高氯高鹽有機(jī)質(zhì)類(lèi)危險(xiǎn)廢物前處理的方法研究

王兆豐，周志杰，李國(guó)豪

(山東郯創(chuàng)環(huán)保科技發(fā)展有限公司，山東 臨沂 276100)

危險(xiǎn)廢物簡(jiǎn)稱(chēng)危廢，具有毒害性、爆炸性、易燃性、腐蝕性、化學(xué)反應(yīng)性、傳染性、放射性等多種危害特性，若不經(jīng)處理，直接排放到環(huán)境中去，必然對(duì)環(huán)境造成污染，破壞生態(tài)環(huán)境，損害人體健康，對(duì)人類(lèi)和整個(gè)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展造成難以估量的危害[1]。高氯高鹽有機(jī)質(zhì)類(lèi)危廢是一類(lèi)具有成分復(fù)雜、來(lái)源廣泛、毒性大、氯含量高、鹽含量高等特點(diǎn)的危廢，而且隨著我國(guó)工業(yè)的高速發(fā)展，此類(lèi)危廢的產(chǎn)量也在急劇增加，能否及時(shí)、有效地對(duì)產(chǎn)生的危廢進(jìn)行處置，成為了環(huán)境保護(hù)和相關(guān)行業(yè)發(fā)展亟待解決的問(wèn)題。

高氯高鹽有機(jī)質(zhì)類(lèi)危廢若是直接進(jìn)行焚燒存在兩個(gè)主要的弊端，其一是由于其氯含量較高，在焚燒時(shí)產(chǎn)生的酸性氣體氯化氫會(huì)對(duì)對(duì)焚燒設(shè)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(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)氯化氫氣體可能與煙氣中不完全燃燒產(chǎn)物反應(yīng)生成氯苯、氯酚以及二噁英等劇毒物質(zhì)[2-4]，造成環(huán)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(guò)程中廢鹽中的堿金屬鹽受熱而成熔融狀態(tài)(800 ℃ 以上時(shí))，熔融堿金屬鹽會(huì)對(duì)焚燒裝置的耐火襯里產(chǎn)生腐蝕，導(dǎo)致設(shè)備堵塞、腐蝕，損壞爐襯，造成頻繁的停爐—檢修—烘爐—點(diǎn)火再開(kāi)車(chē)等問(wèn)題[5-6]，耗時(shí)耗力，影響焚燒爐的整體穩(wěn)定運(yùn)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(duì)氯含量高的危廢在焚燒過(guò)程中產(chǎn)生的氯化氫氣體及少量含氯的有機(jī)廢氣主要處理方式是傳統(tǒng)的焚燒爐脫酸技術(shù)-低溫?zé)煔鈨艋穹?、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(diǎn)是產(chǎn)生大量的廢水并嚴(yán)重腐蝕設(shè)備。干法和半干法工藝的缺點(diǎn)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(gè)共同缺點(diǎn)就是焚燒后的飛灰處理，飛灰中含有高含量的氯化鈉等無(wú)機(jī)鹽，這就增大了固化的難度，增加了生產(chǎn)處置成本，而且占用大量的土地資源，容易造成二次污染環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)含鹽量高的危廢在焚燒時(shí)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(zhì)使之形成更高熔點(diǎn)的物質(zhì)，但是不同種類(lèi)的鹽需要選用不同的添加劑，且目前對(duì)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(diǎn)以下[8-9]，這種方法通常是將溫度控制在 700 ℃ 以下，使無(wú)機(jī)鹽不發(fā)生熔融，這種方法雖然簡(jiǎn)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(duì)有害氣體進(jìn)行較為詳細(xì)的分析。

針對(duì)高氯高鹽有機(jī)質(zhì)類(lèi)危廢直接焚燒存在的問(wèn)題，本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)，對(duì)高氯高鹽有機(jī)質(zhì)類(lèi)危廢進(jìn)行前處理，實(shí)現(xiàn)此類(lèi)危廢中有機(jī)質(zhì)和氯鹽的分離，有機(jī)質(zhì)直接進(jìn)行焚燒處置，氯鹽經(jīng)過(guò)烘干脫除有機(jī)溶劑后進(jìn)行剛性填埋處置。高氯高鹽有機(jī)質(zhì)類(lèi)危廢經(jīng)過(guò)前處理后，不僅大大減少進(jìn)入焚燒系統(tǒng)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(shí)的耗堿量，進(jìn)而減少了焚燒廢水中的含鹽量，防止焚燒系統(tǒng)的腐蝕；還大大降低進(jìn)入焚燒系統(tǒng)物料中的含鹽量，防止焚燒爐的結(jié)焦，有利于焚燒系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，延長(zhǎng)焚燒爐的使用壽命。

1 前處理研究方案

1.1 高氯高鹽有機(jī)質(zhì)危廢物料指標(biāo)

高氯高鹽有機(jī)質(zhì)類(lèi)危險(xiǎn)廢物的高位熱值 4100 cal/g，氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)42.10%，鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)62.60%，干基有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)28.35%。

1.2 前處理方法設(shè)想

向高氯高鹽有機(jī)質(zhì)類(lèi)危險(xiǎn)廢物中加入適量的有機(jī)溶劑，使其中的有機(jī)質(zhì)完全溶解，從而使其中的有機(jī)質(zhì)溶解在有機(jī)溶劑中，過(guò)濾后實(shí)現(xiàn)大部分有機(jī)溶劑與鹽的分離。過(guò)濾后所得到的濾液(即溶有有機(jī)質(zhì)的有機(jī)溶劑)進(jìn)行焚燒處置，濾渣(即含有少量有機(jī)溶劑的氯鹽)先進(jìn)行烘干脫除有機(jī)溶劑，再進(jìn)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(jī)質(zhì)危險(xiǎn)廢物(某化工廠)，無(wú)水乙醇(A.R，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)。

1.3.2 儀器

電熱鼓風(fēng)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(shè)備廠)，全自動(dòng)氟氯測(cè)定儀(DHQFL-6S，鶴壁市創(chuàng)新儀器儀表有限公司)，量熱儀(ZDHW-9000C，華諾電子)。

1.4 主要實(shí)驗(yàn)方案

取高氯高鹽有機(jī)質(zhì)類(lèi)危險(xiǎn)廢物 50.00 g，用 25.00 g 無(wú)水乙醇洗滌后過(guò)濾得到 35.69 g 濾液1和 35.56 g 濾渣1(烘干脫除有機(jī)溶劑后的質(zhì)量為 32.75 g)，濾渣1再用 25.00 g 無(wú)水乙醇洗滌后過(guò)濾得到 27.84 g 濾液2和 34.93 g 濾渣2(烘干脫除有機(jī)溶劑后的質(zhì)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(jié)果與討論

2.1 處理前后氯的對(duì)比

從表中可以得到(以 50.00 g 原樣計(jì))：高氯高鹽有機(jī)質(zhì)類(lèi)危廢未經(jīng)前處理直接焚燒需處理氯的量為 21.05 g，而經(jīng)過(guò)前處理后僅需要處理 1.88 g 氯，二者相比較，經(jīng)過(guò)前處理后焚燒處置此危險(xiǎn)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(jī)質(zhì)危廢前處理后氯的分布

2.2 處理前后鹽的對(duì)比

原樣中的鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為62.60%，濾渣2烘干后鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96.36%。以 50.00 g 原樣計(jì)，原樣中的鹽為 31.30 g，濾渣2中的鹽為 30.96 g，經(jīng)過(guò)前處理后，進(jìn)入焚燒系統(tǒng)的鹽由原來(lái)的 31.30 g 減少至處理后的 0.34 g，經(jīng)過(guò)前處理后進(jìn)入焚燒系統(tǒng)的鹽相比較未處理前減少了約99%。

2.3 有機(jī)溶劑用量對(duì)氯鹽中有機(jī)質(zhì)的影響

原樣中的干基有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28.35%，用有機(jī)溶劑對(duì)高氯高鹽有機(jī)質(zhì)危廢進(jìn)行處理后，其有機(jī)質(zhì)的含量大大減少，有機(jī)溶劑的用量直接影響到處理后氯鹽中的有機(jī)質(zhì)的含量。從圖2中可以看出，當(dāng)有機(jī)溶劑與原樣的質(zhì)量比為0.4時(shí)，干基有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)已經(jīng)降至4.25%，隨著有機(jī)溶劑用量的增加，氯鹽中的干基有機(jī)質(zhì)的含量還在逐漸減少，當(dāng)有機(jī)溶劑與干基有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量為1∶1時(shí)，氯鹽中的干基有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)由原來(lái)的28.35%降至0.5%。

圖2 有機(jī)溶劑用量對(duì)氯鹽中有機(jī)質(zhì)的影響

2.4 洗滌次數(shù)對(duì)氯鹽中有機(jī)質(zhì)的的影響

原樣中的干基有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28.35%，用質(zhì)量比為1∶1的有機(jī)溶劑對(duì)原樣進(jìn)行洗滌，洗滌的次數(shù)的多少會(huì)影響到氯鹽中的有機(jī)質(zhì)的含量。

圖3 洗滌次數(shù)對(duì)氯鹽中有機(jī)質(zhì)的影響

從圖中我們可以看出，當(dāng)有機(jī)溶劑用量相同時(shí)，洗滌的次數(shù)不一樣，其氯鹽中有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相差較大，洗滌一次時(shí)為4.24%，洗滌兩次或者三次時(shí)，氯鹽中的有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為約為0.5%。

3 結(jié)論

有機(jī)溶劑與高氯高鹽有機(jī)質(zhì)類(lèi)危廢的質(zhì)量比為1∶1，洗滌次數(shù)為2次，可作為處理高氯高鹽有機(jī)質(zhì)類(lèi)危廢的預(yù)處理方法，預(yù)處理效果較好，能夠成功實(shí)現(xiàn)高氯高鹽有機(jī)質(zhì)類(lèi)危廢中有機(jī)質(zhì)和氯鹽的分離。

高氯高鹽有機(jī)質(zhì)類(lèi)危廢經(jīng)過(guò)前處理后，所得到的濾液進(jìn)行焚燒處置，濾渣烘干脫除有機(jī)溶劑后進(jìn)行填埋處置，而進(jìn)行焚燒處置的氯減少了約90%，鹽減少了約99%，滿(mǎn)足高氯高鹽有機(jī)質(zhì)危廢前處理方案的設(shè)想要求。

高氯高鹽有機(jī)質(zhì)類(lèi)危廢經(jīng)過(guò)前處理后的殘余危廢中的氯鹽量大大減少，減緩了物料對(duì)焚燒爐的腐蝕，更是防止了焚燒爐內(nèi)的結(jié)焦，不僅僅有利于焚燒爐的穩(wěn)定運(yùn)行，還大大延長(zhǎng)了焚燒爐的使用周期。