利用水泥窑处置污泥的优越性及政府财政补贴讨论

丁奕

1 前言

近年来，利用水泥窑处理城市污泥的研究取得了较大进展，中材国际旗下的各大设计院正在推广利用水泥窑处置城市污泥的无害化处理技术。北京水泥厂、广东越堡水泥有限公司进行的污泥规模化处置，投入使用的装置运行效果良好，走在了业界前列。

本文将从利用水泥窑处置城市污泥的技术现状出发，通过实例的定性和定量综合效益分析，从利益平衡角度探讨适度的政策措施，以期达到国家、社会和企业的利益平衡，调动各方积极性。

2 利用水泥窑处置污泥的技术已基本成熟

（1）工艺简单

利用水泥回转窑处理城镇污泥的工艺较为简单：污泥通过密闭运输、储存仓、泵送进入水泥窑处置，增加防臭味外溢的负压环境，将臭味气体导入分解炉富氧燃烧。在适当控制污泥处置规模的前提下，不需要对已有技术装备进行大规模改造。

（2）可以实现污泥的资源化利用

污泥中的有机成分和无机成分都能得到充分利用，资源化效率高。污泥中含有大量有机质，55%以上为可燃成分，具有相当高的热值，即使将含水率80%污泥直接投入烟室，其中有机物的分解燃烧仍然能够为污泥中水分的蒸发提供大部分热量。无机成分与水泥生产所用的部分原料基本相似，烧制出的水泥熟料物化指标等不会影响水泥性能。利用水泥回转窑处理城市污泥，不仅具有焚烧法的减容、减量化特征，且燃烧后的残渣成为水泥熟料的一部分，不需要对焚烧灰进行填埋处置，是一种两全其美的污泥处置途径。

（3）规模化和环保性优势突出

回转窑热容量大、工作状态稳定、处理量大，且水泥厂均配备大量环保设施，环境自净能力强，不需要额外投资除尘设备，规模化和环保性优势突出。

2006年北京水泥厂焚烧的污泥累计达到20628t。经北京市环境保护监测中心监测，大气污染物排放指标全部满足国家现有的行业标准要求；经中国科学院生态环境研究中心测试，二噁英排放仅为0.0005ngTEQ/m3（标），远优于欧盟标准（中国标准：≤1ngTEQ/m3，欧盟标准：≤0.1ng-TEQ/m3）；经天津市环境监测中心监测，水泥产品重金属含量均满足欧盟水泥产品的限制要求；经天津市建筑材料产品质量监督检测中心监测，水泥产品的放射性及强度均满足国家标准要求指标。

（4）基本不影响水泥品质

将污泥焚烧灰渣的矿物质成分与波特兰水泥成分进行比较，结果显示，污泥焚烧灰除CaO含量较低、SiO2含量较高外，其他成分含量与波特兰水泥含量相当。因此，污泥焚烧灰加入一定量的石灰或石灰石，经煅烧即可制成波特兰水泥。

但是，处置利用污泥必须以不影响水泥的品质为前提，因此要分析污泥中的硫、氯、碱含量，评估对水泥质量的影响，确定合理的加入比例。处置过程中需对水泥厂的原燃料品质及配料方案进行调整，有害的硫、氯、碱含量应满足水泥行业的控制标准，即折合至入窑生料其硫碱元素的当量比S/R应控制在0.6～1.0左右，Cl元素则控制在0.03%～0.04%以下。

北京水泥厂对投入污泥前后水泥的品质进行了对比试验，实验结果表明：水泥窑投入污泥后对水泥品质影响不大。利用污泥和污泥焚烧灰制造出的水泥，与普通硅酸盐水泥相比，在颗粒度、相对密度等方面基本相似，而在稳固性、膨胀密度、固化时间方面较好。

总之，水泥窑处置城市污泥方便、高效，技术基本成熟。一方面有利于水泥行业节能降耗，减少对传统不可再生资源的消耗，减少对环境的破坏；另一方面，大量消纳废弃物，有利于减轻环境负荷。另外，现代化、规模化水泥厂地域分布广，有利于污泥就地消纳和水泥窑处理污泥技术的推广。

3 污泥处置的社会、环境效益

用水泥窑处置污泥具有明显的社会环境效益。以某厂水泥窑协同处置污泥及一般工业固废项目为例，项目日处理污泥150t（含水约80%）。社会环境效益主要体现在以下几方面：

（1）少量替代不可再生资源

该项目每年处置4.5万吨污泥，每年可节约硅铝质原料资源4500t左右，对节约利用不可再生资源有积极意义。

（2）有机物分解彻底，避免二次污染

污泥喂入回转窑内，在1500℃左右的工况下，病原体不可能存活，有害有机物可充分燃烧。根据天津水泥工业设计研究院有限公司的研究，焚烧率可达99.999%，即便是二噁英等稳定的有机物也能被完全分解，与倾倒、填埋等原始方式相比有效避免了二次污染。

（3）污泥中的重金属得到有效固化

在水泥烧成过程中，污泥灰渣中的重金属能够被固定在水泥熟料的结构中，从而达到被固化的作用。上海水泥厂曾对由城市污水污泥为原料制成的水泥进行了鉴定，结果显示，尽管污泥中重金属含量较高，但经过水泥烧成过程的稳定、固化后，其重金属浸出浓度基本符合环保要求。

（4）节约土地

以该项目为例，项目每年处置污泥4.5万吨，相当于节约填埋库容4.5万m3，节约库容可填埋生活垃圾2万吨，相当于6万人全年年垃圾产生量。

（5）减排效果明显

根据相关文献测算，污泥填埋场甲烷产生潜能为每吨干污泥66.6 kg，以此数据进行测算，项目实施后甲烷气体减排潜能为每年599.4t。

项目采用水泥窑对污泥进行协同处置，污泥本身焚烧只产生CO2，不产生甲烷气体。污泥本身焚烧产生CO23100t，补充燃煤产生CO24950t，累计产生CO2量为8050t。

根据温室气体的全球变暖潜能值（GWP）换算，减少1t甲烷排放就相当于减少了25t CO2排放，本项目CO2减排潜能为 599.4×25-8050＝6935吨/年。

表1 处置污泥平均成本估算一览表*

总体来看，利用水泥窑协同处置污泥项目可以很好地解决城市污泥处理处置问题，可以实现无害化、减量化、资源化，大大降低城市的环境污染，改善人民的生活环境，控制和预防各种传染病、公害病，具有显著的社会、生态环境效益。

4 处置污泥需要的政策扶持底线

以利用水泥窑处置污泥的该项目为例，本项目是在现有的水泥生产线的基础上建设污泥处置系统，使得生产线在生产水泥的同时每年处置4.5万吨污泥，项目总投资793万元。按照《建设项目经济评价方法与参数》第三版规定的口径计算，项目建设规模总投资为743万元。

经过分析计算，处置污泥的平均成本见表1。

若使水泥窑消纳污泥的投资活动成立，企业需要有一笔既可抵消处置污泥的成本费用支出，又有适度的投资回报的收入，以使投资活动在财务上可行。

若考虑通过政府补贴的方式来解决投资者回报问题，根据本项目的试算，当每处理1t污泥政府补贴达到171元（不含增值税）时，项目全投资内部收益率可以达到11%（所得税后），满足水泥项目基准收益率水平。换言之，若只靠政府补贴来鼓励水泥企业消纳城市污泥，则每处置1吨污泥政府需要补贴171元才能换取水泥企业的投资意愿。这是基于项目当地情况确定的政策扶持底线，其他地区可参考当地能源、运输、人工等价格水平进行适当调整。

城市污泥处理有各种方式，利用水泥窑进行无害化处理是可行的选择之一，尤其适用于在城市周围有现代化水泥工厂的地区。但污泥处置属于公益性项目，不具备商业化开发的条件，投资者回报的实现方式只能主要通过财政补贴、税收调节等政府补贴方式。

客观上，由于填埋、焚烧、减量化处置或者堆肥等污泥处置方式都需要花费成本，所以，理论上政府补贴属于转移支付性质，不会增加财政负担。而且，水泥窑处置污泥属于无害化处理，处置过程充分借力水泥生产特点，仅需投资储运设备、设施，投资较少，对财政补贴的要求程度也较低。

政府补贴标准（底线）计算公式如下（元/t）：处置污泥所需补贴=处置污泥成本+最低利润。

从表1的情况可以看出，污泥处置成本主要与当地能源、运输及人工成本有关，每处理1t污泥大致需要花费50kg煤（低位热值应达到22990kJ/kg）、70kWh电、1h熟练工人工成本、从污泥出产地到水泥厂专项运输费等直接支出以及约24元左右的其他费用，而最低利润为30元左右。

上述结论已充分考虑污泥焚烧导致的轻微减产损失、污泥资源化利用等相互抵消后对成本的影响，计算过程复杂，在此不再赘述。

上述公式和数据仅供各地、各级政府拟定或推动利用水泥窑处置城市污泥项目时参考，至于补贴方式是直接现金补贴还是税收返还由当地有关政府部门确定，本文不作建议。

参考资料：

[1]建设项目经济评价方法与参数(第三版)[M].北京：中国计划出版社,2006.

[2]建材工业建设项目经济评价方法与参数[M].北京:中国计划出版社,2010.

[3]朱英,赵由才,李鸿江.污泥填埋场气体产量的预测方法研究[J].中国环境科学,2010,30（2）：204～208.■