某危险废物处置园区通风净化设计

中国航空规划设计研究总院有限公司 孙亚峰 肖 武 王乃天

0 引言

根据《中华人民共和国固体废弃物污染防治法》的规定，危险废物是指列入国家危险废物名录或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴定方法认定的具有危险性的废物。《国家危险废物名录》1998年首次发布，2008年和2016年进行了2次修订，其中2016年版将我国危险废物分为46个大类479种。2021年1月1日最新的修订版实施，对危险废物类别进行了增减、合并，修订后种类数共467种，修改了90种危险废物的文字表述或危险性特征，新增豁免16个种类危险废物，豁免的危险废物共计达到32种类。《国家危险废物名录》是危险废物环境管理的技术基础和关键依据，修订版名录的施行进一步提高了危险废物属性判定和环境管理的精准性，有效改善了危险废物管理“一刀切”的方式，有效推进了危险废物分级分类管理，切实提高了危险废物环境管理水平。

近年来，随着工业化程度的加快，危险废物的产生量日益增多，2020年危险废物产生量突破1亿t。随着危险废物的不断产生，危险废物的综合利用潜力快速提升，危险废物处置园区不断建设。危险废物在暂存、转运和处理过程中均会产生有毒有害气体，甚至产生剧毒气体。对这些有污染物产生的区域必须采取有效的措施，如密封房间，或采用通风、负压控制等措施，保证危险废物浓度低于限定值，防止危险废物扩散对生产人员和周围群众造成伤害。对于排风，应采取有效的净化处理，使各类污染物达标后通过排气筒排到大气中。烟囱高度除满足排放标准外，还应满足环评要求。对于污染物的排放不仅应符合排放浓度的要求，还应满足排放总量控制要求。

因此，为危险废物处置园区不同区域设置通风净化处置系统显得尤为重要。本文依托某危险废物处置园区项目，对危险废物处理厂房和暂存库的通风净化设计展开详细论述。

1 工程概况

某危险废物处置园区项目处理规模为123 360 t/a，主要包括：危险废物焚烧66 000 t/a，物化处理26 660 t/a，资源化利用19 800 t/a(废活性炭再生利用6 600 t/a，废树脂再生利用4 950 t/a，废酸资源化利用8 250 t/a，二期预留)，稳定化/固化10 900 t/a，配套安全填埋场(库容20万m3)，并预留二期安全填埋场用地(预留库容30万m3)。按照用途整个园区分为5个区域(见图1)：填埋场、库房存储区、主要生产区、辅助生产区和预留发展区。其中，库房存储区包括甲乙类废物暂存库、特殊废物暂存库、包装容器暂存库、有机废物暂存库、无机废物暂存库，主要生产区包括焚烧厂房、物化厂房、稳定化/固化厂房，辅助生产区包括综合楼、综合泵房、废水处理车间、机修间、地磅房等。

图1 某危险废物处置园区平面图

2 通风设计

危险废物处置园区各类单体建筑较多，而具有特殊要求的通风场合主要为库房存储区和主要生产区，本文着重对这2个区域的通风设计进行详细的论述。

2.1 设计依据

目前关于危险废物处置通风量和各类污染物排放指标的国家或行业标准不多，危险废物处置项目可以参考的规范见表1。

表1 危险废物处置通风设计规范

GB 50019—2015《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》和GB 50016—2014《建筑设计防火规范》(2018年版)为通用规范，危险废物处置园区通风设计参照这2本规范进行，污染物净化和排放则主要参照其他规范进行设计。危险废物通风设计除参照以上国家规范、标准外，还应参照国家政策法令，相关行业的危险废物管理办法和专门针对某一种或某一类危险废物的相关规范、政策法令和管理办法及地方性标准等，这些文件更多的是针对危险废物处置的相关要求，针对危险废物处置通风净化和排放要求的专业标准目前尚未制定和施行。

2.2 通风量计算

对于危险废物处置园区工艺生产车间和存储区，为保证污染物不扩散到周围环境中，车间和库房均应保证负压，一般负压值按照5～10 Pa考虑，同时保证这些区域内各类污染物浓度不超过规范要求的限值。通风量计算方法主要有污染物浓度稀释法、压差法、门洞风速法和换气次数法，具体工程取不同方法计算结果的最大值作为系统设计的依据。

污染物浓度稀释法需要明确不同污染物的发生量和各类污染物限值。危险废物种类繁多，且存储工艺各异，污染物发生量很难确定，除对于一些污染物种类和发生量十分明确的项目，一般不采用该方法进行通风量的计算。压差法和门洞风速法分别用于工艺车间和库房大门开启或关闭时的通风量计算，这2种计算方法可参照文献[8]第3.4.5～3.4.9条的方法进行计算，其中压差取5～10 Pa，门洞风速取0.5～1.0 m/s。常规工程设计中更多采用的是换气次数法进行通风量计算，用门洞风速法进行复核。

换气次数法是一种经验累积的方法，各类规范中并没有对于危险废物处置园区工艺生产车间和库房存储区换气次数的规定，某危险废物处置园区内工艺车间和存储库房的换气次数基于以往危险废物处置项目经验确定，见表2。

表2 不同区域换气次数

表2中对不同工艺车间和暂存库的换气次数进行了规定，不同工艺车间和暂存库的换气次数的取值受房间可开启门窗缝隙和开启面积的影响，也受处理工艺和污染物的相态影响。对于危险废物处置园区，各区域的换气次数应综合考虑。

2.3 通风形式

根据火灾危险性等级和废气毒性，该项目的通风设计可以分为三大类：丙丁戊类厂房和库房通风、甲乙类库房通风和剧毒库房通风系统。考虑到危险废物种类繁多，释放的气体和颗粒物种类繁杂，为保证系统安全性，根据文献[1]强制性条文第6.1.13条的规定，存在下列情况之一时，应单独设置排风系统：1) 不同的物质混合后能形成危害更大或腐蚀性的混合物、化合物；2) 混合后易使蒸汽凝结并聚集粉尘；3) 散发剧毒物质的房间和设备。危险废物处置园区的工艺车间和库房的通风系统均分别设置，不合用管道、净化设备和排气筒。考虑到各单体建筑的负压要求，这些车间和库房均采用机械排风、自然进风的方式。

2.3.1丙丁戊类车间和库房通风

该项目丙丁戊类车间和库房包括焚烧厂房、稳定化/固化厂房、物化厂房、无机废物暂存库，这些区域不论是火灾危险性还是毒性均不高，GB 50019—2015《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》和GB 50016—2014《建筑设计防火规范》(2018年版)对于这些区域的通风系统并未作特殊要求。通风方式采用全室通风为主，局部工艺处理和污染源所在区域设置密闭措施，辅以排风罩或风口局部通风。通风系统设计参照GB 50019—2015《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》通风章节的规定，但是全室换气空间体积的计算不执行第6.3.8条的规定，对于仅散发密度比空气小的有害气体的厂房，当车间高度小于或等于6 m时，其排风量不应小于按换气次数1 h-1计算所得的风量；当车间高度大于6 m时，排风量可按6 m3/( m2·h)计算。该条文所规定的通风量计算方法的计算结果远小于按表2中所规定的换气次数计算的通风量。因此，在计算通风量时空间体积按照整个空间的体积进行计算，局部通风的排风量则按照工艺专业提资确定。

丙丁戊类车间和库房不仅要合理确定负压和污染物稀释所需的通风量，还应保证整个空间具有合理的气流组织。相对密度小于或者等于0.75的散发气体视为比室内空气轻，宜从房间上部区域排除；反之，则视为比空气重，宜从下部区域排除总排风量的2/3，上部区域排除总排风量的1/3[1]。这些区域整体通风设置在厂房上部，下部同时排风，上部、下部排风口设置示意图见图2。但是危险废物处置项目中污染物种类较多，工艺操作时也会影响空气的按层分布，为保证通风有效性，根据规范设计原则，上下部排风的风管和风口按照同尺寸设计，同时在上下部排风支管处设置调节阀门，按照实际运行需要调整上下部排风的比例。

图2 上下部风口设置示意图

对于集中散发气体污染物的工艺设备，为保证气体污染物的捕集率，在不影响工艺生产操作的前提下尽量将污染物产生区域封闭，并设置局部系统排风。该项目的稳定化/固化厂房、物化厂房的局部排风系统如图3所示。

2.3.2甲乙类库房通风

图3 局部排风系统

该项目甲乙类废物暂存库存储的危险废物为易燃废物，形态包括固态、半固态和液态，如正己烷、甲苯、邻二甲苯、乙苯、乙醇、乙醚、乙酸乙酯、苯酚等。为保证库房负压、稀释污染物和避免发生燃爆危险，设置平时和事故通风系统。对可能突然散发大量有毒气体、有爆炸危险气体或粉尘的场所，应根据工艺设计要求设置事故通风系统。事故通风量宜根据工艺设计条件通过计算确定，且换气次数不应小于12 h-1。房间计算体积应符合下列规定：1)当房间高度小于或等于6 m时，按房间实际体积计算；2)当房间高度大于6 m时，按照6 m的空间容积计算[1]。平时通风则不论房间高度均按照房间实际容积计算。甲乙类库房通风除满足上述规范要求外，如果工艺提资中明确给出了污染物产生量，则还应核算通风量是否满足该类污染物稀释所需通风量。

该项目甲乙类库房平时通风与事故通风分开设置，平时通风设置原则与丙丁戊类库房类似，排风经过净化设备处理后排至大气。同时从安全性和经济性两方面考虑，甲乙类暂存库内挥发物除异味和易燃易爆外危害性不强，且据已运行项目经验，该类项目事故通风极少启用。事故通风工况下，排风无需净化处理，直接排至大气。事故通风选用外墙轴流风机，排风位置同样需要高空设置(见图4)。对于甲乙类库房通风系统管道需设置防静电接地，法兰连接部位设置跨接，通风设备需要选择防爆型。

注：630 mm×400 mm为风管断面尺寸。图4 事故通风系统

2.3.3剧毒库房通风

该项目剧毒库房主要用于储存含氰废物和含砷废物，废物采用罐装。正常情况下无剧毒挥发，罐口或罐体破损剧毒物质才会逸散到空气中。根据文献[1]规定，剧毒库房需要设置事故通风，通常危险废物处置园区的剧毒库容积都较小，事故通风兼作平时通风。与甲乙类库房不同的是事故通风情况下，气体污染物同样需要经过净化达标后方能排放到大气中。考虑到剧毒污染物危害性极大，通风系统应连续运行以防止污染物扩散，通风设备选型时应选择性能稳定的通风设备，风机考虑备用，净化设备选用碱洗塔和活性炭，考虑备用。

3 净化工艺选择

危险废物处置园区内的工艺车间和危险废物存储库房平时排风不允许直接排入大气中，需经过净化设备处理达标后才允许排放。危险废物释放出的气体污染物种类较多，尚没有针对危险废物处置行业的大气污染物净化要求和排放标准，目前对于危险废物处置园区的各类污染物的排放要求参照GB 18597—2001《危险废物贮存污染控制标准》、GB 18597—2001《危险废物焚烧污染控制标准》、GB 14554—1993《恶臭污染物排放标准》、GB 16297—1996《大气污染物综合排放标准》4本规范。现行项目对于污染物种类的控制仍是以恶臭9项作为排放达标的控制项，根据GB 14554—1993《恶臭污染物排放标准》第4.2.1节规定的无组织排放源限值，空气净化后排放应达到二级新改扩建厂界标准值。具体各类污染物的厂界标准值见表3。

表3 恶臭污染物厂界标准值

危险废物处置园区气体污染净化工艺的选择主要受污染物种类、入口浓度、排放标准、含水率、处理量、气候条件及经济性等因素共同影响。各类危险废物产生的污染物浓度随时间具有很大的不确定性，环评中对于污染物产生量均采用同类项目类比的方式。根据以往项目经验和污染物净化达标要求，设置了多级串联的污染物净化工艺，主体净化设备为酸洗塔、碱洗塔、活性炭箱，对于部分产生颗粒物的车间，还根据颗粒物的粒度和浓度设置了帘式除尘器或布袋除尘器。该项目不同车间和库房空气净化工艺见表4。

表4 车间和库房空气净化工艺

4 结语

以某危险废物处置园区为例，详细论述了危险废物处理车间和存储库房的通风及净化系统设计。着重描述了排风量的计算和车间库房内的通风系统设计，为类似工程的设计提供参考。但是目前危险废物处置园区通风与净化系统设计尚存在标准不完善、污染物种类和发生量不明确等问题。对于净化处理工艺而言，除本文论述的工艺，还有紫外线(UV)光解、低温等离子处理和蓄热式热力氧化炉(RTO)氧化等处理工艺。随着各类污染物排放要求的日益严格，危险废物处理工艺需要不断发展，其技术需要不断创新，以满足危险废物处置的需要。