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危险固体废弃物无害化处置技术探讨

2019-11-28谭婷

环境与发展 2019年10期

摘要:根据国内外使用和控制危险固体废弃物的现状,联合分析了四种无害环境处置技术的特性、范围和优势。通过稳定固化、碳酸盐、气化等离子体和超临界水氧化的形式探讨了危险固体废弃物的处理形式。稳定和固化技术成本较低,耐受性较高,广泛用于处置放射性材料;碳酸盐技术的预成型过程繁琐,对低碳技术产生明显影响。在处置后对重金属进行浸出的氧化工艺以及对等离子气化技术的大量投资在减少低风险废弃物的总污染方面具有显著的优势;超临界水氧化技术的操作成本低,寿命长,在具有潜在危险性的时期内难以分解的持久性有机污染物的分解非常有效。本文从工程和技术方面按类别对危险固体废弃物进行处置,并通过不同的处置技术从而从根本上降低危险固体废弃物无害处置的实际应用。

关键词:超临界水氧化;等离子体气化;危险固体废弃物

中图分类号:X705 文献标识码:A 文章编号:2095-672X(2019)10-00-02

DOI:10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.10.044

Abstract: According to the status quo of the use and control of hazardous solid waste at home and abroad, the characteristics, scope and advantages of four environmentally sound disposal technologies were jointly analyzed. The treatment forms of hazardous solid waste were discussed in the form of stable solidification, carbonate, gasification plasma and supercritical water oxidation. Stabilization and curing techniques are less costly and more tolerant and are widely used for the disposal of radioactive materials; the preforming process of carbonate technology is cumbersome and has a significant impact on low carbon technologies. The oxidation process for leaching heavy metals after disposal and the large investment in plasma gasification technology have significant advantages in reducing the total pollution of low-risk waste; supercritical water oxidation technology has low operating cost and long life, and has potential Decomposition of persistent organic pollutants that are difficult to decompose during a hazardous period is very effective. This paper treats hazardous solid waste by engineering and technical aspects, and through different disposal techniques, fundamentally reduces the practical application of hazardous solid waste disposal.

Key words:Supercritical water oxidation;Plasma gasification;Hazardous solid waste

到2010年,我国每年的危险固体废弃物生产量还不到1600万t。但由于经济的迅速增长,2011年的危险固体废弃物生产量比2010年增加了一倍以上。目前,我国每年的危险固体废弃物生产量约为3500万t。尽管我国危险固体废弃物处置技术迅速发展,但危险固体废弃物的持久性已导致我国的危险固体废弃物排放量逐渐增加。本文以国内和国外控制危险固体废弃物的现状为依据,侧重于对危險固体废弃物进行比较性分析,并分析了与废弃物管理有关的各种问题,特别是与废弃物管理有关的问题。通过四种无害环境处置技术,分别是稳定/固化、碳酸盐、等离子气化和超临界水氧化,对处理各种危险固体废弃物进行分析。

1 国内外危险固体废弃物的控制现状

1.1 国外的控制现状

20世纪70—80年代,日本、大不列颠及北爱尔兰联合王国和美利坚合众国等发达国家建立了更完善的医疗废弃物收集、过境、处置和控制系统,并实现了危险固体废弃物的安全处置。1980—1990年期间,欧洲国家对危险固体废弃物进行了安全处置,并通过相应的技术解决了潜在的长期危险固体废弃物,如将长期性有机污染物集中起来等,从而快速形成一个具有成本效益的处置系统。

固体废弃物的处置过程十分危险,在操作过程中必须根据严格的要求。目前,国外公司采用先进的技术来控制危险固体废弃物的产生,从源头对危险固体废弃物的产生进行统计分析,以实现环境保护的主题。此外,国外危险固体废弃物公司拥有相关的专门知识(主要是旋转窑焚化技术),在运输过程中受到严格控制,旨在从根本上解决危险固体废弃物的处置问题[1]。

1.2 国内的控制现状

关于危险固体废弃物的处置,我国立法直到2004年才开始正式实施。目前,我国对于危险固体废弃物的处置执法力度有所加强,但由于我国关于危险固体废弃物的处置技术相对发达国家还存在落后的现象,导致危险固体废弃物的控制、管理和处置系统发展缓慢。据统计,家庭生活和大量企业产生的少量废弃物对环境造成了严重负担,平均每人每天会产生超过1公斤危险固体废弃物。此外,不完整的统计数据表明,2012年5—8月中旬期间,江西省贵西市、阳县和吴宁县产生了1400t以上的危险固体废弃物,全部来自发达地区,如长三角地区。危险固体废弃物的毒性极高,大多数转移地点都位于偏远的村庄和村庄,这就造成了一定程度的监测困难[2]。

2 危险固体废弃物无害化处置技术

2.1 稳定化/固化技术

稳定/固化技术是将危险固体废弃物转化为高度不溶解的稳定物质,其方法是对硬材料或化学稳定剂进行无机浓缩。20世纪50年代,继对若干国家的危险固体废弃物处置问题进行技术研究之后,我国又对这一技术进行了研究,其中包括石灰固化、水泥固化、粘合剂固化、有机聚合物固化、塑料材料固化、陶瓷、锌、锌等。通过玻璃固化和化学固化,对废弃物进行处理,同时能够实现土壤净化过程中对废弃物进行处理。实践表明,应通过粘合剂固化和有机废弃物的无机固化来处理无机废弃物。稳定/固化处置技术已得到良好应用,所需材料的价格较低,足以处置各种危险固体废弃物,而且其处置成本比焚化和堆肥的成本相对较低,但也存在一些缺陷,例如蓄积增加处置后的废弃物的重量以及以对含有有机物的废弃物进行固化处理。稳定化/固化技术需要有应用设备较为熟练的工人和昂贵的设备,而处置作业不当则可能会导致二次污染等[3]。

2.2 快速碳酸化技术

快速碳酸盐技术最初是于1990年引进。如果危险固体废弃物全部和完全暴露于高二氧化碳浓度下,就会加速反应。最初通过快速碳酸化技术为了从矿物中去除碳酸盐。通过快速碳酸化技术,将一些工业热反应产生的废弃物可能对二氧化碳发生反应的特点,实现对铁和钢炉渣、电解质残留物、煤灰和废弃物焚化炉灰、废弃建筑材料和熔炼过程中某些金属的尾部进行处理。此外,快速处理碳酸盐的技术可将重金属的浓度减少80%[4]。

2.3 等离子气化技术

等离子体固体废弃物处理通过等离子体在3000~5000℃之间加热废弃物,温度达到10000℃时,可以时基本粒子的活性能量大大超过分子化学密钥的作用,而此时正是多氯联苯转移的时候。这种物质是以原子运动为基础,其原始物质被打破,从而将危险固体废弃物转化为安全物质在这一过程中,原材料的有机物质被分解成易燃气体,而无机物则被分解成液体,通过冷却转化为高质量的建筑材料[5]。

用于处理危险固体废弃物的等离子体气化技术始于20世纪60年代初,在20世纪90年代后期被广泛用于处置低放射性材料、化学武器等。美国的Nishiya公司发起了一个试验项目,主要是将家用废弃物和污水污泥转化为新的能源。2013年底,上海引进了危险固体废弃物处理技术,目前,等离子气化技术已自全世界积极应用于若干项目中。目前,等离子废弃物处置技术商业化模式,使得危险固体废弃物等离子处理项目需要更多的初期投资和较长的资金回收期,但从长期来看,这将带来巨大的经济效益。

2.4 超临界水氧化技术

超临界水氧化技术(OSC)最初是美国麻省理工学院(麻省理工学院)的学者Model教授于20世纪80年代中期研究出的一种新型技术,涉及在水的超临界状态(超低温)下对有机废弃物进行氧化处理。目前,国内外专家对超临界水氧化工艺技术进行了大量研究,以处理从普通酒精、酚和硝基甲苯到难以贩运的毒性物质等各种各样的有机体,如氰化物和芳香衍生物等。许多研究表明,许多不易降解的生物可以通过超临界水技术迅速氧化,分解成不含有毒性的小分子化合物。因此,该技术在处理有毒和危险的有机废弃物方面有了十分广泛的研究。

该项研究得出结论,当超临界反应剂量为420℃、24Mpa、10pH和1000Mg/l时,最初反应条件下的油污污泥处理率为95%。二使用超临界水氧化技术处理废弃电路板,与湿氧化相比,超临界氧化技术可大大提高氧化率,产品不需要进一步处理,与焚化方法相比,它可节省脱水、干燥和薄膜物質处理的费用。

3 结论

我国存在的危险固体废弃物类型复杂多样,控制和处置技术尚不成熟,随着近年来危险固体废弃物的产生增加,应通过加速优化现有的管理和控制系统,并进一步加强现有的管理和控制系统。本文通过对危险固体废弃物的无害处置技术进行研究,简单探讨了集中不同形式的处理技术,旨在发展长期消除潜在危害固体废弃物的工作,最终实现减少废弃物的最终目标。

参考文献

[1]范秀娟.危险废弃物焚烧重金属固化特性的研究[D].杭州:浙江大学,2007.

[2]徐缇,刘灿嘉,战玉柱,等.危险废弃物处置项目运作模式探析[J].环境科技,2015,28(1):61-64.

[3]陆刚.一起危险固体废弃物非法转移案刍议城市危废监管的缺失[J].环境科技,2011,24(3):52-55.

收稿日期:2019-06-18

作者简介:谭婷(1987-),女,汉族,本科学历,研究生在读,研究方向为公共管理。