×
? ? 引言
? ? 隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，環(huán)境問題逐漸呈現(xiàn)出復(fù)雜多變的特征，其中在固體廢物方面，尤其是危險廢物，對水、大氣、土壤等的環(huán)境質(zhì)量影響日益突出。危險廢物，是指列入《國家危險廢物名錄》或者根據(jù)國家制定的危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)和鑒別方法認定的具有危險性的廢物。危險廢物的危險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)合我國行業(yè)產(chǎn)生等實際情況，在《國家危險廢物名錄》（2016版）中將危險廢物劃分為46類別，共計479種。我國危險廢物具有產(chǎn)生量大、種類多、來源廣泛等特點。經(jīng)過20余年發(fā)展，我國已經(jīng)建立了較完善的危險廢物管理制度，并在全國范圍內(nèi)建設(shè)了較完備的危險廢物處置設(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)。實踐表明，水泥窯協(xié)同處置危險廢物已成為最重要、最有效的技術(shù)途徑之一。
? ? 1、我國危險廢物產(chǎn)生及處置利用現(xiàn)狀
? ? 1.1 我國危險廢物產(chǎn)生情況
? ? 統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，2016年我國危險廢物產(chǎn)生量分別為5347.3萬噸，其中綜合利用量2823.71萬噸，處置量1605.80萬噸，貯存量1158.26萬噸。危險廢物處置及利用量共計4429.51萬噸，占危險廢物產(chǎn)生量的82.54%，與2015年相比，危險廢物處置及利用率提高2.64%[3]。我國危險廢物主要產(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)過二十余年的發(fā)展，危險廢物處置利用技術(shù)已逐漸成熟，并已廣泛推廣應(yīng)用。危險廢物綜合利用技術(shù)主要包括[4]：（1）溶劑再生：通過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，或者低一級的其他用途產(chǎn)品(如噴漆稀釋劑等)；（2）油脂再生：廢潤滑油經(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、蒸餾釜殘物等危險廢物中回收生產(chǎn)廢物衍生燃料的過程；（4）金屬回收：金屬回收主要是從含重金屬的危險廢物中回收金屬，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，可實現(xiàn)危險廢物減量化與無害化處置。焚燒主要用于處理熱值較高和毒性較大的危險廢物，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、氮化合物的有機物等。經(jīng)過焚燒，廢物的體積可減小80％～95％。常用的危險廢物焚燒設(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]：將危險廢物固定或包封在惰性固體基材中，使危險廢物中的所有污染組分呈現(xiàn)化學(xué)惰性或被包容起來，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)生的殘渣物及不適于焚燒處理或無機處理的廢棄物；（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，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，在進行水泥熟料生產(chǎn)的同時實現(xiàn)對廢物的無害化處置。與其它危險廢物處置方法相比，水泥窯協(xié)同處置廢物具有顯著的優(yōu)勢。水泥窯工況穩(wěn)定，熱容大，水泥窯燒成帶溫度可達1450℃(遠高于其它焚燒爐)；且煙氣在水泥窯爐內(nèi)停留時間較長，使廢物燃燒過程中產(chǎn)生的二噁英等有毒氣體在水泥窯中完全分解；同時，水泥窯系統(tǒng)處于負壓狀態(tài)，不易出現(xiàn)煙氣粉塵泄露等問題，且有害成分的排放也較低。利用水泥窯協(xié)同處置危險廢物對于我國危險廢物處置具有重要的戰(zhàn)略意義，是危險廢物現(xiàn)有處置設(shè)施及能力的重要補充，對緩解我國危險廢物處置壓力，減少污染物排放起到重要作用。利用水泥窯協(xié)同處置危險廢物是水泥行業(yè)實現(xiàn)轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要方向，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
? ? 1.3 我國危險廢物處置利用情況
? ? 《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》中規(guī)定，從事收集、貯存、處置利用危險廢物經(jīng)營活動的單位，必須申請領(lǐng)取經(jīng)營許可證。我國頒發(fā)的危險廢物經(jīng)營許可證數(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，我國危險廢物經(jīng)營許可證核準(zhǔn)經(jīng)營規(guī)模為6470.6萬噸，但實際經(jīng)營規(guī)模偏低，2016年實際經(jīng)營規(guī)模為1629.3萬噸，僅占核準(zhǔn)經(jīng)營規(guī)模的25.18%。
? ? 2、我國水泥窯協(xié)同處置危險廢物現(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展處置城市工業(yè)廢棄物，建成并運行了國內(nèi)首條水泥窯協(xié)同處置工業(yè)危險廢物線，該處置線的運行起到了示范與推動作用。近十年來，國家有關(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環(huán)境保護、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、促進節(jié)能減排、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的戰(zhàn)略高度。有效推動了我國水泥窯協(xié)同處置廢物取得了巨大的進展，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，全國共有55家水泥廠已開展協(xié)同處置危險廢物，核發(fā)危險廢物經(jīng)營許可證核準(zhǔn)經(jīng)營量334.82萬噸，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個項目已通過環(huán)評或正在環(huán)評階段，擬申請經(jīng)營許可證核準(zhǔn)經(jīng)營量870.23萬噸。在已開展協(xié)同處置危險廢物項目中，海螺創(chuàng)業(yè)（含海螺水泥、堯柏水泥）10家，核準(zhǔn)經(jīng)營量95.76萬噸；中建材（含南方水泥、中聯(lián)水泥、天山水泥）7家，核準(zhǔn)經(jīng)營量59.17萬噸；金隅（含冀東）10家，核準(zhǔn)經(jīng)營量40.8萬噸；紅獅水泥4家，核準(zhǔn)經(jīng)營量40.5萬噸。
? ? 2.2 與國外發(fā)達國家比較
? ? 從上世紀70年代開始，國外發(fā)達國家就開始了水泥窯協(xié)同處置固體廢物技術(shù)研究工作，并實現(xiàn)了快速發(fā)展和普遍應(yīng)用，積累了豐富的經(jīng)驗。國外發(fā)達國家水泥窯協(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]。
? ? 美國從1972年開始開展水泥窯協(xié)同處置危險廢物，截至2010年超過68%的水泥廠已申報使用了一種或多種廢物作為替代燃料，目前，美國大多數(shù)水泥廠替代燃料使用率達到20%~70%。歐洲發(fā)達國家自上世紀70年代，開始研究利用可燃廢棄物制備替代燃料，其中德國、瑞士、法國、奧地利、比利時等國家在使用替代燃料方面較為先進。以比利時海德堡Lixhe水泥廠為例，目前燃料替代率已達到了65%，每年使用超過25萬噸的廢棄物作為替代燃料，計劃到2019年，燃料替代率可達到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，過濾土，塑料，RDF，污染土、干化后的有機污泥，造紙污泥，動物飼料，種子等。
? ? 與國外發(fā)達國家相比，我國水泥企業(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，反而會增加系統(tǒng)能耗。在替代燃料使用方面，國外發(fā)達國家在水泥生產(chǎn)過程中的燃料替代率很高，平均替代率可達30%以上，最大替代率達到了90%以上，而我國水泥企業(yè)燃料替代率普遍較低，作為國內(nèi)水泥窯協(xié)同處置危險廢物領(lǐng)先企業(yè)，北京水泥廠2017年燃料替代率仍不足10%。
? ? 3、我國水泥窯協(xié)同處置危險廢物運營模式
? ? 水泥窯協(xié)同處置危險廢物全過程運營包括廢物市場收集、運輸、檢測、預(yù)處理、終端處置等方面。我國水泥窯協(xié)同處置危險廢物項目運營模式主要分為兩類：（1）水泥企業(yè)負責(zé)全過程運營，即水泥企業(yè)負責(zé)廢物市場收集、運輸、檢測、預(yù)處理、終端處置等系列工作，危險廢物經(jīng)營許可證申領(lǐng)單位為水泥企業(yè)。
? ? （2）成立專業(yè)環(huán)保公司，環(huán)保公司為獨立法人單位，并與水泥企業(yè)聯(lián)合，共同開展協(xié)同處置項目運營，危險廢物經(jīng)營許可證申領(lǐng)單位為環(huán)保企業(yè)。在我國已實現(xiàn)運營的55個協(xié)同處置危險廢物項目中，由水泥企業(yè)負責(zé)全過程運營的項目有24個，由環(huán)保公司與水泥企業(yè)共同運營項目有31個。
? ? 在環(huán)保企業(yè)與水泥企業(yè)結(jié)合的運營模式下，環(huán)保公司負責(zé)廢物市場收集、運輸、檢測、預(yù)處理等方面工作，廢物在經(jīng)過前期相對嚴格的分類收集以及具有針對性的檢測分析的基礎(chǔ)上，開展專業(yè)的預(yù)處理操作。不同類型的廢物經(jīng)過預(yù)處理后，可得到物理形態(tài)較穩(wěn)定、成分波動小、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，降低對水泥企業(yè)的負面影響。水泥企業(yè)只負責(zé)危險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，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，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)，實現(xiàn)廢物均勻穩(wěn)定入窯，最終實現(xiàn)危險廢物的無害化、資源化處置。
? ? 4、水泥窯協(xié)同處置危險廢物運營模式利弊分析
? ? 在水泥企業(yè)負責(zé)全過程運營模式下，由于涉及到跨行業(yè)管理和運營，水泥企業(yè)需要投入相當(dāng)大的人力、物力和財力，在該運營模式中存在成本高、效率低等諸多問題，主要存在的弊端如下：
? ? （1）廢物收集、運輸?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)負擔(dān)加重。
? ? （2）針對不同廢物預(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，且單個水泥企業(yè)無法消納預(yù)處理生產(chǎn)線連續(xù)產(chǎn)生的廢物，致使設(shè)備運轉(zhuǎn)率較低。
? ? （3）在廢物處置過程中，為保證廢物連續(xù)、穩(wěn)定入窯，并避免對窯況和熟料質(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)沒有相關(guān)管理經(jīng)驗，具有較大的安全、環(huán)境風(fēng)險。
? ? 環(huán)保企業(yè)與水泥企業(yè)相結(jié)合的運營模式是一種發(fā)達國家已經(jīng)證明有效的運營模式。在我國，北京金隅紅樹林環(huán)保公司與北京水泥廠是最早采取該運營模式的水泥窯協(xié)同處置危險廢物項目，經(jīng)過近二十年的項目運營，該模式的可靠性已得到充分的實踐證明。在該運營模式下，除了克服上述弊端以外，還具有如下優(yōu)勢：
? ? （1）廢物市場收集、運輸、檢測、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廢物處置給水泥企業(yè)和操作人員帶來的環(huán)境風(fēng)險。
? ? （3）簡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)險控制要求。
? ? 5、結(jié)束語
? ? 在我國，水泥協(xié)同處置危險廢物項目經(jīng)過近二十年的探索發(fā)展，已形成了較高的處置能力和規(guī)模，成為了危險廢物無害化處置的重要手段，也必將會成為危險廢物資源化利用的重要途徑。目前，全國各大水泥集團大多已開展或正在開展水泥窯協(xié)同處置項目，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。由于危險廢物處置具有極高的運營管理要求，尤其在安全、環(huán)保等方面，選擇合適的運營模式，將關(guān)乎到水泥窯協(xié)同處置危險廢物項目能否實現(xiàn)安全高效運行，綜合分析運營模式利弊，環(huán)保企業(yè)與水泥企業(yè)相結(jié)合的運營模式將會成為主要的運營模式。
