引言
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展,環(huán)境問(wèn)題逐漸呈現(xiàn)出復(fù)雜多變的特征,其中在固體廢物方面,尤其是危險(xiǎn)廢物,對(duì)水、大氣、土壤等的環(huán)境質(zhì)量影響日益突出。危險(xiǎn)廢物,是指列入《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》或者根據(jù)國(guó)家制定的危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)和鑒別方法認(rèn)定的具有危險(xiǎn)性的廢物。危險(xiǎn)廢物的危險(xiǎn)特性主要包括腐蝕性、毒性、易燃性、反應(yīng)性和感染性。根據(jù)《控制性危險(xiǎn)廢物越境轉(zhuǎn)移及其處置巴塞爾公約》劃定的類別基礎(chǔ)上,并結(jié)合我國(guó)行業(yè)產(chǎn)生等實(shí)際情況,在《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》(2016版)中將危險(xiǎn)廢物劃分為46類別,共計(jì)479種。我國(guó)危險(xiǎn)廢物具有產(chǎn)生量大、種類多、來(lái)源廣泛等特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)20余年發(fā)展,我國(guó)已經(jīng)建立了較完善的危險(xiǎn)廢物管理制度,并在全國(guó)范圍內(nèi)建設(shè)了較完備的危險(xiǎn)廢物處置設(shè)施,形成了以焚燒、固化穩(wěn)定化、水泥窯協(xié)同處置等為代表的處置技術(shù)。實(shí)踐表明,水泥窯協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物已成為最重要、最有效的技術(shù)途徑之一。
1、我國(guó)危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生及處置利用現(xiàn)狀
1.1 我國(guó)危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生情況
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,2016年我國(guó)危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生量分別為5347.3萬(wàn)噸,其中綜合利用量2823.71萬(wàn)噸,處置量1605.80萬(wàn)噸,貯存量1158.26萬(wàn)噸。危險(xiǎn)廢物處置及利用量共計(jì)4429.51萬(wàn)噸,占危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生量的82.54%,與2015年相比,危險(xiǎn)廢物處置及利用率提高2.64%[3]。我國(guó)危險(xiǎn)廢物主要產(chǎn)生于化學(xué)原料及化學(xué)制品制造、有色金屬冶煉及壓延加工、石油加工煉焦及核燃料加工等行業(yè),具體如表1所示。
經(jīng)過(guò)二十余年的發(fā)展,危險(xiǎn)廢物處置利用技術(shù)已逐漸成熟,并已廣泛推廣應(yīng)用。危險(xiǎn)廢物綜合利用技術(shù)主要包括[4]:(1)溶劑再生:通過(guò)分離廢溶劑中的污染物使溶劑再生,生產(chǎn)具有原有溶劑質(zhì)量的再生溶劑,或者低一級(jí)的其他用途產(chǎn)品(如噴漆稀釋劑等);(2)油脂再生:廢潤(rùn)滑油經(jīng)再生處理后,所得到的回收油質(zhì)量基本相當(dāng)于原有產(chǎn)品質(zhì)量;(3)燃料利用:燃料利用包括燃料的調(diào)制與能量的回收,主要是從廢油、廢溶劑、蒸餾釜?dú)埼锏任kU(xiǎn)廢物中回收生產(chǎn)廢物衍生燃料的過(guò)程;(4)金屬回收:金屬回收主要是從含重金屬的危險(xiǎn)廢物中回收金屬,主要采用的方法有火法冶金和濕法冶金。
危險(xiǎn)廢物處置技術(shù)主要包括:(1)焚燒處置技術(shù):將廢物置于高溫爐中,使其可燃成分充分氧化分解的一種處理方法,可實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)廢物減量化與無(wú)害化處置。焚燒主要用于處理熱值較高和毒性較大的危險(xiǎn)廢物,如廢溶劑、廢油、塑料、橡膠、皮革、醫(yī)院廢物、制藥廢物、含酚廢物,以及鹵素、硫、磷、氮化合物的有機(jī)物等。經(jīng)過(guò)焚燒,廢物的體積可減小80%~95%。常用的危險(xiǎn)廢物焚燒設(shè)備包括回轉(zhuǎn)窯焚燒爐、液體噴射爐、固定床焚燒爐和流化床焚燒爐等;(2)固化穩(wěn)定化技術(shù)[6]:將危險(xiǎn)廢物固定或包封在惰性固體基材中,使危險(xiǎn)廢物中的所有污染組分呈現(xiàn)化學(xué)惰性或被包容起來(lái),減小廢物的毒性和遷移性。固化穩(wěn)定化技術(shù)主要用于處理其它處理產(chǎn)生的殘?jiān)锛安贿m于焚燒處理或無(wú)機(jī)處理的廢棄物;(3)水泥窯協(xié)同處置[7-9]:利用現(xiàn)代水泥生產(chǎn)技術(shù)生產(chǎn)水泥熟料的同時(shí),將滿足或經(jīng)預(yù)處理后滿足入窯要求的廢物投入水泥窯,在進(jìn)行水泥熟料生產(chǎn)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)廢物的無(wú)害化處置。與其它危險(xiǎn)廢物處置方法相比,水泥窯協(xié)同處置廢物具有顯著的優(yōu)勢(shì)。水泥窯工況穩(wěn)定,熱容大,水泥窯燒成帶溫度可達(dá)1450℃(遠(yuǎn)高于其它焚燒爐);且煙氣在水泥窯爐內(nèi)停留時(shí)間較長(zhǎng),使廢物燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的二噁英等有毒氣體在水泥窯中完全分解;同時(shí),水泥窯系統(tǒng)處于負(fù)壓狀態(tài),不易出現(xiàn)煙氣粉塵泄露等問(wèn)題,且有害成分的排放也較低。利用水泥窯協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物對(duì)于我國(guó)危險(xiǎn)廢物處置具有重要的戰(zhàn)略意義,是危險(xiǎn)廢物現(xiàn)有處置設(shè)施及能力的重要補(bǔ)充,對(duì)緩解我國(guó)危險(xiǎn)廢物處置壓力,減少污染物排放起到重要作用。利用水泥窯協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物是水泥行業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要方向,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
1.3 我國(guó)危險(xiǎn)廢物處置利用情況
《中華人民共和國(guó)固體廢物污染環(huán)境防治法》中規(guī)定,從事收集、貯存、處置利用危險(xiǎn)廢物經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的單位,必須申請(qǐng)領(lǐng)取經(jīng)營(yíng)許可證。我國(guó)頒發(fā)的危險(xiǎn)廢物經(jīng)營(yíng)許可證數(shù)量逐年增加,從2006年至2016年,許可證數(shù)量已由881份升到2195份。2016年,我國(guó)危險(xiǎn)廢物經(jīng)營(yíng)許可證核準(zhǔn)經(jīng)營(yíng)規(guī)模為6470.6萬(wàn)噸,但實(shí)際經(jīng)營(yíng)規(guī)模偏低,2016年實(shí)際經(jīng)營(yíng)規(guī)模為1629.3萬(wàn)噸,僅占核準(zhǔn)經(jīng)營(yíng)規(guī)模的25.18%。
2、我國(guó)水泥窯協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物現(xiàn)狀
2.1行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
從1998起,北京水泥廠率先依托水泥窯開(kāi)展處置城市工業(yè)廢棄物,建成并運(yùn)行了國(guó)內(nèi)首條水泥窯協(xié)同處置工業(yè)危險(xiǎn)廢物線,該處置線的運(yùn)行起到了示范與推動(dòng)作用。近十年來(lái),國(guó)家有關(guān)部委相繼發(fā)布政策文件將水泥窯協(xié)同處置廢物定位于促進(jìn)環(huán)境保護(hù)、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、促進(jìn)節(jié)能減排、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的戰(zhàn)略高度。有效推動(dòng)了我國(guó)水泥窯協(xié)同處置廢物取得了巨大的進(jìn)展,一批利用水泥窯協(xié)同處置廢物企業(yè)得到了穩(wěn)步發(fā)展,并具備了較高的協(xié)同處置能力。
截止2018年10月底,全國(guó)共有55家水泥廠已開(kāi)展協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物,核發(fā)危險(xiǎn)廢物經(jīng)營(yíng)許可證核準(zhǔn)經(jīng)營(yíng)量334.82萬(wàn)噸,主要分布于北京、河北、陜西、山西、浙江、重慶、福建、吉林、內(nèi)蒙古等地區(qū);另有98個(gè)項(xiàng)目已通過(guò)環(huán)評(píng)或正在環(huán)評(píng)階段,擬申請(qǐng)經(jīng)營(yíng)許可證核準(zhǔn)經(jīng)營(yíng)量870.23萬(wàn)噸。在已開(kāi)展協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物項(xiàng)目中,海螺創(chuàng)業(yè)(含海螺水泥、堯柏水泥)10家,核準(zhǔn)經(jīng)營(yíng)量95.76萬(wàn)噸;中建材(含南方水泥、中聯(lián)水泥、天山水泥)7家,核準(zhǔn)經(jīng)營(yíng)量59.17萬(wàn)噸;金隅(含冀東)10家,核準(zhǔn)經(jīng)營(yíng)量40.8萬(wàn)噸;紅獅水泥4家,核準(zhǔn)經(jīng)營(yíng)量40.5萬(wàn)噸。
2.2 與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家比較
從上世紀(jì)70年代開(kāi)始,國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家就開(kāi)始了水泥窯協(xié)同處置固體廢物技術(shù)研究工作,并實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展和普遍應(yīng)用,積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家水泥窯協(xié)同處置固體廢物已具有較高技術(shù)水平,形成了成熟的技術(shù)體系和管理體系,涵蓋了廢物收集與預(yù)處理、替代原燃料制備、處置技術(shù)、污染排放控制等方面,尤其在廢物預(yù)處理及替代原燃料方面,領(lǐng)先程度更為明顯[10]。
美國(guó)從1972年開(kāi)始開(kāi)展水泥窯協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物,截至2010年超過(guò)68%的水泥廠已申報(bào)使用了一種或多種廢物作為替代燃料,目前,美國(guó)大多數(shù)水泥廠替代燃料使用率達(dá)到20%~70%。歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家自上世紀(jì)70年代,開(kāi)始研究利用可燃廢棄物制備替代燃料,其中德國(guó)、瑞士、法國(guó)、奧地利、比利時(shí)等國(guó)家在使用替代燃料方面較為先進(jìn)。以比利時(shí)海德堡Lixhe水泥廠為例,目前燃料替代率已達(dá)到了65%,每年使用超過(guò)25萬(wàn)噸的廢棄物作為替代燃料,計(jì)劃到2019年,燃料替代率可達(dá)到80%。Lixhe水泥廠窯頭主燃燒器投加的替代燃料主要包括:吸附廢物后的鋸末,動(dòng)物飼料,廢溶劑,廢油,塑料等。預(yù)分解爐投加的替代燃料從預(yù)分解爐頂部投入,可以投加粒徑較大(粒徑<3cm)、熱值較低的固態(tài)廢物,主要包括:吸附廢物后的鋸末,過(guò)濾土,塑料,RDF,污染土、干化后的有機(jī)污泥,造紙污泥,動(dòng)物飼料,種子等。
與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我國(guó)水泥企業(yè)替代燃料制備方面,存在成份不夠穩(wěn)定、形態(tài)不夠均勻、熱值較低等問(wèn)題,導(dǎo)致替代燃料產(chǎn)品在水泥窯內(nèi)燃燒不夠充分,反而會(huì)增加系統(tǒng)能耗。在替代燃料使用方面,國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家在水泥生產(chǎn)過(guò)程中的燃料替代率很高,平均替代率可達(dá)30%以上,最大替代率達(dá)到了90%以上,而我國(guó)水泥企業(yè)燃料替代率普遍較低,作為國(guó)內(nèi)水泥窯協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物領(lǐng)先企業(yè),北京水泥廠2017年燃料替代率仍不足10%。
3、我國(guó)水泥窯協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物運(yùn)營(yíng)模式
水泥窯協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物全過(guò)程運(yùn)營(yíng)包括廢物市場(chǎng)收集、運(yùn)輸、檢測(cè)、預(yù)處理、終端處置等方面。我國(guó)水泥窯協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)模式主要分為兩類:(1)水泥企業(yè)負(fù)責(zé)全過(guò)程運(yùn)營(yíng),即水泥企業(yè)負(fù)責(zé)廢物市場(chǎng)收集、運(yùn)輸、檢測(cè)、預(yù)處理、終端處置等系列工作,危險(xiǎn)廢物經(jīng)營(yíng)許可證申領(lǐng)單位為水泥企業(yè)。
(2)成立專業(yè)環(huán)保公司,環(huán)保公司為獨(dú)立法人單位,并與水泥企業(yè)聯(lián)合,共同開(kāi)展協(xié)同處置項(xiàng)目運(yùn)營(yíng),危險(xiǎn)廢物經(jīng)營(yíng)許可證申領(lǐng)單位為環(huán)保企業(yè)。在我國(guó)已實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)的55個(gè)協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物項(xiàng)目中,由水泥企業(yè)負(fù)責(zé)全過(guò)程運(yùn)營(yíng)的項(xiàng)目有24個(gè),由環(huán)保公司與水泥企業(yè)共同運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目有31個(gè)。
在環(huán)保企業(yè)與水泥企業(yè)結(jié)合的運(yùn)營(yíng)模式下,環(huán)保公司負(fù)責(zé)廢物市場(chǎng)收集、運(yùn)輸、檢測(cè)、預(yù)處理等方面工作,廢物在經(jīng)過(guò)前期相對(duì)嚴(yán)格的分類收集以及具有針對(duì)性的檢測(cè)分析的基礎(chǔ)上,開(kāi)展專業(yè)的預(yù)處理操作。不同類型的廢物經(jīng)過(guò)預(yù)處理后,可得到物理形態(tài)較穩(wěn)定、成分波動(dòng)小、便于輸送入窯的混合廢物或替代原燃料,可最小限度的影響水泥窯工況和水泥熟料質(zhì)量,降低對(duì)水泥企業(yè)的負(fù)面影響。水泥企業(yè)只負(fù)責(zé)危險(xiǎn)廢物的終端處置工作。根據(jù)水泥窯系統(tǒng)中各工藝段布置,依據(jù)溫度、風(fēng)量、反應(yīng)條件等特點(diǎn),在分解爐、煙室、主燃燒器、窯門罩、生料磨等位置設(shè)置不同的廢物投加點(diǎn),并分別建設(shè)適用于不同物理形態(tài)的廢物入窯輸送系統(tǒng)。利用各廢物入窯輸送系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)廢物均勻穩(wěn)定入窯,最終實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)廢物的無(wú)害化、資源化處置。
4、水泥窯協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物運(yùn)營(yíng)模式利弊分析
在水泥企業(yè)負(fù)責(zé)全過(guò)程運(yùn)營(yíng)模式下,由于涉及到跨行業(yè)管理和運(yùn)營(yíng),水泥企業(yè)需要投入相當(dāng)大的人力、物力和財(cái)力,在該運(yùn)營(yíng)模式中存在成本高、效率低等諸多問(wèn)題,主要存在的弊端如下:
(1)廢物收集、運(yùn)輸?shù)裙ぷ餍枧c不同的產(chǎn)廢單位合作,水泥企業(yè)需增加大量的人員,致使水泥企業(yè)負(fù)擔(dān)加重。
(2)針對(duì)不同廢物預(yù)處理,水泥企業(yè)需建設(shè)相應(yīng)的預(yù)處理生產(chǎn)線,預(yù)處理設(shè)備投入較高,且單個(gè)水泥企業(yè)無(wú)法消納預(yù)處理生產(chǎn)線連續(xù)產(chǎn)生的廢物,致使設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率較低。
(3)在廢物處置過(guò)程中,為保證廢物連續(xù)、穩(wěn)定入窯,并避免對(duì)窯況和熟料質(zhì)量產(chǎn)生影響,需建立系統(tǒng)地處置流程和控制工藝,而水泥企業(yè)不具備相關(guān)專業(yè)環(huán)保技術(shù)人員。
(4)水泥生產(chǎn)屬于傳統(tǒng)生產(chǎn)型行業(yè),廢物處置屬于新興環(huán)保產(chǎn)業(yè),行業(yè)間差異較大,水泥企業(yè)沒(méi)有相關(guān)管理經(jīng)驗(yàn),具有較大的安全、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。
環(huán)保企業(yè)與水泥企業(yè)相結(jié)合的運(yùn)營(yíng)模式是一種發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)證明有效的運(yùn)營(yíng)模式。在我國(guó),北京金隅紅樹(shù)林環(huán)保公司與北京水泥廠是最早采取該運(yùn)營(yíng)模式的水泥窯協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物項(xiàng)目,經(jīng)過(guò)近二十年的項(xiàng)目運(yùn)營(yíng),該模式的可靠性已得到充分的實(shí)踐證明。在該運(yùn)營(yíng)模式下,除了克服上述弊端以外,還具有如下優(yōu)勢(shì):
(1)廢物市場(chǎng)收集、運(yùn)輸、檢測(cè)、預(yù)處理等工作由環(huán)保企業(yè)承擔(dān),可以使得服務(wù)更加專業(yè)、安全、高效。
(2)最大限度地減少了危險(xiǎn)廢物處置給水泥企業(yè)和操作人員帶來(lái)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。
(3)簡(jiǎn)化和降低了水泥企業(yè)的協(xié)同處置操作要求和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)控制要求。
5、結(jié)束語(yǔ)
在我國(guó),水泥協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物項(xiàng)目經(jīng)過(guò)近二十年的探索發(fā)展,已形成了較高的處置能力和規(guī)模,成為了危險(xiǎn)廢物無(wú)害化處置的重要手段,也必將會(huì)成為危險(xiǎn)廢物資源化利用的重要途徑。目前,全國(guó)各大水泥集團(tuán)大多已開(kāi)展或正在開(kāi)展水泥窯協(xié)同處置項(xiàng)目,產(chǎn)業(yè)布局逐漸加快,處置的廢物種類、處置量將逐步增多。由于危險(xiǎn)廢物處置具有極高的運(yùn)營(yíng)管理要求,尤其在安全、環(huán)保等方面,選擇合適的運(yùn)營(yíng)模式,將關(guān)乎到水泥窯協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物項(xiàng)目能否實(shí)現(xiàn)安全高效運(yùn)行,綜合分析運(yùn)營(yíng)模式利弊,環(huán)保企業(yè)與水泥企業(yè)相結(jié)合的運(yùn)營(yíng)模式將會(huì)成為主要的運(yùn)營(yíng)模式。