课题二十五:利用水泥窑协同处置固体废物污染控制要求

2015-09-16 18:13:00 来源 :中国建筑材料科学研究总院

    1.我国水泥窑协同处置固体废物现状

    中国是水泥生产大国。截止2012年底,规模以上水泥企业产量达到22.1亿吨,超过界水泥产量的50%,新型干法水泥生产线1637条,处于历史最高位。每年消耗约23亿吨原材料,1.9亿吨煤,造成CO₂直接排放12亿吨,以及150万吨NOx和大量烟粉尘,环境宣沉重。

    与此相对应的是,我国每年至少产生1000万吨危险废物。而城市生活垃圾产生量更以每年5-8%的速度增长,达到3亿吨左右,数量可观。据统计,历年垃圾堆存量已占用耕地5亿平方米,全国660个城市中有200个城市陷入垃圾包围之中。城乡结合区域环境恶化,危机可持续发展。

    在欧美发达地区,利用水泥窑协同处置废物已经有几十年的历史,在固体废物的处理处置方面发挥了巨大的作用。其中,欧洲RDF已占水泥企业燃料替代的12%,减少能源消耗,取得了成功的经验。同时,利用水泥窑协同处置废弃物可以充分利用水泥窑高温,碱性物料多等一系列特点,吸收处理过程中产生的二噁英等有害物质,固化废弃物中的重金属,最终使固体废物做到“无害化、减量化、资源化”。


图1:欧洲水泥窑协同处置废物种类

    中国水泥工业自90年代开始探索利用水泥窑协同处置固体废物,目前有部分企业取得一定的成功,开展了连续性的处置危险废物、生活垃圾、污泥和污染土等的工作。

    表1部分水泥窑协同处置固体废物企业


    同时,也有一些企业在开展小规模的探索性实验,针对的固体废物包括垃圾焚烧飞灰等,如北京金隅集团琉璃河水泥厂有限六合彩资料、大连小野田水泥厂均在水泥窑协同处置垃圾焚烧 2000 飞灭方面做了比较多的探索。

    在利用水泥窑协同处置废物方面,中国的水泥工业近十年取得了一定的进展,但是由于受制于相关政策法规的不明朗、废物来源的不稳定等诸多因素,尚处于起步阶段。

    2.协同处置固体废物的环境管理要求

    自2005年,国家环境保护部启动了水泥窑协同处置固体废物环境管理项目,历经8年的时间,在充分调研与试验的基础上,在相关协同处置废物企业的共同努力下,推出了《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》和技术规范,期望能够规范与引领相关企业,共同提高技术水平与管理水平,实现水泥工业的可持续发展。

    为满足国家相关环境保护标准的要求,该标准对水泥窑协同处置固体废物提出了一些规模与设施要求,如:协同处置固体废物的水泥窑应采用安装有高效布袋收尘器、单线设计规模2000吨/天以上的新型干法生产线。根据固体废物的不同物理和化学特性,其在水泥窑能投加位置可包括主燃烧器、窑门罩、分解炉、窑尾烟室、上升烟道和生料磨等。通过此类颊定可以有效避免环境风险。


    关键的环境监测控制指标仍然是烟气。在协同处置固体废物的过程中,常规烟气控标如氮氧化物、颗粒物、二氧化硫等执行国家标准GB4915《水泥工业大气污染物排放标准》(注:GB4915中的5.4.3水泥窑不得用于焚烧重金属类危险废物在修订过程中已被删除)。对于协同处置固体废物大气污染物相关特殊要求见表二中的项目,相关测试方法在标准有详细描述。特别需要关注的是,旁路放风的大气污染物也要求执行表2中的限值。

表2协同处置固体废物水泥窑大气污染物最高允许排放浓度


    3.协同处置固体废物水泥产品要求

    首先,协同处置固体废物水泥产品与常规水泥产品一样,必须完全满足GB175《通用硅酸盐水泥》中的所有项目要求。

    另一方面,对协同处置固体废物水泥产品提出了重金属的限值要求。在协同处置固体废弃物过程中,重金属与有机物有较大的区别。重金属随物料进窑后不能在高温条件下分解,最终部分重金属随水泥窑烟气排入大气,部分重金属被固化在熟料中,进入水泥产品。同时,由于目前国内工业废渣的利用比较杂乱无章,通过生料配料、水泥混合材带入产品中的重金属量影响也非常大。我们对59组常规生产线水泥样品分别进行了不同种类重金属总量的分析与测试,平均值与最大、最小值之间差距巨大,如图3所示。由此可见,重金属的影响在水泥行业中尚未引起重视。


    同时,我们对不同种类重金属总量与有效量(按照标准规定的检测方法测定的重金属浸出量)进行了分析,可以看出样品浸出的有效量相对总量处于较低的浓度水平。

 


    我们前期水泥样品有效量的测试数据表明,水泥产品中重金属浸出浓度基本能够满足《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》(送审稿)8.1条款(表3)的要求。


    4.结论

    中国水泥工业发展面临着巨大的环境压力,无论是从资源能源消耗方面,还是从对环境造成的影响方面,均要求水泥企业转变思路,积极寻求一条新的出路。

    政府层面的产业政策导向,以及国家水泥窑协同处置固体废物标准与技术规范的出台将进一步调动企业的积极性,推动水泥工业处置工业废弃物、城市污泥及垃圾在现有基础上深度和广度发展。

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