工業(yè)固體危廢處置技術的具體應用研究

崔慶帥，李 偉，公立軍

（1.山東國環(huán)環(huán)境咨詢有限公司，山東 臨沂 276000；2.臨沂市環(huán)境保護科學研究所有限公司，山東 臨沂 276000；3.山東國環(huán)環(huán)境咨詢有限公司，山東 臨沂 276000）

目前，各類加工企業(yè)產(chǎn)生的固體危險廢物的種類和數(shù)量不斷增加，給各行業(yè)危險廢物處置技術的使用帶來了很大的限制，同時考慮到工業(yè)固體危廢物對環(huán)境的污染程度日益加劇，且廢棄物本身還具有相當復雜的化學成分，給人類的生產(chǎn)生活也帶來了極其嚴重的影響。我國現(xiàn)有的固體危廢物處置技術存在著滯后性、隱蔽性、可持續(xù)性等特點，并且處理技術的應用還受到周圍生態(tài)環(huán)境的限制，因此，有效處理固體危廢物已經(jīng)成為我國經(jīng)濟生態(tài)協(xié)調發(fā)展中的重要內容。我國主要采取的固體危廢處理技術可以分為三類，即焚燒利用技術、綜合利用技術以及填埋技術[1]。

1 固體廢棄物介紹

固體廢棄物是指在人類生產(chǎn)、生活或是其他社會活動過程中形成的、已失去原有使用價值或雖未失去使用價值卻被遺忘和取消的固體、半固體，或是放入容器材料中的氣態(tài)物質，國家法律、行政部門的條例中規(guī)定作為固體廢棄物管理的物質，簡單來說就是人類在生產(chǎn)生活中所形成的非液體廢棄物。

1.1 固體廢棄物分類

固態(tài)污染按源頭差異可分為二大類：固態(tài)污染和工業(yè)生產(chǎn)中的固態(tài)廢棄物。固態(tài)污染顧名思義是指人們在日常生活中形成的固態(tài)廢棄物，分為城市廢棄物和鄉(xiāng)村日常廢棄物，如餐廚廢水、醫(yī)院業(yè)務中形成的固體廢棄物、城市污水處理廠中的生活污水、農作物廢棄物和家禽糞便等。制造業(yè)固態(tài)污染是指在制造業(yè)生產(chǎn)過程中所形成的固體廢物污染，是指制造業(yè)生產(chǎn)流程中排入周圍環(huán)境形成的各類廢渣、灰塵及一些廢水等。在煤炭制造業(yè)和原油開采加工過程中形成的粉煤灰綜合利用物和冶金渣等占制造業(yè)固廢的比例較大[2]。我國工業(yè)固體廢棄物中80%以上是由電能和熱能的制造、金屬材料的熔煉、礦山和采煤等行業(yè)產(chǎn)生的。隨著我國粗放型經(jīng)濟的發(fā)展，在工業(yè)迅速發(fā)展過程中產(chǎn)生的工業(yè)固態(tài)污染已超出了預想，如果處理不當，勢必浪費大量土地資源，并且因其成分復雜，對人體健康和自然環(huán)境也造成了巨大威脅。工業(yè)固態(tài)污染物根據(jù)毒性和危險程度，又分成普通工業(yè)固態(tài)污染和危險工業(yè)固體廢棄物。

1.2 危險固體廢棄物

鑒于危險固體污染物的品種眾多且成分復雜，因此，我國于2008年8月1日發(fā)布并制訂了《國家危險廢物名錄》，包括危害固體污染物600余種，共47大類。此類化學物質存在腐蝕性、毒性、易燃性、反應性或者感染性、核放射性等一個或數(shù)個危害特征時，須根據(jù)處置危險廢物的有關法規(guī)加以管理。各地關于危險固體廢棄物清單的編制基本一致，個別成分視各地的具體情況而有所差異。危險固體廢物是指納入我國危險廢物清單并按照我國法定的危險廢物評估指標和鑒別手段確認的、帶有危險廢物特征的廢物。危險廢物一旦處理不當，會對自然環(huán)境和人體健康造成不可逆轉的重大影響[3]。如土壤和地下水等被污染后，人們通過飲食和飲水等方式長期攝入有毒的化學物質，這些毒物長期蓄積，就會導致人體細胞的畸變，嚴重的就可能致癌。鑒于危險固體污染物不同于普通工業(yè)中固態(tài)物質的特點，并會對人體健康和自然環(huán)境造成嚴重影響，所以世界各國政府對危險固體物質的處置都會采用特殊的手段和方式。

2 危險固體廢物處置技術

2.1 焚燒處理技術

焚燒處理術主要是對危險固體廢物進行高溫化學處置，處理效果很好，通常能使固體廢棄物的體積降低80%，但在危險固體廢物燃燒期間會產(chǎn)生大量飛灰和有害的化學廢氣。因此，在利用焚燒再處理技術處置危險固體廢物時，人們要適當升高溫度，延長時間，增加空氣湍流，以合理調節(jié)二噁英的生成量，同時對焚燒時生成的高溫廢氣加以回收用于發(fā)電[4]。目前，大多數(shù)企業(yè)使用的回轉式焚燒爐效果不錯，可以處置各類高危險性的固體廢物[5]。

2.2 快速碳酸化處理技術

快速碳酸化處理技術的基本原理就是使危險工業(yè)固體廢物全部暴露于二氧化碳含量較高的環(huán)境中，使其發(fā)生化學反應，而這一處置方式從一開始就被廣泛應用于礦物碳酸化中，因為許多工業(yè)垃圾均能直接與空氣中的二氧化碳發(fā)生反應，如廢硅灰、鐵電石殘留、鋼渣建筑垃圾等。究其根源，由于這種工業(yè)垃圾中含有較多的有毒重金屬物質，將其碳酸化后，會消耗超過80%的重金屬。如果飛灰在碳化前先經(jīng)過水洗處置，就能夠高效地減少飛灰中有毒重金屬物質的濃度。實驗表明，含有有毒重金屬物質的飛灰經(jīng)碳酸化反應后，還可以用于建筑工程建設，且具有不錯的效益。圖1為采用快速碳酸化處理技術時所需要用到的設備。

圖1 快速碳酸化處理設備

2.3 等離子氫化技術

等離子氫化技術是一項無公害的危險性固體廢物處置工藝技術，其基本原理是在高寒缺氧狀態(tài)下，把危險性固態(tài)廢物轉化為氫和一氧化碳。該工藝既可以對城市生活廢棄物和農村秸稈進行資源化處置，又可以處置工業(yè)建筑廢棄物、輪胎、醫(yī)藥垃圾和可燃性工業(yè)垃圾，還可以在高溫環(huán)境下快速溶解危險性固體廢物，但其對機械設備的要求較高。該技術還可以處置工業(yè)生產(chǎn)污水，與其他熱處理工藝比較，其對污泥含水率的需求并不高，而且能夠更高效地將工業(yè)污水轉變?yōu)槟茉矗M而減少工業(yè)污水的體積，也減少了危險物質的排放[6]。

3 工業(yè)固體危廢的危害與現(xiàn)狀分析

3.1 工業(yè)固體危廢的危害

工業(yè)生產(chǎn)固廢具有危害性小、品種多的特性。但任意丟棄工業(yè)生產(chǎn)固廢，極易對土壤、大氣環(huán)境、水域等形成環(huán)境污染，從而危及人們的健康。（1） 污染土壤。通常工業(yè)生產(chǎn)固廢都是露天堆放的，其有害物質會隨著降雨迅速滲入到土壤中，土壤中的有害物質就會形成累積效應，土壤成分也受到累積效應和土壤結構變化的直接影響，從而引起對當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的損害。（2）污染空氣。通常工業(yè)固廢表面會形成一定量的灰塵、粒子等，具有密度小、體積小、易于飄散的特性，在大風的作用下，極易對空氣質量造成污染，再者，如果工業(yè)固廢運輸不當，也會導致相應的環(huán)境損害，如提高城市空氣粉塵濃度等。（3）污染水域環(huán)境。工業(yè)固廢流入地表水之后，也會導致對地表水水質的污染。（4）如果工業(yè)固廢貯存不當，廢水中的重金屬、有毒化學物質等也會逐漸深入地表層，當土地遭受環(huán)境污染后，會逐漸對地下水質形成負面影響，危及到人們的用水安全。

3.2 工業(yè)固廢處理現(xiàn)狀分析

3.2.1 固廢處理現(xiàn)狀分析

根據(jù)統(tǒng)計年書披露的數(shù)據(jù)，我國2017年制造業(yè)固廢的產(chǎn)生總量為331 592萬噸，其中有181 187萬噸行了綜合使用處置，占比約為54.64%，有79 798萬噸實行了處理（焚燒以及填埋）處置，占比約為24.07%，有78 397萬噸實行了儲存處置，占比約為23.64%，有73.04萬噸實行了傾倒及廢棄處置，占比約為0.02%。我國2015年、2016年，工業(yè)固廢產(chǎn)生總量也均超過了300 000萬噸，資源化綜合利用總量占比都在60%以下，同時還有集中處理、臨時儲存及傾倒丟棄的情況出現(xiàn)，占比都很少。

3.2.2 危廢處理現(xiàn)狀分析

根據(jù)全國危廢普查數(shù)據(jù)，我國2007年國內危廢量約為4 574萬噸。經(jīng)我國統(tǒng)計年鑒及其他有關資料綜述計算，我國2017年危廢產(chǎn)生量為6 937萬噸，綜合利用量為4 043萬噸（自己使用2 528萬噸，第三方使用1 515萬噸），綜合使用率約為58.28%，總處理量為2 552萬噸，總貯存量為871萬噸。另外，國家第三方機構核定資質2017年未用量為5 926萬噸，已用量為2 252萬噸，2016年未用量為4 842萬噸，已用量為1 629萬噸，2015年未用量為3 727萬噸，已用量為1 536萬噸，國家機構核定資質未用量變化較大，已用量包括土地綜合利用與處理[7]。

3.2.3 常用固廢處理工藝分析

固廢處理的方法有燃燒、儲存、回填、堆肥和資源化使用等。燃燒可以降低固廢量，但會形成含二噁英的有害廢氣；儲存主要是把工業(yè)固廢先按照一定條件儲藏起來；堆填是通過專門的堆填方式進行，目前我國這種方式使用普遍；堆肥是對日常垃圾處理中的廚余廢棄物以及農牧廢物等，經(jīng)過降解、腐熟以及轉換的過程使固廢物轉換為飼料；資源化是將固廢經(jīng)處理后再加以利用，是目前較為提倡的方法。

3.2.4 常用危廢處理工藝分析

危廢處理的主要工序為高溫燃燒、固化（或穩(wěn)定化）、隔離填埋和資源性利用等。高溫燃燒的環(huán)境溫度必須要在850 ℃以上，并利用高溫實現(xiàn)對危廢中危害物質的減量和消除，燃燒后的煙氣在焚燒爐內必須滯留2秒以上，處理效果才較好，且不易形成二噁英，因此煙氣排放量要嚴格按照有關規(guī)定進行；危廢固化工藝是使用混凝土、石灰、粉煤灰或者膠等將危廢及燃燒后的高危廢渣進行硬化，使有害物質密封起來并與外界隔絕；危廢穩(wěn)定化工藝則是利用化工制劑與危害物質進行化學反應，生成相對穩(wěn)定的物質如鹽等；隔離回填工藝，是對無法回收使用的危廢處理物（經(jīng)過焚燒、固化等處理）進行回填，并在堆填區(qū)的底面和四周鋪設防滲材料，以實現(xiàn)與外界的隔絕；金屬資源化利用則是在把危廢中的金屬材料、無機鹽含量高等有益的金屬化合物提煉出來后再使用的工藝技術，比如從廢電池中提煉金屬鉛或者從催化劑中提煉稀有金屬等。

4 工業(yè)固廢危廢處理存在的問題和對策分析

4.1 工業(yè)固廢危廢處理存在的問題分析

第一，在資源化綜合利用與處理領域，其工藝條件和綜合使用技術水平仍需進一步提高。近幾年，工業(yè)固廢與危廢的資源利用率一般為50%～60%左右，仍有很大的發(fā)展空間，同時由于目前所使用的技術工藝在細節(jié)上仍需繼續(xù)完善，特別是在危廢使用領域，需更加嚴格地控制有害物質污染的問題，比如增加蒸餾方式以及膜過濾法工藝等。第二，由于在處理技術上仍有不足，因此第三方治理公司仍需繼續(xù)拓展管理范疇和提升治理水平。

4.2 工業(yè)固廢危廢處理對策及建議

4.2.1 加強監(jiān)管

在國內工業(yè)固廢的統(tǒng)一管理中，政府應當適時做好政策服務的標準化管理，并引入新技術、新工藝，同時積極做好宣傳推廣。生態(tài)環(huán)境管理機構要將整個工業(yè)固廢監(jiān)督管理過程形成合理化的管理信息平臺，并保證能夠簡化相應工作的開展過程，提高管理過程的實效性、合理化。根據(jù)對環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)的立法條件、法律內容等加以優(yōu)化，確保相關工作人員在開展監(jiān)督管理工作時有法必依，并健全相關的應對制度、預警機制等，保證相應機制的動態(tài)化監(jiān)督管理，確保工業(yè)固廢實現(xiàn)高效監(jiān)督管理。另外，在整個工業(yè)固廢管理環(huán)節(jié)中也要形成合理的管控制度，以確保相關工作的全面落實[8]。

4.2.2 提升資源化利用的技術水平

首先要求地方政府要保障從政策和資金方面給予支持，引導對工業(yè)固廢資源化利用技術的創(chuàng)新與推廣，完善現(xiàn)有技術手段，并根據(jù)不同地區(qū)固廢危廢的特點，采取最合適的處理技術；其次是調動工作人員的綜合利用意識和環(huán)保意識，做好資源化綜合利用知識的傳播與教學；最后是做好專員培養(yǎng)，并完善有關設備。因為危廢的特點，在對其進行資源性質的綜合利用時，需要具有較高的技術水平，因此需要由專門的技術人員負責，只有這樣，才能使危廢處理以減少或消除危害性和安全化處理為主。

4.2.3 提高固廢處置能力

固廢在較大程度上對自然環(huán)境產(chǎn)生了損害，而如果進行有效利用即可達到節(jié)約能源的效果。但目前，由于部分企業(yè)的處理能力不足，相關工作人員首先需要盡快做好企業(yè)固廢的科學劃分與回收管理，以實現(xiàn)對多種資源的綜合利用，建立更加完善合理的企業(yè)固廢處置模式。其次，相關工作人員還要積極進行新產(chǎn)能處理工作，提高新工藝、新技術的運用水平，為國內生態(tài)環(huán)境保護工作的進一步完善提供依據(jù)。同時，要積極完善投資機制，進一步拓展企業(yè)的投資途徑，并做好相關市場機制的調整與建設，以提高整個機制的完整性，使企業(yè)相關人員主動投身到相關項目中，引導企業(yè)有關人員積極參與企業(yè)投資管理工作。最后，地方政府及有關機構應強化對政策法規(guī)制度的幫扶管理，加大對科學技術的投入力度，對工業(yè)固廢物實施更加高效的監(jiān)督管理工作，并積極建立統(tǒng)計制度，深入調查各個工業(yè)行業(yè)的發(fā)展概況、工業(yè)固廢的應用狀況，從而建立更加完善的企業(yè)信息庫，在提高工業(yè)固廢綜合治理成效的基礎上豐富企業(yè)的數(shù)據(jù)庫信息。

5 結語

針對每年大批固廢危廢產(chǎn)生的問題，我國政府部門、科研單位、民營企業(yè)和第三方處置組織等都需要積極參與并配合處置工作，減少或消除危廢的危害，以提升固廢危廢處置的綜合效率和處置水平。同時，要加強對相關辦法的合理運用，為工業(yè)固廢的有效管理提供良好基礎。另外，政府有關部門的工作人員還應當提高工業(yè)固廢的管理能力，通過第三方評估制度等對工業(yè)固廢管理問題加以改進與完善。