水泥窯共處置廢白土的環(huán)境效益分析

李 璐,黃啟飛,蔡木林,閆大海 (中國環(huán)境科學(xué)研究院固體廢物污染控制技術(shù)研究所,北京 100012)

水泥窯共處置廢白土的環(huán)境效益分析

李 璐,黃啟飛*,蔡木林,閆大海 (中國環(huán)境科學(xué)研究院固體廢物污染控制技術(shù)研究所,北京 100012)

以廢白土為研究對象,應(yīng)用生命周期評價法(LCA)對水泥窯共處置和焚燒爐處置系統(tǒng)3個類別的環(huán)境影響[人類健康(HH)、生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量(EQ)和資源(R)]進(jìn)行研究和對比分析.結(jié)果表明,水泥窯共處置廢白土有利于環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展,焚燒爐處置對環(huán)境的影響較大.水泥窯共處置和焚燒爐處置功能單位廢白土的總環(huán)境負(fù)荷分別為-1.03,0.273Pt,前者的環(huán)境負(fù)荷比后者減少了477%,相應(yīng)各指標(biāo)的減少率為:HH 413%, EQ 479%, R 36.9%. EQ在2種處置方式的LCA中均為最敏感的影響指標(biāo).水泥窯系統(tǒng)中,避免了貢獻(xiàn)率占97%以上的礦山開采階段的環(huán)境影響,是降低整個系統(tǒng)環(huán)境影響的關(guān)鍵環(huán)節(jié);焚燒爐系統(tǒng)中,電力消耗是造成環(huán)境破壞的重要階段,對各影響指標(biāo)都有很高的貢獻(xiàn)率.二、苯、重金屬的排放是水泥窯共處置廢白土的主要影響因子;粉塵和重金屬排放對焚燒處置系統(tǒng)的影響較大.

水泥窯共處置；焚燒爐；廢白土；生命周期評價；環(huán)境效益

Abstract：Life cycle assessment was used to compare the environmental impact of two disposal ways for spent bleaching clay: co-processing in a cement kiln and incineration in common hazardous waste incinerator. Three environmental impact categories, human health (HH), ecosystem quality (EQ) and resource (R) were quantified. Co-processing in cement kiln was more beneficial for sustainable development of environment than common incineration. The environment burdens were -1.03, 0.273Pt for co-processing and incinerating system, respectively. The whole burden in co-processing system was reduced by a factor of 479%, compared to that in incinerating system. The reduction rates for HH, EQ and R were 413%, 479% and 36.9%, respectively. EQ was the most sensitive impact category for both LCA of co-processing and incinerating systems. It contributed greatly for the reduction of environmental burden in co-processing system that raw material mining, which account for 97% of total environmental burden. In the incinerating system, electricity consumption made the greatest contribution for all the 3 environmental impact categories. Dioxin, benzene and heavy metals were the most important factors for co-processing spent bleaching clay in cement kilns, while dust and heavy metals were the most important ones to the incinerating system.

Key words：co-processing in cement kiln；incinerator；spent bleaching clay；life cycle assessment；environmental benefits

我國危險廢物的產(chǎn)生量不斷增加,如何科學(xué)合理地處置危險廢物,實現(xiàn)無害化和資源化,是全社會關(guān)注的熱點.目前,我國危險廢物的處置中使用較多的焚燒和填埋技術(shù)已在現(xiàn)實生活中暴露出越來越多的問題[1].水泥窯共處置技術(shù)在發(fā)達(dá)國家已應(yīng)用多年,我國2000年始在北京、上海、重慶等城市也開展了這方面的實踐[2].該技術(shù)不僅可以有效地處置廢物,而且可以減少水泥生產(chǎn)過程中資源、能源消耗和污染物排放,對于水泥工業(yè)節(jié)能減排具有重要意義.

水泥窯共處置技術(shù)在推廣應(yīng)用前需要進(jìn)行全面的評價,為科學(xué)合理的處置危險廢物提供理論依據(jù).生命周期評價法(LCA)作為全面評價產(chǎn)品或工藝的環(huán)境影響評價方法,在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用.目前,國外對水泥窯共處置廢物的LCA評價開展了一些研究[3-7],但我國基于水泥窯共處置技術(shù)的評價研究還未開展.本研究采用LCA法對工廠實驗的廢白土在水泥窯進(jìn)行共處置的效果進(jìn)行評價,出于對廢物消納(即廢白土的最終處置)的目的,將研究結(jié)果與我國目前常用的危險廢物最終處置方法—回轉(zhuǎn)窯焚燒爐處置進(jìn)行對比,得出2種處置技術(shù)的環(huán)境影響潛值,為選擇合理的危險廢物處置方式提供依據(jù).

1 廢白土試燒實驗

1.1水泥窯共處置系統(tǒng)

實驗在遼寧某水泥廠(簡稱A廠)進(jìn)行,試燒生產(chǎn)線采用日產(chǎn)熟料4800 t,五級旋風(fēng)預(yù)熱器、分解爐和回轉(zhuǎn)窯的新型干法工藝(圖1).回轉(zhuǎn)窯內(nèi)由主燃燒器和輔助燃燒器提供燃燒空氣,從熟料冷卻機(jī)內(nèi)回用的氣體進(jìn)行熱量回收.干法生產(chǎn)之后,氣體進(jìn)入主排氣煙囪前經(jīng)過靜電除塵器使粉塵分離,分離的粉塵全部返回生料庫回用.回轉(zhuǎn)窯穩(wěn)定運行后,空白實驗和添加廢白土的實驗都采用相同的操作參數(shù).

1.2廢白土的基本性質(zhì)

圖1 A廠熟料生產(chǎn)的技術(shù)流程Fig.1 Technological flow sheet of plant A for the clinker production

實驗材料為A廠附近石油化工企業(yè)用于潤滑油吸附脫色的廢白土.廢白土中殘存的油脂約為白土總量的20%[8].實驗所用廢白土含有SiO2、Al2O3、Fe2O3和CaO,可作為生料使用[9].此外, 吸附了有機(jī)物的廢白土熱值較高,在水泥生產(chǎn)中可以替代部分燃料(表1).

表1 廢白土及試燒使用原/燃料的基本特性Table 1 Characteristics of spent bleaching clay, raw material and coal fuel in test burn

廢白土從分解爐塔的焚燒口內(nèi)添加,持續(xù)24h,平均添加量為4.00t/h.監(jiān)測前先添加3h的廢白土穩(wěn)定窯的工況和尾氣排放.尾氣監(jiān)測采樣在主煙囪設(shè)置的采樣平臺上進(jìn)行.

1.3樣品采集和分析方法

新型干法水泥生產(chǎn)的環(huán)境污染主要來自于煙氣排放,在實驗過程中環(huán)境指標(biāo)監(jiān)測也主要針對煙氣進(jìn)行.除二/呋喃(PCDD/F)采用專用采樣器外,其余污染物均采用TH-880VI智能油煙煙塵平行采樣儀進(jìn)行采樣.

有機(jī)污染物:總揮發(fā)性有機(jī)物(TVOC)采樣和分析采用US EPA的方法[10],苯的采樣和分析采用文獻(xiàn)[11]規(guī)定的方法,二者都采用日本生產(chǎn)的OP2010氣相色譜-質(zhì)譜儀檢測;PCDD/F根據(jù)文獻(xiàn)[12]進(jìn)行采樣和分析,分析儀器為美國Agilent 4生產(chǎn)的HP6890和英國Micromass公司生產(chǎn)的Micromass Autospec-Ultima NT組成的同位素毛細(xì)管氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀.

無機(jī)污染物:SO2和NOx的采樣和分析采用國家標(biāo)準(zhǔn)[13],檢測儀器為日本日立公司生產(chǎn)的U-2000(HITACHI)紫外/可見分光光度計;CO的采樣和分析根據(jù)《危險廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》的方法進(jìn)行[14],分析儀器為德國Bueler公司生產(chǎn)的BA6000-IR非色散紅外氣體分析儀;NH3采樣和分析采用US EPA方法[15],分析儀器為分光光度計;重金屬采樣和分析根據(jù)US EPA方法[16],分析儀器為美國Thermo Jarrell Ash公司生產(chǎn)的iCAP 6300電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀.

煙氣樣品采集時,PCDD/F、VOC、苯及無機(jī)污染物分別取樣,PCDD/F采樣時間不少于3h;其余污染物采樣時間不少于2h;各污染物指標(biāo)分別采集4個平行樣.

2 環(huán)境效益分析方法

2.1目標(biāo)

通過廢白土在水泥窯共處置與焚燒爐處置的LCA,對比不同處置工藝的優(yōu)缺點和各種指標(biāo)環(huán)境影響差異,確定廢白土處理的最佳系統(tǒng).

2.2研究范圍

研究范圍為廢白土經(jīng)水泥窯或焚燒爐處置完成的全過程,包括廢白土處置過程中替代/消耗部分燃料/原料而消耗或避免原材料的開采、運輸、能量生產(chǎn)以及殘余物填埋等過程.根據(jù)評價的同類排斥原則[17],系統(tǒng)比較時,從處置場內(nèi)的預(yù)處理過程開始才有所不同,廢白土的產(chǎn)生、分選、運輸至處置場地的相同過程不在研究范圍內(nèi)(圖2).

假設(shè)水泥廠、焚燒廠、填埋場等基礎(chǔ)設(shè)施都已預(yù)先建好,不考慮基礎(chǔ)建設(shè)的環(huán)境影響,2個廢白土處置系統(tǒng)在本研究范圍內(nèi)的系統(tǒng)描述如下.

2.2.1水泥窯共處置系統(tǒng) 根據(jù)廢白土和煤的熱值計算可知,廢白土可以替代39.45%的煤.按燒失量計算公式(1),1t廢白土可燒成0.514t熟料,由該水泥廠的生產(chǎn)料耗系數(shù)1.55反算,得到廢白土的原料替代率為79.7%.

式中:Mclk為熟料質(zhì)量;Wt為原料含水率;Ld為干物質(zhì)燒失量;Lw為濕物質(zhì)燒失量.

圖2 LCA評價廢白土處置方式的邊界系統(tǒng)Fig.2 System boundaries and subsystems considered inthe LCA scenarios studied

表2 添加廢白土替代率的驗證結(jié)果(t/h)Table 2 Validation of substitution ratio of spent bleaching clay adding (t/h)

將廢白土按照計算的煤和生料替代率反算,如表2所示.根據(jù)空白實驗和上述參數(shù),得到理論上每小時添加4t廢白土所需的原燃料量,與實際每小時生產(chǎn)等量熟料所需的原燃料和廢白土量相比,結(jié)果相差不大,驗證了廢白土對煤和生料的替代率理論計算結(jié)果較為準(zhǔn)確.

A廠原料的運輸方式為汽車運輸,煤采用鐵路運輸,運輸距離分別為5,270km.

水泥窯系統(tǒng)可分為礦山開采子系統(tǒng)(避免的原料、燃料開采)、運輸子系統(tǒng)(避免的原料、燃料運輸)、回轉(zhuǎn)窯煅燒子系統(tǒng)、上游生產(chǎn)子系統(tǒng)(包括電力、柴油的生產(chǎn)).

2.2.2焚燒爐系統(tǒng) 由于沒有進(jìn)行常規(guī)焚燒爐實驗,且國內(nèi)對特定危險廢物焚燒特性的研究較少,采用荷蘭應(yīng)用科學(xué)研究組織(TNO)的回轉(zhuǎn)窯焚燒爐研究結(jié)果[7].回轉(zhuǎn)窯焚燒爐是目前我國常用的危險廢物焚燒設(shè)備[18],主要由回轉(zhuǎn)窯、蒸汽鍋爐和煙氣凈化系統(tǒng)組成,尾氣采用濕法除塵,除塵產(chǎn)生的廢水經(jīng)處理后再利用.殘余物如爐渣、鍋爐灰、除塵器飛灰等固體廢物需要進(jìn)行安全填埋,為了便于比較,與水泥窯共處置系統(tǒng)一樣,將填埋場與焚燒廠的距離設(shè)定5km,采用汽車運輸.

廢白土已經(jīng)是均勻分布的細(xì)粒,焚燒前不需要進(jìn)行破碎.輔助燃料為柴油.焚燒流程見圖3.

圖3 廢白土回轉(zhuǎn)窯焚燒流程Fig.3 Flow chart of spent bleaching clay incinerating in incinerator

焚燒爐系統(tǒng)可分為焚燒子系統(tǒng)、廢渣運輸子系統(tǒng)(焚燒灰渣至填埋場的運輸過程)、廢渣填埋子系統(tǒng)(至危險廢物填埋場后對環(huán)境的影響)、上游子系統(tǒng)(包括電力、柴油生產(chǎn)、余熱蒸汽回收、廢渣預(yù)處理消耗水泥的生產(chǎn)).

2.3功能單位

設(shè)定處理1t廢白土作為研究的功能單位.

2.4數(shù)據(jù)來源

應(yīng)用物流分析的方法,對廢白土在水泥窯共處置和焚燒爐焚燒各個單元中物料和能源、污染物排放的輸入輸出進(jìn)行分析,以得到整個過程的生命周期清單(LCI).

系統(tǒng)的公用數(shù)據(jù)來源:電力生產(chǎn)采用我國火力發(fā)電廠調(diào)查的數(shù)據(jù)[19],汽車運輸采用20t貨運汽車的LCI數(shù)據(jù)[20],鐵路運輸能耗采用牽引質(zhì)量為3000t的內(nèi)燃機(jī)車相關(guān)數(shù)據(jù)[21],內(nèi)燃機(jī)車污染排放數(shù)據(jù)采用王賢等[22]的研究數(shù)據(jù),礦山開采(原煤、石灰石)采用我國資源能源生產(chǎn)的LCI[23]和劉順妮[24]、王超[25]研究的數(shù)據(jù),柴油生產(chǎn)采用我國化石能源生產(chǎn)研究的LCI數(shù)據(jù)[26].

水泥窯共處置過程中運輸距離、尾氣排放、電耗采用試燒實驗的實際監(jiān)測數(shù)據(jù),其余過程的清單數(shù)據(jù)采用公用系統(tǒng)數(shù)據(jù)計算.

焚燒爐焚燒階段的污染排放數(shù)據(jù)、電耗物耗、殘余物排放等來自于TNO的研究數(shù)據(jù)[7](表3),其余采用SimaPro7.1評價軟件數(shù)據(jù)庫[27]中原油精煉殘余物的焚燒爐處置數(shù)據(jù).根據(jù)TNO 2005年比利時某危險廢物焚燒廠的年度報告可知,能量回收主要用于蒸汽回收(回收比例20.9%)以及電力生產(chǎn)(回收比例2.20%)[20];根據(jù)我國常用的危險廢物焚燒場的焚燒殘渣處理方法[18],焚燒渣經(jīng)水泥固化后進(jìn)行填埋,消耗的水泥在其生產(chǎn)階段的環(huán)境負(fù)荷采用我國水泥工業(yè)的環(huán)境負(fù)荷數(shù)據(jù)[28],同樣采用5km距離、汽車運輸方式;焚燒渣安全填埋的LCI采用Obersteiner等[29]對危險廢物焚燒爐殘余物安全填埋場的LCA研究結(jié)果及模型假設(shè),假設(shè)填埋后考慮30年的污染負(fù)荷,由于焚燒渣經(jīng)過固化后進(jìn)入填埋場,因此只考慮滲濾液的污染情況.

表3 回轉(zhuǎn)窯式焚燒爐的相關(guān)參數(shù)Table 3 Main characteristics of the rotary kiln hazardous waste incinerator

不同危險廢物焚燒爐焚燒的輸入、輸出數(shù)據(jù)差異主要由能耗產(chǎn)生,而燃油消耗主要取決于危險廢物的混合熱值及啟動和停止的次數(shù);輸出排放物的差異主要取決于處理條件和溫度、停留時間、混合燃燒空氣等;煙氣凈化裝置的選擇也會起到重要作用[30].

2.5影響評價

目前國際上較有代表性的LCA影響評價方法中, Eco-indicator 99(EI 99)法作為終點評價法的典型代表,其環(huán)境影響模型直接與人類相關(guān),是目前LCA研究的熱點[31].本文采用EI 99法對廢白土處置系統(tǒng)進(jìn)行清單數(shù)據(jù)分類、歸一化、加權(quán),得到生命周期的環(huán)境影響潛值.EI 99法將環(huán)境影響類別分為人類健康(HH)、生態(tài)系統(tǒng)破壞(EQ)和資源(R)3大環(huán)境影響類別,而每個大類別下又區(qū)分為各個子類別,共計12類.結(jié)合水泥生產(chǎn)和焚燒爐焚燒危險廢物的污染排放特點,影響類別中只考慮:HH:致癌物質(zhì)、呼吸系統(tǒng)影響、氣候變化;EQ:生態(tài)毒性、酸化和富營養(yǎng)化;R:化石燃料.采用EI 99方法的影響因子值[32],依據(jù)我國基礎(chǔ)數(shù)據(jù)得到的我國EI 99特征化基準(zhǔn)[33]對LCI結(jié)果進(jìn)行特征化計算.權(quán)重采用Goedkoop等[32]關(guān)于EI 99方法確定的無區(qū)別權(quán)重值.

3 結(jié)果與分析

3.1清單分析結(jié)果

表4 廢白土水泥窯共處置和焚燒爐處置的生命周期清單匯總Table 4 Total LCI results of co-processing in cement kilns and incinerating in incinerator for spent bleaching clay

在水泥窯共處置系統(tǒng)中,煅燒過程的尾氣排放及生產(chǎn)電耗數(shù)據(jù)涉及數(shù)據(jù)在生料、煤和廢棄農(nóng)藥之間的分配.本實驗依據(jù)實踐中常采用的按照物質(zhì)質(zhì)量比分配的原則[34]對廢白土在水泥窯煅燒輸入物總質(zhì)量的比例作為輸入輸出的數(shù)據(jù)分配基礎(chǔ).根據(jù)水泥窯共處置廢白土的實驗監(jiān)測數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)數(shù)據(jù)源,對水泥窯共處置和焚燒爐處置廢白土各個單元中物料、能源、污染排放等基本輸入輸出進(jìn)行分析,得到總的LCI清單(表4).由表4可見,水泥窯共處置廢白土在能耗和污染物排放都是負(fù)值,而在焚燒爐系統(tǒng)中能耗和絕大多數(shù)污染物都為正值,說明水泥窯共處置危險廢物系統(tǒng)中避免的環(huán)境排放和能源消耗超過了該系統(tǒng)其他單元的環(huán)境排放,也表明廢白土在水泥窯中的進(jìn)行共處置具有較好的環(huán)境效益.

3.2匯總特征化結(jié)果

由圖4可見,廢白土在水泥窯共處置的環(huán)境效益顯著優(yōu)于焚燒爐,所有6個子類別影響指數(shù)均為負(fù)值.而焚燒爐處置除了化石燃料和呼吸系統(tǒng)為負(fù)影響外(其中,焚燒系統(tǒng)中蒸汽回收階段避免鍋爐系統(tǒng)的粉塵排放,使得呼吸系統(tǒng)避免的影響超過了水泥窯共處置),其余子類別均為破壞的影響,且對生態(tài)毒性和氣候變化的影響較大.

圖4 廢白土在水泥窯共處置和焚燒爐焚燒的各環(huán)境類別的影響指數(shù)Fig.4 Comparison of characteristic indicator results of spent bleaching clay treatment in cement kiln and incinerator

3.3階段特征化結(jié)果

將廢白土在2個場景處置的生命周期過程分為各個相互聯(lián)系的階段,研究各個階段的環(huán)境影響情況,對影響最敏感的階段進(jìn)行識別.

圖5表明,廢白土在水泥窯共處置中,礦山開采是避免致癌物質(zhì)、呼吸系統(tǒng)和生態(tài)毒性的主要階段;電力生產(chǎn)是避免氣候變化、酸化和富營養(yǎng)化的主要階段;而煅燒是避免化石燃料消耗的主要階段.礦山開采是避免HH和EQ最主要的敏感階段;而煅燒階段為避免R破壞的主要階段.

圖5 水泥窯共處置廢白土各個階段的影響類別比較Fig.5 Comparison of different stages of spent bleaching clay co-processing in cement kiln

圖4表明,水泥窯共處置系統(tǒng)中,EQ可避免的環(huán)境負(fù)荷最大,達(dá)到可避免總量的90.5%,其次是HH和R.其中,生態(tài)毒性子類別避免的影響占決定地位,占類別影響的99.6%,結(jié)合圖5和清單分析結(jié)果可知,這主要是由于廢白土的使用避免了煅燒、電力生產(chǎn)、礦山開采階段的重金屬、二和苯的排放,而這些都是生態(tài)毒性的主要構(gòu)成污染物.另外,廢白土替代的部分原料在環(huán)境影響潛值計算中僅考慮該部分原料的礦山開采和預(yù)處理階段的能耗,而原料在資源消耗類別中由于沒有基準(zhǔn)值而未進(jìn)行計算,廢白土在R影響類別中的還可以避免更多的環(huán)境影響.

圖6表明,廢白土在焚燒爐焚燒系統(tǒng)中,蒸汽回收是避免影響的唯一階段,主要避免呼吸系統(tǒng)、氣候變化、酸化和富營養(yǎng)化以及化石燃料的影響;其余階段都造成了環(huán)境影響,其中電力生產(chǎn)和焚燒階段對廢白土在焚燒爐系統(tǒng)的環(huán)境影響起決定作用:電力生產(chǎn)對致癌物質(zhì)和生態(tài)毒性子類別的影響貢獻(xiàn)最大,焚燒主要影響氣候變化、酸化和富營養(yǎng)化.從3大影響類別來看,電力生產(chǎn)對各影響類別都有很高的貢獻(xiàn)率,焚燒過程主要影響HH和EQ;而蒸汽回收主要避免R的影響.

圖4表明,在焚燒方案中,總環(huán)境影響潛值為0.245.EQ的貢獻(xiàn)最大,占92.0%,其次為HH,R表現(xiàn)為避免的環(huán)境影響;在EQ中,生態(tài)毒性子類別是影響主要因素,占總影響的71.0%,結(jié)合圖6和清單分析結(jié)果可知,這些貢獻(xiàn)主要是焚燒、填埋和消耗電力的上游生產(chǎn)中重金屬排放、二等有機(jī)污染物排放造成的;R影響潛值為負(fù)值,主要與廢白土在焚燒爐焚燒過程產(chǎn)生的熱量用于余熱發(fā)電和蒸汽回收等過程有關(guān);由于焚燒灰渣的固化過程中消耗的水泥在其上游生產(chǎn)階段的石灰石資源沒有考慮到R類別中,使得廢白土在焚燒處置系統(tǒng)內(nèi)R的影響潛值偏小,即實際上廢白土在焚燒系統(tǒng)內(nèi)避免的R應(yīng)低于計算結(jié)果.

圖6 廢白土在焚燒爐焚燒各個階段的環(huán)境影響比例Fig.6 Comparison of different stages of spent bleachingclay incinerating in incinerator

3.4加權(quán)

采用無區(qū)別權(quán)重將歸一化結(jié)果加權(quán),得到最后的環(huán)境影響潛值見表5.總體來看,水泥窯共處置廢白土得到較大的環(huán)境利益,而焚燒爐處置總體表現(xiàn)為對環(huán)境有害的影響.功能單位廢白土生命周期總的環(huán)境負(fù)荷在水泥窯和焚燒爐系統(tǒng)中分別為-1.03,0.273Pt,負(fù)值是因為方案中廢白土替代了煤和原料進(jìn)行熟料生產(chǎn),避免的環(huán)境排放和能源消耗超過了方案其他單元的環(huán)境排放的緣故.前者的環(huán)境負(fù)荷比后者減少了477%,相應(yīng)各個指標(biāo)的減少率為:HH:413%,EQ:479%,R: 36.9%.水泥窯共處置方式比焚燒爐焚燒更具環(huán)境友好性.

表5 廢白土在水泥窯共處置和焚燒爐焚燒人均值的加權(quán)結(jié)果(Pt)Table 5 Weighting results of spent bleaching clay in co-processing and incinerating system (Pt)

4 結(jié)論

4.1從人類健康、生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量和資源消耗的角度來看,水泥窯替代焚燒爐處置廢白土能有效地減少處置過程的環(huán)境負(fù)荷.在這2個系統(tǒng)中,EQ都是最敏感的影響指標(biāo),對于水泥窯系統(tǒng)是避免影響最大的指標(biāo),而焚燒爐系統(tǒng)則是造成環(huán)境影響最大的指標(biāo).

4.2在水泥窯系統(tǒng)中,原料的獲取階段得到最大環(huán)境效益,成為該系統(tǒng)中最重要的環(huán)境影響階段,主要避免HH和EQ的影響,煅燒過程的能耗控制則是避免R消耗的主要階段;焚燒爐系統(tǒng)中,焚燒過程和電力生產(chǎn)階段都是該系統(tǒng)造成環(huán)境影響的重要階段,主要影響HH和EQ,而蒸汽回收過程是系統(tǒng)中唯一避免環(huán)境影響的階段,但也不能抵消整個焚燒系統(tǒng)對環(huán)境的破壞影響.

4.3追溯到具體的污染物類別發(fā)現(xiàn),二苯、重金屬是水泥窯共處置系統(tǒng)的主要影響因子;粉塵和重金屬對焚燒爐系統(tǒng)的影響較大.

4.4水泥企業(yè)在生產(chǎn)過程中應(yīng)盡量避免原生材料的開采,其次是煅燒階段的污染排放,共處置過程中若設(shè)置余熱回收裝置,將會使水泥廠得到更大的環(huán)境效益.

[1] 陳 揚,楊 艷,陳 剛.我國危險廢物污染控制技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展 [J]. 中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè),2004,(11):16-17.

[2] 喬齡山. 水泥廠利用廢棄物的有關(guān)問題(一)——國外有關(guān)法規(guī)及研究成果 [J]. 水泥, 2002,(10):1-5.

[3] Young S B, Turnbull S, Russell A. Toward a sustainable cement industry: What LCA can tell us about the cement industry? [EB/OL].http://www.wbcsd.org/DocRoot/ieJTe1OdxbAGpMg3r6 E8/final_report6.pdf. 2002-03-01.

[4] G?bel K, Tillman A M. Simulating operational alternatives for future cement production. [J]. Journal of Cleaner Production, 2005,13:1246-1257.

[5] Houillon G, Jolliet O. Life cycle assessment of processes for the treatment of wastewater urban sludge: Energy and global warming analysis [J]. Journal of Cleaner Production, 2005,13: 287-299.

[6] Boughton B, Horvath A. Environmental assessment of shredder residue management [J]. Resources, Conservation and Recycling, 2006,47:1-25.

[7] Suzanne de Vos, Jochen G?rtzen, Cvert Mulder, et al. LCA of thermal treatment of waste streams in cement clinker kilns in Belgium –Comparison to alternative treatment options [EB/OL]. http://www.febelcem.be/en/waste-treatment/IT-A-R-2007-036-Fe belcem.pdf. 2007-03-06.

[8] 王翠珍,周廣柱,馮承蓮.活性白土對溶液中重金屬離子的吸附性能研究 [J]. 中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊, 2005,(4):49-51.

[9] 李海濤,郭獻(xiàn)軍,吳武偉.新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備 [M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2005.

[10] US EPA Federal Register. Method 18 – Measurement of gaseous organic compound emissions by gas chromatagraphy [EB/OL]. http://www.epa.gov/ttn/emc/promgate/m-18.pdf. 1994-04-25.

[11] NIOSH (The National Institute for Occupational Safety and Health). Hydrocarbons, aromatic method 1501 [EB/OL]. http://www.cdc.gov/niosh/nmam/pdfs/1501.pdf, 2003-03-15.

[12] HJ/T 365-2007 危險廢物(醫(yī)療廢物)焚燒處置設(shè)施二排放監(jiān)測技術(shù)規(guī)范 [S].

[13] GB 4915-2004 水泥工業(yè)大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn) [S].

[14] GB 18484-2001 危險廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn) [S].

[15] US EPA Federal Register. Method 301 –Field validation of pollutant measurement methods from various waste media [B/OL]. http://www.epa.gov/ttn/emc/promgate/m-301.pdf. 2004-12-22.

[16] US EPA Federal Register. Method 29 –Determination of metals emissions from stationary sources [EB/OL]. http://www.epa. gov/ttn/emc/promgate/m-29.pdf. 1996-04-25.

[17] 鄧南圣,王小兵.生命周期評價 [M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2003:14.

[18] 柴曉利,趙愛華,趙由才.固體廢物焚燒技術(shù) [M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2004.

[19] 狄向華,聶祚仁,左鐵鏞.中國火力發(fā)電燃料消耗的生命周期排放清單 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2005,25(5):632-635.

[20] 劉穎昊,劉 濤,沙高原,等.貨物運輸?shù)纳芷谇鍐文Ｐ?[J].安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2008,25(2):205-207.

[21] 薛艷冰,馬大煒,王 烈.列車牽引能耗計算方法 [J]. 中國鐵道科學(xué), 2007,28(3):48,58,68,78.

[22] 王 賢.改善機(jī)車燃油機(jī)排放的試驗研究 [J]. 內(nèi)燃機(jī)車, 2006,(4):1-5.

[23] 狄向華.材料環(huán)境協(xié)調(diào)性評價的標(biāo)準(zhǔn)流程方法研究 [D]. 北京:北京工業(yè)大學(xué), 2001.

[24] 劉順妮.水泥-混凝土體系環(huán)境影響評價及其應(yīng)用研究 [D]. 武漢:武漢理工大學(xué), 2002.

[25] 王 超.電石渣水泥和石灰石水泥生命周期評價的比較研究[D]. 成都:西南交通大學(xué), 2007.

[26] 袁寶榮,聶祚仁,狄向華,等.中國化石能源生產(chǎn)的生命周期清單(II)——生命周期清單的編制結(jié)果 [J]. 現(xiàn)代化工, 2006,26(4): 95-97.

[27] 荷蘭Leiden大學(xué)環(huán)境科學(xué)中心. SimaPro 7.1 [Z]. 2006.

[28] 吳 紅, 崔素萍,王志宏.中國水泥工業(yè)環(huán)境負(fù)荷分析 [J]. 中國建材科技, 2006,(6):50-54.

[29] Obersteiner G, Binner E, Mostbauer P, et al. Landfill Modelling in LCA–A Contribution Based on Empirical Data. [J]. Waste Management, 2007,27:58-74.

[30] 王飛兒,陳英旭.生命周期評價研究進(jìn)展 [J]. 環(huán)境污染與防治, 2001,(10):249-252.

[31] Goedkoop M, Schryver A D, Oele M. Introduction to LCA with SimaPro 7. [EB/OL]. http://users.rowan.edu/～everett/courses/ soclii/LCA/EI99_manual_v3.pdf, 2007.

[32] Goedkoop M, Spriensma R. The Eco-indicator 99: A damage oriented method for life cycle impact assessment – Methodology report [EB/OL]. http://simapro.rmit.edu.au/LIT/LCA/EI99_ METHODOLOGY_V2.PDF, 2000-04-17.

[33] 趙 輝.中國產(chǎn)品生命周期影響評價——終點破壞類型模型框架建立及案例應(yīng)用. [D]. 大連:大連理工大學(xué), 2005.

[34] 楊建新.產(chǎn)品生命周期評價方法及其應(yīng)用 [M]. 北京:氣象出版社, 2002:36.

致謝：本研究的試驗部分由遼寧某水泥廠協(xié)助完成,項目由挪威專家Karstensen先生,Harald先生指導(dǎo)完成,研究部分由謝明輝博士、楊玉飛博士協(xié)助完成,在此表示感謝.

Environmental benefits of co-processing spent bleaching clay in cement kiln based on life cycle assessment.

LI Lu, HUANG Qi-fei*, CAI Mu-lin, YAN Da-hai (Research Institute of Solid Waste Management, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China). China Environmental Science, 2010,30(6)：808～815

X705

A

1000-6923(2010)06-0808-08

李 璐(1984-),女,苗族,貴州雷山人,中國環(huán)境科學(xué)研究院碩士研究生,主要從事固體廢物資源化研究工作.發(fā)表論文4篇.

2009-08-24

“十一五”國家科技支撐計劃(2007BAC16B03,2006BAC-02A19)

* 責(zé)任作者, 研究員, huangqf@craes.org.cn