查少翔,姜新建

(河南建筑材料研究设计院有限责任公司,河南 郑州 450002)

城市污泥除水分外主要含有大量有机物、致病细菌和病毒,在微生物的作用下易氧化分解。未经处理的城市污泥若随意排放,会对人体健康、环境产生危害。污泥处理技术有农用、综合利用、填埋、露天堆放等,其中污泥综合利用技术由于可实现污泥无害化和资源化,满足废物再利用原则,在实际处理中的应用越来越多[1]。作为污泥综合利用方案的一种,本文通过分析污泥制备陶粒中污染物产生及治理情况,提出提高其清洁生产水平的措施,减少二次污染,以满足当前形势下环保要求,促进行业健康发展。

1 污泥制备陶粒现状

1.1 国外现状

国外已有不少关于将污泥制成轻质建筑材料的报道。在日本,以燃烧过的污泥粉为主要原料,与污泥干粉或者粉煤等可燃性粉末,按需要的发热量调配成混合料,加水造粒,在链式烧结机上烧成轻骨料。轻骨料的烧结温度为1000～1100℃,烧结时间为25～30min。轻骨料的筒压强度为3～4Mpa,吸水率为16%～18%。在美国,NakouziS等人通过研究,发现回收或再利用染料污泥,将其转变成制陶粒的制陶成分,代替了原有的土地填埋的处理方法,取得了一定经济效益,并同时解决了污泥处置问题。

1.2 国内现状

20世纪90年代以来,我国学者也进行了大量污泥制轻质陶粒的研究,并取得了一定的成果。山东福航新能源环保股份有限公司采用城市污水厂污泥替代河道淤泥或部分粘土烧制轻质陶粒获得成功,该企业以污泥为主要原料,掺以粘土和少量固体燃料研制生产出污泥陶粒,使污泥变废为宝,有利于改善环境污染,具有较好的社会效益和经济效益效益。

2 污泥制备陶粒工艺

1)成型：先取一定量的混合均匀的原料倒入成球盘,然后调整其转速。与此同时,用喷水器向成球盘中均匀喷水,水量占原料量的20%～30%,以使坯体的具有最佳的致密度；若原料完全采用粉煤灰则要向其中喷洒1%～2%的羧甲基纤维素钠溶液(CMC)以保证成型质量。成球盘成型时要连续不断的生产球坯,在滚动工程中吸附粉煤灰而形成最终的生坯,生料坯体的孔隙率和致密度是通过调节成球盘直径与转速来控制。成球盘的转速一般控制在25～40rmin,以坯体的球径在5～20mm范围内为宜。

2)预烧：刚成型后的坯体含有大量水分要通过预烧去除水分,因此要在温度为100～200℃的环境内保持4小时的时间,使坯体完全干燥,完成预烧处理阶段。成型时适量加入消石灰,不仅可以改善坯体的成型性能,还能提高其强度,同时也不会出现热爆裂现象。

3)焙烧：坯体经过预烧后,送入高温的回转窑中进行高温烧结。高温烧结温度一般在1000～1100℃区间内进行。烧结的时间以10～20min为宜。

4)冷却：从焙烧的陶粒在通过膨胀带后,可以迅速冷却到1000～700℃,700～400℃缓慢冷却,在400℃以下又可以迅速冷却。冷却设备采用竖式冷却机,它可以很好的实现产品从出窑至400℃以下的冷却过程要求。

5)其他注意事项：一是污泥在原料配比应在10%～35%之间；二是污泥陶粒的烧成温度应该在1000～1200℃之间；三是污泥烧制陶粒中预热温度应该在200～400℃之间；四是污泥烧制陶粒的烧结时间应该不大于30min[2]。

3 废气治理

污泥制备陶粒污染物主要是废气、噪声和固体废物,其中以废气污染物(恶臭、燃烧废气)为主。

污泥制备陶粒过程中,成型工段会产生恶臭气体,预烧、焙烧工段产生燃烧废气。

(1)恶臭

目前恶臭气体一般采用UV光解设施对其进行处理。UV光氧催化设备的原理主要是：利用高能UV紫外线光束分解空气中的氧分子产生游离氧,即活性氧,游离氧所携正负电子不平衡所以需与氧分子结合进而产生臭氧。设备运用高能UV紫外线光束及臭氧对有机废气进行协同分解氧化反应,使有机废气物质其降解转化成低分子化合物、水和二氧化碳,再通过排气筒排放。

(2)燃烧废气

预烧、焙烧燃烧废气污染物主要有烟尘、SO2及NOx。由于目前实施煤炭消费总量控制,严禁散煤使用,因此在实际生产中,需使用天然气作为燃料,属于清洁能源。

污泥在成型工段挥发出恶臭气体,在预烧、焙烧工段恶臭气体含量极小,因此燃烧废气采用袋式除尘器进行除尘后,其各类污染物均能达标排放,对环境影响较小。

使用天然气作为燃料,一是可以减少污染物产生及排放,二是有利于提高企业清洁化生产水平,营造良好的厂区环境,因此在污泥制备陶粒过程中,使用清洁化的燃料使其生产中重点要求。

4 结论

利用城市污泥制备陶粒,不仅解决了大量污泥难处理的问题,也实现了废物的资源化。污泥在烧制过程中,大量病原菌被高温杀死,避免二次污染产生,实现固体废物无害化、减量化、资源化原则,环境效益较为显著。