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水泥窯協(xié)同處置危險廢物全過程及安全管理淺析

作者:季冰 邢春生等  
評論: 更新日期:2023年05月14日

摘要:利用水泥窯協(xié)同處置危險廢物技術(shù),是目前國內(nèi)普遍認可的最直接、最環(huán)保、最高效的處置方式之一。因危險廢物具有獨特的危害特性,本文將結(jié)合水泥窯協(xié)同處置危險廢物實際運行情況,對各環(huán)節(jié)均存在的安全風(fēng)險進行分析,提出生產(chǎn)運營過程中的注意事項和防范措施,以確保協(xié)同處置全過程安全管理受控。

鑒于危險廢物的特殊危害性,在世界范圍內(nèi)開展了較為廣泛的針對危險廢物的產(chǎn)生及處置的研究,我國為加快“無廢城市”的建設(shè),對危險廢物的關(guān)注與管理投入也有了大幅度的提升。根據(jù)危險廢物實際產(chǎn)生量,2020年我國危險廢物年增長率預(yù)計可達到12.0%,對應(yīng)危險廢物產(chǎn)量可達到7 620萬噸。

為進一步加快“無廢城市”建設(shè)的進程,國務(wù)院辦公廳專門印發(fā)了《“無廢城市”建設(shè)試點工作方案》,要求持續(xù)推進固體廢物源頭減量和資源化利用,最大限度減少填埋量,將固體廢物環(huán)境影響降至最低的城市發(fā)展模式,因此,對危險廢物的規(guī)范化管理和處置的全面安全管控面臨著巨大的挑戰(zhàn)。在建材工業(yè)向綠色功能產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變的過程中,水泥窯協(xié)同處置危險廢物作為一種新興的危險廢物無害化處置方式,得到國家政策的大力鼓勵和支持。

隨著水泥窯協(xié)同處置項目在全國各地的不斷實施,加上危險廢物本身具有易燃性、反應(yīng)性和腐蝕性等特點,水泥窯協(xié)同處置過程中的安全管理形勢也日趨嚴峻。

1 水泥窯協(xié)同處置危險廢物技術(shù)

水泥窯協(xié)同處置技術(shù),是根據(jù)所處置危險廢物的物理形態(tài)、包裝方式、化學(xué)特性等制定針對性的處置方案,分別從生料磨、分解爐及窯門罩等位置進行投加,在進行熟料或水泥生產(chǎn)的同時,實現(xiàn)對危險廢物的無害化處置過程。

新型干法水泥窯協(xié)同處置危險廢物具有焚燒溫度高、停留時間長、焚燒狀態(tài)穩(wěn)定、良好的湍流、堿性的環(huán)境氣氛、沒有廢渣排出、固化重金屬離子、全負壓系統(tǒng)等諸多技術(shù)優(yōu)勢。為充分利用水泥窯協(xié)同處置危險廢物的特點,需對危險廢物的全過程管理進行全面管控,而安全管理同時貫穿于危險廢物處置的全過程中。圖1為水泥窯協(xié)同處置危險廢物全過程。

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2 危險廢物處置全過程

2.1 危險廢物準入

根據(jù)《水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染控制標準》(GB 30485—2013)以及《水泥窯協(xié)同處置固體廢物環(huán)境保護技術(shù)規(guī)范》(HJ 662—2013)要求,危險廢物的協(xié)同處置應(yīng)確保環(huán)保達標排放,同時入窯物料應(yīng)確保理化性質(zhì)穩(wěn)定,不應(yīng)影響窯運行工況和水泥產(chǎn)品質(zhì)量。

危險廢物的源頭控制和第一手信息掌握,對后續(xù)的轉(zhuǎn)運及處置等環(huán)節(jié)的安全管理起著至關(guān)重要的作用。根據(jù)《工業(yè)固體廢物采樣制樣技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 20—1998),在產(chǎn)廢單位采樣時可按照現(xiàn)場實際情況采取簡單隨機采樣法、系統(tǒng)采樣法、分層采樣法、兩段采樣法以及權(quán)威采樣法5種方法,以確保所取危廢樣品具有代表性,同時需對產(chǎn)廢工藝、物料狀態(tài)、庫存量、存放位置及取樣日期等信息做好記錄。

危險廢物樣品進入實驗室后,由實驗室安排專人進行樣品接收并安排檢測項目。根據(jù)《水泥窯協(xié)同處置固體廢物技術(shù)規(guī)范》(GB 20760—2014)要求,分析指標可分為理化性質(zhì)、重金屬以及安全性指標,其中理化性質(zhì)包括:含水率、熱值、pH、F-、Cl-、SO3、CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO等;重金屬包括:砷(As)、鉛(Pb)、鉻(Cr)、鎘(Cd)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鋅(Zn)、錳(Mn)、汞(Hg)等;安全性指標包括:閃點、相容性、腐蝕性等。通過對樣品檢測數(shù)據(jù)的分析,對于符合水泥窯協(xié)同處置技術(shù)要求的予以準入。

2.2 合同簽訂及收集轉(zhuǎn)運

危廢樣品經(jīng)檢測準入后,水泥窯協(xié)同處置企業(yè)即可與產(chǎn)廢單位簽訂危險廢物處置合同,可根據(jù)合同約定的危廢類別、價格和時間等信息開展轉(zhuǎn)運處置。根據(jù)《危險廢物轉(zhuǎn)移聯(lián)單管理辦法》,從危險廢物的出廠、運輸?shù)劫A存處置均需執(zhí)行聯(lián)單制度。隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展,全國大部分地區(qū)均已實現(xiàn)電子聯(lián)單模式,其依托的是集實時監(jiān)控、業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)、數(shù)據(jù)共享、預(yù)測預(yù)警的一體化、全過程動態(tài)監(jiān)管平臺。

2.3 危險廢物的接收貯存

危險廢物轉(zhuǎn)運回協(xié)同處置企業(yè)后,須在第一時間對進廠廢物進行理化性質(zhì)驗收,驗收內(nèi)容應(yīng)包括:危險廢物標簽、重量、包裝方式、物理狀態(tài)、pH值以及有害成分的化學(xué)分析結(jié)果等。驗收的目的是確認進廠廢物與轉(zhuǎn)移聯(lián)單信息的一致性,同時為科學(xué)、安全處置提供基礎(chǔ)保障。

經(jīng)驗收通過的危險廢物,根據(jù)其類別、包裝方式和危險特性等信息進行分區(qū)貯存并樹立標識牌,同時做好危險廢物的出入庫記錄。

2.4 危險廢物的協(xié)同處置工藝

利用水泥窯協(xié)同處置危險廢物根據(jù)不同投加位置,一般可分為5套處置工藝。

2.4.1 無機廢物處置系統(tǒng)

對于非揮發(fā)性、含水率低于40%、有機質(zhì)含量低于0.5%、二噁英含量小于10 ng TEQ/kg,以及其他特征有機物含量低于常規(guī)水泥生料中相應(yīng)的有機物含量的廢物,如市政污泥、廢水處理污泥類,可通過計量和皮帶輸送至生料配料系統(tǒng),最終進入水泥窯資源化利用處置。

2.4.2 液態(tài)廢物處置系統(tǒng)

對于濁度較低、流動性良好的液態(tài)類廢物,如HW06廢有機溶劑、HW09油水混合物等,在確保不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和安全可控的情況下,可根據(jù)高低熱值搭配、酸堿度調(diào)節(jié)等預(yù)處理措施,將廢液調(diào)至適合窯工況的狀態(tài),通過計量和過濾,采用泵力輸送裝置和噴槍投加到窯頭進行焚燒處置。

2.4.3 飛灰處置系統(tǒng)

對于HW18焚燒處置殘渣類,如生活垃圾焚燒飛灰(772-002-18),危險廢物焚燒、熱解等處置過程產(chǎn)生的飛灰,在確保水泥產(chǎn)品質(zhì)量如氯離子達標的前提下,可通過計量,采用氣力輸送裝置輸送至窯頭進行處置。一般情況下,飛灰類廢物氯離子含量可高達10%~20%,如直接入窯將可能造成熟料氯離子超標的現(xiàn)象。在此情況下,可利用水洗技術(shù)將氯鹽從飛灰中洗脫分離,氯離子降至1%后的飛灰再進入水泥窯協(xié)同處置。

2.4.4 固態(tài)廢物處置系統(tǒng)

對于低含水率、含有機質(zhì)的固態(tài)廢物,如有機樹脂類廢物、石油開采的鉆井鉆屑等,可通過破碎工序,利用大傾角皮帶輸送至窯尾分解爐進行焚燒處置。

2.4.5 半固態(tài)廢物處置系統(tǒng)

半固態(tài)廢物處置系統(tǒng),主要是將無法從以上系統(tǒng)處置或工藝調(diào)節(jié)需要的廢物,經(jīng)化驗室檢測分析和配伍至熱值、含水率及有害成分等達到控制指標后,通過抓斗在貯存設(shè)施內(nèi)抓料預(yù)拌,采用SMP系統(tǒng)(破碎Shredding、混合Mixing、泵送Pumping)輸送至窯尾分解爐進行焚燒處置。半固態(tài)廢物處置系統(tǒng),相對而言具有較高的適應(yīng)性和包容性。

3 水泥窯協(xié)同處置安全風(fēng)險控制措施

利用水泥窯協(xié)同處置危險廢物相對于傳統(tǒng)焚燒爐雖然優(yōu)勢明顯,但從安全、環(huán)保以及質(zhì)量的“紅線意識”出發(fā),對以下協(xié)同處置中嚴禁進入水泥窯的廢物需嚴加管控:放射性廢物;爆炸物及反應(yīng)性廢物;未經(jīng)拆解的廢電池、廢家用電器和電子產(chǎn)品;含汞的溫度計、血壓計、熒光燈管和開關(guān);鉻渣;未知特性和未經(jīng)鑒定的廢物。

因危險廢物本身具有的反應(yīng)性、腐蝕性以及易燃性等特點,安全管理和風(fēng)險控制將貫穿于水泥窯協(xié)同處置危險廢物的全過程中。

3.1 危險廢物收集轉(zhuǎn)運過程中的風(fēng)險控制

3.1.1 轉(zhuǎn)運前的準備工作

轉(zhuǎn)運前需提前聯(lián)系產(chǎn)廢企業(yè),確認轉(zhuǎn)運類別、時間、轉(zhuǎn)運量和包裝方式等信息,督促產(chǎn)廢企業(yè)檢查標簽是否張貼、包裝方式是否完好;技術(shù)部門需提前將該廢物危害特性及安全風(fēng)險等級告知相關(guān)部門;物流駕駛員在裝車前,需跟產(chǎn)廢企業(yè)現(xiàn)場管理人員確認轉(zhuǎn)運品種,并現(xiàn)場檢查標簽張貼情況,判別是否有漲桶、冒煙、泄漏以及溫度異常(配測溫槍)等現(xiàn)象;裝車時應(yīng)擺放整齊,依據(jù)裝車條件與廢物性質(zhì)做好隔離、隔擋措施。

3.1.2 運輸中的安全管理

運輸車輛必須配備足量的吸液棉和吸附工具,運輸過程中注意行駛速度,避免急剎車,防止廢物在路途中拋灑泄漏;危廢裝車后,企業(yè)需利用監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控物流車輛行駛路線及行駛情況,有異常情況應(yīng)立即聯(lián)系駕駛員進行核實和處理;運輸過程中,車輛應(yīng)結(jié)合行駛路線和駕駛時間,將車輛停至安全場所進行檢查有無泄漏、異常升溫、冒煙著火等,遇到突發(fā)情況應(yīng)立即啟動道路運輸事故應(yīng)急救援預(yù)案。

3.2 入廠后的暫存及預(yù)處理風(fēng)險控制

危廢進廠后,應(yīng)根據(jù)危險廢物電子聯(lián)單內(nèi)容對其進行檢查和理化性質(zhì)驗收,對驗收過程中出現(xiàn)的異常情況及時進行核實處理,經(jīng)驗收合格的廢物應(yīng)按照指定地點進行分區(qū)分類暫存待處置,在入庫擺放時應(yīng)注意將貼有標簽的一側(cè)朝外便于識別。處置時,應(yīng)根據(jù)危險廢物的類別及理化特性合理進入不同工藝系統(tǒng)進行預(yù)處理處置,避免造成工藝安全事故或因發(fā)生化學(xué)反應(yīng)造成火災(zāi)事故等。

3.3 處置作業(yè)安全風(fēng)險控制

水泥窯協(xié)同處置危險廢物在處置作業(yè)時,既有傳統(tǒng)水泥行業(yè)的危險源,又有危險化學(xué)品行業(yè)的安全風(fēng)險。

3.3.1 特種設(shè)備作業(yè)安全風(fēng)險控制

水泥窯協(xié)同處置危廢企業(yè)一般涉及的特種設(shè)備如叉車、橋式起重機、壓力容器、電梯等,由于特種設(shè)備危險性較大的特點,從事特種設(shè)備作業(yè)的人員必須經(jīng)過培訓(xùn)考核合格后,取得《特種設(shè)備安全管理人員證》和《特種設(shè)備作業(yè)人員證》方能上崗作業(yè);同時特種設(shè)備應(yīng)定期檢查維護、定期檢驗并將檢驗情況報當?shù)靥胤N設(shè)備安全監(jiān)察機構(gòu)備案。

3.3.2 機械電氣作業(yè)安全風(fēng)險控制

危險廢物處置作業(yè)時,對于運行中的設(shè)備、輸送皮帶以及電力室等,應(yīng)制定點巡檢制度定期檢查、維護。在巡檢及作業(yè)過程中,應(yīng)正確穿戴勞保嚴格按照安全操作規(guī)程執(zhí)行,根據(jù)實際情況辦理危險作業(yè)票、停送電申請等;由于危險廢物的特殊危險性,還應(yīng)定期開展隱患排查,防止因設(shè)備腐蝕、電氣線路老化、靜電接地失效等造成火災(zāi)爆炸事故。

如某水泥窯協(xié)同處置企業(yè)接收的HW11精餾殘渣,經(jīng)氣相-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)檢測含有酰氯成分,在預(yù)處理時遇水發(fā)生水解釋放出HCl酸霧,對橋式起重機等設(shè)備具有一定腐蝕性。

3.3.3 職業(yè)衛(wèi)生安全風(fēng)險控制

根據(jù)《工作場所職業(yè)衛(wèi)生監(jiān)督管理規(guī)定》要求,企業(yè)應(yīng)當委托具有相應(yīng)資質(zhì)的職業(yè)衛(wèi)生技術(shù)服務(wù)機構(gòu),每年至少進行一次“職業(yè)病危害因素檢測”。水泥窯協(xié)同處置企業(yè)除傳統(tǒng)水泥行業(yè)的粉塵、噪聲、高溫等職業(yè)病危害因素,同時存在H2S、HCl、CO、甲苯、二甲苯等有毒有害氣體,企業(yè)應(yīng)通過技術(shù)管理和除臭系統(tǒng)等設(shè)備的運行維護,使作業(yè)人員接觸8 h時間加權(quán)平均濃度符合《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值第1部分:化學(xué)有害因素》(GBZ 2.1—2019)中的相關(guān)要求。

3.3.4 危險廢物特性安全風(fēng)險控制

在水泥窯協(xié)同處置危險廢物全過程管理中,相對而言風(fēng)險最高、難度最大的即危險廢物的自身危險特性。作為水泥窯協(xié)同處置企業(yè)來說,收集處置的危廢來自于各行各業(yè),具有成分復(fù)雜、包裝方式多樣、物理狀態(tài)各異等特點,因此要求企業(yè)必須從調(diào)研取樣開始獲取第一手準確的危廢信息,在轉(zhuǎn)運和處置時有針對性地制定方案和應(yīng)急預(yù)案,防范危廢因不相容、閃點低、揮發(fā)性易燃易爆氣體、摻雜其他雜物等造成的工藝安全事故或火災(zāi)爆炸事故等。

如某水泥窯協(xié)同處置企業(yè),經(jīng)接收的廢活性炭進廠時為噸袋和內(nèi)膜袋套裝扎口,企業(yè)在進廠驗收取樣后將袋口打開,一段時間后多袋發(fā)生冒煙并帶有少許火星現(xiàn)象,經(jīng)澆水后該批次廢活性炭趨于穩(wěn)定,最終與產(chǎn)廢企業(yè)溝通退回處理。經(jīng)對產(chǎn)廢企業(yè)生產(chǎn)工藝使用的原料和該批次活性炭的異?,F(xiàn)象分析,其中可能摻雜了鈀碳導(dǎo)致冒煙和火星產(chǎn)生。原理如下:鈀碳為一種黑色粉末狀顆粒,與活性炭性狀相似,鈀碳是一種把金屬鈀粉負載到活性炭上而制成的催化劑。濕鈀碳風(fēng)險系數(shù)相對較低,當跟空氣接觸水分揮發(fā)后有自燃風(fēng)險。

4 總結(jié)

從危險廢物的協(xié)同處置全過程管理體系分析,在每個環(huán)節(jié)均存在不同程度的安全風(fēng)險,企業(yè)應(yīng)積極開展危險源辨識并制定相應(yīng)防范措施,同時可利用先進的DCS控制系統(tǒng)、熱成像預(yù)警系統(tǒng)、危險廢物物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)等高科技手段,實現(xiàn)水泥窯協(xié)同處置危險廢物的“人防+技防”雙重安全管理。

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