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全国城镇污水处理厂污泥处理处置技术论坛2019大连杭世珺2019-10污泥水泥窑协同处置现状与展望国内外应用现状01预处理及投加点02污泥对水泥生产的影响03协同处置能力分析04主要内容建议及展望05水泥窑协同处置国内外应用现状中国污泥现状——污泥产量大，问题突出污水厂数量4119污泥年产量4238万吨污水处理能力1.82亿m3/d预计2020年产泥量5070万吨污泥处理处置特点•污泥处理处置是“世界难题”•投资占30%、运行占50%以上•污泥中含原水中的30%~50%有机物、30-50%TN、95%TP；重金属、病原菌、持久性有机物（戴？）中国特点•污水提质增效、再生水快速推进•新一轮环保督查，污泥问题突出•污泥处理处置落后于发达国家、难以达到生态文明建设的要求2017年**杭世珺等.技术路线没有走通，产业没有融通，政策缺乏贯通——污泥出路困境如何破？.环境经济.2019,242(2):34-39.中国污泥现状——污泥处置方式比较•土地利用政策、接纳能力等限制•建材利用消纳能力限制，有待规范•填埋严格限制，逐渐禁止直接填埋•干化焚烧邻避效应，经济性受限•协同处置非主流技术，受协同企业制约，是解决当前污泥无出路问题的对策之一污泥处置是当前的严重瓶颈问题*杭世珺等.技术路线没有走通，产业没有融通，政策缺乏贯通——污泥出路困境如何破？.环境经济.2019,242(2):34-39.卫生填埋,52.89%土地利用,14.97%建筑材料,7.84%焚烧,6.24%其他,18.07%中国污泥处置方式统计*0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%荷兰(2014)瑞士(2013)比利时(2012)德国(2015)斯洛文尼亚(2015)奥地利(2014)希腊(2014)斯洛伐克(2015)丹麦(2010)芬兰(2012)英国(2012)法国(2014)波兰(2015)匈牙利(2015)卢森堡(2015)捷克(2015)意大利(2010)西班牙(2012)瑞典(2014)爱沙尼亚(2013)爱尔兰(2015)葡萄牙(2012)挪威(2015)保加利亚(2015)阿尔巴尼亚(2015)立陶宛(2015)拉脱维亚(2013)塞浦路斯(2015)罗马尼亚(2015)克罗地亚(2015)马耳他(2015)塞尔维亚(2015)波黑(2013)各类处置方式比例其他填埋堆肥农用焚烧国外污泥现状——污泥处置方式比较欧盟各国污泥处置方式统计**欧盟统计局•部分国家污泥焚烧比例极高：荷兰、瑞士、比利时、德国等国家或地区替代率（%）国家或地区替代率（%）澳大利亚（2013年）7.8德国（2010年）53.6日本（2012年）15.5欧盟（2012年）18瑞典（2011年）45波兰（2010年）45瑞士（仅Holciem，2012年）41西班牙（2011年）22.4荷兰（2011年）85比利时（2011年）60加拿大（2008年）11.3美国（2004年）8不同国家或地区水泥窑替代燃料的替代率*•替代燃料——可替代化石燃料的废弃物•替代率——废弃物替代的化石燃料占原化石燃料总量的比例•部分国家水泥窑替代燃料比例高：荷兰、比利时等*王新频等.国外水泥工业替代燃料的应用进展.水泥技术.2016(5):40-46.国外污泥现状——污泥处置方式比较不同类型的废物作为水泥窑替代燃料的百分比*公司Holcim(豪瑞)Cemex(西麦斯)Heidelberg(海德堡)Italcementi(意大利水泥)Lafarge(拉法基)废油53.78.522.1废溶剂和废液114.721.9废轮胎101611.614.919.7废塑料926.44.733.1工业和生活垃圾（固体）6513.8工业废料和其他化石燃料30骨肉粉246.115.7农作物9104.211.1木屑和其他农作物21524.525.1污水污泥24.21.7垃圾衍生燃料（RDF）7.8其他代用燃料14.6*王新频等.国外水泥工业替代燃料的应用进展.水泥技术.2016(5):40-46.国外污泥现状——污泥处置方式比较•在水泥窑所提供的特殊条件下，对废弃物进行焚烧，实现最终处置•适合于处置大多数危险废弃物，也适合于处置一般废弃物如污泥•国际众多机构认同，环境风险较低，在中国尚未得到广泛应用协同处置co-processing强碱性环境、超高温、高温段处理时间长、无灰渣产生、重金属等被固化在无机化合物晶格中，而不会在环境中溶出国际上采用水泥窑进行废弃物处置的专门术语水泥窑协同处置——术语其他技术类型：污泥在火力发电厂、垃圾焚烧厂协同焚烧•缺乏污染物控制标准•对原有窑炉影响较大水泥窑协同处置——发展现状水泥生产大国产量世界第一，占世界总产量的60%以上，2018年全国水泥总产量为21.8亿吨。2011~2013年水泥用量之和超过美国在20世纪的全部用量污泥水泥窑协同处置量逐年增加我国已建成污泥协同处置设施的水泥熟料生产线约30~40条水泥窑协同处置——污泥协同处置项目NO.企业主要工艺污泥性质进料位置熟料产量（t/d）掺烧量（t/d）1重庆拉法基水泥有限公司南山工厂湿污泥焚烧市政污泥烟室2000+25001002溧阳天山水泥有限公司湿污泥焚烧市政污泥烟室50001203柳州鱼峰水泥股份有限公司湿污泥焚烧市政污泥烟室3200+2×25003004尧柏水泥有限公司湿污泥焚烧工业和市政污泥烟室2500×21005湖州南方水泥有限公司湿污泥焚烧市政污泥分解炉5000×24006大连水泥集团有限公司大连水泥厂湿污泥焚烧市政污泥分解炉50003007遵义三岔拉法基瑞安水泥有限公司湿污泥焚烧市政污泥分解炉46003608天津振兴水泥有限公司湿污泥焚烧市政污泥分解炉2500+20001509山东山铝水泥有限公司脱水污泥焚烧市政污泥分解炉3000+350025010唐县冀东水泥集团有限公司湿污泥与垃圾混烧市政污泥烟室4500511赞皇县金隅水泥有限公司直接干化焚烧市政污泥分解炉4000×1+2000×220012华新宜昌水泥股份有限公司深度脱水污泥与RDF混烧市政污泥分解炉3500+250015013华新黄石水泥股份有限公司深度脱水污泥与RDF混烧市政污泥分解炉5500×210014华新武穴水泥股份有限公司深度脱水污泥干化焚烧市政污泥分解炉6000+4800150015广州市越堡水泥有限公司直接干化污泥焚烧市政污泥分解炉600060016广州市珠江水泥有限公司干化污泥焚烧市政污泥分解炉500090017北京新北水水泥有限责任公司间接干化污泥焚烧市政污泥分解炉2000+300050018陕西声威建材有限公司雾化干化污泥焚烧市政污泥分解炉2500×250019安徽铜陵海螺水泥有限公司污泥与垃圾混烧市政污泥气化炉45005020贵阳海螺盘江水泥有限公司湿污泥与垃圾混烧市政污泥气化炉4500×35021重庆忠县海螺水泥公司湿污泥与垃圾混烧市政污泥气化炉4500×280我国部分污泥水泥窑协同处置项目基本情况原料分解CaCO3→CaO+CO2（890ºC）MgCO3→MgO+CO2（590ºC）分解炉的温度为900ºC左右熟料烧成温度为1300ºC~1450ºC原料分解熟料烧成C3S在出现液相（1250ºC）以后才能形成C3S-C2S-C3A-C4AF最低共熔温度1338ºC水泥窑协同处置——原理水泥窑协同处置——技术特点和优势有机物分解彻底处理规模大不新增占地杜绝二次污染环境综合效益显著污泥资源化及能源化利用1450ºC1800ºC物料温度气流温度t3sRe105T1100ºC气相停留时间湍流化21.8亿吨(世界产量60%)1700余条2018年水泥产量干法水泥生产线便于改造热容量大重金属NOx二噁英焚烧灰渣高温碱性环境生成熟料固化到晶格中抑制NOx生成SiO2CaO热值热量利用水泥窑的温度、湍流度指标高于焚烧炉参数名称水泥回转窑焚烧炉气体温度（℃）1800950~1000物料温度（℃）1450850气体在1100度以上停留时间（秒）6～102物料在1100度以上停留时间（秒）2～3——水泥窑协同处置——技术特点和优势预处理及投加点水泥熟料生产线的污泥处置能力限值**：以含水率80%污泥计水泥熟料生产线规模（t/d）250030005000脱水污泥处置能力*（t/d）300600800*《水泥窑协同处置污泥工程设计规范》(GB50757-2012)前提条件窑型为新型干法水泥窑单线设计熟料生产规模不小于2000吨/日水泥窑系统维持稳定运行对于改造利用原有设施协同处置固体废物的水泥窑，在改造之前原有设施应连续两年达到GB4915的要求具有一定的经济效益协同处置——预处理及投加点的选择协同处置——预处理及投加点的选择预处理方式投加点备注污泥脱水——窑尾烟室投加污泥深度脱水——分解炉投加污泥直接/间接干化——分解炉投加污泥脱水——气化炉投加增湿塔喷雾干燥——分解炉投加应用较少污泥/污泥焚烧灰渣——原料投加应用较少预处理及投加点的选择•脱水*——污泥含水率80%左右•深度脱水*——脱水后污泥含水率达到55％~65％，特殊条件下污泥含水率还可以更低•干化*——为满足污泥后续处置要求，需要进一步降低常规机械脱水污泥的含水率*《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南(试行)》污泥脱水——窑尾烟室投加投加方式简介含水率70%~80%的脱水污泥直接进入窑尾烟室焚烧目前国内广泛应用的投加方式，占全部生产线的50%以上典型工艺流程污泥脱水——窑尾烟室投加（案例）•熟料产量2000+2500t/d，设计脱水污泥处置量100t/d，干污泥投加比例0.44%•进泥含水率80%•污泥投加点：窑尾烟室重庆市有48条新型干法水泥熟料生产线，其中17条用于协同处置污泥拉法基（重庆）脱水污泥湿污泥储仓窑尾污泥投加管污泥深度脱水——分解炉投加技术简介《水泥窑协同处置污泥工程设计规范》（GB50757-2012）规定，含水率不大于30%的污泥可从分解炉处进料实际上很多项目中深度脱水污泥直接进入分解炉协同处置典型工艺流程污泥深度脱水——分解炉投加（案例）•熟料产量2×5500t/d，脱水污泥处置量700t/d，与RDF混合入窑，干污泥投加比例1.3%•进泥含水率50%•污泥投加点：分解炉上海万安华新、华新水泥（武穴）、山东山铝、拉法基（遵义）等均采用此技术路线华新环境（阳新）深度脱水污泥污泥与RDF混合物污泥脱水设备窑尾及分解炉污泥直接/间接干化——分解炉投加技术简介降低污泥含水率可提高污泥热值，减小对水泥窑的影响有研究表明，为使污泥具有可利用价值，水泥窑协同处置污泥的含水率控制在35%以下较适宜烟气直接干化污泥必须严格控制烟气氧气含量。《水泥窑协同处置污泥工程设计规范》（GB50757-2012）规定，用于污泥直接干化的烟气含氧量宜控制在8%（体积百分数）以下，并宜利用烧成系统窑尾的废热烟气为保证运行安全，《水泥窑协同处置污泥工程设计规范》（GB50757-2012）规定，当热交换介质为热油时，热油的闪点温度必须大于运行温度污泥直接干化——分解炉投加（案例）•熟料产量5000t/d，脱水污泥处置量600t/d，干污泥投加比例2.4%•干化热源：熟料生产线预热器出口窑尾废热烟气•干化进泥含水率80%，干化后污泥含水率30%•污泥投加点：分解炉广州越堡污泥直接干化——分解炉投加（案例）工艺流程湿污泥储仓污泥干燥机干污泥储仓分解炉/预热器余热利用工作流程污泥间接干化——分解炉投加（案例）•熟料产量3000t/d，脱水污泥处置量500t/d，与危废混合入窑，干污泥投加比例3.3%•干化热源：水泥窑系统高温烟气•干化介质：导热油•干化进泥含水率80%，干化后污泥含水率35%•污泥投加点：分解炉北京水泥厂窑尾窑头污泥间接干化——分解炉投加（案例）工作流程分解炉/预热器湿污泥储仓干化车间污泥干化机脱水污泥——气化炉投加技术简介气化炉内的垃圾和污泥在500°C~550°C下燃烧与气化，部分可燃性气体送往水泥窑分解炉内进一步焚烧不燃