来源:Frontiers of Environmental Science & Engineering 发布时间:2022/6/30 10:15:54
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FESE | 前沿研究:我国水泥窑协同处置生活垃圾主流技术评估

论文标题:Assessment of popular techniques for co-processing municipal solid waste in Chinese cement kilns(我国水泥窑协同处置生活垃圾主流技术评估)

期刊:Frontiers of Environmental Science & Engineering

作者:Hua Long, Yang Liao, Changhao Cui, Meijia Liu, Zeiwei Liu, Li Li, Wenzheng Hu, Dahai Yan

发表时间:15 Apr 2022

DOI:10.1007/s11783-021-1485-4

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原文链接(点击“阅读原文”直接获取)https://journal.hep.com.cn/fese/EN/10.1007/s1178-021-1485-4

文章出版:Front. Environ. Sci. Eng. 2022, 16(4): 51

原文信息

题目:

Assessment of popular techniques for co-processing municipal solid waste in Chinese cement kilns

作者:

Hua Long1,2, Yang Liao2, Changhao Cui1, Meijia Liu1, Zeiwei Liu1, Li Li1, Wenzheng Hu3, Dahai Yan ()1

作者单位:

1 Chinese Research Academy of Environmental Sciences, China

2 Sichuan Normal University, China

3 Zibo Environmental Pollution Prevention and Control Center, China

通讯作者邮箱:

seavsland@163.com

关键词:

Cement kiln (水泥窑);

Co-processing(协同处置);

Environmentalrisk assessment (环境风险评估);

By-passsystem (旁路放风系统)

文章亮点

• 生活垃圾分别采用发酵法、筛分法及气化炉法预处理,预处理产物用于水泥窑协同处置;

• 水泥窑协同处理生活垃圾如操作不当会导致部分污染物超标排放;

• 旁路烟气需要引入主烟道系统进行处理;

• 主流的水泥窑协同处置生活垃圾技术不会对水泥质量造成影响。

文章简介

随着人们生活水平的提高,生活垃圾的产生量也逐年增加,造成一系列环境问题引起了全民关注。水泥窑窑内温度高、物料及烟气停留时间长、良好湍流、富氧特性及碱性环境,有利于生活垃圾中有机物降解及重金属固化。同时,水泥窑协同处置技术具有投资小、运行成本低、不影响产品质量等独特优势在国际上得到了广泛的认可与应用。了解水泥窑处置生活垃圾的预处理技术、熟料生产及环境风险情况对全方面评估各类水泥窑协同处置技术特点至关重要。

近年来,水泥窑协同处置生化垃圾在中国日益流行。调研发现,发酵法、筛分法和气化炉法预处理技术在中国被广泛使用。然而,关于中国主流生活垃圾预处理技术、水泥窑协同处置技术及相应的环境风险评估没有完善的报道。

本研究旨在全方面评估中国主流的水泥窑协同处置生活垃圾过程中的关键技术与环境风险。因此,针对不同的水泥窑协同处置技术分别在三家处置规模较大的工厂进行试验评估。

(1)分别关注发酵法、筛分法和气化炉法预处理技术生产的替代原料、替代燃料情况及相应污染物排放情况,有利于对主流的生活垃圾预处理技术特点进行对比评估。

(2)预处理过程生产的替代原料、替代燃料分别投入水泥窑中进行协同处置,针对协同处置过程烟气及旁路放风烟气中污染物排放情况进行分析评价,对于水泥协同处置技术环境风险评估十分必要且意义重大。

(3)对协同处置过程的旁路放风粉尘和窑灰中二噁英含量、氯质量平衡、重金属分配特性(包括重金属循环倍率)进行分析,有利于揭示污染物迁移及富集机理,优化协同处置工艺路线,为拟开展协同处置的企业提供重要参考。

(4)对协同处置过程生产的熟料进行质量评估,为“变废为宝”过程提供详细的科学依据。

文章摘要图

编委点评

目前,水泥窑已逐步应用到我国生活垃圾的协同处理中,但相关应用技术尚未得到系统梳理和总结。本研究系统性综合评估了当前主流的生活垃圾预处理工艺及熟料生产过程,重点分析了协同处置过程中的环境风险、物料平衡、污染物分配特性,研究结果将为水泥窑协同处置生活垃圾技术工艺优化、拟开展协同处置的工厂提供重要参考和依据。

编者 | 龙华

点评 | 赵赫

致 谢

赵赫,女,科院过程工程研究所研究员、博士生导师,国家“万人计划”青年拔尖、科院青促会优秀会员,FESE青年编委。主要研究方向为工业减污降碳,重点开展工业污染转化与分离耦合、跨介质协同防控、减污降碳评估等方面的研究工作。在Environ Sci & Tech, Water Res 等期刊发表论文70余篇,以第一发明人获授权发明专利18项(美国专利1项);获国家技术发明二等奖1项、国家一级学会科技奖4项;兼任中国环保产业协会冶金环保专委会副秘书长。

龙华,男,26岁,四川师范大学化学学院2018级化学专业硕士生、中国环境科学研究院固体废物污染控制技术研究所联合培养硕士生,导师为廖洋教授、闫大海研究员,研究方向为固体废物,污染控制和资源化利用处置技术。

摘要

Cement kiln co-processing techniques have been developed in the past 20 years in China, and more than 60 factories now use fermentation, screening, and gasification pre-treatment techniques to co-process municipal solid waste (MSW). There three complete MSW pre-treatment techniques, co-processing procedures, and environmental risk assessments have been described in few publications. In this study, we assessed the effectiveness of each technique. The results suggested that the pollutant content released by each pre-treatment technology was lower than the emission standard. To reveal the mechanisms of pollutant migration and enrichment, the substances in the kiln and kiln products are investigated. The input of co-processing materials (Co-M) produced by fermentation caused formation of polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofuran (PCDD/Fs) in the bypass flue gas (By-gas) in excess of the regulatory standard. The Co-M input produced by the screening and gasifier technologies caused the total organic carbon (TOC) concentration to exceed the standard. In addition, the NOx, TOC, and PCDD/Fs in the By-gas exceeded the regulatory standard. Raw meal was the primary chlorine and heavy metals input stream, and clinker (CK) and cement kiln dust (CKD) accounted for>90% of the total chlorine output stream. Flue gas and CKD were the primary volatile heavy metal (Hg) output streams. Greater than 70% of the semi-volatile heavy metals (Cd, Pb, Tl and Se) distributed in hot raw meal and bypass cement kiln dust. The low-volatility heavy metals were concentrated in the CK. These results indicated that co-processing techniques used in China still require improvement.

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