建筑陶瓷工業(yè)污染防治措施

王才梅， 程 浩， 張偉偉

河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）

近年來，在城鎮(zhèn)化水平快速提高、新農(nóng)村建設(shè)及“建材下鄉(xiāng)”政策等諸多利好因素下,我國(guó)建筑陶瓷工業(yè)飛速發(fā)展，并在全國(guó)進(jìn)行轉(zhuǎn)移、擴(kuò)張、重新布局，特別是江西、湖南、湖北、河南等地呈現(xiàn)大干快上之勢(shì)，成為承接經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)陶瓷產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移新的建陶生產(chǎn)基地，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展、創(chuàng)造就業(yè)等方面發(fā)揮了良好的作用；但同時(shí)，建筑陶瓷生產(chǎn)的高消耗和高污染也使當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境遭到了很大破壞。建筑陶瓷工業(yè)中的污染防治問題也越來越受到人們關(guān)注。

首先可通過采用清潔生產(chǎn)技術(shù)和正確的過程控制等方法，提高原材料及能源的使用效率，減少資源的使用，減少污染物的產(chǎn)生量和排放量，減少污染處理費(fèi)用，保護(hù)環(huán)境。在實(shí)施了各項(xiàng)清潔生產(chǎn)措施后,有一部分污染物仍不能夠做到達(dá)標(biāo)排放，則必須通過末端治理的方式進(jìn)行處理，針對(duì)工程所排放的污染物進(jìn)行有針對(duì)性的治理,使其最終能夠滿足排放標(biāo)準(zhǔn)和區(qū)域總量控制的要求[1]。

1 建筑陶瓷生產(chǎn)工藝流程及污染物產(chǎn)排情況

1.1 生產(chǎn)工藝流程

建筑陶瓷生產(chǎn)工藝流程，基本上可分為原料配料、泥漿制備、粉料制備、色釉制備、壓制、干燥、施釉、燒成、后期加工(磨邊、倒角、拋光等)和檢驗(yàn)包裝等環(huán)節(jié)。以干壓墻地磚產(chǎn)品為例，其生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

圖1 干壓墻地磚生產(chǎn)工藝流程

1.2 污染物產(chǎn)生及排放情況

陶瓷生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染可分為廢氣、廢水、固廢及噪聲等四個(gè)方面，其中主要是廢氣和廢水。

目前建筑陶瓷生產(chǎn)線多采用煤氣發(fā)生爐自制煤氣作為窯爐燃料，采用水煤漿熱風(fēng)爐作為噴霧干燥塔熱源，因此廢氣主要來源于噴霧干燥制粉,干燥及燒成窯爐工序含SO2、NOx、煙（粉）塵等為主的煙氣；廢水主要來自廠內(nèi)生活用水和工業(yè)廢水，工業(yè)廢水主要是拋光廢水、車間設(shè)備和地面沖洗廢水、煤氣車間的冷卻水和處理廢氣產(chǎn)生的廢水，廢水中主要污染物為 PH、SS、COD、氨氮、總鋅、總銅、總鉛等；廢渣主要來源于生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢品、煤灰、煤渣及污水處理產(chǎn)生的泥渣等，煤氣生產(chǎn)車間產(chǎn)生的焦油作為副產(chǎn)品外售；噪聲主要來源于球磨機(jī)、攪拌機(jī)、提升機(jī)械、空壓機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、輸送帶、拋光設(shè)備、磨邊設(shè)備等生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備，均屬高噪聲的設(shè)備[2]。

2 清潔生產(chǎn)技術(shù)

2.1 原輔材料

粉料制備及拋光磨邊工序是建筑陶瓷企業(yè)產(chǎn)生粉塵污染和噪聲污染的主要場(chǎng)所,特別是含游離二氧化硅的粉塵對(duì)人體會(huì)造成極大的危害。根據(jù)國(guó)外建筑陶瓷企業(yè)大多采用專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化原料進(jìn)行生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，我國(guó)建筑陶瓷企業(yè)也應(yīng)因地制宜，逐步在生產(chǎn)中推廣采用專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化原料替代原料的預(yù)處理。在原料加工企業(yè)則可采用專用環(huán)保設(shè)備，以減少粉塵污染和噪聲污染。

另外有條件的地區(qū)可采用天然氣、液化石油氣、輕柴油或電加熱等清潔燃料代替目前廣泛使用的燃煤熱風(fēng)爐、煤制氣等，以減少?gòu)U氣、廢渣的產(chǎn)生和排放量。

2.2 技術(shù)工藝及設(shè)備

優(yōu)選高效節(jié)能設(shè)備，如優(yōu)化窯爐結(jié)構(gòu)、采用高效燃燒裝置、使用節(jié)能長(zhǎng)壽筑爐材料等，均可有效降低產(chǎn)品能耗，并提高產(chǎn)品質(zhì)量；采用密閉型設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)，減少粉塵無組織排放；廠區(qū)排水采用清污分流，并全部循環(huán)使用，減少新水用量，減少水污染物排放量；壓制、磨邊工序采用袋式除塵器回收物料回用生產(chǎn)，節(jié)約原料，減少污染物排放；窯爐廢熱梯級(jí)利用，節(jié)約能源，減少污染物排放；可設(shè)置余熱鍋爐，用煙氣熱量生產(chǎn)蒸汽并用產(chǎn)生的蒸汽來發(fā)電或利用煙氣余熱產(chǎn)生的蒸汽來制冷和供暖。

2.3 生產(chǎn)過程管理

采用中央自動(dòng)控制設(shè)備，進(jìn)行數(shù)學(xué)模型優(yōu)化控制，節(jié)約電耗、物耗、能耗；對(duì)職工進(jìn)行系統(tǒng)的崗位培訓(xùn)，提高職工技能，高效生產(chǎn)；加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)，節(jié)約成本；加強(qiáng)原料的管理和使用，減少原料損耗。

3 末端治理措施

3.1 廢氣治理措施

建筑陶瓷生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣主要為:噴霧干燥塔廢氣、窯爐燒制廢氣，其主要污染因子為 SO2、NOx、煙（粉）塵。脫氮目前對(duì)于建筑陶瓷企業(yè)還是一件難事;脫硫除塵目前企業(yè)主要通過采用清潔能源進(jìn)行控制，如采用含硫量低的油、天然氣、電等，另外對(duì)煤進(jìn)行脫硫改成水煤漿或者是采用煤制氣脫硫后作燃料以達(dá)到除塵脫硫的作用[3]。另外，可采取以下推薦的治理技術(shù)，見表1。

表1 廢氣污染治理技術(shù)表

以下分述兩種治理技術(shù)方法:

1）噴霧干燥塔廢氣治理工藝流程如圖2所示。

圖2 噴霧干燥塔廢氣治理工藝流程

該工藝優(yōu)點(diǎn)為:除塵效率≥99%,粉塵排放濃度≤100mg/m3；脫硫效率≥75%，SO2排放濃度≤200mg/m3；設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定，維護(hù)方便；安裝場(chǎng)地不受限制。

2）窯爐廢氣治理工藝流程如圖3所示。

圖3 窯爐廢氣治理工藝流程

煙氣進(jìn)入換熱器與低溫?zé)煔鉄峤粨Q后，進(jìn)入除塵塔，在塔體內(nèi)螺旋上升，與堿液多次重復(fù)碰撞、充分接觸，煙氣中的粉塵、SO2、NOx等有害物質(zhì)留在吸收液中,凈化后煙氣經(jīng)塔頂脫水段脫水后進(jìn)入換熱器經(jīng)高溫?zé)煔饧訜岬?0℃以上后外排。脫硫劑采用Ca(OH)2。工藝關(guān)鍵設(shè)備為脫硫除塵塔，塔內(nèi)籿玻璃鋼加石板，易于管理；運(yùn)行費(fèi)用低，穩(wěn)定可靠；利用換熱器以高溫?zé)煔鉃闊嵩醇訜醿艋療煔夂?煙氣中氣霧成分被加熱，排放煙氣視覺效果良好,在環(huán)境中擴(kuò)散速度加快；噴淋系統(tǒng)采用陶瓷螺旋無堵塞噴頭，霧化優(yōu)良，耐腐蝕、耐高溫、不堵塞。

3.2 廢水治理措施

1）生活污水治理措施

建筑陶瓷企業(yè)生活污水一般采取生物接觸氧化法一體化生活污水處理裝置處理達(dá)標(biāo)后外排，對(duì)環(huán)境影響不大。

2）生產(chǎn)廢水處理措施

因廢水污染程度差別較大，根據(jù)清污分流的原則，將色釉料工段的廢水與坯料和其它工段產(chǎn)生的廢水分開處理，以便回收利用，減輕處理負(fù)荷。坯料泥水是一個(gè)膠體分散體系，膠粒表面帶負(fù)電，所以在處理這類廢水時(shí)，須向廢水中投加混凝劑，壓縮雙電層，降低ζ電位，破壞膠體的穩(wěn)定性，從而達(dá)到泥水分離的目的。具體工藝流程如下:廢水經(jīng)格柵去除粗大懸浮物后流入初沉池,水由泵抽送并與吸入段投加的微量PAC混凝劑混合后進(jìn)入平流式沉淀池;水中的懸浮物與混凝劑經(jīng)過數(shù)分鐘的反應(yīng)，形成水解聚合物，產(chǎn)生雙電層壓縮、吸附架橋和網(wǎng)捕作用而聚結(jié)沉淀，上面清水則流入清水池回用；經(jīng)初沉池和反應(yīng)池沉積的泥漿再泵入濃縮池，上清液返回初沉池,濃漿則通過泵按比例混入球磨漿池回收利用，也可經(jīng)壓榨脫水后形成泥餅備用。

色釉料廢水因化學(xué)成分較復(fù)雜，廢水經(jīng)通常的沉淀、壓濾等處理后，還應(yīng)采用離子交換法去除金屬離子，這樣處理后的水才可以回用[4]。

3.3 廢渣治理措施

一般在原料車間產(chǎn)生的廢渣，主要組成就是廢坯料，因此，經(jīng)凈化處理后得到的廢渣按一定的比例摻入坯料中利用。成形車間產(chǎn)生的廢渣有些含有色釉料，不能直接利用，需經(jīng)過處理后方能加以利用,如施過滲花釉的廢坯可以先化成漿，然后再通過壓濾的方法將金屬離子除去；或利用離子交換方法除去金屬離子，保證坯料組成不產(chǎn)生明顯的變化，然后按比例加以利用。

燒成得到的廢瓷坯,可以通過下述的方法加以回收利用，以便減少固體垃圾。一種方法是將部分廢瓷渣經(jīng)過挑選后，粉碎成細(xì)顆粒作熟料使用；二是開辟新使用途徑，將廢瓷磚經(jīng)破碎，添加適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合劑(如紙漿廢液、聚乙烯醇、甲基纖維素，添加量1%～2%)、助熔劑(熔塊、長(zhǎng)石、玻纖廢料等，加入量10%～15%)，加工制備成透水磚，既減少了固體垃圾，保護(hù)了環(huán)境，又增加了經(jīng)濟(jì)效益[5]。

3.4 噪聲治理措施

噪聲控制從控制聲源、阻攔聲音傳播和加強(qiáng)個(gè)人防護(hù)這三方面考慮，并將三者有機(jī)地統(tǒng)一起來。陶瓷生產(chǎn)線對(duì)噪聲的控制首先從聲源上著手，盡可能地選用低噪聲設(shè)備；對(duì)產(chǎn)生機(jī)械噪聲的設(shè)備，如攪拌機(jī)、球磨機(jī)等，在設(shè)備與基礎(chǔ)之間安裝減振裝置，可消聲5～15dB(A)；對(duì)產(chǎn)生氣流噪聲的設(shè)備,如空壓機(jī)、風(fēng)機(jī)對(duì)空排氣口等安裝消音器,一般消聲20 dB(A)左右。其次在噪聲傳播途徑上采取措施加以控制，如將高噪聲車間做成封閉式圍護(hù)結(jié)構(gòu)，使噪聲下降15～25dB(A)左右；同時(shí)，采用車間外綠化，利用樹木的屏蔽作用使噪聲得到不同程度的隔絕和吸收。另外，在廠區(qū)布置中，將各種高噪聲車間布置在生產(chǎn)廠區(qū)的中部,遠(yuǎn)離廠前區(qū)和周圍居民區(qū)，在噪聲易超標(biāo)廠界設(shè)置隔音屏障,以減輕噪聲對(duì)附近居民的干擾。

3.5 廠區(qū)防滲措施

為避免物料、生產(chǎn)廢水的非正常排放對(duì)地下水和土壤造成影響，應(yīng)采取以下防滲措施:

1）對(duì)生產(chǎn)廠區(qū)和廢水儲(chǔ)存、處理設(shè)施等采取全面防腐、防滲處理，重點(diǎn)區(qū)域包括原料區(qū)、產(chǎn)品儲(chǔ)存?zhèn)}庫(kù)、危險(xiǎn)品暫存處、泵房及廢水處理設(shè)施等，車間地面全部采用防滲混凝土硬化，混凝土厚度不小于15cm。對(duì)涉及的其它廢水儲(chǔ)存構(gòu)筑物也采用混凝土結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行防腐防滲設(shè)計(jì)，以上地面建設(shè)具體施工操作應(yīng)嚴(yán)格按照《危險(xiǎn)廢物貯存污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18596-2001）的要求進(jìn)行設(shè)計(jì),確保防滲層厚度≥2mm，防滲層滲透系數(shù)≤1×10-10m/s。

2）地面防腐防滲層構(gòu)筑方法為首先將素土夯實(shí)，再在上面構(gòu)筑15cm厚的防滲混凝土，然后在混凝土層上涂三層196環(huán)氧樹脂（不小于5cm厚）。廢水處理裝置區(qū)及暫存設(shè)施采用防滲混凝土構(gòu)筑，表面涂三層196環(huán)氧樹脂，防滲層滲透系數(shù)≤1×10-10m/s。

3）廢水收集池、暫存池均建設(shè)防滲水泥池，地底部做好防滲處理，池底和池壁采用混凝土構(gòu)筑。廢水輸送構(gòu)筑物采取嚴(yán)格防滲處理，避免廢水的跑冒。

4）生產(chǎn)廠區(qū)其他區(qū)域（除綠化用地之外）應(yīng)全部進(jìn)行硬化處理，實(shí)現(xiàn)廠區(qū)不裸露土層。

5）考慮污水處理設(shè)施發(fā)生非正常情況，生產(chǎn)廢水沉淀池應(yīng)按三天的生產(chǎn)廢水產(chǎn)生量考慮，廢水沉淀池采用前面方式做好防滲處理。

4 結(jié)語(yǔ)

建筑陶瓷工業(yè)既是高耗能工業(yè)，又是高污染工業(yè)，建筑陶瓷工業(yè)的污染防治任重道遠(yuǎn)。一方面應(yīng)實(shí)施清潔生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)物耗最少化、廢物減量化和效益最大化；另一方面加強(qiáng)末端控制，完善污染治理措施，使各種污染物能達(dá)標(biāo)排放，減少對(duì)環(huán)境的影響。

只有這樣，我國(guó)建筑陶瓷工業(yè)才能由大變強(qiáng)，真正實(shí)現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展。

[1]張娜.我國(guó)建筑陶瓷工業(yè)環(huán)境污染與治理[J].陶瓷,2006（7）

[2]張光磊等.環(huán)境協(xié)調(diào)性陶瓷材料的發(fā)展及其探討[J].中國(guó)陶瓷,2009（6）

[3]李海明.陶瓷業(yè)發(fā)生爐煤氣脫硫探討[J].化工設(shè)計(jì),2009（1）

[4]薛福連.陶瓷工業(yè)廢水治理與綜合利用[J].陶瓷,2005（6）

[5]陳斌等.陶瓷行業(yè)推行和實(shí)施清潔生產(chǎn)的對(duì)策研究[J].陶瓷,2006（12）