【最新】市政污泥和工业危废污泥环保化处置的最佳生产工艺技术及生产实践

本文介绍的是一项应用技术，是一种能将市政和含重金属及化工污水处理后的工业危废进行环保化处理处置并生成各类可实用建材的最佳实用工业化实践生产技术。该工艺简单、其技术切实可行，无三废（废水，废气，废渣）产生，无CO₂及PM2.5产生，市场广阔，具有良好的环境效益、经济效益与杜会效益。

大宗工业固体废弃物（下称“大宗固废”）综合利用是节能环保战略性新兴产业的重要组成部分。是为工业又好又快发展提供资源保障的重要途经，也是解决“大宗固废”不当处置与堆存所带来的环境污染和安全隐患的治本之策。“大宗固废”的综合利用更是当前实现工业转型升级，“创新驱动，转型发展”的重要举措，也是确保我国工业可持续发展的一项长远战略方针。

一、 目前国内环境污染现状及环保形势十分严峻

面对改革开放三十多年工业飞速发展和城市化进程的加快，随之而产生大量各种有毒有害的工业固废数量飞速上升。所谓“大宗固废”就是指我国在工业生产领域中年产生1000万吨以上对环境和安全影响较大的工业固体废物（主要包括含大量有毒有害重金属的尾矿砂，煤矸石，冶炼渣，磷石膏，赤泥和电石渣等），

“十一五”期间“大宗固废”总产生量118亿吨，总新增存量190亿吨。“十二五”期间“大宗固废”总产生量150亿吨。总新增存量270亿吨。我国在生态环保上一个重大课题就是要找到或发明一种可以净化上述“大宗固废”并能加以资源化利用的快速,简单,有效的处理技术与工艺路线。从环保角度考虑这项技术必须不但能“净化”原“大宗固废”中的有毒有害重金属物质，而且该处理过程及其产品也必须是环保的，不能再产生二次废弃物或二次污染（如目前大量采用的焚烧法就会产生CO₂,PM2.5和飞灰的二次污染）。而本技术成本低廉、工艺简单、设备可靠、安全科学，使之变“危废”为宝，从而产生巨大环境效益、经济效益和社会效益。

经过多年的努力和难以计数的试验，课题组针对如国内电镀污泥，不锈钢酸洗污泥，金属锰的冶炼废渣，油田钻井污泥，石油化工污泥、台塑含汞油污泥、香港多种工业混合废弃物、云南昆明磷石膏、山东招远黄金矿尾矿渣、江西锂电池厂等工业固废进行广泛试验研究，终于成功地解决了这一重大的世界性难题，并为此获得了两项国家发明专利（专利号：ZL02145451.5和ZL02145450.7）。我们将此两项发明统称为：大宗工业固体废弃物（大宗固废）环保化处理并循环再生成可实用之建材技术（下称“净化技术”）。

本技术的突出优点就是可以将联合国环保总署巴塞尔协议中的47种有毒有害物质全部锁住，并使之不再析出。为此我们获得了国家专利局于2004年所颁发的荣誉证书和推荐证书及奖金。

二、 技术简介

1、   固废净化处理液

本“净化技术”的核心内容就是我们拥有自主知识产权的固废净化处理液（下称“处理液”）。

2、    固化成型工艺

在应用本“处理液”的前提下，“处理成型工艺”就十分简单：在常温常压下，将我们的“处理液”按一定比例加入到“固废或危废”中充分搅拌、混合，送入摸具，然后依次压制成各种可实用的建材，如地面道路砖、砌墙用的墙砖、瓦片、下水道的管子、人行道的护板、江河海的护坡、海岸线上的破浪堤、修建各种等级的道路、公路、高速公路、机场跑道等。（详见：工艺流程图）

三、 技术与工艺特点及应用范围

1、   本技术的特点与创新

（1）  原则上可以处理任何一种有毒有害的危险固废（含联合国环保总署所列的47种含汞、镉、砷等极毒垃圾）和垃圾（含建筑垃圾及市政污泥）等。

（2）  工艺简单，设备全部国产，投资小而成本回收快；操作方便，生产周期短，占地小而且选址方便。

（3）  除了用电外，不耗其他能源，其制成建材也无需蒸汽加热养护。处理过程中无二次污染，无废水，废气，废渣,Pm2.5,CO₂的排放。

（4）  制成的建材安全环保，符合相关产品要求，市场广阔，并节省大量的泥土和土地资源。

（5）  在“危废”现场即可就地处理并制成无公害的建材，大大节省“危废”来回运输许可及成本，经济效益高。

（6）  经济效益显著，投资回报率高，投资少，见效快，为短平快项目。

例如：日处理废渣300吨：600块砖/吨*300吨=18万块砖

日产量：18万块砖/天/班×3班=54万块砖

节煤：54万块砖×1.8T煤/万砖=97.2吨煤/天，

减少CO₂排放：356.4吨/天=13万吨CO₂/年。

收益：按目前国际价6$(国内238.0)/吨CO2减排费用计，13万吨/年，则收益应为13万$×6.3元/$=81.9万$（4160万元）/年。

本技术发明与工艺已获国家发明专利，目前在世界上也属首创，尚未见有与之相同方法的报道，完全符合十八大的“创新驱动、转型发展”，建设美丽中国的要求。

2、   本技术的应用范围

本发明的技术应用范围极广，任何含重金属的工业废渣、“大宗固废”“危险固废”及建筑垃圾和生活污泥等，我方工艺仅要求其含水量≤40%，并达到一定粒度，均可有效处理，所生成的建材完全可以进入国内市场，例如制成墙砖、道砖、顶瓦、下水管道、江、湖、河、海护坡、农田水利建设中灌溉用水渠，修筑各种等级道路等。

四、 技术原理

1、“处理液”技术原理（下称“处理原理”）

本“净化技术”是利用多种形式的化学反应，在反应过程中将危废物中原有的有毒有害物质结构进行分解，重新形成新的分子结构，并溶入新产生的材料中，所有这些反应均为无机反应，在形成新的分子中全部为离子键。故而其分子结构是十分牢固，绝不会轻易解体，其反应过程中在电子显示镜中清楚地显示分子结构、分子变化，各分子组合不断变化重新排列，其晶体结构从点状到针状、杆状、棒状，再针对不同的物质对象不间断地连续反应产生不同规则的面、体形态，如三角形、立方体形、多边体形等，其晶格结构也随之形成各种网状结构，直到全部反应完成后，各个分子结构自然排列成各自合理的分子链和各种不规则的网上晶格结构，其晶格结构是目前最高规格、最高级的“5.1.8”相，而不是其初级的“3.1.5”相。

2、处理成型的工艺技术原理

在上述的处理成型过程中，这些“固废”与我方的“处理液”经充分搅拌混合后，经过压机一次压制成型，这压机的压力就是无机反应重新组合形成新分子的混合力及其反应推动力。由于是无机反应,形成各种离子键加之外来的压力。这种反应的推动力是十分强大的，其反应的电动势能也是十分巨大的，故而所有这些反应都是不可逆的。

至于建材的成型则完全依赖于压机下的模具，若要求不同形状的建材只须更换不同的模具即可。故而操作十分简便，而且在常温常压下一次压制成型，无须蒸汽加热等养护措施，从而可以大大节省经济成本。处理后的新材料形成类似于石材的材料，该材料具有和混凝土制品相当的抗压和抗折强度，其PH值为中性，并具有抗海水侵蚀的能力，在处理“大宗固废”领域中将是一个世界领先的技术性突破。

五、 固化成型的工艺流程及设备

1、   工艺流程图  示意图

2、   彩色工艺流程图

六、 应用实例

1、   宁夏天元锰业有限公司原矿渣

（1）  矿渣成份原始分析报告

（2）  处理后成品的中科院广州地化所检测报告

1、   上海市政污泥

含水量80%奇臭无比的市政污泥经本技术处理后制成无嗅无异味的砖块，其强度的检测报告（上海建科院检测报告）。

2、   台湾台塑含汞油污泥由台塑的工业技术研究院出具的检测报告。

3、   新加坡炼油厂油污泥由新加坡国立化工及微生物测试中心出具的检测报告。

4、   韩国建材鉴定测试研究院出具检测报告（原有毒素含量及处理后的对照测试报告）。

5、   用废渣制成的道砖由上海建科院检测报告表明其强度为普通泥土烧结砖的4倍。

6、   用生活陈腐垃圾制成路面砖由国家建材测试中心的检测报告。

7、   本技术处理后的建材的可耐高温达1050℃，上海远东防火试验中心测试报告。

七、 经济与效益分析

1、   经济规模

按年处理“危废”的量来计，一般可取1万吨，10万吨，30万吨，100万吨来计，其中最经济有效的规模在100万吨/年左右。

2.投资规模

一般年处理1万吨级“固废”，其设备投资规模在50万元左右

一般年处理10万吨级“固废”，其设备投资规模在300万元左右

一般年处理30万吨级“固废”，其设备投资规模在450万元左右

一般年处理100万吨级“固废”，其设备投资规模在1000万元左右

3、   运行费用

其运行费用为：“处理液”+设备折旧费+水、电费+人工费+厂房折旧费+管理费等

以一块废渣砖为例（最不盈利的建材）：

运行费为0.175元/块砖，市销售价（道砖）1.00元/块，其盈利为0.20元/块。

以年处理“固废”10万吨级计，生产砖盈利为800万元/年，若50%“固废”生产砖，另50%“固废”生产洋瓦，则年盈利是2400万元（按国务院有关规定，环保垃圾的环保再生制品免增值税、营业税、企业所得税、个人所得税）。

4、   收益评估

投资回报率在100%以上，建设周期为4-5个月，试生产期为2-3个月，投产一年后即可100%回收投资。若为“危废”，则“危废”处理费:3000.00--4000.00/T“收入相当可观。

本文作者系：中科院上海成庚环保科技有限公司 黄淳教授

编辑：李晓佳