危险固体废物处理技术进展

    1前盲

　　危险废物是指除了放射性以外的具有化学反映性、毒性、易爆性、腐蚀性等能引起或可能引起对人类健康或环境危害的废弃物，它们的任意排放会严重污染和破坏环境，其处理与处置一直受到各级政府、科技界、产业界和环境保护企业界的重视。根据《国家危险废物名录》，危险废物包括医疗垃圾、医药废物、废树脂、废酸和废碱、染料涂料废物和含重金属废物等腰三角形，有毒有害废物处理。凡含有氟、汞、砷、铬、镉、铅、氰等及其化合物和酚、放射性物质的，均为有毒废渣。他们可通过皮肤、食物、呼吸等渠道侵犯人体，引起中毒，我国环保产业发展“十五”规划中，根据工业发达国家采用高温氧化法处理工业有毒有害废弃物的成功经验，重点发展有毒有害废物密闭式贮运技术和设备、专用高温氧化焚烧技术和成套设备，建设若干个有毒有害废物处理中心。

　　由于我国经济正经历着超常规的发展，2001年我国危险废物产生量约为952万吨。贮存量约为301吨，直接排入环境的工业危险废物有2.06万多吨，如不加以无害化处理，将对环境造成严重的污染和生态的破坏。而实际现状是，我国的危险固体废物的无害化处理还处于较低的水平，有相当数量的没有得到妥善处理，急需处理的废渣包括砷、锌、铅、镉等腰三角形重金属废物。废汽车、废机电和废家电、医疗废物的处理也是刚刚引起注意。2001年12月17日。国家环境保护局、国家经济贸易委员会、科学技术部联合发布了《危险废物污染防治技术和政策》(环发[2ooi]99号)该技术政策对危险废物的收集和运输、减量化、资源化、转移和贮存、处理和处置等都提出了具体的技术要求。

　　但由于长期缺乏科学的管理体系和配套的处置技术，如前所述，相当部分废物未经处理处于堆存或直接排入环境，造成严重的环境污染。

　　在危险废物处理处置技术方面，我国已经掌握了一些行之有效的处理处置手段，如物理化学法、固化法及高温焚烧等，其中，稳定化/固化在区域性集中管理系统中占重要的地位，因为经其它无害化、减量化处理的废物，都要全部或部分地经过稳定化/固化处理后，才能进行最终的处置或综合利用。目前已经应用和正在开发的稳定化/固化技术有水泥固化、石灰固化、溶融固化、热塑性固化、自胶结固化、化学药剂稳定化等，其中水泥固化工艺简单、成本低，是最常用的危险废物稳定剂。但由于应用规模较小和资金不足等方面和原因，在成套设备制造质量和生产能力方面和发达国家相比还存在较大的差距，远远不能满足我国危险废物处理工作的实际需要。

　　2一些典型危险废物的处理

　　2.1医疗废物

　　医疗废物带有大量的病菌，如果处理不当不仅会对环境造成严重污染，还可能引起疾病流行，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余物、一次性的医疗用品及敷料、废水处理的污泥等、过期药品、废显(定)影液等，严格来说包括病人接触过的、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。按卫生部的规定，手术中产生的组织器官、传染科病人的生活垃圾以及试验用的动物尸体等均须经过焚烧处理但这些医用焚烧炉为小型焚烧炉，无二次燃烧室，炉温低，没有安装尾气净化装置。尾气中含有的二恶英会对空气造成二次污染;又因为许多医院位于人口密集的市区，产生的不良气体给周围的居民造成一定的影响。

　　按照有关规定，医疗单位的一次性医疗用品如一次性输液器、输血器等有市医疗卫生用品无害化处理站回收利用。由于缺少专门的运输工具，在运输过程中可能出现污染扩散，处理站消毒后的废水也会造成二次污染。关于一次性用品是否可以回收利用现在在国内也存在着争议，按照国际临床废物处理的惯例，一次性医疗用品应该彻底销毁，是不能够回收利用的。国外对医疗垃圾的问题非常重视，1995～2001年欧盟投资了5000万欧元用于医疗垃圾处理的研究。目前国际上处理医疗垃圾的主要方法仍然是焚烧法、等离子体等处理技术。结合我国的国情，以建设高焚烧炉、区域性集中处理方式处理医疗废物，达到彻底破坏有害物质的目的。

　　焚烧法上一种高温热处理技术，即以一定的过剩空气量与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应。废物中的有害有毒物质在高温下氧化、热解而被破坏，是一种可同时实现无害化、减量化、资源化的处理技术。焚烧法处理危险废物是目前世界上应用广泛最成熟的一种热处理技术。

　　除了用于医疗废物的处理之外，高浓度有机废液、废油渣、有机污泥多氯联苯类废物等一般采用也采用焚烧法处理。

　　等离子体处理危险废物是采用等离子火炬或弧将废物加热至超高温(一般控制在3000～5000℃，最高可超过10，000℃)，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，原有的物质被打破为原子状态，使其丧失活力，从而将复杂的物质转化为简单的无害物质。该方法在美国经过10余年的研究，已经开始工业化运行，效果十分显著。微波处理技术是采用微波辐射，在300—300，000MH2之间的光谱从废物内部加热使微生物失活。

　　2.2生活垃圾焚烧厂飞灰

　　随着焚烧处理的迅猛发展，焚烧飞灰产量巨大。到2001年底。全国运行和在建的焚烧处理装置超过13，150t/d，按照焚烧飞灰量是焚烧垃圾量的3%估算，每年垃圾焚烧将产生飞灰14万t，而且近几年我国焚烧处理规模以5%的速度递增。预计在2006年我国生活垃圾焚烧处理比例将达到5%，将导致垃圾焚烧飞灰量的快速增加，所以开发适宜的焚烧飞灰处理技术将成为近年来环保领域研究的热点之一。

　　焚烧飞灰作为一种高比表面物质，它不但富集大量的汞、镉、铅等有毒重金属，而且也富集了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。

　　焚烧飞灰的处理主要包括高温处理、水泥固化处理和湿式化学处理三种。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/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目的。玻璃态溶渣可以作为建筑材料达到资源化作用。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。相对于水泥固化和化学处理而言，高温处理运行非适中，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。

　　欧美发达国家生活垃圾焚烧飞灰中碱金属氯化物含量较低，研究主要集中在利用水泥窑煅烧将飞灰固化作为建筑材料。而日本、韩国等亚洲国家由于生活垃圾塑料类物质含量较高，焚烧飞灰中氯化物，尤其是碱金属氯化物含量较高，水泥固化得到的固化体强度和浸水性较差，重金属的长期固定效果差，因此，在日韩国家，研究主要集中在高温处理，尤其是在熔融玻璃化方面。

　　2.3含重金属的废物

　　由于在各类危险废物中，重金属废物占有很大的比例，它们以各种各样的方式危害环境。在处理中，除了一部分可回收利用外，其于大部分都需要进行稳定化处理，以达到无害化的目的。有些冶金行业固体废物由于含有可浸出的重金属等污染物质，不能直接排放环境，在最终环境无害化处置前也应进行固化预处理。常规的技术种类(如应用最多的水泥固化或石灰固化法)很多，但在用于重金属废物处理时都有局限性，特别是受PH值变化的影响，当PH值较低时，重金属废物处理时都有局限性，特别是受PH值变化的影响，当PH值较低时，重金属离子会再溶出，没有达到长期稳定化的目的，在最终处置时，将会产生二次污染，增加水泥石灰等固然可以提高稳定性和降低浸出率，但处理费用和固化后的体积也随之增加。

　　固化稳定剂在国外已有广泛应用，如美国Chongx公司稳定技术不仅可处理无机物也可以处理一些有机物;可处理固态废物也可以处理液态废物。该技术早在1976年就获专利。台湾采用“超水泥固化剂(M.S.K)”也是在水泥中加稳定剂，比应用一般水泥费用要节约250%。国外已有一种流动处理危险废物车，配备仪器和稳定剂及搅拌器，定期赴厂矿。将其需处理的危险污泥等就地处理。

　　近年来，应用合成的重金属螯合剂在处理重金属废物方面，取得了明显的进展。这些螯合剂一般是高分子链上有二硫代羧基官能团以离子键和共价键的形式捕集废物中的重金属离子，生成的稳定化的产物是一种空间网状的高分子螯合物，可以实现废物处理时少增容或不增容，从而提高处理系统的效率和经济合理性。要注意的是，固化剂的选择和配方应根据每种污泥或废渣所含的重金属化学成分的不同来选择，不能干篇一律的采用同一配方。

　　我国对贫杂矿的利用极其有限，此外，对某些金属原矿中伴生的其它金属矿物或有用成分全部回收起来，因此，在被丢弃的固体废物中常常还有许多一定含量的金属矿物，由于淋溶产生的重金属离子对水体和土壤都造成了严重污染，严重破坏了生态环境。目前这是环境保护研究中的一个重要课题。

　　2.4废机电、废家电管理与处理技术

　　这里所指的废机电、废家电包括报废的汽车、自行车、电动车及其它交通工具、电视、电脑、手机、影碟、医疗器械、软磁盘以及废电池等含有金属并且需要能源驱动的任何物质和化学能源系统。

　　我国在废机电和废家电处理方面还处于起步阶段，绝大部分随意堆放或根本未做任何处理，造成严重的环境污染和资源浪费。存在的问题是：乱堆放;对废物的拆分不合理，浪费严重;对有毒有害污染物未做任何处理;管理混乱，未定完整的收集处理规章制度。发达国家对废机电、废家电的处理非常重视，其历史至少已经10年了。这些国家基本上采用集中收集和处理的办法。如瑞士正在建造一座大型废汽车处理厂以处理全瑞士每年报废的汽车。处理工艺包括压缩高温焚烧去除汽车中的可燃物品、尾气、飞灰和底灰处理，然后把完全去除有机物的钢铁材料送至钢铁厂作为原料炼钢。其它废机电和废家电也含有有机物，必须先通过焚烧去除有机物，然后才能进一步利用。事实证明，废机电和废家电焚烧过程中其焚烧工艺和尾气、飞灰和底灰处理的复杂程度不亚于一般城市生活垃圾焚烧过程。

　　3危险废物资源化技术发展趋势

　　尽管我国目前遇到的问题事实上是发达国家20～30年前遇到的问题，但各国的情况不一，国外的文献资料报道中有借鉴作用，很不能全部照搬到国内。

　　综合利用是实现固体废物资源化、减量化的最重要的手段之一，危险废物也当然也应该把综合利用放在重要的位置来考虑。在废物进入环境之前，对其加以回收利用，可以大大减轻后续处理的负荷，所以在考虑危险废物处理处置的时候，首先要从经济上考虑它是否有回收价值，处理或处置后是否也还有继续利用的价值。

　　根据申报登记数据的统计结果，我国危险废物的综合利用率达到45.4%，主要集中在含重金属的废液以及重金属废渣方面。在过去的几年中，我国在对危险废物进行综合利用的实践中取得了一些经验，研究开发了一些起点高、经济实用的综合利用技术和设备。

　　如深圳市工业危险废物处理站根据当地电子厂较多，蚀刻废液量大，蚀刻液消耗量也大的情况，开发了电子蚀刻废液的综合利用工艺技术，从废液中回收海绵铜、硫酸铜、多元氯化铝、氯化铵等产品，并再生氨蚀刻液和氯化铁蚀刻液供电子厂使用。该站还开发了“玻壳厂铅尘综合利用生产三盐基硫酸铅”等技术，这些技术的应用为危险废物处理企业取得了良好的经济效益和良好的环境效益。目前，工业危险废物中的含铜废物(HW22)、含铅废物(HW31)、废酸(HW34)和含镍废物(HW46)等均可实现综合利用。

　　人多数有色冶炼厂的生产工艺，除了提取主要目的金属外，还对矿石中伴生的多种金属组分进行回收，大部分废渣也设法在厂内转移到后续工艺中利用，或者生产副产品。最后，只剩下少量的最终废渣被堆放或者填埋处理。其实，废渣中的有价金属是丰富的资源，回收其中金属除了具有直接的经济效益外、还能减轻它们对环境的污染。

　　危险废物固化处理后，有的可以制成建筑材料，如人行路道板、防波建材(消波块)、档土墙建材、路基沟渠建材等。在这里，固化剂的选择是关键的问题。