CN104402271B - 一种污泥用于干法旋窑的脊粒晶种化方法 - Google Patents

Abstract

一种污泥用于干法旋窑的脊粒晶种化方法，包括以下步骤：（1）将脊化晶种剂和促进剂在连续搅拌下加入污泥中，连续搅拌，在促进剂的作用下，脊化晶种剂与污泥中的固相物发生反应，将污泥中的固相物脊化为含大量熟料晶种前驱体矿物的颗粒物，得脊粒晶种化的污泥混合物；（2）将脊粒晶种化的污泥混合物脱水分离，得滤渣和滤液；（3）将所得滤渣作为生料原料和晶种配入生料立磨，同时作为立磨内的烟气脱硫剂，或滤渣经风干细化处理后直接加入干法旋窑烟室或分解炉内脱硝，残渣随料入窑内作为熟料晶种；滤液作为工业循环用水或返回污水处理厂。利用本发明，可将污泥资源化用于干法旋窑生产，且不影响干法旋窑生产工况和产品质量，生产成本低。

Description

一种污泥用于干法旋窑的脊粒晶种化方法

技术领域

本发明涉及一种污泥用于干法旋窑的脊粒晶种化方法和滤渣应用方法。

背景技术

污泥是污水处理的必然产物，随着城市化的进程演化，城市的污水处理率逐年提高，城市污泥量亦急骤增加。当前，我国污水排放量已超过5×10¹⁰m³∕d，按每一万m³污水5吨含水率80%的湿泥估算，若污水全部处理，日产污泥量超过250万吨，年产污泥量超过9亿吨。然而，由于经济和技术的原因，一方面，已建3000多座污水处理厂产生的原生污泥（含水率约99%）已超过3000万吨，且原生污泥经进一步常规机械装置脱水处理后含水率仅可降至80%左右，另一方面，污泥尚无稳定而合理的出路，总的状况还是以填埋、堆放、倾倒为主。目前，污泥的主要处理方法有海洋与涵洞阴沟倾倒、卫生填埋、污泥堆肥、污泥烘干焚烧等。因倾倒、填埋、堆肥、焚烧等传统的污泥处理方式基于其自身的不足与缺陷，促使污水厂污泥处理成为了解决城市环境问题的热点，而处理过程中实现污泥的资源化又成为了探索污泥彻底根治的最有效途径之一。利用污泥作为水泥生产过程中部分原料或利用污泥替代水泥生产中的部分用煤在囯内外成为众多学者和一线科技工作者的研究课题。就国外而言，由于污水厂污泥处理主要是进行脱水烘干、焚烧，其污泥用于水泥的研究集中在掺入污泥焚烧后的灰渣以生产所谓的生态水泥。对国内来说，污泥进行烘干、焚烧目前很困难，因为污泥本身的絮凝胶态状保水结构保水性极好，脱水、烘干成本极高，且就污泥而言，由于其本身成分非常复杂，且污泥的胶状保水性好脱水干燥极困难，氯碱硫等有害成分亦偏高或较高，将未经改性的污泥直接替代部分燃煤或原料，既增加了企业煤耗、电耗，也提高了企业运行成本，甚至影响生产中窑况运行，乃至影响水泥性能，所以，既便当前各地政府财政补贴企业每处理一吨污泥200元左右或更高补贴，仍鲜有水泥企业真正愿意处理污泥。

其次，当前囯内利用余热烘干污泥项目，尤其是利用火电站大额余热烘干污泥项目及大型干法旋窑厂（本应用于余热发电）余热烘干污泥项目，除投资大、电耗高、运行成本高及不可避免的显见性二次污染外，高耗能（电、热）下烘干后的污泥的处理仍让项目经营者和技术工作者头痛，烘干污泥（水分含量一般在30～50%）的后续处置出路仍存问题，干法旋窑企业亦因加入此类未经适宜改性的烘干污泥导致生产工况与产品质量受影响而不乐意接受消纳烘干污泥。

另一方面，水泥生产是高能耗企业，改善熟料的易烧性，降低熟料烧成能耗及环保二氧化硫和氮氧化合物排放达标问题，一直是水泥行业节能减排的重要研究方向。在传统的立窑水泥与湿法回转窑水泥生产的节能技术方案中，为改善熟料的易烧性和烧成质量、降低烧成能耗，广泛采用熟料晶种技术，既在生料中添加熟料作为熟料煅烧的熟料矿物晶种。在此基础上，我们的开发试验经反复验证：其一、水泥水化固化后的水合硅酸盐矿物配入生料中亦有配入熟料同样的熟料晶种效果，即水化生成产物---水合硅酸盐矿物可以作为熟料晶种前驱体，熟料晶种前驱体受热分解即失水成为无水硅酸盐矿物，与生料一起煅烧即成为有效的熟料晶种矿物；其二、新型干法旋窑生料中配入熟料晶种或熟料晶种前驱体同样可明显地改善熟料易烧性，降低烧成能耗，关键是有可掺入的价亷的熟料晶种矿物或熟料晶种前驱体，因为企业在心理价值上认为干法旋窑熟料成本高，且熟料产能规模很大其所需的熟料晶种的数量大。而在干法旋窑因原燃料硫含量偏高所导致的环保SO₂减排达标问题上，当前技术是在生料中配入消石灰或电石渣，或在烟气管道或立磨内喷入石灰水或纯碱，在脱硝方面将氨水、脲素喷入分解炉内以氨水、脲素中的氢夺取氮氧化合物中的氧达到氮氧化合物排放达标，这亦压缩了企业本已微薄的利润空间。

再者，在污泥的脱水与资源化处理技术创新方面，申请号为200910102069.4的中国专利申请公开了一种利用水泥厂烟气余热干化污泥与污泥烧制水泥的方法，具体利用水泥厂烟气余热进行二段式污泥干化，先将机械脱水后含水量75～85%的污泥陈化3～5天并用翻混机预处理后，然后釆用第一污泥干化成粒装置进行初步烘干，污泥水分降至56～63%，再送入第二污泥干化成粒装置进一步烘干，依托烘干装置内的热气流与链条、锤击装置将污泥干化至含水率40～45%、粒径1～8mm的污泥颗粒，再将此污泥颗粒冷却，进一步脱水至含水率15～30%的污泥颗粒，然后将污泥颗粒30～50%与粘土质原料混合，形成污泥-粘土质混合料，再将此混合料作为水泥生料配料。此利用脱水后污泥的烘干方法工艺复杂、设备投资大，电耗高，且存在显见的二次污染隐患，虽为降低对窑况和产品质量的影响限定了干化污泥的比例，但对熟料的烧成仍无主动补偿措施，此工艺若无巨额财政补贴对干法旋窑企业推广性存疑。

申请号为200710045299.2的中国专利申请公开了一种釆用脱水污泥配料制得的水泥熟料及其生产方法，具体利用少量（2.3%）已脱水烘干污泥（水分含量30～40%）及特定种类原料---钢渣、粉煤灰、砂岩与钙质原料石灰石以特定比例配料，生产熟料。用的是少量烘干污泥和采用特定的钢渣原料（钢渣中含部分粗结晶的硅酸钙矿物）等，并要求特定比例配料，对干法旋窑厂经济性、规模化地资源化消纳污泥仍难以见到实际的前景。

申请号为201210028647.6的中国专利申请公开了一种污泥脱水方法，具体是用消石灰和铝类混凝剂处理高含磷酸有机性废水污泥，高含量磷酸盐完全不适应于干法旋窑，也不适应于大宗巿政污泥的处理，针对的是有限量的特种污水污泥。

PCT／JP2008／062461、200880100798.X公开了一种污泥脱水方法，分段添加铁系絮凝剂及两性高分子絮凝剂的电渗透脱水和机械脱水装置进行污泥脱水处理，可实施高度脱水得到含水率为60%的脱水污泥，但投资大、运行费用高、处理量小，对污泥用于干法旋窑无实际价值。

申请号为201110058921.X的中国专利申请公开了一种污泥脱水添加剂，是一种由氯化镁20-70、改性白云石30-80及氯化钙0-5组成的污泥脱水添加剂，加入量约为污泥总质量的3-10%，暂不论其实际脱水效果，其高含量的氯、镁对水泥而言是确切有害，对干法旋窑工况影响极大，亦严重影响水泥质量，影响混凝土的体积稳定性，腐蚀混凝土中的钢筋。显然，不能用于干法旋窑。

申请号为201310169618.6的中国专利申请公开了一种污泥脱水方法，先由Ca（OH）₂、SiO₂、AlCl₃、CaCl₂混合粉末组成的复合絮凝剂与原生污泥混合，重力浓缩10h，然后加阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂，再经机械装置脱水达到含水率降至约80%。其一、复合絮凝剂含有大量对水泥有害的氯离子（氯化铝、氯化钙）；其二、工艺复杂；其三、脱水率低，污泥含水率仅能降至76.3%～84%，客观讲，对干法旋窑的适应性存疑。

申请号为201410279157.2的中国专利申请公开了一种工业废渣污泥生产水泥胶凝材料的方法，提供了一种直接将干污泥和高含氯的工业碱渣加水混合、加水成球，于300～500℃烘干焙烧后磨制水泥胶凝材料的方法，不适应于现有正常的干法旋窑工艺，其水泥也不能用于钢筋混凝土机构工程。

申请号为201410278336.4的中国专利申请公开了一种用污泥制成水泥熟料的方法，具体是用脱水干燥后的干污泥与硅灰渣、沸石膏混合，加水成球，经300～500℃烘干焙烧为水泥熟料，不适应于现有正常的干法旋窑工艺，且硅灰渣来源有限，硅灰渣依质量不同价格达600～2800元／t，远高于水泥。

显然，现有的技术难以有效、经济、简便的解决污泥用于干法旋窑上的普及性规模化消纳应用问题，迫切需要一种全新的技术方法来解决污泥在干法旋窑上的应用问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种可将污泥资源化用于干法旋窑生产，且不影响干法旋窑生产工况和产品质量，生产成本低的污泥用于干法旋窑的脊粒晶种化（砂化与纤维化）方法。本发明利用水泥企业相对价亷且自有的熟料、水泥、窑灰、回灰、超细活化渣粉优势，创新水泥企业熟料烧成传统的熟料晶种技术，以简单的连续搅拌工艺将极难脱水、极难干燥的絮凝胶态状污泥转化为易于脫水干燥的脊化的砂粒状、纤维状物，且形成大量的熟料晶种前驱体矿物，同步创新立磨内烟气脱硫技术，达到降低熟料烧成能耗、提高熟料产量、降低成本等目的。

本发明解决其技术问题所釆用的技术方案是：一种污泥用于干法旋窑的脊粒晶种化方法，是用脊化晶种剂和促进剂在连续搅拌下将污泥脊化（砂化与纤维化）为含大量熟料晶种前驱体矿物的颗粒物，使之易于脱水分离出滤渣用于干法水泥生产，具体包括以下步骤：

（1）将脊化晶种剂和促进剂在连续搅拌下，加入污泥中，连续搅拌，在促进剂的作用下，脊化晶种剂与污泥中的固相物发生反应，将污泥中的固相物脊化为含大量熟料晶种前驱体矿物的颗粒物，得脊粒晶种化的污泥混合物；

所述脊化晶种剂是指具有水化胶凝硬化特性、低水合度特点并可形成熟料晶种前驱体矿物的物质，具体可为干法旋窑水泥企业自有的熟料粉、水泥、窑灰、回灰、超细活化渣粉及活化废弃混凝土粉中的一种或几种的混合物，所述脊化晶种剂的用量为污泥中干基固相物质量的5～50%；

（2）将步骤（1）所得的脊粒晶种化的污泥混合物脱水分离，得滤渣和滤液；

（3）将步骤（2）所得滤渣用作生料原料和晶种配入生料立磨，同时作为立磨内的烟气脱硫剂，或滤渣经风干细化处理后直接加入干法旋窑烟室或分解炉内脱硝，残渣随料入窑内作为熟料晶种；滤液作为工业循环用水或返回污水处理厂。

进一步，步骤（1）中，连续搅拌的时间为0.6～6.0h。

进一步，步骤（1）中，所述污泥为市政水处理污泥、河道湖池沉积污泥、化工污泥，污泥的干基固相物中P₂O₅≤2.5wt%、ZnO＜0.1wt%，优选市政水处理污泥。

进一步，步骤（1）中，所述促进剂是指能活化激发与界面效应影响促进脊化晶种剂与污泥中固相物发生砂化与纤维化作用并产生疏水或助滤效应的物质，具体可为市售的长沙紫宸科技开发有限公司开发的含有活化激发剂与界面改性剂的ZC-D1、ZC-D2、ZC-D3型粉剂和ZC-D6型液剂活化改性促进剂，不含氯、镁等对干法旋窑水泥有害的元素，所述促进剂的用量为脊化晶种剂质量的10～100%。

进一步，步骤（2）中，所述脱水分离指将脊粒晶种化的污泥混合物釆用重力沉降分离、或带式脱水机脱水分离、或板框式厢式压滤机脱水分离、或螺旋脱水机脱水分离为滤渣和滤液。

进一步，步骤（1）中，所述的脊化晶种剂和促进剂可在连续搅拌下直接加入污泥中，或预先混合为复合料后再在连续搅拌下加入污泥中，或先加任意水制成悬浊液后再在连续搅拌下加入污泥中。当釆用连续高速（≥90转∕分钟）搅拌时，污泥脊化（砂化与纤维化）为含熟料晶种前驱体矿物的小颗粒物；当釆用连续慢速（≤30转∕分钟）搅拌时，污泥脊化（砂化与纤维化）为含熟料晶种前驱体矿物的粗颗粒物；当充分搅拌30～120分钟均匀后静置，污泥脊化为颗粒粘连的多孔大块料。

所述的脊粒晶种化污泥经常规机械脱水装置脱水分离后，其脊粒晶种化（砂化与纤维化）滤渣含水量正常时低于45%，便于配料，且自然风干2～5天后水分可降至7～15%。脊粒晶种化（砂化、纤维化）污泥滤渣作为生料原料和晶种配入生料立磨，部分替代生料原料和熟料晶种，或全部替代粘土页岩类硅质原料和熟料晶种，同时，脊粒晶种化污泥渣作为立磨内烟气的脱硫剂，具体的滤渣配入量，视实际的滤渣量、滤渣化学成分及干法旋窑企业具体的生料钙质原料、硅质原料和校正原料的实际情况，按干法旋窑正常生产的常规生产工艺控制方法确定。当污泥量较小时，污泥经脊粒晶种化为小颗粒混合物后，可不经脱水分离，直接以柱塞泵将污泥混合物悬浊液打入生料立磨内，作为熟料晶种和立磨烟气脱硫剂。

上述的滤渣在干法旋窑厂的应用，还可将细粒滤渣经自然风干后直接加入窑尾烟室内，或经风干细化处理后直接加入分解炉内脱硝，残渣随料入窑内亦可起到较好的熟料晶种作用。

上述的污泥脊粒晶种化方法中还可以加入少量的巿售通用的除臭剂、消毒剂（如二氧化氯），当釆用简单的重力沉降分离作为滤渣滤液分离手段时，为加速脊粒化（砂化纤维化）污泥料的沉降分离可加入少量通用的无机类（如铁系絮凝剂硫酸铁或聚合硫酸铁）及有机类（如聚丙烯酰胺）絮凝剂。

本发明的技术原理：

1）利用干法旋窑工艺特点和资源优势，以污泥用于干法旋窑为目标，将污泥改性为含大量熟料晶种前驱体矿物的脊性颗粒物，以解决干法旋窑水泥生产中具体的易烧性、窑工况、产质量及脱硫、脱硝等实际问题，实现资源化方式消纳改性污泥。

2）针对污泥中的粘土类、植物纤维类、维生物及有机化合物等构成的固相物絮凝胶态化的高水合能力，以亲水性的低水合能力且可水化硬化的脊化晶种剂与具有活化激发及界面效应影响的促进剂的协同作用，破坏污泥的强保水性胶团，并相互作用而砂化与纤维化污泥中的固相物，使之转化为含大量水合硅酸盐矿物的颗粒物，而可作为熟料晶种前驱体。

3）釆用简单的快速或中速或慢速连续搅拌剪切工艺，让相互作用的脊化晶种剂、促进剂和污泥固相物改性转化为脊化的丧失胶团保水特性的砂状与纤维状的或粗或细的颗粒物，而易于实现脱水分离，且分离的滤渣易于自然风干，从而节省大量的脱水与干燥能耗及成本。

4）利用改性脊化为颗粒物的方法，一方面改变污泥的成分和特性，使之便于使用并降低对生料成分的影响，同时，利用改性污泥的水合硅酸盐矿物作为熟料晶种前驱体，以改善熟料的易烧性，稳定窑工况，降低熟料烧成能耗。

5）利用脊化晶种剂和促进剂与污泥相互作用产生的低水合度的大量碱性水合物脱除立磨内烟气中的酸性SO₂，而实现SO₂减排。

6）利用亲水性低水合度脊化晶种剂为主相互作用硬化回收污泥中的无机物与有机可燃物，使污泥中的无机物得以全部利用并形成熟料晶种前驱体，同时，污泥中的有机可燃物亦同时入生料，在随生料经预热器入分解炉内氧化燃尽的过程中，有机物部分替代脱硝的氨水或脲素，既利用了污泥中有机可燃物，又可降低脱硝费用。

本发明的有益效果：

1）工艺简单，装备布置可灵活，且投资小，污泥处理量大。

2）以干法旋窑企业自有而价廉的熟料、水泥、渣粉、窑灰为脊化晶种剂，并将之转化为熟料晶种前驱体，还可解决脱硫和脱硝问题，易为干法旋窑企业接受，为污泥的资源化利用提供了现实可行的出路。

3）将极难脱水、极难烘干的粘糊状的污泥简单地转化为砂状、纤维状的易脱水、易自然风干的脊性颗粒物，可节省大量能耗，减轻环境污染，利于环保和节能减排。

4）既便于水泥厂处理原生污泥（含水率约99%）或脱水污泥（含水率约80%），也便于污水处理厂直接处理原生污泥，可望现实性全面解决污泥的脱水干燥难题和资源化利用出路。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

污泥为污水处理厂原生污泥，检测污泥含水率98.9%、干基固相物含量1.1%；干基固相物中P₂O₅0.37wt%、ZnO0.01wt%。

脊化晶种剂取用干法旋窑厂熟料粉，熟料粉初凝时间87分钟、终凝时间143分钟，熟料粉用量为污泥干基固相物质量的5%，即每吨污泥用0.55Kg。

促进剂选用长沙紫宸科技开发有限公司开发的ZC-D1型粉剂活化改性促进剂，用量为脊化晶种剂质量的100%，即每吨污泥用0.55Kg。

将污泥泵入脊化搅拌罐中，在连续搅拌下，按上述比例将熟料粉、ZC-D1型粉剂活化改性促进剂直接加入污泥中，以110转∕分钟连续搅拌2.5小时进行脊粒晶种化，将脊粒晶种化的污泥混合物泵入板框式压滤机压滤脱水分离，滤液为清水，检测滤渣含水率32.6%，滤渣自然风干2天（48h）检测含水率降至13%，放大镜下观察为脊化的“砂粒”和“纤维物”。

将上述脱水后滤渣直接输送至生料立磨配料，经化验室确定配入生料总量的7.5%，不影响立磨工况和产量，硫排放在线检测由480μg∕Nm³左右降低至160μg∕Nm³（达标），脱硝用氨水量降低70%时在线氮氧化合物检测仍达标，窑工况正常，窑产量提高7%，吨熟料实物煤耗降低6%，熟料质量正常。试验说明此次污泥用于干法旋窑的脊粒晶种化技术是成功的。

实施例2

污泥为污水处理厂原生污泥，检测污泥含水率99.1%、干基固相物含量0.9%；干基固相物中P₂O₅0.51wt%、ZnO0.02wt%。

脊化晶种剂取用干法旋窑厂水泥粉，水泥粉初凝时间147分钟、终凝时间212分钟，水泥粉用量为污泥干基固相物质量的17%，即每吨污泥用1.53Kg。

促进剂选用长沙紫宸科技开发有限公司开发的ZC-D2型粉剂活化改性促进剂，用量为脊化晶种剂质量的60%，即每吨污泥用0.92Kg。

将污泥泵入脊化搅拌罐中，在连续搅拌下，按上述比例预先混合水泥粉、ZC-D2型粉剂活化改性促进剂，再将复合粉料直接加入污泥中，以60转∕分钟连续搅拌4小时进行脊粒晶种化，将脊粒晶种化的污泥混合物泵入板框式压滤机压滤脱水分离，滤液为清水，检测滤渣含水率35.2%，滤渣自然风干2天（48h）检测含水率降至10.7%，放大镜下观察为脊化的“砂粒”和“纤维物”。

将上述脱水后滤渣直接送至生料立磨配料，经化验室确定配入生料总量的8%，不影响立磨工况和产量，硫排放在线检测由530μg∕Nm³降低至180μg∕Nm³（达标），脱硝用氨水量降低60%时在线氮氧化合物检测仍达标，窑工况正常，窑产量提高5%，吨熟料实物煤耗降低5%，熟料质量正常。试验说明此次污泥用于干法旋窑的脊粒晶种化技术是成功的。

实施例3

污泥为污水处理厂原生污泥，检测污泥含水率98.2%、干基固相物含量1.8%；干基固相物中P₂O₅0.19wt%、ZnO0.01wt%。

脊化晶种剂取用干法旋窑厂的回灰和超细矿渣粉，两者按质量比1:1的比例混合，脊化晶种剂用量为污泥干基固相物质量的50%，即每吨污泥用9Kg。

促进剂选用长沙紫宸科技开发有限公司开发的ZC-D6型液剂活化改性促进剂，用量为脊化晶种剂质量的10%，即每吨污泥用0.9Kg。

将脊化晶种剂和促进剂加水混合，制成含水率70wt%的悬浊液。

将污泥泵入脊化搅拌罐中，在连续搅拌下，按上述比例将预先制得的悬浊液在150转∕分钟搅拌速度下加入污泥中搅拌10分钟，再以10转∕分钟连续搅拌7小时进行脊粒晶种化，将脊粒晶种化的污泥混合物送入带式真空脱水机脱水分离，滤液为清水，检测滤渣含水率39.1%，滤渣自然风干2天（48h）检测含水率降至7.7%，放大镜下观察为脊化的“砂粒”和“纤维物”。

将上述脱水后滤渣直接送至生料立磨配料，经化验室确定配入生料总量的11.3%，不影响立磨工况和产量，硫排放在线检测由630μg／Nm³降低至150μg／Nm³（达标），脱硝用氨水量降低80%时在线氮氧化合物检测仍达标，窑工况正常，窑产量提高8%，吨熟料标煤耗降低12%，熟料质量正常。试验说明此次污泥用于干法旋窑的脊粒晶种化技术是成功的。

实施例4

污泥为污水处理厂脱水污泥，检测污泥含水率83.9%、干基固相物含量16.1%；干基固相物中P₂O₅0.33wt%、ZnO0.02wt%。

脊化晶种剂取用干法旋窑厂熟料粉，熟料粉初凝时间121分钟、终凝时间187分钟，熟料粉用量为污泥干基固相物质量的8%，即每吨污泥用12.88Kg。

促进剂选用长沙紫宸科技开发有限公司开发的ZC-D3型粉剂活化改性促进剂，用量为脊化晶种剂质量的30%，即每吨污泥用3.86Kg。

将污泥泵入脊化搅拌罐中，在连续搅拌下，按上述比例将熟料粉、ZC-D3型粉剂活化改性促进剂直接加入污泥中，以90转∕分钟连续搅拌35分钟，然后加入十万分之五预先配制的阴离子聚丙烯酰胺溶液，注入带有排滤水装置的沉降池内静置，继续进行脊粒晶种化，8小时后观察，沉降池内显见为清水，打开静置沉降池的排滤水装置将脊粒晶种化的污泥混合物脱水分离，滤液为清水，滤渣为板结大块物，检测滤渣含水率47.6%，块状滤渣自然风干2天（48h）检测含水率降至11.7%，风干5天含水率降至8.7%，放大镜下观察为多孔的脊化粘连的“砂粒”和“纤维物”。

将上述自然风干滤渣用锤破破碎为细粒物，从干法旋窑窑尾连续均匀送入烟室，经化验室确定配入生料总量的2%，窑工况正常，窑产量提高2%，吨熟料实物煤耗降低3%，熟料质量正常。试验说明此次污泥用于干法旋窑的脊粒晶种化技术可行。

实施例5

污泥为污水处理厂原生污泥，检测污泥含水率98.4%、干基固相物含量1.6%；干基固相物中P₂O₅0.09wt%、ZnO0.007wt%。

脊化晶种剂取用干法旋窑厂32.5级水泥粉、超细矿渣粉和窑灰，三者按质量比为1:1:1比例混合，混合粉初凝时间185分钟、终凝时间249分钟，脊化晶种剂用量为污泥干基固相物质量的20%，即每吨污泥用3.2Kg。

促进剂选用长沙紫宸科技开发有限公司开发的ZC-D1型粉剂活化改性促进剂，用量为脊化晶种剂质量比的50%，即每吨污泥用1.6Kg。

将污泥泵入脊化搅拌罐中，在连续搅拌下按上述比例将熟料粉、ZC-D1型粉剂活化改性促进剂直接加入污泥中，以70转∕分钟连续搅拌2小时进行脊粒晶种化，将脊粒晶种化的污泥混合物送入带式真空脱水机脱水分离，滤液为清水，检测滤渣含水率34.2%，滤渣自然风干2天（48h）检测含水率降至14.7%，放大镜下观察为脊化的“砂粒”和“纤维物”。

将上述脱水后滤渣直接送至生料立磨配料，经化验室确定配入生料总量的6%，不影响立磨工况和产量，硫排放在线检测由670μg∕Nm³降低至190μg∕Nm³（达标），脱硝用氨水量降低80%时在线氮氧化合物检测仍达标，窑工况正常，窑产量提高8%，吨熟料实物煤耗降低5%，熟料质量正常。试验说明此次污泥用于干法旋窑的脊粒晶种化技术可行。

Claims (6)

1.一种污泥用于干法旋窑的脊粒晶种化方法，其特征在于：是用脊化晶种剂与促进剂在连续搅拌下将污泥脊化为含大量熟料晶种前驱体矿物的颗粒物，使之易于脱水分离出滤渣用于干法水泥生产，具体包括以下步骤：

（1）将脊化晶种剂和促进剂在连续搅拌下加入污泥中，连续搅拌，在促进剂的作用下，脊化晶种剂与污泥中的固相物发生反应，将污泥中的固相物脊化为含大量熟料晶种前驱体矿物的颗粒物，得脊粒晶种化的污泥混合物；

所述脊化晶种剂是指具有水化胶凝硬化特性、低水合度特点并可形成熟料晶种前驱体矿物的物质，具体为干法旋窑水泥企业自有的熟料粉、水泥、窑灰、回灰、超细活化渣粉及活化废弃混凝土粉中的一种或几种的混合物，所述脊化晶种剂的用量为污泥中干基固相物质量的5～50%；

（2）将步骤（1）所得的脊粒晶种化的污泥混合物脱水分离，得滤渣和滤液；

（3）将步骤（2）所得滤渣作为生料原料和晶种配入生料立磨，同时作为立磨内的烟气脱硫剂，或滤渣经风干细化处理后直接加入干法旋窑烟室或分解炉内脱硝，残渣随料入窑内作为熟料晶种；滤液作为工业循环用水或返回污水处理厂；

步骤（1）中，所述促进剂是指能活化激发与界面效应影响促进脊化晶种剂与污泥中固相物发生砂化与纤维化作用并产生疏水或助滤效应的物质，具体为市售的长沙紫宸科技开发有限公司开发的含有活化激发剂与界面改性剂的ZC-D1、ZC-D2、ZC-D3型粉剂和ZC-D6型液剂活化改性促进剂之一，不含氯、镁对干法旋窑水泥有害的元素。

2.根据权利要求1所述的污泥用于干法旋窑的脊粒晶种化方法，其特征在于：步骤（1）中，连续搅拌的时间为0.6～6.0h。

3.根据权利要求1或2所述的污泥用于干法旋窑的脊粒晶种化方法，其特征在于：步骤（1）中，所述污泥为市政水处理污泥、河道湖池沉积污泥或化工污泥，污泥的干基固相物中P₂O₅≤2.5wt%、ZnO＜0.1wt%。

4.根据权利要求1或2所述的污泥用于干法旋窑的脊粒晶种化方法，其特征在于：步骤（1）中，所述促进剂的用量为脊化晶种剂质量的10～100%。

5.根据权利要求1或2所述的污泥用于干法旋窑的脊粒晶种化方法，其特征在于：步骤（2）中，所述脱水分离指将脊粒晶种化的污泥混合物釆用重力沉降分离、或带式脱水机脱水分离、或板框式厢式压滤机脱水分离、或螺旋脱水机脱水分离为滤渣和滤液。

6.根据权利要求1和2所述的污泥用于干法旋窑的脊粒晶种化方法，其特征在于：步骤（1）中，所述的脊化晶种剂和促进剂在连续搅拌下直接加入污泥中，或预先混合为复合料后再在连续搅拌下加入污泥中，或先加任意水制成悬浊液后再在连续搅拌下加入污泥中。