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杭世珺:污泥水泥窑协同处置现状与展望

时间:2019-05-21 11:30

来源:给水排水

作者:杭世珺等

2 污泥水泥窑协同处置能力分析

2.1 水泥窑规模及变化

我国相关标准规范提出,污泥水泥窑协同处置宜在2 000 t/d及以上新型干法水泥熟料生产线上进行。不同规模的熟料生产线污泥处置能力如表1所示。

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我国2016 年的水泥产量约占全世界产量的60%;据水泥协会公开数据显示,截至2017年底,全国新型干法水泥生产线累计1 715条,设计年熟料产能达18.2亿t,实际年熟料产能超过20亿t。仍在运行的2 500 t/d以下的水泥熟料生产线目前比例为18%;2 500~5 000 t/d生产线最多,达到57%;5 000~10 000 t/d生产线占24%,高于10 000 t/d的生产线小于1%。

《水泥工业“十三五”发展规划》指出,截至2017年,我国依托新型干法水泥窑技改建成或正在建设协同处置生活垃圾、城市污泥、产业危险废弃物的水泥熟料生产线有100多条;虽然到2020年末我国将压减水泥熟料产能20%(4亿t),但水泥窑协同处置生产线占比将由2015年的3%提高至15%。

假设目前全国10%的水泥窑熟料产能可用于协同处置污泥,则每年有2亿t熟料产能可供利用;按照脱水污泥与熟料产量比例为5%计算,每年2亿t熟料产量可协同处置脱水污泥1 000万t,约为我国污泥总产量的1/5。

2.2 协同处置形式

目前各类污泥水泥窑协同处置项目的脱水污泥处置能力总计超过6 000 t/d。部分中小城市的水泥窑协同处置设施以污泥窑尾直喷为主,污泥干化设施多为2010年前后建成并投入运营,2015年后建成的协同处置设施主要接收经深度脱水、干化或采用其他方式处理后的污泥,污泥含水率一般为30%~60%,单条生产线接收污泥量100~300 t/d居多。

预计新建污泥水泥窑协同处置设施将以接收深度脱水和干化污泥为主,单条生产线污泥处置规模一般为300 t/d以下。

2.3 协同处置发展趋势

2.3.1 磷回收需求将影响污泥水泥窑协同处置的应用

目前部分国家对污水中磷回收的重视程度日益增强,由于无法回收污泥中的磷,污泥水泥窑协同处置可能因此受到影响。

德国的研究表明,从污水和污泥中提取的磷理论上可替代其60%的磷进口量。因此最新的德国污泥处置法规修订稿提出污泥中磷含量超过20 g/kg时不得混合焚烧,应在热处理前通过化学沉淀制备鸟粪石,污泥单独焚烧产生的炉渣应作为肥料或单独储存以便后期回用做肥料。

应该说明的是,污泥处置方式与成本密切相关。发达国家用于污泥处置的费用较高,但是对于投资不足以支持诸如磷回收等技术的大多数国家而言,水泥窑协同处置将是一种安全而且环境友好的方案。

2.3.2 水泥行业碳减排的需求将促进污泥水泥窑协同处置的应用

水泥行业的碳排放占世界碳排放总量的5%,预计至2050年,世界水泥需求量将保持增长趋势。采用替代能源可减少化石燃料的消耗,污泥水泥窑协同处置将有效减少碳排放,促进水泥行业的绿色转型。

2.3.3 科学的决策方法将促进污泥水泥窑协同处置的应用

在当前技术经济条件下,污泥水泥窑协同处置在很多情况下将是多目标分析推荐的最优方案。Rolf等对瑞士污泥处置技术路线进行了多目标分析,发现“干化+水泥窑协同处置”的环境指标和经济指标最优,成本—效益分析得分最高;Vouk等对克罗地亚北亚德里亚地区的多种污泥处置方式进行了比较,发现污泥水泥窑协同处置是经济性最佳的方案,也是经济风险最低的方案。

3 建议及展望

3.1 建议

根据对水泥生产企业的调研结果,提出如下建议:

(1)建设循环经济产业园,不同的污染企业可实现物质循环,形成产品-原料链条。

(2)建议政府协调各污泥处理水泥窑的检修时间,避免污泥积压。

(3)建议在严格监管的基础上,实现污泥的跨境处理,从而充分发挥水泥窑的处置潜力。

(4)企业和政府的责任划分和付费主体应进一步明确。

(5)建议政府出台污泥水泥窑协同处置优惠政策,如污泥协同处置电价补贴。

3.2 展望

污泥水泥窑协同处置具有有机物分解彻底、二次污染少、环境与经济效益显著等特点;此技术在我国已经有近20年的研究与实践,有多种类型的设施相继投入使用并持续稳定运行,充分证明其具有较高的可靠性。因此在当前污泥填埋、土地利用或其他资源化利用出路不顺畅的情况下,污泥水泥窑协同处置不失为一种较好的选择。

随着环境治理程度的逐步深化、污泥处置管理工作的逐步规范,污泥水泥窑协同处置的优势将更加明显、应用将更加普遍,污泥水泥窑协同处置将迎来高速发展阶段。

致谢:本文为国家污泥处理处置产业技术创新战略联盟的专项课题“污泥在水泥窑协同焚烧调研”工作成果,感谢广州市越堡水泥有限公司、重庆拉法基水泥有限公司、上海万安华新水泥有限公司、北京水泥厂有限公司、华新环境工程(黄石)有限公司、遵义三岔拉法基瑞安水泥有限公司、安徽铜陵海螺水泥有限公司对现场调研活动的支持和指导。

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