一种水泥窑协同处置石灰干化城市污泥的投料方式调控的方法[0002]随着我国城镇化水平的日益增长，我国城市污水污泥的排放量也急剧增加，已经成为制约我国经济发展的重要因素。污泥含水率高且成分复杂是污泥处置中的重要难题，然而仅有20%左右的污泥得到了无害化处理和资源化利用，其余80%的污泥未得到妥善处理，形势异常严峻，将会带来严重的二次污染。稳定化是污泥无害化和资源化的基础，也是污泥处理过程的关键，而石灰干化工艺是实现污泥稳定化和减量化最有效的方法。污泥石灰干化处理还具有快速脱水减量、杀菌、稳定/固化重金属，改善污泥性状等特点，因此近年来石灰干化工艺被广泛应用于城市污水处理厂污泥脱水。但利用石灰将含水率80%的污泥降至60%，其干泥产量(以干物质计)为进泥量的2.8倍，而石灰干化污泥的后续有效处理是当前所面临的一个难题。目前，填埋是处理石灰干化污泥的重要途径，但是填埋受到场地的限制，特别是北京、上海、广州等大城市，且其强碱性对后续渗滤液的处理也带来了困难，同时还造成了大量钙质的浪费。焚烧是最为彻底的污泥处置技术，它还具有占地面积小，处理速度快、减量化程度高及可以回收能量等突出优点，但处理费用较高，而且焚烧后产生的残渣仍需进一步处置。因此协同焚烧将成为石灰干化污泥的资源化、无害化和减量化处理的重要研究和发展方向。[0003]当前，水泥工业在环境保护方面的发展趋势以及清洁化、生态化、集约化与高质量的生产模式，提出了未来水泥工业“四零一负”的可持续发展战略，逐步向绿色行业发展。而石灰干化污泥主要化学成分为Ca0、Si02、Fe203和Al2O3等，与水泥原料钙质成分相近。从理论上看，石灰干化污泥完全可以作为水泥生料的替代原料；同时利用水泥窑协同处置污泥还有许多优点，高温可以分解有毒有害的有机物、杀灭细菌；污泥中重金属可以被固化在水泥熟料中，污泥的热值也得到利用。目前水泥窑协同处置城市污泥在欧美发达国家得到普遍的认同及应用。我国将该处置方式作为“十二五”期间污泥资源化处理处置的重点项目，在全国进行示范和推广。为解决特大城市的污泥处理问题，水泥窑协同处理污泥技术至关重要。在水泥窑协同处置石灰干化污泥过程中，石灰干化的投加，替代了水泥生料中的钙质原料，但是其大量钙质的引入，也使水泥熟料的性能变的不太稳定。因此，为了水泥窑协同处置城市生活污水污泥方式的可持续化，发挥水泥窑处置石灰干化污泥的优势等，一种合理的优化调控石灰干化污泥的水泥窑协同技术变得尤为重要。
[0004]本发明的目的在于提供一种水泥窑协同处置石灰干化城市污泥的投料方式调控的方法，利用水泥工业熟料生产线对石灰干化后的污泥进行资源化的处置，采用窑尾高温烟气对污泥进一步的干燥，使污泥含水率降低至35%以下，进入立磨或者预分解窑，制备合格的水泥熟料。[0005]将石灰干化污泥的掺加量控制在水泥生料重量的1%~21% (最优5%~?5%)，可以保证生产的正常运行，制备的水泥熟料符合行业的标准。当超过一定范围后，需要对水泥生料进行调控，以保证水泥熟料的烧成。[0006]上述的石灰干化污泥中还有磷、硫、重金属等组分，其含量并不高，这些成分可以作为熟料烧成的矿化剂，有利于熟料的烧成，同时这些组分也能被水泥熟料很好的固化，不会对环境造成危害。[0007]本发明要解决的首要技术问题是如何高效地利用水泥窑对石灰干化污泥进行资源化处置，并根据投料方式的不同及时有效的对水泥生料进行调控，生产合格的水泥熟料，从而降低水泥工业的成本，节约能源。
[0008]本发明提供的一种水泥窑协同处置石灰干化城市污泥的投料方式调控的方法，由三个过程组成。其一，污泥的加钙碱性稳定干化过程；其二，高温烟气余热烘干过程；其三，石灰干化污泥从立磨或者预分解窑的投加选取过程及相应的配方调控。具体步骤如下:
(1)污泥的加钙碱性稳定干化过程
对含水率大于80%的脱水污泥进行加钙调理，所加药剂为工业氧化钙，工业氧化钙的掺量为污泥总重量的2%~20%，机械搅拌3~10min，然后堆置3~7d，得到含水率小于60%的石灰污泥；
(2)高温烟气余热的烘干过程
通过引入部分窑尾的高温烟气接入22(T280°C导热油对将步骤(1)得到的污泥进行深度干化，将污泥的水分烘至0-35%，得到石灰干化污泥；在烘干过程中产生的废气重新送入回转窑烧掉，避免产生二次污染；产生的废水统一收集进入污水处理系统，进行生物处理，达标后再次进行回用，从而解决了水资源；
(3)石灰干化污泥从立磨或者预分解窑的投加过程
根据石灰干化污泥的投加量选择合适的投加方式，当石灰占混合生料比例的59TlO%时，需要补充硅土质原料，从而保证所烧制的熟料符合国家标准(GB/T21372-2008游离氧化钙含量小于1.5%)ο
[0009]第一种方式:将1%~21%的石灰干化污泥利用余热烘干后与水泥生料一起进入混合皮带，在进入立磨混合、粉磨均化后(即在生料磨进料)，进入回转窑系统在135(T150(TC下煅烧60min，然后急冷、粉碎、磨细得到水泥熟料；在这个过程中根据所投加污泥的化学成分和投加量，可以对生料的配比进行调控，当投加量达到18%以后，需要在生料中补充一定量的硅土质原料(比如生活污泥等原料)，从而保证水泥生产的正常运行；
第二种方式:将1%~12%的石灰干化污泥直接投入预分解窑(即在分解窑进料)在850-900°C下燃烧，污泥在预分解窑中燃烧产生的灰渣和预热后的生料在风力作用下，混合、均化后进入回转窑系统，在135(T1500°C下煅烧60min，然后急冷、粉碎、磨细得到水泥熟料；在这个过程中，由于系统不能对生料中的成分进行实时监控，为了保证水泥生产的正常运行，要严格控制污泥的投加量。
[0010]本发明的有益效果在于:
将城市污水厂产生的污泥，稳定化处理后作为水泥原料再生利用，一方面较为彻底的解决了城市生活污泥的出路难的问题，另一方面又寻找了水泥生产合适的替代原料。采用石灰干化污泥作为水泥熟料的生产的原、燃料，根据其不同的投料方式，对水泥生料成分进行及时有效的调控，保证了水泥熟料的品质；降低了熟料生产中的能耗，节约了资源，提高了水泥生产效率；有效解决了因石灰污泥的投加所导致的水泥窑预分解窑收尘处结皮、堵塞，易引起安全事故，影响水泥窑处置城市生活污泥等问题。



[0011]图1为本发明的水泥窑协同处置石灰干化污泥的工艺流程图。
[0012]图2是本发明实施协同工艺所得未掺加石灰污泥熟料及其表面扫描电子显微镜图。
[0013]图3是本发明实施协同工艺所得掺加石灰污泥熟料及其表面扫描电子显微镜图。
[0014]下面通过实施例进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不受限于这些实施例。本实施例以研究石灰干化污泥为研究对象，进一步描述使用该方法用石灰污泥替代水泥生料原料生产水泥的过程。
[0015]参见图1所示。对污水厂污泥(含水率80%)先用石灰进行调理，然后利用余热对其进行烘干，然后选择不同的投料方式和生料进行混合，送入回转窑中进行煅烧，然后急冷得到水泥熟料。
[0016]污泥成分复杂，不妥当的处理，将会对环境产生二次污染。本发明所采用污泥取自北京市郊某污水处理厂，污泥进行带式压滤后，再经工业CaO进行稳定调理。当剩余污泥中掺加不同投加比的石灰干化后，经过7d的堆置，污泥含水率均可降低至50%以下，再进行低温烘干。石灰干化技术具有显著脱水效果的同时对污泥特性也产生了一定的影响，各污泥的化学成分如表1所不。
[0017]表1水泥生料及各污泥的化学组成分析(％)