前言

近年來，隨著我國城市化進(jìn)程的加速，許多原本位于城區(qū)的污染企業(yè)從城市中心遷出，產(chǎn)生了大量污染場地，這些污染地塊若不經(jīng)修復(fù)就開發(fā)再利用，會給人體健康和生態(tài)環(huán)境帶來極大的風(fēng)險隱患，于是土壤污染日益受到重視，大量的土壤修復(fù)技術(shù)被提出并應(yīng)用。水泥窯協(xié)同處置技術(shù)因具有適用范圍廣，無廢渣排出等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于有機(jī)和部分重金屬污染土壤處置方面。

一、協(xié)同處置分析

水泥窯協(xié)同處置污染土技術(shù)主要包括水泥窯焚燒處置污染土和熱脫附與水泥窯結(jié)合兩種工藝。

1.1 水泥窯焚燒處置

水泥窯焚燒處置污染土是指利用水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的高溫、氣體長時間停留、熱容量大、熱穩(wěn)定性好、堿性環(huán)境、無廢渣排放等特點(diǎn)，在生產(chǎn)水泥熟料的同時，焚燒固化處理污染土。有機(jī)物污染土從窯尾煙氣室進(jìn)人水泥回轉(zhuǎn)窯，窯內(nèi)氣相溫度最高可達(dá)1800℃，物料溫度約為1450℃，在水泥窯的高溫條件下，污染土中的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為無機(jī)化合物，高溫氣流與高細(xì)度、高濃度、高吸附性、高均勻性分布的堿性物料(CaO、CaCO₃等)充分接觸，有效地抑制酸性物質(zhì)的排放，使得硫和氯等轉(zhuǎn)化成無機(jī)鹽類固定下來；重金屬污染土從生料配料系統(tǒng)進(jìn)入水泥窯，使重金屬固定在水泥熟料中。

水泥窯焚燒處置工藝流程見圖1：(1)污染土壤進(jìn)場后暫存；(2)在密閉設(shè)施內(nèi)對土壤進(jìn)行篩分預(yù)處理，密閉設(shè)施配備尾氣凈化設(shè)備，保證篩分過程中產(chǎn)生的廢氣能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；(3)篩分后的土壤運(yùn)至污染土卸料點(diǎn)，卸料點(diǎn)由密閉輸送裝置連接至窯尾煙室，卸料區(qū)設(shè)置防塵簾等密閉措施；(4)污染土經(jīng)板式喂料機(jī)進(jìn)人皮帶秤計(jì)量，計(jì)量后的土壤經(jīng)提升機(jī)提升后由密閉輸送裝置進(jìn)入喂料點(diǎn)，送人窯尾煙室高溫段焚燒；(5)污染土壤中的有機(jī)物經(jīng)過水泥窯高溫煅燒徹底分解，實(shí)現(xiàn)污染土壤的無害化處置，土壤則直接轉(zhuǎn)化為水泥熟料，尾氣達(dá)標(biāo)排放，整個過程無廢渣排出。

圖1 水泥窯焚燒處置污染土工藝流程

1.2 熱脫附與水泥窯結(jié)合處置

熱脫附作為一種非燃燒技術(shù)，是指在真空條件下或通入載氣時，通過直接或間接熱交換，將土壤中的有機(jī)污染物加熱到足夠的溫度，以使有機(jī)污染物從污染介質(zhì)上得以揮發(fā)或分離，進(jìn)入氣體處理系統(tǒng)的過程。熱脫附與水泥窯結(jié)合是指污染土基于水泥窯的熱脫附技術(shù)，通過在水泥窯系統(tǒng)外掛熱脫附設(shè)備，將水泥窯部分三次風(fēng)引入到熱脫附設(shè)備中將污染土壤中的污染物質(zhì)脫附出來，脫附后的尾氣通過帶有風(fēng)機(jī)的風(fēng)管導(dǎo)入水泥窯三次風(fēng)管、分解爐或篦冷機(jī)處焚燒凈化，脫附后的污染土作為水泥原料使用，工藝流程見圖2。

圖2 熱脫附與水泥窯結(jié)合處置污染土工藝流程

熱脫附與水泥窯結(jié)合處置工藝流程為：(1)將挖掘后的污染土壤在密閉環(huán)境下進(jìn)行預(yù)處理(去除掉磚頭、水泥塊等影響工業(yè)窯爐工況的大顆粒物質(zhì))；(2)通過篩分、脫水、破碎、磁選等，將污染土從車間運(yùn)送到脫附系統(tǒng)中；(3)水泥窯熱風(fēng)引入到熱脫附設(shè)備，污染土壤被間接加熱至污染物的沸點(diǎn)后，污染物與土壤分離，脫附后的尾氣經(jīng)水泥窯系統(tǒng)處理。

水泥窯焚燒處置是將污染土直接送入回轉(zhuǎn)窯，利用水泥回轉(zhuǎn)窯高溫、熱容量大、熱穩(wěn)定性好、無廢渣排放等特點(diǎn)，在生產(chǎn)水泥熟料的同時處理污染土壤，實(shí)現(xiàn)水泥窯協(xié)同處置污染土資源化、無害化的要求。但該技術(shù)處置污染土能力、種類受水泥窯系統(tǒng)限制，處理后土壤不能直接利用，污染土也會對水泥品質(zhì)和窯況產(chǎn)生影響，系統(tǒng)處置能力和穩(wěn)定性不高。研究表明：水泥窯焚燒處置技術(shù)的處理周期與水泥生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力及污染土投加量相關(guān)，而污染土投加量又與土壤中污染物特性、污染程度、土壤特性等有關(guān)，一般通過計(jì)算確定污染土的添加量和處理周期，添加量一般低于水泥熟料量的4％。

熱脫附與水泥窯結(jié)合處置技術(shù)將水泥窯與熱脫附工藝相結(jié)合，整合了兩項(xiàng)技術(shù)優(yōu)勢，能夠提供穩(wěn)定、廉價的熱源；低成本、高效率地處理尾氣并解決了熱脫附后土壤去向問題；同時解決了水泥窯協(xié)同處置技術(shù)從高溫段添加量小的問題，并大幅度減小對水泥工況影響，更有利于水泥產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。該技術(shù)具有適用范圍廣，無廢渣排出等特點(diǎn)，提高了設(shè)備的污染土壤處理能力和處理后土壤再利用水平，是一項(xiàng)節(jié)能、高效、低成本的綠色修復(fù)技術(shù)。廣泛應(yīng)用于有機(jī)和部分重金屬污染土壤處置方面。研究表明：以3000t/d的水泥生產(chǎn)線為例，熱脫附與水泥窯結(jié)合處置系統(tǒng)每小時可處理污染土10～20t。

水泥窯協(xié)同處置污染土壤已經(jīng)在國內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用(見表1)，在江蘇、北京和武漢等地成功實(shí)施了處置項(xiàng)目。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近幾年我國實(shí)施的57個污染土處置項(xiàng)目中，與水泥窯協(xié)同處置污染土項(xiàng)目有關(guān)的17個，比例接近30％，市場前景好。以常化廠污染場地深層污染土壤修復(fù)工程為例，處理化工園內(nèi)氯仿、二氯乙烷、甲苯、苯胺等，處理污染土規(guī)模13.7萬m3，項(xiàng)目中標(biāo)金額2億元，水泥窯協(xié)同處置市場回報較豐厚。

表1 部分國內(nèi)與水泥窯系統(tǒng)處置污染土有關(guān)項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)

本文對水泥窯協(xié)同處置污染土技術(shù)及應(yīng)用進(jìn)行了探討。水泥窯協(xié)同處置污染土技術(shù)具體采用哪種處置方案，要視其具體項(xiàng)目情況而定。但水泥窯協(xié)同處置技術(shù)因具有適用范圍廣，無廢渣排出等特點(diǎn)越來越得到關(guān)注。水泥窯協(xié)同處置對于污染土壤的安全處置、資源循環(huán)再利用、加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)和使水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展均具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和較好的應(yīng)用前景。

作者：陳慧

來源：《南京凱盛開能環(huán)保能源有限公司》

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