河流淤泥的回轉窯處理方法研究*

李香梅，汪大亞

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

“綠水青山就是金山銀山”是習近平總書記提出的科學論斷，保護好生態環境是我們經濟社會發展的必然要求。近年來，我們的生態環境保護遇到了各種各樣的問題和挑戰，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，對水質污染嚴重，而且對周圍環境也有著非常不好的影響。但是近年來隨著污泥處理技術的不斷進步，污泥 “變廢為寶”，由原來的垃圾變成一種資源，使生態環境得到了改善，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，通過回轉窯處理技術協同瓦斯灰、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借鑒。

一、國內外污泥處置技術調研分析

污泥處置中國目前討論焦點是應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驗，但單一焚燒正處于起步階段。污泥農業利用在中國已有幾個范例，用于肥料生產仍面臨著許多問題。目前相對成熟的處置工是先進行預處理，再進行處置。預處理包括：穩定化處理、調質處理、脫水處理，在其他的污泥處理方法中，普遍應用熱干化技術對污泥進行處理，普及率達到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用。

處置技術主要包括填埋處置、焚燒處置和農業利用與生物堆肥。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，農業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年以后發布填埋指令，進行限制，提高進入填埋場的門檻。填埋比例從13%下降到9%，污泥的焚燒處置從22%增加到29%。基本上每個國家都根據不同區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域。比利時、德國和荷蘭焚燒處置占據著很大的比重，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，各國都認為污泥的焚燒或協同處置是一個值得保持甚至應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的研究力度不斷提升，出現了許多新型技術，如污泥等離子體處理技術等。現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得到快速發展。污泥作為建材利用的多項技術已經在許多國家中得到快速發展。

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。考慮到實際施工天氣等變化，每日清淤污泥含水率均在波動，預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；發熱值在0.95～1.31MJ/kg，發熱值遠低于一般城市污泥（均值在11.85MJ/kg）。淤泥化學成分和熱值見表1。

三、回轉窯協同處置清淤污泥試驗

（一）試驗過程

試驗配比以某冶金服務公司回轉窯現配比為依據，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。若回轉窯混合料處理量進一步提升或回轉窯摻入該河流淤泥比例進一步提高，則能縮短清淤污泥需要處置的天數。

（二）試驗結果及分析

冶金服務公司3#回轉窯窯內高溫區溫度能達到1100℃，在高溫區1000℃以上的高溫保持時間超過10分鐘，具備對清淤污泥協同無害化處置的條件。根據工藝流程，整體生產工藝產物分別是除塵灰、煙氣脫硫副產物、排放氣體和窯渣。其中除塵產生的一次除塵灰和二次除塵灰為粗鋅粉（見表2），煙氣脫硫產生的脫硫副產物和原料一起返回進入回轉窯。運用回轉窯處理技術能夠確保有機物可以全部分解。因回轉窯內溫度相對較高，能夠將窯內勺污泥中的有害有機物等進行充分燃燒，同時還可以確保燃燒率高達99.999%，即便穩定勺中的有機物為二噁英等也可以達到充分分解的效果。通過對國內外水泥窯處理有毒有害廢棄物的實踐進行研究可以發現，廢棄物在焚燒以后所產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行收集，轉變成為水泥原料重新進入到窯內進行煅燒，進而避免了危險廢棄物飛灰等的出現。由于回轉窯中的耐火磚、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構中，滿足固化要求。在污泥中存在大量的有機成分與無機成分，而經過回轉窯后能夠達到充分利用的效果，實現資源化發展目標。由于污泥中存在55%以上的有機質與可燃性成分等，在窯中煅燒時勢必會產生相應的熱量。加之水泥生產量相對較大，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，在節約費用的基礎上提升使用效率。

表2 試驗各階段窯渣化學成分（wt%）

從試驗結果分析：（1）回轉窯協同處置清淤污泥后，混合原料的配C、Zn含量通過配比調整后基本在正常范圍內，但混合料TFe含量隨著污泥摻入比例的提高總體下降。（2）基準期窯渣TFe含量約在50%，回轉窯協同處置30%清淤污泥后，窯渣TFe含量下降到45%。窯渣中無機元素及化合物、有機農藥類、揮發性有機化合物等指標均未超出《GB5085.3-2007危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》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，仍可作為產品進行產品化銷售。（4）回轉窯排放煙氣檢測結果均排放達標，回轉窯協同處置30%的清淤污泥后，煙氣中污染物排放未見上升，尤其是回轉窯排放煙氣二噁英含量從基準期的0.18ngTEQ/Nm3降到0.018ngTEQ/Nm3，說明回轉窯協同處置30%（165t/d）污泥后，生產可控，對環境無負面影響（見表3）。

表3 試驗各階段粗鋅粉化學成分（wt%）

四、結論

回轉窯協同處置30%的清淤污泥，回轉窯系統生產可控，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，對環境無負面影響，產品質量及產能均達到預期水平，本處置方式及處置比例可行。只有真正展現水泥協同處置優勢，才能帶動水泥工業綠色轉型與升級。因此在新時期發展下，就需要從加大技術創新入手，利用窯尾廢氣余熱烘干污泥等干燥系統，在提升熱效率的同時提升規模化處理污泥能力解決城市污泥處理問題，在節約資源的同時徹底針對污泥等進行無害化處理，消除威脅人類健康生存的安全隱患，實現生態環境與資源再生利用的可持續發展目標。