化工园区危险废物处理处置技术分析

2022-09-29王天庆崔静涛韩微微

辽宁化工 2022年9期

王天庆，崔静涛，韩微微

（辽宁省石油化工规划设计院有限公司，辽宁沈阳 110000）

危险废物具有毒性、腐蚀性、易燃性、反应性或感染性[1]，如不加以严格控制任意排放，会对地下水、土壤等生态环境造成严重破坏，进而危及生态环境安全和人类身心健康。根据中国生态环境统计年报，2020年我国工业危险废物产生量为7 281.8 万t，利用处置量为7 630.5 万t。其中，化学原料和化学制品制造业的危险废物产生量占大头，占比22.0%。

化工园区是发展化工产业的重要载体，危险废物产生量相对集中，我省去年公布认定的第一批化工园区有 22 家，危险废物产生量预计每年超100 万t。根据《国务院关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》，化工产业园区应配套建设危险废物集中处理和处置设施。因此，本文通过介绍几种有关危险废物处置技术并全面比较，为化工园区危险废物的处理处置提供技术参考。

1 我省化工园区危险废物处置现状

经调研目前我省除沈阳、大连、葫芦岛等地化工园区建设有集中危废处置中心外，其余大部分园区产生的危险废物实行委托具有资质的第三方处理处置方式。园区已运行的危废处置中心，基本都采用回转窑焚烧技术。回转窑焚烧炉转速可调，可根据危废特点调整停留时间，连续运转、控制灵活，上料排渣均可实现自动化，适合处理大部分固液型危险废物，是目前焚烧处理危废的主流技术之一。水泥窑协同处置技术也是处理危废的主流技术之一，近年来受到国家政策的鼓励和支持。

相比国内，国外发达国家则更注重对废物的源头治理，采取避免产生、综合利用、妥善处理的原则，推行绿色、清洁化生产工艺，实行有毒物料替代，杜绝或减少危废产生，资源化和无害化处置。

2 有关危险废物处置技术及适用性

目前已商业化的危险废物处理处置技术主要有高温焚烧（焚烧炉、回转窑）、热解工艺、水泥窑协同处置、等离子体技术等都属于热处理技术，此外还有物理技术、化学技术、填埋技术、固化/稳定化技术等，其中物理技术、化学技术和固化/稳定化技术属于危废预处理技术。

2.1 危险废物预处理技术

物理法工艺主要有清洗、压实、破碎、分拣[2]，主要针对固体废物利用压实机、破碎机改变固废的外形尺寸，减小体积；对于液体废物，则是采取絮凝、增稠、气浮、过滤、蒸发结晶等处理工艺[3]。

化学处理工艺是利用化学方法破坏危险废物的有害成分，使其无害化或转变为能进一步处理的形态，包括氧化还原、酸碱中和[2]、反应螯合沉淀[3]等。

固化/稳定化是将工业类危险废物、焚烧飞灰及残渣、高毒性危险废物与药剂、固化剂、水按照一定比例配伍后混合搅拌，成型砌块合格后可直接运入填埋场进行填埋处理。固化剂一般选用水泥[4]和粉煤灰，药剂选用螯合剂聚乙烯亚胺、硫脲。

2.2 安全填埋技术

安全填埋技术适用于《国家危险废物名录（2021年版）》中除与填埋场防渗层不相容的废物以外的废物，医疗废物不适用。安全填埋是危废处理的最终措施，除了可直接入场填埋的废物外，往往均需要预处理后再填埋。另外，防渗材料是安全填埋的关键，大部分填埋场均选择黏土和高密度聚乙烯（HDPE）膜作为防渗层材料。

2.3 危险废物焚烧技术

焚烧是高温分解和深度氧化的过程，危废在被氧化分解的同时，能达到减容、去毒和余热回收利用。焚烧工艺几乎能处置所有的固态、半固态、液态形式的危险废物，但不适宜处置爆炸性废物[3]。典型的焚烧系统主要由预处理及上料系统、回转窑焚烧炉及二燃室、余热锅炉及SNCR、急冷塔、尾气净化系统等组成。焚烧灰渣及飞灰须经稳定化/固化处理后送入填埋场填埋。目前已运行的危废处置中心炉型大多采用回转窑焚烧炉和热解焚烧炉。

2.4 危险废物热解处置技术

热解工艺适合处置有机物含量高的危险废物，热值低的废物采用热解焚烧，热值高的废物采用热解气化回收可燃的低分子化合物，它是在无氧或缺氧条件下加热有机物使其分解的化学反应过程[3]，类似于煤炭的干馏。热解产物存在气（H2、CO、CH4）、液（有机酸、芳烃、焦油）、固（炭黑、炉渣）三种形态，因而可以把固体废物中有价值的能源分离回收再利用。

2.5 等离子体技术

等离子体技术是指利用等离子炬作为气化炉的热源，而不是传统的利用本身热值点火和燃烧。等离子炬有着能产生高强度热源的优势（约2 000～8 000 ℃），操作相对简单，可控可调。气化炉内的等离子体是一种电离气体，由于其高温和高热密度，几乎能将固体废物中的有机物完全气化成合成气（主要为CO 和H2），危险废物在经过常压和高温（大于5 537 ℃）的等离子体处理后能被彻底销毁，摧毁多氯联苯的效率被证明高达99.999 9%，而无机物则可变成无害玻璃化熔渣（玻璃体）[5]。等离子体气化炉示意图见图1。

图1 等离子体气化炉

2.6 危险废物处置技术比选

有关危险废物处置技术优缺点分析见表1。

表1 危险废物处置技术特点对比一览表

3 化工园区危废处置工艺的选择

综合来看，高温焚烧、热解处置技术、等离子体技术均符合减量化、再利用、资源化和无害化的危废处理原则。但化工园区危险废物产生数量较大、种类较多、成分复杂，尤其是农药、医药、染料、涂料、助剂等精细化工行业产生的危废。

传统的高温焚烧技术，虽然也能将危险废物氧化分解，也能达到减容和去毒的目的，但必须通入过量空气并辅以天然气辅助燃烧，产生大量烟气意味着后续烟气净化复杂，通常采用SNCR 脱硝+烟气急冷+干式脱酸+活性炭粉喷射系统+布袋除尘器去除二噁英+SCR 脱硝+湿法脱酸+湿式电除雾系统的烟气净化工艺和技术。传统的回转窑焚烧炉实际焚烧温度低，运行温度通常为760～980 ℃，二噁英无法彻底氧化分解，焚烧灰渣及飞灰、尾气均含有二噁英，环境危害大。

热解处置技术因适用范围有限，仅适合处置有热能回收价值的废物，如城市垃圾、工业废旧塑料、树脂、橡胶等具有一定热值的有机固体废物（危险废物），处理规模不如高温焚烧。虽已商业化但现阶段技术成熟度不高。

等离子体具有高热通量和高温特性，在无需燃烧情况下对危险废物进行裂解、气化、玻璃化[7]，理论上传统的回转窑焚烧炉能处理的所有废物均能处理；其次，所需气体体积约为传统焚烧炉所需气体的10%[3]，因而能简化后续尾气处理系统。更重要的是，等离子体炬产生数千摄氏度的高温，二噁英分解更彻底[8]，环保性更高。无机物成分则被高温熔融，转化为无害化的玻璃体，很好的解决了传统危废焚烧灰渣中的重金属污染问题。而且玻璃化产物可作建材、保温岩棉或泡沫玻璃[9]等资源化利用。

至于等离子体技术采用电力为能源，耗能较高，可采用可再生能源发电，如风电、太阳能光伏发电等绿电，以及低廉的弃风弃水发电和波谷余电等来降低运行成本。

根据我省目前化工园区布局发展的化工产业现状，结合目前国内技术水平和危险废物处置技术发展趋势，同时要满足减量化、再利用、资源化和无害化的危废处理原则，本文认为等离子体技术是化工园区在规划建设危废处置中心时应优先选择的工艺技术。