危险废物处理技术
环测1101
序论
人类接触危险废物的历史已经相当悠久了。自然界中本身就存在着许多的有害物质，人们在生存发展的过程中，即从环境中摄取必要的生活生产物资进行生活生产活动时，同时也会不可避免地接触、制造甚至摄入某些有毒有害的物质。然而，这些危险物质的数量以及其和人类的接触是极其有限的，同时，随着生活经验的积累，人们知道怎样去识别、克服、抵御周围的危险废物，并可将这些生活经验代代相传。
随着工业革命在欧洲兴起并迅速在世界各地蔓延发展至今，工业革命带给人类的不仅是超过历史任何时期的物质文明发展，同时还带来了超过历史所有时期产生数量总和的危险废物。各种有毒有害的废弃物的数量和品种不断增多，如：各种矿渣、废酸废碱、合成农药、油漆、防腐剂、医疗废物等，这些废物似乎已在人类生活的环境中无处不有。可以这样说，随着工业的蓬勃发展，人类文明的进步，危险废物也在同步增加。而人们对一些合成物质危害性的认识往往需要一个过程，致使很难做到防患于未然。危险废物造成了许多无法挽回的悲剧，这些教训十分惨痛。
危险废物的产生与无组织排放对环境安全与人类健康造成了严重影响。对危险废物进行全过程管理和进行处理处置是减少危险废物产生量，降低危险废物对人类与环境影响的重要措施。 近年来，危险废物对环境和健康的影响日益受到公众和法律的关注。危险废物中的有害物质不仅能造成直接的危害，还会在土壤、水体、大气等自然环境中迁移、滞留、转化，污染土壤、水体、大气等人类赖以生存的生态环境，从而最终影响到生态和健康。
危险废物是伴随生产和生活过程而产生的，如处置不当，任意露天堆放，不仅占用了一定的土地，导致可利用土地资源减少，而且大量有毒废渣中的有毒物质一旦进入土壤，会被土壤所吸附，对土壤造成污染。
危险废物可以通过多种途径污染水体，如可随地表径流进入河流湖泊，或随风迁徙落入水体，特别是当危险废物露天放置时，有害物质在雨水的作用下，很容易流入江河湖海，造成水体的严重污染与破坏。最为严重的是有些企业甚至将危险废物直接倒入河流、湖泊或沿海海域中，造成更大污染。
危险废物在堆放过程中，在温度、水分的作用下，某些有机物质发生分解，产生有害气体；有些危险废物本身含有大量的、易挥发的有机物，在堆放过程中会逐渐散发出来；还有一些危险废物具有强烈的反应性和可燃性，在和其他物质反应过程中或自燃时会放出大量CO2、SO2等气体，污染环境，而火势一旦蔓延，则难以救护；以微粒状态存在的危险废物，在大风吹动下，将随风飘扬，扩散至远处，既污染环境，影响人体健康，又会玷污建筑物、花果树木，影响市容与卫生，扩大危害面积与范围；此外，危险废物在运输与处理的过程中，产生的有害气体和粉尘也是十分严重的。
危险废物扩散到大气中的有害气体和粉尘不但会造成大气质量的恶化，而且一旦进入人体和其它生物群落，还会危害到人类健康和生态平衡。所以研究危险废物，也是环保的一项重要内容。
第一章 危险废物概述
一、危险废物的定义
危险废物又称为“有害废物”、“有毒废渣”等。针对危险废物，发达国家虽然已经制定了各种法规和制度，但关于危险废物的定义，各国、各组织有自己的提法，还没有在国际上形成统一的意见。但根据定义的应用性可以分为三类定义方法：法律定义、排他性定义和包含性定义。
法律定义通常出现在关于危险废物的立法中，法律本身要求对立法的范围做简要的描述，如我国《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》（2004.12.29）并未明确危险废物的定义，但
明确了固体废物分为工业固体废物、生活垃圾和危险废物。法律定义的实践作用是极其有限的，必须经过解释才能建立一个可以应用的危险废物定义。
排他性定义是一种基于排他原理的定义方法，即危险废物可以是传统废物管理系统可以处置的废物之外的废物。即不包括在常规水处理、废气处理、生活垃圾和一般工业固体废物处理之外的废物，这种定义在实践中也没有应用意义，特别是对危险废物的管理、处理与处置。
包含性定义是试图通过名录或者标准明确某种废物是否是危险废物，如果废物达到这类标准或者包含在名录内则属于危险废物。包含性定义可以分为三类：通用定义、组分定义和性质定义。通用定义是基于对废物产生过程的描述来确定是否属于危险废物，例如：来自储油罐底部和溶剂回收蒸馏塔底部的污泥；组分定义是指若废物中含有的某种组分超过标准的要求，即可确定为危险废物；性质定义是根据危险废物的性质如毒性、可燃性、放射性、腐蚀性等性质判断是否属于危险废物。
二、危险废物的分类
危险废物根据物理相态、产生形式、产生源、化学组成等分类原则可以分为不同的类别。 根据物理相态分，危险废物可以分为固态、液态和气态。危险废物在不同国家的管理中均属于固体废物管理的范畴，但与常规理解的固体废物不同，危险废物不仅包括固态废物，也包括液态废物，如废矿物油、废有机溶剂或有机溶剂废物、废液体农药废物等，同时也包括装入密封罐体的有害气体，如废弃的罐装Cl2等。
按照产生形式分，分为最后一个消费者丢弃的物品；生产生活过程中产生的无法用作其他用途的副产品；原有使用价值已经失去的原料或产品，如过期药剂或者包装；生产过程中产生的不能作为产品的残次品。
按照产生源分，可以分为工业源（包括矿业）危险废物和社会源危险废物，前者如工业生产过程中产生的无法利用的副产品，或者如医疗废物、汽车修理含油废物和铅酸电池、日常生活废
弃的干电池等。
按照化学组成分，根据有机和无机可以分为有机类危险废物和无机类危险废物；根据有机组成可以分为有机溶剂废物、废矿物油、含多氯联苯废物、有机树酯类废物、精馏残渣等，根据无机组成可以分为含重金属废物、无机氟化物废物、无机氰化物废物、废酸、废碱、石棉废物等。
三、危险废物的危害特性
危险废物之所以会引起危害主要是由于这些废物具有危害特性，这些危害特性主要包括：可燃性、腐蚀性、急性毒性、浸出毒性、反应性、传染性、放射性等。具体含义如下：
可燃性：燃点较低的废物，或者经摩擦或自发反应而易于发热从而进行剧烈、持续燃烧的废物，便是具有可燃性。国家规定燃点低于60℃的废物即具有可燃性。
腐蚀性：含水废物的浸出液或不含水废物加入水后的浸出液，能使接触物质发生质变，就可以说该废物具有腐蚀性。按照规定，浸出液pH≤2或pH≥12.5的废物；或温度≥55℃时，浸出液对规定的牌号钢材腐蚀速率大于0.64cm/a的废物为具有腐蚀性的物质。
反应性：在无引发条件的情况下，由于本身不稳定而易发生剧烈变化，例如：与水能反应形成爆炸性混合物，或产生有毒的气体、蒸汽、烟雾或臭气；在受热的条件下能爆炸；常温常压下即可发生爆炸等，此类废物则可认为具有反应性。
毒性：危险废物的毒性表现为三类：
（1）浸出毒性 用规定方法对废物进行浸取，在浸取液中若有一种或一种以上有害成分，其浓度超过规定标准，就可认定具有毒性。
（2）急性毒性 指一次投给实验动物加大剂量的毒性物质，在短时间内所出现的毒性。通常用一群实验动物出现半数死亡的剂量即半致死剂量表示。按照摄毒的方式，急性毒性又可分口服毒性、吸入毒性和皮肤吸收毒性。
（3）其它毒性 包括生物富集性、刺激性、遗传变异性、水生生物毒性及传染性等。
上述这些危险特性在某些文献中会以代码的形式来表示，相应的代码如表1－1所示：
表1－1 危险特性代码含义
危险废物的危害特性，有的表现为短期的急性危害，有的表现为长期的潜在性危害。短期的急性危害主要指急性中毒、火灾、爆炸等；长期的潜在性危害主要指慢性中毒、致癌、致畸形、致突变、污染地面水或地下水等。这些危害中与安全相关的性质有腐蚀性、爆炸性、可燃性、反应性；与健康相关的性质有致癌性、传染性、刺激性、突变性、毒性、放射性，致畸变性。
四、危险废物对环境的危害
（一）对土壤的污染
危险废物是伴随生产和生活过程而产生的，如处置不当，任意露天堆放，不仅占用了一定的土地，导致可利用土地资源减少，而且大量有毒废渣中的有毒物质一旦进入土壤，会被土壤所吸附，对土壤造成污染。其中的有毒物质会杀死土壤中的微生物和原生动物，破坏土壤中的微生态，反过来又会降低土壤对污染物的降解能力；其中的酸、碱和盐类等物质会改变土壤的性质和结构，导致土质酸化、碱化、硬化，影响植物根系的发育和生长，破坏生态环境；同时许多有毒的有机物和重金属会在植物体内积蓄，当土壤中种有牧草和食用作物时，由于生物积累作用，会最终在人体内积聚，对肝脏和神经系统造成严重损害，诱发癌症和使胎儿畸形。
（二）对水域的污染
危险废物可以通过多种途径污染水体，如可随地表径流进入河流湖泊，或随风迁徙落入水体，特别是当危险废物露天放置时，有害物质在雨水的作用下，很容易流入江河湖海，造成水体的严重污染与破坏。最为严重的是有些企业甚至将危险废物直接倒入河流、湖泊或沿海海域中，造成更大污染。其中的有毒有害物质进入水体后，首先会导致水质恶化，对人类的饮用水安全造成威
胁，危害人体健康；其次会影响水生生物正常生长，甚至杀死水中生物，破坏水体生态平衡；危险废物中往往含有大量的重金属和人工合成的有机物，这些物质大都稳定性极高，难以降解，水体一旦遭受污染就很难恢复；对于含有传染性病原菌的危险废物，如医院的医疗废物等，一旦进入水体，将会迅速引起传染性疾病的快速蔓延，后果不堪设想。许多有机型的危险废物长期堆放后也会和城市垃圾一样产生渗滤液。渗滤液危害众所周知，它可进入土壤使地下水受污染，或直接流入河流、湖泊和海洋，造成水资源的水质型短缺。
（三）对大气的污染
危险废物在堆放过程中，在温度、水分的作用下，某些有机物质发生分解，产生有害气体；有些危险废物本身含有大量的、易挥发的有机物，在堆放过程中会逐渐散发出来；还有一些危险废物具有强烈的反应性和可燃性，在和其他物质反应过程中或自燃时会放出大量CO2、SO2等气体，污染环境，而火势一旦蔓延，则难以救护；以微粒状态存在的危险废物，在大风吹动下，将随风飘扬，扩散至远处，既污染环境，影响人体健康，又会玷污建筑物、花果树木，影响市容与卫生，扩大危害面积与范围；此外，危险废物在运输与处理的过程中，产生的有害气体和粉尘也是十分严重的。
第二章危险废物处理处置方法与工艺适用性分析及应用
一、危险废物处理方法概述
对于某种废物选择哪种最佳的、实用的方法与诸多因素有关如废物的组成、性质、状态、气候条件、安全标准、处理成本、操作及维修等条件。虽然有许多方法都能成功地用于处理危险废物但常用的处理方法仍归纳为物理处理、化学处理、生物处理、热处理和固化处理。
1、 物理处理
物理处理是通过浓缩或相变化改变固体废物的结构使之成为便于运输、贮存、利用或处置
的形态包括压实、破碎、分选、增稠、吸附、萃取等方法。
2、 化学处理
化学处理是采用化学方法破坏固体废物中的有害成分从而达到无害化或将其转变成为适于进一步处理、处置的形态。其目的在于改变处理物质的化学性质从而减少它的危害性。这是危险废物最终处置前常用的预处理措施其处理设备为常规的化工设备。
3、 生物处理
生物处理是利用微生物分解固体废物中可降解的有机物从而达到无害化或综合利用。生物 处理方法包括好氧处理、厌氧处理和兼性厌氧处理。与化学处理方法相比生物处理在经济 上一般比较便宜应用普遍但处理过程所需时间长处理效率不够稳定。
4、 热处理
热处理是通过高温破坏和改变固体废物组成和结构同时达到减容、无害化或综合利用的目的。其方法包括焚化、热解、湿式氧化以及焙烧、烧结等。热值较高或毒性较大的废物采用焚烧处理工艺进行无害化处理并回收焚烧余热用于综合利用和物/化处理以及职工洗浴、生活等减少处理成本和能源的浪费。
5、 固化处理
固化处理是采用固化基材将废物固定或包覆以降低其对环境的危害是一种较安全地运输和处置废物的处理过程主要用于有害废物和放射性废物固化体的容积远比原废物的容积大。
二、 工艺适用性分析及应用
各种处理方法都有其优缺点和对不同废物的适用性，由于各危险废物所含组分、性质
不同，很难有统一模式。针对各废物的特性，可选用适用性强的处理方法 。危险废物最终处置方法 ，固体废物的最终处置方法有堆存法、填埋法、土地耕作法、深井灌注法和海洋
处置法。堆存法和土地耕作法对废物成分有一定要求，一般用于处置不溶解、不扬尘、不腐烂变质、不含重金属等不危害周围环境的固体废物，对有毒、有害物质不可施用，以防其进入生物循环系统。深井灌注方法需要将固体废物液化，形成真溶液或乳浊液。主要用于处置难于破坏、难于转化、不能采用其它方法处置或采用其它方法费用昂贵的废物。目前土地填埋法已成为固体废物最终处置的一种重要方法，也是危险废物最终处置常用且行之有效的方法。
第三章 危险废物中有害物质的物理、化学和生物转化
危险废物对健康和环境的危害除了和有害物质的成分、稳定性有关外，还和这些物质在自然条件下的物理、化学和生物转化规律有关。
1.物理转化
自然条件下危险废物的物理转化主要是指其成分相的变化，而相变化中最主要的形式就是污染物由其他形态转化为气态，进入大气环境。气态物质产生的主要机理是挥发、生物降解和化学反应，其中挥发是最为主要的，属于物理过程。挥发的数量和速度和污染物的分子量、性质、温度、气压、比表面积、吸附强度等因素有关。通常低分子有机物在温度较高、通风良好的情况下较易挥发。因而挥发是危险废物污染大气的主要途径之一。
2.化学转化
危险废物的各种组分在环境中会发生各种化学反应而转化成新的物质。这种化学转化有两种结果，一是理想情况下，反应后的生成物稳定、无害，这样的反应可作为危险废物处理的借鉴；二是反应后的生成物仍然有毒有害，比如不完全燃烧后的产物，不仅种类繁多，而且大都是有害的，甚至某些中间产物的毒性还大大超过了原始污染物，如：无机汞在环境中会转化成毒性更大的有机汞等，这也是危险废物受到越来越多关注的原因之一。在自然环境中，除反应性物质外，大多数危险废物的稳定性很强，化学转化过程非常缓慢，因此，要通过化学转化在短时间内实现
危险废物的稳定化、无害化必须采用人为干扰的强制手段，比如焚烧。
3.生物转化
除化学反应外，危险废物裸露在自然环境中，在迁移的同时还会和土壤、大气及水环境中的各种微生物及动植物接触，这就给危险废物的生物转化创造了条件。危险废物中的铬、铅、汞等重金属单质和无机化合物能被生物转化成一些剧毒的化合物，例如在厌氧条件下，会产生甲基汞、二甲砷、二甲硒等剧毒化合物；电池的外壳腐烂后，汞被释放出来，在厌氧条件下，经过几年就会发生汞的生物转化。危险有机物同样如此，但是降解速率一般很慢。可生物降解的化合物在降解过程中往往会经历以下一个或多个过程：氨化和酯的水解；脱羧基作用；脱氨基作用；脱卤作用；酸碱中和；羟基化作用；氧化作用；还原作用；断链作用。这些作用多数使原化合物失去毒性，但也不排除产生新的有毒化合物的可能，有些产物可能会比原化合物毒性更强。
4.化学和生物转化的协同作用
除了上面提到的化学和生物转化，某些危险废物的转化是化学与生物转化共同作用的结果。图1－1表示了TCA（1，1，1—三氯乙烷）在转变成水和二氧化碳的过程中既有化学作用又有生物作用，两者相互协同共同作用，缺一不可。
图1－1 TCA的化学、生物协同转化过程示意图
参考文献：
1.聂永丰主编，三废处理工程技术手册（固废卷），北京，化学工业出版社。
2.樋口壮太郎著，李国建，吴星五译，废弃物最终处置场的计划和建设，上海，同济大学 出版社，2000
3.化学工业部环境保护设计技术中心站编写，化工环境保护设计手册，北京，化学工业出 版社，1998
4.废弃物学会（日）编，金东振等译，废弃物手册，北京，科学出版社，2004
5.钱学德，郭志平等编著，现代卫生填埋场德设计与施工，北京，中国建筑工业出版社， 2001
6. 李金惠主编，危险废物管理与处理处置技术，北京，化学工业出版社，2003
7.孟伟，赫英臣著，固体废物安全填埋场环境影响评价技术，北京，海洋出版社，2002
8.李国刚编著，固体废物试验与监测分析方法，北京，化学工业出版社，2003
9.赵由才主编，《危险废物处理技术》，北京：化学工业出版社，2003
10.赵由才主编，《环境工程化学》，化学工业出版社，北京，2003
11.赵由才、牛冬杰主编，《湿法冶金污染控制技术》，冶金工业出版社，北京，2003
12.赵由才主编，《实用环境工程手册 – 固体废物污染控制与资源化》，化学工业出版社， 北京，2002
13.赵由才、张全、蒲敏主编，《固体废物处理与资源化丛书——医疗废物管理与污染控制
技术》，化学工业出版社，北京，2005
14.赵由才、龙燕、张华主编，《固体废物处理与资源化丛书——生活垃圾卫生填埋技术》， 化学工业出版社，北京，2004
15.柴晓利，张华，赵由才主编，《固体废物处理与资源化丛书——固体废物堆肥原理与技 术》，化学工业出版社，北京，2004
16.边炳鑫、张鸿波、赵由才主编，《固体废物处理与资源化丛书——固体废物预处理与分 选技术》，化学工业出版社，北京，2004
17.边炳鑫、赵由才主编，《固体废物处理与资源化丛书——农业固体废物的处理与综合利 用》，化学工业出版社，北京，2005
18. 柴晓利，赵爱华，赵由才主编，《固体废物处理与资源化丛书——固体废物焚烧技术》， 化学工业出版社，北京，2005