建筑陶瓷工业污染防治措施

时间：2024-08-31

王才梅，程浩，张伟伟

河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

近年来，在城镇化水平快速提高、新农村建设及“建材下乡”政策等诸多利好因素下,我国建筑陶瓷工业飞速发展，并在全国进行转移、扩张、重新布局，特别是江西、湖南、湖北、河南等地呈现大干快上之势，成为承接经济发达地区陶瓷产业转移新的建陶生产基地，为当地经济发展、创造就业等方面发挥了良好的作用；但同时，建筑陶瓷生产的高消耗和高污染也使当地自然环境遭到了很大破坏。建筑陶瓷工业中的污染防治问题也越来越受到人们关注。

首先可通过采用清洁生产技术和正确的过程控制等方法，提高原材料及能源的使用效率，减少资源的使用，减少污染物的产生量和排放量，减少污染处理费用，保护环境。在实施了各项清洁生产措施后,有一部分污染物仍不能够做到达标排放，则必须通过末端治理的方式进行处理，针对工程所排放的污染物进行有针对性的治理,使其最终能够满足排放标准和区域总量控制的要求[1]。

1 建筑陶瓷生产工艺流程及污染物产排情况

1.1 生产工艺流程

建筑陶瓷生产工艺流程，基本上可分为原料配料、泥浆制备、粉料制备、色釉制备、压制、干燥、施釉、烧成、后期加工(磨边、倒角、抛光等)和检验包装等环节。以干压墙地砖产品为例，其生产工艺流程如图1所示。

图1 干压墙地砖生产工艺流程

1.2 污染物产生及排放情况

陶瓷生产对环境的污染可分为废气、废水、固废及噪声等四个方面，其中主要是废气和废水。

目前建筑陶瓷生产线多采用煤气发生炉自制煤气作为窑炉燃料，采用水煤浆热风炉作为喷雾干燥塔热源，因此废气主要来源于喷雾干燥制粉,干燥及烧成窑炉工序含SO2、NOx、烟（粉）尘等为主的烟气；废水主要来自厂内生活用水和工业废水，工业废水主要是抛光废水、车间设备和地面冲洗废水、煤气车间的冷却水和处理废气产生的废水，废水中主要污染物为 PH、SS、COD、氨氮、总锌、总铜、总铅等；废渣主要来源于生产过程中产生的废品、煤灰、煤渣及污水处理产生的泥渣等，煤气生产车间产生的焦油作为副产品外售；噪声主要来源于球磨机、搅拌机、提升机械、空压机、鼓风机、输送带、抛光设备、磨边设备等生产机械设备，均属高噪声的设备[2]。

2 清洁生产技术

2.1 原辅材料

粉料制备及抛光磨边工序是建筑陶瓷企业产生粉尘污染和噪声污染的主要场所,特别是含游离二氧化硅的粉尘对人体会造成极大的危害。根据国外建筑陶瓷企业大多采用专业化、标准化、系列化原料进行生产的经验，我国建筑陶瓷企业也应因地制宜，逐步在生产中推广采用专业化、标准化、系列化原料替代原料的预处理。在原料加工企业则可采用专用环保设备，以减少粉尘污染和噪声污染。

另外有条件的地区可采用天然气、液化石油气、轻柴油或电加热等清洁燃料代替目前广泛使用的燃煤热风炉、煤制气等，以减少废气、废渣的产生和排放量。

2.2 技术工艺及设备

优选高效节能设备，如优化窑炉结构、采用高效燃烧装置、使用节能长寿筑炉材料等，均可有效降低产品能耗，并提高产品质量；采用密闭型设备和生产技术，减少粉尘无组织排放；厂区排水采用清污分流，并全部循环使用，减少新水用量，减少水污染物排放量；压制、磨边工序采用袋式除尘器回收物料回用生产，节约原料，减少污染物排放；窑炉废热梯级利用，节约能源，减少污染物排放；可设置余热锅炉，用烟气热量生产蒸汽并用产生的蒸汽来发电或利用烟气余热产生的蒸汽来制冷和供暖。

2.3 生产过程管理

采用中央自动控制设备，进行数学模型优化控制，节约电耗、物耗、能耗；对职工进行系统的岗位培训，提高职工技能，高效生产；加强设备维护保养，节约成本；加强原料的管理和使用，减少原料损耗。

3 末端治理措施

3.1 废气治理措施

建筑陶瓷生产过程中产生的废气主要为:喷雾干燥塔废气、窑炉烧制废气，其主要污染因子为 SO2、NOx、烟（粉）尘。脱氮目前对于建筑陶瓷企业还是一件难事;脱硫除尘目前企业主要通过采用清洁能源进行控制，如采用含硫量低的油、天然气、电等，另外对煤进行脱硫改成水煤浆或者是采用煤制气脱硫后作燃料以达到除尘脱硫的作用[3]。另外，可采取以下推荐的治理技术，见表1。

表1 废气污染治理技术表

以下分述两种治理技术方法:

1）喷雾干燥塔废气治理工艺流程如图2所示。

图2 喷雾干燥塔废气治理工艺流程

该工艺优点为:除尘效率≥99%,粉尘排放浓度≤100mg/m3；脱硫效率≥75%，SO2排放浓度≤200mg/m3；设备结构简单，运行稳定，维护方便；安装场地不受限制。

2）窑炉废气治理工艺流程如图3所示。

图3 窑炉废气治理工艺流程

烟气进入换热器与低温烟气热交换后，进入除尘塔，在塔体内螺旋上升，与碱液多次重复碰撞、充分接触，烟气中的粉尘、SO2、NOx等有害物质留在吸收液中,净化后烟气经塔顶脱水段脱水后进入换热器经高温烟气加热到90℃以上后外排。脱硫剂采用Ca(OH)2。工艺关键设备为脱硫除尘塔，塔内籿玻璃钢加石板，易于管理；运行费用低，稳定可靠；利用换热器以高温烟气为热源加热净化烟气后,烟气中气雾成分被加热，排放烟气视觉效果良好,在环境中扩散速度加快；喷淋系统采用陶瓷螺旋无堵塞喷头，雾化优良，耐腐蚀、耐高温、不堵塞。

3.2 废水治理措施

1）生活污水治理措施

建筑陶瓷企业生活污水一般采取生物接触氧化法一体化生活污水处理装置处理达标后外排，对环境影响不大。

2）生产废水处理措施

因废水污染程度差别较大，根据清污分流的原则，将色釉料工段的废水与坯料和其它工段产生的废水分开处理，以便回收利用，减轻处理负荷。坯料泥水是一个胶体分散体系，胶粒表面带负电，所以在处理这类废水时，须向废水中投加混凝剂，压缩双电层，降低ζ电位，破坏胶体的稳定性，从而达到泥水分离的目的。具体工艺流程如下:废水经格栅去除粗大悬浮物后流入初沉池,水由泵抽送并与吸入段投加的微量PAC混凝剂混合后进入平流式沉淀池;水中的悬浮物与混凝剂经过数分钟的反应，形成水解聚合物，产生双电层压缩、吸附架桥和网捕作用而聚结沉淀，上面清水则流入清水池回用；经初沉池和反应池沉积的泥浆再泵入浓缩池，上清液返回初沉池,浓浆则通过泵按比例混入球磨浆池回收利用，也可经压榨脱水后形成泥饼备用。

色釉料废水因化学成分较复杂，废水经通常的沉淀、压滤等处理后，还应采用离子交换法去除金属离子，这样处理后的水才可以回用[4]。

3.3 废渣治理措施

一般在原料车间产生的废渣，主要组成就是废坯料，因此，经净化处理后得到的废渣按一定的比例掺入坯料中利用。成形车间产生的废渣有些含有色釉料，不能直接利用，需经过处理后方能加以利用,如施过渗花釉的废坯可以先化成浆，然后再通过压滤的方法将金属离子除去；或利用离子交换方法除去金属离子，保证坯料组成不产生明显的变化，然后按比例加以利用。

烧成得到的废瓷坯,可以通过下述的方法加以回收利用，以便减少固体垃圾。一种方法是将部分废瓷渣经过挑选后，粉碎成细颗粒作熟料使用；二是开辟新使用途径，将废瓷砖经破碎，添加适当的结合剂(如纸浆废液、聚乙烯醇、甲基纤维素，添加量1%～2%)、助熔剂(熔块、长石、玻纤废料等，加入量10%～15%)，加工制备成透水砖，既减少了固体垃圾，保护了环境，又增加了经济效益[5]。

3.4 噪声治理措施

噪声控制从控制声源、阻拦声音传播和加强个人防护这三方面考虑，并将三者有机地统一起来。陶瓷生产线对噪声的控制首先从声源上着手，尽可能地选用低噪声设备；对产生机械噪声的设备，如搅拌机、球磨机等，在设备与基础之间安装减振装置，可消声5～15dB(A)；对产生气流噪声的设备,如空压机、风机对空排气口等安装消音器,一般消声20 dB(A)左右。其次在噪声传播途径上采取措施加以控制，如将高噪声车间做成封闭式围护结构，使噪声下降15～25dB(A)左右；同时，采用车间外绿化，利用树木的屏蔽作用使噪声得到不同程度的隔绝和吸收。另外，在厂区布置中，将各种高噪声车间布置在生产厂区的中部,远离厂前区和周围居民区，在噪声易超标厂界设置隔音屏障,以减轻噪声对附近居民的干扰。

3.5 厂区防渗措施

为避免物料、生产废水的非正常排放对地下水和土壤造成影响，应采取以下防渗措施:

1）对生产厂区和废水储存、处理设施等采取全面防腐、防渗处理，重点区域包括原料区、产品储存仓库、危险品暂存处、泵房及废水处理设施等，车间地面全部采用防渗混凝土硬化，混凝土厚度不小于15cm。对涉及的其它废水储存构筑物也采用混凝土结构，并进行防腐防渗设计，以上地面建设具体施工操作应严格按照《危险废物贮存污染控制标准》（GB18596-2001）的要求进行设计,确保防渗层厚度≥2mm，防渗层渗透系数≤1×10-10m/s。

2）地面防腐防渗层构筑方法为首先将素土夯实，再在上面构筑15cm厚的防渗混凝土，然后在混凝土层上涂三层196环氧树脂（不小于5cm厚）。废水处理装置区及暂存设施采用防渗混凝土构筑，表面涂三层196环氧树脂，防渗层渗透系数≤1×10-10m/s。

3）废水收集池、暂存池均建设防渗水泥池，地底部做好防渗处理，池底和池壁采用混凝土构筑。废水输送构筑物采取严格防渗处理，避免废水的跑冒。

4）生产厂区其他区域（除绿化用地之外）应全部进行硬化处理，实现厂区不裸露土层。

5）考虑污水处理设施发生非正常情况，生产废水沉淀池应按三天的生产废水产生量考虑，废水沉淀池采用前面方式做好防渗处理。