危险废物集中处置工程规划设计

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1、危险废物集中处置工程设计中值得关注的几个问题曹学新 张宏伟南昌有色冶金设计研究院，330002摘要：本文通过总结危险废物集中处理处置项目设计经验，从厂址的选择到主体工程及配套设施的设计方面经常遇到的实际问题，提出了项目设计中值得的关注点，克服盲目性，使项目设计满足使用需要。关键词：危险废物 处理工程 规划设计 关注点危险废物集中处理处置项目建设，在我国已经开展了十多年时间，目前正在全面的规划和实施之中。就现阶段危险废物处理处置项目状况而言，由于机制问题，一方面缺少建设资金，大部分投资由政府或国债负担；另一方面缺少技术和经验，可供参考的示范工程甚少；还有从事危险废物处理处置的专业队伍不足，经验有

2、限。由于目前国家颁布实施的危险废物处理技术标准还不够齐全，难以监督控制。因此，此类项目建设的质量主要依靠规划和设计成果的质量。在此，根据作者多年从事危险废物处理处置设计工作经验，提出以下几个主要方面浅显的看法，供同行们商讨，以求达到抛砖引玉的效果。1.现状通常将具有毒性、易燃易爆性、腐蚀性、反应性、感染性、放射性等危险特性的废物称为危险废物2，由于这些危险废物种类多、性质复杂、处理困难、危害大，必须严格控制。各国政府已引起高度重视，并立法规定加以管制。1983年，联合国环境规划署将危险废物污染与控制列为全球重大环境问题之一，1989年3月通过了控制危险废物越境转移及其处置的巴塞尔公约，我国是该

3、公约最早缔约国之一。1995年我国颁布了中华人民共和国固体废物污染环境防治法，而且先后公布了中国21世纪议程和中国环境保护21世纪议程，把危险废物的管理和处理处置列为重要内容。2001年我国发布了危险废物污染防治技术政策（环发2003199号文件），确定2005年全国重点区域和城市的危险废物要得到妥善贮存，有条件的实现安全处置。2010年重点区域和城市的危险废物基本实现无害化处理处置。2015年所有城市的危险废物基本实现无害化处理处置。多氯联苯、爆炸性、放射性废物在我国一般单独管理2作者简介:曹学新,南昌有色冶金设计研究院,教授级高工;张宏伟, 南昌有色冶金设计研究院助理工程师和处置1。随着我

4、国改革开放深入，经济发展，工业生产规模的不断扩大，工业固体废物尤其是工业危险废物的产生量也随之增加。而且危险废物种类较多、成分复杂，引起诸多的环境问题：有些企业没有配套的废物回收设施或处理成本太高，将危险废物送给没有相关资质的企业回收、处理，数量少的或随意堆存或混入生活垃圾中填埋，污染环境。许多企业在进行危险废物综合利用和处理时，因设施简陋，技术落后，操作人员专业水平参差不齐，管理不善，二次污染突出。部分企业为了追求眼前利益，只注重对有效益的成分回收，其余的转嫁或不达标排放，造成环境污染的隐患。目前危险废物处理和利用的监督相对比较薄弱，市场化机制、体制和法规不健全（包括处理费用标准及收取办法）

5、。废物交换、利用、处理的信息和物流不能畅通，一方面废物没有出路，另一方面废物处理运营企业难以维持。据国家有关部门统计，全国危险废物年产生量1000万吨左右，集中处理运营的企业约500家，年处理能力600万吨左右，达产率约40%。2. 厂址选择与总体规划2.1厂址选择尽管现行危险废物集中处置工程系列技术规范中，已经对如何进行厂址的选择，有比较明确的规定，必须严格执行。但是，在实际操作中还需要注意以下几点：（1）危险废物集中处置工程的选址，应该靠近危险废物的主要产生地，以减少收集运输过程风险发生的因素，同时减少运输设备的投资和运输费用。否则，可能造成处理成本过高，不利于市场竞争。（2）用于建设的场

6、地的地形高差不宜太大，特别是安全填埋库区边坡不宜大于13。危险废物处置设施的规模不大，场地比较小，如果高差太大，不仅工程量大，而且各个车间的物料及废物运输难度加大，泄漏的风险也将增大。（3）在选址前除进行现场踏勘和地质调查外，对备选厂址（至少2个）必须进行必要的工程地质和水文地质勘察，对工程投资影响大的设施部位应布置勘测点。目前许多业主因前期资金投入不足，没有按要求进行工勘，造成地基处理费用大大超过批准的建设投资，这样在总投资有限制的条件下，最终将影响整个项目的总体效果。2.2建设内容与处理规模危险废物集中处置工程建设的内容及其规模，主要根据项目所服务的区域内危险废物种类及其产生数量确定。但是

7、，在规划中还需要注意以下几点：（1）必须对危险废物的申报和统计资料进行核对，对其中数量大或危险性高的废物应该进行现场核实。（2）各处理设施的处理能力，必须将本项目危险废物处理过程中产生的二次废物的处理包含在。（3）各处理设施的处理能力，应该留有一定的余地。2.3总体工艺物流与信息流按照巴塞尔公约，国际上将危险废物分47大类共600多种，特点是废物种类多、成分复杂，其污染具有潜在性和滞后性。因而处理难度大，需要严格控制。根据危险废物处理处置的国际通用原则，需针对各种类型危险废物的特性采用综合的处理处置方法，从安全性、经济性、技术可行性的角度出发，使危险废物资源化、减量化、无害化和安定化。对危险废

8、物中有利用价值的成分，应采取措施综合利用；对其中不能回收利用的废物，应进行焚烧或安全填埋处置；对毒性强的危险废物应先对其进行解毒处理后再进行安全处置。对废物处理和利用过程中产生的污染物应妥善处置，严防二次污染。应对危险废物处理处置过程中的废物流进行合理的调配，使资源（物料）尽量平衡，节约能源和水资源。根据以上原则，确定区域性的综合性废物处理总体工艺见图21，区域性的专业性废物处理总体工艺是在图21最下一栏的右边四种方法中选择一种或多种。91.清运方式及收运容器2.验证联单内容3.初步的处理方法危险废物产生单位危险废物基本资料如废物数量、形态及成分等主管部门暂存、交换接收、计量、分配、预处理废水

9、净化焚烧及烟气处理安全填埋场综合利用化验及试验机构危险废物收运机构安排运输车辆及容器按五联单核对数据采集具有代表性样品稳定化/固化物/化处理废物流向信息流向 外部监控图21 区域性危险废物集中处理处置总体工艺及信息体系由于危险废物来源广，种类多，不仅性质不同，而且相态、形态、成分也不一样，每一种废物处理采用的工艺方法有一定的差异，如果一个工艺只能处理一种废物，不但无法运转，也不经济。因此，处理工艺既要满足处理特定危险废物需要，又要经济、可靠。规划设计的要点：（1）立足主要种类的危险废物，兼顾次要废物的联合处理；（2）适用多种工艺方法处理的，需要经过比较，优先选用既经济又效果好的预处理工艺,回收

10、资源后，再最终处置。如含重金属的高浓度有机废物，可以先采用焚烧处理，使重金属富集到烟尘或炉灰中,再采用稳定固化工艺处理使重金属安全处置。这可能比采用物化/生化处理工艺经济。（3）可按分批处理或间歇式运行的方法，或与连续运转方式相结合的工艺。以提高设施利用率，减少投资和设备维护费、折旧费等。（4）生产区初期（前15分种）雨水和消防过程初期产生的污染水需要收集处理。2.4其他配套设施（1）危险废物检验危险废物集中处置中心的检验设施、仪器，应满足本中心的检验测试需要。由于危险废物成分复杂，浓度差异大，配置仪器应该能够检测需要日常监控的各种污染物。重要的仪器包括不同灵敏度的原子吸收分光光度计、气相色谱

11、仪、离子色谱仪、色质联谱仪、测汞仪、放射性检测仪等。（2）危险废物暂存库危险废物暂存库的容量应该有一定的富裕空间。一般可以按年处理量的30%预留，其中包括10%20%的正常富裕量、5%10%的社会应急处理量。车间内暂存库一般按15日处理量确定。此外，应该把需要交换的和可回收的废物、有毒废物、具有反应产生污染的废物与其他废物分开存放、易燃易爆废物应单独存放。而且有毒废物、易燃易爆废物暂存库与其他设施之间应有一定的安全防护距离或防火间距。（3）应急措施危险废物集中处置工程必须设计应急措施，防止事故引起的污染。应急措施包括厂外应急措施和厂内应急措施。厂外应急措施包括应急通讯、跟踪与指挥系统，应急处理

12、车、应急处理设备，厂外运输主要线路的环境敏感点设置事故池或监控设施。厂内应急措施包括应急检测、报警，应急处理指挥系统，消防系统，初期雨水及消防污水收集池，事故池、应急暂存库，应急处理设备等。3.危险废物处理处置的关键技术3.1危险废物焚烧及其二次污染防理危险废物的特点是成分复杂而且多变，而焚烧处理需要系统运行参数相对稳定，保证正常连续运行和烟气稳定达标排放。（1）待处理物料的配伍为了使焚烧炉的温度和烟气成分保持相对稳定，需要对各类废物进行配伍。危险废物配伍的前提是保证配伍废物的相容性，以保证焚烧处理的安全性；两种及以上危险废物混合应避免：产生大量热量或高压、火焰、爆炸、易燃气体、有毒气体、剧烈

13、的聚合反应；另外必须保证废物与容器和料仓及炉衬之间的相容性。物料配伍的主要原则：保证热值的稳定性： 配伍应使进入焚烧炉的危险废物的热值尽可能介于设计规定的范围以减少辅助燃料的用量。热值太低，需要启动辅助燃料系统以使废物燃烧完全，造成运行费用增加；热值太高，需要用惰性物质（过量空气、水等）限制炉温，同时使处理能力下降。入炉废物的热值要保持稳定，使焚烧室热负荷控制在8104kcal/m3h左右，保证系统运行的经济可靠2。控制酸性污染物和重金属含量：控制废物中酸性物含量，保证焚烧设备不受腐蚀和尾气达标排放。卤化有机物不仅影响废物的热值，也影响燃烧后烟气的酸性气体含量和烟气处理系统的运行效果，控制不当

14、还易造成氯气的产生，其腐蚀性更大。危险废物中磷主要是有机磷化物，焚烧产生的P2O5在400700会对金属产生加大的腐蚀，此温度区域为余热锅炉区域，如果不控制好磷的含量，则余热锅炉使用寿命会大大缩短。入炉酸性物含量一般控制：Cl:小于2%，P、F:小于0.4%、S小于2%。 农药等剧毒危险废物，含有机重金属类物质，应均匀限制入炉焚烧。适当混合处理,使爆炸物高粘稠物得到稀释,泥状物夹在块状中，以利于燃烧。（2）焚烧炉选择各种焚烧炉对物料的适应性见表31。表31 各种废物焚烧炉的适用性废物种类水泥窑回转窑多层炉多膛炉流化床热解+焚烧炉可燃固体是是是是是是可燃粒状匀质固体否是是是是是不规则大块度(板架

15、等)否是否否否是低熔点废物(焦油等)是是是是是是含易熔灰尘有机物否是是否否是气态有机物否是是否否是受有机物污染的废水限制限制限制否否否有机液体(包括卤化物)是是是否是否含卤素有机物废物是是是否是是含水/有机污泥是是否是是否对于混合型废物，按现行标准宜采用回转窑炉焚烧；形态单一或基本没有变化的废物可以根据技术经济条件选择其他炉型处理。焚烧过程应该控制好温度、时间和混合度，烟气中余氧控制在6%10%。为了分解焚烧产生的二恶英，烟气需要经过二燃室1100以上高温，停留2秒以上的充分燃烧，但不宜超过1400，以控制NOx产生。（3）焚烧烟气处理在二燃室排出高温烟气由烟道进入余热锅炉将烟气温度降至600

16、左右。余热锅炉产生的蒸汽可以作为热源。为防止“二恶英”再合成的机会，要减少烟气在200500的滞留时间，采取的措施为“急冷”。烟气在急冷塔内的停留时间小于1s。余热锅炉和急冷塔产生的飞灰进入飞灰贮仓，送到固化车间进行固化处理。从急冷塔出来的烟气温度降至200左右，进入烟气净化系统。净化方法有干法、半干法、湿法及干湿组合法。目前集中的危险废物焚烧烟气的处理，一般采用干湿组合法，常用设备有循环流化床脱酸塔、袋式除尘器和湿法脱酸系统等。经“急冷”后的烟气进入循环流化床脱酸塔，SO2和HCl等酸性气体与喷入塔中的消石灰及活性碳和飞灰的混合粉充分接触，反应形成粉尘状钙盐，同时吸附二恶英和重金属等有害物质

17、。含尘烟气可以先经过旋风除尘器，收集下来的粉尘，重新回到脱酸塔中，与新鲜的石灰粉和活性碳共同作用，进行脱酸和脱汞。烟气经过干法脱酸系统后进入袋式除尘器除尘，最后进入湿法脱酸系统，使烟气完全达到国家标准，如果湿法脱酸温度偏低，还需采用加热器加热，避免露点腐蚀及白烟产生，烟气经过加热后通过引风机送往高烟囱达标外排。焚烧烟气处理设计应注意烟气成分、温度、湿度、压力，消石灰及活性碳粒度，反应器、除尘器及滤袋材料选择，湿法脱酸洗涤液循环处理等。应配套设计相应的仪表和控制系统。3.2 废物物理/化学和稳定化/固化预处理 危险废物预处理包括物理/化学和稳定化/固化处理。物理/化学处理的主要目的是综合利用、脱

18、水、减容、破碎、中和、减小或消除危害（氧化/还原）；稳定化目的是使废物中的重金属化合物不被水溶出；固化处理是为了包裹废物和安全填埋的正常需要。预处理的关键技术是选择合适的经济的药剂（如重金属稳定剂、不适合焚烧和填埋处置的有害物的氧化/还原药剂）、性能良好的设备（如破碎机、固化搅拌机、过滤设备等）。危险废物的破碎，既要考虑刀具和机体的耐磨性，又要考虑需要防止纤维的缠绕、还需要防止爆炸和燃烧。一般在焚烧车间和稳定/固化车间配置破碎设备。固化搅拌机需要防止废物与稳定剂/固化剂之间混合的不均匀性。一般采用反向双螺杆搅拌设备。选择水泥/石灰固化含重金属废物的方法时，采用重金属稳定剂先处理，以防止因固化体

19、pH高于9时重金属生成络合物溶出3。固化体强度达0.1MPa即可送填埋3。3.3安全填埋 安全填埋的关键是防渗设施要安全、可靠，应该根据处置废物量和现场条件搞好分区规划建设和投入使用，做好雨污分流。另外应该注意填埋物之间、填埋物与防渗材料之间的化学相容性3，以及填埋物堆体的抗滑性。应该设计风险补救设施，如地下水观测和截流设施、雨污分别设储存池和进行检测。4.结语危险废物的污染物种类多、数量和成分变化大、处理工艺复杂、操作技术和管理难度大、危险性也大。因此，集中处置工程设计应该在技术可行、经济合理的条件下，必须从上述主要影响因素的最不利条件考虑，使项目建成后能够正常可靠运行，保障周边及区域环境安全。参考资料：（1）危险废物集中焚烧处置工程建设技术规范HJ/T176-2005（2）蒋建国，固体废物处理处置工程，化学工业出版社，2005（3）王罗春等，危险化学品废物的处理，化学工业出版社，2006（4）赵由才，实用环境工程手册，固体废物污染控制与资源化，化学工业出版社，2002