侯美玲田娜

（1銅川市環(huán)境監(jiān)測(cè)站 陜西銅川 727000 2耀州區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站 陜西耀州 727100）

1 現(xiàn)狀

1.1 銅川市城市垃圾產(chǎn)生現(xiàn)狀

銅川市現(xiàn)有人口86萬(wàn)人，城市人口45.6萬(wàn)人，城區(qū)總面積42km2，主要居住在以王益區(qū)、印臺(tái)區(qū)、耀州區(qū)、新區(qū)和宜君縣中心區(qū)；目前，每人每天產(chǎn)垃圾量為1.10kg/(人.天)[1]，城市生活垃圾產(chǎn)生量為501.6t/d，年產(chǎn)垃圾18.3084×104t。按照銅川市1997年垃圾調(diào)查結(jié)果，銅川市垃圾成份為粉末灰、其他（不能回收的無(wú)機(jī)物）、有機(jī)物、廢紙、塑料、玻璃、金屬，所占比例分別為：31.1%，20.3%，19.5%，9.0%、7.3%、7.3%、5.4%；垃圾理化性能分析，密度為644.1 kg/m3，水分、灰分、可燃分比例分別為：17.3%、41.8%、40.9%[2]。近年來(lái)，隨著生活水平、城市氣化率的逐步提高，生活垃圾中的水分、可燃份不斷增加，灰分有所降低。

1.2 銅川市垃圾處理現(xiàn)狀

銅川市垃圾處理主要包括衛(wèi)生填埋、堆肥、焚燒等，其中衛(wèi)生填埋占98%以上[3]。目前已建成并投入使用的是銅川市新耀垃圾處理場(chǎng)，其余2家在建的垃圾處理廠分別是銅川北市區(qū)垃圾處理場(chǎng)、宜君縣生活垃圾填埋場(chǎng)，共占用土地842畝，服務(wù)年限為11a～26a，可以滿足全市城市生活垃圾的處理量。3家垃圾處理廠全部投入使用后，處理規(guī)模可達(dá)到625t/d。

1.3 銅川水泥產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

水泥產(chǎn)業(yè)是銅川的傳統(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè)之一，規(guī)模以上水泥企業(yè)21家，水泥生產(chǎn)線10余條。其中，日產(chǎn)4500/5000t的生產(chǎn)線7條，日產(chǎn)2000/2500t的生產(chǎn)線4條。距離市區(qū)10kg內(nèi)的企業(yè)4家，10km外的2家。

1.4 銅川市水泥窯協(xié)同處理生活垃圾規(guī)模及總量

干法水泥窯協(xié)同處理生活垃圾規(guī)模化處置時(shí)因水泥窯內(nèi)的反應(yīng)是以固相反應(yīng)過(guò)程為主，入窯干生料混合物成分的均勻和穩(wěn)定對(duì)窯內(nèi)物料的煅燒具有先決的基礎(chǔ)性作用，而對(duì)比于正常的生產(chǎn)過(guò)程，引入生活垃圾處置將顯著降低入窯干生料的均化效果，因此需要注意確保加入窯系統(tǒng)的物料的成分的穩(wěn)定和總量的平衡。通常，一條5000t/d干法水泥產(chǎn)線，處理規(guī)模為300t/d，2500t/d的干法水泥生產(chǎn)線，處理規(guī)模為200 t/d?？紤]到水泥產(chǎn)能的分布，長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)呢?fù)荷以及在輸送過(guò)程中的拋灑對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，可以選擇在距離王益區(qū)、耀州區(qū)和新區(qū)規(guī)劃區(qū)人口密集區(qū)域較近的水泥企業(yè)作為生活垃圾協(xié)同處置的企業(yè)，宜君縣附近無(wú)水泥企業(yè)，可以暫不考慮。經(jīng)過(guò)篩選，銅川聲威建材有限責(zé)任公司、陜西鳳凰建材有限公司距離城市在5km范圍內(nèi)，可以優(yōu)先考慮作為協(xié)同處置城市生活垃圾的試點(diǎn)企業(yè)，此后可以逐步擴(kuò)大到其他企業(yè)。由此計(jì)算，銅川市水泥企業(yè)協(xié)同處理城市生活垃圾量可以達(dá)到2000 t/d，除了可以滿足銅川市生活垃圾的處理外，還可以為相鄰城市如西安市提供服務(wù)。

2 工藝、特點(diǎn)及對(duì)水泥干窯的改造

2.1 工藝

干法水泥窯協(xié)同處置城市生活垃圾采用水泥企業(yè)原有預(yù)熱窯外分解的回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝，采取垃圾分選焚燒的處置方法，將不可燃垃圾組分同石灰石原料破碎后和粘土、鐵粉等按一定比例配合，磨細(xì)成適當(dāng)成份的生料，通過(guò)可燃垃圾組分和煤炭的混合燃料，將生料在窯內(nèi)煅燒成熟料，再將熟料添加石膏、粉煤灰、礦渣等按一定比例混合，磨制成水泥。其工藝流程分為垃圾預(yù)處理工藝流程和垃圾焚燒工藝流程。垃圾預(yù)處理工藝流程須在現(xiàn)有水泥企業(yè)內(nèi)建設(shè)一定的配套工程，對(duì)垃圾進(jìn)行處理，達(dá)到和水泥原料及燃料一同焚燒的要求；垃圾焚燒工藝是在現(xiàn)有水泥工藝的基礎(chǔ)上，按照焚燒垃圾對(duì)水泥工藝的影響，為消除影響而增加或?qū)υ猩a(chǎn)線進(jìn)行改造，以滿足生產(chǎn)需求。

2.2 工藝特點(diǎn)

干法水泥窯協(xié)同處置城市生活垃圾，主要是利用水泥窯的一些指標(biāo)可以滿足垃圾處理?xiàng)l件。

2.2.1 處理溫度高，可以保證有機(jī)物的完全分解。干法回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料燒成溫度在1450℃，高溫下生活垃圾中主要有機(jī)物的有害成分焚毀率可以達(dá)到99.9%以上[4]，幾乎完全被分解。

2.2.2 焚燒空間大、筒體旋轉(zhuǎn)，有利于垃圾均勻、穩(wěn)定焚燒。水泥干法回轉(zhuǎn)窯的旋轉(zhuǎn)筒體，直徑3.0m～5.0m，長(zhǎng)度45m～100m，以100 rpm/h～240rpm/h[4]的速度旋轉(zhuǎn)，可以接受處理大量的垃圾。

2.2.3 焚燒停留時(shí)間長(zhǎng)，有效防止二惡英產(chǎn)生。物料從窯尾到窯頭總停留大于20min，且氣體在高于1300℃溫度的停留時(shí)間大于4s，因此二惡英在分解爐中能夠完全分解，避免二惡英類物質(zhì)的二次生成。

2.3 對(duì)水泥窯的改造

2.3.1 旁路排風(fēng)系統(tǒng)

由于垃圾成分中的揮發(fā)性元素和Pb、Cd、As和堿金屬氯化物、堿金屬硫酸鹽等物質(zhì)在窯內(nèi)的過(guò)度積累，在焚燒過(guò)程中會(huì)對(duì)水泥生產(chǎn)帶來(lái)一定的負(fù)面影響，因此須對(duì)原有生產(chǎn)線進(jìn)行一定的改造，加裝旁路排風(fēng)系統(tǒng)定期放風(fēng)以適應(yīng)垃圾焚燒的要求[4]。具體方法是在窯尾設(shè)置旁路放風(fēng)系統(tǒng)，將富載有干擾元素氯的煙道氣排出系統(tǒng)之外，以解決或避免干擾元素在回轉(zhuǎn)窯或預(yù)分解系統(tǒng)內(nèi)富集，影響水泥生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行和產(chǎn)品質(zhì)量。

2.3 .2窯灰排放系統(tǒng)

為了解決揮發(fā)性元素Hg、Tl在水泥窯內(nèi)的過(guò)度累積，應(yīng)對(duì)定期對(duì)煙氣除塵器收集的窯灰進(jìn)行排出，保證水泥窯外循環(huán)系統(tǒng)正常運(yùn)行，須在窯尾煙塵除塵器部分加裝排灰系統(tǒng)[4]。

3 預(yù)處理及配套工程

為了滿足水泥窯協(xié)同處置的要求，須對(duì)生活垃圾進(jìn)行預(yù)處理，包括包括儲(chǔ)存，分選和分類，壓縮脫水、烘干，破碎，計(jì)量，配伍、攪拌、混合等環(huán)節(jié)。按照各環(huán)節(jié)的需求須配套建設(shè)一定的工程，以滿足生產(chǎn)需求。

3.1.1 儲(chǔ)存

城市生活垃圾由環(huán)衛(wèi)部門收集、運(yùn)輸至水泥企業(yè)后，在進(jìn)行分選、破碎前需進(jìn)行暫時(shí)儲(chǔ)存。根據(jù)日產(chǎn)5000t水泥生產(chǎn)線可消納300t生活垃圾核算，以銅川聲威建材有限責(zé)任公司為例，考慮到水泥企業(yè)由于設(shè)備故障、檢修等引起的停產(chǎn)等，須增加一部分存儲(chǔ)空間，因此須建設(shè)一座儲(chǔ)存量為700t的生活垃圾堆放車間，就近儲(chǔ)存王益區(qū)每天產(chǎn)生的生活垃圾，可以滿足垃圾處理的日產(chǎn)日清要求。

3.1.2 分選和分類

相比較于其他大中城市，銅川市屬于較為落后的城市，生活垃圾沒(méi)有經(jīng)過(guò)分類和控制，是一種混合型垃圾。因垃圾成份復(fù)雜，須在分選車間進(jìn)行分選，分選時(shí)須進(jìn)行針對(duì)性的處理，否則，將會(huì)對(duì)系統(tǒng)安全、水泥產(chǎn)品質(zhì)量和環(huán)境帶來(lái)不可控的影響。應(yīng)將工業(yè)垃圾、醫(yī)療垃圾、易燃、易爆、易揮發(fā)、有毒有害和具有放射性的廢棄物、含重金屬?gòu)U料、氯含量較高的塑料制品、輪胎予以挑選。

分選出對(duì)水泥生產(chǎn)系統(tǒng)有影響的幾類物質(zhì)后，對(duì)其余垃圾進(jìn)行分類，按照可燃物和不可燃物將生活垃圾分為可燃組分、不可燃組分。其中，可燃組分包括紙類、竹類、紡織物、蔬菜植物類、剩飯菜等，可作為替代燃料；不可燃組分包括玻璃、磚瓦、渣土、石子等，作為水泥生產(chǎn)的替代原料。

3.1.3 壓縮脫水、烘干

城市生活垃圾含水量較大，且隨季節(jié)發(fā)生較大變化，在雨水較多的天氣中，水分含量大幅增多，需要采取物理壓縮脫水和烘干對(duì)其進(jìn)行處理。機(jī)械擠壓脫水，將其水分控制在40%～55%[5]，然后通過(guò)烘干系統(tǒng)，水分可降至30%。烘干垃圾所需熱量由水泥生產(chǎn)余熱發(fā)電站供給，銅川聲威建材有限責(zé)任公司二期水泥熟料生產(chǎn)線工程已配套建設(shè)裝機(jī)容量為9.0MW的余熱發(fā)電站，可以為垃圾烘干提供熱源，不須額外增加工程。由于烘干過(guò)程會(huì)產(chǎn)生一定量的臭氣，因此，此環(huán)節(jié)需要在車間設(shè)立強(qiáng)制通風(fēng)裝置，對(duì)抽取到的臭氣利用活性炭或其他方式進(jìn)行處理，達(dá)標(biāo)后排放。

3.1.4 破碎

為保證水泥生產(chǎn)穩(wěn)定、正常進(jìn)行，保證產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，分選后的垃圾按照可燃物和不可燃物兩類進(jìn)行破碎、篩分，破碎環(huán)節(jié)應(yīng)根據(jù)垃圾組分特性將其破碎至符合要求的物料、燃料。

3.1.5 計(jì)量

為了不影響水泥產(chǎn)品質(zhì)量，需要按照垃圾成份對(duì)水泥產(chǎn)品的影響計(jì)量垃圾重量，以一定比例摻入生料中作為輔助原料，另一部分摻入燃料中作為燃料使用。根據(jù)水泥配料計(jì)算，輔助原料和燃料垃圾量在水泥生產(chǎn)配方中不超過(guò)10%，以6%計(jì)算，一條5000t/d水泥生產(chǎn)線，可接納垃圾量300 t/d。

3.1.6 配伍、攪拌、混合

經(jīng)計(jì)量的輔助原料和燃料垃圾和水泥原料及燃料混合后，須按比例進(jìn)行配伍，在各自的車間攪拌混合均勻后可以按照原料和燃料進(jìn)行投加。

3.2 配套工程

垃圾預(yù)處理過(guò)程須配套建設(shè)垃圾儲(chǔ)存池，分選車間，壓縮、烘干車間，破碎車間、計(jì)量、配伍、攪拌、混合車間等，除此之外，還需要建設(shè)其他配套工程，如壓濾液和滲濾液池、污水處理工程等以滿足生產(chǎn)需要。

3.2.1 壓濾液和滲濾液儲(chǔ)存池

由于垃圾儲(chǔ)存、壓縮、脫水過(guò)程中的壓濾液和滲濾液產(chǎn)生量較大，每天可產(chǎn)生150t，須配套建設(shè)一座500m3的儲(chǔ)存池，對(duì)每天產(chǎn)生的廢水進(jìn)行收集儲(chǔ)存。

3.2.2 污水處理工程

污水處理工程需在原水泥企業(yè)污水處理基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，適應(yīng)含有大量有機(jī)污染物的污水處理系統(tǒng)，處理后的污水經(jīng)城市污水管網(wǎng)排入污水處理廠進(jìn)一步處理。

4 結(jié)語(yǔ)

銅川市利用水泥生產(chǎn)的有利條件，通過(guò)對(duì)原有生產(chǎn)線的改造，建設(shè)預(yù)處理配套工程，協(xié)同處理城市生活垃圾，不但可以有效解決衛(wèi)生填埋法處理生活垃圾對(duì)土壤的占用，實(shí)現(xiàn)垃圾減量化，可燃垃圾變熱能，可實(shí)現(xiàn)垃圾資源化；同時(shí)可以有效消除焚燒帶來(lái)的二惡英和重金屬污染，實(shí)現(xiàn)垃圾處理安全化，是目前至今后很長(zhǎng)一段時(shí)間處理生活垃圾的一種方向性手段，是生活垃圾處理的一個(gè)環(huán)保方式。

[1]崔寧,高文玲,楊曉娟.銅川市環(huán)衛(wèi)設(shè)施規(guī)劃[J].環(huán)境衛(wèi)生工程,2009,17（1）：26-32.

[2]王陸軍.銅川市垃圾成份調(diào)查研究 [J].寶雞文理學(xué)院學(xué)報(bào),2001，21（3）:230-232.

[3]郭峰，蔡歡.關(guān)中地區(qū)生活垃圾處理現(xiàn)狀及對(duì)策[J].城市建設(shè)理論研究,2012,33（25）.

[4]水泥窯協(xié)同處置垃圾工程設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50954-2014[S].

[5]中材國(guó)際利用水泥窯爐協(xié)同處置城市生活垃圾技術(shù)的控制過(guò)程及實(shí)施效果[EB/OL].(2004-07-08)[2002-03-12]http://www.cement114.com/eMagazineDetail.asp?id=43640&utype=58.