焦点提醒：协同措置垃圾渗滤液的水泥窑污染物排放研究龙红艳1，张　凡1，张　辰1，刘　宇1，田　刚1，朱金伟1，谭玉玲1，郝利炜2，王　凡 协同措置垃圾渗滤液的水泥窑污染物排放研究 龙红艳1，张　凡1，张　辰1，刘　宇1，田　刚1，朱金伟1，谭玉玲1，郝利炜2，王　凡 Research on discharge of pollutants from cement kiln for co-processing of landfill leachate LONG Hongyan, et al.

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• 相干文章 (15) 全文:PDF(2057 KB) HTML(1 KB)输出:BibTeX|EndNote(RIS) 摘要为考查协同措置垃圾渗滤液对情况的影响，本研究选择1条范围为2 500 t/d的协同措置垃圾渗滤液水泥反转展转窑，对协同措置垃圾渗滤液后烟气中重金属、HF、HCl和碳氢化合物排放浓度进行阐发测试，研究其排放特点。成果注解，与未进行协同措置的烟气重金属污染物的排放浓度比拟，协同措置垃圾渗滤液后的烟气中Cr、Cd、As三种污染物转变不较着，而烟气中Mn的排放浓度增添2.31 μg/m3，其次是Pb和Hg，别离增添了0.93 μg/m3和0.88 μg/m3。采取协同措置垃圾渗滤液前后两种前提下烟气中总无机碳无较着转变，烟气中总无机碳含量均为35 mg/m3。HF排放浓度高在协同措置固体废料水泥窑年夜气污染物最高答应排放浓度。 办事 把本文保举给伴侣 插手我的书架 插手援用治理器 E-mail Alert RSS 作者相干文章 要害词：协同措置,重金属,水泥窑,非甲烷总烃,垃圾渗滤液 出书日期:2020-09-28 基金帮助:国度重点研发打算（2019YFC0214201）、固废资本化操纵与节能建材国度重点尝试室开放基金帮助项目（SWR2019001）、山东省重点研发打算项目（2018CXGC1015） 援用本文: 龙红艳, 张　凡, 张　辰, 刘　宇, 田　刚, 朱金伟, 谭玉玲, 郝利炜, 王　凡. 协同措置垃圾渗滤液的水泥窑污染物排放研究[J]. 水泥杂志, 2020, 0(10): 11-. LONG Hongyan, et al.. Research on discharge of pollutants from cement kiln for co-processing of landfill leachate. Journal of Cement, 2020, 0(10): 11-.

  手艺 | 协同措置垃圾渗滤液的水泥窑污染物排放研究 来历:水泥作者:龙红艳2020/12/22要害词:年夜气污染物水泥窑协同措置污染物排放

  • 摘要

    为考查协同措置垃圾渗滤液对情况的影响，本研究选择1条范围为2 500 t/d的协同措置垃圾渗滤液水泥反转展转窑，对协同措置垃圾渗滤液后烟气中重金属、HF、HCl和碳氢化合物排放浓度进行阐发测试，研究其排放特点。成果注解，与未进行协同措置的烟气重金属污染物的排放浓度比拟，协同措置垃圾渗滤液后的烟气中Cr、Cd、As三种污染物转变不较着，而烟气中Mn的排放浓度增添2.31 μg/m3，其次是Pb和Hg，别离增添了0.93 μg/m3和0.88 μg/m3。采取协同措置垃圾渗滤液前后两种前提下烟气中总无机碳无较着转变，烟气中总无机碳含量均为35 mg/m3。HF排放浓度高在协同措置固体废料水泥窑年夜气污染物最高答应排放浓度。

    最近几年来，跟着我国城市化、工业化的快速成长，我国固体废料发生量也在逐年增添，2018年全国200个年夜中城市的一般工业固体废料、工业危险废料、医疗废料和糊口垃圾发生量别离到达1.51×109 t、4.64×107 t、8.17×105 t和2.11×108 t，对生态情况组成严峻要挟。全国过半的城市蒙受到垃圾围城的逆境，操纵水泥窑协同措置固体废料和糊口垃圾已成为我国实现固体废料和糊口垃圾减量化、无害化和资本化的主要路子。国际上水泥窑协同措置废料手艺最先在20世纪70年月，在1974年加拿年夜Lawrence水泥厂初次展开协同措置废料实验，随后美国的Peerless，德国Ruderdorf等十多家水泥厂前后进行研究与利用。我国水泥窑协同措置废料手艺起步较晚，从20世纪90年月最先展开操纵水泥窑措置危险废料和城市糊口垃圾的研究����APP工作[5]，跟着我国工业化、城市化的快速成长，固体废料与糊口垃圾日趋增加，我国水泥窑协同措置废料手艺获得快速成长，今朝我国水泥窑可协同措置各类固体废料，包罗危险废料、糊口垃圾、城市和工业污水处置污泥、动动物加工废料、受污染泥土、应急事务废料等。2019年，全国已有20多个省分建成或正在推动扶植水泥窑协同措置垃圾、污泥、危险烧毁物等出产线150条。水泥窑协同措置是将知足入窑要求的固体废料作为水泥的辅助原料投入水泥窑，操纵水泥反转展转窑作为燃烧装备，与其他原料一路在高温前提下燃烧，将固体废料中有毒无害成份完全分化，实现了固体废料的减量化、资本化和无害化，同时收受接管热量，减缓了我国固体废料措置能力不足酿成的情况压力，提高了突发事务废料处置能力，也是节制情况风险，增进轮回经济成长的要求。

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    我国对水泥窑协同措置危险废料、糊口垃圾、城市和工业污水处置污泥等固体废料进行了年夜量研究与利用，水泥窑协同措置废料进程除释放年夜量的颗粒物、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）等常规污染物外，还向年夜气排放部门氯化氢（HCl）、氟化氢（HF）、细颗粒物PM2.5、重金属等很是规污染物。重金属元素在燃烧进程中从煤和原猜中释放出来，履历一系列物理化学转变，终究跟着烟气、飞灰和炉渣排入情况，对包罗年夜气、水和泥土在内的生态情况发生污染。HCl是继SO2、NOx后引发酸性污染的第3年夜污染源，并且固体废料燃烧进程中Cl是构成二噁英的需要前提，尔后者给情况带来了严峻的影响。我国《水泥窑协同措置固体废料污染节制尺度》（GB 30 485—2 013）中对HCl、HF、汞、砷、镉、铅、铬、锰、铜等很是规污染物有明白的排放限值。

    水泥窑协同措置糊口垃圾和工业污泥时，垃圾、工业污泥堆放进程中会发生年夜量垃圾渗滤液，因为浓度高、成份复杂，可能污染泥土、地下水等。少数协同措置企业采取向原料和煤中喷洒的法子，极易使渗滤液进入泥土、地下水，同时渗滤液发生的废气间接进入空气，引发二次污染。今朝有研究将垃圾、污泥废液喷入水泥窑分化炉，操纵高温加热使渗滤液中的无机物分化，不但实现垃圾渗滤液的无害化措置，还可操纵废液中的无机物成份，到达节能的目标。

    今朝，我国水泥窑协同措置手艺首要集中在对固体废料的应用和研究上，对水泥窑协同措置垃圾渗滤液的研究较少，贫乏基在实测的污染排放特点研究，本研究选择1条2500 t/d水泥反转展转窑协同措置垃圾渗滤液出产线进行测试，研究协同措置废液水泥窑重金属、HF、HCl和碳氢化合物的排放特点。今朝水泥窑协同措置废液利用较少，相干研究处在摸索阶段，也没有相干的尺度政策。跟着垃圾渗滤液等废液协同措置需求量的增年夜，水泥窑协同措置废液将会年夜量推行利用。本研究可为水泥窑协同措置污染防治办法和相干政策供给根据。

    1 研究对象和方式

    1.1 测试对象和实验前提

    本测试对象为1条协同措置垃圾渗滤液的水泥窑，其范围为2 500 t/d，窑尾耗煤量为12~15 t/h，分化炉尺寸Ф4 000 mm×27 250 mm，分化炉温度为860~920 ℃，窑尾平均烟气流量为270 713 m3/h。

    垃圾渗滤液来自在距水泥窑5 km的一处垃圾填埋场，为经沉淀后的垃圾渗滤液原液。废液添加量为0.51 t/h。表1为垃圾渗滤液的化学成份阐发成果，阐发成果注解垃圾渗滤液中砷、铬浓度较高，别离为44.5 μg/L和50.4 μg/L。

    

    1.2 烟气重金属采样阐发方式

    本研究采取美国EPA Method 29[13]尺度方式对烟气中重金属进行采样，该方式包罗了Hg、Cr、Cd、As、Pb等14种重金属采样的阐发测试。采取APEX XC-572采样系统，采样装配如图1所示。采样点设置在除尘后，平行样收集3次。颗粒态重金属由石英纤维滤纸捕捉，气态重金属经由过程HNO3/H2O2溶液和KMnO4/H2SO4溶液接收。采样进程为等速采样，采样时候约1 h，采样量为1 m3摆布。

    以颗粒物形态具有的重金属阐发参照美国ASTM D6414[14]的尺度方式，起首将收集到滤膜上的样品进行恢复、消解，然后采取原子接收光谱法或ICP-AES丈量其汞等重金属含量。HNO3/H2O2溶液接收液体样品经由过程收受接管后，一部门经由过程接收光谱法或ICP-AES丈量汞，一部门颠末消解等预处置后，阐发Cr、Cd、As、Pb等其他重金属。KMnO4/H2SO4溶液接收的液体样品则全数用在阐发汞。

    1.3 含碳化合物测试方式

    参考EPA Method 25A和HJ/T 38—2 017，采取FID在线监测方式测试烟气中的非甲烷总烃、总无机碳。采取电化学阐发法对烟气中CO进行测试。

    1.4 氯化物、氟化物测试方式

    别离采取HJ/T 27和HJ/T 67对氯化氢和氟化氢进行采样，采取离子色谱法别离阐发氯离子和氟离子成份。

    2 成果与会商

    2.1 协同措置垃圾渗滤液水泥窑重金属排放特点

    图2为水泥窑协同措置垃圾渗滤液前后窑尾除尘器出口烟气Hg、Cr、As、Pb、Cd、Mn 6种重金属排放浓度的测试成果。图2注解，协同措置垃圾渗滤液时窑尾除尘器出口Mn排放浓度最高，达8.77 μg/m3。其次顺次是Cr、Hg、Pb、Cd、As，别离为4.69 μg/m3、4.03 μg/m3、3.44 μg/m3、1.57 μg/m3、0.98 μg/m3。

    

    与未措置垃圾渗滤液时的烟气重金属污染物的排放浓度对照发觉，协同措置垃圾渗滤液时，Cr、Cd、As三种污染物的排放浓度转变不较着，而烟气中Mn的排放浓度增添2.31 μg/m3，其次是Pb和Hg，别离增添了0.93 μg/m3和0.88 μg/m3。

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    水泥窑窑尾除尘后烟气中的重金属排放浓度首要与水泥窑原料重金属含量、重金属自己特征、除尘器除尘效力、重金属的固化效力、水泥窑的运转工况等相关。由于原猜中Cd含量最低，是以烟气中Cd含量最低；重金属自己性质对重金属浓度有影响，Hg是一种易挥发金属，在高温下极易逸散到烟气中，按照苏达根等[15]研究发觉新型干法窑出产中，Hg的逸放率高达90%~96%，这也申明了汞在垃圾渗滤液中的含量较低的环境下，在颠末协同措置后烟气中含量较高的缘由。除尘器对各重金属的脱除效力分歧，Ruud Meij等研究发觉静电除尘器对汞的脱除效力为50％，禾志强等研究发觉布袋除尘器对汞的脱除效力为22.18％，邓双等研究发觉静电除尘器对铅的脱除效力为91.85%，而布袋除尘器对铅的脱除效力为95.12%，是以除尘器对各重金属的脱除效力分歧会影响除尘后重金属的排放浓度。水泥窑对分歧重金属的固化效力分歧，据张俊丽等研究注解水泥窑对Cd的固化率为29%，Cr为94%，Pb为81%；兰明章等研究注解水泥窑对Cd的固化率为88.1%，Cr为83.8%，Pb为86.3%。水泥窑的运转工况分歧，逗留时候增加，温度升高，对重金属从熟料向烟气直达化起到增进感化。协同措置垃圾渗滤液前后水泥熟猜中重金属的含量如表2所示。

    

    图2 窑尾除尘后烟气中重金属浓度图片

    表2 协同措置垃圾渗滤液前后熟猜中重金属成份mg/kg

    

    2.2 协同措置废液水泥窑无机物排放特点

    为考查协同措置垃圾渗滤液对水泥窑烟气中总无机碳的影响，采取在线FID方式测试了垃圾渗滤液脱硝和氨水脱硝后烟气中总无机碳的转变，成果别离如图3、图4所示。成果注解，采取协同措置垃圾渗滤液前后两种前提下烟气中总无机碳无较着转变，烟气中总无机碳含量均为35 mg/m3。

    

    图3 协同措置垃圾渗滤液时烟气总无机碳排放

    

    图4 未协同措置垃圾渗滤液时烟气总无机碳排放

    为研究烟气脱硝对CO排放浓度的影响，采取电化学法别离对协同措置垃圾渗滤液前后两种前提下烟气CO排放浓度进行测试。图5、图6别离为协同措置垃圾渗滤液前后窑尾烟气CO浓度测试曲线。

    从图5和图6能够看出，未协同措置垃圾渗滤液时CO平均排放浓度45 mg/m3，协同措置垃圾渗滤液时代CO平均排放浓度为48 mg/m3，连系两次实验的烟气量，两次实验时代CO的排放量比拟不同不年夜。这申明垃圾渗滤液脱硝不会下降燃料燃烧效力或提高可燃成份丧失率，从而形成燃料的华侈。

    2.3 协同措置垃圾渗滤液水泥窑HCl和HF排放特点

    在窑尾除尘器出口处采取等速采样法收集烟气中HCl和HF，平行采样3次。测试成果注解，HF和HCl排放浓度别离为1.32~2.12 mg/m3和7.3~8.7 mg/m3，平均排放浓度别离为1.68 mg/m3和8.2 mg/m3，如表3所示。此中HF高在协同措置固体废料水泥窑年夜气污染物最高答应排放浓度1 mg/m3。

    

    图5 未协同措置垃圾渗滤液时CO排放测试成果

    

    图6 协同措置垃圾渗滤液时CO排放测试成果

    表3 协同措置废液烟气HCl和HF排放特点

    

    3 结论

    （1）协同措置固体废料的水泥窑较多，而协同措置垃圾渗滤液等废液的较少。窑尾协同措置垃圾渗滤液时烟气中有重金属、碳氢化合物、HF、HCl等排放。

    （2）垃圾渗滤液中首要含Hg、Cr、As、Pb、Cd、Mn等重金属污染物，协同措置垃圾渗滤液时窑尾除尘器出口Mn排放浓度最高，达8.77 μg/m3。其次顺次是Cr、Hg、Pb、Cd、As，别离为4.69 μg/m3、4.03 μg/m3、3.44 μg/m3、1.57 μg/m3、0.98 μg/m3。与未措置垃圾渗滤液时的烟气重金属污染物排放浓度对照发觉，Cr、Cd、As三种污染物转变不较着，而协同措置垃圾渗滤液时烟气中Mn的排放浓度增添2.31 μg/m3，其次是Pb和Hg，别离增添了0.93 μg/m3和0.88 μg/m3。

    （3）采取协同措置垃圾渗滤液前后两种前提下烟气中总无机碳无较着转变，烟气中总无机碳含量均为35 mg/m3。HF高在协同措置固体废料水泥窑年夜气污染物最高答应排放浓度。

    
    

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