水泥窑协同处置固废现状及发展建议

摘 要 :文章论述了国内外水泥窑协同处置固废的现状，分析了我国水泥窑协同处置固废与发达国家相比存在的技术、风险、顶层制度设计等问题，给出了水泥窑协同处置技术进一步发展研究的建议。关键词 :水泥窑；协同处置；固废；存在问题；发展建议

0 引言

水泥工业属于高能耗、高污染行业，受资源、能源和环境因素制约，水泥工业必须走可持续发展之路。随着工业的不断发展和城镇化建设的持续推进，工业固废与日俱增，垃圾围城现象越发凸显。利用水泥窑协同处置固废和垃圾，在进行水泥熟料生产的同时实现对废弃物的无害化处置。经预处理后的各类固废可作为水泥窑的替代燃料或替代原料使用，可以有效降低化石燃料的用量和水泥原料资源的开发。水泥窑协同处置技术使一般固废、危废固废、生活垃圾、城市污泥等废弃物得以资源化再利用，实现了“减量化、无害化、资源化”。这项技术的发展应用符合国家节能减排和循环经济的可持续发展理念。

1 水泥窑协同处置固废现状分析

1.1 国外水泥窑协同处置固废现状分析20 世纪 70 年代 , 由于化石燃料价格不断上涨，国外水泥企业开始研究水泥窑协同处置废弃物，旨在寻找含有热值的废弃物替代传统燃料，以缓解能源危机。自 1974 年加拿大 Lawrence 水泥厂首先进行了可替代燃料和垃圾飞灰等危险废物固化研究后，美国、德国、加拿大、日本、丹麦、奥地利、瑞士等国也相继进行了有关研究。其中荷兰是目前世界上水泥行业使用燃料替代率最高的国家，并且，欧洲国家中比利时、瑞士、奥地利、挪威等国燃料替代率也达 50% 以上 [1] 。目前，欧洲大部分水泥厂使用替代燃料， 替代燃料种类除生活垃圾外还包括废塑料、废轮胎、生物质燃料、污泥等，并且替代燃料的种类和数量逐年扩大。

日本水泥企业在废物利用和处理方面处于世界前列，废物利用量持续增长。替代原料中高炉矿渣最多，占全日本高炉矿渣总量的 50％ ；其次是粉煤灰，占全日本粉煤灰总量的 60％ ；副产石膏利用量相当于全日本水泥企业所需石膏用量的 90％ 。替代燃料中，废旧轮胎最多，相当于日本废旧轮胎总量的 35％ [2] 。

美国于 20 世纪 80 年代中期开始提倡水泥窑协同处置固废。目前美国协同处置固废的水泥窑大部分为湿法窑 , 属于比较落后的协同处置工艺，但湿法窑热耗最高，危险废物的燃料替代效果较明显。

1.2 我国水泥窑协同处置固废现状分析目前我国协同处置固废的种类主要是生活垃圾、污泥和一般固废，协同处置危险废物的生产线较少。在协同处置危险固废方面，水泥窑还未充分发挥其应有的作用。近年来协同处置的固废种类有所增加 , 不仅可以有效处理高炉矿渣、粉煤灰、赤泥、电石渣、硫酸渣、脱硫石膏、铸造砂等工业废弃物和城市垃圾、污泥，同时也为三峡库区漂浮物和应急突发事故产生的危废提供了安全、环保的末端处置方式。目前，我国开展连续性和具有一定规模的水泥窑协同处置危险废物的企业数量较少。但有部分水泥企业开展了垃圾焚烧飞灰、废弃农药、废白土等危险废物的协同处置试验工作；还有一部分水泥企业协同处置了应急突发事故产生的危险固废，如收缴的违禁化学品、不合格产品、伪劣日化品、突发事故污染土壤等。

北京水泥厂、海螺水泥、越堡水泥、华新水泥、中材（溧阳）、华润等企业已成功利用水泥窑协同处置了生活垃圾和城市污泥。天津水泥、青海水泥、甘肃永登水泥、重庆拉法基瑞安 ( 重庆南山 ) 水泥、吉林亚泰水泥等企业也先后获得了危险废物的经营许可，有的企业在进行工业有毒有害废物的水泥窑处置试验工作，部分企业已形成一定的处置规模 [3] 。

2 水泥窑协同处置固废中存在的问题

2.1 以无害化处置为目的导致大量重金属转移到水泥产品中发达国家水泥窑协同处置固废的目的是为了充分利用废物的热能，以减少化石燃料的用量。而我国把水泥窑协同处置作为一种废物无害化的手段。

发达国家一般不对含重金属废物进行协同处置，而在我国只要满足环境排放标准和产品重金属含量标准， 就可以对含重金属废物进行协同处置，导致大量的重金属转移到水泥产品中。基于目前的检测技术和检测设备，尚未检出任何环境风险。但是大量重金属进入水泥产品并流入社会终究是一个潜在的环境风险，人体长期生活于含低剂量重金属的水泥产品中也会带来潜在的健康风险。

2.2 预处理技术水平较低在发达国家，水泥窑协同处置企业周边会配套建设若干垃圾分选处理厂，这些企业根据固废种类采取相应的预处理措施，经预处理后的固废被制备成高热值的垃圾衍生燃料 (RDF) 作为替代燃料加以利用。

我国固废预处理程序大部分在水泥企业内完成，处理程序仅为满足入窑焚烧要求。固废入窑前也未进行热值调配。不同种类的废物分别直接投入窑中，增加对窑况的负面影响，降低了水泥窑的协同处置能力和水泥生产能力。

2.3 垃圾分类管理水平有待提高垃圾分类收集、回收是根治固废污染的根本途径和前提条件。通过分类收集，不仅减少环境污染，使资源得以再生利用， 而且使废弃物体积变小，减少了运费，降低了垃圾处理难度。我国的废物分类体系还不够健全，致使水泥企业收集到可燃性废物的难度较大。

2.4 缺少配套的建设发展规划我国尚未出台水泥窑协同处置方面的建设规划。相比于焚烧和填埋，水泥窑协同处置固废的价格更低廉，导致我国部分地区水泥窑协同处置设施与焚烧或填埋等处置设施进行恶性竞争。水泥窑协同处置的运行受水泥市场需求的影响较大，因此水泥窑协同处置应作为固废处置的一种补充方式，不可替代危废焚烧和填埋等处置方式。

2.5 缺少激励政策相较于固废焚烧或填埋，水泥窑协同处置固废是比较稳妥的处置方式。发达国家把水泥窑协同处置固废作为二氧化碳减排的主要途径，并制定了配套的减排评价和碳排放配额交易制度。我国目前缺乏该方面的政策和制度。

3 水泥窑协同处置固废的发展建议

3.1 研发核心技术和装备相关部门需根据我国的协同处置需求，组织编制水泥窑协同处置固废技术指南。科研单位、高校和水泥企业在学习发达国家先进技术和管理方法的基础上，探索适合我国国情的水泥窑协同处置技术、专用水泥制备成套技术与装备、水泥基复合材料设计及智能制造成套技术与装备。加快水泥窑协同处置基础研究和核心技术研发的步伐，提高协同处置的环境安全水平。探讨水泥窑烟气的二氧化碳处理和资源化利用。

3.2 发展适合我国国情的固废预处理技术由于我国垃圾分类体系不够健全、废物处置收费制度不够完善、废物转移监管力度不够严格 , 导致我国无法大规模应用高自动化、高水平废物共处置预处理技术。因此需根据我国固废制度及管理特点，研发适合我国的固废预处理及低热值甚至负热值废物处置等关键技术。从节能减排层面考虑，需要不断学习国外的先进预处理技术和协同处置技术，制备具有一定热值的替代燃料中间产品，供给水泥生产企业。

3.3 完善顶层制度设计建议从垃圾分类、废物转移监管、水泥窑协同处置发展规划、碳减排激励政策和协同处置危废参考目录等方面完善我国的固废协同处置制度。

可考虑从垃圾产生源头对垃圾进行分类收集、运输和预处理；目前我国只对危废制定了转移联单制度和分类名录，建议完善城市生活垃圾、污泥、一般工业固废、农业固废的分类管理制度和转移监管体系；建议制定国家层面的水泥窑协同处置建设规划和地方层面的规划实施细则，明确水泥窑协同处置和焚烧、填埋处置的发展定位、服务定位，协调水泥窑协同处置与其他固废处置设施之间的发展，避免无序建设、恶性竞争和争抢“废物资源”；在回收利用企业、焚烧企业、水泥窑协同处置企业、填埋企业之间建立废物利用处置产业链，上游不能接收或产生的二次污染交由下游企业处理。让危险废物在不同种类处置设施之间形成内循环，达到最佳危险废物无害化处置的目标 [4] ；从二氧化碳减排的宏观战略角度考虑，评估水泥窑协同处置固废对二氧化碳减排的贡献，制定相应的碳排放激励机制与评估制度， 在条件允许的时候开始碳交易试点示范，为落实我国碳减排的国际义务和责任做好基础研究。

3.4 把控环境风险和水泥产品质量建议科技部门设立研究课题 , 鼓励科研单位、高校和水泥企业开展含低剂量重金属的水泥产品的环境风险研究。重点研究含重金属固废协同处置的水泥产品在大时间跨度下重金属浸出的环境风险和人体长期暴露于该类产品下的健康风险，并根据研究结果，提出针对性的管理措施。最终建立含重金属废物协同处置水泥产品的质量分级制度，明确其适用范围。

3.5 加强示范工程建设，提高认知水平大部分公众对水泥窑协同处置固废过程中的污染物控制和风险控制关键环节和管理重点缺乏了解，导致对协同处置技术和协同处置的水泥产品产生抵触心理，影响了协同处置水泥产品的市场占有份额。通过建立示范工程，积极推广水泥窑协同处置固废技术，提高公众对协同处置技术的认知水平，促进该技术的健康发展。也可以通过当前互联网媒体和传统媒体，营造一个好的协同处置水泥产品推广应用环境。

4 结论

水泥窑协同处置固废是发展绿色建材、新型建材的重要方向之一，也是水泥工业可持续发展的重要途径之一。但该技术在我国尚处于发展期，与发达国家的协同处置技术还存在较大差距。该技术在我国的发展过程中，尽管存在燃料替代率低、大量重金属进入水泥产品、固废预处理技术水平较低、垃圾分类制度不健全、发展建设规划未出台和激励政策的缺失等问题， 但随着我国经济技术的持续进步、顶层制度设计的不断完善和公众认知水平的逐步提高，水泥窑协同处置技术必将会在我国得到广泛应用。