危险废物的处置技术及综合利用

危险废物的处置技术及综合利用

郝海松,谢 毅,杨 林

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(1.盐城市科技局情报所,江苏盐城224002;2.盐城宇新固体废物处置有限公司,江苏盐城224007)

摘 要:详细介绍了国内外危险废物处置采用的技术,如固化技术、回转窑焚烧技术以及物化法处理技术,概述了危险废物综合利用的方法,指出综合利用是实现危险废物资源化、减量化的重要手段之一,并针对几种典型危险废物介绍了目前国内外常用的处置方法。关键词:危险废物;处置技术;综合利用

中图分类号:X7 文献标识码:A 文章编号:1671-1556(2009)02-0036-04

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TreatmentTechnologyandMultipurposeUseofHazardousWastes

HAOHa-isong1,XIEYi1,YANGLin2

(1.IntelligenceInstitute,YanchengScience&TechnologyBureau,Yancheng224002,China;

2.YanchengYuxinSolidWastesDisposalLtd.,Yancheng224007,China)

Abstract:Thispaperdiscussesthetreatmenttechnologyofhazardouswastesathomeandabroad.Theso-lidifyingtechnology,rotarykilnburningtreatmenttechnologyandphysicalandchemicaltreatmenttech-nologiesareintroducedindetails.Thepaperalsobrieflydescribesseveralmethodsforthemultipurposeuseofhazardouswastesaswellassomespecifictreatmentmethodsoftypicalhazardouswastes.Itpointsoutthatthemultipurposeuseisoneofthemostimportantmeanstoreducehazardouswastesandturnthemintousefulresourcesand,therefore,itshouldbegiventoppriority.Keywords:hazardouswastes;treatmenttechnology;multipurposeuse

0 引 言

1998年7月1日我国环境保护总局等部门颁布实施了5国家危险废物名录6,开展了针对危险废物的特殊管理和处置工作;2008年8月1日,新的5国家危险废物名录6施行,除了进一步明确危险废物的基本方法、建立危险废物的列入标准和原则外,还特别提到了医疗废物的分类以及当危险废物与非危险废物混合时形成的混合危险废物的管理方法。随着我国国民经济的快速发展,危险废物的产生量逐渐增多,2007年危险废物产生量已达1079万t,如不加以无害化处理,将对环境造成严重的污染和生态破坏,因此研究危险废物的处置及综合利用具有重要意义。

1 危险废物处置技术

在危险废物处置技术方面,目前国内外已有一些行之有效的处理手段,如固化法、物化法及回转窑焚烧法等[1]。1.1 固化法[2]

固化法是处理重金属废物和其他非金属危险废物的重要手段。通过固化把有害的废物固定在一种惰性的不透水的基质中,或者将有毒有害污染物转变为低溶解性、低迁移性及低毒性的物理和化学特性比较稳定的物质,从而达到减轻或消除其危害性的目的。

目前,常用的固化技术主要有水泥固化、石灰固化、沥青固化和药剂稳定化等。水泥固化使用水泥

*收稿日期:2008-11-11 修回日期:2008-12-01

作者简介:郝海松(1974)),男,工程师,主要从事环境保护及化工方面的研究。E-mail:hhsong740529@163.com

作为危险废物稳定剂,由于水泥是一种无机胶结材料,经过水化反应后可以生成坚硬的水泥固化体,从

而达到降低废物中危险成分浸出的目的;石灰固化是指以石灰、熔矿炉炉渣以及含有硅成分的粉煤灰和水泥窑灰等具有波索来反应的物质为固化基材而进行的危险废物固化操作;沥青固化是以沥青类材料作为固化剂,与危险废物在一定的温度下均匀混合,产生皂化反应,从而使有害物质包容在沥青中形成固化体;药剂稳定化是近年来针对重金属废物的处置问题而发展起来的处理技术,包括pH控制技术、氧化/还原电势控制技术和沉淀技术,其作用机理是在一定的药剂作用下,改变废物中重金属的化合态,使其稳定不浸出。1.2 物化法[3]

物化法是通过对不同性质的危险废物采用相应的化学反应或溶剂萃取,将危险废物转化为非危险废物的一种处理技术。该法主要用于处理有机医药废液、含油废液、各类酸碱废液等液体危险废物、多氯联苯和其他固态危险废物,具有针对性强、回收利用价值高等优点,但存在专用设备多、设备通用性差、处理成本较高等缺点。

1.3 回转窑焚烧法

回转窑焚烧法是将废物经过适当的预处理(分类混合、按性质和热值配伍等),再将废物和辅助燃料加入倾斜的回转窑高端,随着回转窑的旋转,废物逐渐通过回转窑被氧化或粉碎,灰渣在窑体的低端排放并收集,排放的废气需要进行脱酸和除尘处理,飞灰在填埋前需进行固化处理。回转窑焚烧处理技术可以处理固体、液体和气体状态的工业废物和生活废物,是当今处理固体废物/危险废物最为广泛的技术,但该技术存在着投资大等缺陷。1.4 其他方法

危险废物处置还包括高温蒸汽灭菌、微波、等离子体焚烧、热解焚烧、湿空气氧化、高级生物、碱金属脱氯、水泥窑焚烧、熔融焚烧、离心分离和电解氧化等处理技术。

高温蒸汽灭菌处理技术是利用高温高压蒸汽消灭细菌的最常用方法,主要用于处理感染性废物;微波处理技术是利用微波增湿加热物体内部,消灭医疗废物中携带的各种致病菌和感染体等;等离子体处理技术是采用等离子火炬或弧将危险废物加热至超高温(一般控制在3000~5000e,最高可超过10000e),此时基本粒子的活动能量远大于任何分子间化学键的作用,物质的微观运动以原子热运动为主,原有的物质结构被打破,为原子状态,使其丧

[3]

失活力,从而将复杂的物质转化为简单的无害物质;三燃式危险废物焚烧技术是一种结合新旧工艺特点而研制出的新型焚烧技术,该焚烧炉采用回转热解窑作为一次燃烧处理方式,再由往复式炉排炉进行二次焚化燃烧,未燃尽的气体粉尘进入三燃室充分分解燃烧,其烧尽率高、热能效率高,有较强的应用推广价值。

2 危险废物的综合利用

综合利用是实现危险废物资源化、减速量化的重要手段之一,目前危险废物综合利用的方法主要以下几种:2.1 溶剂的再生

通过分离废溶剂中的污染物使溶剂再生,生产具有原有溶剂质量的再生溶剂,或者低一级的其他用途产品(如喷漆稀释剂等)。溶剂的分离方法有:蒸馏(精馏)、过滤、简单蒸发、离心、吹脱(气提)等。2.2 油脂的再生

废润滑油经再生处理后,所得到的回收油质量基本相当于原有产品质量。油脂分离方法主要有酸泥法和精馏(蒸馏)法两种。酸泥法又称硫酸白土法,硫酸精制的目的是通过硫酸的氧化、溶解与凝聚作用除去废润滑油中由于氧化变质而产生的不饱和烃、氧化胶质、沥青质及树脂等有害组分,白土吸附除去其中未被酸洗掉的沥青、胶质、环烷酸、多环芳香烃等有害物质,并起到脱水、脱色的作用。2.3 燃料的利用

燃料的利用包括燃料的调制与能量的回收。燃料的调制是从废油、废溶剂、蒸馏釜残物等危险废物中回收生产废物衍生燃料的过程,具体做法是将具有高热值的各种废物按一定的配制规则混合调配或将废物与煤或者燃料油混合调配。共焚烧是回收利用危险废物能量的一种方法,在进行共焚烧时,废物只作为补充燃料,废物在入炉前需与一次燃料(煤、燃料油)混合后使用,这样既能回收能量,又能对有机类有害废物起到分解和破坏作用。2.4 金属的回收

金属的回收主要是从含重金属的危险废物中回收金属,主要采用的方法有火法冶金和湿法冶金。火法冶金是利用不同金属熔点和沸点的差异,将废物加热至高温而达到分离金属的目的,主要设备有焙烧炉和熔融炉。湿法冶金是通过萃取、浓缩过程从液相中回收金属,金属分离的方法有离子交换、电解、反渗透、膜过滤、吸附、污泥浸沥、电解沉积、溶剂

38 吹脱和沉淀等。

安全与环境工程

第16卷

点温度下变成致密的烧结体并符合材料特性的要求,烧结温度通常发生在主要成分绝对熔融温度的1/2~1/3之间;熔融是在高于飞灰熔点的温度下,飞灰中固体颗粒发生熔融相变,成为液态溶渣,然后经过快速冷却形成致密的玻璃态溶渣,将重金属固化在网络中实现稳定化,此外玻璃态溶渣还可以作为建筑材料实现资源化利用。高温处理可以分解破坏绝大部分二恶英类有机污染物,并将大部分重金属固化在固体中实现稳定化,相对于水泥固化和湿式化学处理而言,它具有运行适中、减量显著(减量可达1/2~1/3)、稳定性高,并可实现资源化利用的特点。

3.3 电子电器废弃物的处置

废弃电子电器含有多种有毒有害成分,目前国内大部分电子废物都是采用原始低水平的处理手段进行回收,其中很多没有利用价值的危险废物被随地抛弃或经简单的焚烧,造成了日益严重的环境污染。由于电子废物的种类繁多、组成复杂,各种聚合物、金属、无机惰性填料或增强剂黏合混杂在一起,使得回收过程中的分离异常困难,采用热处置技术可以较容易地从中回收能源和有用成分,避免了复杂而昂贵的分离、分类过程,此外其在减容减量、处理规模和效率方面也是其他回收技术无法比拟的,因此开发适合于电子放弃物的焚烧、热解、熔炼等热处置回收技术已经成为当前电子废物利用研究领域的一个重要方向。

目前,电子电器废弃物的热处理回收技术主要有焚烧、热解、气化以及真空热处置,其中热解技术是解决未来电子电器废弃物污染的首选技术,具有较好的发展前景。热解是在无氧的条件下加热,将高分子聚合物材料转化为低分子化合物,以燃料或化工原料的方式获得回收利用,同时使聚合物与金属、填料得到分离。热解是以热分解废物生产燃料回收热能的方式,其能量利用效率比直接燃烧高得多,回收成本也更低,并且热裂解所消耗的能量非常少,一般只占废弃物总能量的10%左右。电子废物的热解主要是分解其中的塑料部分,回收原理与其他塑料废物并无原则的区别,因此可以利用现有的塑料热解回收工艺处理电子塑料废物,但要结合电子塑料废物自身的特点选用热解方式。

此外,电子废弃物中的贵重金属富集度较高,具有很大的回收利用价值。目前,电子废弃物中贵重金属的回收技术主要有火法冶金、湿法冶金、生物技术及超监界流体萃取技术。生物技术提取电子废弃物中的贵重金属,是利用活的或者死的微生物细胞

3 几种典型危险废物的处置

3.1 医疗废物的处置

医疗废物是指医疗卫生机构在医疗、预防、保健以及其他相关活动中产生的具有直接或者间接感染性、毒性以及其他危害性的废物。医疗废物含有大量的病毒、细菌,属重度污染的危险废物,对人体健康及生态环境具有极大的危害性。医疗废物主要包括手术过程中产生的人体组织器官、血制品残余物、动物试验与生物培养残余物、一次性的医疗用品及敷料、废水处理的污泥、过期药品、废显(定)影液等,严格来说还包括病人接触过的、来自病人身上的各种废物以及医院办公室、医院食堂等地产生的生活垃圾。

目前,国内外医疗废物的处置方法主要有化学消毒、高压蒸汽消毒、干热消毒、电磁波消毒、热处理(焚烧、热解及气化)及新型处理(等离子体和辐射处理工艺)等。高压蒸汽消毒、等离子、微波及放射等处理方法对技术要求高、投资较大、运行成本高,且运行成功的实例不多。高温焚烧是一种可同时实现危险废物无害化、减量化和资源化的有效的处理技术,可以满足最严格的环境标准;尽管其处理量和投资大,对废物的热值有一定的要求,焚烧过程中可能会产生二恶英等污染物,但从其投资和运行成本、经济效益和社会效益看,是一种最具应用价值、最适合我国国情的医疗废物处理方法。目前,我国医疗废物高温焚烧所采用的焚烧炉炉型主要有炉排型焚烧炉、回转式焚烧炉(回转窑)、热解-焚烧炉,其中热解-焚烧炉和回转窑处理医疗废物和工业危险废物较为合适和可靠,但医疗废物更适合采用热解-焚烧炉单独进行集中处理,可以降低技术难度和处理成本。

3.2 焚烧飞灰的处置[4]

焚烧飞灰作为一种高比表面物质,不但富集大量的汞、镉、铅等有毒重金属,而且也富集大量的二恶英类物质,是一种同时具有重金属危害特性和环境持久性有机毒物危害特性的双料危险废物,对人体健康和生态环境具有极大的危害性。

焚烧飞灰的处置主要包括高温处理、水泥固化处理和湿式化学处理。高温处理包括烧结和熔融两种方式:烧结和熔融技术都源于材料领域,烧结从宏观方面来讲,是在高温作用下,固体颗粒获得扩散能量,将大部分甚至全部气孔从晶体中排除,在低于熔

第2期 郝海松等:危险废物的处置技术及综合利用

39

及其代谢产物,通过物理、化学作用(包括络合、沉积、氧化还原、离子交换等作用)吸附金属的过程,具

有在低浓度下选择性高、节能高效、pH值和温度条件范围宽、运行费用低、无二次污染等优点。超临界流体萃取技术是将超临界流体作为溶剂,从固体或液体中萃取可溶组分的传质分离操作技术。采用超临界流体(如超临界CO2)提取重金属离子是一项未成熟的技术,由于CO2的非极性及金属离子萃取时电荷平衡的要求,超临界CO2几乎不能溶解金属离子,但是可以使用共溶剂和配体增加金属离子的溶解度,与传统的溶剂萃取相比,超临界流体萃取具有较选择性高、速度快、效率高等优点

[5]

足,因此应集中力量加快示范工程建设。在示范工程建设中,应充分引进国外先进、成熟的技术,逐步

积累经验和教训,进一步推进设备的国产化、标准化工作,以便更好地引导和规范全国大规模项目的建设,从而实现危险废物的资源化和减量化,避免环境污染。参考文献:

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[5]任君焘,鞠美庭.电子废弃物中贵重金属的回收技术研究[J].环

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。

4 结 语

我国危险废物处置工作起步较晚,经验相对不

(上接第35页)

均处于灰类Ñ;样本3各级聚类系数中最大值处于灰类Ò。由灰类级别所代表的意义可知,第一和第三监测对象属于未污染灰类,而第二监测对象属于轻污染灰类,对人类健康已有不利影响,因此需要采取相关措施对该对象实施空气污染治理。而进一步

11

从聚类系数R1=0.57、R3=0.63可知,同属于未污

行比较,可以看出灰色聚类决策方法运用于室内空

气环境质量评价是可行的,得到的结果是可信的,并且简单方便。该方法与室内空气污染预测方法结合,可用于室内布局和通风措施的预评价、室内空气污染的治理等,对促进室内空气质量的改善具有重要意义。参考文献:

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[6]GB50325-2001,民用建筑工程室内环境污染控制规范[S].[7]中华人民共和国环境保护部,中华人民共和国卫生部.室内环境

质量评价标准(草案)[S].2002.

染灰类的第一监测对象的室内空气质量优于第三监测对象,此结果可用于比较不同时间、不同地点的室

内对象的空气污染程度。

表4 污染因子各灰类的权重Table4 Weightsofpollutantforeachgrey

classification(Gkj)

灰类未污染(k=1)轻污染(k=2)重污染(k=3)

CO2(j=1)G11=0.4385G21=0.3580G31=0.2657

CO(j=2)

1

G2=0.26152G2=0.31283=0.4230G2

PM10(j=3)G13=0.3000G23=0.3292G33=0.3113

3 结 语

将3个室内监测对象的实测数据与评价结果进

通讯作者:王李管(1964)),男,博士,教授,博士生导师,主要从事数字化矿山方面的研究.E-mail:support@dimine.net