利用水泥窑协同处置危险废物项目环评中关注的问题及探讨

郭志明　韩　震　王浩宇　李　扬

(中国辐射防护研究院，太原　030006)



利用水泥窑协同处置危险废物项目环评中关注的问题及探讨

郭志明韩震王浩宇李扬

(中国辐射防护研究院，太原030006)

利用水泥窑协同处置固体废物尤其是危险废物是目前解决水泥生产企业的发展，并有效处置固体废物物的一种有效方式。但由于水泥窑对处置废物种类的不确定性，而导致了环境影响评价过程中对污染因子识别的困难，以及对污染物排放源强估算的困难。本文从水泥窑协同处置废物主要特点出发，针对利用水泥窑协同处置危险废物评价中，对污染因子及现状监测因子的确定提出了自己的观点，并对污染源强的估算提出了一点思路，以期为从事该行业的评价人员提供一些参考。

水泥回转窑；协同处置；固体废弃物；污染因子；污染源项

为了应对产能过剩困境和固体废物处置的环境问题，创新发展是水泥企业可持续发展的必经之路，处置工业固体废弃物等环保业务是水泥行业绿色发展的方向。危险废物的处置以减量化、资源化、无害化为前提条件，新型干法水泥回转窑具有的处理温度高、燃烧状态稳定、焚烧停留时间长、能够固化重金属元素、有效防止大气污染等特点，使得利用回转窑协同处置危险废物充分体现了废物处置的减量化和无害化原则，而废物中的可燃组分和其他矿物成分在水泥窑高温煅烧分解过程中，也可部分替代水泥回转窑的燃料和原料，实现真正意义的固废资源化。因此利用水泥窑协同处置固体废弃物尤其是危险废物已成为当前水泥行业和废物处置行业的最佳选择。

1　利用水泥窑协同处置危险废物的优点

(1)由于新型干法水泥回转窑本身具有煅烧温度高、物料停留时间长的特点，因此对于有机废物及挥发性有机废气的处置较为彻底，使有害的挥发性气体经高温分解为无害的CO2、H2O。

(2)水泥窑具有相对封闭的碱性环境。水泥窑反应产生的大量的碱性物质可以中和废物中的酸性物质，使其成为稳定的盐类，有效地抑制了酸性物质的排放，而且降低了二噁英物质的生成风险。

(3)石灰石等原料在水泥窑中发生部分熔融，与硅质元素等发生反应生成以CaO、SiO2、Al2O3(包括Fe2O3)为主要成份的硅酸钙水泥熟料，可以有效的将多种重金属元素固化在水泥晶格中，实现对重金属的合理处置。

(4)除去禁止进入水泥窑协同处置的废物以外，水泥窑可以接纳包括多种危险废物在内的固体废物，且不受废物形态的限制(即可接受液态、固态、半固态等)，对废物种类的广泛接纳性是其它专业焚烧炉所不具备的。

(5)处理废物量大。在保证水泥窑正常运转的工况条件及产生的水泥品质的前提下，利用水泥窑协同处置固体废物的量要比单独的废物焚烧炉具有更大的处置量。主要原因在于水泥窑自身煅烧原料量较大，且随着协同处置废物的回转窑规模的越大，其运行工况受掺加危险废物的影响越小。

(6)水泥窑自身完备的污染防治措施。新型干法水泥回转窑配套有完备的污染防治措施，对协同处置固体废物后产生新的污染物同样起到了非常有利的净化措施。如窑尾设置有高效率的布袋除尘器，可以净化处置废物后吸附在细小颗粒物上的重金属、二噁英等污染物；水泥窑设置有增湿塔、窑尾余热利用锅炉等设施，对高温烟气有急速降温的作用，从而有效的减少了二噁英等污染物的产生环节；同时窑内碱性环境对中和酸性气体起到了中和作用。

(7)利用已有水泥窑协同处置固废还可以降低投资成本，如建设专业的焚烧炉或选择安全填埋等，均需要进行大量的投资，同时还会带来新的环境问题。利用已有水泥窑处置固体废弃物，利用已有的焚烧设施，只需建设废物的暂存及预处理车间，因而其投资相对较小。

因此利用水泥窑协同处置固体废弃物相较于安全填埋、专业焚烧炉等方式具有不可比拟的优势。

2　利用水泥窑协同处置危险废物的不确定性因素

正是由于水泥窑自身的特点，也导致了水泥窑对废物种类的广泛接纳性以及废物量的不确定性。以水泥窑协同处置危险废物为例，除了《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范》中明确规定禁止进入水泥窑协同处置的废物种类以外，可以入窑的废物种类基本上含盖了《国家危险废物名录》中绝大部分危废种类。

由于水泥窑对危险废物的广泛接纳性，即入厂废物种类的复杂性和不确定性，导致了入窑焚烧及预处理过程中产生的污染物种类繁多和不确定性。因此在进行利用水泥窑协同处置危险废物评价过程中，增加了对评价因子和环境质量现状监测因子确定的难度。本文试图通过对废物焚烧后污染物的产生情况，以及废物在预处理过程中污染物的产生、排放情况进行分析并归类，以期对利用水泥窑协同处置危险废物的评价因子和现状监测因子进行简化。

(1)入窑焚烧产生的污染物种类

任何废物经过高温焚烧后都会产生新的污染物，最终排入环境。利用水泥窑协同处置固废也不例外。除常规污染物颗粒物、SO2、NOx外，水泥窑协同处置危险废物还会导致许多新增的污染物类型：

有机废气：由于进入回转窑的废物种类具有不确定性的特点，理论上会导致处置后产生的污染物种类的不确定性。但有一点是可以明确的，即可以通过高温分解的废物中的有机物能够达到彻底分解，焚毁去除率达99.99%。(水泥回转窑内物料温度在1450～1550℃，物料从窑尾到窑头总停留时间大于30分钟，烟气在高于1300℃温度停留时间大于4s)。也就是经过高温焚烧后外排的污染物中有机废气的含量会非常低，基本上可以不考虑。

酸性气体：水泥回转窑内呈碱性气氛，对酸性物质能够起到中和的作用，生成盐类物质固定下来，有效地抑制了酸性物质的排放。但考虑到氯、氟、硫等有害元素的量会随着入窑废物量的增大而增加，产生HCl、HF等物质的排放，为此国家规定了明确的排放限值，即最高允许排放浓度限值分别为HCl：10mg/m3、HF：1mg/m3。

二噁英类：二噁英的产生一方面是随着废物进入焚烧设施，也可能在焚烧过程中产生，还会在焚烧结束后烟气冷却过程中形成。因此利用水泥窑协同处置危险废物应首先关注二噁英的排放。

重金属物质：水泥窑协同处置固体废物另一个主要优势在于对重金属物质的去除，含有重金属的废物经高温焚烧后，重金属物质不会被灼减，一般的焚烧炉只能将其作为残渣进行二次处置。而利用水泥窑处置含有重金属的物质，其中大部分重金属元素会被固熔在水泥熟料晶格之中，最终成为水泥中的一种元素组成，从而避免了二次污染的可能。但对于高挥发性重金属(如Hg等)不能被有效的固熔，因此利用水泥窑协同处置含有重金属的物质还应关注通过烟气中排放的包括Hg在内的重金属污染物。

以上分析表明，固体废弃物经过回转窑高温煅烧后，其产生的污染物种类相对单一，《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》中对此进行了明确规定，即需要关注的污染因子包括：酸性气体类(HCl、HF)、重金属类(Hg、Tl+Cd+Pb+As、Be+Cr+Sn+Sb+Cu+CO+Mn+Ni+V)、二噁英类。

(2)废物预处理过程产生污染物类别

水泥窑协同处置危险废物另一个需要关注的产污环节就是废物的暂存和预处理过程。根据废物的种类以及预处理的方式的不同，其产生的污染物种类也不尽相同。其中评价过程中除了关注固态废物处理过程产生的颗粒物污染物外，重点关注的是气态污染物，即挥发性有机废气(VOCs)。

由于在进行环境影响评价期间，企业拟收集和处置的危险废物种类并不确定，一般要求涉及的废物种类尽可能的多，即收集的废物种类广泛，可以解决利用水泥窑协同处置过程中原料(废物)来源的保障性，同时可以解决水泥厂所辐射一定范围内尽可能多的危险废物的最终处置。因此利用水泥窑协同处置危险废物的环境影响评价过程中所确定的收集种类，一般包括除了《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范》中明确禁止入窑协同处置的废物种类以外的全部危险废物。

收集和预处理废物种类的不确定性和广泛性，导致了其在暂存和预处理过程中产生和排放污染物种类的不确定性，如果把每一种废物产生的污染物都作为评价因子或现状监测因子，无疑是不可能完成的。因此合理确定危险废物预处理过程的评价因子和现状监测因子，对危险废物协同处置项目环境影响评价起到关键的作用。

3　评价因子及监测因子的确定

对利用水泥窑协同处置危险废物在预处理和暂存过程中产生的污染因子的确定，应选择对某一类污染物具有代表性的污染物为原则，可根据危险废物在厂内暂存和预处理的特点，重点考虑如产生异味物质、易挥发性物质、对人体毒害较大的物质等类别作为评价因子和现状监测因子为宜；危险废物在回转窑中焚烧过程中应重点考虑酸性气体、重金属和二噁英作为评价因子和现状监测因子。

因子的确定不宜过多，只需能够反映入厂废物的排污特征为主，其原因在于一方面现状监测需要考虑其经济性；另一方面评价因子只需具有代表性而非全部，如对每一种污染物进行评价是不切合实际情况的，也是不可能完成的(原因在于可入窑的危险废物种类太多且不确定)。

根据危险废物在厂内暂存(液态废物多以封闭式罐体为主、固态或半固态废物多采用防渗池进行短时间贮存)和预处理(多以简单的破碎、筛分为主)的特点，在确定危险废物在厂内暂存和预处理过程的评价因子可以参考以下方面进行选择和确定：即产生异味物质(如H2S、NH3等)、易挥发性物质(如非甲烷总烃类等或VOCs)、对人体毒害较大的物质(如苯系物)等。

根据危险废物在焚烧过程排放的污染物特点，评价因子可以参考选择酸性气体(HCl、HF)、重金属(高挥发类金属Hg、易挥发类金属Tl、半挥发类金属As)和二噁英等。

4　污染源项的估算

由于协同处置单位对危险废物具有广泛的接纳性，在不同时段内接纳和入窑的废物的种类及数量均不确定，这即是协同处置废物单位的优势(可以接纳多种来源的废物，且供应数量无需稳定)，另一方面也导致在进行环境影响评价过程中对污染物产生和排放源项估算的不确定性。

一般情况下对污染型项目污染源项的估算有多种方法，其中最为可靠的是实测数据，但一般企业进行评价期间是不可能完成的；第二种可以采用类比估算法，即收集同类型企业的实测数据与评价项目进行合理的对比分析，并加以利用；还可以采用物料衡算法，即通过对物料平衡分析，给出产排污情况。很显然这一点不适用于利用水泥窑协同处置废物项目。以上分析表明，最为可行的污染源项估算即参考同类企业的实测数据，结合项目自身的实际情况，经过合理分析对比后，并加以调整或利用。

利用类比同类企业实测数据作为一个新建项目污染源项估算依据的出发点基于以下几点：

(1)正常运转的回转窑其环保措施满足协同处置废物的要求，且通过窑尾排放的废气参数基本是稳定的，其烟气量、烟气温度等相关指标随协同处置废物后的变化量不大，一般情况下不会超过10%。即协同处置危险废物不会对水泥窑的正常工况条件产生影响。

(2)回转窑如果进行协同处置废物，其入窑废物的最大加入量是确定满足《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范》中最大入窑添加量限值的，且不应影响水泥熟料和水泥产品品质为前提条件。

(3)基于以上两点，实际投入运营的协同处置水泥窑或进行试烧试验得到的污染物排放类别和排放量即具有了可参考性和可利用性。虽然由于实测数据只是反映某一企业某一时间段的(短时间)的污染物产生及排放情况，考虑到协同处置企业的对废物种类、处置量的不确定性，利用一个短时间的实测数据估算全年的污染物产生排放情况，应该是比较保守的一种估算。

(4)协同处置企业除考虑窑尾的有组织污染物排放情况，还应同时考虑废物暂存及预处理过程的污染物产生及排放情况。鉴于相关要求对暂存和预处理过程产生的废气要求经过收集后进入回转窑进行焚烧处置，因此需要考虑的暂存及预处理过程的污染物产生及排放的时间只限于回转窑检修和停车的有限时间段。其污染物产生及排放量的估算亦应参照排放同类污染物企业的实测数据进行合理的估算。

5　结论与探讨

(1)本文针对利用水泥窑协同处置危险废物项目的特点进行了归纳，说明了利用水泥窑协同处置危险废物的特点，即废物种类繁杂、处置量不固定，由此导致评价过程中污染因子及评价因子的不确定性。

(2)结合协同处置危险废物项目的特点，作者认为在评价过程中采用具有代表性的污染物作为污染因子及评价因子的方法，即能够反映项目的特点同时可有效减轻监测及评价的难度。

(3)对于污染源项的估算以采用类比已投入运营项目的实测资料或试烧实验结果，可以有效代表项目的实际情况。

[1]环境保护部.水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范.HJ662-2013[M].北京：中国环境科学出版社，2013.

[2]环境保护部.国家发展和改革委员会.国家危险废物名录，2008-06-06.

[3]环境保护部.国家质量监督检验检疫总局.水泥窑协同处置固体废物污染控制标准.GB30485-2013[M].北京：中国环境科学出版社，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，学士，副研究员，研究方向为环境影响评价

韩震，硕士，副研究员，研究方向为环境影响评价

X21

A

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

引用文献格式：郭志明等.利用水泥窑协同处置危险废物项目环评中关注的问题及探讨[J].环境与可持续发展，2016，41(5)：49-51.