危險固體廢物處理技術進展

    1前盲

　　危險廢物是指除了放射性以外的具有化學反映性、毒性、易爆性、腐蝕性等能引起或可能引起對人類健康或環(huán)境危害的廢棄物，它們的任意排放會嚴重污染和破壞環(huán)境，其處理與處置一直受到各級政府、科技界、產業(yè)界和環(huán)境保護企業(yè)界的重視。根據《國家危險廢物名錄》，危險廢物包括醫(yī)療垃圾、醫(yī)藥廢物、廢樹脂、廢酸和廢堿、染料涂料廢物和含重金屬廢物等腰三角形，有毒有害廢物處理。凡含有氟、汞、砷、鉻、鎘、鉛、氰等及其化合物和酚、放射性物質的，均為有毒廢渣。他們可通過皮膚、食物、呼吸等渠道侵犯人體，引起中毒，我國環(huán)保產業(yè)發(fā)展“十五”規(guī)劃中，根據工業(yè)發(fā)達國家采用高溫氧化法處理工業(yè)有毒有害廢棄物的成功經驗，重點發(fā)展有毒有害廢物密閉式貯運技術和設備、專用高溫氧化焚燒技術和成套設備，建設若干個有毒有害廢物處理中心。

　　由于我國經濟正經歷著超常規(guī)的發(fā)展，2001年我國危險廢物產生量約為952萬噸。貯存量約為301噸，直接排入環(huán)境的工業(yè)危險廢物有2.06萬多噸，如不加以無害化處理，將對環(huán)境造成嚴重的污染和生態(tài)的破壞。而實際現狀是，我國的危險固體廢物的無害化處理還處于較低的水平，有相當數量的沒有得到妥善處理，急需處理的廢渣包括砷、鋅、鉛、鎘等腰三角形重金屬廢物。廢汽車、廢機電和廢家電、醫(yī)療廢物的處理也是剛剛引起注意。2001年12月17日。國家環(huán)境保護局、國家經濟貿易委員會、科學技術部聯(lián)合發(fā)布了《危險廢物污染防治技術和政策》(環(huán)發(fā)[2ooi]99號)該技術政策對危險廢物的收集和運輸、減量化、資源化、轉移和貯存、處理和處置等都提出了具體的技術要求。

　　但由于長期缺乏科學的管理體系和配套的處置技術，如前所述，相當部分廢物未經處理處于堆存或直接排入環(huán)境，造成嚴重的環(huán)境污染。

　　在危險廢物處理處置技術方面，我國已經掌握了一些行之有效的處理處置手段，如物理化學法、固化法及高溫焚燒等，其中，穩(wěn)定化/固化在區(qū)域性集中管理系統(tǒng)中占重要的地位，因為經其它無害化、減量化處理的廢物，都要全部或部分地經過穩(wěn)定化/固化處理后，才能進行最終的處置或綜合利用。目前已經應用和正在開發(fā)的穩(wěn)定化/固化技術有水泥固化、石灰固化、溶融固化、熱塑性固化、自膠結固化、化學藥劑穩(wěn)定化等，其中水泥固化工藝簡單、成本低，是最常用的危險廢物穩(wěn)定劑。但由于應用規(guī)模較小和資金不足等方面和原因，在成套設備制造質量和生產能力方面和發(fā)達國家相比還存在較大的差距，遠遠不能滿足我國危險廢物處理工作的實際需要。

　　2一些典型危險廢物的處理

　　2.1醫(yī)療廢物

　　醫(yī)療廢物帶有大量的病菌，如果處理不當不僅會對環(huán)境造成嚴重污染，還可能引起疾病流行，醫(yī)療廢物主要包括手術過程中產生的人體組織器官、血制品殘余物、動物試驗與生物培養(yǎng)余物、一次性的醫(yī)療用品及敷料、廢水處理的污泥等、過期藥品、廢顯(定)影液等，嚴格來說包括病人接觸過的、來自病人身上的各種廢物，以及醫(yī)院辦公室、醫(yī)院食堂等地產生的生活垃圾。按衛(wèi)生部的規(guī)定，手術中產生的組織器官、傳染科病人的生活垃圾以及試驗用的動物尸體等均須經過焚燒處理但這些醫(yī)用焚燒爐為小型焚燒爐，無二次燃燒室，爐溫低，沒有安裝尾氣凈化裝置。尾氣中含有的二惡英會對空氣造成二次污染;又因為許多醫(yī)院位于人口密集的市區(qū)，產生的不良氣體給周圍的居民造成一定的影響。

　　按照有關規(guī)定，醫(yī)療單位的一次性醫(yī)療用品如一次性輸液器、輸血器等有市醫(yī)療衛(wèi)生用品無害化處理站回收利用。由于缺少專門的運輸工具，在運輸過程中可能出現污染擴散，處理站消毒后的廢水也會造成二次污染。關于一次性用品是否可以回收利用現在在國內也存在著爭議，按照國際臨床廢物處理的慣例，一次性醫(yī)療用品應該徹底銷毀，是不能夠回收利用的。國外對醫(yī)療垃圾的問題非常重視，1995～2001年歐盟投資了5000萬歐元用于醫(yī)療垃圾處理的研究。目前國際上處理醫(yī)療垃圾的主要方法仍然是焚燒法、等離子體等處理技術。結合我國的國情，以建設高焚燒爐、區(qū)域性集中處理方式處理醫(yī)療廢物，達到徹底破壞有害物質的目的。

　　焚燒法上一種高溫熱處理技術，即以一定的過剩空氣量與被處理的有機廢物在焚燒爐內進行氧化燃燒反應。廢物中的有害有毒物質在高溫下氧化、熱解而被破壞，是一種可同時實現無害化、減量化、資源化的處理技術。焚燒法處理危險廢物是目前世界上應用廣泛最成熟的一種熱處理技術。

　　除了用于醫(yī)療廢物的處理之外，高濃度有機廢液、廢油渣、有機污泥多氯聯(lián)苯類廢物等一般采用也采用焚燒法處理。

　　等離子體處理危險廢物是采用等離子火炬或弧將廢物加熱至超高溫(一般控制在3000～5000℃，最高可超過10，000℃)，此時基本粒子的活動能量遠大于任何分子間化學鍵的作用，物質的微觀運動以原子熱運動為主，原有的物質被打破為原子狀態(tài)，使其喪失活力，從而將復雜的物質轉化為簡單的無害物質。該方法在美國經過10余年的研究，已經開始工業(yè)化運行，效果十分顯著。微波處理技術是采用微波輻射，在300—300，000MH2之間的光譜從廢物內部加熱使微生物失活。

　　2.2生活垃圾焚燒廠飛灰

　　隨著焚燒處理的迅猛發(fā)展，焚燒飛灰產量巨大。到2001年底。全國運行和在建的焚燒處理裝置超過13，150t/d，按照焚燒飛灰量是焚燒垃圾量的3%估算，每年垃圾焚燒將產生飛灰14萬t，而且近幾年我國焚燒處理規(guī)模以5%的速度遞增。預計在2006年我國生活垃圾焚燒處理比例將達到5%，將導致垃圾焚燒飛灰量的快速增加，所以開發(fā)適宜的焚燒飛灰處理技術將成為近年來環(huán)保領域研究的熱點之一。

　　焚燒飛灰作為一種高比表面物質，它不但富集大量的汞、鎘、鉛等有毒重金屬，而且也富集了大量的二惡英類物質，是一種同時具有重金屬危害特性和環(huán)境持久性有機毒物危害特性的雙料危險廢物，對人體健康和生態(tài)環(huán)境具有極大的危害性。

　　焚燒飛灰的處理主要包括高溫處理、水泥固化處理和濕式化學處理三種。高溫處理包括燒結和熔融兩種方式。燒結和熔融技術都源于材料領域，燒結從宏觀方面來講，是在高溫作用下，固體顆粒獲得擴散能量，將大部分甚至全部氣孔從晶體中排除，在低于熔點溫度下變成致密的燒結體并符合材料特性的要求;燒結溫度通常發(fā)生在主要成分絕對熔融溫度的1/2—1/之間。熔融是在高于飛灰熔點的溫度下，飛灰中固體顆粒發(fā)生熔融相變，成為液態(tài)溶渣，然后經過快速冷卻形成致密的玻璃態(tài)溶渣，將重金屬固化在網絡中實現穩(wěn)定化目的。玻璃態(tài)溶渣可以作為建筑材料達到資源化作用。高溫處理可以分解破壞絕大部分二惡英類有機污染物并將大部分重金屬固化在固體中實現穩(wěn)定化。相對于水泥固化和化學處理而言，高溫處理運行非適中，減量顯著，減量可達1/2～1/3，穩(wěn)定性高，并可實現資源化利用。

　　歐美發(fā)達國家生活垃圾焚燒飛灰中堿金屬氯化物含量較低，研究主要集中在利用水泥窯煅燒將飛灰固化作為建筑材料。而日本、韓國等亞洲國家由于生活垃圾塑料類物質含量較高，焚燒飛灰中氯化物，尤其是堿金屬氯化物含量較高，水泥固化得到的固化體強度和浸水性較差，重金屬的長期固定效果差，因此，在日韓國家，研究主要集中在高溫處理，尤其是在熔融玻璃化方面。

　　2.3含重金屬的廢物

　　由于在各類危險廢物中，重金屬廢物占有很大的比例，它們以各種各樣的方式危害環(huán)境。在處理中，除了一部分可回收利用外，其于大部分都需要進行穩(wěn)定化處理，以達到無害化的目的。有些冶金行業(yè)固體廢物由于含有可浸出的重金屬等污染物質，不能直接排放環(huán)境，在最終環(huán)境無害化處置前也應進行固化預處理。常規(guī)的技術種類(如應用最多的水泥固化或石灰固化法)很多，但在用于重金屬廢物處理時都有局限性，特別是受PH值變化的影響，當PH值較低時，重金屬廢物處理時都有局限性，特別是受PH值變化的影響，當PH值較低時，重金屬離子會再溶出，沒有達到長期穩(wěn)定化的目的，在最終處置時，將會產生二次污染，增加水泥石灰等固然可以提高穩(wěn)定性和降低浸出率，但處理費用和固化后的體積也隨之增加。

　　固化穩(wěn)定劑在國外已有廣泛應用，如美國Chongx公司穩(wěn)定技術不僅可處理無機物也可以處理一些有機物;可處理固態(tài)廢物也可以處理液態(tài)廢物。該技術早在1976年就獲專利。臺灣采用“超水泥固化劑(M.S.K)”也是在水泥中加穩(wěn)定劑，比應用一般水泥費用要節(jié)約250%。國外已有一種流動處理危險廢物車，配備儀器和穩(wěn)定劑及攪拌器，定期赴廠礦。將其需處理的危險污泥等就地處理。

　　近年來，應用合成的重金屬螯合劑在處理重金屬廢物方面，取得了明顯的進展。這些螯合劑一般是高分子鏈上有二硫代羧基官能團以離子鍵和共價鍵的形式捕集廢物中的重金屬離子，生成的穩(wěn)定化的產物是一種空間網狀的高分子螯合物，可以實現廢物處理時少增容或不增容，從而提高處理系統(tǒng)的效率和經濟合理性。要注意的是，固化劑的選擇和配方應根據每種污泥或廢渣所含的重金屬化學成分的不同來選擇，不能干篇一律的采用同一配方。

　　我國對貧雜礦的利用極其有限，此外，對某些金屬原礦中伴生的其它金屬礦物或有用成分全部回收起來，因此，在被丟棄的固體廢物中常常還有許多一定含量的金屬礦物，由于淋溶產生的重金屬離子對水體和土壤都造成了嚴重污染，嚴重破壞了生態(tài)環(huán)境。目前這是環(huán)境保護研究中的一個重要課題。

　　2.4廢機電、廢家電管理與處理技術

　　這里所指的廢機電、廢家電包括報廢的汽車、自行車、電動車及其它交通工具、電視、電腦、手機、影碟、醫(yī)療器械、軟磁盤以及廢電池等含有金屬并且需要能源驅動的任何物質和化學能源系統(tǒng)。

　　我國在廢機電和廢家電處理方面還處于起步階段，絕大部分隨意堆放或根本未做任何處理，造成嚴重的環(huán)境污染和資源浪費。存在的問題是：亂堆放;對廢物的拆分不合理，浪費嚴重;對有毒有害污染物未做任何處理;管理混亂，未定完整的收集處理規(guī)章制度。發(fā)達國家對廢機電、廢家電的處理非常重視，其歷史至少已經10年了。這些國家基本上采用集中收集和處理的辦法。如瑞士正在建造一座大型廢汽車處理廠以處理全瑞士每年報廢的汽車。處理工藝包括壓縮高溫焚燒去除汽車中的可燃物品、尾氣、飛灰和底灰處理，然后把完全去除有機物的鋼鐵材料送至鋼鐵廠作為原料煉鋼。其它廢機電和廢家電也含有有機物，必須先通過焚燒去除有機物，然后才能進一步利用。事實證明，廢機電和廢家電焚燒過程中其焚燒工藝和尾氣、飛灰和底灰處理的復雜程度不亞于一般城市生活垃圾焚燒過程。

　　3危險廢物資源化技術發(fā)展趨勢

　　盡管我國目前遇到的問題事實上是發(fā)達國家20～30年前遇到的問題，但各國的情況不一，國外的文獻資料報道中有借鑒作用，很不能全部照搬到國內。

　　綜合利用是實現固體廢物資源化、減量化的最重要的手段之一，危險廢物也當然也應該把綜合利用放在重要的位置來考慮。在廢物進入環(huán)境之前，對其加以回收利用，可以大大減輕后續(xù)處理的負荷，所以在考慮危險廢物處理處置的時候，首先要從經濟上考慮它是否有回收價值，處理或處置后是否也還有繼續(xù)利用的價值。

　　根據申報登記數據的統(tǒng)計結果，我國危險廢物的綜合利用率達到45.4%，主要集中在含重金屬的廢液以及重金屬廢渣方面。在過去的幾年中，我國在對危險廢物進行綜合利用的實踐中取得了一些經驗，研究開發(fā)了一些起點高、經濟實用的綜合利用技術和設備。

　　如深圳市工業(yè)危險廢物處理站根據當地電子廠較多，蝕刻廢液量大，蝕刻液消耗量也大的情況，開發(fā)了電子蝕刻廢液的綜合利用工藝技術，從廢液中回收海綿銅、硫酸銅、多元氯化鋁、氯化銨等產品，并再生氨蝕刻液和氯化鐵蝕刻液供電子廠使用。該站還開發(fā)了“玻殼廠鉛塵綜合利用生產三鹽基硫酸鉛”等技術，這些技術的應用為危險廢物處理企業(yè)取得了良好的經濟效益和良好的環(huán)境效益。目前，工業(yè)危險廢物中的含銅廢物(HW22)、含鉛廢物(HW31)、廢酸(HW34)和含鎳廢物(HW46)等均可實現綜合利用。

　　人多數有色冶煉廠的生產工藝，除了提取主要目的金屬外，還對礦石中伴生的多種金屬組分進行回收，大部分廢渣也設法在廠內轉移到后續(xù)工藝中利用，或者生產副產品。最后，只剩下少量的最終廢渣被堆放或者填埋處理。其實，廢渣中的有價金屬是豐富的資源，回收其中金屬除了具有直接的經濟效益外、還能減輕它們對環(huán)境的污染。

　　危險廢物固化處理后，有的可以制成建筑材料，如人行路道板、防波建材(消波塊)、檔土墻建材、路基溝渠建材等。在這里，固化劑的選擇是關鍵的問題。