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危险废物及其常见处理方法

根据《中华人民共和国固体废物污染防治法》的规定,危险废物是指列入国家危险废物名录或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有危险特性的废物。


根据《国家危险废物名录》的定义危险废物为:


具有下列情形之一的固体废物和液态废物,列入本名录:


(一)具有腐蚀性、毒性、易燃性、反应性或者感染性等一种或者几种危险特性的;


(二)不排除具有危险特性,可能对环境或者人体健康造成有害影响,需要按照危险废物进行管理的。


危险废物的这种越境转移量有多少尚难统计,但显然是正在增长。据绿色和平组织的调查报告,发达国家正在以每年5000万吨的规模向发展中国家转运危险废物,从1986年到1992年,发达国家已向发展中国家和东欧国家转移总量为1.63亿吨的危险废物。危险废物的越境转移给发展中国家乃至全球环境都具有不可忽视的危害。


首先,由于废物的输入国基本上都缺乏处理和处置危险废物的技术手段和经济能力,危险废物的输入必然会导致对当地生态环境和人群健康的损害。其次,危险废物向不发达地区的扩散实际上是逃避本国规定的处置责任,使危险废物没有得到应有的处理和处置而扩散到环境之中,长期积累的结果必然会对全球环境产生危害。危险废物越境转移的危害还在于,这些废物是在贸易的名义掩盖下进入的,进口者是为了捞取经济利益,根本不顾其对环境和人体健康可能产生的影响,所以都得不到应有的处理和处置。危险废物的越境转移已成为严重的全球环境问题之一,如不采取措施加以控制,势必对全球环境造成严重危害。


1989年3月在联合国环境规划署(UNEP)主持下,在瑞士的巴塞尔通过了《控制危险废物越境转移及其处置的巴塞尔公约》。该公约于1992年5月生效。我国是该条约的签约国。


危险废物处理方法,可分为物理法、物理化学法和生物法三大类。其中许多方法与化工生产是通用的。


一、填埋法


土地填埋是最终处置危险废物的一种方法。此方法包括场地选择、填埋场设计、施工填埋操作、环境保护及监测、场地利用等几方面。其实质是将危险废物铺成一定厚度的薄层,加以压实,并覆盖土壤。这种处理技术在国内外得到普遍应用。土地填埋法通常又分为卫生土地填埋和安全土地填埋。


1. 卫生土地填埋


卫生土地填埋是处置一般固体废物,而不会对公众健康及环境安全造成危害的一种方法。主要用来处置城市垃圾。


2. 安全土地填埋


安全土地填埋是一种改进的卫生填埋方法,也称为安全化学土地填埋。安全土地填埋主要用来处置危险废物。因此,对场地的建造技术要求更为严格。如衬里的渗透系数要小于10-8cm/s,浸出液要加以收集和处理,地面迳流要加以控制,还要考虑对产生的气体的控制和处理等。此外,还有一种土地填埋处理方法,即浅地层埋藏法。这种方法主要用来处置低放射性废物。


土地填埋法与其他处置方法相比,其主要优点是:此法为一种完全的、最终的处置方法,若有合适的土地可供利用,此法最为经济;它不受废物的种类限制,且适合于处理大量的废物;填埋后的土地可重新用作停车场、游乐场、高尔夫球场等。缺点是:填埋场必须远离居民区;回复的填埋场将因沉降而需要不断地维修;填埋在地下的危险废物,通过分解可能会产生易燃、易爆或毒性气体,需加以控制和处理等。


二、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。


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必须适应性强,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,而且最好是用焚烧法处理。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,达到解毒、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,要求焚烧过程必须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。


三、固化法


固化法是将水泥、塑料、水玻璃、沥青等凝结剂同危险废物加以混合进行固化,使得污泥中所含的有害物质封闭在固化体内不被浸出,从而达到稳定化、无害化、减量化的目的。


固化法能降低废物的渗透性,并且能将其制成具有高应变能力的最终产品,从而使有害废物变成无害废物。


1. 水泥固化法


水泥固化是以水泥为固化剂将危险废物进行固化的一种处理方法。水泥中加入适当比例的水混合会发生水化反应,产生凝结后失去流动性则逐渐硬化。水泥固化法是用污泥(危险固体废物和水的混合物)代替水加入水泥中,使其凝结固化的方法。


对有害污泥进行固化时,水泥与污泥中的水分发生水化反应生成凝胶,将有害污泥微粒包容,并逐步硬化形成水泥固化体。可以认为,这种固化体的结构主要是水泥的水化反应物。这种方法使得有害物质被封闭在固化体内,达到稳定化、无害化的目的。


水泥固化法由于水泥比较便宜,并且操作设备简单,固化体强度高、长期稳定性好,对受热和风化有一定的抵抗力,因而利用价值较高。


水泥固化法的缺点:水泥固化体的浸出率较高,通常为10-4~10-5g/(cm2.d),因此需作涂覆处理;由于油类、有机酸类、金属氧化物等会妨碍水泥水化反应,为保证固化质量,必须加大水泥的配比量,结果固化体的增容比较高;有的废物需进行预处理和投加添加剂,使处理费用增高。


2. 塑料固化法


将塑料作为凝结剂,使含有重金属的污泥固化而将重金属封闭来,同时又可将固化体作为农业或建筑材料加以利用。


塑料固化技术按所用塑料(树脂)不同可分为热塑性塑料固化和热固性塑料固化两类。热塑性塑料有聚乙烯、聚氯乙烯树脂等,在常温下呈固态,高温时可变为熔融胶黏液体,将有害废物掺合包容其中,冷却后形成塑料固化体。热固性塑料有脲醛树脂和不饱和聚酯等。脲醛树脂具有使用方便、固化速度快、常温或加热固化均佳的特点,与有害废物所形成的固化体具有较好的耐水性、耐热性及耐腐蚀性。不饱和聚酯树脂在常温下有适宜的黏度,可在常温、常压下固化成型,容易保证质量,适用于对有害废物和放射性废物的固化处理。


塑料固化法的特点是:一般均可在常温下操作;为使混合物聚合凝结仅加入少量的催化剂即可;增容比和固化体的密度较小。此法既能处理干废渣,也能处理污泥浆,并且塑性固体不可燃。其主要缺点是塑料固化体耐老化性能差,固化体一旦破裂,污染物浸出会污染环境,因此,处置前都应有容器包装,因而增加了处理费用。此外,在混合过程中释放的有害烟雾,污染周围环境。


3. 水玻璃固化法


水玻璃固化是以水玻璃为固化剂,无机酸类(如硫酸、硝酸、盐酸等)作为辅助剂,与有害污泥按一定的配料比进行中和与缩合脱水反应,形成凝胶体,将有害污泥包容,经凝结硬化逐步形成水玻璃固化体。用水玻璃进行污泥的固化,其基础就是利用水玻璃的硬化、结合、包容及其吸附的性能。


水玻璃固化法具有工艺操作简便,原料价廉易得,处理费用低,固化体耐酸性强,抗透水性好,重金属浸出率低等特点。但目前此法尚处于试验阶段。


4. 沥青固化法


沥青固化是以沥青为固化剂与危险废物在一定的温度、配料比、碱度和搅拌作用下产生皂化反应,使危险废物均匀地包容在沥青中,形成固化体。


经沥青固化处理所生成的固化体空隙小、致密度高,难于被水渗透,同水泥固化体相比较,有害物质的沥滤率更低。并且采用沥青固化,无论污泥的种类和性质如何,均可得到性能稳定的固化体。此外,沥青固化处理后随即就能硬化,不需像水泥那样经过20-30天的养护。但是,由于沥青的导热性不好,加热蒸发的效率不高,倘若污泥中所含水分较大,蒸发时会有起泡现象和雾沫夹带现象,容易排出废气发生污染。对于水分含量大的污泥,在进行沥青固化之前,要通过分离脱水的方法使水分降到50%-80%左右。再有,沥青具有可燃性,必须考虑到如果加热蒸发时沥青过热就会引起大的危险。


四、化学法


化学法是一种利用危险废物的化学性质,通过酸碱中和、氧化还原以及沉淀等方式,将有害物质转化为无害的最终产物。


许多危险废物是可以通过生物降解来解除毒性的,解除毒性后的废物可以被土壤和水体所接受。目前,生物法有活性污泥法、气化池法、氧化塘法等。

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