中國航空規(guī)劃設計研究總院有限公司 孫亞峰 肖 武 王乃天

0 引言

根據(jù)《中華人民共和國固體廢棄物污染防治法》的規(guī)定，危險廢物是指列入國家危險廢物名錄或者根據(jù)國家規(guī)定的危險廢物鑒別標準和鑒定方法認定的具有危險性的廢物。《國家危險廢物名錄》1998年首次發(fā)布，2008年和2016年進行了2次修訂，其中2016年版將我國危險廢物分為46個大類479種。2021年1月1日最新的修訂版實施，對危險廢物類別進行了增減、合并，修訂后種類數(shù)共467種，修改了90種危險廢物的文字表述或危險性特征，新增豁免16個種類危險廢物，豁免的危險廢物共計達到32種類?！秶椅ｋU廢物名錄》是危險廢物環(huán)境管理的技術基礎和關鍵依據(jù)，修訂版名錄的施行進一步提高了危險廢物屬性判定和環(huán)境管理的精準性，有效改善了危險廢物管理“一刀切”的方式，有效推進了危險廢物分級分類管理，切實提高了危險廢物環(huán)境管理水平。

近年來，隨著工業(yè)化程度的加快，危險廢物的產(chǎn)生量日益增多，2020年危險廢物產(chǎn)生量突破1億t。隨著危險廢物的不斷產(chǎn)生，危險廢物的綜合利用潛力快速提升，危險廢物處置園區(qū)不斷建設。危險廢物在暫存、轉(zhuǎn)運和處理過程中均會產(chǎn)生有毒有害氣體，甚至產(chǎn)生劇毒氣體。對這些有污染物產(chǎn)生的區(qū)域必須采取有效的措施，如密封房間，或采用通風、負壓控制等措施，保證危險廢物濃度低于限定值，防止危險廢物擴散對生產(chǎn)人員和周圍群眾造成傷害。對于排風，應采取有效的凈化處理，使各類污染物達標后通過排氣筒排到大氣中。煙囪高度除滿足排放標準外，還應滿足環(huán)評要求。對于污染物的排放不僅應符合排放濃度的要求，還應滿足排放總量控制要求。

因此，為危險廢物處置園區(qū)不同區(qū)域設置通風凈化處置系統(tǒng)顯得尤為重要。本文依托某危險廢物處置園區(qū)項目，對危險廢物處理廠房和暫存庫的通風凈化設計展開詳細論述。

1 工程概況

某危險廢物處置園區(qū)項目處理規(guī)模為123 360 t/a，主要包括：危險廢物焚燒66 000 t/a，物化處理26 660 t/a，資源化利用19 800 t/a(廢活性炭再生利用6 600 t/a，廢樹脂再生利用4 950 t/a，廢酸資源化利用8 250 t/a，二期預留)，穩(wěn)定化/固化10 900 t/a，配套安全填埋場(庫容20萬m3)，并預留二期安全填埋場用地(預留庫容30萬m3)。按照用途整個園區(qū)分為5個區(qū)域(見圖1)：填埋場、庫房存儲區(qū)、主要生產(chǎn)區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)和預留發(fā)展區(qū)。其中，庫房存儲區(qū)包括甲乙類廢物暫存庫、特殊廢物暫存庫、包裝容器暫存庫、有機廢物暫存庫、無機廢物暫存庫，主要生產(chǎn)區(qū)包括焚燒廠房、物化廠房、穩(wěn)定化/固化廠房，輔助生產(chǎn)區(qū)包括綜合樓、綜合泵房、廢水處理車間、機修間、地磅房等。

圖1 某危險廢物處置園區(qū)平面圖

2 通風設計

危險廢物處置園區(qū)各類單體建筑較多，而具有特殊要求的通風場合主要為庫房存儲區(qū)和主要生產(chǎn)區(qū)，本文著重對這2個區(qū)域的通風設計進行詳細的論述。

2.1 設計依據(jù)

目前關于危險廢物處置通風量和各類污染物排放指標的國家或行業(yè)標準不多，危險廢物處置項目可以參考的規(guī)范見表1。

表1 危險廢物處置通風設計規(guī)范

GB 50019—2015《工業(yè)建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》和GB 50016—2014《建筑設計防火規(guī)范》(2018年版)為通用規(guī)范，危險廢物處置園區(qū)通風設計參照這2本規(guī)范進行，污染物凈化和排放則主要參照其他規(guī)范進行設計。危險廢物通風設計除參照以上國家規(guī)范、標準外，還應參照國家政策法令，相關行業(yè)的危險廢物管理辦法和專門針對某一種或某一類危險廢物的相關規(guī)范、政策法令和管理辦法及地方性標準等，這些文件更多的是針對危險廢物處置的相關要求，針對危險廢物處置通風凈化和排放要求的專業(yè)標準目前尚未制定和施行。

2.2 通風量計算

對于危險廢物處置園區(qū)工藝生產(chǎn)車間和存儲區(qū)，為保證污染物不擴散到周圍環(huán)境中，車間和庫房均應保證負壓，一般負壓值按照5～10 Pa考慮，同時保證這些區(qū)域內(nèi)各類污染物濃度不超過規(guī)范要求的限值。通風量計算方法主要有污染物濃度稀釋法、壓差法、門洞風速法和換氣次數(shù)法，具體工程取不同方法計算結(jié)果的最大值作為系統(tǒng)設計的依據(jù)。

污染物濃度稀釋法需要明確不同污染物的發(fā)生量和各類污染物限值。危險廢物種類繁多，且存儲工藝各異，污染物發(fā)生量很難確定，除對于一些污染物種類和發(fā)生量十分明確的項目，一般不采用該方法進行通風量的計算。壓差法和門洞風速法分別用于工藝車間和庫房大門開啟或關閉時的通風量計算，這2種計算方法可參照文獻[8]第3.4.5～3.4.9條的方法進行計算，其中壓差取5～10 Pa，門洞風速取0.5～1.0 m/s。常規(guī)工程設計中更多采用的是換氣次數(shù)法進行通風量計算，用門洞風速法進行復核。

換氣次數(shù)法是一種經(jīng)驗累積的方法，各類規(guī)范中并沒有對于危險廢物處置園區(qū)工藝生產(chǎn)車間和庫房存儲區(qū)換氣次數(shù)的規(guī)定，某危險廢物處置園區(qū)內(nèi)工藝車間和存儲庫房的換氣次數(shù)基于以往危險廢物處置項目經(jīng)驗確定，見表2。

表2 不同區(qū)域換氣次數(shù)

表2中對不同工藝車間和暫存庫的換氣次數(shù)進行了規(guī)定，不同工藝車間和暫存庫的換氣次數(shù)的取值受房間可開啟門窗縫隙和開啟面積的影響，也受處理工藝和污染物的相態(tài)影響。對于危險廢物處置園區(qū)，各區(qū)域的換氣次數(shù)應綜合考慮。

2.3 通風形式

根據(jù)火災危險性等級和廢氣毒性，該項目的通風設計可以分為三大類：丙丁戊類廠房和庫房通風、甲乙類庫房通風和劇毒庫房通風系統(tǒng)。考慮到危險廢物種類繁多，釋放的氣體和顆粒物種類繁雜，為保證系統(tǒng)安全性，根據(jù)文獻[1]強制性條文第6.1.13條的規(guī)定，存在下列情況之一時，應單獨設置排風系統(tǒng)：1) 不同的物質(zhì)混合后能形成危害更大或腐蝕性的混合物、化合物；2) 混合后易使蒸汽凝結(jié)并聚集粉塵；3) 散發(fā)劇毒物質(zhì)的房間和設備。危險廢物處置園區(qū)的工藝車間和庫房的通風系統(tǒng)均分別設置，不合用管道、凈化設備和排氣筒?？紤]到各單體建筑的負壓要求，這些車間和庫房均采用機械排風、自然進風的方式。

2.3.1丙丁戊類車間和庫房通風

該項目丙丁戊類車間和庫房包括焚燒廠房、穩(wěn)定化/固化廠房、物化廠房、無機廢物暫存庫，這些區(qū)域不論是火災危險性還是毒性均不高，GB 50019—2015《工業(yè)建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》和GB 50016—2014《建筑設計防火規(guī)范》(2018年版)對于這些區(qū)域的通風系統(tǒng)并未作特殊要求。通風方式采用全室通風為主，局部工藝處理和污染源所在區(qū)域設置密閉措施，輔以排風罩或風口局部通風。通風系統(tǒng)設計參照GB 50019—2015《工業(yè)建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》通風章節(jié)的規(guī)定，但是全室換氣空間體積的計算不執(zhí)行第6.3.8條的規(guī)定，對于僅散發(fā)密度比空氣小的有害氣體的廠房，當車間高度小于或等于6 m時，其排風量不應小于按換氣次數(shù)1 h-1計算所得的風量；當車間高度大于6 m時，排風量可按6 m3/( m2·h)計算。該條文所規(guī)定的通風量計算方法的計算結(jié)果遠小于按表2中所規(guī)定的換氣次數(shù)計算的通風量。因此，在計算通風量時空間體積按照整個空間的體積進行計算，局部通風的排風量則按照工藝專業(yè)提資確定。

丙丁戊類車間和庫房不僅要合理確定負壓和污染物稀釋所需的通風量，還應保證整個空間具有合理的氣流組織。相對密度小于或者等于0.75的散發(fā)氣體視為比室內(nèi)空氣輕，宜從房間上部區(qū)域排除；反之，則視為比空氣重，宜從下部區(qū)域排除總排風量的2/3，上部區(qū)域排除總排風量的1/3[1]。這些區(qū)域整體通風設置在廠房上部，下部同時排風，上部、下部排風口設置示意圖見圖2。但是危險廢物處置項目中污染物種類較多，工藝操作時也會影響空氣的按層分布，為保證通風有效性，根據(jù)規(guī)范設計原則，上下部排風的風管和風口按照同尺寸設計，同時在上下部排風支管處設置調(diào)節(jié)閥門，按照實際運行需要調(diào)整上下部排風的比例。

圖2 上下部風口設置示意圖

對于集中散發(fā)氣體污染物的工藝設備，為保證氣體污染物的捕集率，在不影響工藝生產(chǎn)操作的前提下盡量將污染物產(chǎn)生區(qū)域封閉，并設置局部系統(tǒng)排風。該項目的穩(wěn)定化/固化廠房、物化廠房的局部排風系統(tǒng)如圖3所示。

2.3.2甲乙類庫房通風

圖3 局部排風系統(tǒng)

該項目甲乙類廢物暫存庫存儲的危險廢物為易燃廢物，形態(tài)包括固態(tài)、半固態(tài)和液態(tài)，如正己烷、甲苯、鄰二甲苯、乙苯、乙醇、乙醚、乙酸乙酯、苯酚等。為保證庫房負壓、稀釋污染物和避免發(fā)生燃爆危險，設置平時和事故通風系統(tǒng)。對可能突然散發(fā)大量有毒氣體、有爆炸危險氣體或粉塵的場所，應根據(jù)工藝設計要求設置事故通風系統(tǒng)。事故通風量宜根據(jù)工藝設計條件通過計算確定，且換氣次數(shù)不應小于12 h-1。房間計算體積應符合下列規(guī)定：1)當房間高度小于或等于6 m時，按房間實際體積計算；2)當房間高度大于6 m時，按照6 m的空間容積計算[1]。平時通風則不論房間高度均按照房間實際容積計算。甲乙類庫房通風除滿足上述規(guī)范要求外，如果工藝提資中明確給出了污染物產(chǎn)生量，則還應核算通風量是否滿足該類污染物稀釋所需通風量。

該項目甲乙類庫房平時通風與事故通風分開設置，平時通風設置原則與丙丁戊類庫房類似，排風經(jīng)過凈化設備處理后排至大氣。同時從安全性和經(jīng)濟性兩方面考慮，甲乙類暫存庫內(nèi)揮發(fā)物除異味和易燃易爆外危害性不強，且據(jù)已運行項目經(jīng)驗，該類項目事故通風極少啟用。事故通風工況下，排風無需凈化處理，直接排至大氣。事故通風選用外墻軸流風機，排風位置同樣需要高空設置(見圖4)。對于甲乙類庫房通風系統(tǒng)管道需設置防靜電接地，法蘭連接部位設置跨接，通風設備需要選擇防爆型。

注：630 mm×400 mm為風管斷面尺寸。圖4 事故通風系統(tǒng)

2.3.3劇毒庫房通風

該項目劇毒庫房主要用于儲存含氰廢物和含砷廢物，廢物采用罐裝。正常情況下無劇毒揮發(fā)，罐口或罐體破損劇毒物質(zhì)才會逸散到空氣中。根據(jù)文獻[1]規(guī)定，劇毒庫房需要設置事故通風，通常危險廢物處置園區(qū)的劇毒庫容積都較小，事故通風兼作平時通風。與甲乙類庫房不同的是事故通風情況下，氣體污染物同樣需要經(jīng)過凈化達標后方能排放到大氣中。考慮到劇毒污染物危害性極大，通風系統(tǒng)應連續(xù)運行以防止污染物擴散，通風設備選型時應選擇性能穩(wěn)定的通風設備，風機考慮備用，凈化設備選用堿洗塔和活性炭，考慮備用。

3 凈化工藝選擇

危險廢物處置園區(qū)內(nèi)的工藝車間和危險廢物存儲庫房平時排風不允許直接排入大氣中，需經(jīng)過凈化設備處理達標后才允許排放。危險廢物釋放出的氣體污染物種類較多，尚沒有針對危險廢物處置行業(yè)的大氣污染物凈化要求和排放標準，目前對于危險廢物處置園區(qū)的各類污染物的排放要求參照GB 18597—2001《危險廢物貯存污染控制標準》、GB 18597—2001《危險廢物焚燒污染控制標準》、GB 14554—1993《惡臭污染物排放標準》、GB 16297—1996《大氣污染物綜合排放標準》4本規(guī)范?，F(xiàn)行項目對于污染物種類的控制仍是以惡臭9項作為排放達標的控制項，根據(jù)GB 14554—1993《惡臭污染物排放標準》第4.2.1節(jié)規(guī)定的無組織排放源限值，空氣凈化后排放應達到二級新改擴建廠界標準值。具體各類污染物的廠界標準值見表3。

表3 惡臭污染物廠界標準值

危險廢物處置園區(qū)氣體污染凈化工藝的選擇主要受污染物種類、入口濃度、排放標準、含水率、處理量、氣候條件及經(jīng)濟性等因素共同影響。各類危險廢物產(chǎn)生的污染物濃度隨時間具有很大的不確定性，環(huán)評中對于污染物產(chǎn)生量均采用同類項目類比的方式。根據(jù)以往項目經(jīng)驗和污染物凈化達標要求，設置了多級串聯(lián)的污染物凈化工藝，主體凈化設備為酸洗塔、堿洗塔、活性炭箱，對于部分產(chǎn)生顆粒物的車間，還根據(jù)顆粒物的粒度和濃度設置了簾式除塵器或布袋除塵器。該項目不同車間和庫房空氣凈化工藝見表4。

表4 車間和庫房空氣凈化工藝

4 結(jié)語

以某危險廢物處置園區(qū)為例，詳細論述了危險廢物處理車間和存儲庫房的通風及凈化系統(tǒng)設計。著重描述了排風量的計算和車間庫房內(nèi)的通風系統(tǒng)設計，為類似工程的設計提供參考。但是目前危險廢物處置園區(qū)通風與凈化系統(tǒng)設計尚存在標準不完善、污染物種類和發(fā)生量不明確等問題。對于凈化處理工藝而言，除本文論述的工藝，還有紫外線(UV)光解、低溫等離子處理和蓄熱式熱力氧化爐(RTO)氧化等處理工藝。隨著各類污染物排放要求的日益嚴格，危險廢物處理工藝需要不斷發(fā)展，其技術需要不斷創(chuàng)新，以滿足危險廢物處置的需要。