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水泥窑协同处置危险废物的烟气污染物排放特性探究

2020-03-24 08:50:19      点击:
在提升城市危险废物处理能力时可以应用水泥窑协同处置技术,该项技术应用前景广阔。通过对典型干法水泥窑烟气污染物排放浓度进行监测,对不同水泥生产线的污染物排放浓度达标情况进行评价。通过监测结果能够看出,水泥窑协同处置技术能够有效降低部分烟气污染物浓度,达到标准排放限值。水泥窑烟气中的污染物排放因子明显低于平均值,这就说明上述烟气净化系统能够安全稳定运行。


关键词:水泥窑协同处置;危险废物;烟气污染物;排放特性


危险废物具有易燃易爆性以及反应性等,会对环境和人体造成极大危害影响。在出现危害性之后将造成严重后果。水泥窑协同处置危险废弃物已经被广泛应用到发达国家中。尽管我国意识到危险废弃物对生态环境与人类发展的影响,但是现有的危险废物焚烧厂无法满足净化要求。当前,我国在研究与处理水泥窑协同处置污染物排放特性中还存在较多问题,且关于该固废处理技术的认知存在差错,因此必须密切监测水泥窑协同处置污染物排放情况,评价不同种类废弃物的可靠性与安全性。


1、材料与方法


1.1处理工艺


此次所选取的水泥生产线为干法水泥窑,均配置分解炉与预热器。在经过生料磨投加之后,能够流经悬浮预热器、分解炉、回转窑以及热锅炉,之后从烟囱徘出。水泥生产线中的液体危险废弃物由主燃烧器进入水泥窑焚烧系统,非挥发性废物由分解炉进入到焚烧系统中。为了将烟尘彻底排出,需要将布袋除尘器安装在生产线窑尾,且烟气温度在80摄氏度和150摄氏度之间。在密封厂房内接收和存储危险废弃物,通过负压操作将烟气送回至水泥窑进行焚烧处理。处理期间不会排出异味气体。


1.2设计实验


在本次实验中,水泥生产线生产负荷均在100%。工况一:水泥生产线为熟料,采样时采用有机类废液处理与非挥发性废物处理机制。包含焚烧飞灰、表面处理废物以及有色金属冶炼废物等非挥发性废物。窑尾除尘器的烟气出口温度在80摄氏度,流通速度为每秒14m。工况二:水泥生产线为熟料,采样过程中水泥窑处置存在含镍废物、有机溶剂以及医疗废物等。窑尾除尘器的烟气出口温度在125摄氏度,流通速度为每秒13.2m。工况三:水泥生产线为熟料,窑尾除尘器的烟气出口温度与流通速度与工况二一致。


采样位置为窑尾除尘器,主要是对汞、烟尘、氟化物以及二氧化硫和二噁英等物质进行监测。不同工况采样次数为2次,样品采集时间间隔为1h,监测结果选取平均值。二噁英采集次数为2次,样品采集时间间隔为2h,在对浓度测定之后需要对二噁英毒性量浓度进行计算。通过对不同污染物排放因子的计算,能够对不同生产线危险废弃物排放水平进行处置。


1.3分析方法


在采集二噁英之后实施索氏提取,在进行过滤处理之后需要合并抽滤液与冲洗液,以此实现液液萃取。样品萃取液进行活性炭净化处理、多层硅胶柱净化以及浓硫酸酸洗,之后应用气象色谱柱与质谱仪进行定量分析。其他监测物监测方法应当按照标准方法进行。针对二氧化硫与氮氧化合物采用定电位电解法,对于氟化物采用离子选择电极法。汞采用冷原子荧光光度法。


2、 结果与讨论


2.1窑尾烟气污染物排放特性


按照此次研究结果显示,工况一和工况二排放烟尘为10.28mg/Nm3,4.48mg/ Nm3,低于标准限值。水泥窑为碱性环境,所以氟化物与二氧化硫等酸性气体的浓度比较低。通过比较现有研究可以看出,此次二氧化硫监测结果比较低。氯和氟含量会对水泥品质造成极大影响。所以此种协同处理方法必须对氯和氟含量进行严格控制。水泥窑的碱性环境会降低物料氯和氟含量对二噁英排放浓度的影响。水泥窑中最常见的污染物就是氮氧化合物,在此研究中,A水泥厂的氮氧化合物质量浓度为395mg/ Nm3,低于标准限制。由于在水泥厂内配置非催化还原脱硝装置,因此B水泥厂的氮氧化合物质量浓度为176mg/ Nm3。其次,不同水泥厂生产线重金属排放低于标准限制。水泥窑生产系统比较特殊,多数重金属能够固定在熟料中,所以物料中重金属含量比较小,能够直接分散到大气中。


两个水泥厂的二噁英排放值均低于国家排放限值。通过对我国某水泥厂水泥窑处理烟气中的二噁英排放情况,发现二噁英的排放值低于国家标准值。从上述分析能够看出,在标准工况下,水泥协同处置危险废弃物不会增加二噁英排放浓度。由于固废处理需要遵循减量化与资源化要求,所以在处理危险废物堆积问题时还是采用焚烧方法。危废焚烧所排放的二噁英浓度比水泥窑协同处理排放的浓度高。按照国内学者对医疗废物二噁英排放情况进行监测,结果显示,焚烧炉烟气中的二噁英浓度明显高于标准限值。按照当前研究报道可知,水泥窑协同处置固废前后不会对环境造成较大影响,还会使部分污染物排放量降低。所以相比于焚烧炉处理方法来说,水泥窑协同处置技术所排放的二噁英浓度明显较低。同时,窑尾烟气净化系统的运行效果也会对污染物排放水平造成影响,所以必须确保净化系统运行稳定,以此降低污染物排放浓度。


从上述分析可知,两个水泥生产厂协同处置危险废物时,烟气污染物排放浓度低于标准限值,并且通过协同处置技术不会增加污染物排放。现阶段,我国水泥厂主要是按照国际标准优化改造水泥窑技术工艺,配置双系列分解炉和预热器。当危险废弃物进入到水泥窑之后,固体和气体燃烧温度高,停留时间长,实现彻底燃烧和分解废物,以此降低污染物排放浓度。此外,由于水泥窑为碱性环境,能够降低二噁英与二氧化硫物质排放。水泥废气处理系统和工业烧成系统的吸附性比较高,且存在收尘与沉降处理功能,能够有效收集残渣和飞灰,将其集中到水泥生产系统中,此时二噁英与重金属将不会造成再次扩散。其次,危险废弃物处理量占比比较小,质量分数在4%以下,因此在应用水泥窑协同处理危险废弃物时,不会影响水泥品质,也不会干扰水泥厂正常运行。在生产期间,残渣与飞灰属于熟料中的关键部分,能够替代燃煤所产生的能量,以此实现节能环保效果。