水泥窯協同處置固體廢物煙氣中重金屬排放的現狀分析
【谷騰環保網訊】摘要：水泥制造工藝的特殊優勢使其成為了處置固體廢物的優良選擇。整個處置過程既要保證水泥的質量，又要確保不會造成新的環境污染，所以過程中對相關參數進行嚴格的監測就顯得尤為重要。本文主要對水泥窯協同處置固體廢物過程中，煙氣中重金屬的排放監測現狀進行分析，為企業處理相應固體廢物種類的選擇，關注重點監測參數提供依據。
近年來，隨著我國經濟的持續發展，生活垃圾、市政污泥、有機廢液等廢物的產生量逐年增加。而運用水泥制造工藝獨特的優勢處理相關的固體廢物是一種很好的選擇，水泥窯堿性及負壓的生產條件，可以有效中和治理水泥窯協同處置生活垃圾焚燒產生的酸性廢氣，負壓條件可防止煙氣的外溢；同時水泥窯的堿性環境可以將廢氣中重金屬污染物固化在水泥熟料中，實現煙氣處理。隨著我國的水泥窯協同處置固體廢物技術日趨成熟，相關政府機構出臺了一系列的政策措施鼓勵水泥企業進行協同處置業務，截止2018年10月底，全國共有55家水泥廠已開展協同處置危險廢物，核發危險廢物經營許可證核準經營量334.82萬噸。另有98個項目已通過環評或正在環評階段，擬申請經營許可證核準經營量870.23萬噸。在已開展協同處置危險廢物項目中，海螺創業10家，核準經營量95.76萬噸；中建材7家，核準經營量59.17萬噸；金隅10家，核準經營量40.8萬噸；紅獅水泥4家，核準經營量40.5萬噸[3]。協同處置項目快速發展，相應的環境監管要求也應運而生。目前對于水泥窯協同處置煙氣的監測標準主要是HJ 30485—2013《水泥窯協同處置固體廢物環境保護技術規范》，其中規定了協同處置固體廢物水泥窯大氣污染物最高允許排放濃度，而檢測標準主要是HJ 657—2013《空氣和廢氣顆粒物中鉛等金屬元素的測定 電感耦合等離子體質譜法》。
本文將通過相同的標準方法，對5家不同地區的水泥窯協同處置固體廢物的企業進行投加固廢前的本底空白測試，以及對1家企業進行投加前與投加后的追蹤測試，最終從橫向和縱向上總結煙氣中重金屬的檢測結果，尋找規律，為水泥企業進行環境監測提供重點關注參數，從而幫助企業更有效地選擇所添加的固體廢物，保證處置過程中達到相應的環境要求。
1 材料
檢測試驗選用5家進行水泥窯協同處置固體廢物的水泥廠作為案例，分別對5家進行投加固體廢物前的煙氣本底空白進行檢測，1家進行投加固體廢物后的煙氣進行檢測，采樣位置均為窯尾，采樣介質為石英濾筒，每次采樣樣品量為3個，本文將取3個樣品平均值作數據分析。
試驗儀器為安捷倫電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS），型號7900。
2 前處理
取濾筒樣品整個，用陶瓷剪刀剪成小塊后，加入25.0 mL硝酸-鹽酸混合溶液，使濾筒浸沒其中，加蓋，置于微波消解罐中旋緊，設定消解溫度為200 ℃，消解持續時間為15 min，開始消解。消解結束后，取出消解罐，冷卻，以超純水淋洗內壁，加入約10 mL超純水，靜置0.5 h浸提，過濾，定容至50 mL，待測。也可先定容到50 mL，經離心分離后取上清液進行測定。
3 測試
配制標準溶液及內標溶液，同時進行樣品和內標的上機檢測，監測內標回收率。
3.1 橫向試驗分析
對5家水泥生產企業窯尾空白本底煙氣進行監測，五家企業為水泥廠1~水泥廠5，檢測結果見表1，結果的直觀分析圖見圖1。
表1 5家水泥廠投加固體廢物前煙氣中重金屬含量µg/m3
圖1 5家水泥廠投加固體廢物前煙氣中重金屬含量
從表1的數據以及圖1的直觀圖可以看出，5家水泥廠所檢測協同處置投加固體廢物前的煙氣本底空白Cd、As、Be、Sn、Sb、Co值都很低，在實際監測中幾乎不需要關注；Pb、V、Cu值稍有變動，個別企業這些元素會高，但大部分保持穩定，企業在實際監測中需要一定的關注；而Tl、Cr、Mn、Ni這4個重金屬元素含量不同的企業差別較大，需要在實際的監測中重點關注。
3.2 縱向試驗分析
對1家水泥生產企業投加固體廢物前后窯尾煙氣進行監測，監測企業為水泥廠1，檢測結果見表2，結果直觀分析圖見圖2。
從表2的數據以及圖2的直觀圖可以看出，水泥廠1在投加固體廢物前后Tl、Cd、As、Be濃度幾乎無變化，Sb、Pb、Cu、Co、V、Sn投加后濃度比投加前略微增加，Cr、Mn、Ni投加前后濃度變化較大。
表2 水泥廠1投加固體廢物前后煙氣中重金屬含量µg/m3
圖2 水泥廠1投加固體廢物前后煙氣中重金屬含量
3.3 結果分析
水泥窯協同處置固體廢物所依據的監測要求為GB 30485—2013《水泥工業協同處置固體廢物污染控制標準》，具體監測要求見表3，5家水泥廠投加固體廢物前的排放濃度值見表4。
表3 協同處置固體廢物水泥窯大氣污染物最高允許排放濃度mg/m3
從計算結果可以看出，基本上水泥廠協同處置固體廢物投加前都能很好地滿足監測標準要求，而且遠低于允許的最高排放濃度。從水泥窯工藝來說，協同處置對過程中重金屬的固化作用效果顯著，根據德國水泥工業研究所的成果，大多數重金屬在熟料中的吸收率可以達到90%[4]，所以在水泥窯協同處置固體廢物項目中，窯尾的煙氣監測基本都可以達到環境要求。
表4 5家水泥廠投加固體廢物前煙氣重金屬排放濃度mg/m3
4 結論
從5家水泥廠投加固體廢物前煙氣的空白本底測試結果得出，在水泥企業生產過程中Tl、Cr、Mn、Ni這4個重金屬元素濃度數值差別大，監測時需要重點關注。
從1家水泥廠投加固體廢物前后煙氣重金屬濃度變化得出，Cr、Mn、Ni這3個元素需要重點關注，但由于僅選取1家企業進行了比較，不具代表性，僅做參考。
同時通過對5家水泥廠投加固體廢物前窯尾本底煙氣檢測，得出目
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