水泥窑协同处置污染土壤的劣势及管控措施探讨

摘要：水泥窑协同处置技术可以将污染土壤进行“资源化、无害化”的处置，在国内污染土壤修复行业中得到广泛应用。然而，该技术在实际应用过程中，也存在一定劣势和风险，主要包括排放指标管控难度大、特殊污染物处理困难、二次污染风险高和成本效益不明确。针对这些问题，提出了相应的管控措施建议，以期为水泥窑协同处置技术的可持续发展提供参考。

关键词：水泥窑协同处置污染土壤劣势

DiscussionontheDisadvantagesandControlMeasuresofCollaborativeDisposalofContaminatedSoilinCementKilns

KANGYuanyuanLYUYou

HebeiProvincialAcademyofEcologicalEnvironmentalScience，Shijiazhuang，HebeiProvince，050037China

Abstract：Thecollaborativedisposaltechnologyofcementkilncanachievethe"resourceutilizationandharmless"disposalofcontaminatedsoil，whichhasbeenwidelyusedindomesticcontaminatedsoilremediationindustry.However，therearesomedisadvantagesandrisksinthepracticalapplicationofthistechnology，mainlyincludingthedifficultyofemissionindexcontrol，thedifficultyofspecialpollutantstreatment，thehighriskofsecondarypollutionandtheunclearcostbenefit.Inviewoftheseproblems，thecorrespondingcontrolmeasuresandsuggestionsareputtedforward，inordertoprovidereferenceforthesustainabledevelopmentofcementkilncollaborativedisposaltechnology.

KeyWords：Cementkilns;Collaborativedisposal;Contaminatedsoil;Disadvantages

水泥窑协同处置污染土壤具有处置对象广泛、处置效率高、有效避免尾气二次污染等独特技术优势，并且能够解决异位土壤修复产生的土壤终端消纳问题[1-2]。因此，该技术应用越来越多，得到了业界的广泛认可。然而，该技术在应用过程中也存在一些劣势，如排放指标控制难度大、特殊污染物处理困难等问题。本文分析了水泥窑协同处置污染土壤的主要劣势，提出了相应的管控措施，以期为该技术的应用提供参考。

1水泥窑协同处置污染土壤现状

水泥窑协同处置技术是指符合或者经预处理达到入窑条件的污染土壤，在水泥窑中经过高温燃烧和水泥熟料矿物，达到水泥熟料产出同时土壤无害化的过程。其中，污染土壤中的重金属凝固在熟料中，有机物则被分解成CO2、H2O等[3]。水泥窑协同处置包括污染场地现场施工和水泥窑污染土壤处置两个阶段。污染场地现场施工一般指开挖外运污染土壤，水泥窑处置则主要包括污染土壤贮存、预处理、投加、焚烧和尾气处理等过程[4]。其中，回转窑中污染土壤的掺烧比和污染土壤的投加位置是水泥窑协同处置的关键技术参数。

水泥窑可以处置包括重金属、多种有机物（如挥发性有机物、半挥发性有机物和农药类等）以及复合污染土壤。涉及的主要行业有化学原料与化学制品制造业、金属品制造、医药生产、纺织行业等。2007年，北京金隅水泥厂成为我国首家开展水泥窑协同处置污染土壤的企业，成功协处置了1.6万m3含有农药污染物的土壤，标志着我国污染土壤水泥窑协同处置项目的开端[5]。随着我国工业污染场地土壤修复行业的出现，水泥窑协同处置因其较强的处理能力和相对较低的成本等优点，得到了国家的积极支持，在国内污染土壤修复行业得到广泛应用。2014—2020年期间，水泥窑协同处置技术在的占比从的6%显著提升至20%[6]。

北方地区，以河北省为例，截至2020年大约有8%的项目是利用水泥窑协同处置技术进行污染土壤修复的。其中，涉及的行业有50%以上为化学原料和化学制品制造业，土壤主要污染物为多环芳烃、苯系物和石油烃等[7]。南方地区，以广东省为例，2016—2022年，广东省采用水泥窑协同处置技术修复的污染土壤中，重金属和无机污染物污染土壤方量占比最大，占比为91.89%，而处置的有机物和重金属有机物复合污染土壤仅分别占5.53%和2.69%[5]。

2水泥窑协同处置污染土壤的主要劣势

2.1排放指标管控难度大

水泥生产过程中涉及多种污染物，包括烟尘、氮氧化物、重金属等，环境管控指标也较为严格[8-10]。并且由于被处理的污染土壤性状差异较大，使得排放指标的控制更加困难。首先，不同污染土壤中污染物的种类、浓度差异明显，这对窑炉工艺调控提出了更高要求。此外，水泥窑协同处置过程中存在诸多不确定因素，如温度、时间和原料配比等，这些因素的变化会对排放产生影响，导致排放指标管控难度增加。例如：水泥窑协同处置含有高含量的有机物污染的土壤时，需要通过提高窑温和停留时间来提高无害化效果。其次，一些难降解或难挥发的特殊污染物也可能随烟气排放，进而超标，给监测和管控带来了困难。而对重金属含量较高的污染土壤的处置，则需要控制土壤投加量，避免重金属的富集。这种差异性对于确保各项排放指标稳定达标提出了挑战。再次，目前水泥窑协同处置污染土壤的排放标准尚不完善，缺乏针对性的监管和评价方法，同样给排放监管增加了难度。最后，目前的监测技术和设备不能够满足复杂环境条件下的监测需求，对处置全过程的排放情况进行准确、完全的监测。

2.2特殊污染物处理困难，二次污染风险高

水泥窑协同处置污染土壤的过程可以产生包括烟气中新污染物的生成、水渣中持久性有机污染物的残留以及重金属的富集等二次污染。尤其是对于一些特殊污染物处理难度大，如果处理不当，不仅容易造成处置效率低，还会对周围环境造成新的污染。例如：污染土壤中若多氯联苯等持久性有机物含量较高，则不能作为原料通过预热器添加。预热器的高温环境可使污染物发生解吸作用，生成二噁英、呋喃等有机污染物，处置不到位则会导致有害物质的超标排放[11]。即使采取了烟气净化等措施，也很难确保这些特殊污染物完全去除。此外，重金属如镉、汞等具有高挥发性，挥发后会随烟气进入窑灰返回回转窑，或直接与水泥熟料混合成为水泥产品的组成部分[12]。而目前，对水泥中重金属的长期浸出行为以及稳定持久性的研究尚不充分。

2.3成本效益不明确

水泥窑协同处置技术与传统的土壤修复方法相比，仍需要相对较高的能耗和技术设备要求。例如：特殊污染物的处理需要增加预处理步骤，而一些水泥窑企业预处理设备落后，无法使污染土壤达到入窑要求。高毒性和难降解性废物适合在具有气相停留时间长的窑头主燃烧器及窑门罩投加点添加，然而一些企业并没有在窑头设置投加点，待处置废物全部从窑尾烟室中投加，易造成导致有机物的焚毁去除率较低[13]。此外，污染土壤的前期调查和性质分析需要投入大量资金、时间和精力。技术应用过程中产生的间接费用，如对二次污染的控制措施（烟气净化等）、环境工程监理和效果评估等，也会增加成本。同时，水泥行业由于碳排放政策和能源成本上升等原因，水泥窑协同处置成本逐年增加，在工期及治理成本上面临较大的压力。因此，该技术的实际经济性和环境效益仍需要进一步评估。

3水泥窑协同处置污染土壤的控制措施

3.1建立完善监管制度体系

一是建立健全排放检测体系，包括在线监测、定期监测，及时掌握污染物的排放动态，降低二次污染的风险，为调整工艺条件提供依据。二是建立污染土壤来源、处置全过程的信息台账，确保可溯源管理。三是相关部门根据现有的污染物排放标准等，及时完善协同处置污染控制标准，明确更加严格的排放限值，特别是难降解、难挥发的特殊污染物。四是要加大监管执法力度，确保各项排放指标稳定达标。

3.2采取分类处理

对于不同类型的污染土壤，可以采取差异化的协同处置措施。对于重金属污染的土壤，可重点控制重金属的富集；对于有机污染的土壤，则要关注有机污染物在烟气中的转化及去除；对于特殊污染物较多的土壤，则需要采取针对性的预处理措施。并且可根据污染土壤情况、水文地质条件及场地规划，利用水泥窑协同处置与其他技术，如异位化学氧化、表层阻隔技术等联合应用[14-15]。通过这种差异化处理，有针对性地控制各类污染物，以期最大限度地控制各类污染物的排放，提高整体处理效果。

3.3加强基础、示范应用研究以及技术设备研发

一是加大对水泥窑协同处置技术的基础研究力度。例如：开展大时间跨度下水泥产品中重金属浸出的环境风险研究，评估其对人体暴露情况下的健康风险，以确保处置污染土壤产生的水泥是否永久安全。

二是积极开展水泥窑协同处置技术在实际土壤修复中的应用研究，探究不同工艺参数对水泥窑系统、处置效果、水泥产品的影响，为污染土壤水泥窑资源化利用提供有效的工程案例参考。例如：研究发现，水泥窑中污染土壤掺加比例为2.5%时，产生的经济效益最大且不影响熟料质量[16]。

三是加强技术设备研发推广。加强政府、企业、科研机构之间的联合，开发更高效、更经济的预处理技术和成套设备。不断优化水泥窑处置工艺，提高污染物的无害化效果，减轻后端治理措施的压力，从而降低处置成本，确保水泥窑协同处置全过程能够环境安全、经济持续。

4结语

综上所述，水泥窑协同处置污染土壤的实际应用仍存在排放指标管控难度大、特殊污染物处理困难、成本效益不明确等劣势。针对这些问题，本文提出了建立健全监管制度、采取分类处理、加强基础研究等一系列管控措施。通过采取上述措施，可以提高水泥窑协同处置污染土壤的环境效益，确保各项排放指标稳定达标；针对性地处理特殊污染物，可以降低二次污染风险。另外，不断优化工艺，开发经济有效的技术，有助于提高该技术的应用价值。总之，水泥窑协同处置污染土壤作为一种常用的修复技术，需进一步优化和完善，以期更好地发挥其在污染土壤治理中的作用。

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