水泥窯協(xié)同處置污染土壤的劣勢及管控措施探討

摘要：水泥窯協(xié)同處置技術可以將污染土壤進行“資源化、無害化”的處置，在國內(nèi)污染土壤修復行業(yè)中得到廣泛應用。然而，該技術在實際應用過程中，也存在一定劣勢和風險，主要包括排放指標管控難度大、特殊污染物處理困難、二次污染風險高和成本效益不明確。針對這些問題，提出了相應的管控措施建議，以期為水泥窯協(xié)同處置技術的可持續(xù)發(fā)展提供參考。

關鍵詞：水泥窯協(xié)同處置污染土壤劣勢

DiscussionontheDisadvantagesandControlMeasuresofCollaborativeDisposalofContaminatedSoilinCementKilns

KANGYuanyuanLYUYou

HebeiProvincialAcademyofEcologicalEnvironmentalScience，Shijiazhuang，HebeiProvince，050037China

Abstract：Thecollaborativedisposaltechnologyofcementkilncanachievethe"resourceutilizationandharmless"disposalofcontaminatedsoil，whichhasbeenwidelyusedindomesticcontaminatedsoilremediationindustry.However，therearesomedisadvantagesandrisksinthepracticalapplicationofthistechnology，mainlyincludingthedifficultyofemissionindexcontrol，thedifficultyofspecialpollutantstreatment，thehighriskofsecondarypollutionandtheunclearcostbenefit.Inviewoftheseproblems，thecorrespondingcontrolmeasuresandsuggestionsareputtedforward，inordertoprovidereferenceforthesustainabledevelopmentofcementkilncollaborativedisposaltechnology.

KeyWords：Cementkilns;Collaborativedisposal;Contaminatedsoil;Disadvantages

水泥窯協(xié)同處置污染土壤具有處置對象廣泛、處置效率高、有效避免尾氣二次污染等獨特技術優(yōu)勢，并且能夠解決異位土壤修復產(chǎn)生的土壤終端消納問題[1-2]。因此，該技術應用越來越多，得到了業(yè)界的廣泛認可。然而，該技術在應用過程中也存在一些劣勢，如排放指標控制難度大、特殊污染物處理困難等問題。本文分析了水泥窯協(xié)同處置污染土壤的主要劣勢，提出了相應的管控措施，以期為該技術的應用提供參考。

1水泥窯協(xié)同處置污染土壤現(xiàn)狀

水泥窯協(xié)同處置技術是指符合或者經(jīng)預處理達到入窯條件的污染土壤，在水泥窯中經(jīng)過高溫燃燒和水泥熟料礦物，達到水泥熟料產(chǎn)出同時土壤無害化的過程。其中，污染土壤中的重金屬凝固在熟料中，有機物則被分解成CO2、H2O等[3]。水泥窯協(xié)同處置包括污染場地現(xiàn)場施工和水泥窯污染土壤處置兩個階段。污染場地現(xiàn)場施工一般指開挖外運污染土壤，水泥窯處置則主要包括污染土壤貯存、預處理、投加、焚燒和尾氣處理等過程[4]。其中，回轉(zhuǎn)窯中污染土壤的摻燒比和污染土壤的投加位置是水泥窯協(xié)同處置的關鍵技術參數(shù)。

水泥窯可以處置包括重金屬、多種有機物（如揮發(fā)性有機物、半揮發(fā)性有機物和農(nóng)藥類等）以及復合污染土壤。涉及的主要行業(yè)有化學原料與化學制品制造業(yè)、金屬品制造、醫(yī)藥生產(chǎn)、紡織行業(yè)等。2007年，北京金隅水泥廠成為我國首家開展水泥窯協(xié)同處置污染土壤的企業(yè)，成功協(xié)處置了1.6萬m3含有農(nóng)藥污染物的土壤，標志著我國污染土壤水泥窯協(xié)同處置項目的開端[5]。隨著我國工業(yè)污染場地土壤修復行業(yè)的出現(xiàn)，水泥窯協(xié)同處置因其較強的處理能力和相對較低的成本等優(yōu)點，得到了國家的積極支持，在國內(nèi)污染土壤修復行業(yè)得到廣泛應用。2014—2020年期間，水泥窯協(xié)同處置技術在的占比從的6%顯著提升至20%[6]。

北方地區(qū)，以河北省為例，截至2020年大約有8%的項目是利用水泥窯協(xié)同處置技術進行污染土壤修復的。其中，涉及的行業(yè)有50%以上為化學原料和化學制品制造業(yè)，土壤主要污染物為多環(huán)芳烴、苯系物和石油烴等[7]。南方地區(qū)，以廣東省為例，2016—2022年，廣東省采用水泥窯協(xié)同處置技術修復的污染土壤中，重金屬和無機污染物污染土壤方量占比最大，占比為91.89%，而處置的有機物和重金屬有機物復合污染土壤僅分別占5.53%和2.69%[5]。

2水泥窯協(xié)同處置污染土壤的主要劣勢

2.1排放指標管控難度大

水泥生產(chǎn)過程中涉及多種污染物，包括煙塵、氮氧化物、重金屬等，環(huán)境管控指標也較為嚴格[8-10]。并且由于被處理的污染土壤性狀差異較大，使得排放指標的控制更加困難。首先，不同污染土壤中污染物的種類、濃度差異明顯，這對窯爐工藝調(diào)控提出了更高要求。此外，水泥窯協(xié)同處置過程中存在諸多不確定因素，如溫度、時間和原料配比等，這些因素的變化會對排放產(chǎn)生影響，導致排放指標管控難度增加。例如：水泥窯協(xié)同處置含有高含量的有機物污染的土壤時，需要通過提高窯溫和停留時間來提高無害化效果。其次，一些難降解或難揮發(fā)的特殊污染物也可能隨煙氣排放，進而超標，給監(jiān)測和管控帶來了困難。而對重金屬含量較高的污染土壤的處置，則需要控制土壤投加量，避免重金屬的富集。這種差異性對于確保各項排放指標穩(wěn)定達標提出了挑戰(zhàn)。再次，目前水泥窯協(xié)同處置污染土壤的排放標準尚不完善，缺乏針對性的監(jiān)管和評價方法，同樣給排放監(jiān)管增加了難度。最后，目前的監(jiān)測技術和設備不能夠滿足復雜環(huán)境條件下的監(jiān)測需求，對處置全過程的排放情況進行準確、完全的監(jiān)測。

2.2特殊污染物處理困難，二次污染風險高

水泥窯協(xié)同處置污染土壤的過程可以產(chǎn)生包括煙氣中新污染物的生成、水渣中持久性有機污染物的殘留以及重金屬的富集等二次污染。尤其是對于一些特殊污染物處理難度大，如果處理不當，不僅容易造成處置效率低，還會對周圍環(huán)境造成新的污染。例如：污染土壤中若多氯聯(lián)苯等持久性有機物含量較高，則不能作為原料通過預熱器添加。預熱器的高溫環(huán)境可使污染物發(fā)生解吸作用，生成二噁英、呋喃等有機污染物，處置不到位則會導致有害物質(zhì)的超標排放[11]。即使采取了煙氣凈化等措施，也很難確保這些特殊污染物完全去除。此外，重金屬如鎘、汞等具有高揮發(fā)性，揮發(fā)后會隨煙氣進入窯灰返回回轉(zhuǎn)窯，或直接與水泥熟料混合成為水泥產(chǎn)品的組成部分[12]。而目前，對水泥中重金屬的長期浸出行為以及穩(wěn)定持久性的研究尚不充分。

2.3成本效益不明確

水泥窯協(xié)同處置技術與傳統(tǒng)的土壤修復方法相比，仍需要相對較高的能耗和技術設備要求。例如：特殊污染物的處理需要增加預處理步驟，而一些水泥窯企業(yè)預處理設備落后，無法使污染土壤達到入窯要求。高毒性和難降解性廢物適合在具有氣相停留時間長的窯頭主燃燒器及窯門罩投加點添加，然而一些企業(yè)并沒有在窯頭設置投加點，待處置廢物全部從窯尾煙室中投加，易造成導致有機物的焚毀去除率較低[13]。此外，污染土壤的前期調(diào)查和性質(zhì)分析需要投入大量資金、時間和精力。技術應用過程中產(chǎn)生的間接費用，如對二次污染的控制措施（煙氣凈化等）、環(huán)境工程監(jiān)理和效果評估等，也會增加成本。同時，水泥行業(yè)由于碳排放政策和能源成本上升等原因，水泥窯協(xié)同處置成本逐年增加，在工期及治理成本上面臨較大的壓力。因此，該技術的實際經(jīng)濟性和環(huán)境效益仍需要進一步評估。

3水泥窯協(xié)同處置污染土壤的控制措施

3.1建立完善監(jiān)管制度體系

一是建立健全排放檢測體系，包括在線監(jiān)測、定期監(jiān)測，及時掌握污染物的排放動態(tài)，降低二次污染的風險，為調(diào)整工藝條件提供依據(jù)。二是建立污染土壤來源、處置全過程的信息臺賬，確?？伤菰垂芾?。三是相關部門根據(jù)現(xiàn)有的污染物排放標準等，及時完善協(xié)同處置污染控制標準，明確更加嚴格的排放限值，特別是難降解、難揮發(fā)的特殊污染物。四是要加大監(jiān)管執(zhí)法力度，確保各項排放指標穩(wěn)定達標。

3.2采取分類處理

對于不同類型的污染土壤，可以采取差異化的協(xié)同處置措施。對于重金屬污染的土壤，可重點控制重金屬的富集；對于有機污染的土壤，則要關注有機污染物在煙氣中的轉(zhuǎn)化及去除；對于特殊污染物較多的土壤，則需要采取針對性的預處理措施。并且可根據(jù)污染土壤情況、水文地質(zhì)條件及場地規(guī)劃，利用水泥窯協(xié)同處置與其他技術，如異位化學氧化、表層阻隔技術等聯(lián)合應用[14-15]。通過這種差異化處理，有針對性地控制各類污染物，以期最大限度地控制各類污染物的排放，提高整體處理效果。

3.3加強基礎、示范應用研究以及技術設備研發(fā)

一是加大對水泥窯協(xié)同處置技術的基礎研究力度。例如：開展大時間跨度下水泥產(chǎn)品中重金屬浸出的環(huán)境風險研究，評估其對人體暴露情況下的健康風險，以確保處置污染土壤產(chǎn)生的水泥是否永久安全。

二是積極開展水泥窯協(xié)同處置技術在實際土壤修復中的應用研究，探究不同工藝參數(shù)對水泥窯系統(tǒng)、處置效果、水泥產(chǎn)品的影響，為污染土壤水泥窯資源化利用提供有效的工程案例參考。例如：研究發(fā)現(xiàn)，水泥窯中污染土壤摻加比例為2.5%時，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益最大且不影響熟料質(zhì)量[16]。

三是加強技術設備研發(fā)推廣。加強政府、企業(yè)、科研機構(gòu)之間的聯(lián)合，開發(fā)更高效、更經(jīng)濟的預處理技術和成套設備。不斷優(yōu)化水泥窯處置工藝，提高污染物的無害化效果，減輕后端治理措施的壓力，從而降低處置成本，確保水泥窯協(xié)同處置全過程能夠環(huán)境安全、經(jīng)濟持續(xù)。

4結(jié)語

綜上所述，水泥窯協(xié)同處置污染土壤的實際應用仍存在排放指標管控難度大、特殊污染物處理困難、成本效益不明確等劣勢。針對這些問題，本文提出了建立健全監(jiān)管制度、采取分類處理、加強基礎研究等一系列管控措施。通過采取上述措施，可以提高水泥窯協(xié)同處置污染土壤的環(huán)境效益，確保各項排放指標穩(wěn)定達標；針對性地處理特殊污染物，可以降低二次污染風險。另外，不斷優(yōu)化工藝，開發(fā)經(jīng)濟有效的技術，有助于提高該技術的應用價值。總之，水泥窯協(xié)同處置污染土壤作為一種常用的修復技術，需進一步優(yōu)化和完善，以期更好地發(fā)揮其在污染土壤治理中的作用。

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