陶瓷行業(yè)污染物的解決方法及瓶頸

劉春江，喬富東，黃賓

（1.佛山市陶瓷研究所，佛山 528031；2.廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣州 510300）

節(jié)能與環(huán)保

陶瓷行業(yè)污染物的解決方法及瓶頸

劉春江1，喬富東1，黃賓2

（1.佛山市陶瓷研究所，佛山 528031；2.廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣州 510300）

本文主要闡述了陶瓷行業(yè)“三廢”污染物的解決方法，以及陶瓷行業(yè)在解決環(huán)保問題時(shí)所遇到的瓶頸。目前，陶瓷行業(yè)污染物的解決主要碰到的問題為天然氣供應(yīng)不足、廢氣治理成本問題、脫硝工藝的難點(diǎn)等方面將嚴(yán)重影響了陶瓷行業(yè)環(huán)保的治理。如何改善這些方面的問題，將是今后我們主要關(guān)注的話題。

陶瓷行業(yè)；污染；解決方法；瓶頸

1 前言

早在兩年前，由環(huán)境保護(hù)部科技標(biāo)準(zhǔn)司制定的《陶瓷工業(yè)污染排放標(biāo)準(zhǔn)》發(fā)布后，該文件首先對(duì)陶瓷工業(yè)生產(chǎn)的大氣污染、水污染和污染排放物等做了規(guī)定，這也成為陶瓷企業(yè)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物排放首個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。其中，建筑陶瓷拋光類單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排水量限值為1.0 mg/L，非拋光類為0.3 mg/L，衛(wèi)生陶瓷為6.0 mg/L，特種陶瓷為2.0 mg/L；大氣污染物排放濃度限值水煤漿二氧化硫?yàn)?00 mg/m3，顆粒物為100 mg/m3。在該項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施兩年后，通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，能具體做到這些標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)非常的少。而從2012年1月1日起，在開始的標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上又開始執(zhí)行新的限值，建筑陶瓷拋光類單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排水量限值為0.3 mg/L，非拋光類為0.1 mg/L，衛(wèi)生陶瓷為4.0 mg/L，特種陶瓷為1.0 mg/L；大氣污染物排放濃度限值水煤漿二氧化硫?yàn)?00 mg/m3，顆粒物為50 mg/m3。通過對(duì)比可知，新標(biāo)準(zhǔn)限值比原有標(biāo)準(zhǔn)更低。換句話說，新標(biāo)準(zhǔn)將更加嚴(yán)格。如果嚴(yán)格按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，大部分中小企業(yè)將很難生存。因此，陶瓷企業(yè)在環(huán)保壓力下如何生存？如何處理陶瓷生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的廢水、廢渣、廢氣等污染問題，將是我們陶瓷行業(yè)向綠色、健康方向發(fā)展的必經(jīng)之路。

2 陶瓷行業(yè)“三廢”污染物的解決方法

在建筑行業(yè)內(nèi)，企業(yè)在生產(chǎn)中對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生影響的主要是“三廢”--廢水、廢渣、廢氣。因此，陶瓷企業(yè)的環(huán)保建設(shè)也主要圍繞這三個(gè)方面開展。

2.1 廢水

隨著近年來建筑業(yè)的發(fā)展，對(duì)建筑陶瓷的需求量也日益增大，僅珠江三角洲的佛山地區(qū)現(xiàn)有近300家陶瓷廠 ，規(guī)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(chǎn)行業(yè)廢水排放量大，懸浮物含量高，如果不對(duì)其進(jìn)行有效的控制與處理，對(duì)水環(huán)境將會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的環(huán)境威脅。

2.1.1 陶瓷企業(yè)廢水的產(chǎn)生原因

陶瓷行業(yè)廢水主要產(chǎn)生于生產(chǎn)過程中的球磨 （球磨機(jī)漿料中直徑細(xì)小不合格漿料,洗球水）、壓濾機(jī)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(yùn)輸灑落及廠內(nèi)地面粉塵被雨水沖刷時(shí)也帶來一定的高濁度、高懸浮物廢水等等方面。面對(duì)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(yè)一直需要解決的問題。目前，陶瓷企業(yè)廢水回用的工藝流程如圖1所示。

2.1.2 陶瓷企業(yè)廢水處理的方法

目前，陶瓷企業(yè)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(yīng)及平流式沉淀池、斜管沉淀池、豎流式沉淀池、水力循環(huán)澄清池等等。

隔板式反應(yīng)及平流式沉淀池：由于其構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，是應(yīng)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(yè)廢水處理工業(yè)總數(shù)的90%以上。

斜管沉淀池：在很多陶瓷企業(yè)廢水處理工程中，其中7%～8%是由專業(yè)工程公司為其設(shè)計(jì)采用斜管沉淀池進(jìn)行固液分離處理的，其生產(chǎn)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(yùn)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(shí)間短，無緩沖余地，容易造成混凝反應(yīng)不善，效果不易發(fā)揮；另一方面由于陶瓷污泥黏度大，運(yùn)行時(shí)間稍長(zhǎng)后會(huì)在斜管孔內(nèi)積泥，給運(yùn)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(chǎn)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(yè)中應(yīng)用較多。水力循環(huán)澄清池：水力循環(huán)澄清池的工作原理為上升水流的能量在池內(nèi)形成一層懸浮態(tài)的泥渣層，其中的絮凝體被“過濾”截流下來，其混凝反應(yīng)充分，固液分離徹底，處理后水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)于常規(guī)處理方法，出水濁度能被控制在4度以內(nèi)。由于要滿足一定的噴嘴流速來維持水力循環(huán)，因此，設(shè)施須滿負(fù)荷運(yùn)行，進(jìn)水量便很容易控制，運(yùn)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(yùn)行效果等問題仍需環(huán)保公司站在企業(yè)的立場(chǎng)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(yè)做出更多的貢獻(xiàn)。

2.2 陶瓷工業(yè)廢渣

目前，我國(guó)陶瓷工業(yè)廢料廢渣的處理與利用技術(shù)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(yè)廢料廢渣的處理與利用已成為陶瓷生產(chǎn)廠家及陶瓷工作者共同關(guān)注的課題。

2.2.1 陶瓷工業(yè)廢渣的來源

陶瓷工業(yè)廢渣主要是指陶瓷制品的生產(chǎn)過程中，由于成型、干燥、施釉、搬運(yùn)、煅燒及貯存等工序中產(chǎn)生的廢料。通?？纱笾路譃槿悾磁黧w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(chǎn)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(jīng)凈化后所形成的固體廢料。

燒成廢料：是陶瓷制品經(jīng)焙燒后生成的廢料，主要是在貯存和搬運(yùn)等生產(chǎn)工序中的損壞而造成的。

2.2.2 陶瓷工業(yè)廢渣的處理方法

目前，陶瓷行業(yè)在處理廢渣時(shí)主要采取方式有：

第一種就是不經(jīng)處理，直接倒掉或者填埋。陶瓷工業(yè)廢渣填埋時(shí)的具體做法大致是，陶瓷工業(yè)廢渣傾入填埋場(chǎng)后，采用專用機(jī)械并攤薄壓實(shí)，累計(jì)厚度達(dá)到一定要求后，再覆蓋一定厚度的粘土并壓實(shí)，依次反復(fù)填埋、壓實(shí)、覆蓋直至填埋場(chǎng)填滿為止，這時(shí)應(yīng)對(duì)填埋場(chǎng)進(jìn)行封場(chǎng)處理，包括覆蓋500～600 mm厚的自然土并壓實(shí)，封場(chǎng)頂面坡度不大于20%，最后在填埋場(chǎng)上進(jìn)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(shù)陶瓷企業(yè)會(huì)選擇的減量處理排放；

第三種處理方式為陶瓷企業(yè)通過技術(shù)更新來進(jìn)行陶瓷廢渣的回收利用，進(jìn)行輕質(zhì)磚、透水磚、釉面磚、廣場(chǎng)磚，以及陶粒等產(chǎn)品的生產(chǎn)。

2.3 陶瓷工業(yè)廢氣

隨著我國(guó)工業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，環(huán)境污染日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。各種工業(yè)廢氣中的氮化物、硫化物、碳化物、氟化物、粉塵的排放已經(jīng)嚴(yán)重影響了人們的生活及生存環(huán)境。如何保護(hù)我們的環(huán)境，這就需要我們對(duì)廢氣的來源進(jìn)行分析，然后再對(duì)針下藥，來提高我們的空氣質(zhì)量。

2.3.1 陶瓷工業(yè)廢氣的來源

建筑衛(wèi)生陶瓷工業(yè)廢氣的來源大致可分為兩大類，第一大類是含生產(chǎn)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(shè)備在生產(chǎn)中產(chǎn)生的高溫?zé)煔?，這些煙氣中含有CO、SO2、NOX、氟化物和煙塵等。陶瓷企業(yè)的廢氣排放量大，排放點(diǎn)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(yè)的廢氣問題，是我們陶瓷行業(yè)未來的發(fā)展趨勢(shì)。

2.3.2 陶瓷工業(yè)廢氣的處理方法

建筑陶瓷工業(yè)廢氣的治理技術(shù)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(shù)、窯爐廢氣的治理技術(shù)等等。而窯爐燒成設(shè)備在生產(chǎn)中產(chǎn)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?zhǔn)住?/p>

（1）二氧化碳污染處理方法

陶瓷行業(yè)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(guó)陶瓷行業(yè)能源利用率僅美國(guó)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(duì)于陶瓷行業(yè)來說，我們可以從改善窯爐結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)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(dá)300～400℃，尾氣溫度達(dá)600～800℃，經(jīng)過窯爐改造后，窯爐外表溫度達(dá)100℃以下，尾氣溫度達(dá)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(yè)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(yè)除硫的方式主要有：第一采用選用優(yōu)質(zhì)的燃料，如：煤改氣技術(shù)，使用煤改氣技術(shù)后，廢氣物的含量明顯下降；第二，采用脫硫技術(shù)，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(shù)優(yōu)越與干法脫硫技術(shù)，其脫硫效率可達(dá)95%以上。

（3）氮化物污染處理方法

陶瓷生產(chǎn)爐內(nèi)溫度分布不均，局部高溫造成大量的氮化物產(chǎn)生。同時(shí)，窯爐內(nèi)氧濃度增加，氮化物的生產(chǎn)量加劇，如果過?？諝庀禂?shù)達(dá)15%時(shí)，氮氧化的含量達(dá)到最大值。另外，氣體在高溫區(qū)停留時(shí)間越長(zhǎng)，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(jié)構(gòu)入手，如：控制噴槍的空燃比例，使得窯爐內(nèi)的氧氣得到充分的燃燒，并保證窯爐內(nèi)溫度均勻；一方面，通過將氨或者尿素直接噴入窯爐體內(nèi)，也可以起到脫除氮氧化物的目的；另一方面，通過微波技術(shù)進(jìn)行處理。即微波在加熱作用下，氮氧化物被碳還原為氮?dú)猓涑ヂ士蛇_(dá)98%。

（4）顆粒物處理方法

目前，陶瓷企業(yè)煙塵排放采取的措施主要是安裝除塵設(shè)備。常用的除塵器有：旋風(fēng)除塵器（適用于粒徑范圍在5～30 mg/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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)顆粒物為50 mg/m3的要求相比還有很大的差距。因此，環(huán)保公司在這些方面還需加大研發(fā)力度，以解決陶瓷行業(yè)中的粉塵問題，使我們?nèi)祟愑幸粋€(gè)健康的生存環(huán)境。

3 陶瓷行業(yè)在解決環(huán)保問題時(shí)所遇到的瓶頸

在環(huán)保壓力不斷加大的前提下，陶瓷企業(yè)為了生存，也積極展開了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。但在采取措施的過程中陶瓷企業(yè)還是提出了很多質(zhì)疑的聲音。如：廢氣治理成本較大、處理效果能否達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、“煤改氣”燃料供應(yīng)不足等方面，將是限制陶瓷企業(yè)解決環(huán)保問題的幾大瓶頸。

3.1 天然氣供應(yīng)不足對(duì)陶瓷企業(yè)發(fā)展的影響

煤改氣這一舉動(dòng)，對(duì)陶瓷行業(yè)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(huì)產(chǎn)生顆粒物。同時(shí)，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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。但是，在污染物降低的同時(shí)又出現(xiàn)了新的問題，這是陶瓷企業(yè)必須面對(duì)的問題。如果陶瓷企業(yè)全面完成“煤改氣”工作，必然會(huì)導(dǎo)致天然氣供應(yīng)不足。據(jù)了解，2013年中國(guó)天然氣消費(fèi)量達(dá)到1678億m3，加上進(jìn)口氣量，全年供需缺口上升至220億m3，2014年中國(guó)天然氣表觀消費(fèi)量將達(dá)1860億m3。如果全國(guó)各地改氣行動(dòng)繼續(xù)推進(jìn)，供需缺口將進(jìn)一步拉大。如果天然氣供應(yīng)不足必將影響企業(yè)正常生產(chǎn)，那么陶瓷企業(yè)將會(huì)陷入了間歇性停窯的困境。

因此，我國(guó)天然氣供應(yīng)能力的有限，在煤改氣方面需要陶瓷企業(yè)去認(rèn)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(xiàng)目。否則，天然氣供應(yīng)跟不上產(chǎn)生供應(yīng)而導(dǎo)致停窯的問題，將會(huì)對(duì)陶瓷企業(yè)帶來更大的損失，這是我們陶瓷企業(yè)值得深思的問題。

3.2 廢氣治理成本問題對(duì)陶瓷企業(yè)發(fā)展的影響

目前來說，企業(yè)在環(huán)保建設(shè)中的難點(diǎn)主要是廢氣治理面對(duì)的成本過高問題。例如：在煤改氣，天然氣的價(jià)格問題是陶瓷企業(yè)一直關(guān)注的問題。如果改成天然氣，生產(chǎn)燃?xì)獬杀敬蟾艜?huì)增加60%左右。相應(yīng)的每個(gè)月大概要多投入500～700萬左右的費(fèi)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300 m的小窯進(jìn)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(huì)被淘汰掉。再如，某企業(yè)老板算了一筆賬，以脫硫塔為例，一個(gè)脫硫塔的成本費(fèi)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(gè)費(fèi)用還僅僅是一次性投入的成本。如果脫硫塔開始運(yùn)行，設(shè)備運(yùn)行需要的藥劑成本每天都達(dá)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(shè)備就有好幾個(gè)，而每一個(gè)的投資費(fèi)用大約在100萬元。因此，昂貴的價(jià)格讓很多陶瓷企業(yè)望而卻步，這也是制約陶瓷行業(yè)向無污染方向發(fā)展的重要因素之一。

3.3 脫硝問題對(duì)陶瓷環(huán)保的影響

隨著當(dāng)前環(huán)境現(xiàn)狀日益嚴(yán)峻，氮氧化物治理是橫亙?cè)谔沾善髽I(yè)污染整治面前的“攔路虎”。其主要原因表現(xiàn)以下幾個(gè)方面：首先，是脫硝成本很大。目前，也有一些環(huán)保公司說可以采用某種技術(shù)使氮氧化物的含量降低到新標(biāo)準(zhǔn)的范圍之內(nèi)，但是，其昂貴的費(fèi)用是很多陶瓷企業(yè)很難承受；其次，脫硝技術(shù)還不成熟。傳統(tǒng)的脫硝技術(shù)都是采用噴尿素的方式。眾所周知，窯爐在高溫脫硝時(shí)很容易導(dǎo)致釉面結(jié)晶，主要是尿素與原料中的某些成份發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致表面產(chǎn)生晶花。所以，要想完全治理氮氧化物，環(huán)保公司應(yīng)該研發(fā)一些先進(jìn)的技術(shù)，如：如何通過研制低溫噴槍來達(dá)到降低氮氧化物的含量。因?yàn)閲姌屩行幕鹧嫣撸ㄟ^噴灑尿素脫硝過程中，將會(huì)是氮氧化物產(chǎn)生的高發(fā)點(diǎn)，如果窯爐中噴槍火焰不要太集中（溫度在1380℃左右），將會(huì)阻礙氮氧化物的產(chǎn)生，而最終達(dá)到脫硝的目的。總體來說，目前，脫硝技術(shù)很不完善，對(duì)于環(huán)保公司來說還有很大的上升空間，希望能繼續(xù)努力，為我們的環(huán)保事業(yè)做更大的貢獻(xiàn)。

4 結(jié)語

隨著新標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，陶瓷行業(yè)面對(duì)環(huán)保問題已經(jīng)砸開了鍋。到目前為止，有多少企業(yè)能到達(dá)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，又有多少企業(yè)反對(duì)執(zhí)行環(huán)保措施。環(huán)保成本的大力增加使很多企業(yè)無法生存，政府如果讓企業(yè)達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，就應(yīng)該大力支持企業(yè)執(zhí)行環(huán)保，如：降低天然氣價(jià)格；或?yàn)閳?zhí)行環(huán)保的陶瓷企業(yè)支持一定的經(jīng)費(fèi)。所以，環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)是真實(shí)的為我們的健康著想，還是只是借著這個(gè)旗號(hào)另有隱情？這都是值得我們大家去探討的話題。