詹永利：利用水泥窯協(xié)同處置生活污泥期待國家增加鼓勵政策
北京金隅紅樹林環(huán)保技術(shù)有限責(zé)任公司副總經(jīng)理 詹永利
在2011年11月26日由中國水泥網(wǎng)主辦的第三屆水泥工業(yè)廢棄物處置和資源化利用國際會議暨水泥窯爐協(xié)同處置污泥技術(shù)交流大會上，北京金隅紅樹林環(huán)保技術(shù)有限責(zé)任公司副總經(jīng)理詹永利做了發(fā)言，以下是發(fā)言內(nèi)容：
一、生活污泥處置現(xiàn)狀
生活污泥是一種由有機殘片、細菌菌體、無極顆粒、膠體等組成的極其復(fù)雜的非均質(zhì)體，含有大量病原菌、寄生蟲（卵），銅、鋅、鉻、汞等重金屬、鹽類，以及多氯聯(lián)苯、二噁英、放射性核素等難降解的有毒有害物質(zhì)，盡管污水處理廠已采用真空過濾或離心脫水等機械脫水，污泥中仍然還有高達80%以上的附著水和結(jié)合水。由于污泥所具有的物理化學(xué)性質(zhì)，尤其是污泥中重金屬中的碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、硫化物態(tài)為不穩(wěn)定態(tài)，容易被植物吸收利用，易造成對人體的傷害，污泥的徹底無害化處置極其困難，已成為當(dāng)今世界難題。目前所采用的填埋、農(nóng)用等處置方式均存在很高的環(huán)保風(fēng)險，要真正達到徹底無害化處置需要付出極高的成本。
到2010年年底，我國建成城鎮(zhèn)污水處理廠2832家，污水處理能力達1.25億立方米/日，污水處理量達到343億立方米/年，全國城鎮(zhèn)污水處理的濕污泥（80%含水率）產(chǎn)量為2200多萬噸，然而僅有20%左右的污泥得到了無害化處理和資源化利用，其余80%的污泥未得到妥善處理，2009年底我國污水處理率為73%，2011年確定的目標(biāo)是達到80%，但仍與發(fā)達國家90%的污水處理率存在較大差距。目前仍有大量的污泥采用簡單的填埋或無序堆放，對環(huán)境造成了二次污染。如：2009年9月，被稱為“北京環(huán)保第一大案”的何某等隨意傾倒污泥案開庭。何某等5人被控將6500噸含有多種重金屬和大量污染物的污水處理廠污泥，傾倒進北京地下水水源保護區(qū)的門頭溝區(qū)永定鎮(zhèn)上岸村的大沙坑，造成當(dāng)?shù)乜諝獗粐?yán)重污染，地下水保護受到嚴(yán)重威脅，經(jīng)評估污染損失達上億元；2010年1月8日廈門網(wǎng)報道：《有毒污泥亂倒多個村莊遭殃》；中國新聞網(wǎng)于2011年9月1日以《亂堆放垃圾-鎮(zhèn)政府懸賞萬元欲揪出肇事者》為標(biāo)題對浙江省舟山鎮(zhèn)政府對下屬的大塔村路口被無辜傾倒污泥的反應(yīng)；2011年9月8日河北新聞網(wǎng)報道《豐潤一河套內(nèi)被堆放20余畝污泥臭氣難捱》；2011年9月28日，浙江省臺州市路橋區(qū)人民法院對臺州“168人血鉛中毒事件”責(zé)任人重大環(huán)境污染事故罪一案作出一審判決，依法判處被告單位臺州市速起蓄電池有限公司罰金人民幣十萬元，被告人應(yīng)建國（系公司法人代表兼董事長）有期徒刑一年三個月，并處罰金人民幣五萬元。
上述案例說明污泥處理不當(dāng)成為導(dǎo)致環(huán)境領(lǐng)域的重大問題之一，污泥處理問題已經(jīng)嚴(yán)重影響到老百姓安居樂業(yè)生活，也成為行業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點，污泥能否得到有效處理與處置也成為整個污水處理行業(yè)發(fā)展與制約的重要因素。國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部城建司巡視員張悅先生在吉林省長春市于2011年8月13日召開的全國城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術(shù)貫標(biāo)研討會說，通過國家給支持，地方出政策，行業(yè)做努力，行業(yè)有望在‘十二五’期間解決污泥的安全處理處置和資源化利用問題，即將出臺的國家“十二五”污水處理及再生水規(guī)劃中，對污泥的無害化處理處置占據(jù)了重要位置，國家、地方及企業(yè)支出資金在“十二五”內(nèi)有望達到600億元，其中政府資金在 600億中可能占總額度的 30～40%，來解決 60～70%的城市污泥問題。目前，雖然污水處理廠對污泥進行初步的減量化處理，但進一步的穩(wěn)定化、資源化處理面臨的實際困難較大，國內(nèi)能達標(biāo)的污水處理廠僅占20%?！度珖擎?zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃（2011年～2015年）》已經(jīng)被納入《“十二五”期間報國務(wù)院審批的專項規(guī)劃整體預(yù)案》，將于今年正式報批。據(jù)環(huán)保部環(huán)境規(guī)劃院日前發(fā)布的一份報告預(yù)測，未來5年，我國城鎮(zhèn)生活污水處理投資將達4590億元，工業(yè)污水處理投資將達4355億元。這意味著“十二五”期間我國污水處理總投入將達1.06萬億元，污泥處置將成為繼污水處理之后的環(huán)保投資熱點。
二、水泥企業(yè)處置生活污泥的優(yōu)勢
1、水泥窯生產(chǎn)溫度高，對污泥中的有機物能100%處置
水泥生產(chǎn)過程中的熟料溫度在1450℃，氣體溫度在1800℃左右，燃燒氣體在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的停留時間大于8秒，高于l100℃時停留時間大于4秒，燃燒氣體的停留時間長達20分鐘，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料呈高度湍流化狀態(tài)，污泥中有害有機物能得到充分燃燒，廢棄物的焚毀率能達99.999%。
2、焚燒污泥采用閉路生產(chǎn)措施，不產(chǎn)生新的廢物
新型干法水泥企業(yè)生產(chǎn)特點決定焚燒污泥后的廢氣粉塵需經(jīng)過布袋收塵器收集后又進入水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煅燒，形成閉路生產(chǎn)路徑。
3、窯內(nèi)呈堿性氣氛，能消滅二噁英形成
從國內(nèi)外水泥窯處置有毒有害廢棄物的實踐表明，鑒于水泥窯系統(tǒng)的熱容大、溫度穩(wěn)定，窯尾的增濕塔能迅速降溫等特點，廢棄物焚燒后產(chǎn)生的二噁英排放濃度遠低于國家對廢氣排放要求的限值標(biāo)準(zhǔn)。我公司利用水泥窯焚燒污泥廢氣排放監(jiān)測經(jīng)環(huán)保部下屬的國家環(huán)境分析測試中心顯示為0.042ng/m3。[Page]
4、水泥生產(chǎn)過程中的熟料吸收重金屬。
鑒于水泥回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)自有特性，在焚燒污泥過程中能將灰渣中的重金屬固化在水泥熟料的晶格中，達到穩(wěn)定固化效果。我公司和清華
大學(xué)于2006年6月對焚燒廢物時熟料中重金屬含量經(jīng)中國建材院水泥研究所對其生產(chǎn)水泥產(chǎn)品溢出進行檢測得到符合水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，雙方編寫《水泥回轉(zhuǎn)窯處理危險廢物過程重金屬的環(huán)境安全性研究》結(jié)論是水泥窯處置廢物完全可行。當(dāng)前，我們控制污泥的標(biāo)準(zhǔn)是按照歐盟的標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行的。
5、處置污泥數(shù)量多、見效快
從建成的廣州越堡水泥廠處置600噸/日，還是我公司建成的500噸/日處置線顯示，利用水泥窯及時高效處置污泥的優(yōu)勢是專業(yè)焚燒爐（上海石洞口焚燒線、北京清河焚燒線）無法相比較。
6、能徹底實現(xiàn)資源化目的
污泥中的有機成分和無機成分都能在水泥生產(chǎn)中得到充分利用，無機成分的氧化鈣、氧化硅可以被生產(chǎn)所用，有機成分經(jīng)過脫水后可以產(chǎn)生熱量，抵消一小部分由于蒸發(fā)污泥中的水分需要的熱能。
三、我國水泥企業(yè)處置生活污泥現(xiàn)狀
1、處置規(guī)模：
?、湃A潤集團的越堡水泥公司運行的600噸/日處置線。
?、平鹩缂瘓F的新北水水泥公司運行的500噸/日處置線。
?、谴椖坑猩虾＝ú募瘓F利用水泥窯日處置生活污泥2×1100生產(chǎn)線。
?、热仗幚硇∮?50噸/日項目：華新集團宜昌水泥廠、拉法基集團南山水泥廠等運行的處置污泥生產(chǎn)線。
2、處置方式：
⑴含水80%的污泥直接運輸?shù)剿鄰S入窯焚燒型；
?、坪?0%的污泥運輸?shù)剿鄰S先烘干再治理臭氣，達到半干污泥含水30-40%狀態(tài)后再入窯焚燒型；
?、呛?0%的污泥運輸?shù)剿鄰S先烘干再治理臭氣、惡臭冷凝水，達到半干污泥含水25-30%狀態(tài)后再入窯焚燒型；
?、任勰嘟?jīng)廠外預(yù)處理脫水后仍含水達10-40%的入窯焚燒型。
四、水泥企業(yè)處置生活污泥成本分析
1、污泥處置成本項目內(nèi)容
根據(jù)《***設(shè)計單位編制的初步設(shè)計總說明》和《建設(shè)項目經(jīng)濟評價方法與參數(shù)（第三版）》（國家發(fā)改投資[2006]1325號，2006.7.3）內(nèi)容，具體包括生產(chǎn)規(guī)模及運行時間、電能消耗、冷卻費用、熱能損失費用、藥劑成本、人工成本、運輸費用、無形及遞延資產(chǎn)攤銷、日常檢修維護費、固定資產(chǎn)折舊、大修理費、管理費用、貸款利息、營業(yè)稅、利潤共16項。
生產(chǎn)規(guī)模：生產(chǎn)規(guī)模并不代表實際處理能力，往往達不到設(shè)計要求，能量未發(fā)揮出來，即就是折舊非常大。
冷卻費用：直接干化費用少一點，其他費用挺高的。
熱能損失：不僅需要污水直接烘干的損失，還有漏風(fēng)的損失。
運輸費用：如果由污水處理廠承擔(dān)，不需要去考慮。
固定資產(chǎn)折舊：按照國家會計規(guī)定，土建固定資產(chǎn)折舊需20年，設(shè)備固定資產(chǎn)折舊需10年，規(guī)定成本折舊都很大。很多報道在報道的時候，往往忽略了折舊這個問題，顯示污泥的運營成本低，這就給相關(guān)主管污泥的政府部門領(lǐng)導(dǎo)（含發(fā)改委）在內(nèi)，會誤導(dǎo)水泥廠的處置成本很低，而實際上并非那樣。
利潤：水泥廠從這10年看，行業(yè)水泥廠的利潤率在16%，有處理污泥項目時的利潤，在審批申報項目時，要求和污水廠利潤基本相類似，投資利潤率為4%，建材行業(yè)利潤低于8%可能就批不了。利潤投資需要慎重，尤其是利潤這塊，很多企業(yè)會忽視這個問題。
2、烘干污泥的熱值分析
?、盘幹?噸水的理論熱耗
Q=M*H水汽化+M*S（t2-t1）+M（880*S880-100*S100）
Q:從窯系統(tǒng)吸收的熱量，
M：水的質(zhì)量，
*H水汽化：水的汽化潛熱（540Kcal/kg），
S：水的比熱（1Kcal/kg-℃），
S880：水蒸氣880℃的比熱（2.1kJ/kg-℃），
S100：水蒸氣100℃的比熱（1.8119kJ/kg-℃），
經(jīng)計算得出，若以煤實物發(fā)熱量5500Kcal/kg計，需要的煤量為185Kg，水泥窯的熱效率按70%計，總的熱耗為264kg/t（廢水）。
每噸水從室溫加熱到880℃，大約膨脹形成1250倍體積變化，這樣可以看出生活污泥直接入窯焚燒會給窯尾排風(fēng)機帶來的負(fù)面影響。[Page]
?、莆覇挝晃勰囗椖吭O(shè)計是根據(jù)國標(biāo)含水率為80%的污泥進行設(shè)備選型，實際上由于污水廠出廠污泥含水率平均為85%左右，導(dǎo)致增加干化污泥需要的熱量，即增加了燃煤的用量。
1）計算過程求：一噸污泥從85%干化至30%比一噸80%污泥干化至30%多蒸發(fā)的水量M公斤；
濕污泥80%→30%需蒸發(fā)水分M1，M1=1-（1*0.2）/0.7=0.7143噸；
濕污泥85%→30%需蒸發(fā)水分M2，M2=1-（1*0.15）/0.7=0.7857噸；
多蒸發(fā)水量M= M2-M1=0.0714噸，
額外耗煤量：M3=71.4*670/5500=8.6978kg/t濕污泥。
2）干污泥焚燒：干化后的污泥含水率在30%，進入預(yù)燃爐進行焚燒，
經(jīng)干化濕污泥含水率由80%降至30%，此時分解爐內(nèi)溫度900℃，水的比熱?