利用水泥窯處置污泥的優越性及政府財政補貼討論

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展，中材國際旗下的各大設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。北京水泥廠、廣東越堡水泥有限公司進行的污泥規模化處置，投入使用的裝置運行效果良好，走在了業界前列。

本文將從利用水泥窯處置城市污泥的技術現狀出發，通過實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，以期達到國家、社會和企業的利益平衡，調動各方積極性。

2 利用水泥窯處置污泥的技術已基本成熟

（1）工藝簡單

利用水泥回轉窯處理城鎮污泥的工藝較為簡單：污泥通過密閉運輸、儲存倉、泵送進入水泥窯處置，增加防臭味外溢的負壓環境，將臭味氣體導入分解爐富氧燃燒。在適當控制污泥處置規模的前提下，不需要對已有技術裝備進行大規模改造。

（2）可以實現污泥的資源化利用

污泥中的有機成分和無機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質，55%以上為可燃成分，具有相當高的熱值，即使將含水率80%污泥直接投入煙室，其中有機物的分解燃燒仍然能夠為污泥中水分的蒸發提供大部分熱量。無機成分與水泥生產所用的部分原料基本相似，燒制出的水泥熟料物化指標等不會影響水泥性能。利用水泥回轉窯處理城市污泥，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，不需要對焚燒灰進行填埋處置，是一種兩全其美的污泥處置途徑。

（3）規模化和環保性優勢突出

回轉窯熱容量大、工作狀態穩定、處理量大，且水泥廠均配備大量環保設施，環境自凈能力強，不需要額外投資除塵設備，規模化和環保性優勢突出。

2006年北京水泥廠焚燒的污泥累計達到20628t。經北京市環境保護監測中心監測，大氣污染物排放指標全部滿足國家現有的行業標準要求；經中國科學院生態環境研究中心測試，二噁英排放僅為0.0005ngTEQ/m3（標），遠優于歐盟標準（中國標準：≤1ngTEQ/m3，歐盟標準：≤0.1ng-TEQ/m3）；經天津市環境監測中心監測，水泥產品重金屬含量均滿足歐盟水泥產品的限制要求；經天津市建筑材料產品質量監督檢測中心監測，水泥產品的放射性及強度均滿足國家標準要求指標。

（4）基本不影響水泥品質

將污泥焚燒灰渣的礦物質成分與波特蘭水泥成分進行比較，結果顯示，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。因此，污泥焚燒灰加入一定量的石灰或石灰石，經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為前提，因此要分析污泥中的硫、氯、堿含量，評估對水泥質量的影響，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及配料方案進行調整，有害的硫、氯、堿含量應滿足水泥行業的控制標準，即折合至入窯生料其硫堿元素的當量比S/R應控制在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進行了對比試驗，實驗結果表明：水泥窯投入污泥后對水泥品質影響不大。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，技術基本成熟。一方面有利于水泥行業節能降耗，減少對傳統不可再生資源的消耗，減少對環境的破壞；另一方面，大量消納廢棄物，有利于減輕環境負荷。另外，現代化、規模化水泥廠地域分布廣，有利于污泥就地消納和水泥窯處理污泥技術的推廣。

3 污泥處置的社會、環境效益

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

（1）少量替代不可再生資源

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

（2）有機物分解徹底，避免二次污染

污泥喂入回轉窯內，在1500℃左右的工況下，病原體不可能存活，有害有機物可充分燃燒。根據天津水泥工業設計研究院有限公司的研究，焚燒率可達99.999%，即便是二噁英等穩定的有機物也能被完全分解，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構中，從而達到被固化的作用。上海水泥廠曾對由城市污水污泥為原料制成的水泥進行了鑒定，結果顯示，盡管污泥中重金屬含量較高，但經過水泥燒成過程的穩定、固化后，其重金屬浸出濃度基本符合環保要求。

（4）節約土地

以該項目為例，項目每年處置污泥4.5萬噸，相當于節約填埋庫容4.5萬m3，節約庫容可填埋生活垃圾2萬噸，相當于6萬人全年年垃圾產生量。

（5）減排效果明顯

根據相關文獻測算，污泥填埋場甲烷產生潛能為每噸干污泥66.6 kg，以此數據進行測算，項目實施后甲烷氣體減排潛能為每年599.4t。

項目采用水泥窯對污泥進行協同處置，污泥本身焚燒只產生CO2，不產生甲烷氣體。污泥本身焚燒產生CO23100t，補充燃煤產生CO24950t，累計產生CO2量為8050t。

根據溫室氣體的全球變暖潛能值（GWP）換算，減少1t甲烷排放就相當于減少了25t CO2排放，本項目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，利用水泥窯協同處置污泥項目可以很好地解決城市污泥處理處置問題，可以實現無害化、減量化、資源化，大大降低城市的環境污染，改善人民的生活環境，控制和預防各種傳染病、公害病，具有顯著的社會、生態環境效益。

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目為例，本項目是在現有的水泥生產線的基礎上建設污泥處置系統，使得生產線在生產水泥的同時每年處置4.5萬噸污泥，項目總投資793萬元。按照《建設項目經濟評價方法與參數》第三版規定的口徑計算，項目建設規模總投資為743萬元。

經過分析計算，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，企業需要有一筆既可抵消處置污泥的成本費用支出，又有適度的投資回報的收入，以使投資活動在財務上可行。

若考慮通過政府補貼的方式來解決投資者回報問題，根據本項目的試算，當每處理1t污泥政府補貼達到171元（不含增值稅）時，項目全投資內部收益率可以達到11%（所得稅后），滿足水泥項目基準收益率水平。換言之，若只靠政府補貼來鼓勵水泥企業消納城市污泥，則每處置1噸污泥政府需要補貼171元才能換取水泥企業的投資意愿。這是基于項目當地情況確定的政策扶持底線，其他地區可參考當地能源、運輸、人工等價格水平進行適當調整。

城市污泥處理有各種方式，利用水泥窯進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代化水泥工廠的地區。但污泥處置屬于公益性項目，不具備商業化開發的條件，投資者回報的實現方式只能主要通過財政補貼、稅收調節等政府補貼方式。

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成本，所以，理論上政府補貼屬于轉移支付性質，不會增加財政負擔。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特點，僅需投資儲運設備、設施，投資較少，對財政補貼的要求程度也較低。

政府補貼標準（底線）計算公式如下（元/t）：處置污泥所需補貼=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地能源、運輸及人工成本有關，每處理1t污泥大致需要花費50kg煤（低位熱值應達到22990kJ/kg）、70kWh電、1h熟練工人工成本、從污泥出產地到水泥廠專項運輸費等直接支出以及約24元左右的其他費用，而最低利潤為30元左右。

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

上述公式和數據僅供各地、各級政府擬定或推動利用水泥窯處置城市污泥項目時參考，至于補貼方式是直接現金補貼還是稅收返還由當地有關政府部門確定，本文不作建議。

參考資料：

[1]建設項目經濟評價方法與參數(第三版)[M].北京：中國計劃出版社,2006.

[2]建材工業建設項目經濟評價方法與參數[M].北京:中國計劃出版社,2010.

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