危險廢物處理與資源化技術進展

顏 菲

（山東農業(yè)大學 資源與環(huán)境學院，山東 泰安 271018）

隨著我國國民經濟社會的快速發(fā)展和生產力的不斷提高，危險廢物的數量和種類不斷增加，破壞了生態(tài)環(huán)境平衡并影響著人類的健康，危險廢物破壞環(huán)境問題現已成為威脅環(huán)境的一個主要問題。危險廢物的危害作用主要體現在對大氣、水、土壤的危害方面，對大氣的污染主要歸因于大量危險廢物的顆粒粉塵等進入空氣，會與大氣中的物質發(fā)生反應而造成污染；土壤的污染歸因在于危險廢物長期堆放后產生的滲濾液進入當地土壤，影響土壤生態(tài)系統(tǒng)平衡；對水環(huán)境的污染歸因于未經處理的危險廢物中的有害物質會通過大氣降水等途徑進入土壤中，造成地下水、湖泊、海洋水資源破壞。

針對危險廢物污染環(huán)境問題，大量的危險廢物處理處置技術被研究使用，如預處理技術（物理處理技術、化學處理技術、生物處理技術）、末端處置技術（安全填埋技術、焚燒技術）、資源化利用技術等。文章從危險廢物產生現狀及來源分析，闡明當代危險廢物污染環(huán)境的嚴峻性，并綜合近年來危險廢物處理處置技術，對新技術、新方法以及發(fā)展方向提出展望，以期為后人研究與發(fā)展危險廢物處理處置技術提供借鑒。

1 危險廢物產生與處理處置現狀

危險廢物是指列入《國家危險廢物名錄》或者根據危險廢物鑒別標準和鑒別方法認定的具有危險特性的固體廢物。這闡明了可以通過危險廢物名錄法和危險特性鑒別法來鑒別危險廢物。我國危險廢物產生量大、種類多樣、結構復雜，據2021 版《國家危險廢物名錄》統(tǒng)計，目前我國危險廢物共有46 類467 種[1]。由于危險廢物具有毒性、腐蝕性、易燃性、反應性和感染性等危險特性，對水、空氣、土壤都有著嚴重的威脅，最終危害人類健康與自然生態(tài)平衡。

由于我國各省市生態(tài)環(huán)境因素的不同和政策控制力度的差異，各省市危險廢物增長率與所占比重也有所不同，危險廢物分布不均勻，其中山東、江蘇、湖南、云南等地危險廢物所占比重較大[2]。例如孟繁莉等[3]對山東省危險廢物的產生量進行分析，得出近年危險廢物的產生量大且呈增長趨勢的結論；并對全省工業(yè)危險廢物分布情況進行探析，得出煙臺市危險廢物產生量最大，濱州市緊隨其后的結論。經過多年的發(fā)展，我國危險廢物處理處置體系正逐漸健全，第三方治理成為我國危險廢物處置的主要方式，具備危險廢物處理處置資格證的企業(yè)才有權開展危險廢物處理處置工作。為了更好地處理處置危險廢物，就應始終堅持加強技術開發(fā)、實行信息化管理、進行產業(yè)交融結合、完善處理運營機制、強化監(jiān)督管理等措施，在技術與政策層面實現雙達標，達到危險廢物的最大化處理[4]。

2 危險廢物處理處置技術

2.1 預處理技術

2.1.1 物理處理技術

物理處理技術主要有固化穩(wěn)定化技術，還有吸附、萃取等相分離技術。危險廢物固化穩(wěn)定化主要是使危險廢物中的所有污染組分呈現化學惰性或被包容起來，防止泄漏，減輕蘊含的毒性，以便貯存和運輸、利用和處置。固化穩(wěn)定化種類多樣，主要有水泥固化、瀝青固化、石灰固化、塑料固化、自膠結固化、藥劑穩(wěn)定化等，除此之外，陶瓷固化、冷卻等物理處理技術對工業(yè)廢渣和石棉具有很好的處理效果。例如劉燦[5]研究發(fā)現，工業(yè)硫酸亞鐵、硫酸鐵、工業(yè)硫酸鋁、工業(yè)聚合硫酸鐵等藥劑均對焚燒產生的高Pb 飛灰的固化有促進作用，調節(jié)pH 至7.0~11.0 之間可使Pb 的浸出濃度降低。宋紅軍等[6]研究了一種危險廢物雙攪拌固化穩(wěn)定化處理系統(tǒng)，并發(fā)現該系統(tǒng)對重金屬廢物焚燒產生的飛灰、重金屬廢物、固態(tài)的污泥都有明顯的處理效果。

2.1.2 化學處理技術

化學處理技術是指應用化學處理的方法對危險廢物的某些有害組分進行改造，改變危險廢物的化學特性或使其呈現為易于處理的形態(tài)，從而達到無害化的目的，為后續(xù)處理工作提供便利。化學處理技術主要用于處理一些無機廢物，對重金屬廢液、酸堿廢液的處理效果較好，該技術種類多樣，處理方式多樣，如氧化還原、吸附、離子交換、酸堿中和、沉淀技術等。例如常用還原劑硫酸亞鐵、硫代硫酸鈉等將Cr6+還原為Cr3+，As5+還原為As3+；利用形成共沉淀、硅酸鹽沉淀、硫化物沉淀、絡合物沉淀等方法進行化學預處理；并利用硅膠、離子交換樹脂等離子交換劑將污染物分離[7]。

2.1.3 生物處理技術

生物處理技術主要是利用植物、動物、微生物等生物來降解、轉化危險廢物中的有害物質，從而降低固體廢物的危害性，達到無害化的目的。常用的生物處理技術有氧化塘法、堆肥法、活性污泥法等，可用于處理一般有機廢液、廢水。吳德禮等[8]研究發(fā)現，微生物在固體廢物處理中發(fā)揮著很大的作用，總結細菌浸出放射性廢渣處理工藝、高溫厭氧發(fā)酵處理城市糞便工藝，并發(fā)現廢物堆肥化、沼氣發(fā)酵、生物浸出技術在危險廢物處理中具有很大的利用價值和廣闊的發(fā)展前景。董軍等[9]研究固體廢物的生物處理方法發(fā)現，生物反應堆強化了微生物降解轉化能力，加強了對固體廢物的降解處理，且探討了好氧生物處理、厭氧生物處理、準好氧處理和混合生物處理在固體廢物處理處置中的應用，得出生物處理技術具有較高的經濟、社會、環(huán)境效益，具有廣闊的前景。但該技術也存在一定的缺陷，處理周期較長，不能保證最終的處理效果。

2.2 末端處置技術

2.2.1 安全填埋技術

安全填埋技術就是將不能資源化利用的危險廢物，經穩(wěn)定化固化等預處理操作處理后放置或儲存在土壤中，以改變危險廢物特性或使其與環(huán)境隔離開來，減少其對環(huán)境的危害。顧婭等[10]對危險廢物填埋場滲濾液處置效果進行評估，發(fā)現在危險廢物填埋場加入CaO 調節(jié)pH 至9.0~10.0 對滲濾液固化效果最佳，并添加固化基料，可提高污染物固化率。孫曉東[11]對某危險廢物安全填埋場的設計與工藝進行研究，探索危險廢物填埋處置總體結構流程，分別為預處理系統(tǒng)、填埋場結構形式、地下水倒排系統(tǒng)、防滲系統(tǒng)、滲濾液倒排系統(tǒng)、終場覆蓋系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)及滲濾液監(jiān)測系統(tǒng)，并認為該系統(tǒng)可以達到安全填埋、保護環(huán)境的目的。該技術使用范圍大，成本低，技術成熟；但在選址方面比較困難，需要土地面積比較大，且滲濾液可能會和土壤發(fā)生反應，具有潛在危害性。

2.2.2 焚燒技術

焚燒處理就是將危險廢物通過運輸設備投入焚燒爐中，在進行適當預處理后，使可燃性成分在氧氣充足、高溫（高于1 100℃）條件下進行氧化反應，可以有效處置95%及以上的有機物，且焚燒處理可以達到減量化、無害化的目的。焚燒處置類型多樣，可分為回轉窯焚燒、爐排爐焚燒、等離子體高溫熔融處置技術等。

危險廢物回轉窯焚燒處理工藝包含進料系統(tǒng)、焚燒系統(tǒng)、余熱利用系統(tǒng)等幾個部分，該系統(tǒng)由回轉窯、二燃室及控制系統(tǒng)組成?；剞D窯內焚燒后的煙氣從窯尾進入二燃室，通過二燃室的燃燒器將燃燒室溫度加熱到1 100℃以上，煙氣在二燃室停留時間不小于2 s，使進入焚燒爐的可燃氣體充分燃燒，特別是毒性大的二噁英等氣體[12]。對于二噁英氣體的控制應采取“3T+1E”控制措施，即控制溫度≥850℃、停留時間≥2 s、湍流度較高及合適的空氣過量系數?；剞D窯式焚燒爐具有適應性廣，與固體接觸良好且連續(xù)運轉的特點；但應注意控制溫度、時間等條件，避免二噁英等有毒氣體及其他二次污染物的產生。

等離子體高溫熔融處置是利用等離子體炬使惰性氣體電離，從而形成等離子體電弧，其弧心溫度可達7 000℃，將危險廢物快速分解轉化，有機物質被分解成小分子合成氣，無機物被高溫熔融后產生玻璃體殘渣。等離子體技術具有減量化效果好、熱效率高、反應速率快的特點，適用于處理毒性高、熱值低的危險廢物，且等離子體高溫熔融處置作為一項新型技術，具有廣闊的發(fā)展前景[13]。但能耗高、運行成本高、制作成本高等因素也局限著該技術的發(fā)展，需要大量的經費支持。

2.2.3 海洋處置技術

危險廢物海洋處置技術包括遠洋焚燒和海洋傾倒兩種。遠洋焚燒主要是借助焚燒船進行海上作業(yè)，將危險廢物充分焚燒，然后進行凈化冷凝操作，最后將冷凝液排放到海洋中，殘渣同樣傾入海洋，并將產生氣體排入大氣中，該技術主要用于處理廢棄有機化合物、能量較高的危險廢物等[14]。而海洋傾倒則是利用海洋化學反應以及海洋微生物降解來消解危險廢物，降低危險廢物的毒害效應，達到處置危險廢物的目的。但海洋處置技術會對海洋環(huán)境產生危害，危害水生生物生存，破壞海洋平衡，現已逐漸不為人們使用，目前使用最多的技術是陸地處置技術，如土地耕作、土地填埋、深井灌注、深地層處置等。

2.3 資源化利用技術

在確定危險廢物處理處置方案時，必須先對危險廢物的構成進行分析，再通過專業(yè)的處理以實現回收利用的目的。對于危險廢物的回收再利用多集中于金屬、電池、廢有機溶劑、廢舊家電等物質，在實際處理時，需依據類別采用差異化的處理方法。如電池資源化技術是對電池中含有的大量有用物質Zn、Ag、Mn等金屬元素進行回收；廢礦物油處理處置是對廢油進行減壓蒸餾再生，制成純的油溶劑；貴金屬污泥回收技術是對工業(yè)生產中污泥中的Au、Ag 等貴金屬進行回收，充分利用資源，提升經濟效益、環(huán)境效益；金屬提取技術是對礦石開采、金屬加工過程中產生的廢渣進行金屬提取與回收利用，很多礦渣中常含有較多稀有金屬，具有較高利用價值；廢有機溶劑回收是對眾多有機溶劑中具有較高利用價值的有機溶劑進行回收，通常有吸附、溶劑萃取、蒸餾等再生技術[15]。綜上所述，危險廢物資源化利用技術種類多樣、應用廣泛，適用于大量廢棄危險廢物的提純、再生、回收，既實現了對資源的循環(huán)利用，又達到了減量化、資源化、無害化處理的目的。

3 結論與展望

我國危險廢物污染環(huán)境問題顯著，嚴重威脅著水、土壤、大氣環(huán)境，破壞生態(tài)平衡，且危險廢物污染與人類健康息息相關，影響著人們的生活質量。文章綜合了近年來危險廢物污染問題與危險廢物產生現狀，指出了危險廢物污染問題的嚴重性。危險廢物的大量堆放嚴重影響著生態(tài)環(huán)境，并威脅著人類的健康，因此危險廢物的處理處置問題成為了人們迫切需要解決的問題。文章綜述了危險廢物預處理技術、末端處置技術、資源化利用技術等幾種處理處置技術，依次探討其在危險廢物處置中的應用。預處理技術有物理處理技術、化學處理技術、生物處理技術等，這些技術均以預處理為主，針對危險廢物的物理化學特性進行改變，以便后續(xù)最終處置；末端處置技術有焚燒技術和安全填埋技術，這些技術有利于危險廢物的減量化和資源化，實現對危險廢物的最終處置，具有處置完全、二次污染小的特點，被廣泛應用于處置各類危險廢物。

對于危險廢物，我國提倡在源頭減量，盡可能在源頭作為原料加以利用，或進行有效分離和去毒，實現無害化，最終達到減量化、資源化、無害化處理的目的。對于無法去毒的危險廢物或無法資源化利用的，應進行末端處置，包括安全填埋和焚燒等。“垃圾是放錯地方的資源”，未來，更應大力提倡發(fā)展新技術、新方法，在處理處置的基礎上實現對危險廢物的資源化利用，提升危險廢物處理利用的效率，減輕其對環(huán)境的危害，同時應培養(yǎng)更多環(huán)保創(chuàng)新型人才，加大環(huán)保投資力度，為危險廢物的處理出謀劃策。