廖志強(qiáng) 王超 朱 平

（1遵義市排水有限責(zé)任公司， 貴州 遵義 563002；2遵義賽德水泥有限公司， 貴州 遵義 563003）(3中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司， 天津 300074）

1 污泥成分及入窯鍛燒試驗(yàn)情況

1.1 水泥企業(yè)介紹

遵義賽德水泥有限公司（花崗水泥）前身為遵義市水泥廠，創(chuàng)建于1965年，2008年招商引資4.1億元興建一條年產(chǎn)120萬噸新型干法生產(chǎn)線——遵義賽德水泥有限公司，新生產(chǎn)線于2010年3月18日點(diǎn)火投產(chǎn)。2013年3月遵義賽德水泥有限公司正式加入世界 500強(qiáng)中國建材，成為中國建材集團(tuán)有限公司西南水泥有限公司的成員企業(yè)之一。

1.2 城市污泥成分如下表：

檢驗(yàn)項(xiàng)目 水分 LOSS SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO S檢驗(yàn)結(jié)果 85 50.89 21.91 10.41 3.8 7.75 2.69 0.68

由以上可見，主要成分滿足水泥生產(chǎn)要求，2016年4-10月，我們開始協(xié)同處理城市污泥這一課題的探究，通過人工加入方式，進(jìn)行污泥入窯試驗(yàn)，結(jié)果表明污泥對熟料質(zhì)量無任何影響，對窯正常鍛燒無影響，經(jīng)高溫煅燒后，無二次污染。

2 技術(shù)方案對比分析

2.1 窯尾煙室加入污泥

整個(gè)鍛燒過程中吸熱可分為物質(zhì)溫度升高吸熱及物態(tài)發(fā)生變化只吸收熱量溫度不升高兩個(gè)過程。

物質(zhì)溫度升高吸熱：根據(jù)物質(zhì)吸熱的公式Q＝mqΔt,其中m為質(zhì)量，q為物質(zhì)的比熱容。Δt為升高的溫度。如直接從窯尾煙室加入污泥，按每月處理1000噸水分含量為85%的污泥計(jì)算，需要熱量約為：

Q1＝1000*1000*4200*280＝1.18*1012焦耳。其中含水污泥按升高280℃計(jì)算。污泥的主要成分是水，取水的比熱容＝4200J/KG*℃。

物態(tài)變化過程中吸熱：對于水變?yōu)樗魵膺@一過程，只吸收熱量但溫度不升高。每公斤100℃的水變?yōu)?00℃的水蒸氣需要吸收熱量539.5大卡，即539.5*4180＝2.26*106焦耳，1000噸污泥含水為850噸，因此轉(zhuǎn)變?yōu)樗魵膺^程中需要吸收熱量 Q2＝850*1000*2.26*106＝1.92*1012。

因此在整個(gè)鍛燒過程中需要吸收熱量 Q＝Q1+Q2＝1.18*1012+1.92*1012＝3.1*1012焦耳

如取煤低位熱值為5600千卡/千克。1Kg煤充分燃燒放出的熱量C＝2.34*107J。

每月需增加用煤M＝Q/C＝3.1*1012/2.34*107＝1.32*105KG，即每月增加132噸,按600元/噸，每月增加費(fèi)用7.92萬元，增加了生產(chǎn)成本。而且進(jìn)入煙室的污泥需要另外建設(shè)一條輸送皮帶約150米，預(yù)計(jì)投資在30萬元以上。同時(shí)，還將造成二次污染（不能密閉儲(chǔ)存），大量含水污泥入窯后還有堵塞窯尾煙室的可能性，清堵將會(huì)加大捅料工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.2 生料立磨加入污泥

由于污泥生產(chǎn)線無余熱發(fā)電系統(tǒng)，生料立磨運(yùn)行時(shí)需要使用磨內(nèi)噴水，噴水量每小時(shí)約 3噸，以降低磨內(nèi)溫度。污泥入磨，一方面窯尾熱風(fēng)可對污泥起到烘干的作用，且污泥自身細(xì)度較細(xì)，不會(huì)增加粉磨電耗；另一方面可取消磨內(nèi)噴水，節(jié)約水資源消耗，總投資可以控制在30萬元以內(nèi)。

2.3 技術(shù)方案對比

如上所述，窯尾煙室中加入污泥有如下缺點(diǎn)：（1）增加生產(chǎn)成本，每月會(huì)增加實(shí)物煤耗132噸，價(jià)值7.92萬元，按年運(yùn)行11個(gè)月，每年會(huì)增加87.12萬元的開支。（2）加大工人勞動(dòng)強(qiáng)度。（3）會(huì)對環(huán)境造成二次污染。而采用從生料立磨加入污泥不會(huì)增加生產(chǎn)成本，采用中控自動(dòng)操作不會(huì)增加工人勞動(dòng)強(qiáng)度，而且每小時(shí)可節(jié)約用水3噸/時(shí)，同時(shí)投資較少。

3 污泥入磨方案

前期我公司采用立磨喂料皮帶（3512）輸送，但污泥水分高（85%左右）、粘性重，有臭味，使用過程中堵料嚴(yán)重，輸送皮帶粘料回料多，員工的勞動(dòng)強(qiáng)度加大，工作環(huán)境內(nèi)需戴防臭口罩，因此，必須優(yōu)化污泥入磨方案。

后改進(jìn)為螺桿泵可以輸送水分 60%－90%的污泥，其原理是相互配合的轉(zhuǎn)子和定子形成了互不相通的封腔，當(dāng)轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，密封空腔沿軸向從泵的吸入端向排除端方向運(yùn)動(dòng)，介質(zhì)在空腔內(nèi)連續(xù)地由吸入端輸向排出端，從而實(shí)現(xiàn)泵的輸送。

螺桿泵結(jié)構(gòu)示意圖如下：

圖一：螺桿泵結(jié)構(gòu)示意圖

相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下：

介質(zhì)流量：5m3/h 輸出壓力：18bar

工作轉(zhuǎn)速：138rpm 電機(jī)額定功率：15KW（50HZ）

須解決污泥的下料及儲(chǔ)存問題。

生料配料站與生料磨有近 5米的高差，利用這一優(yōu)勢，將污泥倉及泵按下圖所示方案布置。

圖二：泵系統(tǒng)

現(xiàn)場制作安裝儲(chǔ)量為25噸污泥儲(chǔ)倉一個(gè)，為避免污泥臭味污染空氣，四周使用彩鋼瓦密封。污泥輸送管道采用無縫鋼管，直接喂入立磨。自動(dòng)控制：污泥泵信號接入中窯，電機(jī)采用變頻控制，中控操作員可以自動(dòng)調(diào)節(jié)入磨污泥量。污泥倉頂部安裝有雷達(dá)料位計(jì)，設(shè)低位停泵，中控操作員可以根據(jù)料位決定啟停污泥泵。

4 投資慨算

該項(xiàng)技改于2016年10月投入使用，現(xiàn)場照片如下：

圖三：污泥泵

圖四：污泥入磨管道

圖五：污泥入磨設(shè)施

投資慨算如下表：

序號 投資項(xiàng)目 數(shù)量 投資金額（萬元） 備注

總投資額慨算約：24.6萬元。

5 社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)

5.1 社會(huì)效益

城市污泥如不妥善處理，只能征用土地堆積，除占用土地外還有污染地表水的可能性。同時(shí)污泥散發(fā)出的異味破壞周邊環(huán)境空氣質(zhì)量。水泥窯協(xié)同處理城市污泥課題已經(jīng)使城市污泥得到了很好的處置，污泥處理實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定化、減量化，減少了污泥對環(huán)境的污染。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

（1）每處理1噸污泥，污水處理廠補(bǔ)貼150元，平均每月處理1000噸，每月可獲得補(bǔ)貼約15萬元。每年按運(yùn)行11個(gè)月計(jì)算，每年可獲得補(bǔ)貼約165萬元.

（2）使用污泥可替代生料，按平均85%水分計(jì)算，1000噸污泥每月可替代生料約150噸，每噸生料原料按22元/噸計(jì)算，每月可節(jié)約支出約：0.33萬元，每年按運(yùn)行11個(gè)月計(jì)算，每年可節(jié)約：3.63萬元。

（3）節(jié)約用水，每小時(shí)節(jié)約3噸水，每月節(jié)約2160噸，按11個(gè)月計(jì)算每年節(jié)約用水23760噸，節(jié)約資金6萬元。

（4）系統(tǒng)裝機(jī)15Kw,按每月運(yùn)行200小時(shí)計(jì)算，全年運(yùn)行11個(gè)月，電價(jià)0.5元/kw.h計(jì)算，電機(jī)負(fù)荷率85%。全年支出電費(fèi)1.4萬元，其他費(fèi)用較小不計(jì)。

（5）綜上所述，生料立磨使用污泥技改方案水泥企業(yè)每年可獲利約 173.23萬元，如污泥處理量達(dá)到每月1800噸時(shí)，每年可獲利在311.82萬元以上。

5.3 項(xiàng)目實(shí)際處置污泥量統(tǒng)計(jì)

單位：噸年度月份 2016 2017 2018 1- 389.52 820.98 2- 556.72 535.76 3- 313.3 1389.44 4- 503.12 1432.92 5- 649.54 6- 127.22 7- 83.22 8- 293.12 9--10 230.36 312.42 11 309.46 80.16 12 289.86 600.7

6 結(jié)論

由污水處理廠與水泥企業(yè)共同探索的水泥窯協(xié)同處置污泥入磨技術(shù)，探索研究實(shí)踐說明，污泥入磨技術(shù)投資少、見效快，具有很好的推廣價(jià)值，該項(xiàng)目能夠在水泥行業(yè)推廣實(shí)施，為全國各地的污水處理廠處理污泥提供安全可靠的節(jié)能減耗的處理技術(shù)，同時(shí)為企業(yè)帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益和良好的環(huán)境效益。