水泥协同处置固废实验室解决方案
项目意义
水泥协同处置是水泥工业提出的一种新的废弃物处置手段，它是指将满足或经过预处理后满足入窑要求的固体废物投入水泥窑，在进行水泥熟料生产的同时实现对固体废物的无害化处置过程。水泥窑协同处置可用于处理危险废物、生活垃圾(包括废塑料、废橡胶、废纸、废轮胎等)、城市和工业污水处理污泥、动植物加工废物、受污染土壤、应急事件废物等固体废物。但是，放射性废物、爆炸物及反应性废物、未经拆解的废电池、废家用电器和电子产品、含汞的温度计、血压计、荧光灯管和开关、铬渣、未知特性和未经鉴定的废物禁止入窑进行协同处置。
除此之外，入窑固体废物应具有相对稳定的化学组成和物理特性，其重金属以及氯、氟、硫等有害元素的含量及投加量应满足《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范》(HJ662-2013)的要求。协同处置运行操作的技术要求主要包括:固体废物的准入评估、固体废物的接收与分析、固体废物的贮存以及预处理、固体废物在厂内的运输、固体废物的投加等，具体详见《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范》(HJ662-2013)和《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》(GB30485-2013)。
排放限值
(1)大气污染物限值
利用水泥窑协同处置固体废物时，水泥窑及窑尾余热利用系统排气筒大气污染物中颗粒物、二氧化硫、氮氧化物和氨的排放限值按《水泥工业大气污染物排放标准》(GB4915-2013)中的要求执行。其他污染物执行下表中规定的最高允许排放浓度。
协同处置固体废物水泥窑大气污染物最高允许排放浓度
单位:mg/m(二恶英除外)
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污染物 |
最高允许排放浓度限值 |
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氯化氢(HCl) |
10 |
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氟化氢(HF) |
1 |
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汞及其化合物(以Hg计) |
0.05 |
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铊、镉、铅、砷及其化合物(以Tl+Cd+Pb+As计) |
1 |
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铍、铬、锡、锑、铜、钴、锰、镍、钒及其化合物 (以Be+Cr+Sn+Sb+Cu+Co+Mn+Ni+V计) |
0.5 |
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二恶英类 |
0.1ngTEQ/m |
(2)水泥产品污染物控制
a、协同处置固体废物的水泥窑生产的水泥产品，其质量应符合《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)的标准;
b、协同处置固体废物的水泥窑生产的水泥产品中污染物的浸出，应满足相关的国家标准要求。
检测标准
1、GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》
2. GB4915-2013 《水泥工业大气污染物排放标准》
3、GB 5086.1-1997 《固体废物 浸出毒性浸出方法 翻转法》
4、GB/T 15555.1-1995 《固体废物 总汞的测定 冷原子吸收分光光度法》
5．GB30485-2013《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》
6、GB/T 213-2008《煤的发热量测定方法》
7、GB/T 219-2008《煤灰熔融性的测定方法》
8、GB/T 15555.1-1995 《固体废物 总汞的测定 冷原子吸收分光光度法》
9、GB/T 15555.2-1995 《固体废物 镉、铜、铅、锌的测定 原子吸收分光光度法》
10、GB/T 15555.3-1995 《固体废物 砷的测定 二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法》
11、GB/T 15555.4-1995 《固体废物 六价铬的测定 二苯碳酰二肼分光光度法》
12、GB/T 15555.6-1995 《固体废物 总铬的测定 直接吸入火焰原子吸收分光光度法》
13、GB/T 15555.10-1995 《固体废物 镍的测定 丁二酮肟分光光度法》
14、GB/T 15555.11-1995 《固体废物 氟化物的测定 离子选择电极法》
15、GB/T
15555.12-1995 《固体废物 腐蚀性的测定 玻璃电极法》
16、GB 18484―2001《危险废物焚烧污染控制标准》
17、GB 18599-2001《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》
18、HJ 781-2016 《固体废物 22种金属元素的测定 电感耦合等离子体发射光谱法》
19、HJ/T 20-1998 《工业固体废物采样制样技术规范》
20、HJ/T 299-2007 《固体废物 浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法》
21、HJ/T 300-2007 《固体废物 浸出毒性浸出方法 醋酸缓冲溶液法》
22、HJ/T 20-1998 《工业固体废物采样制样技术规范》
23、HJ/T 299-2007 《固体废物 浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法》
24、HJ/T 300-2007 《固体废物 浸出毒性浸出方法 醋酸缓冲溶液法》
13 HJ/T 166-2004 《土壤环境监测技术规范》
14 HJ/819-2017 《排污单位自行监测技术指南 总则》
15 HJ848-2017 《排污单位自行监测技术指南 水泥工业》。
图1.ICP6800电感耦合等离子体原子发射光谱仪
表1.ICP6800主要技术参数
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高频发生器 |
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工作频率 |
27.12MHz |
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频率稳定性 |
﹤0.05％ |
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输出功率 |
800W ～1600W |
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输出功率稳定性 |
≤0.05％ |
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匹配方式 |
自动匹配 |
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扫描分光器 |
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光路 |
Czerny turner型 |
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焦距 |
1000mm |
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光栅规格 |
离子刻蚀全息光栅，刻线密度3600L/mm或2400L/mm或4320L/mm；刻划面积（80×110）mm |
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线色散倒数 |
0.26nm/m |
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分辨率 |
≤0.008nm(3600线光栅） |
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≤0.015nm(2400线光栅) |
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≤0.005nm(4320线光栅) |
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整机技术指标 |
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扫描波长范围 |
190nm～500nm（3600L/mm光栅） |
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190nm～800nm（2400L/mm光栅） |
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190nm～460nm（4320L/mm光栅） |
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重复性 |
RSD≤1.5％ |
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稳定性 |
RSD≤2.0％ |
●样品可测量元素评估
1）要求：取样需要有代表性
2）方法：散点取样（不同部位取样并搅拌均匀）
3）设备：取样袋、取样铲等
3、样品信息建档
1）要求：样品信息需详细并真实可靠
2）内容：样品信息需包括样品名称、样品编号、取样时间、取样人员、样品重量、样品外观、样品气味等
4、样品前处理
1）含水率测定
称取50-100g样品置于具盖容器中，于105℃下烘干，恒重至两次称量值的误差小于±1%，计算样品含水率：
η=(A-B)/A
A：样品干燥前重量
B：样品干燥后重量
η: 样品含水率
仪器设备：分析天平、称量瓶
2）样品破碎
样品颗粒应可以通过9.5mm孔径的筛，对于粒径大的颗粒可通过破碎、切割或者碾磨降低粒径。
设备：筛（孔径9.5mm）、破碎机
3）确定使用的浸提剂
（1）浸提剂：通过溶解、分离或交换，提取样品中某些成分而使用的溶剂。
（2）种类：
浸提剂1#：加入5.7ml冰醋酸至500ml试剂水中，加64.3ml 1mol/L氢氧化钠，稀释至1L。配制后溶液的pH值应为4.93±0.05。
浸提剂2#：用试剂水稀释17.25ml的冰醋酸至1L。配制后的溶液pH值应为2.64±0.05。
3）选择浸提剂
取5.0g样品至500ml烧杯或锥形瓶中，加入96.5ml试剂水，盖上表面皿，用磁力搅拌器猛烈搅拌5min，测定pH，如果pH<5.0，用浸提剂1#；如果pH>5.0，加上3.5ml 1M盐酸，盖上表面皿，加热至50℃，并在此温度下保持 10min。将溶液冷却至室温，测定pH，如果pH<5.0，用浸提剂1#；如果pH>5.0，用浸提剂2#。
药剂：1mol/L氢氧化钠溶液、冰醋酸（优级纯）、 1mol/L盐酸
设备仪器：磁力搅拌器、 pH计、水浴锅、烧杯、锥形瓶、表面皿、量筒、移液管
5、浸出液制备
浸出液制备方法
称取75-100g样品，置于2L提取瓶中，根据样品的含水率，按液固比为20:1（L/Kg）计算出所需浸提剂的体积，加入浸提剂。
A(1- η)/X=1/20
A：称取样品重量（单位g）
η: 样品含水率
X：浸提剂体积（单位ml）
将已加入浸提剂的提取瓶，盖紧瓶盖后，固定在翻转式振荡仪上，调节转速为30±2r/min，于23±2℃下振荡18±2h。在振荡过程中如有气体产生，应定时在通风厨中打开提取瓶，释放过度的压力 。
注意：在振荡过程中需要注意提取瓶是否有漏水现象，如有泄露，立即停止，更换新提取瓶，重复以上步骤重新制备浸出液。
设备仪器：翻转振荡仪，电子天平，量筒，烧杯，移液管 、提取瓶（2L）等。
6、浸出液后处理
1）过滤
振荡过后浸出液需过滤处理，过滤用滤膜要求为玻纤滤膜或微孔滤膜，孔径0.6-0.8μm
考虑到元素检测仪器需求，应使用高压过滤器进行过滤，能较大幅度降低水的盐度，以防止仪器堵塞。
设备仪器：高压过滤器、滤膜、氮气发生器、烧杯等。
2）消解
为消除浸出液中有机物或还原性物质对元素检测的影响，浸出液需进行消解处理。
目前微波消解较为普遍，效率高，且反应彻底。
微波消解仪在使用过程中需注意安全，应规范操作，并在通风厨中进行。
设备仪器：微波消解仪、烧杯、量筒、搅拌棒等
药剂：浓硝酸等
●前处理设备
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1 |
电热鼓风干燥箱 |
1 |
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= 1 \* GB3 ①箱体内均采用镜面不锈钢氩弧焊制作而成，箱体外采用优质钢板，造型美观、新颖。 = 2 \* GB3 ②采用具有超温偏差保护、数字显示的微电脑温度控制器，带有定时功能，控温精确可靠。 = 3 \* GB3 ③热风循环系统由能在高温下连续运转的风机和合适风道组成，提高工作室内温度均匀度。 = 4 \* GB3 ④采用新型的合成硅密封条，能长期高温运行，使用寿命长，便于更换。 = 5 \* GB3 ⑤可以从控温面板上调节箱内进风和排气量大小。 |
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2 |
电子精密天平 |
1 |
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= 1 \* GB3 ①原装进口，超级单体传感器 = 2 \* GB3 ②40M超高速微处理器MC1，五面玻璃防风罩 = 3 \* GB3 ③蓝色背景光的液晶显示屏，四级防震 = 4 \* GB3 ④可读性：0.1mg，最大称量值：200g， = 5 \* GB3 ⑤重复性(S)：0.1mg，线性：±0.2mg。
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进口 |
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3 |
分析天平 |
1 |
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0.9 |
0.9 |
称量范围：0～600g；感量：0.01g； |
进口 |
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4 |
微波消解仪（含消解罐） |
1 |
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= 1 \* GB3 ①电源：220-240、VAC50/60Hz、8A； = 2 \* GB3 ②微波频率：2450MHz；整机安装功率：1800W；微波最大输出功率：1300W，微波非脉冲连续自 = 3 \* GB3 ③动变频控制；可实现最大功率1300W长时间连续工作； = 4 \* GB3 ④温度控制系统：铂金电阻温度传感 = 5 \* GB3 ⑤测温范围：0-300℃, 精度±1℃指铂金电阻 = 6 \* GB3 ⑥温度传感器的量程及精度；压力控制系统：压电晶体压力传感 = 7 \* GB3 ⑦控压范围：0-10MPa (1500psi)，精度±0.01MPa，指压电晶体压力传感器的量程范围及 = 8 \* GB3 ⑧精度；样品在消解过程中与外部环境完全隔绝； = 9 \* GB3 ⑨微波炉腔：316L不锈钢腔体，里外多层特氟隆防腐涂层。 |
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5 |
加热电磁搅拌器 |
1 |
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0～1800r/min 温度0～100℃可调，配搅拌子6个 |
国产 |
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6 |
超纯水机 |
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= 1 \* GB3 ①预处理系统去除源水颗粒物质、铁、锰、余氯、钙、镁离子及吸附有机物、异味等 |
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7 |
水浴锅 |
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= 1 \* GB3 ①采用不锈钢内胆、烧杯孔可任意改变大小。 = 2 \* GB3 ②高精度微电脑控制器，控温精确可靠。 = 3 \* GB3 ③超温声光跟踪报警，使样品得到可靠保护。 |
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20 |
马弗炉 |
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= 1 \* GB3 ①采用双层壳体结构，配有风冷系统，使得壳体表面温度<60℃。 = 2 \* GB3 ②采用五面加热。可以获得均匀的温度场。 = 3 \* GB3 ③采用双热偶双仪表进行温度控制和检测，以保证不出现超温的情况发生。 = 4 \* GB3 ④顶部设有的通风口，可排出炉腔内的腐蚀性气体和水分，从而延长加热元件的使用寿命。 = 5 \* GB3 ⑤采用PID控制器，可以设置30段升降温程序。 = 6 \* GB3 ⑥采用双仪表及OMEGA的双极K型super铠装热偶，一极控制温度采集，一极报警温度采集，当出现两极温度差别过大时，会有报警并及时切断主线路。 |
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8 |
定量移液器 |
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0.1-1ml任意设定，固定移液，精度≤±5ul。带D吸头1盒 。0.1-1ml任意设定，固定移液，精度≤±5ul。带D吸头1盒 。 0.1-2ml任意设定，固定移液，精度≤±5ul。带D吸头1盒 。 1-5ml任意设定，固定移液，精度≤±25ul。带吸头1盒。 1-10ml任意设定，固定移液，精度≤±25ul。带E吸头1盒。 |
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9 |
冰箱 |
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配套 |
0.5 |
0.5 |
= 1 \* GB3 ①高精度电脑温度控制系统：箱体内置精度温度
= 2 \* GB3 ②传感器,保持箱体内部温度稳定； |
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