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试析水泥窑协同处置危险废物的处理

作者:罗帅  来源:安全管理网 
评论: 更新日期:2020年01月01日

摘要:文章主要从国内外研究及应用进展出发,分别简述了水泥窑协同处置危险废物技术特点,以及水泥窑协同处置危险废物的处理技术,旨在与广大同行共同探讨学习。

关键词:水泥窑;协同处置;危险废物;处理

一、国内外研究及应用进展

采用水洗预处理能够有效去除垃圾焚烧飞灰中的氯离子、碱金属,也可以有效解决飞灰对水泥窑可能带来的结皮堵塞、腐蚀和产品质量问题。掺烧15%含砷污泥熟料的主要矿物相没有太大变化,其抗折和抗压实验结果与参照对比的水泥相似,也符合国家标准。水泥生料对Pb、Cd、As的吸附冷凝量随时间的增加而增加,随温度的升高而降低。水泥窑煅烧对As、Pb、Zn的化学稳定效果优于水泥固化稳定化,对于Cr则是水泥固化稳定化的化学稳定效果更好。多环芳烃类(PAHs)污染土经过600℃高温处理后,除少量菲残留外,其余有机物基本无残留。协同处置持久性有机污染物(POPs)污染土壤的试验表明SO 2、NO x、HCl、Hg、As、Ni、Pb、粉尘、二噁英的排放量均低于相应大气污染物排放要求限制,水泥熟料的化学成分满足相关规定,熟料产品质量达到相关标准。

二、水泥窑协同处置危险废物技术特点

水泥窑协同处置危险废物具有环境无害化、处置危险废物能力强等特点,利用现有的水泥窑设施开展水泥窑协同处置危险废物,有其独特优势:

1.无害化处置效果好

停留时间长,水泥窑燃烧过程充分,焚烧状态易于稳定,有机物彻底分解,重金属有效固熔,有效抑制二噁英的形成、降低有毒有害物质的排放,环保优势明显。

2.资源化利用程度高

废物可部分替代水泥生产使用的原燃料;可实现固体废弃物的资源化与再生化处理,生产过程协同资源化处理,成本较低,水泥窑协同处置单位投资额仅为新建/扩建专业焚烧炉的1/3左右,运营成本也显著低于专业焚烧炉,成本优势显著。

3.焚烧空间大

大空间的水泥窑焚烧的应用充分保障了大量危险废物得到有效处置,还可以使危险废物在焚烧过程中始终保持稳定;焚烧温度高,一些难以分解的稳定有机物也会得到完全的分解处置,高温条件下,能使危险废物中的重金属固化并稳定留存于矿物燃料中。

三、水泥窑协同处置危险废物的处理技术

1.综合利用(资源化)

理论上,综合利用技术可以分为能源替代技术、物理化学处理技术、物质分离与回收技术、材料回收和土地还原技术等。目前,国内危险废物的综合利用主要集中于金属、废有机溶剂、废酸废碱、废油、电子废物等方面的回收利用,主要使用的是物理化学处理技术以及物质分离与回收技术,典型的有清洗、干燥、破碎、分选、中和、絮凝沉淀、氧化还原、结晶、烧结、热解、蒸馏、吸附、生物处理、磁选/电选等工艺手段。以废溶剂和废矿物油为例,废溶剂的回收利用主要包括吸附、吸收、冷凝、分离和提纯等工艺;废矿物油的再生则分为3类:净化(沉降、离心、过滤和絮凝等工艺),精制(化学精制和吸附精制等工艺),炼制(以蒸馏工艺为主)。

2.预处理

危险废物具有腐蚀性、毒性、易燃性、反应性或者感染性等特性,预处理即通过物理、化学、生物、固化等技术对不可综合利用的危险废物进行无害化和减量化处置。

(1)生物处理

生物处理是利用微生物、动物和植物的新陈代谢对危险废物中含有的有机物质进行降解处理,主要局限于处理有机废液和废水。相比较于其他预处理方法,生物处理在对危险废物降解处理的同时,还能一定程度上实现资源化回收,主要体现在产沼气、产肥料等方面。生物处理的缺点在于处理周期长,稳定性差,处理过程中有污染物扩散到环境土壤和水体中的风险,需要做好过程的详细记录和控制管理。

(2)固态半固态危险废物协同处置的预处理

①挥发性危险废物协同处置的预处理

挥发性固态、半固态危险废物经密闭罐车输送至密闭式储存区,计量后(若粒径较大不满足焚烧要求则先进行破碎、粉碎)通过密闭输送设备送入水泥窑窑尾,经高温焚烧处理去除有毒污染物,有用成分最终成为水泥熟料。

②非挥发性危险废物协同处置的预处理

非挥发性危险废物根据其性质又可分为3类:可替代水泥产生线燃料类、可替代水泥生产线原料类以及不可替代原燃料类。可替代水泥产生线燃料类的危险废物首先经粉碎,然后通过卸料装置提升和计量设备计量后经密闭输送设备送入水泥窑窑头燃烧。可替代原料类的危险废物通过卸料装置和计量设备后经密闭输送设备送入生料磨,粉磨后与其他生料一起送入窑内焚烧。为满足存储及工艺要求,又不对水泥生产产生明显不利影响,入磨粉磨的非挥发性可替代原料类危险废物要求含水率需低于一定限度(大约40%),否则需加入适宜的低含水率固态危险废物进行调和,调和到满足要求的含水率后再进生料磨粉磨。不可替代原燃料类的危险废物首先经破碎、粉碎,然后加入其它适宜的同类危险废物或者液态危险废物,以调整其水分含量和可塑性,调和后的危险废物形成含水量约为60%的膏状混合物,计量后通过密封输送设备送至水泥窑窑尾进行高温焚烧。

(3)废有机溶剂、废矿物油预处理

废有机溶剂、废矿物油热值较高、含水率低,入窑前,需对其性质进行分析,主要包括分析粘度、低位热值、pH值、有机成分等性质。对于废有机溶剂、废矿物油液体废物的输送,通过耐腐蚀耐有机溶剂的密封容器和输送泵的输送方式从储存库至预处理设施,通常采用的预处理方式为搅拌、混合、配伍和中和,以保证液态废物中的污染物浓度始终处于适当的范围内。废有机溶剂、废矿物油通常不含有对水泥生产有害的元素成分,可用作水泥窑协同处置替代燃料,这些替代燃料一般不会对分解炉的气流的停留时间有额外的要求,采用正常的操作方式能满足废弃物的处置利用。废矿物油和有机废液作为替代燃料,可从主燃烧器投加,在投加时,需要控制通过泵力输送投加的液态废物不应含有沉淀物,避免燃烧器喷嘴堵塞。

(4)液态危险废物协同处置的预处理

危险废物中的废酸、废碱、废溶剂、废催化剂、废吸收剂以及废油等均属于液态危险废物,根据国内已有水泥窑协同处置危险废物的实际运行案例以及国内外研究结果,水泥窑协同处置液态危险废物时一般包括以下几种预处理方法:

①直接替代部分燃料。对于废有机溶剂、废油等热值较高、含水率低,不含对水泥生产有害的成分时,一般采取过滤后直接泵入水泥窑窑头助燃替代部分水泥生产线所需燃料的方式。对于该类液态危险废物,仅需分析其性质,计量后采取过滤的预处理方法即可。

②几种液态危险废物混合后与固态、半固态危险废物搅拌呈膏状再送入水泥窑。在确保没有不良反应及其他废物产生的情况下对几种液态危险废物进行混合、搅拌,使最终调配后的废液除了具有适量的热值外,废液酸碱度适宜,调配后的废液再与固态、半固态危险废物进行搅拌混合调质(在确保没有不良反应产生的情况下),最后送入水泥窑进行焚烧处置。

结语

总之,水泥窑协同处置危险废物能够有效解决危险废物的处理问题,达到可回收利用的目的。具体在处置过程中,首先对预处置的危险废物进行分类管理,然后进行预处理,如压缩、分割、粉碎处理,并将这些预处理好的危险废物送入高温炉内进行煅烧,最后将煅烧后的废物进行回收利用或者当作其他工业生产原料加以利用。

参考文献:

【1】张闻杰.利用新型干法水泥窑协同处置危险固体废物技术[J].南方农机,2018(12)

【2】黎力.利用水泥窑协同处置危险废物分析探讨[J].建筑工程技术与设计,2018(9)

【3】腾玲玲,余华林.水泥窑协同处置危险废物的研究分析[J].广州化工,2017(3)

【4】王昕,刘晨,颜碧兰等.国内外水泥窑协同处置城市固体废弃物现状及应用[J].硅酸盐通报,2014(8)

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