【技術(shù)匯】生活垃圾焚燒煙氣脫硝工藝選擇及案例分析

危險(xiǎn)源化工裝置危廢處置：化工裝置殘留危險(xiǎn)化學(xué)品，化工物料，廢水、廢氣、固廢及危廢等三廢無(wú)害化處置

手藝 | 協(xié)同處置垃圾滲濾液的水泥窯污染物排放研究

北極星大氣網(wǎng)  
泉源:水泥  作者:龍紅艷  
2020/12/22 9:45:25  我要投稿  
所屬頻道: 大氣治理  關(guān)鍵詞:大氣污染物 水泥窯協(xié)同處置 污染物排放

北極星大氣網(wǎng)訊:摘要

為考察協(xié)同處置垃圾滲濾液對(duì)環(huán)境的影響，本研究選擇1條規(guī)模為2 500 t/d的協(xié)同處置垃圾滲濾液水泥回轉(zhuǎn)窯，對(duì)協(xié)同處置垃圾滲濾液后煙氣中重金屬、HF、HCl及碳?xì)浠衔锱欧艥舛扰e行剖析測(cè)試，研究其排放特征。效果注釋?zhuān)c未舉行協(xié)同處置的煙氣重金屬污染物的排放濃度相比，協(xié)同處置垃圾滲濾液后的煙氣中Cr、Cd、As三種污染物轉(zhuǎn)變不顯著，而煙氣中Mn的排放濃度增添2.31 μg/m3，其次是Pb和Hg，劃分增添了0.93 μg/m3和0.88 μg/m3。接納協(xié)同處置垃圾滲濾液前后兩種條件下煙氣中總有機(jī)碳無(wú)顯著轉(zhuǎn)變，煙氣中總有機(jī)碳含量均為35 mg/m3。HF排放濃度高于協(xié)同處置固體廢物水泥窯大氣污染物最高允許排放濃度。

近年來(lái)，隨著我國(guó)都市化、工業(yè)化的快速生長(zhǎng)，我國(guó)固體廢物發(fā)生量也在逐年增添，2018年天下200個(gè)大中都市的一樣平時(shí)工業(yè)固體廢物、工業(yè)危險(xiǎn)廢物、醫(yī)療廢物和生涯垃圾發(fā)生量劃分到達(dá)1.51×109 t、4.64×107 t、8.17×105 t和2.11×108 t，對(duì)生態(tài)環(huán)境組成嚴(yán)重威脅。天下過(guò)半的都市遭受到垃圾圍城的逆境，行使水泥窯協(xié)同處置固體廢物和生涯垃圾已成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)固體廢物和生涯垃圾減量化、無(wú)害化和資源化的重要途徑。國(guó)際上水泥窯協(xié)同處置廢物手藝最先于20世紀(jì)70年代，于1974年加拿大Lawrence水泥廠首次開(kāi)展協(xié)同處置廢物試驗(yàn)，隨后美國(guó)的Peerless，德國(guó)Ruderdorf等十多家水泥廠先后舉行研究與應(yīng)用。我國(guó)水泥窯協(xié)同處置廢物手藝起步較晚，從20世紀(jì)90年代最先開(kāi)展行使水泥窯處置危險(xiǎn)廢物和都市生涯垃圾的研究工作[5]，隨著我國(guó)工業(yè)化、都市化的快速生長(zhǎng)，固體廢物與生涯垃圾日益增進(jìn)，我國(guó)水泥窯協(xié)同處置廢物手藝獲得快速生長(zhǎng)，現(xiàn)在我國(guó)水泥窯可協(xié)同處置種種固體廢物，包羅危險(xiǎn)廢物、生涯垃圾、都市和工業(yè)污水處置污泥、動(dòng)植物加工廢物、受污染土壤、應(yīng)急事宜廢物等。2019年，天下已有20多個(gè)省份建成或正在推進(jìn)建設(shè)水泥窯協(xié)同處置垃圾、污泥、危險(xiǎn)廢棄物等生產(chǎn)線150條。水泥窯協(xié)同處置是將知足入窯要求的固體廢物作為水泥的輔助質(zhì)料投入水泥窯，行使水泥回轉(zhuǎn)窯作為焚燒裝備，與其他質(zhì)料一起在高溫條件下焚燒，將固體廢物中有毒有害因素徹底剖析，實(shí)現(xiàn)了固體廢物的減量化、資源化和無(wú)害化，同時(shí)接納熱量，緩解了我國(guó)固體廢物處置能力不足造成的環(huán)境壓力，提高了突發(fā)事宜廢物處置能力，也是控制環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)生長(zhǎng)的要求。

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我國(guó)對(duì)水泥窯協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物、生涯垃圾、都市和工業(yè)污水處置污泥等固體廢物舉行了大量研究與應(yīng)用，水泥窯協(xié)同處置廢物歷程除釋放大量的顆粒物、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）等通例污染物外，還向大氣排放部門(mén)氯化氫（HCl）、氟化氫（HF）、細(xì)顆粒物PM2.5、重金屬等非通例污染物。重金屬元素在燃燒歷程中從煤及質(zhì)料中釋放出來(lái)，履歷一系列物理化學(xué)轉(zhuǎn)變，最終隨著煙氣、飛灰和爐渣排入環(huán)境，對(duì)包羅大氣、水以及土壤在內(nèi)的生態(tài)環(huán)境發(fā)生污染。HCl是繼SO2、NOx后引起酸性污染的第3大污染源，而且固體廢物焚燒歷程中Cl是形成二?f英的必要條件，而后者給環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重的影響。我國(guó)《水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染控制尺度》（GB 30 485―2 013）中對(duì)HCl、HF、汞、砷、鎘、鉛、鉻、錳、銅等非通例污染物有明確的排放限值。

水泥窯協(xié)同處置生涯垃圾和工業(yè)污泥時(shí)，垃圾、工業(yè)污泥堆放歷程中會(huì)發(fā)生大量垃圾滲濾液，由于濃度高、因素重大，可能污染土壤、地下水等。少數(shù)協(xié)同處置企業(yè)接納向質(zhì)料及煤中噴灑的設(shè)施，極易使?jié)B濾液進(jìn)入土壤、地下水，同時(shí)滲濾液發(fā)生的廢氣直接進(jìn)入空氣，引起二次污染?，F(xiàn)在有研究將垃圾、污泥廢液噴入水泥窯剖析爐，行使高溫加熱使?jié)B濾液中的有機(jī)物剖析，不僅實(shí)現(xiàn)垃圾滲濾液的無(wú)害化處置，還可行使廢液中的有機(jī)物因素，到達(dá)節(jié)能的目的。

現(xiàn)在，我國(guó)水泥窯協(xié)同處置手藝主要集中在對(duì)固體廢物的運(yùn)用及研究上，對(duì)于水泥窯協(xié)同處置垃圾滲濾液的研究較少，缺少基于實(shí)測(cè)的污染排放特征研究，本研究選擇1條2500 t/d水泥回轉(zhuǎn)窯協(xié)同處置垃圾滲濾液生產(chǎn)線舉行測(cè)試，研究協(xié)同處置廢液水泥窯重金屬、HF、HCl及碳?xì)浠衔锏呐欧盘卣鳌，F(xiàn)在水泥窯協(xié)同處置廢液應(yīng)用較少，相關(guān)研究處于探索階段，也沒(méi)有相關(guān)的尺度政策。隨著垃圾滲濾液等廢液協(xié)同處置需求量的增大，水泥窯協(xié)同處置廢液將會(huì)大量推廣應(yīng)用。本研究可為水泥窯協(xié)同處置污染防治措施及相關(guān)政策提供依據(jù)。

1 研究工具及方式

1.1 測(cè)試工具和試驗(yàn)條件

本測(cè)試工具為1條協(xié)同處置垃圾滲濾液的水泥窯，其規(guī)模為2 500 t/d，窯尾耗煤量為12~15 t/h，剖析爐尺寸Ф4 000 mm×27 250 mm，剖析爐溫度為860~920 ℃，窯尾平均煙氣流量為270 713 m3/h。

垃圾滲濾液來(lái)自于距水泥窯5 km的一處垃圾填埋場(chǎng)，為經(jīng)沉淀后的垃圾滲濾液原液。廢液添加量為0.51 t/h。表1為垃圾滲濾液的化學(xué)因素剖析效果，剖析效果注釋垃圾滲濾液中砷、鉻濃度較高，劃分為44.5 μg/L和50.4 μg/L。

1.2 煙氣重金屬采樣剖析方式

本研究接納美國(guó)EPA Method 29[13]尺度方式對(duì)煙氣中重金屬舉行采樣，該方式包羅了Hg、Cr、Cd、As、Pb等14種重金屬采樣的剖析測(cè)試。接納APEX XC-572采樣系統(tǒng)，采樣裝置如圖1所示。采樣點(diǎn)設(shè)置在除塵后，平行樣采集3次。顆粒態(tài)重金屬由石英纖維濾紙捕捉，氣態(tài)重金屬通過(guò)HNO3/H2O2溶液和KMnO4/H2SO4溶液吸收。采樣歷程為等速采樣，采樣時(shí)間約1 h，采樣量為1 m3左右。

以顆粒物形態(tài)存在的重金屬剖析參照美國(guó)ASTM D6414[14]的尺度方式，首先將采集到濾膜上的樣品舉行恢復(fù)、消解，然后接納原子吸收光譜法或ICP-AES丈量其汞等重金屬含量。HNO3/H2O2溶液吸收液體樣品通過(guò)接納后，一部門(mén)通過(guò)吸收光譜法或ICP-AES丈量汞，一部門(mén)經(jīng)由消解等預(yù)處置后，剖析Cr、Cd、As、Pb等其他重金屬。KMnO4/H2SO4溶液吸收的液體樣品則所有用于剖析汞。

1.3 含碳化合物測(cè)試方式

參考EPA Method 25A及HJ/T 38―2 017，接納FID在線監(jiān)測(cè)方式測(cè)試煙氣中的非甲烷總烴、總有機(jī)碳。接納電化學(xué)剖析法對(duì)煙氣中CO舉行測(cè)試。

1.4 氯化物、氟化物測(cè)試方式

劃分接納HJ/T 27和HJ/T 67對(duì)氯化氫和氟化氫舉行采樣，接納離子色譜法劃分剖析氯離子及氟離子因素。

2 效果與討論

2.1 協(xié)同處置垃圾滲濾液水泥窯重金屬排放特征

圖2為水泥窯協(xié)同處置垃圾滲濾液前后窯尾除塵器出口煙氣Hg、Cr、As、Pb、Cd、Mn 6種重金屬排放濃度的測(cè)試效果。圖2注釋?zhuān)瑓f(xié)同處置垃圾滲濾液時(shí)窯尾除塵器出口Mn排放濃度最高，達(dá)8.77 μg/m3。其次依次是Cr、Hg、Pb、Cd、As，劃分為4.69 μg/m3、4.03 μg/m3、3.44 μg/m3、1.57 μg/m3、0.98 μg/m3。

與未處置垃圾滲濾液時(shí)的煙氣重金屬污染物的排放濃度對(duì)比發(fā)現(xiàn)，協(xié)同處置垃圾滲濾液時(shí)，Cr、Cd、As三種污染物的排放濃度轉(zhuǎn)變不顯著，而煙氣中Mn的排放濃度增添2.31 μg/m3，其次是Pb和Hg，劃分增添了0.93 μg/m3和0.88 μg/m3。

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水泥窯窯尾除塵后煙氣中的重金屬排放濃度主要與水泥窯質(zhì)料重金屬含量、重金屬自己特征、除塵器除塵效率、重金屬的固化效率、水泥窯的運(yùn)行工況等有關(guān)。由于質(zhì)料中Cd含量最低，因此煙氣中Cd含量最低；重金屬自己性子對(duì)重金屬濃度有影響，Hg是一種易揮發(fā)金屬，在高溫下極易逸散到煙氣中，憑證蘇達(dá)根等[15]研究發(fā)現(xiàn)新型干法窯生產(chǎn)中，Hg的逸放率高達(dá)90%~96%，這也說(shuō)明晰汞在垃圾滲濾液中的含量較低的情況下，在經(jīng)由協(xié)同處置后煙氣中含量較高的緣故原由。除塵器對(duì)各重金屬的脫除效率差異，Ruud Meij等研究發(fā)現(xiàn)靜電除塵器對(duì)汞的脫除效率為50％，禾志強(qiáng)等研究發(fā)現(xiàn)布袋除塵器對(duì)汞的脫除效率為22.18％，鄧雙等研究發(fā)現(xiàn)靜電除塵器對(duì)鉛的脫除效率為91.85%，而布袋除塵器對(duì)鉛的脫除效率為95.12%，因此除塵器對(duì)各重金屬的脫除效率差異會(huì)影響除塵后重金屬的排放濃度。水泥窯對(duì)差異重金屬的固化效率差異，據(jù)張俊麗等研究注釋水泥窯對(duì)Cd的固化率為29%，Cr為94%，Pb為81%；蘭明章等研究注釋水泥窯對(duì)Cd的固化率為88.1%，Cr為83.8%，Pb為86.3%。水泥窯的運(yùn)行工況差異，停留時(shí)間增進(jìn)，溫度升高，對(duì)重金屬?gòu)氖炝舷驘煔庵修D(zhuǎn)化起到促進(jìn)作用。協(xié)同處置垃圾滲濾液前后水泥熟料中重金屬的含量如表2所示。

冶金工業(yè)固體廢棄物資源化研究

化工裝置停產(chǎn)停車(chē)后，系統(tǒng)和罐區(qū)系統(tǒng)滯留大量危險(xiǎn)化學(xué)品，危險(xiǎn)廢物等，存在很大的危險(xiǎn)因素。尤其在化工裝置拆除前，處于安全及環(huán)保因素，需要對(duì)系統(tǒng)內(nèi)殘留化學(xué)品進(jìn)行安全處置，并且對(duì)設(shè)備進(jìn)行化學(xué)清洗達(dá)到動(dòng)火拆除條件在化工拆除領(lǐng)域，凱利環(huán)境以全新的思路和技術(shù)，提供化工裝置拆除前的殘留化學(xué)品處置，危險(xiǎn)廢物處理，動(dòng)火條件化學(xué)清洗，水切割拆除等技術(shù)和理念。提供全新的安全環(huán)保的拆除方案。

圖2 窯尾除塵后煙氣中重金屬濃度圖片

表2 協(xié)同處置垃圾滲濾液前后熟料中重金屬因素mg/kg

2.2 協(xié)同處置廢液水泥窯有機(jī)物排放特征

為考察協(xié)同處置垃圾滲濾液對(duì)水泥窯煙氣中總有機(jī)碳的影響，接納在線FID方式測(cè)試了垃圾滲濾液脫硝及氨水脫硝后煙氣中總有機(jī)碳的轉(zhuǎn)變，效果劃分如圖3、圖4所示。效果注釋?zhuān)蛹{協(xié)同處置垃圾滲濾液前后兩種條件下煙氣中總有機(jī)碳無(wú)顯著轉(zhuǎn)變，煙氣中總有機(jī)碳含量均為35 mg/m3。

圖3 協(xié)同處置垃圾滲濾液時(shí)煙氣總有機(jī)碳排放

圖4 未協(xié)同處置垃圾滲濾液時(shí)煙氣總有機(jī)碳排放

為研究煙氣脫硝對(duì)CO排放濃度的影響，接納電化學(xué)法劃分對(duì)協(xié)同處置垃圾滲濾液前后兩種條件下煙氣CO排放濃度舉行測(cè)試。圖5、圖6劃分為協(xié)同處置垃圾滲濾液前后窯尾煙氣CO濃度測(cè)試曲線。

從圖5和圖6可以看出，未協(xié)同處置垃圾滲濾液時(shí)CO平均排放濃度45 mg/m3，協(xié)同處置垃圾滲濾液時(shí)代CO平均排放濃度為48 mg/m3，連系兩次試驗(yàn)的煙宇量，兩次試驗(yàn)時(shí)代CO的排放量相比差異不大。這說(shuō)明垃圾滲濾液脫硝不會(huì)降低燃料燃燒效率或提高可燃因素?fù)p失率，從而造成燃料的虛耗。

2.3 協(xié)同處置垃圾滲濾液水泥窯HCl和HF排放特征

在窯尾除塵器出口處接納等速采樣法采集煙氣中HCl和HF，平行采樣3次。測(cè)試效果注釋?zhuān)琀F和HCl排放濃度劃分為1.32~2.12 mg/m3和7.3~8.7 mg/m3，平均排放濃度劃分為1.68 mg/m3和8.2 mg/m3，如表3所示。其中HF高于協(xié)同處置固體廢物水泥窯大氣污染物最高允許排放濃度1 mg/m3。

圖5 未協(xié)同處置垃圾滲濾液時(shí)CO排放測(cè)試效果

圖6 協(xié)同處置垃圾滲濾液時(shí)CO排放測(cè)試效果

表3 協(xié)同處置廢液煙氣HCl和HF排放特征

3 結(jié)論

（1）協(xié)同處置固體廢物的水泥窯較多，而協(xié)同處置垃圾滲濾液等廢液的較少。窯尾協(xié)同處置垃圾滲濾液時(shí)煙氣中有重金屬、碳?xì)浠衔?、HF、HCl等排放。

（2）垃圾滲濾液中主要含Hg、Cr、As、Pb、Cd、Mn等重金屬污染物，協(xié)同處置垃圾滲濾液時(shí)窯尾除塵器出口Mn排放濃度最高，達(dá)8.77 μg/m3。其次依次是Cr、Hg、Pb、Cd、As，劃分為4.69 μg/m3、4.03 μg/m3、3.44 μg/m3、1.57 μg/m3、0.98 μg/m3。與未處置垃圾滲濾液時(shí)的煙氣重金屬污染物排放濃度對(duì)比發(fā)現(xiàn)，Cr、Cd、As三種污染物轉(zhuǎn)變不顯著，而協(xié)同處置垃圾滲濾液時(shí)煙氣中Mn的排放濃度增添2.31 μg/m3，其次是Pb和Hg，劃分增添了0.93 μg/m3和0.88 μg/m3。

（3）接納協(xié)同處置垃圾滲濾液前后兩種條件下煙氣中總有機(jī)碳無(wú)顯著轉(zhuǎn)變，煙氣中總有機(jī)碳含量均為35 mg/m3。HF高于協(xié)同處置固體廢物水泥窯大氣污染物最高允許排放濃度。

危險(xiǎn)廢物減量化：現(xiàn)場(chǎng)采用設(shè)備或者化學(xué)方法，對(duì)危險(xiǎn)廢物進(jìn)行減量化處置，最高能減量90%，能大幅減小現(xiàn)場(chǎng)危廢外運(yùn)工程量凱利經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)和技術(shù)積累，針對(duì)大型化工停產(chǎn)后，殘留危險(xiǎn)化學(xué)品和危險(xiǎn)廢物，凱利專(zhuān)有的技術(shù)團(tuán)隊(duì)和設(shè)備，能最大限度現(xiàn)場(chǎng)解決安全與環(huán)保問(wèn)題。通過(guò)氮?dú)獾榷栊詺怏w保護(hù)下，對(duì)系統(tǒng)殘留危險(xiǎn)品進(jìn)行無(wú)害化處置，達(dá)到安全目的。通過(guò)技術(shù)和設(shè)備，對(duì)大部分危險(xiǎn)廢物，比如液體類(lèi)，固體類(lèi)危廢，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行無(wú)害化處理，或者減量化處理，或者將危廢技術(shù)轉(zhuǎn)化為一般固廢?？梢钥焖俳档桶踩L(fēng)險(xiǎn)和環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。并且采用化學(xué)清洗方法對(duì)設(shè)備和管道進(jìn)行清洗達(dá)到拆除條件。

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