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    我國利用水泥窯協同處置危險廢物和城市生活垃圾現狀
    來源:  2011/11/10 16:13:02 技術前沿     收藏

     核心提示:水泥窯是發達國家焚燒處理危險廢物和城市生活垃圾的重要設施,得到了廣泛的認可和應用。德國、瑞士、法國、英國、意大利、挪威、瑞典、美國、加拿大、日本等發達國家利用水泥窯處置危險廢物和城市生活垃圾已經有30多年的歷史,積累了豐富的經驗。隨著水泥窯焚燒廢物的理論與實踐的發展與各國相關環保法規的健全,該項技術在經濟和環保兩方面的顯示出了巨大優勢,形成產業規模,在發達國家城市危險廢物和城市生活垃圾處理中發揮著重要作用。
    1 引言
      隨著現代工業的發展,固體廢棄物的產生量逐年增多,對人類環境造成的危害也越來越嚴重。尤其是現代電子信息技術、醫藥化工技術的發展,導致產生了許多危險廢物。同時我國城市化進程的加快,城市人口有了很大的發展,因此作為城市公害的生活垃圾發生量與日劇增。無論是工業發達國家,還是發展中國家,都面臨著危險廢物和城市生活垃圾處置的問題。消除危險廢物和城市生活垃圾的污染,實現其無害化、減量化和資源化,已成為我國必須解決的重大問題。
      焚燒法處理危險廢物和城市生活垃圾是眾多處理方法中實現減量化、無害化和資源化最好的一種方法。焚燒處置可以分為兩種途徑:一種是建立專門的焚燒設備,這種方法處理的危險廢物和城市生活垃圾種類多,但是對焚燒設備的設計要求很高,并且面臨諸如選址、運行投資以及如何處理二次污染等問題;另外一種是在現有工藝的改造基礎上進行危險廢物和城市生活垃圾的焚燒處理。
      水泥窯是發達國家焚燒處理危險廢物和城市生活垃圾的重要設施,得到了廣泛的認可和應用。德國、瑞士、法國、英國、意大利、挪威、瑞典、美國、加拿大、日本等發達國家利用水泥窯處置危險廢物和城市生活垃圾已經有30多年的歷史,積累了豐富的經驗。隨著水泥窯焚燒廢物的理論與實踐的發展與各國相關環保法規的健全,該項技術在經濟和環保兩方面的顯示出了巨大優勢,形成產業規模,在發達國家城市危險廢物和城市生活垃圾處理中發揮著重要作用。
    2 我國廢物的特性
      據《2009年中國環境狀況公報》統計,2009年全國工業同體廢物產生量為204094.2萬噸,比上年增加7.3%;排放量為710.7萬噸,比上年減少9.1%;綜合利用量(含利用往年貯存量)、貯存量、處置量分別為138348.6萬噸、20888.6萬噸、47513.7萬噸。危險廢物產生量為1429.8萬噸,綜合利用量(含利用往年貯存量)、貯存量、處置量分別為830.7萬噸、218.9萬噸、428.2萬噸。2009年城市生活垃圾清運量1.56億噸,糞便清運量0.21億噸。建有生活垃圾無害化處理廠562座,無害化處理能力34.7萬噸/日,無害化處理量1.12億噸,無害化處理率71.6%。
      巴塞爾公約規定:危險廢物包括有毒性、反應性、腐蝕性和易燃易爆性的廢棄物,《國家危險廢棄物名錄》中共列出了49類危險廢物。危險廢物籬理是全球環境問題的一個重要組成部分,也是我國環境保護的一個突出矛盾。危險廢物如不加以處理不僅是資源的浪費,而且是水、大氣和土壤的重要污染源。與水和大氣相比。我國對固體廢棄物的管理與污染控制相對薄弱,至今沒有建立廢物最小量化管理制度。
      生活垃圾成分比較復雜,包括廚房廚余物、廢紙、廢塑料、廢織物、廢金屬、廢玻璃陶瓷碎片、廢渣土、糞便、庭院廢棄物;以及廢棄的家具、電腦、電視、電冰箱等生活用品;廢舊輪胎、綠化廢棄物等。資料顯示,歷年來堆積的垃圾已經超過60億噸,侵占了300多萬畝的土地并對周邊產生嚴重的環境污染甚至災難,全國660多座城市有三分之二被垃圾包圍。據統計,目前我國每年城市垃圾產生量在1.8億噸左右,90%為填埋,只有7%為焚燒,其余為堆肥等處理方式。在全國1636個縣城里,每年的垃圾產生量在5000萬噸左右。在全國660多座城市當中,325個城市還沒有建設生活垃圾處理設施。大量的垃圾只是做簡單的堆放,在城市里產生了大量的異味以及一氧化碳等,嚴重污染了水體、大氣、土壤。據專家預測,2015和2020年中國城市垃圾年產量將達1.79億噸和2.l億噸。
    3 我國利用水泥窯協同處置危險廢物和城市生活垃圾的研究和實踐
      我國從20世紀90年代開始廣泛開展利用水泥窯處置危險廢棄物和城市生活垃圾的研究工作,如中美合作項目《水泥窯爐持久性有機污染物排放的檢測及控制》、中挪合作項目《水泥窯爐協同處置廢棄物技術指南》、中瑞合作項目《水泥窯爐處置過期農藥》、北京市項目《北京市水泥廠水泥窯爐焚燒危險廢棄物》、廣東省項目《廣州珠江水泥廠廢棄皮革替代燃料》、其它地方政府項目《生活垃圾由水泥回轉窯協同處理系統的研究》、《利用水泥回轉窯處置城市污水處理廠污泥試驗性研究及應用》、《城市垃圾焚燒飛灰無害化技術的研究》等。相關的國際合作項目注重學習國外的前沿科學技術,包括二惡英的控制和檢測技術、廢物協同處置的技術程序及管理體系。地方項目則是對具體種類的廢棄物進行嘗試性資源化綜合利用,這些廢棄物包括生活垃圾、污泥、焚燒飛灰等。
      一些水泥生產企業在科研院所的協作指導下,已經成功地實施了危險廢物和城市生活垃圾的處置實踐。
     ?。?)原北京水泥廠(現為新北水水泥有限責任公司,下簡稱新北水)從1995年5月開始用水泥回轉窯試燒廢油墨渣、樹脂渣、油漆渣、有機廢液,研發了全國第一條處置工業廢棄物環保示范線,并成功將廢棄物處置技術與水泥熟料煅燒技術結合;自主研發了漿渣制備系統、廢液處置系統、污泥泵處置系統等8條具有自主知識產權的廢棄物預處理工藝線,可處置工業污泥、燃料、漆料、工業垃圾、有毒有害品、化學試劑、廢塑料、廢輪胎等,實現了原料替代、燃料替代等多種利用方式,具備了處置《國家危險廢物名錄》中所列49類中的30類廢物的能力,年處置量達10萬噸。經有關環保機構對廢氣排放進行監測,排出廢氣中有害物及重金屬的排放濃度和排放量遠遠低于允許排放標準;對試燒過程中的熟料和回灰做重金屬浸出試驗,其浸出量低于地表水二級標準;對熟料和水泥的質量無影響。
     ?。?)2008年海螺集團和銅陵市政府合作。在銅陵海螺建設世界首條利用水泥工業新型干法窯和氣化爐相結合處理城市生活垃圾示范項目。銅陵市政府負責垃圾收集、運輸系統建設、運營、支付給銅陵海螺垃圾處理費用;銅陵海螺負責垃圾處理系統建設、運營。原計劃整個項目投資利用日元貸款資金,因日元貸款流程繁雜不能滿足工程建設工期的要求,銅陵市政府委托銅陵海螺投資建設垃圾處理系統。
      該項目利用銅陵海螺公司2條日產5000噸干法水泥熟料生產線,日處理垃圾能力600噸(2×300t/d系列),年處理總量達20萬噸。項目于2008年10月開工建設,2010年4月10日第一套300t/d垃圾處理系統正式建成投運。項目工程總投資1.6億元左右,每噸垃圾處理運行費用約70元,每噸垃圾處理總成本約200元。目前,項目各系統運行正常,截止到2010年11月底,垃圾處理量已達5.5萬噸,經檢測各項環保指標完全合格,物料和水泥產品重金屬浸出法含量控制在國家相關標準范圍內。
     ?。?)華新水泥股份有限公司充分利用公司戰略合作伙伴--瑞士Holcim公司在水泥窯協同處置廢棄物領域中30多年的經驗,大力發展可替代原燃料事業。承擔了在同內首次采用水泥窯協同處理技術處置農藥廢棄物的重任。
      應湖北省政府要求,華新水泥股份有限公司分別于2007年、2008年、2009年對湖北省收繳的含甲胺磷、對硫磷、甲基對硫磷、久效磷、磷胺等5種高毒農藥在內的共l650余噸廢棄及高毒農藥進行了水泥窯協同處理。
      2008年初,華新投資500萬元建立了具有世界水平AFR實驗室。2008年底,湖北省環保局批準華新環保(武穴)公司對HW02醫藥廢物、HW03廢藥物藥品、HW04農藥廢物、HW06有機溶劑廢物、HW09油/水等13類有害廢棄物進行無害化處理。
      從2008年開始,華新水泥與三峽總公司接觸,就利用水泥窯協同處理三峽庫區漂浮物事宜進行技術溝通。經過多次技術和商務談判,該項目于2009年初正式開工建設并與2010年初投入試運行。該處置設施的年漂浮物處理能力為15萬立方米、日接收處置能力1000立方米。從2010年7月起至9月中旬,已累計接收和處置漂浮物約5萬方。
     ?。?)上海建材集團總公司所屬萬安企業總公司(原金山水泥廠)1996年開始利用上海先靈葆制藥有限公司生產氟洛氛產品過程中產生的氟洛氛廢液(含氟異丙醇,按照危險廢棄物的定義,它是一種有害廢物),進行了替代部分燃料生產水泥的試驗。萬安企業總公司采用的技術路線是:液體廢料貯存在專用貯庫內,然后用泵從窯頭將其直接送人窯內燃燒;將其它固體廢料與煤一起入煤磨,與煤粉混用;將半固體的廢料裝人小編織袋,每袋5kg,用本廠自己開發的“窯炮”從窯頭打入燒成帶焚燒,已經做到節能25%。上海市環境監測中l心對試燒過程中排放的廢氣進行了跟蹤監測,測試結果表明,廢氣中的有害成分含量均低于上海市的排放標準,不存在對大氣污染的問題;經中國建筑材料檢驗認證中心測定,試燒的水泥產品質量指標均在同家標準控制范圍內,說明摻燒一定比例的氟洛氛廢液。對水泥產品質最無影響,對環境大氣亦無污染。
    4 我國利用水泥窯協同處置危險廢物和城市生活垃圾相關標準、規范制定情況
      從20世紀70年代開始,德國、日本、美國、瑞士、加拿大等發達國家就已經積累了大量的經驗,已經建立起從廢物產生源頭到水泥廠處置的質量保證體系,該體系既考慮污染物排放、又要保證水泥和混凝土的質量,是一種基于全生命周期考慮的系統。歐盟國家利用水泥窯處置廢物的技術與應用居于世界前列,此方面的法規、標準也比較完備,對可以在水泥廠處置的廢物種類作了規定,并分門別類地規定了在水泥廠具有不同用途(替代燃料、替代原料、混合材料)的廢物中各種重金屬的最高含最限值,對部分重金屬還給出了其在熟料和水泥中的最高含量限值,同時也制定了焚燒危險廢物的水泥窯大氣污染物排放標準。
      與發達國家相比,我國還沒有建立適用于水泥工業處置廢棄物的法規、標準體系。我同于1996年4月頒布并實施《中華人民共和國固體廢棄物污染環境防治法》,其中對危險廢棄物污染防治進行了特別規定。國家環境保護總局、國家經濟貿易委員會和科學技術部于2001年12月出臺了《危險廢棄物污染防治技術政策》,指出“危險廢棄物的焚燒宜采用以旋轉窯爐為基礎的焚燒技術,可根據危險廢棄物種類和特征選用其他不同爐型,鼓勵改造并采用生產水泥的旋轉窯爐附燒或專燒危險廢棄物”。GBl8484-2001《危險廢棄物焚燒污染控制標準》規定的10種重金屬元素中,汞為易揮發物,鎘及鉛為難揮發物,砷、鎳、鉻、錫、銻、銅、錳為不揮發物,這些重金屬離子大部分固熔于熟料中,小部分在水泥窯及其后續除塵系統問通過回灰等方式形成循環,氣態形式的排放量較低。該標準中規定的危險廢棄物焚燒爐大氣污染物排放限值中,砷的限值是與鎳一起計算的,為砷、鎳及其化合物在不同焚燒容量時的最高允許排放濃度限值取l.Omg/m3(以11%O2(干氣)作為換算基準)。
      為了科學、規范地推動水泥工業處置廢棄物的發展,國家相關部門近幾年也開始組織制定相關法規、標準。近幾年來全國人大、科技部、發改委等中央政府部門都先后出臺了相關的法律法規及技術政策以支持生活廢棄物資源化綜合利用。
      國家住房和城鄉建設部下達,由天津水泥工業設計研究院承擔的國家標準GB50634-2010《水泥窯協同處置工業廢物設計規范》已頒布,自2011年10月1日起實施。
      國家環保局目前正在組織制定水泥窯協同處置危險廢棄物方面的標準規范。
      國家標準化管理委員會下達,由中國建筑材料科學研究總院承擔的同家強制性標準《水泥生產協同處置廢棄物技術規范》的制訂工作也正在進行中,與之配套的《水泥中浸出重金屬的測定方法》國家標準已完成起草工作,目前正在送審階段。
    5 結語
      水泥窯協同處置廢棄物在世界上一些發達同家(如歐洲各國、日本、美國),在政府法規政策的推動和全社會的支持下,經過水泥企業的努力,目前已經得到廣泛地開展,達到了較高的水平,取得了良好的社會效益、環境效益和經濟效益。
      國內外的理論和實踐已經證明利用水泥窯協同處置廢棄物是無害化、減量化和資源化處置危險廢物和城市生活垃圾的重要技術途徑,也是低成本化大規模處置上述廢物的重要措施。并且近年來我國水泥行業蓬勃發展,具備廣泛處置危險廢物和城市生活垃圾的物質條件,如截止2008年底我國共有水泥窯(預分解窯)913條(日生產熟料規模達244萬噸)。借鑒發達國家的先進經驗,將廢物處置與水泥工業的可持續發展結合起來,利用水泥窯協同處置廢棄物,是較為適合中國國情的做法。我國利用水泥窯協同處置危險廢物和城市生活垃圾在全國各地剛剛起步,要達到發達同家的處置水平具有廣闊的發展空間,并將為循環經濟的發展做出重要貢獻。

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