水泥窑协同处置废弃物中外对比

　　最近，对于即便垃圾焚烧厂建在偏僻郊区，民众针对新建垃圾焚烧厂可能造成的环境风险仍然爆发了许多频繁抗议，然而在发达国家，如欧洲诸国和日本，垃圾焚烧厂很多建在闹市区和居民区，却少见群体抗议。那么究竟垃圾焚烧项目中外有哪些区别呢?最近就水泥窑协同处置废弃物，特别是城市垃圾采访了中国建筑材料科学研究总院汪澜教授，他为我们详细的进行了对比。

　　他介绍到，从20世纪70年代开始，欧美国家开始对水泥窑协同处置有关问题进行研究，主要包括法规标准体系研究、有害元素在回转窑中的状态特性研究、大气污染排放控制研究等研究。

　　在法规标准体系研究方面，欧盟对水泥回转窑协同处置可燃性固体废物作多年研究后，于2000年12月28日公布“2000/76/EC水泥回转窑排放极限规程”；德国水泥工业制定了“空气保洁技术指南(TA-Luft)”规定了致癌物质的排放极限，若水泥窑协同处置固体废物还需同时执行17.BImSch V(Hg、Tl、Cd、Pb、As)的规定;瑞士环境、森林与地形局(SAEFL)于1998 年4月颁布的水泥厂处置废物导则中规定：熟料和水泥中的污染物含量必须满足规定的标准限值;1996年4月，美国国家环保局(EPA)提出了危险废物焚烧设施大气污染物排放的最大可实现控制技术(Maximum Achievable Control Technology, MACT) 标准，其中针对焚烧危险废物的水泥窑的标准。

　　在有害元素在回转窑中的状态特性研究方面，研究发现原燃料中微量元素进入水泥窑后有三条出路：①是随烟气和粉尘排放；②是进入熟料中;③是随窑灰带出，但若不丢弃最终仍回到窑内。若提高生料的Cl含量便会明显提高Pb等的挥发性。且由于在水泥回转窑系统中烟气与固体材料间的相互作用降低了某些重金属化合物的挥发特性。总而言之，悬浮预热窑可利用废气余热烘干原料的更好，可提高微量元素的吸收率。

　　在大气污染排放控制研究方面，开展水泥窑协同处置含挥发性有机废弃物时应做前期试验，摸索出合适的投料方法，欧美等国均是从窑分解区或窑头加入，以烧掉其中的有机化合物;水泥回转窑系统废气中重金属浓度很低，除尘器粉尘在重新形成的临界温度区停留时间又很短，故水泥窑协同处置不会产生如垃圾焚烧设备那行再形成二恶英/呋喃。

　　以垃圾衍生燃料(RDF)为例，此技术在发达国家已经成熟，并成为发达国家水泥行业节能减排的重要手段之一。近年来，能作为RDF的种类和数量不断扩大，主要包括废塑料、废轮胎、生物质燃料、生活垃圾、污泥、废包装材料、废油和溶剂等。2004年欧洲水泥行业共使用替代燃料620万吨，燃料替代率达17%，2010年的目标是27%。荷兰是世界上水泥行业使用燃料替代率最高的国家，从2001年的83%上升至现在的92%。日本水泥业使用RDF的数量逐年增多，其中城镇生活水处理厂的湿污泥用量2008年达303万吨，是水泥行业利用和处置废弃物的第三大品种，日本水泥行业处置污泥的数量占日本污泥产生量的30%。瑞士水泥窑RDF替代使用最多的是干化污泥，2007年达5.7万吨;德国从2002年处置4000吨猛增到2006年的23.8万吨，4年增长了58倍。

　　我国自20世纪90年代，在利用水泥窑协同处置进行了积极的尝试，并取得了显著效果，已逐步建立了一套协同处置的技术体系，但仍与发达国家差距巨大。
政策管理体系日趋完善。为了科学、规范地推动水泥窑协同处置废弃物的发展，我国制定了一系列的政策措施。自1996年先后颁布了《中华人民共和国固体废弃物污染环境防治法》、《危险废弃物污染防治技术政策》、《危险废弃物焚烧污染控制标准》、《水泥工业大气污染物排放标准》、《水泥窑协同处置工业废物设计规范》、《水泥工业“十二五”发展规划》和《关于进一步加强城市生活垃圾处理工作的意见》等政策，对危险废弃物污染防治进行了特别规定，对危险废弃物和水泥窑焚烧废弃物的污染物排放等进行了限定。2001 年12月出台的《危险废物污染防治技术政策》，指出“危险废物的焚烧宜采用以旋转窑炉为基础的焚烧技术，可根据危险废物种类和特征选用其他不同炉型，鼓励改造并采用生产水泥的旋转窑炉附烧或专烧危险废物”。但是针对水泥工业处置和利用危险废物，目前法规、标准和政策尚不完善。现行《水泥窑协同处置工业废物设计规范》(GB50634-2010)从新型干法水泥熟料生产线协同处置工业废物的设计的角度制定了标准，以实现水泥窑协同处置工业废物高温解毒和重金属固化的作用，达到减量化、无害化和资源化目标。水泥生产分为以石灰石、粘土等为原料正常生产以及在生产同时利用水泥协同处置窑处理危险废物、生活垃圾、受污染土壤等两种方式。针对上述两种生产过程的污染物产生及控制方式不同，《水泥工业大气污染物排放标准》(GB 4915-2013)和《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》(GB 30485-2013)分别提出了排放控制要求。政策体系的日趋完善对水泥窑协同处置废弃物起到了积极的促进作用。

　　技术体系逐渐完整。我国已基本掌握水泥窑无害化最终协同处置城市生活垃圾、污泥、危险废弃物和工业废弃物的关键技术，并逐步形成了完整的具有自主知识产权的技术体系，一批协同处置示范工程陆续启动。金隅北京水泥厂、华新水泥、海螺水泥、越堡水泥等企业已在利用水泥窑协同处置危险废弃物、城市生活垃圾和污水处理厂污泥等各类废弃物方面取得成功。除从事水泥窑协同处置废弃物的工业实践外，天津水泥、青海水泥、甘肃永登水泥、重庆拉法基瑞安(重庆南山)水泥、吉林亚泰水泥等企业也先后获得了危险废物的经营许可，进行危险废物的水泥窑处置试验工作，部分工程已形成一定的处置规模。此外，还有更多的企业准备进入该领域。

　　国内协同处置方面的研究主要关注于加强水泥窑内高温环境中有机组分分解和固化机制的研究，特别是第一升温区，以及焚烧物有机组分对熟料性能和环境影响评价，进行系统深入的研究，重金属在熟料烧成中的固化方式和固化机理，单位熟料矿物载体处理能力和影响因素，对熟料性能、矿物组分、设备安全和环境影响评价等。

　　以RDF为例，我国水泥行业使用RDF的时间短、种类少，约1700家水泥厂中仅有10余家水泥厂使用替代燃料，年替代量不足5万吨标煤，行业总体的燃料替代率接近0%。按到2015年目标，水泥窑协同资源化处理废弃物生产线比例达10%要求，协同资源化处理废弃物生产线应有170条。但截至2012年底已投产运行约19个企业20条生产线(只指新型干法生产线，不包括JT窑生产线)，目前在建、拟建的项目多达约 130余项，投资规模达55亿元，当前涉及协同处置垃圾、污泥及其他废弃物等的处置，年总处置能力达1000万吨。

　　汪澜教授认为国内外水泥窑协同处置应用现状差距体现有两点：

　　一是政策支撑及体系建设的差距。欧美等发达国家就已经开始利用水泥工业处置废物，至今已有40多年的研究和应用历史，积累了大量的经验，已经建立起从废物产生源头到水泥厂处置的质量保证体系，该体系既考虑污染物排放、又要保证水泥和混凝土的质量，是一种基于全生命周期考虑的系统。而我国与发达国家对比，我国还缺乏水泥工业处置危险废物的法规、标准和有关政策;相关标准的制定明显滞后于水泥厂利用废物的实际情况;标准的实施与政策的支撑配套不匹配，导致标准及部分政策的实施、监管等无证可查、无法可依。

　　二是技术应用经验不丰富。水泥窑协同处置技术方面，欧美在技术研发及应用方面积累了大量的成功经验。而我国水泥窑协同处置技术发展处于初级阶段，那么针对工业废渣(燃料渣、冶金渣、化工渣等)、城市垃圾(废塑料、城市垃圾焚烧灰等)、各种污泥(污水处理厂污泥、下水道污泥、河道污泥等)、农业垃圾(秸秆、动物粪便等)，还有各种工业危险废物等的高效协同处置技术的研发及大规模应用还需要大量的资金及智力投入。

　　因此，汪澜教授建议我国水泥窑协同处置技术及应用为了更长远的发展，可以围绕以下两点进行工作：首先是加强政策、标准、规程等的体系化建设。强调各级政府协同作用，划分水泥窑协同处置的属性及工作范围，将市政环保部门与水泥企业协同发展协同处置事业;其次是加强协同处置技术及配套装备技术的研发投入。协同处置技术不光包括物料输送技术、高温煅烧工艺技术，尤为重要的还包括窑尾污染物在线检测技术、二次污染减排控制技术、窑炉自动化智能化控制系统及技术等；前者研究的较宽泛，后者研发尚严重不足，但均需要大量的资金及智力投入。