水泥窯協(xié)同處置廢棄物的安全環(huán)保排放過程控制（上）

水泥工業(yè)屬重化工領(lǐng)域，其環(huán)境排放控制一直備受人們的關(guān)注，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和完善提高，其環(huán)境保護(hù)控制水平有了質(zhì)的飛躍和提升，呈現(xiàn)了眾多的花園式工廠。除此之外，還為承擔(dān)接納和解決其它工業(yè)廢料創(chuàng)造了條件，成為工業(yè)環(huán)境保護(hù)生產(chǎn)鏈中不可或缺的環(huán)節(jié)。近年來，利用水泥窯協(xié)同處置廢棄物技術(shù)已逐漸成熟并進(jìn)入人們的視野，成為消解各類廢棄物（包括城市生活垃圾、污泥、危廢等）最有效、可靠、經(jīng)濟(jì)的處置方法之一，因此協(xié)同處置廢棄物過程的環(huán)保監(jiān)測(cè)和排放控制不僅成為關(guān)注的重點(diǎn)，還對(duì)其提出了許多新的要求。
1、國(guó)內(nèi)外水泥工業(yè)環(huán)保監(jiān)測(cè)與排放控制發(fā)展進(jìn)程
人類對(duì)環(huán)境污染問題的認(rèn)識(shí)，經(jīng)歷了一定的發(fā)展過程，針對(duì)不同環(huán)境污染問題，研究和開發(fā)了相應(yīng)的治理技術(shù)，同時(shí)也制定了相關(guān)的限制性標(biāo)準(zhǔn)，出臺(tái)了許多約束性的法律法規(guī)。鑒于水泥工業(yè)協(xié)同處置廢棄物的需要，其環(huán)境控制問題也已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，促使了水泥工業(yè)也從自身環(huán)境治理，進(jìn)入?yún)f(xié)同其它工業(yè)系統(tǒng)和社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)污染排放物的接納處置控制之中，成為各工業(yè)系統(tǒng)生產(chǎn)過程中的鏈接點(diǎn)作用，為水泥工業(yè)走上可持續(xù)發(fā)展道路創(chuàng)造了條件和機(jī)會(huì)。圖1給出了國(guó)內(nèi)外水泥工業(yè)污染物排放控制的進(jìn)程。

圖1中所示，二戰(zhàn)結(jié)束后，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，國(guó)外水泥工業(yè)開始逐步關(guān)注和實(shí)施了污染物排放控制，如粉塵、SO2、NOx等。從上世紀(jì)70年代開始利用水泥窯協(xié)同處理廢棄物以來，經(jīng)過近40年的研究和發(fā)展，目前協(xié)同處理廢棄物技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用，各種控制標(biāo)準(zhǔn)也相繼出臺(tái)。到2000年前后，各國(guó)根據(jù)具體情況制定了許多控制標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)協(xié)同處置過程中可能出現(xiàn)的各種污染物排放，作出了限制性約束和規(guī)定，尤其對(duì)一些危害較大的物質(zhì)，例如鹵素（主要是Cl、F、Br）、硫、二惡英、TOC和重金屬（易于揮發(fā)性元素Hg、TI以及水溶性鉻鹽Cr2O3）等，做出了更加嚴(yán)格的限制，以保證工業(yè)生產(chǎn)和廢棄物處置的安全性，同時(shí)由于低碳概念的興起，CH4、CO2也被列為重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。2008年以后，各國(guó)水泥生產(chǎn)技術(shù)服務(wù)商及相關(guān)的大型水泥生產(chǎn)企業(yè)對(duì)污染物的排放控制進(jìn)行了更加細(xì)致的劃分，并開始關(guān)注TOC、苯、聯(lián)苯、微細(xì)粉塵PM10、PM2.5等。
我國(guó)在上世紀(jì)70年代以前雖對(duì)工業(yè)系統(tǒng)中的粉塵及其它污染物有所控制，但要求均不高。70年代后期隨著我國(guó)改革開放的不斷推進(jìn)、工業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大、體系的健全，逐步把環(huán)境保護(hù)及影響問題列入議事日程，1985年由當(dāng)時(shí)的國(guó)家環(huán)保局和建材局組織專家編制了《水泥工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB4915-85），該標(biāo)準(zhǔn)于1986年實(shí)施，對(duì)我國(guó)水泥工業(yè)的環(huán)境保護(hù)采取了強(qiáng)制措施，規(guī)定了煙塵及CO的排放限值、單位產(chǎn)品最大排放量和排放煙囪高度。1996年對(duì)85標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂并更名為《水泥廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，該標(biāo)準(zhǔn)在85版的基礎(chǔ)上提高了粉塵和CO排放限值控制要求，同時(shí)增加了對(duì)SO2、NOx、氟化物的排放限制。2004年對(duì)96版進(jìn)一步修訂，標(biāo)準(zhǔn)中特別提到了利用水泥窯焚燒危險(xiǎn)廢物時(shí)，排放的氣體中除了粉塵、SO2、NOx、氟化物外，其它污染物執(zhí)行《危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18484）規(guī)定的排放限值，如CO、HCl、氟化物、重金屬、二惡英等，其中二惡英排放濃度最高不得超過0.1ng-TEQ/m3。2012年又對(duì)2004版進(jìn)行修訂，規(guī)定了各項(xiàng)污染物新的排放指標(biāo)，可達(dá)到歐洲國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或許可證限值平均水平，該標(biāo)準(zhǔn)已于2013年12月底頒布。與其同期頒布的還有《水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB30485-2013），該標(biāo)準(zhǔn)首次對(duì)利用水泥窯協(xié)同處置固體廢物過程中大氣污染物的排放濃度，做出了明確規(guī)定，其排放限值達(dá)到了歐盟的控制要求。在PM10和PM2.5控制方面，國(guó)家環(huán)?？偩?6年頒布修訂的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-1996）中將飄塵改稱為可吸入顆粒物，并對(duì)環(huán)境空氣中的PM10濃度做出了規(guī)定，2012年對(duì)96版進(jìn)行修訂，對(duì)PM10濃度限值進(jìn)行了調(diào)整，同時(shí)增加了環(huán)境空氣中PM2.5的濃度限值，并擬于2016年實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)控制。

由于水泥企業(yè)開始協(xié)同處置城市廢棄物，隨后對(duì)廢棄物處置過程中被關(guān)注的臭氣和廢水處置監(jiān)測(cè)和排放標(biāo)準(zhǔn)也引入水泥廠的監(jiān)測(cè)和控制范圍，因?yàn)樗鄰S的脫氮需要帶來了氨（NH3）逃逸的監(jiān)測(cè)和控制。2004年5月斯登哥爾摩公約，對(duì)于生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的持久性有機(jī)污染物（POPs）進(jìn)入環(huán)境進(jìn)行了限量控制，并明確包括二惡英在內(nèi)12種特殊持久性有機(jī)物污染物。鑒于未來利用水泥窯大規(guī)模協(xié)同處置各類危險(xiǎn)廢棄物技術(shù)的不斷推進(jìn)，其處置過程中是否還存在POPs規(guī)定的其它有害污染物，還有待于實(shí)踐檢測(cè)和分析，并提出新的監(jiān)測(cè)控制要求。
2、環(huán)境保護(hù)控制的內(nèi)容和監(jiān)測(cè)頻次
一般情況下，利用水泥窯協(xié)同處置各種廢棄物時(shí)，其系統(tǒng)可能產(chǎn)生的污染物形態(tài)無非為固、液、氣三種形態(tài)，實(shí)踐中多以復(fù)合混合相污染物的形態(tài)為主，例如：氣固混合相、氣液混合相、液固混合相以及氣液固混合相，各種污染物混合在一起，其各污染物的生物毒性、有害程度、含量均相差較大，增加了系統(tǒng)監(jiān)測(cè)分析、過程控制的難度和復(fù)雜性。為了便于掌握協(xié)同處置廢棄物過程中的各項(xiàng)環(huán)境指標(biāo)控制情況，必須結(jié)合現(xiàn)有條件、監(jiān)測(cè)控制形式、監(jiān)測(cè)分析的難易程度、系統(tǒng)產(chǎn)生污染物的規(guī)律、特征及穩(wěn)定性、管理過程運(yùn)行成本等進(jìn)行綜合考慮，選擇安全、有效的污染物檢測(cè)分析和控制方法，滿足環(huán)境保護(hù)和控制的需要。表1列出了現(xiàn)有水泥生產(chǎn)企業(yè)協(xié)同處置廢棄物聯(lián)合系統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)和控制的內(nèi)容。

2.1協(xié)同處置廢棄物時(shí)的安全控制要求
環(huán)保、安全是分布不開的。沒有環(huán)保，也就沒有了安全，水泥生產(chǎn)企業(yè)在利用廢棄物方面，一定要有安全意識(shí)，水泥生產(chǎn)系統(tǒng)并非是萬(wàn)能的萬(wàn)物可納系統(tǒng)，必須有所限制，否則將會(huì)帶來無法彌補(bǔ)的損失和遺憾。對(duì)于協(xié)同處置廢棄物的水泥生產(chǎn)企業(yè)，為了保證處置過程的排放控制和產(chǎn)品的安全性，必須重視源頭控制，這也是環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要內(nèi)容見表2。

（1）無法控制的含有揮發(fā)性物質(zhì)（有毒有害有機(jī)物、易揮發(fā)性重金屬），絕對(duì)禁止進(jìn)入水泥生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)同處置。其檢測(cè)頻度，應(yīng)根據(jù)廢棄物變化情況多樣品檢測(cè)分析和控制。
（2）含有放射性物質(zhì)和醫(yī)療衛(wèi)生垃圾的廢棄物，因涉及免疫安全，絕對(duì)禁止利用水泥窯協(xié)同處置。
（3）含有對(duì)水泥產(chǎn)品質(zhì)量帶來一定影響，且對(duì)環(huán)境影響較小的物質(zhì)（K、Na、S、Cl、P等干擾元素、非擴(kuò)散重金屬），必須進(jìn)行協(xié)同限量控制。其檢測(cè)頻次必須根據(jù)生產(chǎn)控制要求進(jìn)行檢測(cè)控制。
（4）含有交互影響生產(chǎn)系統(tǒng)安全運(yùn)行和環(huán)境要素的物質(zhì)，必須限量控制；對(duì)于含有一些微量元素的物質(zhì)在混合使用時(shí)，不僅給系統(tǒng)帶來安全隱患，也會(huì)對(duì)環(huán)境指標(biāo)的控制帶來影響；例如：在原、燃料及廢棄物中的協(xié)同Cl含量超過限定性標(biāo)準(zhǔn)（>0.015%）時(shí)，絕對(duì)禁止含有鋅、鉛、銅等元素的物質(zhì)進(jìn)入，以免因鋅、鉛和氯元素的協(xié)同作用，導(dǎo)致設(shè)備的快速腐蝕問題；以及因氯在銅離子催化作用下，導(dǎo)致二惡英超標(biāo)，難于控制；其檢驗(yàn)控制的頻次，必須根據(jù)水泥廠的生產(chǎn)控制要求，同步進(jìn)行檢測(cè)分析和控制。
（5）對(duì)于易燃、易爆危險(xiǎn)廢棄物限制或有條件處置，在沒有解除或明確采用有效預(yù)處理控制之前，絕對(duì)禁止進(jìn)入水泥生產(chǎn)系統(tǒng)中協(xié)同處置，必須采用適時(shí)嚴(yán)格監(jiān)控。

2.2以氣相為主，氣、固、液混合相中的污染物監(jiān)測(cè)與控制
在水泥窯協(xié)同處置廢棄物的過程中，廢棄物預(yù)處理系統(tǒng)和水泥生產(chǎn)接納處置系統(tǒng)外排氣體是環(huán)保監(jiān)控的重點(diǎn)內(nèi)容。
（1）氣相中的固體污染物：粉塵、重金屬類物污染物、二惡英類物污染物。
如廢棄物預(yù)處理系統(tǒng)沒涉及到粉塵，可以不進(jìn)行檢測(cè)，如涉及到粉塵，必須對(duì)排放點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)控制；水泥生產(chǎn)企業(yè)粉塵排放檢測(cè)原本是其核心檢測(cè)內(nèi)容，目前已實(shí)現(xiàn)不間斷在線監(jiān)控；重金屬污染物，目前按照標(biāo)準(zhǔn)GB30485執(zhí)行，其采樣分析頻次，應(yīng)在前述源頭檢測(cè)和限量控制基礎(chǔ)上，宜采用后續(xù)連續(xù)評(píng)估和定期采樣檢測(cè)分析相結(jié)合的監(jiān)控方案；二惡英類污染物，其同分異構(gòu)體多達(dá)210（75+135）種之多，屬混合型有機(jī)物，檢測(cè)和分析過程復(fù)雜，需時(shí)較長(zhǎng)，檢測(cè)成本較高，目前尚無在線監(jiān)測(cè)分析手段。鑒于生產(chǎn)系統(tǒng)采用原、燃料和產(chǎn)品穩(wěn)定性以及協(xié)同處置廢棄物的可控性，二惡英產(chǎn)生和波動(dòng)應(yīng)該是可控的，在生產(chǎn)條件和協(xié)同處置無明顯變化情況下，建議二惡英的采樣分析頻次應(yīng)控制在每季度1次，1年4次；如果生產(chǎn)條件發(fā)生較大變化，須添加變化期內(nèi)的監(jiān)測(cè)頻次。
（2）氣相中的氣體污染物：NOx、SO2、NH3、CO、HF、HCl、CH4、CO2、TOC混合物、臭氣等。
氣相中的氣體污染物較多，需檢測(cè)的內(nèi)容也較多，目前多可實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)制，鑒于重要性、毒性、連續(xù)性和變化情況，應(yīng)分別采用幾種方案進(jìn)行監(jiān)控。對(duì)于NOx、SO2、NH3、CO四種污染氣體可采用在線監(jiān)控，其中NH3主要來源于廢棄物（發(fā)酵）、水泥廠脫硝過程，視其情況確定是否需要采用在線監(jiān)測(cè)，如濃度較低，可采用定期抽樣檢測(cè)，對(duì)于處置陳腐廢棄物和氨逃逸嚴(yán)重區(qū)域，必須實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)；一般情況下，水泥生產(chǎn)企業(yè)均對(duì)CO進(jìn)行監(jiān)控，如需檢測(cè)可直接采集數(shù)據(jù)，無需專門儀器；對(duì)協(xié)同處置含微量氟和氯廢料的企業(yè)，須對(duì)HF、HCl進(jìn)行在線監(jiān)制，一般不處置含氟和氯較高的廢棄物，采樣頻次可根據(jù)具體情況而定。對(duì)于CO2、CH4、TOC混合物氣體的監(jiān)測(cè)，CO2除特殊需要可實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)，如無特殊需要，可以采用評(píng)估方法進(jìn)行核定；對(duì)CH4、TOC廢氣的監(jiān)測(cè)，除特殊需要采用在線檢測(cè)外，可定期采樣離線監(jiān)測(cè)。如有條件，每周定期采樣兩次，即可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)的控制要求。對(duì)于預(yù)處理系統(tǒng)或廢棄物接納緩存區(qū)域集中負(fù)壓抽風(fēng)排氣系統(tǒng)以及有異味存在的外部環(huán)境氣體，均需要進(jìn)行臭氣定時(shí)檢測(cè)和分析，必要時(shí)可提高監(jiān)測(cè)頻次，為制定控制措施提供依據(jù)。
（3）氣相冷凝液的毒性和有害成分的分析和處置。由于煙道氣中含有大量水分，夏季難以冷凝，冬季極易在下游冷凝，形成液體污染物，遇此情況時(shí)，應(yīng)進(jìn)行收集檢測(cè)，分析評(píng)估液體污染物的酸堿度pH、有機(jī)物成分和毒性，決定是否需要特殊處置。