水泥窑协同处置垃圾衍生燃料对烟气污染物排放及熟料品质的影响

水泥窑协同处置垃圾衍生燃料(RDF)可以实现垃圾资源化利用,但需确保不会造成烟气污染物排放超标或使水泥熟料品质受影响。研究了国内某水泥厂新型干法水泥窑协同处置RDF前后烟气污染物排放及水泥熟料品质变化的情况。结果表明,水泥窑协同处置RDF的烟气中SO_2、NO_x、NH_3、HCl和HF的排放均符合《水泥工业大气污染物排放标准》(GB 4915—2013)。重金属与二噁英的含量相比于协同处置RDF前虽略有升高,但仍低于《水泥窑协同处置固体废物污染物控制标准》(GB 30485—2013)的排放限值。协同处置RDF基本不影响水泥熟料的矿物组成,抗折强度和抗压强度相比掺加RDF前有所提高,并且符合《通用硅酸盐水泥》(GB 175—2007)的中普通硅酸盐水泥的52.5R强度等级要求,安定性合格率提高至100.0%。协同处置RDF的水泥熟料中Cu、Cd、Cr、Pb、As、Ni的浸出浓度远小于《水泥窑协同处置固体废物技术规范》(GB 30760—2014)的标准限值。总之,水泥窑掺烧RDF对烟气污染物排放和熟料品质的影响较小,甚至可以提高水泥熟料的某些品质。     

水泥回转窑共处置含砷污泥

通过水泥窑共处置含砷污泥的煅烧实验,探讨了不同掺加量(0%、2%、5%、10%和15%)对水泥煅烧过程易烧性的影响。采用X-射线衍射仪(XRD)对熟料样品的矿物相进行研究,并对水泥制品进行抗压和抗折测试,同时对熟料中砷的固化率进行分析。实验结果表明,掺加含砷污泥对熟料游离氧化钙含量影响显著,且能降低烧成温度。且掺加浓度的提高(2%~15%)对f-CaO含量影响不大。XRD测试表明,掺烧15%含砷污泥熟料的主要矿物相没有太大变化,其抗压和抗折实验结果与参比水泥相似,符合国家标准。砷元素的固化率为84.29%。     

新型干法水泥窑氮氧化物排放及控制因素分析

以3个新型干法水泥窑为研究对象,探讨了水泥窑的氮氧化物(NOX)排放情况及主要影响因素。水泥窑窑尾烟气中,NO占NOX总排放的80%(质量分数)以上。水泥窑排放的NOX以燃料型NOX为主。采用分级燃烧有利于降低水泥窑窑尾烟气中的NOX排放浓度,NOX下降比例为23%~29%。水泥窑吨熟料NOX排放量高于1.30kg,且不同水泥窑吨熟料NOX排放量存在较大差异。分解炉温度高于950℃时,烟气中的NOX排放浓度明显偏高,控制分解炉温度对水泥窑烟气脱硝至关重要。研究成果能为现阶段中国水泥行业烟气脱硝过程控制提供理论参考与实践指导。     

水泥窑烟气SNCR脱硝技术喷射系统的关键问题

喷射系统是水泥窑烟气SNCR脱硝技术的重要组成部分,对日产5 kt新型干法水泥烟气SNCR脱硝项目中的喷射系统进行了设计和实验研究.结果表明,系统压力设计、分配调节设计、喷枪布置和喷枪雾化能力是影响烟气脱硝效率的关键因素.在氨水质量分数为13.5％,喷入点温度904℃,n(NH3) /n(NH3)为1.2条件下,系统压力能够稳定运行在0.3～0.6 MPa之间、喷枪雾化颗粒度平均直径在50μm左右、喷枪在分解炉上的垂直安装角度为75°时烟气NOx浓度由原来的720 mg/Nm3降低到206 mg/Nm3,脱硝效率能达到70％,远低于水泥工业大气污染物排放标准的限定要求.对同类新型干法水泥熟料生产线SNCR脱硝技术有一定的参考意义.     

水泥窑协同处置危险废物的烟气污染物排放特性研究

水泥窑协同处置技术能够有效地缓解危险废物(以下简称危废)的处置压力,是一项很有发展前景的危废处置技术。通过监测两座典型的新型干法水泥窑在协同处置危废时窑尾烟气中烟尘、SO2和NOx等污染物的排放浓度,评价两条水泥生产线在协同处置危废时污染物排放浓度能否达标。监测结果表明,水泥窑协同处置危废时烟气污染物浓度均低于《水泥工业大气污染物排放标准》(GB 4915—2013)和《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》(GB 30485—2013)规定的排放限值。同时,两座水泥窑烟气中烟尘、SO2、NOx和HF等污染物的排放因子均低于我国新型干法水泥窑污染物排放的平均值,表明两条水泥生产线窑尾烟气净化系统运行良好。此外,还研究了水泥窑协同处置危废前后二噁英排放毒性当量浓度的变化情况。     

城市污水厂石灰干化污泥对水泥易烧性的影响

针对城市污水处理厂污泥含水率高、体积大、泥质成分复杂且易造成二次污染的特点,采用石灰干化后利用水泥工业协同处置是其实现资源化的途径之一。实验结果表明,在煅烧温度1 400℃、保温时间60 min的条件下,掺加适量的石灰干化污泥有利于提高水泥生料的易烧性,熟料中f-CaO含量符合国家标准;掺加质量比为12%的石灰干化污泥煅烧所得熟料与空白参比熟料的物相组成基本相同,当石灰干化污泥掺量过大时应根据泥质成分对生料配比进行相应的调整,以确保熟料达到水泥生产的质量要求。研究成果可为水泥工业协同处置城市污泥提供借鉴与技术参考。     

铬污染土壤对水泥熟料强度和铬浸出浓度的影响简

为探索水泥窑协同处置铬污染土壤（CCS）的可行性,用CCS部分替代硅质原料配制生料,于1 400℃煅烧成熟料,通过化学分析、强度测试、浸提实验及XRD/SEM分析,研究了CCS对生料易烧性、熟料强度及六价铬/总铬（Cr（VI）/∑Cr）浸出浓度的影响。结果表明,CCS能改善熟料烧成,掺量从0到15%,熟料中f-CaO含量略有下降,硬化试体的3 d、28 d、90 d强度略有提高。Cr（VI）/∑Cr浸出浓度随CCS掺量增加而增大,但随养护龄期延长而减小;当CCS掺量小于8%时,熟料3 d至90 d水化物的浸出液中,Cr（VI）浓度均低于0.05 mg/L,符合Ⅱ类地表水环境质量标准限值。铬离子浸出毒性减小是由于铬在熟料矿物和水化产物中的固溶以及水化产物对它的包裹封固作用。研究表明,水泥窑协同处置CCS是一种可行的无害化处理和资源化利用途径。     

铬污染土壤对水泥熟料强度和铬浸出浓度的影响

为探索水泥窑协同处置铬污染土壤（CCS）的可行性,用CCS部分替代硅质原料配制生料,于1 400℃煅烧成熟料,通过化学分析、强度测试、浸提实验及XRD/SEM分析,研究了CCS对生料易烧性、熟料强度及六价铬/总铬（Cr（VI）/∑Cr）浸出浓度的影响。结果表明,CCS能改善熟料烧成,掺量从0到15%,熟料中f-CaO含量略有下降,硬化试体的3 d、28 d、90 d强度略有提高。Cr（VI）/∑Cr浸出浓度随CCS掺量增加而增大,但随养护龄期延长而减小;当CCS掺量小于8%时,熟料3 d至90 d水化物的浸出液中,Cr（VI）浓度均低于0.05 mg/L,符合Ⅱ类地表水环境质量标准限值。铬离子浸出毒性减小是由于铬在熟料矿物和水化产物中的固溶以及水化产物对它的包裹封固作用。研究表明,水泥窑协同处置CCS是一种可行的无害化处理和资源化利用途径。     

城市垃圾焚烧厂直接掺烧城市污泥处置技术及其污染控制

为研究有效处置城市污泥的方法,通过改变掺烧配比、监测燃烧烟气等对燃烧过程的探索,研究了城市污泥直接与城市生活垃圾焚烧厂中的垃圾进行掺烧混烧的处置技术。结果表明：直接掺烧12.5%左右的城市污泥混烧,对生活垃圾入炉量、焚烧炉稳定以及污染物的排放量均未产生较大影响;根据掺烧城市污泥的烟气监测结果,直接掺烧城市污泥后,排放的污染物浓度虽略有升高,但都满足排放要求;掺烧前后产生的固体废物产生量基本没有太大变化,也未对周围环境造成影响。生活垃圾焚烧厂按照一定比例直接掺烧城市污泥(含水率80.0%)在技术上可行,可为城市污泥处置提供新思路。     

水泥窑协同处置含铜污泥对水泥熟料性能及环境安全性的影响

针对目前没有合理方法处置含铜污泥的问题,利用水泥窑协同处置技术对含铜污泥进行处置,以达到废物资源化的目的。通过掺入不同量的含铜污泥煅烧成水泥熟料,探讨了含铜污泥对硅酸盐水泥熟料性能及其中所含重金属的浸出对环境安全性的影响。结果表明,含铜污泥的加入明显降低了熟料的f-CaO质量分数,改善了水泥生料的易烧性。当含铜污泥掺量为4%及以下时,含铜污泥掺入会有效促进硅酸盐水泥的水化,使3、7和28 d抗压强度最高分别可达到49.85、46.85和65.8 MPa;当其掺量超过4%后,会明显抑制水泥的水化,劣化水泥水化程度,使其力学强度迅速降低。熟料各矿物相对重金属元素的固化具有选择性,含铜污泥中含量最多的Cu主要存在于中间相中,少数分布于硅酸盐相中;含铜污泥中的Cu离子可以有效固化在水泥熟料中,固化率最高可达87%。Cu离子在水泥净浆中的浸出浓度低于工业固体废弃物浸出毒性鉴别标准的规定指标,水泥窑协同处置含铜污泥在使用中不会对环境造成二次污染。本研究结果可为水泥窑协同处置含铜污泥应用提供参考。     

市政污泥与生活垃圾混烧技术验证

对市政污泥与生活垃圾混烧进行了验证研究。结果表明,与生活垃圾单独焚烧相比,污泥与生活垃圾混烧后烟气中NOx、CO和HCl的浓度没有出现明显变化,而SO2浓度出现了下降（从82～93mg／m3下降至41～70mg／m3）;Hg、Pb、Sn、Cr和Zn的浓度均表现为不同程度的上升,但仍然符合GB[g485;二恶英从0．0087μgTEQ／m3降至O．0047μgTEQ／m3。掺烧半干污泥比例为10％、12％和15％时,吨物质的发电量分别为311．8kWh／t、306．7kWh／t和296．1kwh／t。混烧污泥在一定程度上降低了系统的发电量,因此建议混烧污泥的比例不应大于15％。测算的污泥混烧成本约209元／t（80％含水率）。     

掺硼金刚石三电极系统处理垃圾渗滤液实验研究

实验以掺硼金刚石电极为阳极构建三电极系统处理稳定的垃圾渗滤液.考察了稀释比、初始pH值、电流密度和极板间距4个因素对垃圾渗滤液污染物去除率的影响.实验结果表明,电流密度、稀释比是影响电化学氧化垃圾渗滤液的主要因素,极板间距、初始pH值对电化学氧化垃圾渗滤液的影响较小.在稀释比为1:2、电流密度为75 mA/cm2、pH值未调节、极板间距为10 mm最优工况时,经过5 h电化学氧化后NH4+-N、COD均能完全去除;NH4+-N、COD去除率分别满足线性方程y =21.759t、y =20.717t,对应的线性相关系数为0.9923和0.9925.最优工况条件下,BDD电极电化学氧化垃圾渗滤液的能耗为260 kWh/m3.     

水泥回转窑固化处理废弃重金属元素的实验研究

废弃的重金属化学试剂是一类危险的固体废物.通过在水泥回转窑中添加质量小于水泥质量的重金属化学试剂的实验研究表明(本实验添加质量约为水泥的0.1%):掺加化学试剂重金属元素后,各水泥熟料的XRD图谱相似,水泥熟料主要矿物相没有发生大的改变;重金属化学试剂的添加对水泥的7 d、28 d抗压强度的影响较小,符合国家标准;熟料试样在其水化28 d时各重金属的浸出量都很低,已低于工业固体废物浸出毒性鉴别标准规定的指标,由此表明利用水泥回转窑处理废弃化学试剂方法可行.     

水泥窑协同处置含锌粉尘对水泥熟料性能及环境安全性的影响

利用水泥窑协同处置技术对含锌粉尘进行了处置。通过掺入不同量的含锌粉尘煅烧成水泥熟料,探讨含锌粉尘中重金属离子对水泥熟料性能和环境安全性的影响。结果表明,含锌粉尘中的Zn离子可以被有效固化在水泥熟料中,固化率最高可达98.11%;Zn离子在水泥净浆中的浸出浓度低于工业固体废弃物浸出毒性鉴别标准的规定限值,故水泥熟料固化的危险废物在使用中不会对环境造成二次污染。此外,含锌粉尘的加入降低了f-Cao的质量分数,改善了水泥生料的易烧性;在熟料中,各矿物相对重金属元素的固化存在选择性,Zn离子在中间相中的固化率至少为73.04%,远高于其在硅酸盐相中的固化率;同时,背散射图像也表明,Zn离子主要存在于中间相。以上研究结果可为水泥窑协同处置含锌粉尘提供参考。     

市政污泥与生活垃圾混烧技术验证简

对市政污泥与生活垃圾混烧进行了验证研究。结果表明,与生活垃圾单独焚烧相比,污泥与生活垃圾混烧后烟气中NO_x、CO和HCl的浓度没有出现明显变化,而SO₂浓度出现了下降（从82~93 mg/m³下降至41~70 mg/m³）;Hg、Pb、Sn、Cr和Zn的浓度均表现为不同程度的上升,但仍然符合GB18485;二恶英从0.0087 ng TEQ/m³降至0.0047 ng TEQ/m³。掺烧半干污泥比例为10%、12%和15%时,吨物质的发电量分别为311.8 kWh/t、306.7 kWh/t和296.1 kWh/t。混烧污泥在一定程度上降低了系统的发电量,因此建议混烧污泥的比例不应大于15%。测算的污泥混烧成本约209元/t（80%含水率）。     

水泥窑烟气汞排放特征的研究

对4个生产规模分别为3 200、4 000t/d的水泥窑烟气中汞排放浓度进行测试,并计算水泥窑烟气汞排放系数。结果表明,水泥窑窑尾除尘后,烟气汞的排放质量浓度为13.70~66.85μg/m3,汞的脱除率为55.55%~80.65%,窑尾除尘后汞排放系数为79.91~206.57mg(以每吨熟料计)。水泥窑烟气汞排放系数与规模、原料有关。     

煤粉炉掺烧干化污泥的污染物排放研究

结合某电厂420 t/h四角煤粉炉掺烧污泥项目的实验室分析测试,了解煤粉掺烧不同含水率不同比例的干化污泥条件下烟气中污染物和灰渣中重金属的排放特性.结果表明,在实验研究配比和燃烧的条件下,大部分重金属元素Pb、Cu、Cr和Ni残留在灰渣中,Zn、Cd部分残留在灰渣中, As、Hg和Se等易挥发元素释放到烟气中,在灰渣中的含量很小.掺烧污泥后,灰渣中的重金属含量较单烧单煤都有了一定幅度的升高,Zn的含量是单煤的2倍,其余重金属是单煤的1.1~1.2倍.3种不同的掺混比例之间的污染气体排放浓度基本相似.烟气中主要污染物及重金属浓度可以满足现行国家标准.与单烧单煤相比,CO、HCl以及其他有机气体排放浓度基本相同;NH3的排放浓度较单煤有所升高;SO2、NOx和CO2排放浓度略有降低;飞灰浓度有所升高.烟气中的重金属,Hg含量升高了30%,Pb含量约为单煤的4.3~4.8倍.以上研究结果可为环保达标和飞灰利用提供基础数据.     

水泥窑协同处置生活垃圾焚烧飞灰过程中Pb和Zn的迁移转化特性

对某水泥窑协同处置生活垃圾焚烧飞灰系统进行采样分析,研究飞灰中的Pb、Zn在水洗脱氯预处理及水泥窑协同处置过程中的迁移转化特性。结果表明,水洗预处理过程中,飞灰中0.15%Pb和0.015%Zn进入结晶盐,94.05%的Pb和93.17%的Zn留存在水洗灰中,且赋存形态基本不变。水泥窑协同处置飞灰过程中,进入窑内的Pb和Zn少部分在窑内和预热器系统形成内循环,93.84%Pb和81.38%的Zn进入水泥熟料,0.002 7%的Pb进入窑尾烟气,0.001 4%的Pb和0.001 1%的Zn进入窑灰。热力学平衡计算表明,水泥熟料中Pb的主要存在形态是PbO、PbSiO₃,Zn的主要存在形态是ZnO、ZnFe₂O₄、ZnAl₂O₄。窑尾烟气排放指标和水泥熟料性能指标均满足相关规范要求,这说明Pb和Zn在水泥窑中实现了良好的固化,环境风险可接受。本研究结果可为水泥窑协同处置飞灰工艺系统设计优化提供参考。     

生活垃圾焚烧飞灰水洗盐产生量预测及其对资源可持续利用的影响分析

针对水泥窑协同处置飞灰水洗预处理过程中水洗盐产生量不清,资源化利用潜力不明晰的问题,采用情景分析方法预测水洗盐产生量,评估其资源利用潜力。首先采用改进的灰色马尔科夫模型和产废系数法预测2021-2030年京津冀地区飞灰产生量;然后选择水泥窑协同处置比、厨余垃圾分拣率和塑料垃圾分拣率3个参数,利用组合情景预测协同处置和生活垃圾分类对水洗盐产生的影响。结果显示,到2030年,水洗盐产生量为9.2×10⁴~16.5×10⁴ t;在实现“十四五”时期飞灰资源化和生活垃圾分类发展要求的情景下,水洗盐产生量为12.7×10⁴ t,比低发展水平情景提高28.7%。提高垃圾分拣率,推进高效、低耗能分盐技术发展,可以降低水洗盐处理压力并提高氯化钾自给率,支持水洗盐资源可持续利用。     

我国典型村镇春季生活垃圾的理化特性对比

选取了12个省份所在的72个典型村镇进行垃圾样品采集,系统分析了我国典型村镇春季生活垃圾组成及理化特性,在不同方面对村镇春季生活垃圾组成与特性进行了对比,对村镇春季生活垃圾组成成分与理化特性进行了相关性分析,结果表明,春季村镇生活垃圾组成中以厨余类（31.39%）和灰土类（22.05%）为主,其次为橡塑类（13.84%）和纸类（14.58%）,有害类（0.39%）含量最低。在春季,村镇生活垃圾容重变化范围在82.50~398.86 kg·m-3之间,平均值为256.25 kg·m-3;含水率在41.03%~77.53%之间,平均值为54.03%;湿基低位热值在1 056~7 553 kJ·kg-1之间,平均值为3 611 kJ·kg-1。村和镇的春季生活垃圾组成与理化特性无明显差异;南方地区村镇春季生活垃圾含水率高于北方地区,湿基低位热值低于北方地区;不同经济区域之间村镇春季生活垃圾组成随经济发展水平存在一定规律。村镇春季生活垃圾湿基低位热值与厨余类、含水率存在显著负相关性,与橡塑类、纸类有显著正相关性。