污染土项目处置方案样本.doc

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第二章 处理方案设计
2.1处理工厂介绍
华新水泥( 武穴) 有限公司地处武穴市田家镇上郭村境内, 华新路1号, 南临长江, 是中国著名水泥企业集团华新水泥股份有限公司旗下最大的子公司之一, 现有两条日产5500吨水泥熟料生产线。
起陆续展开了一般工业废弃物,危险废物,市政垃圾,污染土处理项目。武穴水泥厂于 9月被国家环保总局中挪项目组列为利用水泥窑协同处理有毒有害废弃物示范线。
华新公司投入近亿元在武穴工厂进行技术改造, 建造了全封闭预均化污染土堆棚, 以及高温烘干粉磨脱毒一体化预处理系统, 到 底建成试投产开始接收汉阳赫山场地污染土壤。截止 8月, 已经接收污染土约40多万吨, 处理污染土40万余吨。
该污染土壤处理系统按照华新按照高标准进行建设, 到当前来看, 完全符合 底颁布的《水泥窑协同处理固体废物环境保护技术规范》(HJ 662)的要求。该系统利用密封的预处理系统对污染土壤烘干粉磨后, 将污染土壤投入主燃烧器, 是当前国内唯一条符合HJ662的处理有机类/挥发类污染土壤的生产线。

2.2水泥焚烧协同处理污染土方案
在发达国家如美国、 加拿大、 日本等国70年代就已开始采用水泥窑处理危险废物技术。以美国为例, 已有几十家水泥厂将危险废物作为替代燃料在水泥窑上进行焚烧处理, 其替代量一般在20%-60%。在中国, 上海万安企业总公司从1995年开始, 研究利用水泥回转窑处理危险废物的工作; , 北京市金隅红树林环保技术有限公司, 利用水泥焚烧协同处理污染土壤方案处理原北京红狮涂料厂农药污染地块, 处理土壤量达20余万吨, 花费0.73亿元; 同一时段, 北京宋家庄经济适用房地块重度污染土壤, 有4201m2的土壤采用了焚烧方案处理; 华新武穴水泥厂于 元月对农药污染土进行了焚烧( 中国水泥杂志, 2月29日) ; 底开始接收处理汉阳赫山污染土。

水泥窑协同处理污染土技术比较

未改造水泥厂
华新环境工程( 武穴) 有限公司
预处理
无, 直接入生料磨
新建破碎&均化系统和烘干,脱毒&粉磨系统
处理速度
日均处理速度40-50吨
日均处理800-1000吨(汉阳赫山项目实测)
污染管控
入料时污染物直接挥发
入料前经过预处理系统脱毒;
尾气排放系统;

华新拥有自主研发的水泥窑协同处理污染土技术, 经过技术改造, 水泥窑能够处理含有机物、 重金属、 油类物质等污染物的土壤, 且不受土壤本身的物理化学性质限制。利用水泥窑焚烧处理污染土壤的有八大优势:
( 1) 水泥窑内烟气和物料温度最高分别达到1750℃和1450℃, 污染土壤中的有机污染物焚毁率可达99.9999%以上(赫山项目污染土处理实际监测值)。
( 2) 物料从窑尾到窑头的总停留时间大于30分钟, 气体在高于1300℃温度的停留时间大于10秒。
( 3) 水泥窑内高温气体与物料流动方向相反, 湍流强烈, 有利于气固相的混合、 传热、 传质、 分解、 化合、 扩散。
( 4) 水泥窑的碱性环境能中和污染土处理过程中产生的酸性物质( 如HCl、 SO2和CO32-等) ;
( 5) 在水泥窑煅烧废物的过程中, 可将废物中的绝大部分重金属固化在熟料中,避免了重金属的再度扩散;
( 6) 在水泥生产的工艺过程中, 只有生料和经过煅烧工艺所产生的熟料, 所有废弃物都分解或固化到水泥晶格中,没有一般焚烧炉焚烧产生炉渣的问题;
( 7) 水泥工业烧成系统和废气处理系统, 使燃烧之后的废气经过较长的路径和良好的冷却和收尘设备, 有着较高的吸附、 沉降和收尘作用。收集的粉尘经过输送系统返回原料制备系统能够重新利用;
( 8) 新型干法水泥窑运转效率高, 一般年运转率大于90%, 焚烧状态稳定,焚烧处理量大, 速度快。
4月华新”水泥窑无害化和资源化协同处理污染土工程技术与应用”项目经过了湖北省科技厅组织的技术鉴定。该项目中的”热质均衡系统技术”被专家们认定为国际首例.华新”水泥窑无害化和资源化协同处理污染土工程技术与应用”的主要创新点是首次提出了”热质均衡系统技术”、 有机污染土的高温点投入处理技术方案, 并自主研发了高效预分解窑装置和烘干粉磨机。该系统由水泥窑协同处理和污染土预处理两大系统组成。
2.2.1水泥窑协同处理系统
水泥窑焚烧能够处理污染土水泥窑的生产工艺密切相关。华新武穴工厂采用最新的新型干法水泥窑, 能够生产高硅酸率、 高饱和比的水泥熟料, 其熟料中硅酸二钙和硅酸三钙的含量可高达76％～80％, 可煅烧任何品种的高质量硅酸盐水泥熟料; 同时, 它在环保、 节能、 产品质量上也优势明显, 能将粉煤灰等工业废料回收利用也成为其工艺的一个亮点。

新型干法水泥孰料生产工艺
在水泥生产工艺中, 熟料烧成系统采用双系列五级旋风预热器预分解工艺, 气流与料流整体呈逆向运行; 系统热工制度稳定, 全过程负压操作, 安全可靠; 生料经窑尾塔架顶部喂入预热器, 经过四级旋风筒与上升的高温气流逐级换热后进入分解炉, 炉内窑尾高速喷腾而上的近1000℃的气流与三次风管高速水平对向喷入的850-950℃的两股气流和煤粉交汇混合, 煤粉无焰燃烧, 整个炉内形成了气温达870-900℃的温度场, 气体在炉内经过时间为2秒、 物料在炉内经过时间为5-7秒; 生料大部分在此分解, 分解率高达90%, 分解后物料由分解料上部随气流进入第五级旋风筒内, 物料与废气分离从竖烟道( 与炉底部相接) 两侧喂入窑尾。在整个流程中, 水泥窑内高温气体与物料流动方向相反, 湍流强烈, 有利于固相的充分混合、 传热传质与热化学反应的进行; 物料在回转窑高温状态下停留时间长, 有利于废物充分高温分解。据一般统计数据, 物料从窑头到窑尾总的停留时间在40分钟左右; 气体在温度高于950℃以上的停留时间大于8秒, 高于1300℃以上停留时间大于4秒, 能够使废物长时间处于高温之下, 更有利于废物的燃烧和彻底分解, 而专业危险废物焚烧炉气体在1100℃以上的停留时间仅为2秒。
窑尾气温可达1050℃, 生料由此开始主要进行固相反应, 同时随窑旋转缓慢向窑头移动, 直至进入烧成带( 距窑20m处) 进行充分足的液相反应; 在此, 由三通道燃烧器喷入煤粉剧烈燃烧, 提供充分热量, 气体温度高达1750℃( 见图15) , 物料温度达1450℃, 保证了分解后物料反应完全, 煅烧为优质的水泥熟料。由此可见, 水泥回转窑内物料温度高达1450℃, 气体温度可高达1750℃, 而专业危险废物焚烧炉的焚烧温度在850-1200℃之间。在水泥窑内的高温下, 废物中的毒性有机物将产生彻底分解, 焚毁去除率可达99.9999%以上( 赫山项目污染土处理实际监测值) , 使废物中有毒有害成分彻底”摧毁”和”解毒”, 实现”消除污染, 不留隐患”的目的。
冷却机后段鼓入的气体经换热后直接排入布袋收尘器, 经过除尘器排向大气; 前段的一部分高温气体由三次风管送入分解炉, 大部分高温气体则进入窑内, 为窑内物料反应、 煤粉燃烧提供充分的氧气, 这部分气体在窑内经过时间有6-8秒, 由窑尾经竖烟筒逐级向上继续与由上而下的物料换热, 直至排出系统。
尾气处理及急冷过程示意图
生产水泥采用的原料成分决定了在回转窑内是碱性气氛, 水泥窑内的碱性物质能够和废物中的酸性物质( 如HCl、 HF、 SO2和CO32-等) 中和为稳定的盐类, 有效地抑制酸性物质的排放, 而且新型干法水泥窑一般都装备有袋式除尘系统, 淬冷系统, 这些条件能够大大降低粉尘排放, 同时消除了二恶英和呋喃重新合成的条件( 二恶英和呋喃是对人体极其有害的污染物, 这种污染物在人体的脂肪中会逐渐积累且无法代谢。根据《水泥工业大气污染排放标准》( GB4915) , 中国水泥行业对生产中二恶英和呋喃的排放标准是0.1ng/Nm3远低于焚烧炉处理废弃物的标准0.5 ng/Nm3, 且水泥厂的二恶英和呋喃排放不会因为协同处理废物而有所增加
根据《水泥窑协同处理固体废物污染控制标准》(GB 30485－ ), 协同处理固体废弃物水泥窑大气污染物最高允许排放浓度如下表, 华新利用现有水泥厂的尾气设施及调节投料时废物、 生料等材料的比例有效的控制了排放浓度。根据赫山项目已做的相关测试, 华新现有技术能力达到的排放标准完全可满足要求

为避免外循环过程中挥发性元素(Hg,Tl)在窑内过度积累, 该系统在烟气排放中发现Hg等挥发元素浓度过高时, 会将除尘器中收集的飞灰处理后返回水泥窑循环系统。
且在水泥生产的工艺过程中, 只有生料和经过煅烧工艺所产生的熟料, 收尘器收集的飞灰返回原料制备系统重新利用, 没有废渣排出, 无需进行再次处理。
2.2.2污染土预处理系统
原始污染土进厂被破碎至粒径小于100 mm后输送至密封的预均化堆场内均化, 预均化后的污染土经计量传送至污染土预处理器( CSP) , 控制CSP的风温在300～350℃之间, 在粉磨污染土的同时烘干。此烘干热源温度覆盖了DDTs和HCHs沸点, 做到了对高浓度DDTs和HCHs的初步脱除, 实现了”粉磨、 烘干、 脱毒一体化”。经过CSP处理后的污染土输送至均化库并按一定配料比例送至分解炉, 作为硅质替代原料参与熟料烧成。从CSP排出的含有DDTs、 HCHs废气经三次风管进入分解炉高温焚毁。整个处理过程均在负压密闭下进行, 防止了POPs逃逸到外界。
且根据《水泥窑协同处理固体废物污染控制标准》(GB 30485－ ), 华新该处理系统从污染土壤进入工厂起即进入全封闭的处理系统, 预处理低温阶段挥发出来的有机物利用密封管道导入分解炉完全无排放, 焚烧阶段的烟气排放完全达到《水泥工业大气污染排放标准》( GB4915) 。
公司制定了严格的安全规范, 其中预处理系统区域内严格控制混入易燃易爆物质, 且配有消防栓、 灭火器、 灭火砂、 人体清洗冲淋等设施能有效防止意外情况发生或降低意外风险。

2.3处理能力
一般情况下, 烧1吨水泥熟料大概需要1.6吨生料。而生料成分中, 相当大的比例于普通土壤相同, 如硅酸铝盐, 镁、 铁、 钠、 钾和钙等矿物质成分(约10%-15%)。因此污染土壤经过预处理烘干脱毒后, 完全可替代水泥生料中所需的部分原料。现拟利用武穴工厂1#窑线处理本项目污染土。
n 日处理量
1#窑熟料产量: 5500t/d
日需生料量单窑生料量: 5500×1.6=8800t/d
生料中理论可替代(理论)比例: 10%
武穴公司日(理论)替代量: 8800×0.10=880t/d
(此处理量为干化后的重量)
华新建有分析化验室, 具备HJ/20要求的采样制样能力、 工具和仪器。可对拟协同处理的废物进行元素及RDF检测, 检测项目包括: Hg、 As、 Cd、 Co、 Cr、 Cu等十余类重金属元素, K、 Na等碱性金属元素, Cl、 S等有害元素, 热值、 灰分、 水分等RDF分析, Si、 Mg、 Al、 Ca等水泥元素荧光分析等等。
经过元素成分分析, 华新结合水泥厂生料的元素基底, 调节固体废弃物的投加量, 确认最佳的投料方案。当前进行的赫山项目, 污染土处理量800-1000吨/天。此次杭州项目污染土壤有害成分与赫山项目相似, 华新武穴工厂可利用现有系统直接进行处理, 处理能力大
2.4处理现场
l 华新环境工程(武穴)有限公司

l 污染土预处理系统

第四章 接收和存储
4.1 污染土接收
4.1.1入厂卸货前的检查
1)武穴工厂收货前, 需经过外观等信息判断废物是否与项目废物一致
2)检查船体覆盖的帆布、 污染土小包装等是否完整, 应无破损泄露现象
3)必要时进行放射性抽查
4.1.2码头卸货
华新武穴工厂卸货码头设有固定吊装设备及船上吊装设备各一套, 可保证快速卸货。
1) 确保天体条件良好, 无雨雪等天气条件下方可掀开密封包装
2) 卸货时, 需清点记录小包装数量, 进行实际过磅数量确保此批废物与发货数量一致
3) 入厂后实验室将对污染土进行抽检确认废物性质一致性, 若有异常波动可及时调整入窑方案

4.2 污染土存储
参考《水泥窑协同处理固体废物环境保护技术规范》和《危险废物贮存污染控制标准》, 华新武穴工厂规划单独区域, 建有全封闭预均化污染土堆棚, 长344M, 宽42M可容纳污染土15.4万立方米。此密封堆棚距离水泥窑体、 分解炉和预热器直线距离近100米, 符合GB50016等相关消防规范要求, 对水泥窑安全生产无影响。该设备中建有破碎和皮带传输系统, 均作了静电防护, 保证了用电安全。

根据运输过程来看, 江边码头无需堆放污染土, 仅需在武穴卸货码头设置基础防渗防洒措施。具体措施为: 码头吊机卸货之前须在码头与船舷之间用帆布联接, 以防止泄漏到长江( 准备约200平方米左右的帆布) 。

全封闭预均化污染土堆棚防渗采用刚性防渗结构, 我公司选用水泥基渗透结晶型防渗材料和人工合成有机防渗材料作为主要的防渗系统材料。使用FS101、 FS102地下刚性( 复合) 防水技术, 仅混凝土防渗地面厚度即达250MM。其防渗透系数可到达1.0*10-8cm/s 1.0*10-12cm/s 地下防水工程质量验收规范》GB50208- ) 。

第七章 专利证书