水泥窯協(xié)同處理污泥專利技術(shù)及其在國內(nèi)外的應(yīng)用

利用水泥窯高溫的特性協(xié)同處置城市污水廠污泥，無害化處置污泥的同時實現(xiàn)能源再生利用。本文通過檢索水泥窯處理污泥的世界范圍專利和中國專利，重點綜述了我國利用水泥窯處理城市污水廠污泥的專利技術(shù)，為選擇污泥處理處置的有效方法提供參考和借鑒。

隨著我國城鎮(zhèn)污水處理率的不斷提高，城鎮(zhèn)污水處理廠污泥產(chǎn)生量急劇增加。利用水泥廠煅燒設(shè)備處理污水處理廠污泥，不僅解決了污水處理廠污泥處理問題，還可以利用污泥替代部分水泥原料生產(chǎn)熟料，充分利用污泥焚燒過程中所釋放的低位熱值，達到污泥穩(wěn)定化、無害化、減量化和資源綜合利用的目的。近年來，越來越多的相關(guān)技術(shù)被研發(fā)并申請專利。目前，水泥窯協(xié)同處理城市污泥技術(shù)在推廣應(yīng)用方面不是很普遍，因此，本文通過檢索2013年6月31日以前公開的有關(guān)水泥窯處理污泥的世界范圍專利和中國專利（中國專利包括發(fā)明和實用新型），重點綜述了我國利用水泥窯處理城市污水廠污泥的專利技術(shù)，為選擇污泥處理處置的有效方法提供參考和借鑒。

1國內(nèi)外專利申請概況

上世紀七十年代中期由德國和日本率先提出水泥窯協(xié)同處理污泥的技術(shù)，并申請了相關(guān)專利。世界各國相關(guān)專利的申請情況如圖1所示。由圖1可見，在世界范圍內(nèi)，水泥窯協(xié)同處理污泥技術(shù)的專利申請量呈逐年增長的趨勢，尤其是進入21世紀以來，十年的申請量由上世紀90年代的40件增長為166件，增長率超過300%。其中，日本專利所占的比例最高，近十年的增長趨勢也比較迅猛。值得關(guān)注的是，相關(guān)技術(shù)的中國專利在2005年開始出現(xiàn)，至2012年申請量達到了33件。

世界各國對污泥的處理和資源化利用方式愈加重視，已成為環(huán)境科學領(lǐng)域的重要研究課題之一。由于各國在自然環(huán)境、經(jīng)濟水平和科技水平等方面存在差異，各國對污泥的處理方法也不盡相同。日本和德國的污泥處理處置技術(shù)相對較成熟，通過對其技術(shù)的分析，可為我國污泥處理處置帶來一定的參考和借鑒。

目前德國污泥已經(jīng)實現(xiàn)100%穩(wěn)定化處理，污水廠最高60%的能耗可以通過污泥生物質(zhì)能回收。污泥已不再被視為污染物，污泥處理從單純的消納處置轉(zhuǎn)變?yōu)橘Y源與能源的綜合利用。2000年之后，德國的水泥窯協(xié)同處理污泥的專利申請量迅速減少，重點轉(zhuǎn)到作為能源利用的污泥處置方面。為了減輕填埋場的負擔，日本較大規(guī)模地采取了以干化焚燒為主的污泥處理方法。焚燒灰渣和部分脫水污泥進入水泥廠制作建材、熔融渣作為路基材料等。因此，近年來相關(guān)專利的申請量增長顯著?？吹剿喔G協(xié)同處理污泥技術(shù)在中國市場發(fā)展的前景，日本于2005-2008年在中國也申請了干燥設(shè)備、粉塵收集設(shè)備、減少污染的方法等方面的專利（水泥燒成裝置及高含水有機廢棄物的干燥方法；水泥燒成設(shè)備的排氣處理方法和處理系統(tǒng)；含水污泥的處理方法以及處理設(shè)備）。

中國最早的專利是2001年由天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院申請的“處理工業(yè)和生活污泥的方法”。該發(fā)明是將工業(yè)和生活污泥直接進入烘干機攪拌機烘干，烘干后的污泥送入流化床的懸浮爐；出爐物料經(jīng)旋風收塵器收下后直接進入水泥熟料燒成系統(tǒng)。該方法使污泥中的有機組分在燃燒中作熱值加以利用，細菌及惡臭氣體徹底燃盡，無機組分包裹在水泥熟料中，無二次污染。2007年以前，專利的申請單位主要集中于大學、設(shè)計院、科研院所等研究單位。隨著相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，企業(yè)申請專利的數(shù)量逐漸增多，發(fā)明內(nèi)容主要涉及相關(guān)設(shè)備的改進和發(fā)明方面（圖2）。