高氯高鹽有機質類危險廢物前處理的方法研究

王兆豐，周志杰，李國豪

(山東郯創環?？萍及l展有限公司，山東 臨沂 276100)

危險廢物簡稱危廢，具有毒害性、爆炸性、易燃性、腐蝕性、化學反應性、傳染性、放射性等多種危害特性，若不經處理，直接排放到環境中去，必然對環境造成污染，破壞生態環境，損害人體健康，對人類和整個社會的可持續發展造成難以估量的危害[1]。高氯高鹽有機質類危廢是一類具有成分復雜、來源廣泛、毒性大、氯含量高、鹽含量高等特點的危廢，而且隨著我國工業的高速發展，此類危廢的產量也在急劇增加，能否及時、有效地對產生的危廢進行處置，成為了環境保護和相關行業發展亟待解決的問題。

高氯高鹽有機質類危廢若是直接進行焚燒存在兩個主要的弊端，其一是由于其氯含量較高，在焚燒時產生的酸性氣體氯化氫會對對焚燒設備造成高溫和低溫腐蝕，降低焚燒爐的使用壽命，影響焚燒設備的安全穩定運行，同時氯化氫氣體可能與煙氣中不完全燃燒產物反應生成氯苯、氯酚以及二噁英等劇毒物質[2-4]，造成環境污染，甚至是損害人的身體健康；其二是由于其含鹽量較高，在焚燒過程中廢鹽中的堿金屬鹽受熱而成熔融狀態(800 ℃ 以上時)，熔融堿金屬鹽會對焚燒裝置的耐火襯里產生腐蝕，導致設備堵塞、腐蝕，損壞爐襯，造成頻繁的停爐—檢修—烘爐—點火再開車等問題[5-6]，耗時耗力，影響焚燒爐的整體穩定運行，大大降低了焚燒爐的處置能力，增加了處置成本。目前針對氯含量高的危廢在焚燒過程中產生的氯化氫氣體及少量含氯的有機廢氣主要處理方式是傳統的焚燒爐脫酸技術-低溫煙氣凈化，包括濕法、干法和半干法三種工藝。這三種工藝都有較大的弊端，濕法工藝的缺點是產生大量的廢水并嚴重腐蝕設備。干法和半干法工藝的缺點是脫酸效率低，且脫酸劑消耗量大。此外這三種工藝還有一個共同缺點就是焚燒后的飛灰處理，飛灰中含有高含量的氯化鈉等無機鹽，這就增大了固化的難度，增加了生產處置成本，而且占用大量的土地資源，容易造成二次污染環境的風險。針對含鹽量高的危廢在焚燒時主要有兩種途徑，第一種方法是使用添加劑或者合適的流化介質使之形成更高熔點的物質，但是不同種類的鹽需要選用不同的添加劑，且目前對于添加劑的選擇有較大的局限性[7]，因此想要尋找合適的添加劑比較困難。第二種方法是控制焚燒爐溫度在這些鹽的熔點以下[8-9]，這種方法通常是將溫度控制在 700 ℃ 以下，使無機鹽不發生熔融，這種方法雖然簡單、成本低，但是低溫焚燒容易造成二噁英等二次污染，但是目前尚未有研究對有害氣體進行較為詳細的分析。

針對高氯高鹽有機質類危廢直接焚燒存在的問題，本文通過實驗，對高氯高鹽有機質類危廢進行前處理，實現此類危廢中有機質和氯鹽的分離，有機質直接進行焚燒處置，氯鹽經過烘干脫除有機溶劑后進行剛性填埋處置。高氯高鹽有機質類危廢經過前處理后，不僅大大減少進入焚燒系統物料中的氯含量，從而降低煙氣中的氯化氫的含量及焚燒時的耗堿量，進而減少了焚燒廢水中的含鹽量，防止焚燒系統的腐蝕；還大大降低進入焚燒系統物料中的含鹽量，防止焚燒爐的結焦，有利于焚燒系統的穩定運行，延長焚燒爐的使用壽命。

1 前處理研究方案

1.1 高氯高鹽有機質危廢物料指標

高氯高鹽有機質類危險廢物的高位熱值 4100 cal/g，氯質量分數42.10%，鹽質量分數62.60%，干基有機質質量分數28.35%。

1.2 前處理方法設想

向高氯高鹽有機質類危險廢物中加入適量的有機溶劑，使其中的有機質完全溶解，從而使其中的有機質溶解在有機溶劑中，過濾后實現大部分有機溶劑與鹽的分離。過濾后所得到的濾液(即溶有有機質的有機溶劑)進行焚燒處置，濾渣(即含有少量有機溶劑的氯鹽)先進行烘干脫除有機溶劑，再進行剛性填埋處置。

1.3 主要試劑及儀器

1.3.1 試劑

高氯高鹽有機質危險廢物(某化工廠)，無水乙醇(A.R，國藥集團化學試劑有限公司)。

1.3.2 儀器

電熱鼓風干燥箱(WGL-65B，天津泰斯特儀器有限公司)，馬弗爐(XMT-8100，浙江余姚陸埠欣城儀器設備廠)，全自動氟氯測定儀(DHQFL-6S，鶴壁市創新儀器儀表有限公司)，量熱儀(ZDHW-9000C，華諾電子)。

1.4 主要實驗方案

取高氯高鹽有機質類危險廢物 50.00 g，用 25.00 g 無水乙醇洗滌后過濾得到 35.69 g 濾液1和 35.56 g 濾渣1(烘干脫除有機溶劑后的質量為 32.75 g)，濾渣1再用 25.00 g 無水乙醇洗滌后過濾得到 27.84 g 濾液2和 34.93 g 濾渣2(烘干脫除有機溶劑后的質量為 32.13 g)。

1.5 工藝流程圖

圖1 前處理的工藝流程圖

2 結果與討論

2.1 處理前后氯的對比

從表中可以得到(以 50.00 g 原樣計)：高氯高鹽有機質類危廢未經前處理直接焚燒需處理氯的量為 21.05 g，而經過前處理后僅需要處理 1.88 g 氯，二者相比較，經過前處理后焚燒處置此危險廢物所需要處理的氯由 21.05 g 減少至 1.88 g，減少了約90%。

表1 高氯高鹽有機質危廢前處理后氯的分布

2.2 處理前后鹽的對比

原樣中的鹽的質量分數為62.60%，濾渣2烘干后鹽的質量分數為96.36%。以 50.00 g 原樣計，原樣中的鹽為 31.30 g，濾渣2中的鹽為 30.96 g，經過前處理后，進入焚燒系統的鹽由原來的 31.30 g 減少至處理后的 0.34 g，經過前處理后進入焚燒系統的鹽相比較未處理前減少了約99%。

2.3 有機溶劑用量對氯鹽中有機質的影響

原樣中的干基有機質質量分數為28.35%，用有機溶劑對高氯高鹽有機質危廢進行處理后，其有機質的含量大大減少，有機溶劑的用量直接影響到處理后氯鹽中的有機質的含量。從圖2中可以看出，當有機溶劑與原樣的質量比為0.4時，干基有機質質量分數已經降至4.25%，隨著有機溶劑用量的增加，氯鹽中的干基有機質的含量還在逐漸減少，當有機溶劑與干基有機質的質量為1∶1時，氯鹽中的干基有機質質量分數由原來的28.35%降至0.5%。

圖2 有機溶劑用量對氯鹽中有機質的影響

2.4 洗滌次數對氯鹽中有機質的的影響

原樣中的干基有機質質量分數為28.35%，用質量比為1∶1的有機溶劑對原樣進行洗滌，洗滌的次數的多少會影響到氯鹽中的有機質的含量。

圖3 洗滌次數對氯鹽中有機質的影響

從圖中我們可以看出，當有機溶劑用量相同時，洗滌的次數不一樣，其氯鹽中有機質的質量分數相差較大，洗滌一次時為4.24%，洗滌兩次或者三次時，氯鹽中的有機質質量分數僅為約為0.5%。

3 結論

有機溶劑與高氯高鹽有機質類危廢的質量比為1∶1，洗滌次數為2次，可作為處理高氯高鹽有機質類危廢的預處理方法，預處理效果較好，能夠成功實現高氯高鹽有機質類危廢中有機質和氯鹽的分離。

高氯高鹽有機質類危廢經過前處理后，所得到的濾液進行焚燒處置，濾渣烘干脫除有機溶劑后進行填埋處置，而進行焚燒處置的氯減少了約90%，鹽減少了約99%，滿足高氯高鹽有機質危廢前處理方案的設想要求。

高氯高鹽有機質類危廢經過前處理后的殘余危廢中的氯鹽量大大減少，減緩了物料對焚燒爐的腐蝕，更是防止了焚燒爐內的結焦，不僅僅有利于焚燒爐的穩定運行，還大大延長了焚燒爐的使用周期。