污泥處理處置單純追求經(jīng)濟(jì)效益將導(dǎo)致環(huán)境災(zāi)難-廣州越堡水泥

1、.PAGE ：.；污泥處置處置單純追求經(jīng)濟(jì)效益將導(dǎo)致環(huán)境災(zāi)難廣州越堡水泥污泥處置工程環(huán)評(píng)結(jié)論質(zhì)疑李 波 全國(guó)城鎮(zhèn)給水排水規(guī)范化技術(shù)委員會(huì)城市污水處置廠污泥處置處置分技術(shù)委員會(huì) 委員一、環(huán)評(píng)結(jié)論有待驗(yàn)證根據(jù)網(wǎng)絡(luò)報(bào)道，坐落于廣州市花都區(qū)新華鎮(zhèn)馬溪工業(yè)區(qū)、由越秀集團(tuán)和世界四大水泥消費(fèi)商之一的德國(guó)海德堡水泥集團(tuán)共同投資組建的越堡水泥公司與天津水泥工業(yè)研討設(shè)計(jì)院協(xié)作，投資7000多萬元，建成越堡水泥窯污泥處置工程。該工程是目前國(guó)內(nèi)最大的水泥窯協(xié)同污泥處置工程，設(shè)計(jì)才干600噸/天，年污泥處置量達(dá)18.6萬噸。該工程于2021年3月試運(yùn)轉(zhuǎn)。該工程污泥處置分為兩步：一是污水廠把污泥密封運(yùn)到水泥廠，首先利用水

2、泥窯排放廢氣余熱將含水率80的濕污泥干化為含水量30的半干泥質(zhì)；二是將半干泥質(zhì)經(jīng)過新建的接口設(shè)備送入1600高溫的水泥窯煅燒，成為水泥熟料。該工程將處置廣州五成以上的污泥，處置本錢200元噸。根據(jù)廣州市環(huán)境維護(hù)科學(xué)研討院編制的，“污泥處置工程產(chǎn)生的廢氣主要有濕污泥收儲(chǔ)過程的廢氣、烘干過程的廢氣、干污泥保送及進(jìn)入水泥窯過程的廢氣，以及污泥在水泥窯內(nèi)高溫處置過程產(chǎn)生的廢氣。產(chǎn)生和排放的主要大氣污染物有粉塵、臭氣污染物、重金屬和極微量的二噁英等，經(jīng)廢氣污染防治設(shè)備進(jìn)展凈化處置。污泥處置工程新增廢氣年排放量為960萬m3/a，主要大氣污染物新增年排放量為：粉塵58.38t/a、硫化氫2.85t/a、氨

3、28.45t/a 、二噁英66.43mgTEQ/a、汞0.957t/a、鉛0.975t/a、鎘0.521 t/a、砷4.460 t/a、鎳1.463t/a、鉻2.366 t/a。環(huán)評(píng)報(bào)告稱，采用排放源高高度排放煙囪、污染物質(zhì)在空中分散稀釋、遠(yuǎn)間隔 遷移保送的方式，不會(huì)對(duì)工程廠址附近主要水體水質(zhì)產(chǎn)生明顯間接影響；環(huán)境空氣影響評(píng)價(jià)結(jié)論為“在采取必要環(huán)境空氣維護(hù)措施后，本工程排放環(huán)境空氣污染物的落地濃度奉獻(xiàn)值較小，對(duì)建立工程廠區(qū)含廠界及周邊區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量產(chǎn)生的影響在可接受范圍內(nèi)，落地濃度奉獻(xiàn)值與背景濃度值的疊加值仍可到達(dá)評(píng)價(jià)規(guī)范的限值要求。所謂“污泥干化尾氣處置煙氣處置措施包括：1本工程采用低溫烘

4、干污泥、高溫處置干污泥的工藝，高效、平安，防止二次污染物的產(chǎn)生。污泥干化過程產(chǎn)生的含塵廢氣經(jīng)烘干廢氣袋收塵器處置后，經(jīng)45m高排氣筒高空達(dá)標(biāo)排放；2干泥質(zhì)作為替代燃料參與水泥窯是水泥消費(fèi)線的正常消費(fèi)工藝，窯內(nèi)煙氣均進(jìn)入現(xiàn)有窯、磨收塵器進(jìn)展收塵處置后，經(jīng)現(xiàn)110m排氣筒高空達(dá)標(biāo)排放。廣州居民因鉻德污泥制磚工程多年的臭氣問題而心有余悸，在試運(yùn)轉(zhuǎn)當(dāng)日，一切媒體的報(bào)道中均有“污泥在變成優(yōu)質(zhì)水泥的同時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生臭氣之語，言之鑿鑿。但工程實(shí)施后，耳聞一些居民對(duì)臭氣的反映，媒體也開場(chǎng)見諸報(bào)道 HYPERLINK doctorzhangjun.blog.163/blog/static/279554420212

5、310638418/ doctorzhangjun.blog.163/blog/static/279554420212310638418/ 我就是住在附近的村民，這廠燒起那污泥來那股味真的很臭，是帶酸味的臭，氣味濃的時(shí)候，在外面站個(gè)非常鐘人就覺得暈厥，不知道長(zhǎng)期生活在這種環(huán)境下會(huì)有什么后果，我指身體安康方面，謝謝指教。筆者對(duì)此問題進(jìn)展了一些調(diào)查，發(fā)現(xiàn)其環(huán)境方面的問題能夠與所采用的工藝道路相關(guān)，而這一問題的出現(xiàn)，暴露了我國(guó)法律法規(guī)和技術(shù)規(guī)范方面存在的嚴(yán)重缺陷，使得人們以工程經(jīng)濟(jì)效益為目的的同時(shí)可以無視環(huán)保的根本準(zhǔn)那么與國(guó)家監(jiān)管，以稀釋排放為手段，堂而皇之地提升污染物排放總量。一家之言，盡有不妥之

6、處，還望業(yè)內(nèi)專家指正。二、干化廢氣的“處置水泥廠處置污泥屬于國(guó)際和我國(guó)能源、環(huán)境技術(shù)政策鼓勵(lì)的方式，緣由在于水泥窯的熄滅條件溫度、停留時(shí)間可確保污泥中的有害物質(zhì)如重金屬除汞、鎘外、病原體得到徹底、平安的處置。由于污泥的含水率高，普通在80%85%之間，這種廢物不適宜直接參與水泥窯，否那么將給窯況呵斥極為不利的影響，因此普通均先干化，然后再入窯燒制。干化需求耗費(fèi)大量的熱能。鑒于水泥窯有大量的余熱，實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)并不困難，這也是為什么水泥窯處置污泥被看好的緣由。與典型的污泥干化熄滅工藝比較，水泥窯處置無需再投資熄滅單元，本錢會(huì)低很多。圖1 典型的污泥干化+流化床熄滅工藝圖然而，該工程實(shí)踐所采用的干化熄

7、滅道路卻存在一個(gè)難以解釋的疑點(diǎn)：典型的干化熄滅見圖1都需求對(duì)干化廢氣也進(jìn)展處置，而這里的干化廢氣見圖2既不冷凝，也不除臭，僅僅除塵后就排空了。污泥是污水處置過程中濃縮搜集的有機(jī)、無機(jī)污染物的附著體，其污染物構(gòu)成達(dá)數(shù)百種之多，主要有各種病原體如病毒、病菌、寄生蟲類、耗氧污染物碳水化合物、蛋白質(zhì)、油脂等有機(jī)污染物，會(huì)產(chǎn)生硫化氫、氨和硫醇等難聞氣味、植物營(yíng)養(yǎng)物氮、磷、有毒致癌污染物重金屬、無機(jī)陰離子、有機(jī)農(nóng)藥、多氯聯(lián)苯、稠環(huán)芳香烴、雜環(huán)化合物、芳香胺、普通有機(jī)物質(zhì)酚類化合物、腈類化合物、石油類污染物以及酸、堿、鹽無機(jī)污染物等。這些污染物相當(dāng)一部分會(huì)在干化工藝條件下枯燥風(fēng)溫在100360度之間構(gòu)成氣態(tài)

8、，假設(shè)不做冷凝和除臭/熱處置，有能夠隨著煙氣進(jìn)入大氣，呵斥環(huán)境的再污染。圖2 廣州越堡污泥處置工程流程表示圖廣州越堡工程假設(shè)沒有臭氣方面的贊揚(yáng)，工藝的這一“短路景象或許永遠(yuǎn)也不會(huì)被人們留意到。問題的關(guān)鍵在于，這樣做能否合理，能否具有環(huán)境平安性，以及能否符合環(huán)保法規(guī)。從目前看，該工程還有待經(jīng)過“社會(huì)影響評(píng)價(jià)。三、“短路的緣由越堡工程設(shè)計(jì)日處置污泥600噸，干化部分是將含水率80%的污泥干化至含水30%。采用的是東南大學(xué)的專利設(shè)備旋流噴動(dòng)干化機(jī)。這是一種典型的以熱對(duì)流換熱為原理的枯燥方法，熱量由枯燥的空氣攜入，枯燥終了后，水分也由這部分氣體帶出。越堡工程采用了部分窯尾煙氣用于干化污泥，窯尾煙氣溫度

9、普通為280350度，排氣溫度根據(jù)物料最終的干度設(shè)計(jì)，可取120180度。對(duì)干化部分取值入口煙溫300度、出口160度，做簡(jiǎn)單熱平衡分析可知：每小時(shí)蒸發(fā)水量約18000公斤，每小時(shí)需求300度的干煙氣量約250000公斤，枯燥所需熱量大約1230萬千卡，排煙體積流量約345000立方米。根據(jù)越堡工程的公開數(shù)據(jù)，該窯“噸熟料標(biāo)煤耗量?jī)H101.01千克/噸，優(yōu)于157千克/噸的國(guó)內(nèi)清潔消費(fèi)先進(jìn)程度及103千克/噸的國(guó)際清潔消費(fèi)先進(jìn)程度。在此條件下，每公斤熟料的窯尾廢氣量應(yīng)為1.51.6公斤，窯尾總氣量約為375,000400,000公斤/小時(shí)，干化需用掉此氣量的62%66%。分析到此，曾經(jīng)不難了解

10、為什么越堡工程采用除塵后直排的緣由了。首先，如此大量的高濕氣體不能夠重新入窯進(jìn)展熱處置。假設(shè)原煙氣絕對(duì)含濕量為0.01 kg/kg干煙氣的話，干化后其含濕量會(huì)到達(dá)0.082 kg/kg，每小時(shí)“多余的18噸水量，無論如何是水泥窯、篦冷機(jī)等都無法接受的；其次，如此大量的高溫氣體假設(shè)要做生物除臭或化學(xué)除臭，必需首先降溫至3045度以下，降溫需求耗費(fèi)大量的水，還會(huì)將大量粉塵和COD帶入水中；水又必需處置，這將呵斥大量電能的耗費(fèi)，運(yùn)轉(zhuǎn)本錢高昂，投資大幅上升，完全不可??；優(yōu)化方式是改動(dòng)枯燥換熱方式，將直接枯燥法污泥與煙氣有直接接觸，使煙氣被污染改為間接加熱法經(jīng)過蒸汽或有機(jī)熱載體，將煙氣中的熱量首先轉(zhuǎn)移到

11、熱載體中，再從熱載體換熱給枯燥用的氣體，從而使廢氣最小化經(jīng)濟(jì)上可處置。這種方式其實(shí)就是前述典型的“干化+熄滅的方法，但由于水泥窯煙氣余熱的質(zhì)量較低，而旋流噴動(dòng)枯燥器所要求的溫度較高，工程將不具備經(jīng)濟(jì)性。前面說過，旋流噴動(dòng)枯燥器屬于典型的熱對(duì)流工藝，要想獲得高換熱效率，需求提供300450度的入口風(fēng)溫，而假設(shè)原來的窯尾余熱只需280360度的話，可利用熱值也只夠100噸污泥干化需求，而不是如今的600噸。不難看出，該工程選擇污染臭氣不經(jīng)處置直排的方式，是投資方追求能源效率、工程經(jīng)濟(jì)性的獨(dú)一選擇。那么，要處理臭氣的問題，如今也只需“華山一條路，那就是第四種方法拔高煙囪，經(jīng)過抬升排放高度，使煙羽擴(kuò)展

12、，進(jìn)展更大范圍的污染物稀釋。當(dāng)?shù)鼐用癫浑y留意到，該工程原先那根45米高的煙囪早已不是原先的設(shè)計(jì)高度了。再污染問題的處理，只需瞞天過海般的小小花樣，竟然如此容易，令人不由地想起“偷排這個(gè)詞。假設(shè)說廢水可以開一個(gè)暗溝涵洞之類，趁夜間向江河湖海、下水道溝渠里偷排，廢氣當(dāng)然也可以拔高煙囪、堂而皇之在千百萬居民的頭頂，在人們?nèi)庋劭床坏降奶炜账烈鈨A斜！四、實(shí)例橫向比較浸入式蒸發(fā)是一種處置高濃度滲濾液的環(huán)保技術(shù)。北京安定填埋場(chǎng)于2002年投資了一套滲濾液蒸發(fā)器，利用填埋氣熄滅的熱能處置填埋場(chǎng)產(chǎn)生的滲濾液。該滲濾液蒸發(fā)器系統(tǒng)被美國(guó)環(huán)保署以為是在對(duì)填埋氣的管理和利用技術(shù)中“商業(yè)化可行的第一類技術(shù)，這一結(jié)論是美國(guó)

13、環(huán)保署根據(jù)此技術(shù)在一定規(guī)模的工程中的技術(shù)表現(xiàn)而做出的。蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)處置才干為每天40m3，所需求的填埋氣大約870m3/h假設(shè)甲烷含量為50%。一個(gè)熄滅器浸沒在滲濾液中，把填埋氣熄滅所產(chǎn)生的熱氣以細(xì)小氣泡的方式射到滲濾液中，經(jīng)過氣體和液體之間直接的熱交換，讓滲濾液蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽。蒸發(fā)出來的蒸汽是一種混合物，它包含有水蒸氣、滲濾液中的揮發(fā)性成分，還有填埋氣熄滅的產(chǎn)物以及未經(jīng)熄滅的過量空氣。蒸汽被直接送到落地的內(nèi)置式火炬中，其中的揮發(fā)性有機(jī)物在760度或更高的溫度下被氧化處置。以甲烷熱值9500kcal/m3計(jì)算，升水蒸發(fā)量的熱能耗費(fèi)2480kcal/kg；這一數(shù)值是普通工業(yè)法蒸發(fā)枯燥所需熱能的3倍

14、以上！顯然，這是將廢氣包含水分全部加熱到760度以上摧毀有害物質(zhì)的必要溫度的代價(jià)。其實(shí)，該工藝以大約三分之一的熱能代價(jià)，曾經(jīng)將滲濾液中的水分和物質(zhì)蒸發(fā)為氣態(tài)了，按照前面所描畫的越堡工程的邏輯，完全可以將其排入大氣，頂多升高煙囪，而不用再“無謂地多支出三分之二的能源。兩種選擇如此大相徑庭，其實(shí)，反映的是一個(gè)執(zhí)業(yè)者環(huán)保認(rèn)識(shí)與對(duì)法律的尊重與自覺與否。五、環(huán)保認(rèn)識(shí)與規(guī)范環(huán)境規(guī)范的制定歸根究竟是為了保證人類世世代代的生存和安康。據(jù)悉我國(guó)的污泥熄滅法規(guī)正在制定過程中，目前的熄滅工程均參照生活渣滓熄滅規(guī)范。而對(duì)于水泥廠這樣的混燒安裝，很難參照該規(guī)范，由于沒有任何關(guān)于摻燒、混燒的規(guī)定。僅從煙氣排放角度看，混燒

15、工程污染物的稀釋倍數(shù)已非常之高，假設(shè)不做減排限制，污染物的排放總量將會(huì)大大添加。眾所周知，環(huán)境維護(hù)的實(shí)施應(yīng)該是以控制總量為根本出發(fā)點(diǎn)的。在國(guó)內(nèi)法規(guī)缺位的情況下，我們只能自創(chuàng)國(guó)外的法規(guī)，試圖了解越堡工程在法律層面上的問題或根據(jù)。我們發(fā)如今美國(guó)規(guī)范中的一些規(guī)定頗有啟發(fā)意義。美國(guó)聯(lián)邦法案(Code of Federal Regulations, 縮寫CFR) 第40部環(huán)境維護(hù)法 40 CFR: Protection of the Environment, /lawsregs/search/40cfr.html 第60章為新建固定源設(shè)備的空氣排放規(guī)范 PART 60Standards O

16、f Performance for New Stationary Sources，其中與污泥處置相關(guān)第O分章 Part 60 Subpart OStandards of Performance for Sewage Treatment Plants，第60.150節(jié)規(guī)定了該法規(guī)管理對(duì)象為“熄滅爐熄滅燃料中污泥占10%干基以上，或每日污泥干基熄滅量超越1000公斤的固定源處置工廠。顯然，類似越堡的工程在美國(guó)屬于該法規(guī)的管轄范圍。5.1 粉塵顆粒物第60.152節(jié)煙塵顆粒物排放限值規(guī)定：不得超越干基污泥進(jìn)料量的0.65g/kg。根據(jù)該規(guī)范，越堡工程日處置600噸污泥含水率80%污泥，經(jīng)過煙囪排放的

17、污泥粉塵顆粒物含量不得超越600t/d20%1000kg/t0.65g/kg/24h/d/1000g/kg3.25kg.DS/h；以345,000m3/h的煙氣流量計(jì)，排放濃度不得超越3250g/34500m3/h=9.42mg/m3；根據(jù)我國(guó)水泥窯排放規(guī)范 水泥工業(yè)大氣污染物排放規(guī)范(GB4915-2004)，限值為50mg/m3 或0.15kg/t熟料。就是說兩個(gè)規(guī)范之間有5倍的濃度差距。顯然，可滿足水泥窯粉塵排放要求的袋式除塵器，必需提高一個(gè)等級(jí)，才干滿足又混雜了污泥干化粉塵的要求。污泥本身是一種超細(xì)粉塵顆粒物，粒徑均在微米級(jí)，采用旋流噴動(dòng)這樣的氣流枯燥，必然會(huì)產(chǎn)生大量粉塵。本來窯尾廢氣

18、已有較高的粉塵濃度，加上干化添加的部分，再采用適宜于原窯尾廢氣的袋式除塵，顯然不能完成污泥污染物粉塵減排的目的。第60.153節(jié)規(guī)定了一系列對(duì)處置工廠進(jìn)展實(shí)時(shí)監(jiān)視的規(guī)定，其中包括：污泥進(jìn)料量必需延續(xù)計(jì)量、與渣滓混燒時(shí)需求進(jìn)展分量計(jì)量、補(bǔ)燃燃料流量必需延續(xù)計(jì)量等；其中比較重要的單獨(dú)討論如下。5.2 濕法除塵該法規(guī)明確，濕法除塵器必需有延續(xù)的壓力降監(jiān)測(cè)，非多層床、流化床爐型的，非采用濕法除塵的，必需單獨(dú)提交運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)控制的監(jiān)控方案并獲得同意；美國(guó)的污泥熄滅非常強(qiáng)調(diào)采用濕法對(duì)煙氣進(jìn)展洗滌，可見并非一切除塵方式可以滿足需求，更何況干化過程產(chǎn)生的大量廢氣并沒有在環(huán)評(píng)中作為新增廢氣被計(jì)算進(jìn)來。越堡工程環(huán)評(píng)說

19、，“污泥處置工程新增廢氣年排放量為960萬m3/a，主要大氣污染物新增年排放量為：粉塵58.38t/a。如前所述，本工程每小時(shí)的干化廢氣量就達(dá)34.5萬立方米，并且是與污泥接觸、被污染了的廢氣。按照每年320天運(yùn)轉(zhuǎn)思索，這部分未計(jì)入的廢氣量比環(huán)評(píng)數(shù)據(jù)擴(kuò)展了276倍；粉塵也是如此。假設(shè)嚴(yán)厲按照美國(guó)規(guī)范的上限實(shí)現(xiàn)起來應(yīng)該也很困難估算，應(yīng)該是每年排放24.96噸，環(huán)評(píng)數(shù)據(jù)是它的2.3倍。5.3 溫度丈量溫度測(cè)點(diǎn)必需安裝在適當(dāng)?shù)奈恢?，可以?zhǔn)確反映實(shí)踐的熄滅形狀。如多層床必需在每個(gè)冷卻和枯燥層上安裝一個(gè)測(cè)溫計(jì)，熄滅區(qū)那么每層必需安裝兩個(gè)；這一條規(guī)定頗耐人尋味，它以一個(gè)詳細(xì)例子，來強(qiáng)調(diào)監(jiān)控溫度的重要性見圖

20、3。圖3 多層床熄滅爐概念圖這種叫做多層床的熄滅爐Multiple Hearth Furnace, 縮寫MHF是90年代以前美國(guó)熄滅污泥的主要機(jī)型，目前已被淘汰。其特點(diǎn)是：濕泥從頂部上料，上部各層布置熄滅器放射火焰，污泥枯燥和熄滅，靠機(jī)械轉(zhuǎn)耙將干化、未燃盡的污泥顆粒從頂部逐層向下刮落，污泥在掉落的過程中直至成為灰燼，從底部排出。煙氣那么從頂部排出。在這種構(gòu)造的熄滅爐中，自上至下，分為4個(gè)區(qū)，分別為枯燥區(qū)、熄滅區(qū)、固定碳熄滅區(qū)和冷卻區(qū)，溫區(qū)分別為315480度、670930度、670990度、150度以上 Biosolids Engineering (1018p McGraw-Hill 2004

21、) p84-88.。雖然熄滅規(guī)范并沒有直接對(duì)出口煙氣的溫度做出規(guī)定，但多層床的多年工程實(shí)際，間接反映了一個(gè)重要現(xiàn)實(shí)：分開熄滅爐的煙氣不會(huì)低于315480度。這就是這種爐型無法與流化床爐抗衡的主要緣由，其能耗值高于流化床爐30%以上。假設(shè)按照越堡工程的工程實(shí)施規(guī)范，廢氣只需在120180度之間排放即可，那么MHF爐可以節(jié)約燃料30%以上，實(shí)現(xiàn)和流化床爐的平起平坐，也就不會(huì)淘汰了。說究竟，高達(dá)315480度的排氣溫度，至少初步保證了部分有機(jī)物污染物分解、除臭的功能結(jié)合后面的濕法洗滌。反觀流化床爐的勝利，主要緣由在于能耗低，它可以保證懸浮段的煙氣溫度在830870度之間，大量高溫?zé)煔夥珠_流化床后，經(jīng)

22、過助燃空氣高溫預(yù)熱器，將大部分能量回收回來500度以上的部分，少部分熱量換熱為蒸汽或有機(jī)熱載體200度以上部分，用于污泥的預(yù)干化。值得指出的是，全球廢棄物熄滅安裝的余熱回收都是以間接換熱方式進(jìn)展的。越堡工程本來完全可以嚴(yán)厲實(shí)現(xiàn)環(huán)保規(guī)定，采用間接換熱方式即可。但單純經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動(dòng)，使得這種本來有著良好初衷的廢棄物處置工程，烙上了“環(huán)保工程不環(huán)保的印記。5.4 氧含量美國(guó)法規(guī)明確規(guī)定，必需有煙氣排放的氧含量的延續(xù)丈量，且丈量位置必需安裝在能夠產(chǎn)生漏風(fēng)的設(shè)備如風(fēng)機(jī)、閥門之前。我國(guó)和各國(guó)一樣，對(duì)廢物處置規(guī)定煙氣含氧量，其意義在于確保熄滅是在給氧充分的條件下完成強(qiáng)氧化作用，倘假設(shè)將測(cè)氧儀的位置安裝在漏風(fēng)點(diǎn)甚至干化之后，就起不到監(jiān)控熄滅效果的作用了。普通熄滅規(guī)范中含氧量均要求6%，然而根據(jù)我們的了解，水泥窯的典型氧含量普通低于5%，二氧化碳為24%，氮?dú)?/p>