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2017年第3期墙材网规定的制砖污泥泥质技术指标及有关问题的探讨（二）李庆繁（辽宁省预拌砂浆行业协会，辽宁抚顺113008）4有关问题的讨论4.1关于制砖用污泥含水率4.1.1不宜利用含水率Wsl为80%的污泥制砖目前污泥制砖，有的企业利用城镇污水处理厂经脱水后含水率Wsl达80%的污泥制砖，从表1中可见，1000kg干污泥，当含水率Wsl为80%，其质量mw·sl为含水率60%的2倍，约为含水率W为40%的3倍；因此，企业采用含水率Wsl为80%的污泥不尽合理，不仅增加运输能耗，还易造成污染，企业还需要利用砖窑预热进行干化处理，而消耗能源和加大环境污染，而且不符合建设部环保部科技部《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策》建城[2009]23号档，关于“污泥处理处置的目标是实现污泥的减量化、稳定化和无害化”的规定。据资料介绍：“100t含水率Wsl为80%的污泥燃烧18t标准煤，才能将其含水率Wsl降至60%左右。”100t含水率Wsl为80%的污泥，其中干污泥仅有20t，则每吨干污泥消耗标准煤达900kgce/t,远远超过国家标准《烧结墙体材料单位能源消耗限额》（GB30526-2014），关于烧结多孔砖单位产品综合能耗限额≤48kgce/t的规定。因此，不宜采用城镇污水处理厂经脱水后含水率Wsl达80%的污泥制砖。4.1.2GB/T25031规定制砖污泥泥质含水率≤40%国家标准GB/T25031规定制砖污泥泥质含水率Wsl≤40%，经脱水后含水率Wsl为80%的污泥，则需要耗费能源进行热干化处理。据数据介绍，某进口标准成套热干化设备，小时蒸发水量47640kg/h,年运行时间8000h，以柴油为燃料，经核算蒸发1kg水，耗能3518.7kJ/kg(蒸发水)折耗标准煤0.12kg/kg(蒸发水)。那么按此，将含有干污泥mts=1t，含水率Wsl为80%的湿污泥，采用进口成套装备热干化至含水率Wsl为40%，需蒸发水量3333kg,则需耗能1.1728×107kJ，折耗标煤400kgce/t,显然，1t干污泥需耗标煤400kgce/t（干污泥），亦远远超过国家标准《烧结墙体材料单位能源消耗限额》（GB30526-2014），关于烧结多孔砖单位产品综合能耗限额≤48kgce/t的规定，并且将排放1048kgCO2。因此，热干化污泥将耗费大量能源，排放大量温室气体，也增加了二氧化硫等污染物的排放，同时要增大投资和成本。因此，通过热干化使污泥含水率Wsl≤40%，用于制砖得不偿失。4.1.3深度脱水污泥含水率Wsl≤60%污泥深度脱水是指通过对含水率Wsl较高的污泥进行调理，破除细泡壁，释放结合水、吸附水和细泡水，改善脱水性能，使处理后的污泥含水率达到60%以下的脱水方式。深度脱水污泥采用石灰和FeCl做调理剂，通过提高污泥的pH值和水解热，破坏以蛋白质为基础的细泡壁和酶、酸性RNA、碳水化合物的细胞组织和油脂，从而达到杀菌的作用。FeCl是一种氧化剂，他可以把还原性气体硫化氢氧化，有效的控制臭味。还可显著减少泥饼中重金属含量。无疑可进一步实现污泥的无害化和稳定化。试验研究表明：a.深度脱水污泥含水率Wsl小于60%，呈泥饼状，用CaO做调节剂时泥饼呈碱性。泥饼放置数天后，含标准与质量中图分类号：TU522.0文献标识码：A文章编号：1001-6945（2017）03-0061-06DiscussionontechnicalindexesofbricksludgeanditsrelatedproblemsinGB/T25031ⅡLIQing-fan本栏编辑：冯凯61DOI:10.16001/j.cnki.1001-6945.2017.03.0152017年第3期水率会进一步降低。同时，随着放置时间的延长，泥饼的pH也会缓慢下降。泥饼的含水率Wsl和pH的变化见表9。深度脱水污泥自然放置7d后，含水率Wsl可降至45%左右；泥饼基本没有臭味，粪大肠菌群数为0。b.经深度脱水含水率Wsl小于60%的泥饼干而脆，用立式破碎机，可使得污泥颗粒细小而均匀。深度脱水污泥含水率Wsl在52%左右破碎效果最好；污泥含水率Wsl高于52%，泥饼易发生胶黏并结团；深度脱水污泥W在52%以下，破碎时易产生粉尘。c.含水率Wsl小于60%的深度脱水污泥泥饼完全适用于制砖。此外，利用深度脱水污泥制砖还有以下优点：a.污泥脱水、减容减量效果显著。深度脱水后的污泥，含水率由80%，降至60%以下，污泥减量达到50%以上，可将湿污泥原泥中60%以上的水分以液态的形式分离出来。b.污泥脱水投资省，运行成本低，经济效益好。c.节约能源，减少有害气体排放。将含有干污泥1t，含水率Wsl为80%的湿污泥，深度脱水至60%，与热干化至40%，节约热能8.8×107kJ，折节约标煤300kgce/t，即1t干污泥节约标煤300kgce/t（干污泥）；同时减少排放二氧化碳0.78t，二氧化硫2.55kg，氮氧化物2.22kg。d.污泥深度脱水过程可避免二次污染。深度脱水配方的无有害成分，而且添加量小，不会产生新的污染。深度脱水污泥恶臭气味得到更好的控制，有机物、重金属得到进一步稳定，不易发生腐败变质，不易溶胀，从而有利于砖厂的清洁化生产和环境保护。脱水污泥已经成型，方便污泥运输与贮存。4.1.4关于深度脱水含水率Wsl小于60%的污泥泥饼pH值的讨论如前所述，深度脱水污泥泥饼因采用用CaO做调节剂而呈碱性，pH值达12，显然超出了标准规定5~10的上限值10。国家标准《城镇污水处理厂污泥处置单独焚烧用泥质》(GB／T24602)，亦规定pH值为5~10，主要是考虑污泥焚烧过程中焚烧设备的安全和对燃烧传递条件的影响。污泥焚烧时，焚烧设备接触的物料全部为污泥，因此，若pH值超标，极易对设备造成危害。然而，而利用污泥制砖，与污泥在焚烧设备中焚烧的情况完全不同：其一，污泥制砖是在制砖原料组分中掺兑一定比例的污泥，GB/T25031规定处理后的污泥在制砖混合料中的掺量（质量比）应小于或等于10%，即污泥在混合料中的掺量有限，加之，为了满足成型的需要，需要加入一定比例的水，从而可有效降低污泥的pH值；其二，与污泥掺兑的制砖原料，以黏土矿物为主，由于黏土颗粒表面带有负电荷，因此会吸附介质中的阳离子以平衡过剩的电价，即可吸附污泥中的阳离子，进行酸碱中和，可进一步降低污泥的pH值；其三，泥饼作为制砖原料，应有计划的安排适当储存期，这也是保证生产稳定的需要。在储存期内，泥饼通过自然放置数天后，含水率会进一步降低。其原因是泥饼中的自由水在重力作用下会发生渗透、自然蒸发，再加上石灰的放热反应作用，使泥饼的含水率不断下降。同时，随着放置时间的延长，泥饼的pH也会缓慢下降，见表9。其四，深度脱水污泥呈碱性的原因，主要是因采用CaO做调节剂，由于CaO颗粒细小；在高温焙烧过程中，可与混合料中的黏土矿物生成新的硅酸盐矿物，如在烧成阶段可生成以钙铝硅酸盐为主的新的结晶相，有利于强度的增长，不会出现石灰爆裂。4.1.5小结综上所述，宜采用含水率Wsl小于60%的深度脱水污泥制砖。此外，对于采用CaO做调节剂的深度脱水污泥的pH值应做特殊规定，允许其pH上限为12。4.2污泥的热值Cds应作为制砖用泥质的一项准入指标4.2.1污泥的热值Cds与其掺量mr污泥的掺量mr是指干污泥掺加在制砖混合料中的质量百分比。由于污泥中有机物的存在而具有一定的热值，因此，可在其他制砖原料中掺入一定比例的污泥，部分或全部取代固体燃料用作全内燃烧结砖的内燃料。如《污泥制砖工艺设计浅析》一文认为干化污泥的掺配比例：“要综合分析掺配原料的发热量、物理性能和化学元素指针。一般掺配量为20%~60%”。又如《烧结墙材协同处置污泥的红利和瓶颈》指出：“水泥行业表9泥饼含水率Wsl、pH随着时间的变化标准与质量622017年第3期墙材网左右，与之相比，烧结墙材协同处置的（干化污泥）掺加量更大，能达到20%~40%”。即认为干化污泥在制砖混合料中掺量可达20%以上，甚至40%以上。这显然是不现实的，完全没有考虑强制性国家标准《烧结墙体材料单位产品能源消耗限额》（GB30526-2014），对不同品种烧结砖单位产品综合能耗（烧结砖综合能耗包括从原料制备到成品堆放的全部生产过程中各种能源消耗量，包括污泥潜在能源的消耗，但不包括生活能源消耗）准入值的规定。据测算，如采用表8中热值Cds为6212kJ/kgDS（由于挥发分H含量极低，故可认为约等于低位热值）的唐家桥消化污泥，如若以其全部取代固体燃料作为内燃料，新建企业生产全内燃烧结多孔砖，且使烧结多孔砖产品单位综合能耗符合GB30526的规定，当混合料烧失量L为15%、砖的烧成合格率为95%时，则其掺量不应超过制砖混合料总质量的18.3%，然而，实际的允许掺量将远低于18.3%。这是因为如前所述，污泥中的可燃物，几乎全部为挥发分，仅有极少量的固定碳，而具有较低的燃点，在砖焙烧过程中的升温阶段（温度小于900℃），由于可燃物的分解、挥发和燃烧，而会消耗殆尽。因此，应掺加一定比例的固体燃料，如煤矸石、石煤等，以满足砖高温焙烧的需要，同时，为使烧结砖产品单位综合能耗符合GB30526的规定，则应减少污泥的掺量。为此，建议混合料中污泥的初始掺量，取污泥全部取代固体燃料作为内燃料时的掺量的60%。如上所述的唐家桥消化污泥，如若以其全部取代固体燃料作为内燃料，其掺量不应超过制砖混合料总质量的18.3%,则初始掺量应为18.3%的60%,即18.3%×60%=11.0%,并在混合料中掺加一定比例的固体燃料，确定初始配合比，并应通过试生产对其加以调整，最终确定能够保证烧结砖的产品质量，并使砖产品单位产品综合能耗符合GB30526规定的合理的配合比。表10为新建企业生产不同品种的掺有污泥的烧结砖，当制砖混合料烧失量L=12%，砖的烧成合格率K=95%，干污泥热值Cds分别为5000kJ/kgDS、6000kJ/kgDS和7000kJ/kgDS，干污泥取代固体燃料取代率V分别为100%和60%时，污泥允许的掺量mr。4.2.2污泥的热值应作为制砖用污泥泥质的一项准入指标首先，用污泥制砖，可以通过计算初步确定污泥注:*烧结实心制品包括烧结装饰砖、烧结路面砖、烧结瓦及烧结普通砖。掺量的影响因素，有污泥的含水率、烧失量和热值。计算结果表明，由于国家标准《烧结墙体材料单污泥热值位产品能源消耗限额》（GB30526-2014）的实施，使污泥干基热值Cds成为制约污泥掺量mr的主要因素，而GB30526为强制性标准，其发布实施，是为了对烧结墙体材料能耗实行标准化、规范化管理，最大限度地降低烧结墙体材料生产的综合能耗，必须严格执行。其次，如前所述，污泥中的可燃物是以挥发分为主，必须配以一定比例的固体燃料，共同作为烧结砖的内燃料，才能满足砖高温焙烧的需要，因此，又进一步限制了污泥的掺量mr。此外，由表10可见，污泥掺量随着污泥热值Cds的提高而降低。因此，污泥的热值（干基）Cds对其用于制砖时的掺量mr起着决定性的作用，是评价污泥采用建材利用处置方式——生产烧结砖经济与否的一项重要指标。在选择采用利用污泥生产烧结砖的处置方式时，应尽可能控制影响污泥热值（干基）的因素，降低污泥的热值Cds，以利于污泥资源化（对于烧结砖来说），提高污泥的利用率。因此，有必要规定污泥热值（干基）Cds的限值，作为制砖泥质的一项准入指标。其一，污泥热值是影响污泥掺量的主要因素，因而规定污泥热值Cds的限值，表10新建企业生产不同品种掺有污泥的烧结砖、污泥不同热值和热能取代率污泥允许掺量标准与质量632017年第3期；其二，污泥热值主要取决于干污泥中的有机物