水泥工业属重化工领域，其环境排放控制一直备受人们的关注，随着技术的不断进步和完善提高，其环境保护控制水平有了质的飞跃和提升，呈现了众多的花园式工厂。除此之外，还为承担接纳和解决其它工业废料创造了条件，成为工业环境保护生产链中不可或缺的环节。近年来，利用水泥窑协同处置废弃物技术已逐渐成熟并进入人们的视野，成为消解各类废弃物(包括城市生活垃圾、污泥、危废等)最有效、可靠、经济的处置方法之一，因此协同处置废弃物过程的环保监测和排放控制不仅成为关注的重点，还对其提出了许多新的要求。
1、国内外水泥工业环保监测与排放控制发展进程
人类对环境污染问题的认识，经历了一定的发展过程，针对不同环境污染问题，研究和开发了相应的治理技术，同时也制定了相关的限制性标准，出台了许多约束性的法律法规。鉴于水泥工业协同处置废弃物的需要，其环境控制问题也已成为人们关注的焦点，促使了水泥工业也从自身环境治理，进入协同其它工业系统和社会生产活动污染排放物的接纳处置控制之中，成为各工业系统生产过程中的链接点作用，为水泥工业走上可持续发展道路创造了条件和机会。图1给出了国内外水泥工业污染物排放控制的进程。
图1 国内外水泥工业污染物排放控制的进程图
图1中所示，二战结束后，随着经济发展和技术进步，国外水泥工业开始逐步关注和实施了污染物排放控制，如粉尘、SO2、NOx等。从上世纪70年代开始利用水泥窑协同处理废弃物以来，经过近40年的研究和发展，目前协同处理废弃物技术也得到了广泛应用，各种控制标准也相继出台。到2000年前后，各国根据具体情况制定了许多控制标准，针对协同处置过程中可能出现的各种污染物排放，作出了限制性约束和规定，尤其对一些危害较大的物质，例如卤素(主要是Cl、F、Br)、硫、二恶英、TOC和重金属(易于挥发性元素Hg、TI以及水溶性铬盐Cr2O3)等，做出了更加严格的限制，以保证工业生产和废弃物处置的安全性，同时由于低碳概念的兴起，CH4、CO2也被列为重点关注对象。2008年以后，各国水泥生产技术服务商及相关的大型水泥生产企业对污染物的排放控制进行了更加细致的划分，并开始关注TOC、苯、联苯、微细粉尘PM10、PM2.5等。
我国在上世纪70年代以前虽对工业系统中的粉尘及其它污染物有所控制，但要求均不高。70年代后期随着我国改革开放的不断推进、工业规模的扩大、体系的健全，逐步把环境保护及影响问题列入议事日程，1985年由当时的国家环保局和建材局组织专家编制了《水泥工业污染物排放标准》(GB4915-85)，该标准于1986年实施，对我国水泥工业的环境保护采取了强制措施，规定了烟尘及CO的排放限值、单位产品最大排放量和排放烟囱高度。1996年对85标准进行了修订并更名为《水泥厂大气污染物排放标准》，该标准在85版的基础上提高了粉尘和CO排放限值控制要求，同时增加了对SO2、NOx、氟化物的排放限制。2004年对96版进一步修订，标准中特别提到了利用水泥窑焚烧危险废物时，排放的气体中除了粉尘、SO2、NOx、氟化物外，其它污染物执行《危险废物焚烧污染控制标准》(GB 18484)规定的排放限值，如CO、HCl、氟化物、重金属、二恶英等，其中二恶英排放浓度最高不得超过0.1ng-TEQ/m3。2012年又对2004版进行修订，规定了各项污染物新的排放指标，可达到欧洲国家标准或许可证限值平均水平，该标准已于2013年12月底颁布。与其同期颁布的还有《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》(GB 30485-2013)，该标准首次对利用水泥窑协同处置固体废物过程中大气污染物的排放浓度，做出了明确规定，其排放限值达到了欧盟的控制要求。在PM10和PM2.5控制方面，国家环保总局96年颁布修订的《环境空气质量标准》(GB3095-1996)中将飘尘改称为可吸入颗粒物，并对环境空气中的PM10浓度做出了规定，2012年对96版进行修订，对PM10浓度限值进行了调整，同时增加了环境空气中PM2 .5的浓度限值，并拟于2016年实施标准控制。
由于水泥企业开始协同处置城市废弃物，随后对废弃物处置过程中被关注的臭气和废水处置监测和排放标准也引入水泥厂的监测和控制范围，因为水泥厂的脱氮需要带来了氨(NH3)逃逸的监测和控制。20 04年5月斯登哥尔摩公约，对于生产过程中产生的持久性有机污染物(POPs)进入环境进行了限量控制，并明确包括二恶英在内12种特殊持久性有机物污染物。鉴于未来利用水泥窑大规模协同处置各类危险废弃物技术的不断推进，其处置过程中是否还存在POPs规定的其它有害污染物，还有待于实践检测和分析，并提出新的监测控制要求。
2、环境保护控制的内容和监测频次
一般情况下，利用水泥窑协同处置各种废弃物时，其系统可能产生的污染物形态无非为固、液、气三种形态，实践中多以复合混合相污染物的形态为主，例如：气固混合相、气液混合相、液固混合相以及气液固混合相，各种污染物混合在一起，其各污染物的生物毒性、有害程度、含量均相差较大，增加了系统监测分析、过程控制的难度和复杂性。为了便于掌握协同处置废弃物过程中的各项环境指标控制情况，必须结合现有条件、监测控制形式、监测分析的难易程度、系统产生污染物的规律、特征及稳定性、管理过程运行成本等进行综合考虑，选择安全、有效的污染物检测分析和控制方法，满足环境保护和控制的需要。表1列出了现有水泥生产企业协同处置废弃物联合系统的环境监测和控制的内容。
2.1 协同处置废弃物时的安全控制要求
环保、安全是分布不开的。没有环保，也就没有了安全，水泥生产企业在利用废弃物方面，一定要有安全意识，水泥生产系统并非是万能的万物可纳系统，必须有所限制，否则将会带来无法弥补的损失和遗憾。对于协同处置废弃物的水泥生产企业，为了保证处置过程的排放控制和产品的安全性，必须重视源头控制，这也是环境监测的重要内容见表2。
(1)无法控制的含有挥发性物质(有毒有害有机物、易挥发性重金属)，绝对禁止进入水泥生产系统协同处置。其检测频度，应根据废弃物变化情况多样品检测分析和控制。
(2)含有放射性物质和医疗卫生垃圾的废弃物，因涉及免疫安全，绝对禁止利用水泥窑协同处置。
(3)含有对水泥产品质量带来一定影响，且对环境影响较小的物质(K、Na、S、Cl、P等干扰元素、非扩散重金属)，必须进行协同限量控制。其检测频次必须根据生产控制要求进行检测控制。
(4)含有交互影响生产系统安全运行和环境要素的物质，必须限量控制;对于含有一些微量元素的物质在混合使用时，不仅给系统带来安全隐患，也会对环境指标的控制带来影响;例如：在原、燃料及废弃物中的协同Cl含量超过限定性标准(>0.015%)时，绝对禁止含有锌、铅、铜等元素的物质进入，以免因锌、铅和氯元素的协同作用，导致设备的快速腐蚀问题;以及因氯在铜离子催化作用下，导致二恶英超标，难于控制;其检验控制的频次，必须根据水泥厂的生产控制要求，同步进行检测分析和控制。
(5)对于易燃、易爆危险废弃物限制或有条件处置，在没有解除或明确采用有效预处理控制之前，绝对禁止进入水泥生产系统中协同处置，必须采用适时严格监控。
2.2 以气相为主，气、固、液混合相中的污染物监测与控制
在水泥窑协同处置废弃物的过程中，废弃物预处理系统和水泥生产接纳处置系统外排气体是环保监控的重点内容。
(1)气相中的固体污染物：粉尘、重金属类物污染物、二恶英类物污染物。
如废弃物预处理系统没涉及到粉尘，可以不进行检测，如涉及到粉尘，必须对排放点进行检测控制;水泥生产企业粉尘排放检测原本是其核心检测内容，目前已实现不间断在线监控;重金属污染物，目前按照标准GB30 485执行，其采样分析频次，应在前述源头检测和限量控制基础上，宜采用后续连续评估和定期采样检测分析相结合的监控方案;二恶英类污染物，其同分异构体多达210(75+135)种之多，属混合型有机物，检测和分析过程复杂，需时较长，检测成本较高，目前尚无在线监测分析手段。鉴于生产系统采用原、燃料和产品稳定性以及协同处置废弃物的可控性，二恶英产生和波动应该是可控的，在生产条件和协同处置无明显变化情况下，建议二恶英的采样分析频次应控制在每季度1次，1年4次;如果生产条件发生较大变化，须添加变化期内的监测频次。
(2)气相中的气体污染物：NOx、SO2、NH3、CO、HF、HCl、CH4、CO2、TOC混合物、臭气等。
气相中的气体污染物较多，需检测的内容也较多，目前多可实现在线监制，鉴于重要性、毒性、连续性和变化情况，应分别采用几种方案进行监控。对于NOx、SO2、NH3、CO四种污染气体可采用在线监控，其中NH3主要来源于废弃物(发酵)、水泥厂脱硝过程，视其情况确定是否需要采用在线监测，如浓度较低，可采用定期抽样检测，对于处置陈腐废弃物和氨逃逸严重区域，必须实现在线检测;一般情况下，水泥生产企业均对CO进行监控，如需检测可直接采集数据，无需专门仪器;对协同处置含微量氟和氯废料的企业，须对HF、HCl进行在线监制，一般不处置含氟和氯较高的废弃物，采样频次可根据具体情况而定。对于CO2、CH4、TOC混合物气体的监测，CO2除特殊需要可实现在线检测，如无特殊需要，可以采用评估方法进行核定;对CH4、TOC废气的监测，除特殊需要采用在线检测外，可定期采样离线监测。如有条件，每周定期采样两次，即可实现监测的控制要求。对于预处理系统或废弃物接纳缓存区域集中负压抽风排气系统以及有异味存在的外部环境气体，均需要进行臭气定时检测和分析，必要时可提高监测频次，为制定控制措施提供依据。
(3)气相冷凝液的毒性和有害成分的分析和处置。由于烟道气中含有大量水分，夏季难以冷凝，冬季极易在下游冷凝，形成液体污染物，遇此情况时，应进行收集检测，分析评估液体污染物的酸碱度pH、有机物成分和毒性，决定是否需要特殊处置。
原标题：水泥窑协同处置废弃物的安全环保排放过程控制(上)
