隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和工業(yè)化的迅速推進(jìn).固體廢物污染問(wèn)題日益突出.威脅人類(lèi)生存的環(huán)境安全。固體廢物主要包括生活垃圾(含廚余垃圾等)、一般工業(yè)廢物(含市政污泥等)、危險(xiǎn)廢物(含醫(yī)療廢物)、放射性廢物等,其中危險(xiǎn)廢物因?qū)θ梭w和環(huán)境具有特殊的危害性而被廣泛關(guān)注。根據(jù)《國(guó)家統(tǒng)計(jì)年鑒》,我國(guó)的工業(yè)危廢產(chǎn)生量逐年上升,至2016年我國(guó)工業(yè)危廢的年產(chǎn)生量已達(dá)5347萬(wàn)t.考慮到企業(yè)瞞報(bào)等因素.隨著環(huán)保督查的日趨嚴(yán)格.這個(gè)數(shù)字仍然會(huì)繼續(xù)上升。因此,危險(xiǎn)廢物處理處置成為當(dāng)前的熱門(mén)研究領(lǐng)域。
1危險(xiǎn)廢物介紹
1.1危險(xiǎn)廢物的定義
《巴塞爾公約》(1989年)列舉了45類(lèi)應(yīng)加以控制的廢物以及具有的14種危險(xiǎn)特性(包括爆炸物、易燃體、易燃固體、易于自燃的液體或廢物、同水接觸后產(chǎn)生易燃?xì)怏w的物質(zhì)或廢物、氧化性、有機(jī)過(guò)氧化物、急性毒性、傳染性物質(zhì)、腐蝕性、同空氣或水接觸后釋放有毒氣體、延遲或慢性毒性、生態(tài)毒性及經(jīng)處置后能以任何方式產(chǎn)生具有上列任何特性的另一種物質(zhì)等)。世界衛(wèi)生組織定義:危險(xiǎn)廢物是指除生活垃圾和放射性廢物之外的.由于數(shù)量、物理化學(xué)性質(zhì)或傳染性,當(dāng)未進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚怼⒋娣?、運(yùn)輸或處置時(shí),會(huì)對(duì)人類(lèi)健康或環(huán)境造成重大危害的廢物。
根據(jù)《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》和《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)》(GB5805—2007).我國(guó)對(duì)危險(xiǎn)廢物的定義:①具有腐蝕性、毒性、易燃性、反應(yīng)性或者感染性等一種或者幾種危險(xiǎn)特性的;②不排除具有危險(xiǎn)特性.可能對(duì)環(huán)境或者人體健康造成有害影響,需要按照危險(xiǎn)廢物進(jìn)行管理的。
1.2危險(xiǎn)廢物的來(lái)源和種類(lèi)
我國(guó)目前將危險(xiǎn)廢物分為46大類(lèi)400多種.主要包括工業(yè)危廢(占70%以上)、醫(yī)療危廢(約占14%)及其他社會(huì)源危廢等。
工業(yè)危險(xiǎn)廢物的來(lái)源廣泛.構(gòu)成復(fù)雜.主要有廢酸廢堿(來(lái)自化工、石油精煉、電子元器件制造、電解、電鍍等)、含重金屬類(lèi)(含銅、鋅、鉻、鎘、汞、鉛等,來(lái)自化工、電池、電子元器件制造等)、無(wú)機(jī)類(lèi)(含氰、氟、砷、石棉等,來(lái)自化工、耐火材料、金屬表面處理等)、有機(jī)類(lèi)(廢礦物油、廢有機(jī)溶劑、含酚含醚廢物、樹(shù)脂等,來(lái)自化工、石油精煉、印刷等)和殘?jiān)?lèi)(精餾和蒸餾殘?jiān)⒎贌龤堅(jiān)?。?lái)自化工、煉焦、石油精煉、垃圾焚燒等)。
由此可見(jiàn).危險(xiǎn)廢物的來(lái)源廣泛,成分復(fù)雜多樣。不同來(lái)源不同類(lèi)型的廢物的特性也不相同。因此相應(yīng)需要的處理處置手段也復(fù)雜多樣。
2我國(guó)危險(xiǎn)廢物處置技術(shù)
固體廢物的處置目的都是達(dá)到資源化、減量化、無(wú)害化。我國(guó)危險(xiǎn)廢物處置技術(shù)相比國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家起步較晚,發(fā)展較慢.正在努力追趕國(guó)外的腳步。目前我國(guó)危廢處置工程采用的技術(shù)主要有綜合利用(資源化),物理、化學(xué)、生物方法、固化法、焚燒、安全填埋,以及新興的水泥窯協(xié)同處置、等離子體熔融等等。我國(guó)當(dāng)前危廢處置的格局主要分為國(guó)家建設(shè)的大規(guī)模集中處置中心(以綜合利用、填埋和焚燒為主),地方建設(shè)相對(duì)小范圍的集中處置設(shè)施(以填埋和焚燒為主),還有國(guó)家支持鼓勵(lì)的企業(yè)白建自用處置設(shè)施(可提供部分社會(huì)化服務(wù))。
2.1綜合利用(資源化)
理論上.綜合利用技術(shù)可以分為能源替代技術(shù)、物理化學(xué)處理技術(shù)、物質(zhì)分離與回收技術(shù)、材料回收和土地還原技術(shù)等。目前.國(guó)內(nèi)危險(xiǎn)廢物的綜合利用主要集中于金屬、廢有機(jī)溶劑、廢酸廢堿、廢油、電子廢物等方面的回收利用,主要使用的是物理化學(xué)處理技術(shù)以及物質(zhì)分離與回收技術(shù)。典型的有清洗、干燥、破碎、分選、中和、絮凝沉淀、氧化還原、結(jié)晶、燒結(jié)、熱解、蒸餾、吸附、生物處理、磁選/電選等工藝手段。
以廢溶劑和廢礦物油為例.廢溶劑的回收利用主要包括吸附、吸收、冷凝、分離和提純等工藝;廢礦物油的再生則分為3類(lèi):凈化(沉降、離心、過(guò)濾和絮凝等工藝),精制(化學(xué)精制和吸附精制等工藝),煉制(以蒸餾工藝為主)。
危險(xiǎn)廢物綜合利用的優(yōu)點(diǎn)在于資源化,實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用:缺點(diǎn)是資源化產(chǎn)品價(jià)格波動(dòng)大,利潤(rùn)率不高,且國(guó)內(nèi)綜合利用技術(shù)相對(duì)粗糙.再生過(guò)程可能帶來(lái)二次污染。根據(jù)《國(guó)家統(tǒng)計(jì)年鑒》,2016年度我國(guó)工業(yè)危廢資源化處置占比約50%。
2.2預(yù)處理
危險(xiǎn)廢物具有腐蝕性、毒性、易燃性、反應(yīng)性或者感染性等特性.預(yù)處理即通過(guò)物理、化學(xué)、生物、固化等技術(shù)對(duì)不可綜合利用的危險(xiǎn)廢物進(jìn)行無(wú)害化和減量化處置。
(1)物理處理。物理處理是通過(guò)濃縮或相變改變危險(xiǎn)廢物的結(jié)構(gòu).使之成為便于運(yùn)輸、貯存、利用或進(jìn)一步處置的形態(tài)。物理處理方法主要有吸附、壓實(shí)、破碎、分選、萃取、固液分離、滲析、冷卻結(jié)晶、反滲透、空氣吹脫等等。對(duì)危險(xiǎn)廢物進(jìn)行物理處理后.能大幅降低危險(xiǎn)廢物的體積,適用于含水率較高的污泥、工業(yè)殘?jiān)葟U物的處理。
(2)化學(xué)處理?;瘜W(xué)處理是采用化學(xué)方法破壞危險(xiǎn)廢物中的有害成分.其目的在于改變處理物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì).降低它的危害性,將其轉(zhuǎn)變?yōu)檫m于進(jìn)一步處理、處置的形態(tài)?;瘜W(xué)處理是危險(xiǎn)廢物進(jìn)入最終處置階段前的主要預(yù)處理手段.一般用于處理無(wú)機(jī)廢物。如廢酸廢堿、含重金屬?gòu)U液、含氰化物廢液、乳化油等,常見(jiàn)的處理方法有酸堿中和、氧化還原、絮凝沉降等。
(3)生物處理。生物處理是利用微生物、動(dòng)物和植物的新陳代謝對(duì)危險(xiǎn)廢物中含有的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行降解處理.主要局限于處理有機(jī)廢液和廢水。相比較于其他預(yù)處理方法.生物處理在對(duì)危險(xiǎn)廢物降鷦處理的同時(shí).還能一定程度上實(shí)現(xiàn)資源化回收,主要體現(xiàn)在產(chǎn)沼氣、產(chǎn)肥料等方面。生物處理的缺點(diǎn)在于處理周期長(zhǎng),穩(wěn)定性差.處理過(guò)程中有污染物擴(kuò)散到環(huán)境土壤和水體中的風(fēng)險(xiǎn).需要做好過(guò)程的詳細(xì)記錄和控制管理。
(4)固化/穩(wěn)定化處理。固化/穩(wěn)定化處理是利用物理、化學(xué)方法將危險(xiǎn)廢物固定或包封在密實(shí)的惰性固體基材中.使其達(dá)到穩(wěn)定化的過(guò)程.實(shí)現(xiàn)廢物中污染物的遷移速率最小化。危險(xiǎn)廢物的固化/穩(wěn)定化處理一般作為安全填埋處置之前必備的預(yù)處理步驟。固化/穩(wěn)定化處理技術(shù)主要用于處理不適宜焚燒或無(wú)機(jī)處理的廢物。如放射性廢物、濃縮液、含重金屬污泥、焚燒飛灰和爐渣等.常見(jiàn)的處理方法有水泥固化、瀝青固化、玻璃固化、塑料固化、有機(jī)聚合物固化等。
2.3安全填埋
當(dāng)前國(guó)內(nèi)外普遍認(rèn)為安全填埋技術(shù)是對(duì)危險(xiǎn)廢物最終處置的方法。對(duì)經(jīng)過(guò)預(yù)處理工序(如脫水、中和、堆肥、固化和穩(wěn)定化等)的危險(xiǎn)廢物。為控制、減少和消除其危害,安全填埋是危險(xiǎn)廢物的最終處置工序。
危險(xiǎn)廢物填埋場(chǎng)的核心是防滲系統(tǒng).最主要的功能是阻斷廢物與外界環(huán)境的水力聯(lián)系.即防止廢物產(chǎn)生的滲濾液對(duì)地下水等周?chē)w造成污染而采取的措施。常見(jiàn)的防滲系統(tǒng)采用雙人工襯層,由下到上依次為:基礎(chǔ)層、地下水排水層、壓實(shí)的粘土襯層、高密度聚乙烯膜(HDPE)、膜上保護(hù)層、滲濾液次級(jí)排水層、高密度聚乙烯膜(HDPE)、膜上保護(hù)層、滲濾液初級(jí)集排水層、土工布、危險(xiǎn)廢物。
安全填埋法也存在一些缺點(diǎn).主要是危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生的浸出液有泄漏污染土壤和地下水體的風(fēng)險(xiǎn).此外填埋法占用大量寶貴的土地資源。
2.4熱處理
危險(xiǎn)廢物的熱處理是高溫分解和深度氧化的綜合過(guò)程.將可燃性的危險(xiǎn)廢物徹底氧化分解,達(dá)到大幅減少容積、徹底去除毒性的目的。
2.4.1 焚燒處置
焚燒處置是對(duì)可燃性危險(xiǎn)廢物在高溫下f850~1200℃)進(jìn)行的熱氧化處理。在完全燃燒的條件下,有機(jī)物的去除率可達(dá)99.99%,是一種較完全、徹底的分解破壞廢物的處理方法。此外.焚燒處理可大大減少?gòu)U物的體積.焚燒產(chǎn)生的少量灰燼可送往安全填埋場(chǎng).極大地減少了廢物填埋處景量。廢物焚燒處理的焚燒爐有很多類(lèi)型,主要有爐排式焚燒爐、液體噴射式焚燒爐、多段焚燒爐、回轉(zhuǎn)窯焚燒爐、流化床焚燒爐等,其中回轉(zhuǎn)窯焚燒爐是危險(xiǎn)廢物焚燒處置的主流爐型。
焚燒處置技術(shù)是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外處置危險(xiǎn)廢物應(yīng)用最廣泛的技術(shù),該技術(shù)適應(yīng)性強(qiáng).能處理除放射性廢物和爆炸性廢物之外的任何固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)可燃危險(xiǎn)廢物;還可以提供熱能和回收重金屬等。焚燒處置技術(shù)的缺點(diǎn)是投資和運(yùn)營(yíng)成本較高,投資回收期長(zhǎng):焚燒會(huì)產(chǎn)生大量的酸性氣體和二噁英.有二次污染風(fēng)險(xiǎn)。
2.4.2水泥窯協(xié)同處置
水泥窯協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物是指將滿(mǎn)足或經(jīng)預(yù)處理后滿(mǎn)足入窯要求的危險(xiǎn)廢物投入水泥窯或水泥磨.在進(jìn)行熟料或水泥生產(chǎn)的同時(shí)。實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)廢物的無(wú)害化處置的過(guò)程。歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家利用水泥窯協(xié)同處置固體廢物的歷史已超過(guò)30年.技術(shù)成熟。我國(guó)水泥窯協(xié)同處置固體廢物起步相對(duì)較晚.自2015年起政府開(kāi)始大力扶持水泥窯協(xié)同處置固體廢物,2017年5月發(fā)布的《水泥窯協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物經(jīng)營(yíng)許可證審查指南》規(guī)范了水泥窯協(xié)同處置許可證的審批.推動(dòng)了協(xié)同處置的發(fā)展.
水泥窯協(xié)同處置的優(yōu)勢(shì)明顯,從項(xiàng)目落地運(yùn)營(yíng)層面:①項(xiàng)目的選址、審批比新建焚燒項(xiàng)目快,節(jié)省大量時(shí)間;②具備投入少、建設(shè)期短等優(yōu)勢(shì)。水泥窯協(xié)同處理危險(xiǎn)廢物的投資約為專(zhuān)業(yè)焚燒爐投資的1/3~1/5;③運(yùn)營(yíng)成本低。且無(wú)廢渣需要填埋處置。從技術(shù)層面而言:①窯內(nèi)溫度高,可達(dá)1450℃,停留時(shí)間長(zhǎng).保證有害組分被徹底摧毀;②水泥窯協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物的規(guī)模大,有明顯容量?jī)?yōu)勢(shì);③窯內(nèi)堿性/還原性環(huán)境,抑制酸性氣體和二噁英產(chǎn)生.同時(shí)使廢物中的重金屬在高溫下得到固化并穩(wěn)定留存于熟料礦物中。
水泥窯協(xié)同處置方式雖然優(yōu)勢(shì)明顯.但受限制條件也比較突出:①受?chē)?guó)家宏觀規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)政策影響,協(xié)同處置項(xiàng)目的選址和審批受到一定限制:②為確保水泥品質(zhì)和安全生產(chǎn).允許入窯的危險(xiǎn)廢物中重金屬、氟、氯、硫等元素含量必須嚴(yán)格控制.因此一定程度上限制了協(xié)同處置的廢物類(lèi)別:③我國(guó)水泥窯協(xié)同處置還沒(méi)形成規(guī)模體系,缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、專(zhuān)業(yè)人才,且國(guó)家技術(shù)規(guī)范和法律法規(guī)還需進(jìn)一步完善m。
2.4.3等離子體處置
等離子體處理危險(xiǎn)廢物技術(shù)是利用高溫?zé)岬入x子體(爐內(nèi)溫度1500-1700℃)將危險(xiǎn)廢物快速分解破壞.其中有機(jī)物熱解為可燃性的小分子物質(zhì).無(wú)機(jī)物被高溫熔融后生成類(lèi)玻璃體殘?jiān)?。等離子熔融爐分為等離子弧熔融爐和等離子炬熔融爐,最早是應(yīng)用于生化武器、劇毒危險(xiǎn)廢物的處理。推薦用于處置毒性較高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定.并能長(zhǎng)期存在于環(huán)境中的危險(xiǎn)廢物,特別適宜處置垃圾焚燒后的飛灰、粉碎后的電子垃圾、液態(tài)或氣態(tài)有毒危險(xiǎn)廢物等,對(duì)形態(tài)復(fù)雜不易破碎成小顆粒的廢物適應(yīng)性較差。
等離子體處置技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于安全、高效、無(wú)二次污染和較廣泛的適用性.實(shí)現(xiàn)最大程度的減量化、無(wú)害化。缺點(diǎn)在于等離子體熔融爐以電力作為能源,經(jīng)濟(jì)成本高:該技術(shù)尚處于起步階段.且過(guò)程控制中要求自動(dòng)化程度很高,大規(guī)模推廣需要堅(jiān)實(shí)工程基礎(chǔ)。我國(guó)正組織制定《固體廢物玻璃化處理產(chǎn)物技術(shù)要求》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),待標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)將對(duì)等離子體熔融產(chǎn)生的玻璃體物質(zhì)進(jìn)行明確界定.進(jìn)一步推動(dòng)危險(xiǎn)廢物熔融玻璃體的資源化利用。
2.4.4其他技術(shù)
除了上述3種主流熱處理技術(shù).對(duì)危險(xiǎn)廢物的熱處理技術(shù)還包括逐漸被淘汰和替代的熱解焚燒技術(shù)、電解氧化技術(shù)、濕空氣氧化技術(shù)[81、超臨界水氧化處理技術(shù)等等。
3 總結(jié)
當(dāng)前危險(xiǎn)廢物污染防治形勢(shì)嚴(yán)峻.自從國(guó)家成立環(huán)保督查組以來(lái),危廢處理、處置不當(dāng)引發(fā)的環(huán)境污染問(wèn)題頻繁被曝光.對(duì)危險(xiǎn)廢物的有效管理與處理處置已成為環(huán)保管理工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。為提高對(duì)危險(xiǎn)廢物的處理效果,必須加強(qiáng)危險(xiǎn)廢物危害特性的鑒別工作.基于其特點(diǎn).根據(jù)不同危險(xiǎn)廢物來(lái)源以及種類(lèi)來(lái)選擇最適合的預(yù)處理和最終處理技術(shù).保證將危險(xiǎn)廢物對(duì)環(huán)境的危害性降到最低。