京津冀及周邊地區是我國大氣污染最嚴重的區域,為加快京津冀及周邊地區大氣污染綜合治理,國家環境保護部、國家發展和改革委員會、工業和信息化部、財政部、住房和城鄉建設部、國家能源局等國家六部委依據《大氣污染防治行動計劃》發布了《京津冀及周邊地區落實大氣污染防治行動計劃實施細則》。“細則”提出了“到2017年,北京市、天津市、河北省細顆粒物(PM2.5)濃度在2012年基礎上下降25%左右,山西省、山東省下降20%,內蒙古自治區下降10%。其中,北京市細顆粒物年均濃度控制在60微克/立方米左右”的目標;“細則”中還提到了要加快電力、鋼鐵、水泥、有色等重點行業污染治理,到2015年,完成脫硝、脫硫、降塵等設施改造任務,保證京津冀及周邊地區大幅度削減二氧化硫、氮氧化物、煙粉塵、揮發性有機物排放總量。
處于首都經濟圈的北京金隅集團主產業之一就是水泥產業,同時金隅水泥板塊的戰略規劃布局也是京津冀環渤海區域。面對國家六部委發布的通知,面對資源約束趨緊、環境約束提高的雙重挑戰,金隅集團正在積極探索水泥企業轉型和升級改造,一方面關停了北京金隅順發水泥有限公司和北京金隅平谷水泥有限公司的水泥窯爐,并對其他全部水泥廠進行水泥窯脫硝技術改造工程以及物料全封閉化改造;另一方面進一步加快利用水泥窯處置城市廢棄物,使之成為金隅集團的新型環保產業,并為水泥工業作出行業示范。
水泥工業向環保產業發展前途廣闊
水泥窯是發達國家焚燒處理危險廢物和城市生活垃圾的重要設施,得到了廣泛的認可和應用。隨著水泥窯焚燒廢物的理論與實踐的發展與各國相關環保法規的健全,該項技術在經濟和環保兩方面顯示出了巨大優勢,優勢一、銷納的廢物種類多適用范圍廣;優勢二、可用作水泥工業的混合材、替代原料或替代燃料;優勢三、水泥工業對各種廢物的銷納量巨大;優勢四、水泥窯對各種可燃廢物有很強的適應能力;優勢五、處置環保安全,沒有二次污染隱患(水泥窯溫度在1200℃~1400℃,二英的生成溫度700℃);優勢六、熱能傳遞交換效率高,是垃圾焚燒爐發電的6倍以上;優勢七、水泥窯對可燃廢物熱值的適應范圍大,熱值都能得到充分利用。
利用水泥回轉窯處理廢物的特征之一是廢物的減量化、資源化和無害化,而水泥工業以其生產工藝特點可以實現部分廢物的再利用,減少環境污染,實踐循環經濟,推動社會的可持續發展。
利用水泥窯協同處置廢物技術在發達國家已有30多年的應用經驗,對這些國家的廢物處置發揮了巨大作用,其環境效益、經濟效益和社會效益已得到充分證實。美國是次于中國和印度的世界第三大水泥生產國,美國水泥工業從1974年開始利用有機廢物,到1987年這種做法已經相當普遍。美國環保署規定:每個工業城市至少保留一個水泥廠,在部分滿足水泥需求的同時還用于處理城市產生的危險廢物。美國的水泥廠僅在1989年共焚燒了工業危險廢物100多萬噸,是當年焚燒爐處理危險廢物的4倍,到1994年美國的水泥廠每年可處理全國近60%的危險廢物。日本是第四大水泥生產國,水泥生產技術先進,在廢物利用和處理方面處于世界前列,目前已能處置生活污泥和多種危險廢物,2006年日本水泥企業的替代原料使用總量達到了2889萬噸,平均每噸水泥使用替代原料395千克。歐洲水泥行業是使用替代燃料數量最多的工業行業,根據歐盟的統計,歐洲18%的可燃廢物被工業行業利用,其中有一半是水泥行業,是電力、鋼鐵、制磚、玻璃等行業的總和。歐洲水泥企業的原料替代率達到了30%以上。
生活垃圾處置環保產業
隨著中國城市化進程的加快、人口的快速增長,城市生活垃圾產生量也在大幅度增加,統計數據顯示,全國600多座大中城市中,有三分之二陷入垃圾的包圍之中,且有四分之一的城市已沒有合適場所堆放垃圾。統計數據顯示,全國城市垃圾歷年堆放總量高達70億噸,且產生量每年以約8.98%速度遞增,目前全國城市垃圾年產生量是1.8億噸,預測到2030年將達到4.09億噸。北京每天產生垃圾1.83萬噸,年增長8%,而北京市的垃圾處理能力僅為每日1.041萬噸,缺口高達8000噸,全市8座大型垃圾填埋場均處于超負荷運行狀態,最高的負荷率達到246%。上海生活垃圾日產生量2010年達2萬噸。同樣,廣州作為華南地區人口超千萬的超大城市,每天產生的生活垃圾多達1.8萬噸。高速發展中的中國城市,正在遭遇“垃圾圍城”之痛。
海螺集團銅陵公司利用水泥窯處置城市生活垃圾,2010年建成一條日處理垃圾300噸的處置系統,系統運行穩定,截止到2013年4月下旬,累計處理垃圾30余萬噸。目前,公司正準備在第二條5000t/d新型干法水泥生產線上配套同等處理能力的垃圾處理系統,計劃在今后將垃圾收集范圍從目前銅陵市區擴大至涵蓋周邊郊區。
華新水泥廠建設了一座日處理規模為500噸的生活垃圾預處理工廠和水泥窯協同處理設施,解決了垃圾處理過程中的惡臭、滲濾液、廢渣、二英/呋喃以及溫室氣體減排等問題,并利用垃圾預處理預熱進行發電,為本廠提供熱能源,實現垃圾處置的無害化、減量化和資源化。
北京太行前景水泥有限公司與金隅中央研究院一起,在完成生活垃圾機械脫水、生物干化、余熱干化等脫水技術研究、生活垃圾替代燃料制備技術開發、生活垃圾衍生燃料等水泥窯協同處置技術及裝備研發的基礎上,建設了一條日處理200噸生活垃圾的處置中試線,為大規模處置北京市生活垃圾奠定了基礎。
危險廢物處置環保產業
2009年全國危險廢物產生量為1429.8萬噸,未處置量218.9萬噸。危險廢物處理是全球環境問題的一個重要組成部分,也是我國環境保護的一個突出矛盾。危險廢物如不加以處理不僅是資源的浪費,而且還是水、大氣和土壤的重要污染源。
危險廢物是指列入《國家危險廢物名錄》或根據國家規定的危險廢物鑒定標準和鑒定方法認定的具有危險廢物特性的廢物。危險廢物具有腐蝕性、急性毒性、浸出毒性、反應性、污染性等會對生態環境和人類健康構成嚴重危害。由于其處理難度大,處理設施投資與處理成本高,是我國固體廢物管理中的薄弱環節。
焚燒法處理危險廢物是我國危險廢物集中處理中心主要采用的方法,但傳統的焚燒法需要建立專門的焚化爐,設備投資及運轉費用很高。而且焚化爐焚燒溫度一般在850℃~1200℃,物料停留時間一般為2秒,致使有機物很難完全分解,并且焚燒過程中易產生劇毒物二英,焚燒爐渣及飛灰仍為危險廢物,需按危險廢物進行填埋或處理。利用水泥窯協同處理危險廢物能同時實現減量化、無害化以及資源化,是最有效的處理危險廢物的方法。國外從1970年就開始研究利用水泥回轉窯處置危險廢物的技術,當時此項技術的核心只有歐洲的部分國家和美國、日本掌握。經過30年的發展,德國、法國、瑞士包括美國、日本在內的各個國家都形成了利用水泥行業處理危險廢物的產業規模。
金隅所屬北京水泥廠有限公司是我國最早開始利用水泥窯處置危險廢物的水泥企業,研發了全國第一條處置工業廢物環保示范線,并成功將廢物處置技術與水泥熟料煅燒技術結合,可處置《國家危險廢物名錄》中所列49類中的30類廢物的能力,年處置量達10萬噸。截止到2012年年底,累計處置各種廢物達30余萬噸。經環保機構對廢氣排放的監測,排出廢氣中的有害物及重金屬的排放濃度和排放量遠遠低于允許排放標準;對試燒過程中的熟料和回灰做重金屬浸出試驗,其浸出量低于地表水二級標準;對熟料和水泥的質量無影響。1999年1月,北水成立了紅樹林公司,轉向北京市工業廢物無害化集中處置領域,是北京市環保局指定的危險廢物處理單位,現已成為北京市最大的工業廢物處置中心。
金隅所屬琉璃河水泥有限公司2012年11月建成國內首條垃圾焚燒飛灰工業化處置示范線。飛灰是垃圾焚燒發電廠在煙氣凈化系統收集而得的殘余物,其中含有苯系物、二英等有機污染物和鉛、鉻等重金屬,列入《國家危險廢物名錄》,因此飛灰必須安全處理處置。2005年,金隅中央研究院擔了北京市科委《垃圾焚燒飛灰資源化》重大研發課題,2009年與琉璃河水泥公司共同完成了垃圾飛灰預處理中試線的建設和中試工藝研究,2012年成功建設了飛灰處置工業化示范線。飛灰工業化處置示范線采用自主研發技術,與國際上處理飛灰的濕式化學處理、固化穩定化處理技術相比,該技術具有以下三點優勢:一是飛灰水洗預處理后的水全部回用,實現廢水零排放;二是蒸發結晶產生的鉀鈉鹽作為工業用鹽;三是多效蒸發及鉀鈉鹽分離技術有效降低了飛灰處置成本。因此,該技術是目前解決垃圾焚燒飛灰安全處置的最佳選擇。
華新水泥股份有限公司采用水泥窯協同處理技術處置農藥廢物,于2007年、2008年、2009年對湖北省收繳的含甲胺磷、對硫磷、甲基對硫磷、久效磷、磷胺等5種高毒農藥在內的共l650余噸廢棄及高毒農藥進行了水泥窯協同處理。
城市污泥處置環保產業
隨著中國城市化、工業化的加速,水資源的需求缺口也日益增大。水問題的嚴重性和重要性已日益成為社會各界的共識,中央和地方各級政府部門都把水問題提到重要位置,在這樣的背景下,污水處理行業將成為中國未來發展最快的新興產業之一。污泥是污水處理廠的副產物,污水中將近1/3的有機物轉化成污泥。污泥含有大量重金屬、病毒、寄生蟲卵等有害物質,如不加處理,將造成嚴重的二次污染。《中國污泥處理處置市場分析報告2011版》數據,截至2010年年底,全國城鎮污水處理量達到343億立方米,脫水污泥產生量接近2200萬噸,而其中有80%沒有得到妥善處理。處理能力不足以及污泥隨意堆放及所造成的污染與再污染問題日益凸顯。
目前,污泥的處置主要有衛生填埋、堆肥及農用、熱解焚燒等三類,這三類又以焚燒為最徹底的污泥處理方法,它能使污泥中的可燃成分在高溫下充分燃燒,最終成為穩定的灰渣。焚燒法具有減容、減重率高,處理速度快,無害化較徹底,余熱可用于發電或供熱等優點。近年來,焚燒法采用了合適的預處理工藝和先進的焚燒方法,滿足了越來越嚴格的環境要求,在發達國家應用較為廣泛,焚燒法已經成為當前最好的污泥處理方法。但其缺點在于處理設施投資大,處理費用高。如果與工業用水泥窯結合,不但可以降低投資,而且污泥可以作為水泥的原燃料,是減量化、無害化、資源化最好的方法。污泥與水泥原料粉混合或分別送入水泥窯,通過高溫焚燒至2000℃,污泥中有機有害物質被完全分解,在焚燒中產生的細小水泥懸浮顆粒,會高效吸附有毒物質;回轉窯的堿性氣氛,很容易中和污泥中的酸性有害成分,使它們變為鹽類固定下來;污泥中的重金屬在進窯燃燒的過程中,被固定在熟料礦物的晶格里,浸出液中重金屬含量少,不會造成污染。
2009年,北京水泥廠有限公司建成一座日處理污泥500噸(平均含固率20%)的污水處理廠污泥的處置中心,該工程是我國首個利用水泥窯余熱干化處置污水處理廠污泥的示范項目。污泥經過干燥系統,水分從80%降低到35%(半干化),干燥系統的熱源來自水泥窯煙氣產生的熱量;干化過程中產生的臭氣直接送入水泥窯進行焚燒處理;干化過程中產生的冷凝廢水被排入配套設施污水處理站,廢水經處理后回用,作為干化過程中冷凝循環水補充使用。干化污泥作為摻加料與水泥原料一同進入水泥窯高溫處置。
利用水泥窯處置城市污泥干化的特點:①有機物分解徹底。水泥回轉窯中溫度一般在1350℃~1650℃之間,污泥在窯內停留時間長,有害物質可充分燃燒,二英等有害物質也能被完全分解。②回轉窯熱容量大,工作狀態穩定,處理量大,不會影響水泥窯系統的熱工制度和水泥產品的質量。③回轉窯內的耐火磚、原料、窯皮及熟料均為堿性,可吸收SO2,從而抑制污泥焚燒時廢氣排放。污泥灰渣中的重金屬在水泥煅燒過程中被固定在水泥熟料的結構中,減少了對環境的二次污染。④污泥中的有機成分和無機成分均能當作水泥原燃料得到充分利用,資源化利用效率高。⑤利用水泥回轉窯處置污泥,與單獨建設污泥干化+焚燒+煙氣處理相比,極大地減少了基建投資。⑥在水泥廠內建設污泥干化工程,使污泥的處理實現低成本運行,并達到穩定化、減量化、無害化和資源化。焚燒后煙塵的排放濃度低于《水泥廠大氣污染物排放標準》限值。所產生的廢水經處理后循環使用,達到污水的零排放。截至2012年底,北京水泥廠共處理污泥30余萬噸。
廣州市越堡水泥有限公司也建設了日處理污泥600噸(含水率80%)的干化處置中心,也是利用水泥窯的廢氣余熱烘干污泥之后進入水泥窯焚燒處理工藝。
污染土處置環保產業
我國是世界上耕地資源極其匱乏的國家,近年來我國的土壤污染問題正在不斷惡化,隨著糧食需求的增長和經濟的高速發展,我國的土壤環境保護面臨挑戰。據有關部門統計,我國受污水灌溉的農田面積達330萬公頃,受鎘、砷、鉛等重金屬污染的耕地面積近2000萬公頃,約占耕地面積的五分之一,其中工業三廢污染土壤1000萬公頃,因土壤污染造成的直接經濟損失(僅以重金屬為例),每年至少200億元。
土壤污染是指當進入土壤中的污染物超過土壤本身的自凈能力,或污染物在土壤中的累積量超過了土壤基準值時,給生態系統造成的危害。土壤污染的種類很多,按照污染物的性能一般可分為4類,即有機污染物、重金屬、放射性元素和病毒微生物污染等。土壤對環境的危害表現在對地下水的污染,人與動物的吸收污染、食物鏈的污染等。土壤污染具有隱蔽性、滯后性、累積性、不可逆轉性和難治性。因此,污染土壤的治理通常成本較高,治理周期較長。目前,污染土壤修復與治理的方法有化學方法、生物治理、物理防治方法。
金隅紅樹林公司和金隅所屬北京生態島公司2005年成功處置北京地鐵五號線含六六六、DDT污染土壤3.5萬噸,成為國內首家開展污染土壤處置的專業化公司。金隅已經掌握了水泥窯協同處置技術、常溫解析修復技術、氣相抽提修復技術、污染土壤阻隔填埋技術、植物修復技術,處理污染物包括鎳、汞、砷、銅、鎘等多種重金屬和二氯乙烷、氯乙烯、多環芳烴等多種有機污染物。八年來承擔了北京市絕大部分污染場地所產生的污染土壤終端處理工作,完成了北京染料廠、北京輪胎廠、北京焦化廠、北京化工廠、北京化工二、三廠等20多項污染場地修復項目,累計修復污染土壤200多萬立方米。
華新水泥股份有限公司利用水泥窯將污染土壤經粉磨烘干脫毒處理后喂入水泥窯,經過持續強堿性高溫煅燒,由污染土壤代替部分硅質原料生產水泥熟料。項目自投產以來,已累計接收處置污染土20余萬噸。
利用水泥窯發展環保產業的難點
水泥窯協同處置廢物具有諸多優勢,國內一些致力于環保轉型的水泥企業已經進行了積極的探索和成功的實踐,應該說已經具備產業發展的基本條件。由于這個新型產業剛剛起步,還在培育期,當前,還面臨一些困難需要解決和突破。
一是,各類廢物管理行業和建材行業之間存在行業壁壘。例如生活垃圾、城市污泥在大城市主要分屬于環衛部門和排水部門處置運營,建材企業要深入該領域,勢必涉及到其行業既有利益的再分配,需要政府部門統籌規劃和協調。
二是,各類廢物處置的配套政策還不夠到位。雖然國家已經出臺了一些鼓勵利用水泥窯協同處置廢物的政策,但力度還不夠和不完善。各地區的經濟補償政策差距很大,影響了水泥企業參與廢物處置環保產業的積極性。
三是,水泥窯協同處置技術尚待進一步研究與開發。應加大針對廢棄物的預處理技術、水泥窯協同處置技術及規范以及水泥產品的安全性等的研究,不斷提升環保產業的可持續發展的支撐能力。
水泥窯協同處置技術的成功應用,正在成為廣大水泥企業綠色轉型的方向。近期,國務院印發了《關于加快發展節能環保產業的意見》,提出了近3年促進節能環保產業加快發展的目標:到2015年,節能環保產業總產值要達到4.5萬億元,成為國民經濟新的支柱產業,產值年均增速保持15%以上。利用水泥窯處置廢物環保產業是建材行業發展新興產業的重要方向,前景廣闊。
處于首都經濟圈的北京金隅集團主產業之一就是水泥產業,同時金隅水泥板塊的戰略規劃布局也是京津冀環渤海區域。面對國家六部委發布的通知,面對資源約束趨緊、環境約束提高的雙重挑戰,金隅集團正在積極探索水泥企業轉型和升級改造,一方面關停了北京金隅順發水泥有限公司和北京金隅平谷水泥有限公司的水泥窯爐,并對其他全部水泥廠進行水泥窯脫硝技術改造工程以及物料全封閉化改造;另一方面進一步加快利用水泥窯處置城市廢棄物,使之成為金隅集團的新型環保產業,并為水泥工業作出行業示范。
水泥工業向環保產業發展前途廣闊
水泥窯是發達國家焚燒處理危險廢物和城市生活垃圾的重要設施,得到了廣泛的認可和應用。隨著水泥窯焚燒廢物的理論與實踐的發展與各國相關環保法規的健全,該項技術在經濟和環保兩方面顯示出了巨大優勢,優勢一、銷納的廢物種類多適用范圍廣;優勢二、可用作水泥工業的混合材、替代原料或替代燃料;優勢三、水泥工業對各種廢物的銷納量巨大;優勢四、水泥窯對各種可燃廢物有很強的適應能力;優勢五、處置環保安全,沒有二次污染隱患(水泥窯溫度在1200℃~1400℃,二英的生成溫度700℃);優勢六、熱能傳遞交換效率高,是垃圾焚燒爐發電的6倍以上;優勢七、水泥窯對可燃廢物熱值的適應范圍大,熱值都能得到充分利用。
利用水泥回轉窯處理廢物的特征之一是廢物的減量化、資源化和無害化,而水泥工業以其生產工藝特點可以實現部分廢物的再利用,減少環境污染,實踐循環經濟,推動社會的可持續發展。
利用水泥窯協同處置廢物技術在發達國家已有30多年的應用經驗,對這些國家的廢物處置發揮了巨大作用,其環境效益、經濟效益和社會效益已得到充分證實。美國是次于中國和印度的世界第三大水泥生產國,美國水泥工業從1974年開始利用有機廢物,到1987年這種做法已經相當普遍。美國環保署規定:每個工業城市至少保留一個水泥廠,在部分滿足水泥需求的同時還用于處理城市產生的危險廢物。美國的水泥廠僅在1989年共焚燒了工業危險廢物100多萬噸,是當年焚燒爐處理危險廢物的4倍,到1994年美國的水泥廠每年可處理全國近60%的危險廢物。日本是第四大水泥生產國,水泥生產技術先進,在廢物利用和處理方面處于世界前列,目前已能處置生活污泥和多種危險廢物,2006年日本水泥企業的替代原料使用總量達到了2889萬噸,平均每噸水泥使用替代原料395千克。歐洲水泥行業是使用替代燃料數量最多的工業行業,根據歐盟的統計,歐洲18%的可燃廢物被工業行業利用,其中有一半是水泥行業,是電力、鋼鐵、制磚、玻璃等行業的總和。歐洲水泥企業的原料替代率達到了30%以上。
生活垃圾處置環保產業
隨著中國城市化進程的加快、人口的快速增長,城市生活垃圾產生量也在大幅度增加,統計數據顯示,全國600多座大中城市中,有三分之二陷入垃圾的包圍之中,且有四分之一的城市已沒有合適場所堆放垃圾。統計數據顯示,全國城市垃圾歷年堆放總量高達70億噸,且產生量每年以約8.98%速度遞增,目前全國城市垃圾年產生量是1.8億噸,預測到2030年將達到4.09億噸。北京每天產生垃圾1.83萬噸,年增長8%,而北京市的垃圾處理能力僅為每日1.041萬噸,缺口高達8000噸,全市8座大型垃圾填埋場均處于超負荷運行狀態,最高的負荷率達到246%。上海生活垃圾日產生量2010年達2萬噸。同樣,廣州作為華南地區人口超千萬的超大城市,每天產生的生活垃圾多達1.8萬噸。高速發展中的中國城市,正在遭遇“垃圾圍城”之痛。
海螺集團銅陵公司利用水泥窯處置城市生活垃圾,2010年建成一條日處理垃圾300噸的處置系統,系統運行穩定,截止到2013年4月下旬,累計處理垃圾30余萬噸。目前,公司正準備在第二條5000t/d新型干法水泥生產線上配套同等處理能力的垃圾處理系統,計劃在今后將垃圾收集范圍從目前銅陵市區擴大至涵蓋周邊郊區。
華新水泥廠建設了一座日處理規模為500噸的生活垃圾預處理工廠和水泥窯協同處理設施,解決了垃圾處理過程中的惡臭、滲濾液、廢渣、二英/呋喃以及溫室氣體減排等問題,并利用垃圾預處理預熱進行發電,為本廠提供熱能源,實現垃圾處置的無害化、減量化和資源化。
北京太行前景水泥有限公司與金隅中央研究院一起,在完成生活垃圾機械脫水、生物干化、余熱干化等脫水技術研究、生活垃圾替代燃料制備技術開發、生活垃圾衍生燃料等水泥窯協同處置技術及裝備研發的基礎上,建設了一條日處理200噸生活垃圾的處置中試線,為大規模處置北京市生活垃圾奠定了基礎。
危險廢物處置環保產業
2009年全國危險廢物產生量為1429.8萬噸,未處置量218.9萬噸。危險廢物處理是全球環境問題的一個重要組成部分,也是我國環境保護的一個突出矛盾。危險廢物如不加以處理不僅是資源的浪費,而且還是水、大氣和土壤的重要污染源。
危險廢物是指列入《國家危險廢物名錄》或根據國家規定的危險廢物鑒定標準和鑒定方法認定的具有危險廢物特性的廢物。危險廢物具有腐蝕性、急性毒性、浸出毒性、反應性、污染性等會對生態環境和人類健康構成嚴重危害。由于其處理難度大,處理設施投資與處理成本高,是我國固體廢物管理中的薄弱環節。
焚燒法處理危險廢物是我國危險廢物集中處理中心主要采用的方法,但傳統的焚燒法需要建立專門的焚化爐,設備投資及運轉費用很高。而且焚化爐焚燒溫度一般在850℃~1200℃,物料停留時間一般為2秒,致使有機物很難完全分解,并且焚燒過程中易產生劇毒物二英,焚燒爐渣及飛灰仍為危險廢物,需按危險廢物進行填埋或處理。利用水泥窯協同處理危險廢物能同時實現減量化、無害化以及資源化,是最有效的處理危險廢物的方法。國外從1970年就開始研究利用水泥回轉窯處置危險廢物的技術,當時此項技術的核心只有歐洲的部分國家和美國、日本掌握。經過30年的發展,德國、法國、瑞士包括美國、日本在內的各個國家都形成了利用水泥行業處理危險廢物的產業規模。
金隅所屬北京水泥廠有限公司是我國最早開始利用水泥窯處置危險廢物的水泥企業,研發了全國第一條處置工業廢物環保示范線,并成功將廢物處置技術與水泥熟料煅燒技術結合,可處置《國家危險廢物名錄》中所列49類中的30類廢物的能力,年處置量達10萬噸。截止到2012年年底,累計處置各種廢物達30余萬噸。經環保機構對廢氣排放的監測,排出廢氣中的有害物及重金屬的排放濃度和排放量遠遠低于允許排放標準;對試燒過程中的熟料和回灰做重金屬浸出試驗,其浸出量低于地表水二級標準;對熟料和水泥的質量無影響。1999年1月,北水成立了紅樹林公司,轉向北京市工業廢物無害化集中處置領域,是北京市環保局指定的危險廢物處理單位,現已成為北京市最大的工業廢物處置中心。
金隅所屬琉璃河水泥有限公司2012年11月建成國內首條垃圾焚燒飛灰工業化處置示范線。飛灰是垃圾焚燒發電廠在煙氣凈化系統收集而得的殘余物,其中含有苯系物、二英等有機污染物和鉛、鉻等重金屬,列入《國家危險廢物名錄》,因此飛灰必須安全處理處置。2005年,金隅中央研究院擔了北京市科委《垃圾焚燒飛灰資源化》重大研發課題,2009年與琉璃河水泥公司共同完成了垃圾飛灰預處理中試線的建設和中試工藝研究,2012年成功建設了飛灰處置工業化示范線。飛灰工業化處置示范線采用自主研發技術,與國際上處理飛灰的濕式化學處理、固化穩定化處理技術相比,該技術具有以下三點優勢:一是飛灰水洗預處理后的水全部回用,實現廢水零排放;二是蒸發結晶產生的鉀鈉鹽作為工業用鹽;三是多效蒸發及鉀鈉鹽分離技術有效降低了飛灰處置成本。因此,該技術是目前解決垃圾焚燒飛灰安全處置的最佳選擇。
華新水泥股份有限公司采用水泥窯協同處理技術處置農藥廢物,于2007年、2008年、2009年對湖北省收繳的含甲胺磷、對硫磷、甲基對硫磷、久效磷、磷胺等5種高毒農藥在內的共l650余噸廢棄及高毒農藥進行了水泥窯協同處理。
城市污泥處置環保產業
隨著中國城市化、工業化的加速,水資源的需求缺口也日益增大。水問題的嚴重性和重要性已日益成為社會各界的共識,中央和地方各級政府部門都把水問題提到重要位置,在這樣的背景下,污水處理行業將成為中國未來發展最快的新興產業之一。污泥是污水處理廠的副產物,污水中將近1/3的有機物轉化成污泥。污泥含有大量重金屬、病毒、寄生蟲卵等有害物質,如不加處理,將造成嚴重的二次污染。《中國污泥處理處置市場分析報告2011版》數據,截至2010年年底,全國城鎮污水處理量達到343億立方米,脫水污泥產生量接近2200萬噸,而其中有80%沒有得到妥善處理。處理能力不足以及污泥隨意堆放及所造成的污染與再污染問題日益凸顯。
目前,污泥的處置主要有衛生填埋、堆肥及農用、熱解焚燒等三類,這三類又以焚燒為最徹底的污泥處理方法,它能使污泥中的可燃成分在高溫下充分燃燒,最終成為穩定的灰渣。焚燒法具有減容、減重率高,處理速度快,無害化較徹底,余熱可用于發電或供熱等優點。近年來,焚燒法采用了合適的預處理工藝和先進的焚燒方法,滿足了越來越嚴格的環境要求,在發達國家應用較為廣泛,焚燒法已經成為當前最好的污泥處理方法。但其缺點在于處理設施投資大,處理費用高。如果與工業用水泥窯結合,不但可以降低投資,而且污泥可以作為水泥的原燃料,是減量化、無害化、資源化最好的方法。污泥與水泥原料粉混合或分別送入水泥窯,通過高溫焚燒至2000℃,污泥中有機有害物質被完全分解,在焚燒中產生的細小水泥懸浮顆粒,會高效吸附有毒物質;回轉窯的堿性氣氛,很容易中和污泥中的酸性有害成分,使它們變為鹽類固定下來;污泥中的重金屬在進窯燃燒的過程中,被固定在熟料礦物的晶格里,浸出液中重金屬含量少,不會造成污染。
2009年,北京水泥廠有限公司建成一座日處理污泥500噸(平均含固率20%)的污水處理廠污泥的處置中心,該工程是我國首個利用水泥窯余熱干化處置污水處理廠污泥的示范項目。污泥經過干燥系統,水分從80%降低到35%(半干化),干燥系統的熱源來自水泥窯煙氣產生的熱量;干化過程中產生的臭氣直接送入水泥窯進行焚燒處理;干化過程中產生的冷凝廢水被排入配套設施污水處理站,廢水經處理后回用,作為干化過程中冷凝循環水補充使用。干化污泥作為摻加料與水泥原料一同進入水泥窯高溫處置。
利用水泥窯處置城市污泥干化的特點:①有機物分解徹底。水泥回轉窯中溫度一般在1350℃~1650℃之間,污泥在窯內停留時間長,有害物質可充分燃燒,二英等有害物質也能被完全分解。②回轉窯熱容量大,工作狀態穩定,處理量大,不會影響水泥窯系統的熱工制度和水泥產品的質量。③回轉窯內的耐火磚、原料、窯皮及熟料均為堿性,可吸收SO2,從而抑制污泥焚燒時廢氣排放。污泥灰渣中的重金屬在水泥煅燒過程中被固定在水泥熟料的結構中,減少了對環境的二次污染。④污泥中的有機成分和無機成分均能當作水泥原燃料得到充分利用,資源化利用效率高。⑤利用水泥回轉窯處置污泥,與單獨建設污泥干化+焚燒+煙氣處理相比,極大地減少了基建投資。⑥在水泥廠內建設污泥干化工程,使污泥的處理實現低成本運行,并達到穩定化、減量化、無害化和資源化。焚燒后煙塵的排放濃度低于《水泥廠大氣污染物排放標準》限值。所產生的廢水經處理后循環使用,達到污水的零排放。截至2012年底,北京水泥廠共處理污泥30余萬噸。
廣州市越堡水泥有限公司也建設了日處理污泥600噸(含水率80%)的干化處置中心,也是利用水泥窯的廢氣余熱烘干污泥之后進入水泥窯焚燒處理工藝。
污染土處置環保產業
我國是世界上耕地資源極其匱乏的國家,近年來我國的土壤污染問題正在不斷惡化,隨著糧食需求的增長和經濟的高速發展,我國的土壤環境保護面臨挑戰。據有關部門統計,我國受污水灌溉的農田面積達330萬公頃,受鎘、砷、鉛等重金屬污染的耕地面積近2000萬公頃,約占耕地面積的五分之一,其中工業三廢污染土壤1000萬公頃,因土壤污染造成的直接經濟損失(僅以重金屬為例),每年至少200億元。
土壤污染是指當進入土壤中的污染物超過土壤本身的自凈能力,或污染物在土壤中的累積量超過了土壤基準值時,給生態系統造成的危害。土壤污染的種類很多,按照污染物的性能一般可分為4類,即有機污染物、重金屬、放射性元素和病毒微生物污染等。土壤對環境的危害表現在對地下水的污染,人與動物的吸收污染、食物鏈的污染等。土壤污染具有隱蔽性、滯后性、累積性、不可逆轉性和難治性。因此,污染土壤的治理通常成本較高,治理周期較長。目前,污染土壤修復與治理的方法有化學方法、生物治理、物理防治方法。
金隅紅樹林公司和金隅所屬北京生態島公司2005年成功處置北京地鐵五號線含六六六、DDT污染土壤3.5萬噸,成為國內首家開展污染土壤處置的專業化公司。金隅已經掌握了水泥窯協同處置技術、常溫解析修復技術、氣相抽提修復技術、污染土壤阻隔填埋技術、植物修復技術,處理污染物包括鎳、汞、砷、銅、鎘等多種重金屬和二氯乙烷、氯乙烯、多環芳烴等多種有機污染物。八年來承擔了北京市絕大部分污染場地所產生的污染土壤終端處理工作,完成了北京染料廠、北京輪胎廠、北京焦化廠、北京化工廠、北京化工二、三廠等20多項污染場地修復項目,累計修復污染土壤200多萬立方米。
華新水泥股份有限公司利用水泥窯將污染土壤經粉磨烘干脫毒處理后喂入水泥窯,經過持續強堿性高溫煅燒,由污染土壤代替部分硅質原料生產水泥熟料。項目自投產以來,已累計接收處置污染土20余萬噸。
利用水泥窯發展環保產業的難點
水泥窯協同處置廢物具有諸多優勢,國內一些致力于環保轉型的水泥企業已經進行了積極的探索和成功的實踐,應該說已經具備產業發展的基本條件。由于這個新型產業剛剛起步,還在培育期,當前,還面臨一些困難需要解決和突破。
一是,各類廢物管理行業和建材行業之間存在行業壁壘。例如生活垃圾、城市污泥在大城市主要分屬于環衛部門和排水部門處置運營,建材企業要深入該領域,勢必涉及到其行業既有利益的再分配,需要政府部門統籌規劃和協調。
二是,各類廢物處置的配套政策還不夠到位。雖然國家已經出臺了一些鼓勵利用水泥窯協同處置廢物的政策,但力度還不夠和不完善。各地區的經濟補償政策差距很大,影響了水泥企業參與廢物處置環保產業的積極性。
三是,水泥窯協同處置技術尚待進一步研究與開發。應加大針對廢棄物的預處理技術、水泥窯協同處置技術及規范以及水泥產品的安全性等的研究,不斷提升環保產業的可持續發展的支撐能力。
水泥窯協同處置技術的成功應用,正在成為廣大水泥企業綠色轉型的方向。近期,國務院印發了《關于加快發展節能環保產業的意見》,提出了近3年促進節能環保產業加快發展的目標:到2015年,節能環保產業總產值要達到4.5萬億元,成為國民經濟新的支柱產業,產值年均增速保持15%以上。利用水泥窯處置廢物環保產業是建材行業發展新興產業的重要方向,前景廣闊。