污泥無害化處理生產燒結磚技術調研報告

1.、前言

燒結磚瓦企業具有處置污泥量大、處置效果好、產品性能優異的優勢，因此備受有關部門的密切關注，同時污泥的資源化利用一直是磚瓦行業不斷探討和實踐的課題。浙江把燒結磚廠納入城市生態文明圈進行管理，引導和鼓勵燒結磚廠向固廢資源化利用方向轉型升級，為城市生態建設做出貢獻。

通過對污泥無害化加工處理以后，污泥就可以作為原料被燒結磚廠加以利用，用于生產市場需要的燒結墻體材料。探討污泥在燒結磚行業的資源化利用，積極參與城市生態文明圈的建設，不僅是城市固體廢棄物綜合利用的好途徑，也是燒結磚廠轉型升級的好出路。

2.1、分類

污泥主是城市污水處理和工業廢水處理產生的固體廢物，所以分為城市污泥和工業污泥兩大類。前者是我們燒結磚行業主要資源化利用的對象，也是本文討論的主要內容，而后者則需要具體對待，有毒污泥和頒發有處置資質才能處置的污泥不在我們討論的范圍。

城市污泥是污水處理廠凈化污水以后產生的固體廢物，是沉淀污泥和生物處理污泥的混合物，水分高達80%左右。污泥里面含有病原體、重金屬、微生物等有害物質，要將污泥中的水分脫去是一件非常困難的事情。城市污泥最大的特點是以有機物為主要成分組成的污泥，容易腐化發臭，顆粒較細，密度較小，含水率高且不易脫水。這種污泥是呈膠狀結構的親水性物質，可以使用管道、罐車等方式輸送。目前，污水處理廠通常用板框式壓濾機，把污泥脫水至含水率50%~60%才運輸到下游去做進一步處置和利用。

2.2、污泥的性質

含水率高和有機物多是污泥的兩大特性，污泥總是臭烘烘的就是這個原因，污水處理廠在廢水處理過程中會將許多有害物質轉移到污泥中，給后續的資源化利用帶來困難。污泥呈膠狀結構，形成極其復雜的非均質體(如圖1所示)，要把污泥中的水分脫去是一件比較困難的事情。

我們磚瓦行業很多人對污泥的特性不甚了解，于是產生兩種截然不同的意見，一種是簡單地以為把污泥與其他制磚材料一起摻兌即可，其實不然，污泥過高的含水率和復雜的成分，不僅限制了污泥在磚瓦行業的利用，而且還帶來處理技術上的許多困難，用傳統的方法只能摻兌10%左右的污泥，利用率極低，并且還會造成比較嚴重的二次污染問題。另一種意見是談污泥色變，認為污泥在燒結磚廠根本無法利用，生產過程中即污染磚廠，又污染環境，而且生產不出合格的產品。兩種意見截然不同、針鋒相對。

其實，只要針對污泥的特性采取科學的無害化措施，按照清潔生產的規范工藝，運用先進的生產技術和裝備，是能夠生產出合格產品的。

表1是污水處理廠產出的污泥化驗報告。

從這份化驗報告可以看出，污泥里面富含有機物、氮、磷和各種重金屬，這些東西如果不加處理就直接利用，是萬萬不可以的，因為在利用污泥的同時，磚廠自身和環境都處于被二次污染的環境中。

實踐證明，對污泥進行無害化處理，是燒結磚廠利用污泥生產燒結磚的先決條件，無害化處理可以在燒結磚廠里進行，也可以由專業的處理公司進行。前者是把污泥的無害化處理工藝與技術融匯在燒結磚的生產工藝流程之中，生產的全過程包含了污泥的無害化處理;而后者是專業公司對污泥進行無害化處理后，再把經過無害化處置的污泥交給燒結磚廠生產燒結磚。

污泥無害化處置的技術發展很快，百度一下可以發現內容繁多，每年還有各種關于污泥處置的高端論壇在進行交流，看似紅紅火火，但真正適合燒結磚廠作為原料的并不很多。歸納起來，污泥無害化處理有這些內容：堆肥、干化、燃料化、碳化、除臭、微生物處理、濕式氧化、黏結劑、陶粒、活性炭等，哪一種適合磚廠利用于燒結磚?需要認真加以研究與對待。

對燒結磚廠而言，污泥無害化處置技術需要解決好以下幾個問題：

3.1、污泥除臭

如前所述，污泥富含有機物極易發酵、腐敗而發臭，而且在干燥過程中也會散發出難聞的氣味，甚至排放出具有腐蝕性的硫化氫氣體，對人體健康帶來不利的影響。除去臭味不僅是生產過程的需要，也是環境保護的需要。

3.2、消除生物質

污泥中的有機物成分非常復雜,除含碳的化合物(比如CO,CO2)富含其他幾種元素(如H、N、S)等，還富含CO2、H2O、NO2、SO2等燃燒產物。實質上消除生物質就是滅活生物質，將污泥中的生物質殺滅，使污泥不再具有“活性”，從而斷絕產生臭氣和腐蝕性氣體的根源。

在燒結磚廠中，滅活有機物有兩種辦法，一種是在對污泥干燥脫水過程中進行，高溫氣體(大于100℃)在脫水的同時，也將有機物一并殺滅，達到“滅活”的目的。另一種是通過噴灑藥劑來完成的，這種方法簡便易行，很受歡迎，但缺點是污泥中的水分依然存在，使混合料的含水率居高不下，磚坯因含水率較高而強度有限。

眾所周知，污泥具有非常高的含水率，基本上達到80%這樣超高的含水率，不僅含水率高，而且脫水還相當困難。過去有的磚廠直接拿這種污泥摻到原料里使用，能摻進去10%就算不錯的業績了，因此，對污泥進行脫水干燥是提高摻配比例的先決條件之一。現在大多數污水處理廠在向下游提供污泥時，通常采用壓濾機將污泥脫水至含水率50%~80%的板塊狀態(如圖2所示)，再降低污泥的含水率，壓濾機已經無能為力了。要想提高污泥的摻量，這個含水率還是太高了，必須對其再一次脫水(干燥)處理。因為高達50%~80%含水率的污泥摻兌到原料中，摻得越多留下的空隙越多，磚坯收縮越大，質量很難得到保證。不僅如此，大量的水分在干燥與焙燒過程中，攜帶著污泥中的有害成分排放到車間和磚廠的周圍，造成比較嚴重的二次污染。

需要指出的是，對污泥干燥脫水是一件比較困難的事情，這是污泥在產生過程中先天決定的，我們無法改變這一事實。因此有人夢想采用自然干燥的辦法除去污泥中的水分，幾乎是不可實現的。但我們可以采取一些手段除去污泥中的部分水分，使污泥的含水率控制在生產工藝與產品質量都能兼顧的范圍內，即簡化了生產過程，又保證了產品質量。

目前比較適合磚瓦廠烘干污泥的方法主要有陽光房烘干法和箱式網帶烘干法兩種。其他烘干方法比如滾筒或圓盤等雖然各有千秋，但太高的烘干成本讓磚瓦行業比較難以接受。

陽光房烘干法目前在磚瓦廠應用比較廣泛，也比較成熟。主要特點是引用窯爐余熱，在陽光房底部做一個烘干平臺，實現“下蒸上曬”的雙倍效果，成本低、效率高，并且陽光房是密閉環境，烘干過程中產生的臭氣經過收集處理后達標排放，不會造成二次污染。(如圖3所示)。在整個污泥烘干過程中，人員不接觸污泥，通過遠程計算機來操控，非常先進和人性化。

另外，有的磚廠老板為了節省投資，自己建了很多“塑料大棚”來晾曬污泥，確實也有一定的效果，可是帶來了占地面積過大、現場臭味濃、和冬季不能正常生產等問題，屬于“土辦法”，不是長久之計。值得提到的是，山東福航新能源環保股份有限公司在總結提高的基礎上，與隧道窯的余熱結合，開發出兩種新工藝，一種是前文提到的陽光房攤鋪烘干技術，目前已在山東、江蘇、浙江、廣東、福建、湖南、遼寧等地數十家磚瓦企業中得到了廣泛應用，反饋比較好。另外一種是箱式一體機設備，也能利用隧道窯的余熱，占地比較小，層疊網鏈式結構，目前也正在逐步推廣應用。

污泥圓盤式干燥機傳熱面積大，具有攪拌功能，并且干燥效果好等優點。它是由固定的外殼(定子)、轉盤(轉子)和驅動裝置組成，“轉盤”的稱呼由此而來的，從結構上看很像我們磚廠常見的螺旋攪拌機(如圖4所示)。不過，該設備運行和維護成本比較高，一般企業難以接受。

轉盤是由中空軸串聯起來的裝置，所有的轉盤焊接在這個中空軸上。而中心軸的內腔與所有轉盤內腔相連通，熱介質在這些空腔內流動，從而在推進污泥的同時對污泥進行加熱，從而達到促使污泥干燥脫水的目的，所以圓盤干燥機有點像螺旋攪拌機，缺點是易損件比較昂貴，使用成本高，對人員操作的能力要求也比較高。

潔凈生產的定義是指既可滿足人們的需要，又可合理使用自然資源和能源，并保護環境的生產方法和措施。在生產過程中將廢物減量化、資源化和無害化是潔凈化的核心。從本質上來說，就是對生產過程與產品采取整體預防的環境策略，減少或者消除它們對人類及環境的可能危害，同時充分滿足人類需要，使社會經濟效益最大化的一種生產模式。我們在把污泥作為資源加以利用的同時，一定要把污泥的無害化處置與生產過程的環保處理結合起來，不然會得不償失，失去利用污泥的意義。

燒結磚瓦廠在利用污泥的過程中，潔凈生產的措施主要有：①采用先進的工藝技術與設備;②選擇合理的設備;③保持全過程沒有廢氣逸出;④完善的環保處理設施;⑤滿足廢氣、廢水、廢渣全部達標排放的嚴格要求。只有這樣從源頭削減污染，確保生產過程中不再產生和排放污染物。

將污泥中的有機物細胞采用高溫裂解或低溫裂解的方法，使其“強制”脫出污泥中水分，保留污泥中大量碳含量的過程叫作污泥碳化。之前我們說的“污泥干化”與此有些不同，碳化是把污泥中的生物細胞破解，促使污泥中固體物質和水分分離，從而得到不含水分的碳化污泥。脫水后的污泥碳化物含水量極小(小于2%)，有較高的發熱值，孔隙率大，松散，黑色，與煤炭外觀極為相似(如圖5所示)。

由此可見，碳化污泥既可以作為燒結磚的燃料，又可以作為燒結磚的原料使用，實驗室的條件下，碳化污泥與頁巖按照3：7的比例摻配，就能生產出質量品質很好的燒結磚樣品，結果令人滿意。

由于碳化污泥在生產過程中采用了嚴格的環保處理措施，拿到磚瓦廠利用時已經不再是“滿身污染物”的固體廢棄物，而是改頭換面真正的有用資源，大大簡化了磚瓦廠后續的生產工藝過程。不過，我們對碳化污泥的了解還很膚淺，還有許多工作需要認真地去完成，但可以肯定地講，碳化污泥在磚瓦廠的應用是今后重點發展的方向。

由于污泥不能單獨作為原料用于生產燒結磚，而只能夠與其他原料如頁巖、建筑垃圾、煤矸石、黏土等摻兌在一起混合成能夠生產燒結磚的新原料。因此原料的處理尤為重要，對輥機、輪碾機、圓盤篩式捏合機和陳化庫都是非常必要的技術裝備。

我們在做污泥制磚的工業性試驗時發現兩個規律，一是污泥含水率越高，摻入量越少，因為污泥摻得越多，泥條的成型水分越高，坯體強度下降。二是污泥摻得越多，磚坯收縮越大，因為污泥富含有機物，燒失量非常大。了解這些規律，再結合自身采取的技術路線，才能夠正確選擇合適的生產工藝。

磚坯干燥是整個工藝環節中最重要的部分，目前“漢斯型”室式干燥室和“內循環”隧道式干燥室兩種干燥設施都是不錯的選擇，這兩種干燥室都是采取單層干燥段方式干燥磚坯(如圖6所示)，特別適合克服污泥制磚帶來的含水率高和磚坯強度低的問題。切碼運系統是干燥過程相配套的關鍵技術，例如與干燥室配合的自動化上下架系統等，本文不再贅述，將另辟文章單獨探討。

由雙級真空擠出機擠出的泥條經數控切割成制品規格的坯體，然后由濕坯編組機對濕坯進行編組，再送入托盤轉運機輸送到上架機，指狀叉車從上架機上將全部托盤取出，轉運輸送進大型室式干燥室里進行干燥，這個過程可以實現自動作業。干燥完成的磚坯由機器人按要求把磚坯碼到窯車上，再進入隧道窯中進行焙燒(如圖7所示)。

燒制摻兌了污泥的磚坯，比燒制傳統燒結磚略有區別，要增加淤泥干燥廢氣回燒技術，裝配式隧道窯很好地解決了這個難題，這種隧道窯采用了“煙熱分離”“煙熱回燒”和“廢氣回燒”等多項新技術。在隧道窯前設置“余熱靜停室”的方案是最好的“煙熱分離”措施，可以提高隧道窯的工作效率。

根據利用污泥生產燒結磚的特殊情況，我們制定的生產工藝流程見圖8。

利用污泥生產燒結磚在我們行業至少已有20多年的歷史，可是發展卻非常緩慢，與現在相比，我們過去對污泥的認識相當粗淺，甚至有很多的誤區。現在，我們雖然對污泥的資源化利用有了比較清晰的認識，但是要實現污泥的資源化利用，還有很多的工作要做。一方面我們不能過于樂觀，把污泥資源化利用看得那么簡單;另一方面我們要高度重視這項工作的難度，不斷努力創新工作。

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