉(zhuǎn)窯協(xié)同處置清淤污泥后,混合原料的配C、Zn含量通過配比調(diào)整后基本在正常范圍內(nèi),但混合料TFe含量隨著污泥摻入比例的提高總體下降。(2)基準(zhǔn)期窯渣TFe含量約在50%,回轉(zhuǎn)窯協(xié)同處置30%清淤污泥后,窯渣TFe含量下降到45%。窯渣中無機(jī)元素及化合物、有機(jī)農(nóng)藥類、揮發(fā)性有機(jī)化合物等指標(biāo)均未超出《GB5085.3-2007危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》濃度限值。(3)在試驗期,粗鋅粉中Zn含量未見下降,反而有所提高,仍可作為產(chǎn)品進(jìn)行產(chǎn)品化銷售。(4)回轉(zhuǎn)窯排放煙氣檢測結(jié)果均排放達(dá)標(biāo),回轉(zhuǎn)窯協(xié)同處置30%的清淤污泥后,煙氣中污染物排放未見上升,尤其是回轉(zhuǎn)窯排放煙氣二噁英含量從基準(zhǔn)期的0.18ngTEQ/Nm3降到0.018ngTEQ/Nm3,說明回轉(zhuǎn)窯協(xié)同處置30%(165t/d)污泥后,生產(chǎn)可控,對環(huán)境無負(fù)面影響(見表3)。

        表3 試驗各階段粗鋅粉化學(xué)成分(wt%)

        四、結(jié)論

        回轉(zhuǎn)窯協(xié)同處置30%的清淤污泥,回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)生產(chǎn)可控,外排煙氣中污染物未見上升,窯渣浸出毒性未超出濃度限值,對環(huán)境無負(fù)面影響,產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)能均達(dá)到預(yù)期水平,本處置方式及處置比例可行。只有真正展現(xiàn)水泥協(xié)同處置優(yōu)勢,才能帶動水泥工業(yè)綠色轉(zhuǎn)型與升級。因此在新時期發(fā)展下,就需要從加大技術(shù)創(chuàng)新入手,利用窯尾廢氣余熱烘干污泥等干燥系統(tǒng),在提升熱效率的同時提升規(guī)?;幚砦勰嗄芰鉀Q城市污泥處理問題,在節(jié)約資源的同時徹底針對污泥等進(jìn)行無害化處理,消除威脅人類健康生存的安全隱患,實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境與資源再生利用的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

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