化工園區(qū)危險(xiǎn)廢物處理處置技術(shù)分析

王天慶，崔靜濤，韓微微

（遼寧省石油化工規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，遼寧 沈陽 110000）

危險(xiǎn)廢物具有毒性、腐蝕性、易燃性、反應(yīng)性或感染性[1]，如不加以嚴(yán)格控制任意排放，會(huì)對(duì)地下水、土壤等生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，進(jìn)而危及生態(tài)環(huán)境安全和人類身心健康。根據(jù)中國生態(tài)環(huán)境統(tǒng)計(jì)年報(bào)，2020年我國工業(yè)危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生量為7 281.8 萬t，利用處置量為7 630.5 萬t。其中，化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)的危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生量占大頭，占比22.0%。

化工園區(qū)是發(fā)展化工產(chǎn)業(yè)的重要載體，危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生量相對(duì)集中，我省去年公布認(rèn)定的第一批化工園區(qū)有 22 家，危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生量預(yù)計(jì)每年超100 萬t。根據(jù)《國務(wù)院關(guān)于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟(jì)體系的指導(dǎo)意見》，化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)應(yīng)配套建設(shè)危險(xiǎn)廢物集中處理和處置設(shè)施。因此，本文通過介紹幾種有關(guān)危險(xiǎn)廢物處置技術(shù)并全面比較，為化工園區(qū)危險(xiǎn)廢物的處理處置提供技術(shù)參考。

1 我省化工園區(qū)危險(xiǎn)廢物處置現(xiàn)狀

經(jīng)調(diào)研目前我省除沈陽、大連、葫蘆島等地化工園區(qū)建設(shè)有集中危廢處置中心外，其余大部分園區(qū)產(chǎn)生的危險(xiǎn)廢物實(shí)行委托具有資質(zhì)的第三方處理處置方式。園區(qū)已運(yùn)行的危廢處置中心，基本都采用回轉(zhuǎn)窯焚燒技術(shù)?；剞D(zhuǎn)窯焚燒爐轉(zhuǎn)速可調(diào)，可根據(jù)危廢特點(diǎn)調(diào)整停留時(shí)間，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、控制靈活，上料排渣均可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，適合處理大部分固液型危險(xiǎn)廢物，是目前焚燒處理危廢的主流技術(shù)之一。水泥窯協(xié)同處置技術(shù)也是處理危廢的主流技術(shù)之一，近年來受到國家政策的鼓勵(lì)和支持。

相比國內(nèi)，國外發(fā)達(dá)國家則更注重對(duì)廢物的源頭治理，采取避免產(chǎn)生、綜合利用、妥善處理的原則，推行綠色、清潔化生產(chǎn)工藝，實(shí)行有毒物料替代，杜絕或減少危廢產(chǎn)生，資源化和無害化處置。

2 有關(guān)危險(xiǎn)廢物處置技術(shù)及適用性

目前已商業(yè)化的危險(xiǎn)廢物處理處置技術(shù)主要有高溫焚燒（焚燒爐、回轉(zhuǎn)窯）、熱解工藝、水泥窯協(xié)同處置、等離子體技術(shù)等都屬于熱處理技術(shù)，此外還有物理技術(shù)、化學(xué)技術(shù)、填埋技術(shù)、固化/穩(wěn)定化技術(shù)等，其中物理技術(shù)、化學(xué)技術(shù)和固化/穩(wěn)定化技術(shù)屬于危廢預(yù)處理技術(shù)。

2.1 危險(xiǎn)廢物預(yù)處理技術(shù)

物理法工藝主要有清洗、壓實(shí)、破碎、分揀[2]，主要針對(duì)固體廢物利用壓實(shí)機(jī)、破碎機(jī)改變固廢的外形尺寸，減小體積；對(duì)于液體廢物，則是采取絮凝、增稠、氣浮、過濾、蒸發(fā)結(jié)晶等處理工藝[3]。

化學(xué)處理工藝是利用化學(xué)方法破壞危險(xiǎn)廢物的有害成分，使其無害化或轉(zhuǎn)變?yōu)槟苓M(jìn)一步處理的形態(tài)，包括氧化還原、酸堿中和[2]、反應(yīng)螯合沉淀[3]等。

固化/穩(wěn)定化是將工業(yè)類危險(xiǎn)廢物、焚燒飛灰及殘?jiān)⒏叨拘晕ｋU(xiǎn)廢物與藥劑、固化劑、水按照一定比例配伍后混合攪拌，成型砌塊合格后可直接運(yùn)入填埋場進(jìn)行填埋處理。固化劑一般選用水泥[4]和粉煤灰，藥劑選用螯合劑聚乙烯亞胺、硫脲。

2.2 安全填埋技術(shù)

安全填埋技術(shù)適用于《國家危險(xiǎn)廢物名錄（2021年版）》中除與填埋場防滲層不相容的廢物以外的廢物，醫(yī)療廢物不適用。安全填埋是危廢處理的最終措施，除了可直接入場填埋的廢物外，往往均需要預(yù)處理后再填埋。另外，防滲材料是安全填埋的關(guān)鍵，大部分填埋場均選擇黏土和高密度聚乙烯（HDPE）膜作為防滲層材料。

2.3 危險(xiǎn)廢物焚燒技術(shù)

焚燒是高溫分解和深度氧化的過程，危廢在被氧化分解的同時(shí)，能達(dá)到減容、去毒和余熱回收利用。焚燒工藝幾乎能處置所有的固態(tài)、半固態(tài)、液態(tài)形式的危險(xiǎn)廢物，但不適宜處置爆炸性廢物[3]。典型的焚燒系統(tǒng)主要由預(yù)處理及上料系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)窯焚燒爐及二燃室、余熱鍋爐及SNCR、急冷塔、尾氣凈化系統(tǒng)等組成。焚燒灰渣及飛灰須經(jīng)穩(wěn)定化/固化處理后送入填埋場填埋。目前已運(yùn)行的危廢處置中心爐型大多采用回轉(zhuǎn)窯焚燒爐和熱解焚燒爐。

2.4 危險(xiǎn)廢物熱解處置技術(shù)

熱解工藝適合處置有機(jī)物含量高的危險(xiǎn)廢物，熱值低的廢物采用熱解焚燒，熱值高的廢物采用熱解氣化回收可燃的低分子化合物，它是在無氧或缺氧條件下加熱有機(jī)物使其分解的化學(xué)反應(yīng)過程[3]，類似于煤炭的干餾。熱解產(chǎn)物存在氣（H2、CO、CH4）、液（有機(jī)酸、芳烴、焦油）、固（炭黑、爐渣）三種形態(tài)，因而可以把固體廢物中有價(jià)值的能源分離回收再利用。

2.5 等離子體技術(shù)

等離子體技術(shù)是指利用等離子炬作為氣化爐的熱源，而不是傳統(tǒng)的利用本身熱值點(diǎn)火和燃燒。等離子炬有著能產(chǎn)生高強(qiáng)度熱源的優(yōu)勢（約2 000～8 000 ℃），操作相對(duì)簡單，可控可調(diào)。氣化爐內(nèi)的等離子體是一種電離氣體，由于其高溫和高熱密度，幾乎能將固體廢物中的有機(jī)物完全氣化成合成氣（主要為CO 和H2），危險(xiǎn)廢物在經(jīng)過常壓和高溫（大于5 537 ℃）的等離子體處理后能被徹底銷毀，摧毀多氯聯(lián)苯的效率被證明高達(dá)99.999 9%，而無機(jī)物則可變成無害玻璃化熔渣（玻璃體）[5]。等離子體氣化爐示意圖見圖1。

圖1 等離子體氣化爐

2.6 危險(xiǎn)廢物處置技術(shù)比選

有關(guān)危險(xiǎn)廢物處置技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)分析見表1。

表1 危險(xiǎn)廢物處置技術(shù)特點(diǎn)對(duì)比一覽表

3 化工園區(qū)危廢處置工藝的選擇

綜合來看，高溫焚燒、熱解處置技術(shù)、等離子體技術(shù)均符合減量化、再利用、資源化和無害化的危廢處理原則。但化工園區(qū)危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生數(shù)量較大、種類較多、成分復(fù)雜，尤其是農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料、涂料、助劑等精細(xì)化工行業(yè)產(chǎn)生的危廢。

傳統(tǒng)的高溫焚燒技術(shù)，雖然也能將危險(xiǎn)廢物氧化分解，也能達(dá)到減容和去毒的目的，但必須通入過量空氣并輔以天然氣輔助燃燒，產(chǎn)生大量煙氣意味著后續(xù)煙氣凈化復(fù)雜，通常采用SNCR 脫硝+煙氣急冷+干式脫酸+活性炭粉噴射系統(tǒng)+布袋除塵器去除二噁英+SCR 脫硝+濕法脫酸+濕式電除霧系統(tǒng)的煙氣凈化工藝和技術(shù)。傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)窯焚燒爐實(shí)際焚燒溫度低，運(yùn)行溫度通常為760～980 ℃，二噁英無法徹底氧化分解，焚燒灰渣及飛灰、尾氣均含有二噁英，環(huán)境危害大。

熱解處置技術(shù)因適用范圍有限，僅適合處置有熱能回收價(jià)值的廢物，如城市垃圾、工業(yè)廢舊塑料、樹脂、橡膠等具有一定熱值的有機(jī)固體廢物（危險(xiǎn)廢物），處理規(guī)模不如高溫焚燒。雖已商業(yè)化但現(xiàn)階段技術(shù)成熟度不高。

等離子體具有高熱通量和高溫特性，在無需燃燒情況下對(duì)危險(xiǎn)廢物進(jìn)行裂解、氣化、玻璃化[7]，理論上傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)窯焚燒爐能處理的所有廢物均能處理；其次，所需氣體體積約為傳統(tǒng)焚燒爐所需氣體的10%[3]，因而能簡化后續(xù)尾氣處理系統(tǒng)。更重要的是，等離子體炬產(chǎn)生數(shù)千攝氏度的高溫，二噁英分解更徹底[8]，環(huán)保性更高。無機(jī)物成分則被高溫熔融，轉(zhuǎn)化為無害化的玻璃體，很好的解決了傳統(tǒng)危廢焚燒灰渣中的重金屬污染問題。而且玻璃化產(chǎn)物可作建材、保溫巖棉或泡沫玻璃[9]等資源化利用。

至于等離子體技術(shù)采用電力為能源，耗能較高，可采用可再生能源發(fā)電，如風(fēng)電、太陽能光伏發(fā)電等綠電，以及低廉的棄風(fēng)棄水發(fā)電和波谷余電等來降低運(yùn)行成本。

根據(jù)我省目前化工園區(qū)布局發(fā)展的化工產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，結(jié)合目前國內(nèi)技術(shù)水平和危險(xiǎn)廢物處置技術(shù)發(fā)展趨勢，同時(shí)要滿足減量化、再利用、資源化和無害化的危廢處理原則，本文認(rèn)為等離子體技術(shù)是化工園區(qū)在規(guī)劃建設(shè)危廢處置中心時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇的工藝技術(shù)。

4 結(jié)束語

總之，等離子體處理各類危廢具有準(zhǔn)備時(shí)間短反應(yīng)快、效率高，產(chǎn)物玻璃體熔渣穩(wěn)定，浸出毒性極低[10-11]，適用危廢種類寬泛，尤其適合處理多氯聯(lián)苯類等難分解含鹵化合物、農(nóng)藥醫(yī)藥等精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)、焚燒飛灰、石化含油污泥、冶金化工危廢、有毒廢物（含氰廢物）、含鉻廢物[7]等危險(xiǎn)廢物。

俄羅斯庫爾恰托夫研究院公布的等離子體氣化熔融（PGM）技術(shù)，處理能力可以達(dá)到200～250 kg·h-1，等離子體弧消耗電能0.5 kW·h·kg-1廢物，技術(shù)參數(shù)說明等離子體技術(shù)具有裝置小而處理能力大的優(yōu)勢[3]。

目前，我省危廢處置企業(yè)大多采用預(yù)處理+回轉(zhuǎn)窯焚燒爐+二燃室+固化/穩(wěn)定化+安全填埋綜合處理技術(shù)，也有水泥企業(yè)采用水泥窯協(xié)同處置技術(shù)處理危險(xiǎn)廢物。我省應(yīng)利用俄羅斯等離子體技術(shù)優(yōu)勢，積極引進(jìn)俄羅斯在等離子體方面的先進(jìn)技術(shù)，推動(dòng)等離子體技術(shù)在國內(nèi)危廢處理領(lǐng)域的發(fā)展。