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危险废物无害化处置技术线路

发表时间:2019-10-17 16:55
文章附图


风险废物无害化处置是消弭风险废物污染属性的过程,经过燃烧、填埋、物化等手腕,对风险废物停止减量、彻底的外形改动或与环境彻底隔离等方式,防止对环境形成危害。对不可资源化应用或可资源化应用价值极低的工业废物,危废企业普通以收费的方式停止搜集处置,统称为“无害化处置”。

(数据来源:环保部)


      依据《风险废物处置工程技术导则》,危废无害化处置技术可分为预处置技术和最终处置技术,其中:预处置技术包括物理法、化学法和固化/稳定化等; 最终处置技术包括燃烧、非燃烧及平安填埋等。燃烧又分为回转窑燃烧、液体注射炉燃烧、流化床炉燃烧、固定床炉燃烧和热解燃烧等;非燃烧主要包括热脱附、熔融、电弧等离子处置等;填埋又分为单组份或多组分填埋等。风险废物在处置前需求经过火类和计量,可填埋处置的无机类风险废物先送至稳定化/固化车间预处置后再送至风险废物平安填埋场处置; 若风险废物性质明白,可燃烧类风险废物送至燃烧车间停止处置;燃烧车间处置过程中产生的残渣和飞灰经搜集后需先送至稳定化/固化车间处置,再运至风险废物平安填埋场处置; 若风险废物承受量大于处置量时,送至风险废物暂存仓库暂时寄存,进一步转移至相应车间处置。

(不同类型危废处置方式 数据来源:同济大学)


(危废无害化处置的普通技术道路)

第一局部


      无害化预处置技术对风险废物最终处置之前对某种废物能够采用多种处置技术停止预处置,以便改动其物理、化学性质,诸如减少容积、稳定化、中和成分、固定和解除有毒成分等,主要方式包括物化和稳定化固化。


       1、物化处置


       (1)物化处置是应用风险废物在物理和化学性质上的差别,将其有害成分停止别离或浓缩,以利于集中处置或综合应用的办法;化学法普通包括酸碱中和、氧化复原、沉淀等方式;物理法普通包括破碎、压实、分选等。


       (2)可用于物化处置的废物普通包括冷却油乳液、油废水混合物、含油土壤、金属外表处置镀液、高COD水性液态废物、污泥等。


        2、稳定化固化处置


       (1)经过无机凝硬性资料或化学稳定化药剂将风险废物转变成高度不溶性的稳定物质,将危废中所含有害物质封锁在固化体内不被浸出,从而到达稳定化、无害化、减量化的目的。


       (2)主要处置燃烧处置残渣、含铍、铜、锌、镍、铬、铅、汞、氰、镍等重金属类废物、石棉废物、燃烧飞灰及残渣和污水处置产生的污泥等。


       (3)稳定化/固化办法主要有水泥基稳定化/固化法、石灰基稳定化/固化法、沥青稳定化/固化法。


(数据来源:同济大学)


第二局部:无害化终端处置技术

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       一、燃烧


       1、专业燃烧危废燃烧技术是固体废物燃烧技术衍生的一个分支,开展程度比拟成熟。燃烧是高温合成和深度氧化的综合过程,主要用于处置可燃性热值较高或毒性较大的医药废物、农药废物、精蒸馏残渣、废有机溶剂、废矿物油、废乳化液、有机树脂类废物等。高温燃烧后,熄灭产物为剧毒类、放射性、爆炸性废物的危废不能用燃烧办法处置。


       2、专业燃烧与普通燃烧的区别由于危废常常具有高毒、酸性和腐蚀性等特性,因而普通燃烧炉无法直接用来燃烧危废,否则容易形成恶性污染事情以及炉体的激烈腐蚀。


       (1)碱性燃烧环境:燃烧过程中需求向燃烧炉内投加氨等碱性物质,使窑内呈现碱性环境,有效防止酸性物质和重金属挥发。


       (2)尾渣需特殊处置:危废燃烧后产生的尾渣量约为入炉危废重量的1/3,且尾渣需求运送至专业危废填埋场处置,均价约为3500元/吨。


       (3)燃料构造优选油与自然气:为了控制这一本钱,危废专业燃烧中常常运用油或自然气作为燃料,防止煤炭作原料产生大量灰渣,增加灰渣填埋费用。(4)设备选型:目前国内外主要采用旋转窑式燃烧炉处置危废,炉子主体局部为卧式的钢制圆筒,圆筒与程度线略倾斜装置,进料端略高于出料端,筒体可绕轴线转动。回转窑的优点是可连续运转、进料弹性大、技术可行性指标较高。易于操作,其能量额定值高,运转和维护便当。


       3、燃烧流程梳理燃烧的根本工艺流程为:预处置及配伍燃烧—烟气余热回收—烟气净化、排放—熄灭残渣及飞灰固化。


      (1)配伍:预处置后危废首先需求经过配伍,将几十种不同范围的危废,根据各自含水率、热值、相容性配伍成为外形较为平均的物料。


       (2)一次燃烧:配伍后的废物,经过进料系统进入回转窑(喷枪喷入或由加料推杆推进),废物随着回转窑的转动不时翻腾,疾速被枯燥并着火熄灭,废物依托本身的热值熄灭,直至燃尽;当废物热值较高,燃烧温度到达设定值时,辅助熄灭系统熄灭器熄火,当废物的热值较低时,熄灭器自动调理辅助熄灭,辅助熄灭系统普通采用燃料油。


       (3)二次燃烧:来自回转窑中未充沛熄灭的气体进入二燃室继续熄灭,二燃室必需控制在较高的熄灭温度(≥1100℃)和在此温度下不小于2s的烟气停留时间,以控制烟气中有毒有害物质及二噁英类物质的产生。炉渣从回转窑尾部排出并暂存在厂区的堆渣坑。


       (4)尾气尾渣处置:余热锅炉出口烟气进入急冷塔中急冷降温,疾速降温至250度以下,避开二噁英生成条件,然后进入烟气净化系统,经过半干式碱液喷淋与干式碱中和器除去其中的氮氧化物、硫氧化物、氯化氢等酸性气体,再经过布袋除尘器除去烟尘,最后经活性焦净化后达标排放。


      二、平安填埋填埋是最终处置危废的一种办法,主要流程分为危废进场—填埋作业—终场掩盖与封场。


      (1)危废进场:由特地的运输车运至危废处置场,需求预处置的废物经过固化/稳定化处置并契合进场填埋请求后,由自卸卡车运至填埋区。


      (2)填埋作业:


      1)在填埋过程中留意不同级配的废物混合填埋;填埋废物在指定的填埋区域停止填埋;填埋单元的作业办法以机械摊xx铺停止逐层摊铺填埋作业为主,并辅以人工作业。


       2)填埋单元之间采用分水挡坎停止分割,在其中一个填埋单元作业时,将另一填埋单元渗滤液导流主管道停止封堵;废物逐层填埋,逐渐填高。


       3)为了避免地基的不平均沉降,固化体的铺设应满铺整个场底,用粘土停止充填密实,使场底受力平均;最后,铺设完好的防渗构造。


      (3)终场掩盖与封场:风险废物填埋场到了效劳年限时,需求按有关规则停止封场和后期管理。风险废物无害化处置除了物理法、化学法、固化/稳定化、燃烧、非燃烧、平安填埋等,还有多种其他的无害化处置技术。其他危废无害化处置技术包括等离子气化、深井灌注等。


       固然目前未能在我国普遍运用,但仍有其适用场景。


       一、等离子气化


      1、工艺过程:等离子体气化是应用等离子火炬使惰性气体发作电离,构成电弧电离后产生5000K的等离子体,高温环境下将危废快速合成,危废在高温、缺氧状态下被合成成含氢气、一氧化碳、水等气体的合成气,无机物构成熔渣;合成气可用于发电或消费乙醇、甲醇和生物柴油;熔渣可用于建筑资料。


       2、等离子气化的优势为:


       1)固体废物减量化效果明显;


       2)低排放;


       3)高热效率;


       4)经过处置的固废无残渣,不需求二次填埋。


       3、国内外停顿:


       1)目前等离子气化处置危废在国外处于快速开展的市场应用期,开展较成熟的国度包括美国、加拿大、法国、英国、瑞士、日本以及以色列等;


       2)国内目前依然处于实验的起步阶段,2014年全国首套等离子体气化熔融工业化风险废弃物处置系统在上海固体废弃物处置中心投运,处置范围30吨/天,项目总投资约3200万元,直接运转本钱约小于2000元/吨。


       二、深井灌注深井灌注是公开灌注的一种,20世纪30年代,美国的石油公司应用公开灌注技术处置石油和自然气消费产生的盐水及其他废物;20世纪50年代,局部企业开端尝试把风险废物灌注到深层地质;20世纪60、70年代,危废处置深井数量急剧增加;目前深井灌注为美国最主流的危废处置办法。


      1、工艺过程:深井灌注技术是在地质构造契合条件的状况下,构筑一个深度通常为800米到3200米的深井,然后将工业污水注入并封存其中。废液在灌注过程中会穿越若干地层,同时会有多层平安维护管道将危废物质和周边地层完整阻隔。该技术应用自然条件下地表下垂直方向上的每一套水层之间的流通性很差的特质,将废液与人类日常生活环境完整隔绝,从而完成平安处置。


       2、灌注地点:深井灌注技术的平安运用对地质条件有着严厉请求:1)灌注层必需具备足够的厚度和孔隙率,应选择多孔的岩层;2)选址必需避开地震多发地带,以避免封存在岩层中的废液接地层活动之际,流溢到其他公开水层或地表;3)灌注地与其他钻井之间坚持平安间隔,以免发作废液回抽。


       3、灌注井深度:为了将排放物与公开水完整隔绝,井深通常坚持在800米至3200米之间,这是为了防止井深缺乏会污染公开水的现象,同时减少井深太深带来的加大灌注压力和应用本钱的技术应战。


       4、平安系数保证:由于技术请求灌井穿越公开水层,因而灌注时平安维护规范非常严厉,以保证不污染公开水。


        5、实时监控技术:请求采用诸如灌注速率、灌注孔压力、环空流体压力、灌注温度和灌注液的密度等方式监控公开灌注的状况。一旦检测到渗漏,必需立刻中止灌注。


        三、水泥窑协同处置工艺水泥窑协同处置危废,是应用水泥窑的大热容量、稳定运转窑炉,对风险废弃物停止燃烧处置,作为专业危废燃烧的同质型工艺。鉴于传统危废处置工艺新建产能选址难、阻力大、周期长,依托成熟工业窑炉协同处置,成为化解产能缺乏场面的最佳战略。


       1、水泥窑的工艺特性与危废处置需求高度匹配水泥消费中,窑内呈现碱性环境,有效防止酸性物质和重金属挥发,目前可顺应约80%品种的危废、适用范围广。较之专业危废燃烧炉需求投加碱性物质,捕捉酸并固化重金属,水泥窑自然的碱性环境有助于节约处置本钱。水泥窑内熄灭温度在1300℃以上,可控制燃烧时间在5s左右(大于2s),可由在线监控系统控制氧气过剩量大于3%、尾气CO量小于100ppm,有利于彻底合成危废物质,防止熄灭不充沛产生二次污染物,可彻底合成废物中有害有机物。窑炉自动化程度高,操作难度低,可准确控制温度、含氧量、燃料投加等,对各种废物顺应才能强,略作调整不会影响水泥熟料的正常性能和质量,也不会影响窑的正常运转。


       2、工艺优势明显:


       1)审批周期短;


       2)单体项目产能范围大;


       3)工程改造+爬坡周期短;


       4)窑体改造简单,只需几天时间即可完成;5)投资与运营本钱低;6)适用性强:处置品类达总品类的80%,炉窑区域散布与危废产区高度匹配;7)区域散布与危废产区高度匹配。因而,水泥窑协同燃烧工艺,具备在全国范围内推行的硬件根底,填补全国各地传统危废产能供需缺口。


       四、资源化工艺资源化工艺商业形式为再生回收,处置企业向产废企业付费购置危废,依照有价组分含量计价,经过向外销售再生得到的产品获利,相当于赚取资源二次应用的加工费。针对的危废包括贵金属与有机溶剂/油两大类。


        1、资源化回收贵金属资源化回收贵金属,主要针对HW22(含铜废物)、HW17(外表处置废物)、HW46(含镍废物)和HW48(有色金属冶炼废物)等编号,处置办法包括湿法和火法两种工艺:


       (1) 湿法资源化:从液相中别离金属原理:主要是是经过萃取、浓缩过程从液相中别离回收贵金属,办法包括离子交流、反浸透、吸附、电解堆积、溶剂吹脱和沉淀等,各种方式中以萃取技术最成熟,经济性最佳。


       流程:


       1)预处置:当该类废物运送至资源化消费基地后,首先对其停止快速检测,经分类后,采取预处置、精密净化。


       2)浸出:危废为含铜污泥与冶金废渣时,经过酸浸、氨浸或生物浸取等办法将废物中的铜浸出,得到铜浸出液。危废为含铜蚀刻液时,作pH调理。


       3)萃取:以磺化煤油作载体,添加萃取剂M5640或Lix984,制成萃取相,取得铜负载有机相后,再用10-15%的硫酸反萃得到硫酸铜溶液,浓缩结晶后,取得CuSO4·5H2O。


       4)尾渣废水处置:资源化应用过程产生的废渣,依据其性状选择高温燃烧处置或稳定化/固化后停止平安填埋;产生的工业废水则经过预处置和深度处置等方式,完成回用或最终达标排放。


       (2)火法资源化:高温别离贵金属原理:应用不同金属熔点或密度差别,将废物加热至高温而别离金属,主要采用的设备为应用金属挥发性差别物理别离金属的焙烧炉及应用金属密度差物理别离的熔融炉。


      流程:


       1)脱水、制砖:将含水污泥停止脱水处置,随后与含铜量较高的固废混合,添加炭极作为复原剂、煤作为燃料,添加石灰、SiO2等辅剂,混合制砖后停止晾晒。


       2)冶炼:投入到冶炼炉中停止冶炼,产生出含铜品位在97-98%之间的粗铜,电解过程中可能会搜集到锡、镍、金、银等贵金属。


       2、资源化应用废有机溶剂废有机溶剂或油脂的回收普通经过别离废溶剂中的污染物,经过再生处置之后,使得溶剂或油脂再生,重新进入工业消费过程。溶剂的别离办法包括蒸馏、精馏、过滤、简单蒸发、离心、吹脱(气提)等。


       主要工艺道路:


       (1)早期采用硫酸—白土工艺:此工艺本钱较低但二次污染较大、已被淘汰,主要应用硫酸与废油中的饱和烃不起化学反响。


       (2)国外大型企业多采用溶剂提取工艺或催化加氢技术:1)溶剂提取是应用有机溶剂对废油中所含的烃类与添加剂、氧化产物、油泥等的溶解度不同,将废油中的杂质除去,然后经过蒸馏回收溶剂成为再生油;2)催化加氢是应用高温高压催化剂,促使废光滑油中的氧化物、添加剂等与氢气反响,生成相应的饱和烃,从而除去废油中的杂质。


       (3)我国采用简易预处置法、常压蒸馏法和减压精馏法较多:


       1)简易预处置法普通用于处置来自光滑器件或设备清洗的废矿物油,经简单过滤、脱水及脱色后可构成质量较低的综合或根底油;


       2)常压蒸馏法将废矿物油加热至230℃左右,其中有机蒸气进入冷凝器,构成再生根底油或综合油;


       3)减压精馏法也是常用的将混合物中各组分别离出来的工艺,能获得两种以上的馏分,而且所收得的组分纯度较高。


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