水泥窑共处置印染污泥时废气排放情况的研究

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摘要：印染污泥处置日益成为环境问题，目前利用水泥窑共处置工业固废已经成为有效处置固废的方法之一，通过相关试验，研究水泥窑共处置印染污泥时的废气排放情况。

关键词：水泥窑 印染污泥 废气 排放

中图分类号： [U491.9+2] 文献标识码： A 文章编号：

0引言

印染行业是工业废水的排放大户，也是有害、难处理的工业废水之一，其特点是水量大、水质复杂、有机物浓度高、难降解生物质多、色度深。印染废水经处理后的印染污泥，通常含有大量有机废物，如果直接填埋，会对生态环境造成严重污染[1-2]。

水泥工业作为我国基础性原材料工业的支柱之一，在国民经济可持续发展中具有举足轻重的地位。水泥产量的高速增长，有力地支撑了我国经济的快速发展，但同时受到资源、能源与环境因素的制约。利用固体废物水泥窑共处置技术，既减小了固体废物引起的环境负荷，又实现了固体废物的资源化，为水泥生产提供了能源与资源。随着生产工艺与技术的不断改进与环境保护法规的不断完善，该项技术在固体废物处理中得到了广泛的应用。

1印染污泥的危害

从污泥潜在的“危害性”来看，污泥如不有效进行处置，存在以下方面危害。

(1)病原体污染

由于污泥中含有大量有机物，易分解腐烂，带来强烈的恶臭味，伴随带来的大量病原体(病原微生物和寄生虫) 。污泥如任意堆放，就会污染水体与土壤，导致食物链感染，最终给人体健康带来危害。

(2)过量盐份污染

污泥中由于存在着相当分额的无机物(如食盐或元明粉、无机絮凝剂等) ，含盐量较高，如不适当地投放到土壤中，会导致土壤的电导率增加，破坏植物养分平衡，抑制植物养分的吸收，甚至会对植物根系直接带来伤害。

(3)过量的氮磷污染

当土壤中有机物的氮磷分解速度大于植物吸收速度时，剩余部分氮磷就会流入水体，造成水体的富营养化，进入地下从而引起地下水的污染。

(4)有机高聚物污染

印染污泥中还含有不易降解、毒性残留期长、对人体危害大的有机高聚物(如:多环芳烃、邻苯二甲酯、氯化有机载体、邻苯二甲酸盐、多氯联苯、氯化苯和甲苯、氯化苯酚、邻苯基苯酚等) ，这些有毒有害物质如进入水体与土壤中会严重污染环境。

(5)重金属污染

在污水处理过程中，有70%～90% 的重金属元素( 如铬、铜) 通过吸附或沉淀而转移到污泥中。因为污泥施用于土壤后，重金属将积累于地表层，还会通过鱼、虾等食物链，重新回到“餐桌”上。另外由于重金属一般具有溶解度小、性质稳定、难以去除的特点，故潜在毒性易在作物和动物以及人体中积累，极大危害人身健康。

(6)含水率高( 一般在75%～90%)，且含有有毒化学物质等。

(7)污泥中的有机物被微生物分解后会释放出有害气体，会加重大气污染。由于印染污泥的上述特性，决定了处理处置和综合利用具有较大的难度，处理成本高而收益微薄也成为污泥处理市场化、产业化的障碍，种种原因致使污泥处理严重滞后，至今未能全面启动。污水污泥缺乏有效的处理，随意外运或简单填埋堆放，都将使污水处理所削减的污染因子通过污泥而回归环境，且引发二次污染，直接危及生态环境和人体健康，成为新的社会问题和环境问题。

2研究内容

1.1实验装备

本次实验选取一家水泥生产企业，该企业现有新型干法水泥生产线，主要依托设备为回转窑，物料回转窑内煅烧过程是生料从窑的冷端喂入，由于窑有一定的倾斜度，且不断回转，因此使生料连续向热端移动。燃料从热端喷入，在空气助燃下燃烧放热并产生高温烟气，热气在风机的驱动下，自热端向冷端流动，而物料和烟气在逆向移动的过程中进行热量交换，使生料烧成熟料。

1.2实验材料

本次实验采用整个印染行业中所占比重最大的棉印染和化纤（涤纶）印染废水处理产生的污泥，作为水泥熟料生产过程中的原料之一，其成份分析如下：

表1污泥成分检测分析结果（棉印染企业）

表2污泥成分检测分析结果（化纤印染企业）

1.3实验方案

水泥熟料生产的原料主要为：钙质原料（如石灰石）、硅质原料（如砂岩、硅石）、铝质原料（如粉煤灰、铝矾土）及铁质原料（如铁矿石、硫酸渣、铜渣），燃料为煤、煤矸石等。其中印染污泥（含水率80％左右）主要用于替代燃料，本次实验通过不同印染污泥的不同掺烧比例进行分析（该比例为占回转窑全部投料的比例，其中煤占全部投料比例为10～15％左右，印染污泥主要替代煤）。

表3 污泥掺烧比例

1.4实验结果及分析

不同掺烧比例情况下，水泥成份分析结果见表4～表5，水泥强度分析结果见表6～表7。

考虑到水泥窑废气污染物主要产生于窑头和窑尾位置，本次实验按照不同掺烧比例，对水泥回转窑排气筒出口废气进行了取样监测，主要废气污染物为烟尘、SO2和NOX，监测结果如下：

表4水泥回转窑窑头废气污染物监测结果（棉印染污泥）

表5 水泥回转窑窑头废气污染物监测结果（化纤印染污泥）

表6水泥回转窑窑尾废气污染物监测结果（棉印染污泥）

表7水泥回转窑窑尾废气污染物监测结果（化纤污泥）

从监测结果来看，烟尘排放浓度及排放速率有一定波动，但不能说明印染污泥掺烧比例越大粉尘排放量就越大，SO2和NOX排放浓度及排放速率比较稳定，在本次实验选取的掺烧比例情况下，对废气污染物的影响不大。

①回转窑窑尾排放的SO2是由于煤粉在窑内燃烧产生的，常规使用的煤粉含硫率大约为0.5～1％左右，而印染污泥的含硫率为2.68％，高于煤粉的含硫率，但由于水泥烧成过程有吸硫作用，燃料燃烧所产生的大部分SO2被物料中的氧化钙和碱性氧化物吸收形成硫酸钙及亚硫酸钙等中间物质，并且本次实验印染污泥的掺烧比例控制在2％以下，经过吸硫作用后排放的废气污染物SO2浓度基本不发生变化。

但需要注意的是印染过程中有硫化染料，主要有牛仔布染色时使用的硫化黑染料，根据目前杭州地区印染企业的调查，主要从事棉以及化纤布染色，基本不用到硫化染料。

②NOx主要产生于窑内高温煅烧过程，NOx在窑尾废气中含量多少与燃料含氮量、窑内温度，通风量关系密切，不同的温度带发生不同的化学反应，另外在燃烧时空气中的氮也会转化为NOX。煤中的含氮量为0.52～1.41％[3]，试烧的印染污泥含氮量为1.30％，因此对废气中NOX浓度基本不产生影响。

参考文献

[1]肖瑞德, 阮复昌.印染废水的混凝脱色实验研究.化学反应工程与工艺, 2002,18(3):254-259

[2]郑冀鲁,范娟,阮复昌.印染废水混凝脱色技术的分支结构基础.环境污染与防治,2002,24(1):23-25

[3] 吴代赦,中国煤中氮的含量及分布.1672-9250(2006)01-0001-06