陶瓷行業污染物的解決方法及瓶頸

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1前言
早在兩年前,由環境保護部科技標準司制定的《陶瓷工業污染排放標準》發布后,該文件首先對陶瓷工業生產的大氣污染、水污染和污染排放物等做了規定,這也成為陶瓷企業在生產過程中產生的污染物排放首個國家標準。其中,建筑陶瓷拋光類單位產品基準排水量限值為1.0mg/L,非拋光類為0.3mg/L,衛生陶瓷為6.0mg/L,特種陶瓷為2.0mg/L;大氣污染物排放濃度限值水煤漿二氧化硫為500mg/m3,顆粒物為100mg/m3。在該項標準實施兩年后,通過調查發現,能具體做到這些標準的企業非常的少。而從2012年1月1日起,在開始的標準基礎上又開始執行新的限值,建筑陶瓷拋光類單位產品基準排水量限值為0.3mg/L,非拋光類為0.1mg/L,衛生陶瓷為4.0mg/L,特種陶瓷為1.0mg/L;大氣污染物排放濃度限值水煤漿二氧化硫為300mg/m3,顆粒物為50mg/m3。通過對比可知,新標準限值比原有標準更低。換句話說,新標準將更加嚴格。如果嚴格按照這個標準執行,大部分中小企業將很難生存。因此,陶瓷企業在環保壓力下如何生存?如何處理陶瓷生產過程中所產生的廢水、廢渣、廢氣等污染問題,將是我們陶瓷行業向綠色、健康方向發展的必經之路。
2陶瓷行業“三廢”污染物的解決方法
在建筑行業內,企業在生產中對自然環境產生影響的主要是“三廢”--廢水、廢渣、廢氣。因此,陶瓷企業的環保建設也主要圍繞這三個方面開展。
2.1廢水
隨著近年來建筑業的發展,對建筑陶瓷的需求量也日益增大,僅珠江三角洲的佛山地區現有近300家陶瓷廠,規模較大的也有100多家,主要分布在佛山、南海、順德、高明等城市。由于陶瓷生產行業廢水排放量大,懸浮物含量高,如果不對其進行有效的控制與處理,對水環境將會產生相當大的環境威脅。
2.1.1陶瓷企業廢水的產生原因
陶瓷行業廢水主要產生于生產過程中的球磨(球磨機漿料中直徑細小不合格漿料,洗球水)、壓濾機濾布清洗、施釉(清洗)、噴霧干燥、磨邊拋光等等工序;各車間粉塵、沖壓等廢料;在原料運輸灑落及廠內地面粉塵被雨水沖刷時也帶來一定的高濁度、高懸浮物廢水等等方面。面對如此巨大的廢水問題,如何有效地處理與控制這些廢水是陶瓷企業一直需要解決的問題。目前,陶瓷企業廢水回用的工藝流程如圖1所示。

2.1.2陶瓷企業廢水處理的方法
目前,陶瓷企業處理廢水的主要方法為固液分離方法,其主要包括:隔板式反應及平流式沉淀池、斜管沉淀池、豎流式沉淀池、水力循環澄清池等等。
隔板式反應及平流式沉淀池:由于其構造簡單,施工方便,是應用最為普遍的一種,其混凝攪拌過程是在平流沉淀前的多層隔板造成水流拐彎的攪拌作用下完成的。但此方法也存在一些不足,如:處理效果不明顯,池底污泥淤積難清理等缺陷。目前該類處理方法約占陶瓷行業廢水處理工業總數的90%以上。
斜管沉淀池:在很多陶瓷企業廢水處理工程中,其中7%~8%是由專業工程公司為其設計采用斜管沉淀池進行固液分離處理的,其生產能力較平流式沉淀池有一定幅度的提高,處理效果也理想些。但在運行中也存在一些不足,如:一方面由于水流在斜板沉淀池中停留時間短,無緩沖余地,容易造成混凝反應不善,效果不易發揮;另一方面由于陶瓷污泥黏度大,運行時間稍長后會在斜管孔內積泥,給運行帶來困難。
豎流式沉淀池:一般多用于小流量廢水中絮凝性懸浮固的分離。其生產能力較平流式沉淀池有一定幅度的提高,處理效果也理想些。由于它占地面積小,排泥容易,處理效果較好,目前在陶瓷行業中應用較多。
水力循環澄清池:水力循環澄清池的工作原理為上升水流的能量在池內形成一層懸浮態的泥渣層,其中的絮凝體被“過濾”截流下來,其混凝反應充分,固液分離徹底,處理后水質各項指標優于常規處理方法,出水濁度能被控制在4度以內。由于要滿足一定的噴嘴流速來維持水力循環,因此,設施須滿負荷運行,進水量便很容易控制,運行管理方便,池底錐底角度大,排泥效果好。將其用于陶瓷廢水的處理,竟也取得了令人滿意的效果。
目前,盡管陶瓷污水處理方法比較多,但仍然存在效率不高的問題。因此,廢水處理的成本、運行效果等問題仍需環保公司站在企業的立場上去解決這些問題,使得我們的廢水問題能夠得到較好的解決,為我們陶瓷行業做出更多的貢獻。
2.2陶瓷工業廢渣
目前,我國陶瓷工業廢料廢渣的處理與利用技術比較低,資金緊缺,致使大量廢渣擠占耕地,使水和空氣受到污染。因此,陶瓷工業廢料廢渣的處理與利用已成為陶瓷生產廠家及陶瓷工作者共同關注的課題。
2.2.1陶瓷工業廢渣的來源
陶瓷工業廢渣主要是指陶瓷制品的生產過程中,由于成型、干燥、施釉、搬運、煅燒及貯存等工序中產生的廢料。通常可大致分為三類,即坯體廢料、廢釉料(廢溶劑)及燒成廢料。
坯體廢料:主要是指陶瓷制品未煅燒之前所形成的廢料,包括上釉坯體廢料及無釉坯體廢料。
廢釉料:是在陶瓷制品的生產過程中(拋光磚的研磨拋光及磨邊倒角等深加工工序除外)所形成的污水,污水經凈化后所形成的固體廢料。
燒成廢料:是陶瓷制品經焙燒后生成的廢料,主要是在貯存和搬運等生產工序中的損壞而造成的。
2.2.2陶瓷工業廢渣的處理方法
目前,陶瓷行業在處理廢渣時主要采取方式有:
第一種就是不經處理,直接倒掉或者填埋。陶瓷工業廢渣填埋時的具體做法大致是,陶瓷工業廢渣傾入填埋場后,采用專用機械并攤薄壓實,累計厚度達到一定要求后,再覆蓋一定厚度的粘土并壓實,依次反復填埋、壓實、覆蓋直至填埋場填滿為止,這時應對填埋場進行封場處理,包括覆蓋500~600mm厚的自然土并壓實,封場頂面坡度不大于20%,最后在填埋場上進行栽花、種草、植樹甚至種植莊稼等;
第二種處理方式就是多數陶瓷企業會選擇的減量處理排放;
第三種處理方式為陶瓷企業通過技術更新來進行陶瓷廢渣的回收利用,進行輕質磚、透水磚、釉面磚、廣場磚,以及陶粒等產品的生產。
2.3陶瓷工業廢氣
隨著我國工業進一步發展,環境污染日益成為人們關注的焦點。各種工業廢氣中的氮化物、硫化物碳化物、氟化物、粉塵的排放已經嚴重影響了人們的生活及生存環境。如何保護我們的環境,這就需要我們對廢氣的來源進行分析,然后再對針下藥,來提高我們的空氣質量
2.3.1陶瓷工業廢氣的來源
建筑衛生陶瓷工業廢氣的來源大致可分為兩大類,第一大類是含生產性粉塵為主的工藝廢氣,這類廢氣溫度一般不高,主要來源于坯料、釉料及色料制備中的破碎、篩分、造粒及噴霧干燥等;第二類為各種窯爐燒成設備在生產中產生的高溫煙氣,這些煙氣中含有CO、SO2、NOX、氟化物和煙塵等。陶瓷企業的廢氣排放量大,排放點多,粉塵中的游離的SiO2含量高,廢氣中的粉塵分散度高。因此,如何解決陶瓷行業的廢氣問題,是我們陶瓷行業未來的發展趨勢。
2.3.2陶瓷工業廢氣的處理方法
建筑陶瓷工業廢氣的治理技術主要有:坯料制備過程中廢氣除塵、成型工藝過程廢氣治理技術、窯爐廢氣的治理技術等等。而窯爐燒成設備在生產中產生的CO、SO2、NOX、氟化物和煙塵等廢氣是目前危害人類的罪魁禍首。
(1)二氧化碳污染處理方法
陶瓷行業中二氧化碳排放量高,說明窯爐熱利用率降低,窯爐保溫效果較差。目前,我國陶瓷行業能源利用率僅美國的一半,即熱利用率為28%~30%之間。因此,如何提高窯爐熱利用率,降低能耗是減少二氧化碳排放的有效途徑。對于陶瓷行業來說,我們可以從改善窯爐結構、調節窯爐正壓操作、提高耐火材料的保溫性能以減少窯爐的熱損失。在沒有采取措施之前,窯爐外表面的溫度可達300~400℃,尾氣溫度達600~800℃,經過窯爐改造后,窯爐外表溫度達100℃以下,尾氣溫度達200℃左右。因此,窯爐熱效率得到了明顯的提供。
(2)二氧化硫污染處理方法
陶瓷工業廢氣中的二氧化硫主要來源于燃料及陶瓷原料中。目前,陶瓷企業除硫的方式主要有:第一采用選用優質的燃料,如:煤改氣技術,使用煤改氣技術后,廢氣物的含量明顯下降;第二,采用脫硫技術,如:濕法拋棄法、濕法回收法、干法拋棄法、干法回收法。目前濕法脫硫技術優越與干法脫硫技術,其脫硫效率可達95%以上。
(3)氮化物污染處理方法
陶瓷生產爐內溫度分布不均,局部高溫造成大量的氮化物產生。同時,窯爐內氧濃度增加,氮化物的生產量加劇,如果過剩空氣系數達15%時,氮氧化的含量達到最大值。另外,氣體在高溫區停留時間越長,煙氣中的氮氧化物濃度也越大。為了降低氮氧化的含量,一方面,可以從噴槍結構入手,如:控制噴槍的空燃比例,使得窯爐內的氧氣得到充分的燃燒,并保證窯爐內溫度均勻;一方面,通過將氨或者尿素直接噴入窯爐體內,也可以起到脫除氮氧化物的目的;另一方面,通過微波技術進行處理。即微波在加熱作用下,氮氧化物被碳還原為氮氣,其除去率可達98%。
(4)顆粒物處理方法
目前,陶瓷企業煙塵排放采取的措施主要是安裝除塵設備。常用的除塵器有:旋風除塵器(適用于粒徑范圍在5~30mg/L顆粒物)、靜電除塵器、濕式除塵器、袋式除塵器。盡管目前除塵手段很多,且除塵效率較高,但與國家標準顆粒物為50mg/m3的要求相比還有很大的差距。因此,環保公司在這些方面還需加大研發力度,以解決陶瓷行業中的粉塵問題,使我們人類有一個健康的生存環境。
3陶瓷行業在解決環保問題時所遇到的瓶頸
在環保壓力不斷加大的前提下,陶瓷企業為了生存,也積極展開了相應的應對措施。但在采取措施的過程中陶瓷企業還是提出了很多質疑的聲音。如:廢氣治理成本較大、處理效果能否達到國家標準、“煤改氣”燃料供應不足等方面,將是限制陶瓷企業解決環保問題的幾大瓶頸。
3.1天然氣供應不足對陶瓷企業發展的影響
煤改氣這一舉動,對陶瓷行業來說既有利也有蔽。有利的方面:煤改氣后,氣體燃料燃燒一般不會產生顆粒物。同時,氣體中的硫化物、氮化物等有害氣體明顯降低,符合了政府提出的國家標準要求。但是,在污染物降低的同時又出現了新的問題,這是陶瓷企業必須面對的問題。如果陶瓷企業全面完成“煤改氣”工作,必然會導致天然氣供應不足。據了解,2013年中國天然氣消費量達到1678億m3,加上進口氣量,全年供需缺口上升至220億m3,2014年中國天然氣表觀消費量將達1860億m3。如果全國各地改氣行動繼續推進,供需缺口將進一步拉大。如果天然氣供應不足必將影響企業正常生產,那么陶瓷企業將會陷入了間歇性停窯的困境。
因此,我國天然氣供應能力的有限,在煤改氣方面需要陶瓷企業去認真思考,要量力而行。而不能不顧資源約束,一窩蜂大上“煤改氣”項目。否則,天然氣供應跟不上產生供應而導致停窯的問題,將會對陶瓷企業帶來更大的損失,這是我們陶瓷企業值得深思的問題。
3.2廢氣治理成本問題對陶瓷企業發展的影響
目前來說,企業在環保建設中的難點主要是廢氣治理面對的成本過高問題。例如:在煤改氣,天然氣的價格問題是陶瓷企業一直關注的問題。如果改成天然氣,生產燃氣成本大概會增加60%左右。相應的每個月大概要多投入500~700萬左右的費用。除了其燃料成本要上升60%左右外,還有窯爐管道、噴槍等改造等方面的成本,例如,一條300m的小窯進行天然氣改造,需投入成本大概要100萬左右。那些成本壓力頂不住的陶企,基本都會被淘汰掉。再如,某企業老板算了一筆賬,以脫硫塔為例,一個脫硫塔的成本費用在70~80萬元,而且其使用壽命只有3~5年(脫硫塔以鐵為主材料,與廢氣接觸容易腐蝕,所以大大縮短了脫硫塔的使用壽命)。這個費用還僅僅是一次性投入的成本。如果脫硫塔開始運行,設備運行需要的藥劑成本每天都達到2~3萬元,一年下來成本驚人。另外,還有噴霧塔中的布袋除塵設備就有好幾個,而每一個的投資費用大約在100萬元。因此,昂貴的價格讓很多陶瓷企業望而卻步,這也是制約陶瓷行業向無污染方向發展的重要因素之一。
3.3脫硝問題對陶瓷環保的影響
隨著當前環境現狀日益嚴峻,氮氧化物治理是橫亙在陶瓷企業污染整治面前的“攔路虎”。其主要原因表現以下幾個方面:首先,是脫硝成本很大。目前,也有一些環保公司說可以采用某種技術使氮氧化物的含量降低到新標準的范圍之內,但是,其昂貴的費用是很多陶瓷企業很難承受;其次,脫硝技術還不成熟。傳統的脫硝技術都是采用噴尿素的方式。眾所周知,窯爐在高溫脫硝時很容易導致釉面結晶,主要是尿素與原料中的某些成份發生反應,導致表面產生晶花。所以,要想完全治理氮氧化物,環保公司應該研發一些先進的技術,如:如何通過研制低溫噴槍來達到降低氮氧化物的含量。因為噴槍中心火焰太高,通過噴灑尿素脫硝過程中,將會是氮氧化物產生的高發點,如果窯爐中噴槍火焰不要太集中(溫度在1380℃左右),將會阻礙氮氧化物的產生,而最終達到脫硝的目的。總體來說,目前,脫硝技術很不完善,對于環保公司來說還有很大的上升空間,希望能繼續努力,為我們的環保事業做更大的貢獻。
4結語
隨著新標準的出臺,陶瓷行業面對環保問題已經砸開了鍋。到目前為止,有多少企業能到達國家標準,又有多少企業反對執行環保措施。環保成本的大力增?a href='http://www.3898z.com/baike/224/264088.html' target='_blank' style='color:#136ec2'>郵購芏嗥笠滴薹ㄉ媯綣悶笠蕩锏交繁1曜跡陀Ω么罅χС制笠抵蔥謝繁#紓航檔吞烊黃鄹瘢換蛭蔥謝繁5奶沾善笠抵С忠歡ǖ木選K裕繁1曜際欽媸檔奈頤塹慕】底畔耄故侵皇墻枳耪飧銎旌帕磧幸?這都是值得我們大家去探討的話題。