利用水泥窯協同處置危險廢物項目環評中關注的問題及探討

郭志明　韓　震　王浩宇　李　揚

(中國輻射防護研究院，太原　030006)

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利用水泥窯協同處置危險廢物項目環評中關注的問題及探討

郭志明韓震王浩宇李揚

(中國輻射防護研究院，太原030006)

利用水泥窯協同處置固體廢物尤其是危險廢物是目前解決水泥生產企業的發展，并有效處置固體廢物物的一種有效方式。但由于水泥窯對處置廢物種類的不確定性，而導致了環境影響評價過程中對污染因子識別的困難，以及對污染物排放源強估算的困難。本文從水泥窯協同處置廢物主要特點出發，針對利用水泥窯協同處置危險廢物評價中，對污染因子及現狀監測因子的確定提出了自己的觀點，并對污染源強的估算提出了一點思路，以期為從事該行業的評價人員提供一些參考。

水泥回轉窯；協同處置；固體廢棄物；污染因子；污染源項

為了應對產能過剩困境和固體廢物處置的環境問題，創新發展是水泥企業可持續發展的必經之路，處置工業固體廢棄物等環保業務是水泥行業綠色發展的方向。危險廢物的處置以減量化、資源化、無害化為前提條件，新型干法水泥回轉窯具有的處理溫度高、燃燒狀態穩定、焚燒停留時間長、能夠固化重金屬元素、有效防止大氣污染等特點，使得利用回轉窯協同處置危險廢物充分體現了廢物處置的減量化和無害化原則，而廢物中的可燃組分和其他礦物成分在水泥窯高溫煅燒分解過程中，也可部分替代水泥回轉窯的燃料和原料，實現真正意義的固廢資源化。因此利用水泥窯協同處置固體廢棄物尤其是危險廢物已成為當前水泥行業和廢物處置行業的最佳選擇。

1　利用水泥窯協同處置危險廢物的優點

(1)由于新型干法水泥回轉窯本身具有煅燒溫度高、物料停留時間長的特點，因此對于有機廢物及揮發性有機廢氣的處置較為徹底，使有害的揮發性氣體經高溫分解為無害的CO2、H2O。

(2)水泥窯具有相對封閉的堿性環境。水泥窯反應產生的大量的堿性物質可以中和廢物中的酸性物質，使其成為穩定的鹽類，有效地抑制了酸性物質的排放，而且降低了二噁英物質的生成風險。

(3)石灰石等原料在水泥窯中發生部分熔融，與硅質元素等發生反應生成以CaO、SiO2、Al2O3(包括Fe2O3)為主要成份的硅酸鈣水泥熟料，可以有效的將多種重金屬元素固化在水泥晶格中，實現對重金屬的合理處置。

(4)除去禁止進入水泥窯協同處置的廢物以外，水泥窯可以接納包括多種危險廢物在內的固體廢物，且不受廢物形態的限制(即可接受液態、固態、半固態等)，對廢物種類的廣泛接納性是其它專業焚燒爐所不具備的。

(5)處理廢物量大。在保證水泥窯正常運轉的工況條件及產生的水泥品質的前提下，利用水泥窯協同處置固體廢物的量要比單獨的廢物焚燒爐具有更大的處置量。主要原因在于水泥窯自身煅燒原料量較大，且隨著協同處置廢物的回轉窯規模的越大，其運行工況受摻加危險廢物的影響越小。

(6)水泥窯自身完備的污染防治措施。新型干法水泥回轉窯配套有完備的污染防治措施，對協同處置固體廢物后產生新的污染物同樣起到了非常有利的凈化措施。如窯尾設置有高效率的布袋除塵器，可以凈化處置廢物后吸附在細小顆粒物上的重金屬、二噁英等污染物；水泥窯設置有增濕塔、窯尾余熱利用鍋爐等設施，對高溫煙氣有急速降溫的作用，從而有效的減少了二噁英等污染物的產生環節；同時窯內堿性環境對中和酸性氣體起到了中和作用。

(7)利用已有水泥窯協同處置固廢還可以降低投資成本，如建設專業的焚燒爐或選擇安全填埋等，均需要進行大量的投資，同時還會帶來新的環境問題。利用已有水泥窯處置固體廢棄物，利用已有的焚燒設施，只需建設廢物的暫存及預處理車間，因而其投資相對較小。

因此利用水泥窯協同處置固體廢棄物相較于安全填埋、專業焚燒爐等方式具有不可比擬的優勢。

2　利用水泥窯協同處置危險廢物的不確定性因素

正是由于水泥窯自身的特點，也導致了水泥窯對廢物種類的廣泛接納性以及廢物量的不確定性。以水泥窯協同處置危險廢物為例，除了《水泥窯協同處置固體廢物環境保護技術規范》中明確規定禁止進入水泥窯協同處置的廢物種類以外，可以入窯的廢物種類基本上含蓋了《國家危險廢物名錄》中絕大部分危廢種類。

由于水泥窯對危險廢物的廣泛接納性，即入廠廢物種類的復雜性和不確定性，導致了入窯焚燒及預處理過程中產生的污染物種類繁多和不確定性。因此在進行利用水泥窯協同處置危險廢物評價過程中，增加了對評價因子和環境質量現狀監測因子確定的難度。本文試圖通過對廢物焚燒后污染物的產生情況，以及廢物在預處理過程中污染物的產生、排放情況進行分析并歸類，以期對利用水泥窯協同處置危險廢物的評價因子和現狀監測因子進行簡化。

(1)入窯焚燒產生的污染物種類

任何廢物經過高溫焚燒后都會產生新的污染物，最終排入環境。利用水泥窯協同處置固廢也不例外。除常規污染物顆粒物、SO2、NOx外，水泥窯協同處置危險廢物還會導致許多新增的污染物類型：

有機廢氣：由于進入回轉窯的廢物種類具有不確定性的特點，理論上會導致處置后產生的污染物種類的不確定性。但有一點是可以明確的，即可以通過高溫分解的廢物中的有機物能夠達到徹底分解，焚毀去除率達99.99%。(水泥回轉窯內物料溫度在1450～1550℃，物料從窯尾到窯頭總停留時間大于30分鐘，煙氣在高于1300℃溫度停留時間大于4s)。也就是經過高溫焚燒后外排的污染物中有機廢氣的含量會非常低，基本上可以不考慮。

酸性氣體：水泥回轉窯內呈堿性氣氛，對酸性物質能夠起到中和的作用，生成鹽類物質固定下來，有效地抑制了酸性物質的排放。但考慮到氯、氟、硫等有害元素的量會隨著入窯廢物量的增大而增加，產生HCl、HF等物質的排放，為此國家規定了明確的排放限值，即最高允許排放濃度限值分別為HCl：10mg/m3、HF：1mg/m3。

二噁英類：二噁英的產生一方面是隨著廢物進入焚燒設施，也可能在焚燒過程中產生，還會在焚燒結束后煙氣冷卻過程中形成。因此利用水泥窯協同處置危險廢物應首先關注二噁英的排放。

重金屬物質：水泥窯協同處置固體廢物另一個主要優勢在于對重金屬物質的去除，含有重金屬的廢物經高溫焚燒后，重金屬物質不會被灼減，一般的焚燒爐只能將其作為殘渣進行二次處置。而利用水泥窯處置含有重金屬的物質，其中大部分重金屬元素會被固熔在水泥熟料晶格之中，最終成為水泥中的一種元素組成，從而避免了二次污染的可能。但對于高揮發性重金屬(如Hg等)不能被有效的固熔，因此利用水泥窯協同處置含有重金屬的物質還應關注通過煙氣中排放的包括Hg在內的重金屬污染物。

以上分析表明，固體廢棄物經過回轉窯高溫煅燒后，其產生的污染物種類相對單一，《水泥窯協同處置固體廢物污染控制標準》中對此進行了明確規定，即需要關注的污染因子包括：酸性氣體類(HCl、HF)、重金屬類(Hg、Tl+Cd+Pb+As、Be+Cr+Sn+Sb+Cu+CO+Mn+Ni+V)、二噁英類。

(2)廢物預處理過程產生污染物類別

水泥窯協同處置危險廢物另一個需要關注的產污環節就是廢物的暫存和預處理過程。根據廢物的種類以及預處理的方式的不同，其產生的污染物種類也不盡相同。其中評價過程中除了關注固態廢物處理過程產生的顆粒物污染物外，重點關注的是氣態污染物，即揮發性有機廢氣(VOCs)。

由于在進行環境影響評價期間，企業擬收集和處置的危險廢物種類并不確定，一般要求涉及的廢物種類盡可能的多，即收集的廢物種類廣泛，可以解決利用水泥窯協同處置過程中原料(廢物)來源的保障性，同時可以解決水泥廠所輻射一定范圍內盡可能多的危險廢物的最終處置。因此利用水泥窯協同處置危險廢物的環境影響評價過程中所確定的收集種類，一般包括除了《水泥窯協同處置固體廢物環境保護技術規范》中明確禁止入窯協同處置的廢物種類以外的全部危險廢物。

收集和預處理廢物種類的不確定性和廣泛性，導致了其在暫存和預處理過程中產生和排放污染物種類的不確定性，如果把每一種廢物產生的污染物都作為評價因子或現狀監測因子，無疑是不可能完成的。因此合理確定危險廢物預處理過程的評價因子和現狀監測因子，對危險廢物協同處置項目環境影響評價起到關鍵的作用。

3　評價因子及監測因子的確定

對利用水泥窯協同處置危險廢物在預處理和暫存過程中產生的污染因子的確定，應選擇對某一類污染物具有代表性的污染物為原則，可根據危險廢物在廠內暫存和預處理的特點，重點考慮如產生異味物質、易揮發性物質、對人體毒害較大的物質等類別作為評價因子和現狀監測因子為宜；危險廢物在回轉窯中焚燒過程中應重點考慮酸性氣體、重金屬和二噁英作為評價因子和現狀監測因子。

因子的確定不宜過多，只需能夠反映入廠廢物的排污特征為主，其原因在于一方面現狀監測需要考慮其經濟性；另一方面評價因子只需具有代表性而非全部，如對每一種污染物進行評價是不切合實際情況的，也是不可能完成的(原因在于可入窯的危險廢物種類太多且不確定)。

根據危險廢物在廠內暫存(液態廢物多以封閉式罐體為主、固態或半固態廢物多采用防滲池進行短時間貯存)和預處理(多以簡單的破碎、篩分為主)的特點，在確定危險廢物在廠內暫存和預處理過程的評價因子可以參考以下方面進行選擇和確定：即產生異味物質(如H2S、NH3等)、易揮發性物質(如非甲烷總烴類等或VOCs)、對人體毒害較大的物質(如苯系物)等。

根據危險廢物在焚燒過程排放的污染物特點，評價因子可以參考選擇酸性氣體(HCl、HF)、重金屬(高揮發類金屬Hg、易揮發類金屬Tl、半揮發類金屬As)和二噁英等。

4　污染源項的估算

由于協同處置單位對危險廢物具有廣泛的接納性，在不同時段內接納和入窯的廢物的種類及數量均不確定，這即是協同處置廢物單位的優勢(可以接納多種來源的廢物，且供應數量無需穩定)，另一方面也導致在進行環境影響評價過程中對污染物產生和排放源項估算的不確定性。

一般情況下對污染型項目污染源項的估算有多種方法，其中最為可靠的是實測數據，但一般企業進行評價期間是不可能完成的；第二種可以采用類比估算法，即收集同類型企業的實測數據與評價項目進行合理的對比分析，并加以利用；還可以采用物料衡算法，即通過對物料平衡分析，給出產排污情況。很顯然這一點不適用于利用水泥窯協同處置廢物項目。以上分析表明，最為可行的污染源項估算即參考同類企業的實測數據，結合項目自身的實際情況，經過合理分析對比后，并加以調整或利用。

利用類比同類企業實測數據作為一個新建項目污染源項估算依據的出發點基于以下幾點：

(1)正常運轉的回轉窯其環保措施滿足協同處置廢物的要求，且通過窯尾排放的廢氣參數基本是穩定的，其煙氣量、煙氣溫度等相關指標隨協同處置廢物后的變化量不大，一般情況下不會超過10%。即協同處置危險廢物不會對水泥窯的正常工況條件產生影響。

(2)回轉窯如果進行協同處置廢物，其入窯廢物的最大加入量是確定滿足《水泥窯協同處置固體廢物環境保護技術規范》中最大入窯添加量限值的，且不應影響水泥熟料和水泥產品品質為前提條件。

(3)基于以上兩點，實際投入運營的協同處置水泥窯或進行試燒試驗得到的污染物排放類別和排放量即具有了可參考性和可利用性。雖然由于實測數據只是反映某一企業某一時間段的(短時間)的污染物產生及排放情況，考慮到協同處置企業的對廢物種類、處置量的不確定性，利用一個短時間的實測數據估算全年的污染物產生排放情況，應該是比較保守的一種估算。

(4)協同處置企業除考慮窯尾的有組織污染物排放情況，還應同時考慮廢物暫存及預處理過程的污染物產生及排放情況。鑒于相關要求對暫存和預處理過程產生的廢氣要求經過收集后進入回轉窯進行焚燒處置，因此需要考慮的暫存及預處理過程的污染物產生及排放的時間只限于回轉窯檢修和停車的有限時間段。其污染物產生及排放量的估算亦應參照排放同類污染物企業的實測數據進行合理的估算。

5　結論與探討

(1)本文針對利用水泥窯協同處置危險廢物項目的特點進行了歸納，說明了利用水泥窯協同處置危險廢物的特點，即廢物種類繁雜、處置量不固定，由此導致評價過程中污染因子及評價因子的不確定性。

(2)結合協同處置危險廢物項目的特點，作者認為在評價過程中采用具有代表性的污染物作為污染因子及評價因子的方法，即能夠反映項目的特點同時可有效減輕監測及評價的難度。

(3)對于污染源項的估算以采用類比已投入運營項目的實測資料或試燒實驗結果，可以有效代表項目的實際情況。

[1]環境保護部.水泥窯協同處置固體廢物環境保護技術規范.HJ662-2013[M].北京：中國環境科學出版社，2013.

[2]環境保護部.國家發展和改革委員會.國家危險廢物名錄，2008-06-06.

[3]環境保護部.國家質量監督檢驗檢疫總局.水泥窯協同處置固體廢物污染控制標準.GB30485-2013[M].北京：中國環境科學出版社，2013.

Cement Kiln Co-processing of Hazardous Waste Project EIA Concerns and Discussion

GUO Zhiming，HANZhen，WANGHaoyu，LIYang

(China Institute for Radiation Protection，Taiyuan Shanxi 030006，China)

This paper from cement kiln co-processing waste the main features，aiming at the use of cement kiln co-processing of hazardous waste evaluation of factors and current situation of pollution monitoring factors determine put forward their own views，and pollution intensity estimates presented some ideas in order to rating in the industry provide some reference.

cement rotary kiln；Co-Processing；Solid waste；pollution factor；pollution source

郭志明，學士，副研究員，研究方向為環境影響評價

韓震，碩士，副研究員，研究方向為環境影響評價

X21

A

1673-288X(2016)05-0049-03

引用文獻格式：郭志明等.利用水泥窯協同處置危險廢物項目環評中關注的問題及探討[J].環境與可持續發展，2016，41(5)：49-51.