水泥窯協(xié)同處置固體廢物煙氣中重金屬排放的現(xiàn)狀分析

固廢網(wǎng)訊:摘要：水泥制造工藝的特殊優(yōu)勢使其成為了處置固體廢物的優(yōu)良選擇。整個(gè)處置過程既要保證水泥的質(zhì)量，又要確保不會(huì)造成新的環(huán)境污染，所以過程中對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)測就顯得尤為重要。本文主要對(duì)水泥窯協(xié)同處置固體廢物過程中，煙氣中重金屬的排放監(jiān)測現(xiàn)狀進(jìn)行分析，為企業(yè)處理相應(yīng)固體廢物種類的選擇，關(guān)注重點(diǎn)監(jiān)測參數(shù)提供依據(jù)。

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，生活垃圾、市政污泥、有機(jī)廢液等廢物的產(chǎn)生量逐年增加。而運(yùn)用水泥制造工藝獨(dú)特的優(yōu)勢處理相關(guān)的固體廢物是一種很好的選擇，水泥窯堿性及負(fù)壓的生產(chǎn)條件，可以有效中和治理水泥窯協(xié)同處置生活垃圾焚燒產(chǎn)生的酸性廢氣，負(fù)壓條件可防止煙氣的外溢；同時(shí)水泥窯的堿性環(huán)境可以將廢氣中重金屬污染物固化在水泥熟料中，實(shí)現(xiàn)煙氣處理。隨著我國的水泥窯協(xié)同處置固體廢物技術(shù)日趨成熟，相關(guān)政府機(jī)構(gòu)出臺(tái)了一系列的政策措施鼓勵(lì)水泥企業(yè)進(jìn)行協(xié)同處置業(yè)務(wù)，截止2018年10月底，全國共有55家水泥廠已開展協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物，核發(fā)危險(xiǎn)廢物經(jīng)營許可證核準(zhǔn)經(jīng)營量334.82萬噸。另有98個(gè)項(xiàng)目已通過環(huán)評(píng)或正在環(huán)評(píng)階段，擬申請(qǐng)經(jīng)營許可證核準(zhǔn)經(jīng)營量870.23萬噸。在已開展協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物項(xiàng)目中，海螺創(chuàng)業(yè)10家，核準(zhǔn)經(jīng)營量95.76萬噸；中建材7家，核準(zhǔn)經(jīng)營量59.17萬噸；金隅10家，核準(zhǔn)經(jīng)營量40.8萬噸；紅獅水泥4家，核準(zhǔn)經(jīng)營量40.5萬噸[3]。協(xié)同處置項(xiàng)目快速發(fā)展，相應(yīng)的環(huán)境監(jiān)管要求也應(yīng)運(yùn)而生。目前對(duì)于水泥窯協(xié)同處置煙氣的監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)主要是HJ 30485—2013《水泥窯協(xié)同處置固體廢物環(huán)境保護(hù)技術(shù)規(guī)范》，其中規(guī)定了協(xié)同處置固體廢物水泥窯大氣污染物最高允許排放濃度，而檢測標(biāo)準(zhǔn)主要是HJ 657—2013《空氣和廢氣顆粒物中鉛等金屬元素的測定 電感耦合等離子體質(zhì)譜法》。

本文將通過相同的標(biāo)準(zhǔn)方法，對(duì)5家不同地區(qū)的水泥窯協(xié)同處置固體廢物的企業(yè)進(jìn)行投加固廢前的本底空白測試，以及對(duì)1家企業(yè)進(jìn)行投加前與投加后的追蹤測試，最終從橫向和縱向上總結(jié)煙氣中重金屬的檢測結(jié)果，尋找規(guī)律，為水泥企業(yè)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測提供重點(diǎn)關(guān)注參數(shù)，從而幫助企業(yè)更有效地選擇所添加的固體廢物，保證處置過程中達(dá)到相應(yīng)的環(huán)境要求。

1 材料

檢測試驗(yàn)選用5家進(jìn)行水泥窯協(xié)同處置固體廢物的水泥廠作為案例，分別對(duì)5家進(jìn)行投加固體廢物前的煙氣本底空白進(jìn)行檢測，1家進(jìn)行投加固體廢物后的煙氣進(jìn)行檢測，采樣位置均為窯尾，采樣介質(zhì)為石英濾筒，每次采樣樣品量為3個(gè)，本文將取3個(gè)樣品平均值作數(shù)據(jù)分析。

試驗(yàn)儀器為安捷倫電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS），型號(hào)7900。

2 前處理

取濾筒樣品整個(gè)，用陶瓷剪刀剪成小塊后，加入25.0 mL硝酸-鹽酸混合溶液，使濾筒浸沒其中，加蓋，置于微波消解罐中旋緊，設(shè)定消解溫度為200 ℃，消解持續(xù)時(shí)間為15 min，開始消解。消解結(jié)束后，取出消解罐，冷卻，以超純水淋洗內(nèi)壁，加入約10 mL超純水，靜置0.5 h浸提，過濾，定容至50 mL，待測。也可先定容到50 mL，經(jīng)離心分離后取上清液進(jìn)行測定。

3 測試

配制標(biāo)準(zhǔn)溶液及內(nèi)標(biāo)溶液，同時(shí)進(jìn)行樣品和內(nèi)標(biāo)的上機(jī)檢測，監(jiān)測內(nèi)標(biāo)回收率。

3.1 橫向試驗(yàn)分析

對(duì)5家水泥生產(chǎn)企業(yè)窯尾空白本底煙氣進(jìn)行監(jiān)測，五家企業(yè)為水泥廠1~水泥廠5，檢測結(jié)果見表1，結(jié)果的直觀分析圖見圖1。

表1 5家水泥廠投加固體廢物前煙氣中重金屬含量µg/m3

圖1 5家水泥廠投加固體廢物前煙氣中重金屬含量

從表1的數(shù)據(jù)以及圖1的直觀圖可以看出，5家水泥廠所檢測協(xié)同處置投加固體廢物前的煙氣本底空白Cd、As、Be、Sn、Sb、Co值都很低，在實(shí)際監(jiān)測中幾乎不需要關(guān)注；Pb、V、Cu值稍有變動(dòng)，個(gè)別企業(yè)這些元素會(huì)高，但大部分保持穩(wěn)定，企業(yè)在實(shí)際監(jiān)測中需要一定的關(guān)注；而Tl、Cr、Mn、Ni這4個(gè)重金屬元素含量不同的企業(yè)差別較大，需要在實(shí)際的監(jiān)測中重點(diǎn)關(guān)注。

3.2 縱向試驗(yàn)分析

對(duì)1家水泥生產(chǎn)企業(yè)投加固體廢物前后窯尾煙氣進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測企業(yè)為水泥廠1，檢測結(jié)果見表2，結(jié)果直觀分析圖見圖2。

從表2的數(shù)據(jù)以及圖2的直觀圖可以看出，水泥廠1在投加固體廢物前后Tl、Cd、As、Be濃度幾乎無變化，Sb、Pb、Cu、Co、V、Sn投加后濃度比投加前略微增加，Cr、Mn、Ni投加前后濃度變化較大。

表2 水泥廠1投加固體廢物前后煙氣中重金屬含量µg/m3

圖2 水泥廠1投加固體廢物前后煙氣中重金屬含量

3.3 結(jié)果分析

水泥窯協(xié)同處置固體廢物所依據(jù)的監(jiān)測要求為GB 30485—2013《水泥工業(yè)協(xié)同處置固體廢物污染控制標(biāo)準(zhǔn)》，具體監(jiān)測要求見表3，5家水泥廠投加固體廢物前的排放濃度值見表4。

表3 協(xié)同處置固體廢物水泥窯大氣污染物最高允許排放濃度mg/m3

從計(jì)算結(jié)果可以看出，基本上水泥廠協(xié)同處置固體廢物投加前都能很好地滿足監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)要求，而且遠(yuǎn)低于允許的最高排放濃度。從水泥窯工藝來說，協(xié)同處置對(duì)過程中重金屬的固化作用效果顯著，根據(jù)德國水泥工業(yè)研究所的成果，大多數(shù)重金屬在熟料中的吸收率可以達(dá)到90%[4]，所以在水泥窯協(xié)同處置固體廢物項(xiàng)目中，窯尾的煙氣監(jiān)測基本都可以達(dá)到環(huán)境要求。

表4 5家水泥廠投加固體廢物前煙氣重金屬排放濃度mg/m3

4 結(jié)論

從5家水泥廠投加固體廢物前煙氣的空白本底測試結(jié)果得出，在水泥企業(yè)生產(chǎn)過程中Tl、Cr、Mn、Ni這4個(gè)重金屬元素濃度數(shù)值差別大，監(jiān)測時(shí)需要重點(diǎn)關(guān)注。

從1家水泥廠投加固體廢物前后煙氣重金屬濃度變化得出，Cr、Mn、Ni這3個(gè)元素需要重點(diǎn)關(guān)注，但由于僅選取1家企業(yè)進(jìn)行了比較，不具代表性，僅做參考。

同時(shí)通過對(duì)5家水泥廠投加固體廢物前窯尾本底煙氣檢測，得出目前所有監(jiān)測項(xiàng)目中的煙氣重金屬的排放濃度都能達(dá)到監(jiān)測要求。