淺析利用水泥窯協(xié)同處置生活垃圾項(xiàng)目的環(huán)保措施

白召軍 薛俊杰

河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）

淺析利用水泥窯協(xié)同處置生活垃圾項(xiàng)目的環(huán)保措施

白召軍 薛俊杰

河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）

利用水泥窯協(xié)同處置生活垃圾對(duì)二噁英、重金屬等污染物控制效果較好，無二次污染，是國家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵(lì)的處置方式。目前，國內(nèi)不少專業(yè)公司和水泥企業(yè)進(jìn)行了有益探索和研究，并有不少成功案例。該類項(xiàng)目在采取相應(yīng)的污染防治措施后，可確保各項(xiàng)污染物達(dá)標(biāo)排放，具有良好的環(huán)境友好性。

協(xié)同處置；生活垃圾；污染防治措施

與生活垃圾衛(wèi)生填埋、堆肥、焚燒發(fā)電等處置方式相比，水泥窯協(xié)同處置生活垃圾具有良好的環(huán)境效益和社會(huì)效益。該技術(shù)主要利用水泥窯處理溫度高、物料停留時(shí)間長的特點(diǎn)[1]，對(duì)二噁英、重金屬等污染物去除效果好，可對(duì)垃圾“吃干榨凈”，無二次污染。同時(shí)，該技術(shù)處理規(guī)模較大，在現(xiàn)有熟料線基礎(chǔ)上少加改造即可，投資少，建設(shè)周期短。因此，利用水泥窯協(xié)同處置生活垃圾是解決“垃圾圍城”問題的一個(gè)有效途徑，是國家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵(lì)的處置方式。

1 城市生活垃圾主要成分

我國城市生活垃圾基本為混合收集，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，居民生活、消費(fèi)水平的提高，城市人口規(guī)模的擴(kuò)大，城市生活垃圾數(shù)量和成分也不斷發(fā)生變化。我國某城市生活垃圾的組成為：無機(jī)成分占40%，由灰土和磚瓦等組成；有機(jī)成分占42%，主要為廚房垃圾；在廢品回物中，可回用物僅占8%，主要為少量的紙、塑料、橡膠、玻璃、金屬等。我國城市生活垃圾的熱值較低，在850～2 500 kcal/kg。垃圾水分在40%～70.3%,其中夏季含水率較高,約70.3%。生活垃圾中重金屬含量較低，主要是少量廢棄的舊家電和廢棄的電池中含有As、Cr、Hg、Cd、Zn、Pb、Cu等少量重金屬，這些少量的重金屬在垃圾中以單質(zhì)、化合物等形式存在。我國某城市生活垃圾基本組成、工業(yè)分析及重金屬含量情況如表1～表3所示。

表3 某城市生活垃圾中的重金屬含量（mg/kg）

2 水泥窯協(xié)同處置生活垃圾的工藝技術(shù)

我國城市生活垃圾熱值低，水分含量高，成分復(fù)雜，給生活垃圾處理造成了較大困難。近些年，國內(nèi)不少水泥企業(yè)和專業(yè)公司都對(duì)利用水泥窯協(xié)同處置生活垃圾進(jìn)行了有益的探索和研究，取得了一些成果。有代表性的技術(shù)主要包括安徽海螺川崎研發(fā)的CKK技術(shù)（Conch Kawasaki Kiln System）、華新水泥研發(fā)的采用微生物發(fā)酵干化制備垃圾衍生燃料（RDF）作為水泥窯替代燃料的技術(shù)、史密斯熱盤爐技術(shù)等。目前，這些技術(shù)均取得了較好的實(shí)際運(yùn)營效果，比如安徽銅陵海螺水泥有限公司生活垃圾處理項(xiàng)目（300 t/d）自2010年4月正式運(yùn)行以來，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，已累計(jì)處理銅陵市城市生活垃圾約64萬t。

表1 我國某城市生活垃圾成分組成（%）

表2 某城市生活垃圾工業(yè)分析和元素分析（收到基）（%）

需要特別指出的是，目前，國家對(duì)水泥窯協(xié)同處置生活垃圾項(xiàng)目的管理日趨嚴(yán)格和規(guī)范。根據(jù)國家環(huán)保部最新發(fā)布的《水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染防治技術(shù)政策》（環(huán)保部公告2016年第72號(hào)），新建、改建或擴(kuò)建處置生活垃圾的水泥企業(yè)，應(yīng)選擇單線設(shè)計(jì)熟料生產(chǎn)規(guī)模3 000 t/d及以上水泥窯。

3 水泥窯協(xié)同處理生產(chǎn)垃圾項(xiàng)目的污染防治措施

安徽海螺川崎工程有限公司研發(fā)的利用水泥工業(yè)新型干法窯協(xié)同處理城市生活垃圾系統(tǒng)（CKK系統(tǒng)）采用汽化爐技術(shù)，其工藝流程為：垃圾收集車運(yùn)送的垃圾在垃圾儲(chǔ)倉內(nèi)儲(chǔ)存，用行車進(jìn)行攪拌和均化，破碎后將垃圾輸送至供料裝置，定量送至汽化燃燒爐中。投至爐內(nèi)的垃圾與爐內(nèi)的高溫流動(dòng)介質(zhì)流化砂接觸，一部分通過燃燒向流動(dòng)介質(zhì)提供熱源，另一部分汽化后形成部分可燃性氣體送往分解爐內(nèi)，經(jīng)分解爐、預(yù)熱器及窯尾袋收塵器后排出。同時(shí)，垃圾中的不燃物在流動(dòng)介質(zhì)中一邊沉降一邊移動(dòng)，到了爐底部時(shí)從垃圾中排出，摻入到水泥生料中或作為混合材摻入到水泥中。該技術(shù)主要污染防治措施如下：

1）廢氣污染防治措施

窯尾廢氣主要依托現(xiàn)有污染防治設(shè)施進(jìn)行處理。窯尾廢氣中的煙（粉）塵、SO2、NOx、HF等氣體排放基本不受焚燒生活垃圾的影響，SO2、HF、HCl等酸性氣體由窯系統(tǒng)堿性環(huán)境充分反應(yīng)吸收。

二噁英類污染物的控制[2]，一方面生料配料對(duì)Cl－含量嚴(yán)格控制，垃圾帶入的Cl－被生料反應(yīng)吸收并最終進(jìn)入熟料，從源頭上減少二噁英產(chǎn)生所需的氯源；另一方面，汽化爐內(nèi)氣體（溫度500～550℃，易生成二噁英類物質(zhì)）全部進(jìn)入900～1 100℃的分解爐，在分解爐內(nèi)停留時(shí)間約5 s，即便有二噁英生成，在分解爐內(nèi)幾乎全部被分解。根據(jù)安徽銅陵海螺水泥有限公司生活垃圾處理項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，窯尾煙囪二噁英排放濃度最高為0.037 6 ngTEQ/m3（德國Eurofins GfA GmbH實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)數(shù)據(jù)），低于我國《水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 30485—2013）中0.1 ngTEQ/m3的排放限值。

生活垃圾重金屬含量較低，大部分被固化在水泥熟料中,只有微量的重金屬以氣體的形式排放。根據(jù)安徽銅陵海螺水泥有限公司和雙峰海創(chuàng)環(huán)境工程有限責(zé)任公司監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，窯尾廢氣粉塵中的重金屬含量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于《水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 30485—2013）中的有關(guān)重金屬含量限值。

CKK系統(tǒng)設(shè)置一座垃圾處理綜合房，垃圾均化、破碎等預(yù)處理及輸送、貯存等操作均在其中進(jìn)行。垃圾卸料車間、預(yù)處理車間及垃圾倉均為密閉式，配備大功率風(fēng)機(jī)，保持車間內(nèi)部處于負(fù)壓狀況，車間內(nèi)產(chǎn)生的惡臭氣味通過風(fēng)機(jī)引到汽化爐中焚燒，最終通過窯尾煙囪排放。在汽化爐檢修停運(yùn)時(shí)，啟用垃圾處理綜合用房通風(fēng)除塵除臭系統(tǒng)（活性炭吸附），可有效防止惡臭氣味外逸對(duì)周圍環(huán)境的影響。另外，垃圾卸料車間出入口通常設(shè)置兩道門，進(jìn)一步防止惡臭氣體外逸。

為防止氯、堿等有害物質(zhì)在窯內(nèi)過度富集，CKK系統(tǒng)設(shè)置有除氯堿系統(tǒng)（旁路放風(fēng)）。在窯尾煙室部位設(shè)抽取口抽出含高濃度有害物質(zhì)的氣體，鼓入冷風(fēng)對(duì)其進(jìn)行快速冷卻,使其產(chǎn)生氯類結(jié)晶體，經(jīng)過袋收塵收集下來，將有害物排出系統(tǒng)。

2）廢水污染防治措施

垃圾儲(chǔ)坑下部設(shè)有專門的滲濾液收集和儲(chǔ)存裝置，采用專用的泵將其提升。通過霧化噴頭向汽化爐頂部或分解爐中下部噴射，通過高溫進(jìn)行蒸發(fā)氧化處理，可完全分解有機(jī)成分，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)污水零排放。

3）固廢污染防治措施

垃圾汽化爐的灰渣，作為生料配料進(jìn)入生料磨和水泥回轉(zhuǎn)窯處理，重金屬能夠固化到水泥熟料中，二噁英在窯內(nèi)得到有效分解。垃圾焚燒后的飛灰隨著氣流進(jìn)入分解爐，與分解爐和預(yù)熱器內(nèi)的物料充分混合后，大部分飛灰（約99.96%）隨著生料進(jìn)入熟料燒成系統(tǒng)進(jìn)行高溫處理，一小部分飛灰（約0.04%）與物料混合后,隨氣流依次經(jīng)過分解爐、預(yù)熱器、窯尾余熱鍋爐，最終從窯尾煙囪排放，對(duì)環(huán)境影響很小。除氯堿系統(tǒng)（旁路放風(fēng)系統(tǒng)）收塵器灰渣,被運(yùn)至水泥粉磨站配料系統(tǒng)作為原料配料使用。垃圾儲(chǔ)倉廢氣處理的廢活性碳跟生活垃圾一起進(jìn)入垃圾處理系統(tǒng)處理。

綜上所述，CKK系統(tǒng)運(yùn)營過程中的各項(xiàng)污染物均可以得到合理處置從實(shí)際運(yùn)營情況來看，污染物排放濃度均可達(dá)到國家相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。

4 小結(jié)

雖然水泥窯協(xié)同處置生活垃圾各項(xiàng)技術(shù)均取得了一些成功的實(shí)踐,但仍處于起步和推廣階段。在當(dāng)前水泥行業(yè)產(chǎn)能過剩和城市垃圾圍城的大背景下，政府部門應(yīng)統(tǒng)籌規(guī)劃布局，積極引導(dǎo)，結(jié)合環(huán)境稅等新的環(huán)保工作思路，運(yùn)用好經(jīng)濟(jì)杠桿，積極探索水泥窯協(xié)同處置生活垃圾運(yùn)營的新模式，從而實(shí)現(xiàn)水泥行業(yè)的綠色化轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益的有機(jī)統(tǒng)一。

[1]袁曙光,許衛(wèi)革,金樹寶,等.利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理城市生活垃圾的方法研究[J].礦山機(jī)械,2009,37(20)：39-41.

[2]潘琦,王艷,劉旭.水泥窯協(xié)同處置生活垃圾的可行性[J].中國資源綜合利用,2012,30(6)：40-43.