工业固体危废处置技术的具体应用研究

崔庆帅，李 伟，公立军

（1.山东国环环境咨询有限公司，山东 临沂 276000；2.临沂市环境保护科学研究所有限公司，山东 临沂 276000；3.山东国环环境咨询有限公司，山东 临沂 276000）

目前，各类加工企业产生的固体危险废物的种类和数量不断增加，给各行业危险废物处置技术的使用带来了很大的限制，同时考虑到工业固体危废物对环境的污染程度日益加剧，且废弃物本身还具有相当复杂的化学成分，给人类的生产生活也带来了极其严重的影响。我国现有的固体危废物处置技术存在着滞后性、隐蔽性、可持续性等特点，并且处理技术的应用还受到周围生态环境的限制，因此，有效处理固体危废物已经成为我国经济生态协调发展中的重要内容。我国主要采取的固体危废处理技术可以分为三类，即焚烧利用技术、综合利用技术以及填埋技术[1]。

1 固体废弃物介绍

固体废弃物是指在人类生产、生活或是其他社会活动过程中形成的、已失去原有使用价值或虽未失去使用价值却被遗忘和取消的固体、半固体，或是放入容器材料中的气态物质，国家法律、行政部门的条例中规定作为固体废弃物管理的物质，简单来说就是人类在生产生活中所形成的非液体废弃物。

1.1 固体废弃物分类

固态污染按源头差异可分为二大类：固态污染和工业生产中的固态废弃物。固态污染顾名思义是指人们在日常生活中形成的固态废弃物，分为城市废弃物和乡村日常废弃物，如餐厨废水、医院业务中形成的固体废弃物、城市污水处理厂中的生活污水、农作物废弃物和家禽粪便等。制造业固态污染是指在制造业生产过程中所形成的固体废物污染，是指制造业生产流程中排入周围环境形成的各类废渣、灰尘及一些废水等。在煤炭制造业和原油开采加工过程中形成的粉煤灰综合利用物和冶金渣等占制造业固废的比例较大[2]。我国工业固体废弃物中80%以上是由电能和热能的制造、金属材料的熔炼、矿山和采煤等行业产生的。随着我国粗放型经济的发展，在工业迅速发展过程中产生的工业固态污染已超出了预想，如果处理不当，势必浪费大量土地资源，并且因其成分复杂，对人体健康和自然环境也造成了巨大威胁。工业固态污染物根据毒性和危险程度，又分成普通工业固态污染和危险工业固体废弃物。

1.2 危险固体废弃物

鉴于危险固体污染物的品种众多且成分复杂，因此，我国于2008年8月1日发布并制订了《国家危险废物名录》，包括危害固体污染物600余种，共47大类。此类化学物质存在腐蚀性、毒性、易燃性、反应性或者感染性、核放射性等一个或数个危害特征时，须根据处置危险废物的有关法规加以管理。各地关于危险固体废弃物清单的编制基本一致，个别成分视各地的具体情况而有所差异。危险固体废物是指纳入我国危险废物清单并按照我国法定的危险废物评估指标和鉴别手段确认的、带有危险废物特征的废物。危险废物一旦处理不当，会对自然环境和人体健康造成不可逆转的重大影响[3]。如土壤和地下水等被污染后，人们通过饮食和饮水等方式长期摄入有毒的化学物质，这些毒物长期蓄积，就会导致人体细胞的畸变，严重的就可能致癌。鉴于危险固体污染物不同于普通工业中固态物质的特点，并会对人体健康和自然环境造成严重影响，所以世界各国政府对危险固体物质的处置都会采用特殊的手段和方式。

2 危险固体废物处置技术

2.1 焚烧处理技术

焚烧处理术主要是对危险固体废物进行高温化学处置，处理效果很好，通常能使固体废弃物的体积降低80%，但在危险固体废物燃烧期间会产生大量飞灰和有害的化学废气。因此，在利用焚烧再处理技术处置危险固体废物时，人们要适当升高温度，延长时间，增加空气湍流，以合理调节二噁英的生成量，同时对焚烧时生成的高温废气加以回收用于发电[4]。目前，大多数企业使用的回转式焚烧炉效果不错，可以处置各类高危险性的固体废物[5]。

2.2 快速碳酸化处理技术

快速碳酸化处理技术的基本原理就是使危险工业固体废物全部暴露于二氧化碳含量较高的环境中，使其发生化学反应，而这一处置方式从一开始就被广泛应用于矿物碳酸化中，因为许多工业垃圾均能直接与空气中的二氧化碳发生反应，如废硅灰、铁电石残留、钢渣建筑垃圾等。究其根源，由于这种工业垃圾中含有较多的有毒重金属物质，将其碳酸化后，会消耗超过80%的重金属。如果飞灰在碳化前先经过水洗处置，就能够高效地减少飞灰中有毒重金属物质的浓度。实验表明，含有有毒重金属物质的飞灰经碳酸化反应后，还可以用于建筑工程建设，且具有不错的效益。图1为采用快速碳酸化处理技术时所需要用到的设备。

图1 快速碳酸化处理设备

2.3 等离子氢化技术

等离子氢化技术是一项无公害的危险性固体废物处置工艺技术，其基本原理是在高寒缺氧状态下，把危险性固态废物转化为氢和一氧化碳。该工艺既可以对城市生活废弃物和农村秸秆进行资源化处置，又可以处置工业建筑废弃物、轮胎、医药垃圾和可燃性工业垃圾，还可以在高温环境下快速溶解危险性固体废物，但其对机械设备的要求较高。该技术还可以处置工业生产污水，与其他热处理工艺比较，其对污泥含水率的需求并不高，而且能够更高效地将工业污水转变为能源，进而减少工业污水的体积，也减少了危险物质的排放[6]。

3 工业固体危废的危害与现状分析

3.1 工业固体危废的危害

工业生产固废具有危害性小、品种多的特性。但任意丢弃工业生产固废，极易对土壤、大气环境、水域等形成环境污染，从而危及人们的健康。（1） 污染土壤。通常工业生产固废都是露天堆放的，其有害物质会随着降雨迅速渗入到土壤中，土壤中的有害物质就会形成累积效应，土壤成分也受到累积效应和土壤结构变化的直接影响，从而引起对当地生态系统的损害。（2）污染空气。通常工业固废表面会形成一定量的灰尘、粒子等，具有密度小、体积小、易于飘散的特性，在大风的作用下，极易对空气质量造成污染，再者，如果工业固废运输不当，也会导致相应的环境损害，如提高城市空气粉尘浓度等。（3）污染水域环境。工业固废流入地表水之后，也会导致对地表水水质的污染。（4）如果工业固废贮存不当，废水中的重金属、有毒化学物质等也会逐渐深入地表层，当土地遭受环境污染后，会逐渐对地下水质形成负面影响，危及到人们的用水安全。

3.2 工业固废处理现状分析

3.2.1 固废处理现状分析

根据统计年书披露的数据，我国2017年制造业固废的产生总量为331 592万吨，其中有181 187万吨行了综合使用处置，占比约为54.64%，有79 798万吨实行了处理（焚烧以及填埋）处置，占比约为24.07%，有78 397万吨实行了储存处置，占比约为23.64%，有73.04万吨实行了倾倒及废弃处置，占比约为0.02%。我国2015年、2016年，工业固废产生总量也均超过了300 000万吨，资源化综合利用总量占比都在60%以下，同时还有集中处理、临时储存及倾倒丢弃的情况出现，占比都很少。

3.2.2 危废处理现状分析

根据全国危废普查数据，我国2007年国内危废量约为4 574万吨。经我国统计年鉴及其他有关资料综述计算，我国2017年危废产生量为6 937万吨，综合利用量为4 043万吨（自己使用2 528万吨，第三方使用1 515万吨），综合使用率约为58.28%，总处理量为2 552万吨，总贮存量为871万吨。另外，国家第三方机构核定资质2017年未用量为5 926万吨，已用量为2 252万吨，2016年未用量为4 842万吨，已用量为1 629万吨，2015年未用量为3 727万吨，已用量为1 536万吨，国家机构核定资质未用量变化较大，已用量包括土地综合利用与处理[7]。

3.2.3 常用固废处理工艺分析

固废处理的方法有燃烧、储存、回填、堆肥和资源化使用等。燃烧可以降低固废量，但会形成含二噁英的有害废气；储存主要是把工业固废先按照一定条件储藏起来；堆填是通过专门的堆填方式进行，目前我国这种方式使用普遍；堆肥是对日常垃圾处理中的厨余废弃物以及农牧废物等，经过降解、腐熟以及转换的过程使固废物转换为饲料；资源化是将固废经处理后再加以利用，是目前较为提倡的方法。

3.2.4 常用危废处理工艺分析

危废处理的主要工序为高温燃烧、固化（或稳定化）、隔离填埋和资源性利用等。高温燃烧的环境温度必须要在850 ℃以上，并利用高温实现对危废中危害物质的减量和消除，燃烧后的烟气在焚烧炉内必须滞留2秒以上，处理效果才较好，且不易形成二噁英，因此烟气排放量要严格按照有关规定进行；危废固化工艺是使用混凝土、石灰、粉煤灰或者胶等将危废及燃烧后的高危废渣进行硬化，使有害物质密封起来并与外界隔绝；危废稳定化工艺则是利用化工制剂与危害物质进行化学反应，生成相对稳定的物质如盐等；隔离回填工艺，是对无法回收使用的危废处理物（经过焚烧、固化等处理）进行回填，并在堆填区的底面和四周铺设防渗材料，以实现与外界的隔绝；金属资源化利用则是在把危废中的金属材料、无机盐含量高等有益的金属化合物提炼出来后再使用的工艺技术，比如从废电池中提炼金属铅或者从催化剂中提炼稀有金属等。

4 工业固废危废处理存在的问题和对策分析

4.1 工业固废危废处理存在的问题分析

第一，在资源化综合利用与处理领域，其工艺条件和综合使用技术水平仍需进一步提高。近几年，工业固废与危废的资源利用率一般为50%～60%左右，仍有很大的发展空间，同时由于目前所使用的技术工艺在细节上仍需继续完善，特别是在危废使用领域，需更加严格地控制有害物质污染的问题，比如增加蒸馏方式以及膜过滤法工艺等。第二，由于在处理技术上仍有不足，因此第三方治理公司仍需继续拓展管理范畴和提升治理水平。

4.2 工业固废危废处理对策及建议

4.2.1 加强监管

在国内工业固废的统一管理中，政府应当适时做好政策服务的标准化管理，并引入新技术、新工艺，同时积极做好宣传推广。生态环境管理机构要将整个工业固废监督管理过程形成合理化的管理信息平台，并保证能够简化相应工作的开展过程，提高管理过程的实效性、合理化。根据对环境保护产业的立法条件、法律内容等加以优化，确保相关工作人员在开展监督管理工作时有法必依，并健全相关的应对制度、预警机制等，保证相应机制的动态化监督管理，确保工业固废实现高效监督管理。另外，在整个工业固废管理环节中也要形成合理的管控制度，以确保相关工作的全面落实[8]。

4.2.2 提升资源化利用的技术水平

首先要求地方政府要保障从政策和资金方面给予支持，引导对工业固废资源化利用技术的创新与推广，完善现有技术手段，并根据不同地区固废危废的特点，采取最合适的处理技术；其次是调动工作人员的综合利用意识和环保意识，做好资源化综合利用知识的传播与教学；最后是做好专员培养，并完善有关设备。因为危废的特点，在对其进行资源性质的综合利用时，需要具有较高的技术水平，因此需要由专门的技术人员负责，只有这样，才能使危废处理以减少或消除危害性和安全化处理为主。

4.2.3 提高固废处置能力

固废在较大程度上对自然环境产生了损害，而如果进行有效利用即可达到节约能源的效果。但目前，由于部分企业的处理能力不足，相关工作人员首先需要尽快做好企业固废的科学划分与回收管理，以实现对多种资源的综合利用，建立更加完善合理的企业固废处置模式。其次，相关工作人员还要积极进行新产能处理工作，提高新工艺、新技术的运用水平，为国内生态环境保护工作的进一步完善提供依据。同时，要积极完善投资机制，进一步拓展企业的投资途径，并做好相关市场机制的调整与建设，以提高整个机制的完整性，使企业相关人员主动投身到相关项目中，引导企业有关人员积极参与企业投资管理工作。最后，地方政府及有关机构应强化对政策法规制度的帮扶管理，加大对科学技术的投入力度，对工业固废物实施更加高效的监督管理工作，并积极建立统计制度，深入调查各个工业行业的发展概况、工业固废的应用状况，从而建立更加完善的企业信息库，在提高工业固废综合治理成效的基础上丰富企业的数据库信息。

5 结语

针对每年大批固废危废产生的问题，我国政府部门、科研单位、民营企业和第三方处置组织等都需要积极参与并配合处置工作，减少或消除危废的危害，以提升固废危废处置的综合效率和处置水平。同时，要加强对相关办法的合理运用，为工业固废的有效管理提供良好基础。另外，政府有关部门的工作人员还应当提高工业固废的管理能力，通过第三方评估制度等对工业固废管理问题加以改进与完善。