处理工艺体系
危险废物处理方法,可分为物理法、物理化学法和生物法类。其中许多方法与化工生产是通用的。
对于固体废物(废渣),常见的物理法处理工艺包括:压实、破碎、分选。
对于液态废物(废液),常见的物理法处理工艺包括:沉降、气浮、离心、过滤、蒸馏等,而吹脱、微滤、超滤、纳滤等工艺则较少采用。
常用于废渣的物理化学法处理工艺包括:热处理(焚烧、热解)、固化/稳定化。
常用于废液的物理化学法处理工艺包括:混凝、化学沉淀、酸碱中和、氧化还原、吸附与解吸、离子交换、焚烧等,而置换、电解、萃取、电渗析、反渗透、光分解等工艺则较少采用。
生物法只适用有机废物,其中用于有机固体废物的包括:堆肥法和厌氧发酵法,用于有机废液的包括活性污泥法、厌氧消化法。
危险废物处理处置技术
1、预处理技术
危险废物的预处理一般是采用物理、化学、生物的方法改变废物的物理化学特性,使之便于进一步的处理或者将有害物质转化为无害的终产物。
(1)物理处理
物理处理是利用各种相分离(如重选、浮选、电选等)及固化技术,目前固化/稳定化技术是常用的物理方法,它是工业危险废物安全填埋的必要步骤,将工业危险废物中的污染组分采用固化基材将废物固定或包覆来减少废物有害成分的浸出毒性,减小废物的迁移性,降低对周围环境的污染。而且现在采用的新型固化基材,很好地改善了传统固化法使废物容积增大的缺陷。
(2)化学处理
化学处理是采用化学方法(如氧化还原处理技术、油水分离技术、中和处理技术)将有害物质转化为无害的终产物,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,降低它的危害性。常作为危险废物终处置前的预处理措施。但反应过程比较复杂,比较难以掌控,另外成本太高,不适合大规模处理。
(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,从而可以被土壤和水体所接受。常用的方法有活性污泥法、气化池法、氧化塘法、堆肥法等。与化学处理方法相比,生物处理在经济上一般比较便宜,对环境的影响更小,应用更普遍。但处理过程所需时间长,处理效率不够稳定。
2、安全填埋
安全填埋是对经过前处理(如脱水、中和、堆肥、固化和稳定化)的废物采用工程措施来控制、减少和消除危险废物的危害。适用于不能回收利用其有用成分,不能回收利用其能量的危险废物,包括危险废物焚烧处理产生的飞灰和残渣、生活垃圾焚烧飞灰等。
填埋法作为终处置手段,由于其适于处置多种类型的固体废物,工艺比较简单,在国内外得到广泛应用。但填埋法也存在一些环境问题:先,就是填埋过程中,由于雨水的冲刷、地表水和地下水的浸泡以及发酵作用而产生一种含有多种有害物质的渗滤液,对周围地下水存在大的隐患,容易产生二次污染;其次,填埋场占用大量的土地;再次,安全填埋场的建设要求十分严格,并且要求在封场后至少持续维护管理20年,所以安全填埋场的造价和运行费用都非常昂贵;后,填埋场的工业废物的存在年限可能远远超过安全填埋场的人工铺设材料的使用寿命,故而也存在着一定的环境风险。同时也不能达到减容化和资源化的目的。
3、焚烧法
焚烧法是高温分解和深度氧化的综合过程。通过焚烧可以使可燃性的危险废物氧化分解,达到减少容积,去除毒性,回收能量及副产品的目的。焚烧法适用于处置当前经济和技术条件限制下、不能再循环、再利用或直接安全填埋的危险废物。焚烧可以处置含有热值的有机物并回收其热能,也可以通过残渣熔融使重金属元素稳定化,是同时实现减量化、无害化和资源化的一种重要处置手段。危险废物的焚烧过程比较复杂。由于危险废物的物理性质和化学性质比较复杂,对于同一批危险废物,其组成、热值、形状和燃烧状态都会随着时间与燃烧区域的不同而有较大的变化,同时燃烧后所产生的废气组成和废渣性质也会随之改变。因此,危险废物的焚烧设备适应性强,操作弹性大,并有在一定程度上自动调节操作参数的能力。
一般来说,差不多所有的有机性危险废物都可用焚烧法处理,而且好是用焚烧法处理。而对于某些特殊的有机性危险废物,只适合用焚烧法处理,如石化工业生产中某些含毒性中间副产物等。焚烧法的优点在于能迅速而大幅度地减少可燃性危险废物的容积。如在一些新设计的焚烧装置中,焚烧后的废物容积只是原容积的5%或更少。一些有害废物通过焚烧处理,可以破坏其组成结构或杀灭病原菌,达到、除害的目的。此外,通过焚烧处理还可以提供热能。
焚烧法的缺点:一是危险废物的焚烧会产生大量的酸性气体和未完全燃烧的有机组分及炉渣,如将其直接排入环境,必然会导致二次污染;二是此法的投资及运行管理费高,为了减少二次污染,要求焚烧过程设有控制污染设施和复杂的测试仪表,这又进一步提高了处理费用。
4、综合利用技术
综合利用是实现危险废物资源化、减速量化的重要手段之一,目前危险废物综合利用的方法主要有溶剂的再生、油脂的再生、燃料的利用和金属的回收等。我国目前部分城市已建设危险废物综合利用处置的企业,例如珠海安能环保科技有限公司的综合利用设施,可对废矿物油、废浊刻液、污泥、退锡废液、含熔剂废物和废线路板进行回收利用处置,降低对环境污染的同时,又带来了经济效益。
一般固废的危害:
固体废弃物产生源分散、产量大、组成复杂、形态与性质多变、可能含有毒性、燃烧性、爆炸性、放射性、腐蚀性、反应性、性与致病性的有害废弃物或污染物、甚至含有污染物富集的生物,有些物质难降解或难处理、排放(固体废弃物数量与质量)具有不确定性与隐蔽性,这些因素导致固体废弃物在其产生、排放和处理过程中对资源、生态环境、身心健康造成危害,甚至阻碍社会经济的持续发展。
(1)浪费大量资源
固体废弃物产量大,且存量固体废弃物量(填埋包括简易堆置处置量)亦很大,消耗大量的物质资源,占用大量土地资源。2012年固体废弃物年产量估计超过100亿吨(仅电子垃圾便达到4890万吨),中国达到15亿吨(电子垃圾230万吨),存量固体废弃物量达到380亿吨,中国高达70亿吨。巨量固体废弃物的产生意味着巨量物质资源的消耗与浪费,巨量存量固体废弃物意味着大量土地资源被占用与浪费。如果假定填埋废弃物的表观比重为1和废弃物堆置平均高度为30米,380亿吨存量固体废弃物将占用1900万亩土地,中国70亿吨存量固体废弃物也将占用350万亩土地。而且,固体废弃物产量增长迅速,增长速率往往超过处理设施处理能力的增长速率,后果是出现“垃圾围城”困境。与工业快速发展随影同行,发达国家上世纪60年代的固体废弃物产量迅速发展,曾出现垃圾围城困境。中国从上世纪80年始固体废弃物产量也迅速增长,《2009年到2012年中国垃圾处理行业投资分析及前景预测报告》称:全国600多座城市,除县城外,已有三分之二的大中城市陷入垃圾的包围之中,且有四分之一的城市已没有合适场所堆放垃圾。此外,除浪费大量的物质、土地资源外,妥善处理固体废弃物还将消耗大量的人力、财力、信息和时间等资源。
危害
固体废弃物,尤其是有害废弃物,如果处理不当,会破坏生态环境。
1)一次污染。
如将固体废弃物简易堆置、排入水体、随意排放、随意装卸、随意转移、偷排偷运等不当处理,破坏景观,其所含的非生物性污染物和生物性污染物进入土壤、水体、大气和生物系统,对土壤、水体、大气和生物系统造成一次污染,破坏生态环境;尤其是将有害废弃物直接排入江河湖泽或通过管网排入水体,或粉尘、容器盛装的危险废气等大气有害物排入大气,不仅导致水体或大气污染,而且还导致污染范围的扩大,后果相当严重;偷排偷运导致废弃物去向不明、污染物跟踪监测困难和污染范围难以确定,后果也相当严重。如将有害废弃物不当处理,可能引致中毒、腐蚀、灼伤、放射污染、病毒传播等突发事件,严重破坏生态环境,甚至导致人身伤亡事故。有些有害物,如重金属、二噁英等,甚至随水体进入食物链,被动植物和人体摄入,降低机体对疾病的抵抗力,引起疾病(种类)增加,对机体造成即时或潜在的危害,甚至导致机体死亡。
2)二次污染。
固体废弃物处理过程中,固体废弃物所含的一些物质(包括污染物和非污染物)参与物理反应、化学反应、生物生化反应,生成新的污染物,导致二次污染。二次污染形成机理复杂,防治比一次污染更加困难。固体废弃物处理过程中常见的二次污染物及其产生途径有:
①长时间不当储存与堆置过程中,废弃物堆体滋生霉菌和寄生虫等病原体,加速老鼠、蛇和蚊虫等生物体的繁殖与生长,带来疾病和疾病传播危险;
②储存、堆置、运输、分拣、填埋等过程中,有机易腐物发酵腐烂过程产生甲烷气、臭气等大气有害物和有机废水(甚至含有重金属和病原体等污染物)等土壤和水体污染物,同时也会滋生多种微生物;
③焚烧处理过程中,固体废弃物的有机氮、氯、硫等转化成氮氧化物、、硫氧化物等大气有害物;
④焚烧处理医疗垃圾、生活垃圾等废弃物过程生成二噁英,并产生大量的含重金属、二噁英等污染物的飞灰(属于危险废物);
⑤堆置、填埋过程中,重金属形态变化及迁移,生成土壤和水体的重金属污染物。
此外,易燃易爆等有害废弃物物的不当处理可能导致火灾、爆炸等事故,产生大量有毒害污染物,给生态环境、生产生活和生命财产带来灾害。