隨著我國(guó)市政污水處理行業(yè)的蓬勃發(fā)展，水污染治理成效顯著，污水處理廠污泥產(chǎn)量逐年增加，我國(guó)城市和縣城污水處理設(shè)施2016年脫水污泥（80%含水率，下同）產(chǎn)量達(dá)4 760萬(wàn)t，由于我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)“重水輕泥”，相關(guān)設(shè)施建設(shè)沒(méi)有同步跟上，污泥處理處置問(wèn)題未能得到有效解決，形勢(shì)十分嚴(yán)峻。
目前我國(guó)污泥處置主要以填埋為主，其污泥消納能力、環(huán)保指標(biāo)、資源化利用等方面均不能滿足要求。污泥水泥窯協(xié)同處置技術(shù)具有焚燒溫度高、處置徹底、灰渣直接利用、無(wú)二次污染，一站式無(wú)害化處理的特點(diǎn)，是污泥無(wú)害化處置的方法之一，國(guó)內(nèi)外均有成熟的應(yīng)用案例。本文在前期的調(diào)研和研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)了該技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究和應(yīng)用現(xiàn)狀，對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用邊界條件、主要技術(shù)參數(shù)作了詳細(xì)的分析，提出了該技術(shù)未來(lái)的應(yīng)用前景，為污泥水泥窯協(xié)同處置提供技術(shù)支撐。
1 國(guó)內(nèi)外污泥水泥窯協(xié)同處置的應(yīng)用現(xiàn)狀
在歐美國(guó)家，污泥水泥窯協(xié)同處置起步較早，形成了完整的法律政策體系并得到了較廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，日本、瑞士、德國(guó)的污泥在水泥窯協(xié)同處置的比例分別為28.7%（2015年）、19%（2003年）和14.6%（2010年）。美國(guó)有近200 座污水處理廠采用焚燒方式處理污泥，占全國(guó)污泥處理總量的20%，其中6%的污泥采用協(xié)同焚燒方式處置。
我國(guó)是水泥生產(chǎn)大國(guó)，污泥水泥窯協(xié)同處置項(xiàng)目逐年增加，已經(jīng)成為我國(guó)污泥熱化學(xué)處理處置的手段之一。目前我國(guó)已建成污泥協(xié)同處置設(shè)施的水泥熟料生產(chǎn)線30～40條，其中部分項(xiàng)目的基本情況如表1所示。
2污泥水泥窯協(xié)同處置技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)
利用水泥回轉(zhuǎn)窯焚燒污泥，減少了殘?jiān)?、大氣污染物、重金屬等無(wú)序排放造成的環(huán)境污染。水泥生產(chǎn)過(guò)程中，高溫煅燒可分解污泥中的有機(jī)物、水泥熟料礦物的水化過(guò)程可固化重金屬，實(shí)現(xiàn)污泥的無(wú)害化；污泥中的灰分可作為熟料生產(chǎn)的原料，實(shí)現(xiàn)污泥的資源化，體現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)“減量化、再利用、再循環(huán)”的原則，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。好文推送：一體化污水處理設(shè)備的清潔方法
2.1 有機(jī)物分解徹底
水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)高溫、充足的停留時(shí)間和懸浮狀態(tài)可以保證污泥中的有機(jī)物徹底分解。硅酸鹽水泥熟料的生產(chǎn)原料主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3等成分，各種原料磨成細(xì)粉后，按照適當(dāng)比例混合并在水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燒至部分熔融，得到以硅酸鈣為主要礦物成分的水硬性膠凝物質(zhì)。
水泥熟料生產(chǎn)中，為保證CaCO3分解為CaO，分解爐的氣流溫度控制在850～1 100 ℃；在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，硅酸三鈣（C3S）在出現(xiàn)液相以后才能形成，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料燒成溫度1 450～1 550 ℃，爐內(nèi)最高的氣流溫度可達(dá)1 700～1 800 ℃；物料從窯尾到窯頭總的停留時(shí)間在40 min左右；氣體在高于950 ℃以上溫度的停留時(shí)間在8 s以上，高于1 300 ℃以上停留時(shí)間大于3 s；且窯內(nèi)物料呈高湍流化狀態(tài)，二噁英等穩(wěn)定有機(jī)物等也能被完全分解。水泥回轉(zhuǎn)窯是一個(gè)熱慣性很大，十分穩(wěn)定的燃燒設(shè)備，不會(huì)因污泥投入量和性質(zhì)的變化，造成大的溫度波動(dòng)，系統(tǒng)易于穩(wěn)定。
2.2二次污染少
水泥熟料生產(chǎn)采用的原料成分決定了水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的堿性氣氛，它可以有效地抑制酸性物質(zhì)的排放，使得SO2和Cl-等化學(xué)成分化轉(zhuǎn)化為鹽類化合物并得以固定；水泥回轉(zhuǎn)窯可將污泥中的絕大部分重金屬離子固化在熟料中，可有效避免其釋放和擴(kuò)散；污泥所含各類物質(zhì)經(jīng)水泥回轉(zhuǎn)窯處理后只存在于熟料和煙氣中，熟料和煙氣在達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行使用和排放，與污泥單獨(dú)焚燒相比，在水泥窯特定工況下，煙氣和飛灰的二次污染風(fēng)險(xiǎn)低得多。
2.3環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益顯著
利用水泥回轉(zhuǎn)窯來(lái)處置污泥，雖然需要在工藝設(shè)備和給料設(shè)施方面進(jìn)行必要的改造，并需新建污泥貯存和預(yù)處理設(shè)施，但與新建專用污泥焚燒廠相比，不需新建焚燒爐，投資顯著降低；對(duì)于設(shè)有水泥熟料生產(chǎn)設(shè)施的地區(qū)，在尚不具備建設(shè)永久性污泥處理設(shè)施的情況下，采用該工藝有利于污泥就地消納，簡(jiǎn)化了工藝環(huán)節(jié)；通過(guò)污泥處置與資源能源回收利用的良好結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了污染物排放總量的本質(zhì)性降低，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求。
3污泥水泥窯協(xié)同處置的工藝路線
污泥水泥窯協(xié)同處置，應(yīng)以滿足如下條件：
（1）水泥窯系統(tǒng)能夠維持穩(wěn)定運(yùn)行；
（2）水泥熟料生產(chǎn)和污染物排放均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；
?。?）具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。
污泥預(yù)處理工藝和水泥窯投加點(diǎn)是工藝路線中的兩個(gè)關(guān)鍵要素，據(jù)此分類，我國(guó)污泥水泥窯協(xié)同處置的主要工藝路線可分為以下幾種：
?。?）污泥脫水——窯尾煙室投加；
?。?）污泥深度脫水——分解爐投加；
?。?）污泥直接/間接干化——分解爐投加；
?。?）污泥脫水——氣化爐投加；
?。?）污泥脫水——增濕塔噴霧干燥——分解爐投加；
（6）污泥/污泥焚燒灰渣——原料投加。
以下簡(jiǎn)要介紹各個(gè)工藝路線的代表性案例，其中大部分案例經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研。
3.1污泥脫水——窯尾煙室投加
《水泥窯協(xié)同處置污泥工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50757—2012）規(guī)定，含水率為30%～80%的污泥可從窯尾煙室處進(jìn)料，但是宜設(shè)置噴槍等強(qiáng)制給料設(shè)備，且煙室內(nèi)溫度下降宜控制在100 ℃以內(nèi)，以防造成局部堵塞結(jié)皮?！端喔G協(xié)同處置固體廢物環(huán)境保護(hù)技術(shù)規(guī)范》（HJ662-2013）提出，含水率高或塊狀廢物應(yīng)優(yōu)先選擇從窯尾煙室投入。目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的水泥窯協(xié)同處置技術(shù)是含水率70%～80%的脫水污泥直接進(jìn)入窯尾煙室焚燒，占全部處置生產(chǎn)線的50%以上。
重慶全市有48條新型干法水泥熟料生產(chǎn)線，其中17條生產(chǎn)線利用水泥窯協(xié)同處置污泥，以上絕大部分設(shè)施均為脫水污泥直接泵送至窯尾煙室。重慶主城區(qū)脫水污泥利用水泥窯協(xié)同處置已呈常態(tài)化，截至2015年，重慶水泥企業(yè)已處置主城區(qū)污泥26萬(wàn)t。重慶拉法基南山工廠的污泥處置設(shè)施自2008年即投產(chǎn)運(yùn)行，該廠設(shè)有2 000 t/d和2 500 t/d生產(chǎn)線各1條，脫水污泥通過(guò)柱塞泵分別輸送至2條生產(chǎn)線的窯尾煙室。目前設(shè)施運(yùn)行狀況良好，脫水污泥設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)總處理量100 t/d，實(shí)際處理量為120～130 t/d，最高可達(dá)150 t/d。
