淺談污泥制備陶粒過程中廢氣污染治理

查少翔,姜新建

(河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司,河南 鄭州 450002)

城市污泥除水分外主要含有大量有機(jī)物、致病細(xì)菌和病毒,在微生物的作用下易氧化分解。未經(jīng)處理的城市污泥若隨意排放,會(huì)對(duì)人體健康、環(huán)境產(chǎn)生危害。污泥處理技術(shù)有農(nóng)用、綜合利用、填埋、露天堆放等,其中污泥綜合利用技術(shù)由于可實(shí)現(xiàn)污泥無害化和資源化,滿足廢物再利用原則,在實(shí)際處理中的應(yīng)用越來越多[1]。作為污泥綜合利用方案的一種,本文通過分析污泥制備陶粒中污染物產(chǎn)生及治理情況,提出提高其清潔生產(chǎn)水平的措施,減少二次污染,以滿足當(dāng)前形勢(shì)下環(huán)保要求,促進(jìn)行業(yè)健康發(fā)展。

1 污泥制備陶?，F(xiàn)狀

1.1 國(guó)外現(xiàn)狀

國(guó)外已有不少關(guān)于將污泥制成輕質(zhì)建筑材料的報(bào)道。在日本,以燃燒過的污泥粉為主要原料,與污泥干粉或者粉煤等可燃性粉末,按需要的發(fā)熱量調(diào)配成混合料,加水造粒,在鏈?zhǔn)綗Y(jié)機(jī)上燒成輕骨料。輕骨料的燒結(jié)溫度為1000～1100℃,燒結(jié)時(shí)間為25～30min。輕骨料的筒壓強(qiáng)度為3～4Mpa,吸水率為16%～18%。在美國(guó),NakouziS等人通過研究,發(fā)現(xiàn)回收或再利用染料污泥,將其轉(zhuǎn)變成制陶粒的制陶成分,代替了原有的土地填埋的處理方法,取得了一定經(jīng)濟(jì)效益,并同時(shí)解決了污泥處置問題。

1.2 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

20世紀(jì)90年代以來,我國(guó)學(xué)者也進(jìn)行了大量污泥制輕質(zhì)陶粒的研究,并取得了一定的成果。山東福航新能源環(huán)保股份有限公司采用城市污水廠污泥替代河道淤泥或部分粘土燒制輕質(zhì)陶粒獲得成功,該企業(yè)以污泥為主要原料,摻以粘土和少量固體燃料研制生產(chǎn)出污泥陶粒,使污泥變廢為寶,有利于改善環(huán)境污染,具有較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益效益。

2 污泥制備陶粒工藝

1)成型：先取一定量的混合均勻的原料倒入成球盤,然后調(diào)整其轉(zhuǎn)速。與此同時(shí),用噴水器向成球盤中均勻噴水,水量占原料量的20%～30%,以使坯體的具有最佳的致密度；若原料完全采用粉煤灰則要向其中噴灑1%～2%的羧甲基纖維素鈉溶液(CMC)以保證成型質(zhì)量。成球盤成型時(shí)要連續(xù)不斷的生產(chǎn)球坯,在滾動(dòng)工程中吸附粉煤灰而形成最終的生坯,生料坯體的孔隙率和致密度是通過調(diào)節(jié)成球盤直徑與轉(zhuǎn)速來控制。成球盤的轉(zhuǎn)速一般控制在25～40rmin,以坯體的球徑在5～20mm范圍內(nèi)為宜。

2)預(yù)燒：剛成型后的坯體含有大量水分要通過預(yù)燒去除水分,因此要在溫度為100～200℃的環(huán)境內(nèi)保持4小時(shí)的時(shí)間,使坯體完全干燥,完成預(yù)燒處理階段。成型時(shí)適量加入消石灰,不僅可以改善坯體的成型性能,還能提高其強(qiáng)度,同時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)熱爆裂現(xiàn)象。

3)焙燒：坯體經(jīng)過預(yù)燒后,送入高溫的回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)。高溫?zé)Y(jié)溫度一般在1000～1100℃區(qū)間內(nèi)進(jìn)行。燒結(jié)的時(shí)間以10～20min為宜。

4)冷卻：從焙燒的陶粒在通過膨脹帶后,可以迅速冷卻到1000～700℃,700～400℃緩慢冷卻,在400℃以下又可以迅速冷卻。冷卻設(shè)備采用豎式冷卻機(jī),它可以很好的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從出窯至400℃以下的冷卻過程要求。

5)其他注意事項(xiàng)：一是污泥在原料配比應(yīng)在10%～35%之間；二是污泥陶粒的燒成溫度應(yīng)該在1000～1200℃之間；三是污泥燒制陶粒中預(yù)熱溫度應(yīng)該在200～400℃之間；四是污泥燒制陶粒的燒結(jié)時(shí)間應(yīng)該不大于30min[2]。

3 廢氣治理

污泥制備陶粒污染物主要是廢氣、噪聲和固體廢物,其中以廢氣污染物(惡臭、燃燒廢氣)為主。

污泥制備陶粒過程中,成型工段會(huì)產(chǎn)生惡臭氣體,預(yù)燒、焙燒工段產(chǎn)生燃燒廢氣。

(1)惡臭

目前惡臭氣體一般采用UV光解設(shè)施對(duì)其進(jìn)行處理。UV光氧催化設(shè)備的原理主要是：利用高能UV紫外線光束分解空氣中的氧分子產(chǎn)生游離氧,即活性氧,游離氧所攜正負(fù)電子不平衡所以需與氧分子結(jié)合進(jìn)而產(chǎn)生臭氧。設(shè)備運(yùn)用高能UV紫外線光束及臭氧對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行協(xié)同分解氧化反應(yīng),使有機(jī)廢氣物質(zhì)其降解轉(zhuǎn)化成低分子化合物、水和二氧化碳,再通過排氣筒排放。

(2)燃燒廢氣

預(yù)燒、焙燒燃燒廢氣污染物主要有煙塵、SO2及NOx。由于目前實(shí)施煤炭消費(fèi)總量控制,嚴(yán)禁散煤使用,因此在實(shí)際生產(chǎn)中,需使用天然氣作為燃料,屬于清潔能源。

污泥在成型工段揮發(fā)出惡臭氣體,在預(yù)燒、焙燒工段惡臭氣體含量極小,因此燃燒廢氣采用袋式除塵器進(jìn)行除塵后,其各類污染物均能達(dá)標(biāo)排放,對(duì)環(huán)境影響較小。

使用天然氣作為燃料,一是可以減少污染物產(chǎn)生及排放,二是有利于提高企業(yè)清潔化生產(chǎn)水平,營(yíng)造良好的廠區(qū)環(huán)境,因此在污泥制備陶粒過程中,使用清潔化的燃料使其生產(chǎn)中重點(diǎn)要求。

4 結(jié)論

利用城市污泥制備陶粒,不僅解決了大量污泥難處理的問題,也實(shí)現(xiàn)了廢物的資源化。污泥在燒制過程中,大量病原菌被高溫殺死,避免二次污染產(chǎn)生,實(shí)現(xiàn)固體廢物無害化、減量化、資源化原則,環(huán)境效益較為顯著。