城市生活垃圾生产水泥技术相关环保问题探讨（下）

水泥 2008-03-06

介绍了生活垃圾焚烧水泥生产技术的基本情况,分析论述此类项目对环境的影响及相关防治措施。

　　2. 3 　经济效益

　　以城市生活垃圾为辅料生产水泥不仅节约能源、资源，而且经济效益明显。近十年来，随着经济发展，垃圾成分发生了很大变化，纸和塑料等可燃物增加，垃圾热值明显提高。这样，在水泥厂一次性无害化处理城市垃圾工艺中，垃圾可以部分替代煤;焚烧后的垃圾渣化学组成与黏土接近，又可以替代黏土最终成为水泥熟料，这样既节省能源、保护耕地，又大大降低了水泥厂生产成本。如某市每天新产生城市垃圾超过2 500 t ，并以10 %的速度逐年递增。近年来，用于处理城市垃圾的固定资产投资超过5. 6 亿元，现每年用于处理城市垃圾的维持运行费用超过1000 万元。如该市垃圾全部由水泥厂作一次性无害化处理，只需投资1. 6 亿元左右，大大低于建设垃圾堆场、焚烧处理厂和垃圾电厂所需要的费用，运营后每年可节约城市垃圾处理费548 万元、燃料费80 万元、黏土采掘运输费200 万元，每年的综合经济效益超过820 万元。

　　3 　需关注的环境污染问题及其控制措施由于生活垃圾的特性，用水泥回转窑处理会产生一定的环境问题。

　　3. 1 　粉尘与废气

　　(1) 粉尘垃圾风选过程中会有细小的粉尘随气体飞出风选机，从风选机出来的气体需经沉降室和袋式除尘器除尘后排空。

　　(2) 酸性气体( HCl 、CO、NOx 、SOx 、HF)城市垃圾用焚烧炉焚烧，会产生一定量的HF 和HCl ，而利用水泥生产系统焚烧则不尽相同，生产水泥的中间产物是CaO ，生产时回转窑内呈固相碱性环境氛围，且以悬浮态均匀分布在系统中。加上中间产物碱性产物颗粒分布细、浓度高、极具吸附性，可以有效地吸收酸性物质，抑制酸性物质的排放，使得SO2 和Cl - 等化学成分化合成盐类固定到熟料中，解决了传统垃圾焚烧产生二氧化硫和氯化氢等酸性气体的污染问题。对于SOx 气体来说，回转窑系统本身就是一种脱硫装置，其燃烧产生的SOx 将和生料中的碱性金属氧化物反应，包裹在铝酸盐和铁铝酸盐熔剂性矿物中，最终随气体排放到大气中的SOx 非常低，据有关资料介绍，有的低至难以检测到SOx 。

　　(3) 二噁英垃圾预先分类可能产生二噁英的有机物直接送至水泥窑窑尾上升烟道中，此处温度约为1 100 ℃，有机垃圾进入回转窑后，烟气温度会愈来愈高，最高可达1 500～1 600 ℃，而这个过程可长达15～30 min 。即使在这个过程中产生微量的二噁英，也会随高温气流进入后续分解炉，而分解炉的出口温度一般为860～880 ℃，高温气流从上升烟道至分解炉出口将有6～8 s 的时间，在这个过程中高温气流将和高温、粉状、高碱性的物料充分接触，微量的二噁英会被物料反复地吸附直至分解。高碱性的环境可有效地抑制酸性物质的排放，使得SO2 和Cl 等化学成分化合成盐类固定下来，同时也减少或避免了二噁英、呋喃的产生。因此，水泥窑炉焚烧生活垃圾远远优于一般的垃圾焚烧炉，加上特殊的水泥窑尾分解炉预热器系统，在碱性粉状物料的环境中，对二噁英、呋喃、六氯环苯等有机物的产生有抑制作用，物料对烟气反复地吸附、过滤，能将二噁英的排放降至比任何焚烧炉系统都要低。据类比资料，同类工程的二噁英排放值小于0. 1 TEQng/ m3 。

　　(4) 窑尾废气中的重金属生活垃圾中的重金属主要有Cr 、Hg、Cd、Zn 、Pb 、Cu 等。由于其物理化学性质的不同，重金属在垃圾中有的以单质形式存在，有的则以氧化物及其他化合物的形式存在，而且含量低。据有关资料，城市生活垃圾中重金属含量见表4 。

　　据有关研究介绍，用水泥生产系统处理垃圾，垃圾随生料进入烧成系统后，大部分重金属在煅烧过程中会被水泥熟料吸收，成为水泥熟料中的基本成分而被固化在水泥熟料中，不会在预分解系统内形成富集。

　　(5) 恶臭垃圾在卸车、分选和贮存时由于垃圾酵从而散发出恶臭，可采取以下措施加以控制:垃圾用封闭式运输车运输;在卸料口平台处设置风幕门;堆场和分选车间采用微负压控制，配备大功率排气扇和消毒除臭系统，喷洒消毒剂和除臭剂;车间排风用活性炭等吸附脱臭;在车间周围种植绿化隔离带;在垃圾中掺入具有吸附性的窑灰。

　　3. 2 　垃圾渗沥液垃圾渗沥液主要是垃圾贮存、分选过程中沥出的垃圾组分间隙水，有机质腐烂生成水和部分解吸吸附水。垃圾渗沥液的量主要受进厂垃圾的成分、水分、贮存时间及天气的影响。由于地域和气候的差异，我国各地垃圾成分和含水率差别较大，因此，垃圾渗沥液的量也就不尽相同，南方城市平均为垃圾量12 %左右，北方城市平均为垃圾量8 %～10 %，而在夏季瓜果收获季节和雨季，垃圾渗沥液量会更大一些。垃圾渗沥液的主要成分为有机物、氨氮和重金属等，特点是污染物浓度高、臭味强烈。高浓度的垃圾渗滤液主要产生在酸性发酵阶段，其种类和浓度与垃圾类型、组分、发酵时间相关，类比深圳垃圾焚烧厂渗沥液的监测结果，渗沥液的水质可按以下考虑: p H 5. 3 、COD 23 000 mg/ L 、BOD5 17 000 mg/ L 、SS 360 mg/ L 、N H3 - N400 mg/ L 。应对垃圾渗沥液的措施是，在垃圾预处理车间和堆场的地面铺设防渗导流槽，将在破碎、分选等预处理和储存过程中产生的污水引流收集到污水池，再由专用水泵喷入生料立磨或淋到入磨物料中，利用磨内的低温烟气(180～260 ℃) 加热使水分蒸发。污水中的有机质被水泥生料吸附后进入水泥烧成系统，在高温下分解消除。为避免垃圾预处理和储存过程中产生的污水渗入地下，污染地下水体，垃圾预处理车间和垃圾堆场的地面、污水池均做防渗处理。

　　4 　结　语

　　欧美等发达国家利用水泥回转窑焚烧处理废弃物是一项较成熟可行的技术，已形成了从收集、运输、贮存、配置、使用、监测等全过程管理监控社会化系统，有相应的环保法规及应用于水泥生产的技术要求。但在我国还处于起步阶段，利用水泥生产回转窑系统处理城市生活垃圾及其它有毒有害废弃物，可实现废弃物转移、资源利用、环境零污染，是一条切实可行、先进、符合我国国情的技术途径，且有利于相关行业的可持续发展。随着水泥工业可持续发展战略的不断深入和我国环境保护法规的不断完善，水泥厂处理城市垃圾的优势必将显现，一方面可消除传统垃圾处理方法带来的二次污染问题，减少污染气体的排放;另一方面企业可减少对不可再生的矿石性原料的依赖，因而具有极高的社会效益和经济效益。但是在我国要真正能推广应用这一技术，企业应高度重视，国家应辅以配套的政策。首先需要各级政府和职能部门高度重视城市垃圾处理问题，对目前城市垃圾处理现状与未来发展方向要有清醒的认识，树立用现代化垃圾处理方式解决城市现代化进程中产生的垃圾的观念;其次需要理顺垃圾处理中职能部门有关系，形成一个部门牵头、其他部门配合的格局;第三需要大力倡导新技术，引导科研院校、企事业单位积极参与到城市垃圾处理的科学研究项目中;四是政府应制定有关政策，从许可证发放、税收优惠、保证废弃物来源、垃圾处理费返还等一系列手段加以引导与鼓励。

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