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周治平:北京市琉璃河水泥环保产业技术

更新日期: 2014年08月18日 来源: 数字水泥网 【字体:

    上世纪90年代以来,我国一直从事水泥窑共处置生产和研究方面的尝试, 如上海万安企业、安徽海螺集团和北京金隅集团等均在利用水泥窑处置固体废物方面进行了技术研究及工业试验,并取得了一定的成果。但总体而言,我国利用水泥窑处置废弃物的研究和生产仍处于起步阶段。目前中国水泥工业对废物的利用主要局限于原料替代方面。绝大部分的粉煤灰、矿渣、硫铁矿渣等都在水泥生产中得到了利用和处理。然而在燃料替代方面尚处于摸索阶段。上海、北京、广州等城市正在进行“水泥工业处置和利用可燃性工业废物”问题的研究和工业实践。北京市琉璃河水泥有限公司(简称“琉水”)环保产业起步较早,主要技术有飞灰处置技术、污泥处置技术、污染土处置技术、生活垃圾处置技术等,并取得了成功,下面予以分述。

    1飞灰处置技术

    飞灰是指垃圾焚烧发电厂在烟气净化系统收集而得的残余物。飞灰中含有苯系物、二噁英等有机污染物和Pb、Cr等痕量重金属,是危险废弃物(代号HW18)。在我国,飞灰处理目前面临着一个尴尬的局面—绝大部分城市没有危险废物处理设施,没有很好地将飞灰进行安全处置。

    琉水经过多年技术研究,2009年5月建成国内首条飞灰水洗预处理与水泥窑共处置技术相结合的中试生产线,2012年11月建成国内第一条飞灰处置工业化环保示范线。

    1.1 工艺技术

    利用水泥窑共处置垃圾焚烧飞灰技术采用逆流漂洗工艺,在低耗水量的条件下,使得预处理后的垃圾飞灰达到利用水泥窑处置的工艺要求,同时预处理过程中的飞灰水洗液经过化学处理、共沉淀、多级过滤、PH调节、蒸发结晶等多项工艺技术处理后全部回用于飞灰的水洗过程,真正实现了废水零排放。
飞灰水洗与水泥窑共处置技术的生产工艺主要包括水洗飞灰、污水处理、水泥窑共处置等三大部分。

    1.1.1飞灰水洗部分

    将专用运输车送来的飞灰通过气力输送管道进入飞灰储仓。飞灰从储仓中经计量后输送到搅拌罐中与计量好的水混合洗涤,料浆经真空过滤机过滤后,用气流烘干机烘干,形成预处理后飞灰,进入料仓,经计量由水泥窑高温点进入窑系统处置。滤液进入飞灰水洗液处理单元处理。

    洗灰部分的工艺路线见图1。

    1.1.2污水处理部分

    洗灰部分产生的滤液,即飞灰水洗液,其中除含有氯、钾、钠等及重金属离子外,还有少量悬浮物。进行物理沉淀后加入化学试剂将重金属离子和钙镁离子分别沉淀下来。钙镁污泥和含带重金属的少量污泥经烘干机烘干后进入飞灰料仓与飞灰一起进入水泥窑处置。

    沉淀池上部的澄清液经粗滤及精滤后通过蒸发结晶工艺设备进行盐、水分离,冷却水作为清水回用于水洗飞灰部分。

    (1)水洗液预处理

    针对水洗液中钙含量较高以及存在重金属污染和可能的二噁英污染问题,水洗液预处理的主要目的是软化原水并降低原水中危险成分含量。

    •由于原水pH值很高。通过投加化学试剂进行预软化水质、降低水中重金属含量以及降低水中钙镁离子,以保证后续蒸发结晶单元得到的结晶体中无机元素及化合物的纯度。

    •垃圾焚烧飞灰中含有一定量二噁英,二噁英在水中溶解度极低,飞灰水洗时不会溶于水洗液中。但是,飞灰水洗液含有悬浮物,这些悬浮物中可能夹带少量二噁英。因此,安全起见,化学沉淀出水设置两级过滤装置以确保二噁英不会进入后续处理单元。过滤装置冲洗排水返回化学沉淀设施重新处理。

    (2)水洗液结晶处理

    经预处理后的水通过蒸发结晶、萃取、闪蒸技术将其中的盐进行分离、析出。

    目前主要的蒸发结晶技术有常压单效蒸发结晶、减压单效蒸发结晶、喷射式热泵单效蒸发结晶、机械压缩蒸发和多效蒸发结晶技术。其中单效蒸发结晶和喷射式热泵单效蒸发结晶技术蒸汽耗量较大,减压单效蒸发结晶技术虽然蒸汽耗量较少,但蒸发结晶工艺过于复杂,控制难度较大,而多效蒸发和机械压缩蒸发结晶技术则可以大量的节约蒸汽,是节能效果显著的一种技术方法。故本单元采用机械压缩蒸发结晶技术对预处理后的飞灰水洗液进行结晶处理。

    (3) 洗灰水处理的工艺路线(见图2)

    1.1.3水泥窑共处置部分

    预处理后的飞灰,利用气力输送设备通过密封管道直接输送到窑尾1 000℃高温段,进入水泥窑煅烧。在共处置过程中二噁英被完全分解,而重金属被有效固定在水泥熟料晶格中,实现了飞灰的无害化与资源化处置。水泥窑的尾气处理部分,窑尾烟气首先进入增湿塔,增湿塔有良好的碱性环境氛围,可以有效抑制二噁英前体物生成,避免了二噁英的再次合成,而后烟气经过先进的布袋除尘器进入烟囱达标排放。图3为水泥窑共处置部分工艺流程图。

    1.2 技术优势

    目前垃圾焚烧飞灰无害化处理的方法主要包括湿式化学处理、固化稳定化和高温处理三大类。但大多数的处置技术很难达到工业化推广应用的要求。湿式化学处理方法还处于实验室研究阶段,没有工业化应用的条件。国内较为普遍的处置方法是对飞灰进行单独收集,经水泥固化处理后,送入危险废物填埋场进行填埋。但该方法,面临着重金属固定效果差、有害物质浸出率高的缺陷,而且国内绝大多数城市没有危险废物填埋场。在高温处理方面,主要包括等离子技术和水泥窑共处置技术。国内外最新研究的等离子体技术可以达到处置效果,但其处理成本过高,在6 000~10 000元/吨,且仍处于实验室研究阶段。

    利用水泥窑共处置垃圾焚烧飞灰不但技术安全可靠,而且处置最彻底,无二次污染,处置成本低,可以进行工业化处置,是从根本上解决垃圾焚烧飞灰处置问题的最优选择。

    2 污泥处置技术

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