姜 杰
(中国石化青岛安全工程研究院化学品安全控制国家重点实验室,山东青岛 266071)
危险废物(简称危废)是指列入《国家危险废物名录》或根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有腐蚀性、毒性、易燃性、反应性和感染性等一种或一种以上危险特性,以及不排除具有以上危险特性的废弃物。危废以固态、半固态和液态形式存在,具有毒性、污染性和危险性,能够对环境和人类的健康造成不可逆的危害和长期深远的影响,危废污染防治正面临着前所未有的压力和挑战。
我国政府对危废处理行业实行许可证制度,一方面保证从事危废处理业务的公司拥有较强的技术实力和经验,从而保障危废无害化处理的效率,减少处理不当造成的二次污染;另一方面限制新进企业数量,控制全国危废综合利用和处置总量。在危废信息化建设方面,环境保护部组织建设了“全国固体废物管理信息系统”,实现了危废产生管理、危废转移联单管理、危废经营许可证备案和审批管理等功能。此外,部分省市建立了危废转移和申报登记管理信息系统,提高了危废管理水平。
“十三五”阶段,我国危废管理仍面临着以下几个方面的严峻挑战[1]。
a)危废产生量高速增长,处理设施水平不高,处置能力不足,贮存压力大。全国工业危废产生量2016年已达6 000×104t[2],过去十年年均复合增长率约为18%。截至2016 年,我国获危险废物经营许可证单位2 195家,危废核准经营规模达到6 471×104t,但由于处理设施水平低,实际经营规模为1 629×104t,危废处置能力仍有待进一步提高。
b)我国各地危废的产生量与处理能力不均衡、不匹配。2016 年工业危废产生量排在前5位的省份为江苏、山东、湖南、内蒙古和四川,而危废实际处理能力前5名依次是江苏、浙江、湖南、山东和广东。跨地区转移危废流程复杂,审批周期长,限制了全国区域内危废处理能力的充分利用。
c)危废环境管理形势严峻。2016年,最高人民法院、最高人民检察院联合发布了《关于办理环境污染刑事案件适用法律若干问题的解释》,使危废环境管理工作得到进一步加强。但是,部分企业为追求经济效益,对危废进行直接填埋等违规处置,甚至非法倾倒,导致突发环境事件井喷式爆发。例如山东省公安机关仅在2014年就侦办非法排放、倾倒、处置危废案件601起。
d)在部分领域危废的分类存储与处理方面缺乏技术支撑。对于种类多、数量少、危险性高的特殊危废,例如化工行业的高危险性废催化剂、鉴定机构的测试样品、研究分析机构的废弃试剂及废液废渣等,缺乏安全处理技术手段,存在长期大批量存储而不及时处置或者处置不当的现象。对目前正在快速发展的技术行业将产生的大量危废,例如电动汽车行业的废电池,缺少前期相关处理技术的开发与储备。
危废的处理处置方式主要包括综合利用、物理化学与生物处理、热处理、固化处理、填埋等[3-6]。
主要是针对危废的性质和组成进行有效组分的提取与利用,或相应产品的设计与生产,如催化剂活性组分的回收、有机溶剂的回收、建筑材料生产等。对含砷等剧毒元素的危废,以及危废焚烧过程中产生的含有大量二噁英、重金属等的飞灰,较难综合利用,须采用高温焚烧玻璃化、水泥固化等方式处理。
a)物理处理。一般是对危废进行预处理,目的是减小危废体积,得到浓缩残渣。主要涉及预选、分离和破碎等过程,采用的方法主要有电渗析、闪蒸、蒸馏、萃取、吸附、离屯、电解、浮选、絮凝、沉淀和沉降、破碎及磨碎、反渗透、结晶、过滤等。
b)化学处理。向危废中加入化学品,或通过施加光电等反应条件,将有害物质经过化学反应变成无害物质,或利于进一步进行深度处理的物质,最大程度降低其危害性。反应类型主要包括氧化还原、水解、光分解、酸碱中和、复分解沉淀等。
c)生物处理。利用生物或者微生物对危废中的有毒物质进行降解,达到排放标准后,直接向环境排放,可直接被水体和土壤无害吸收。处理原理包括好氧处理、兼性厌氧处理以及厌氧处理,常见的处理方法主要有活性污泥法、生物滤池、厌氧消化、氧化塘法和气化池法等。
通过高温氧化、分解破坏危废中的有毒有害物质,达到无害化、减容和综合利用的目的。热处理的主要方法有焚烧和热解处理。
a)焚烧。危废中的有毒有害物质氧化燃烧并伴有高温热解的过程。通过焚烧可以使可燃性的危废分解、燃烧,达到减量、去毒、能量回收利用的目的。焚烧主要适用于有机成分多、热值高的危废,爆炸性废物须经预处理工艺后方可焚烧。对于有机性危废,焚烧法是最有效的处理技术。
b)纯热解处理。在无氧的条件下,通过热化学转化使危废中有毒有害的有机物质实现热解转化生成炭、液体和气体的过程。热解方式主要有碳化热解、真空热解、快速热解、加氢热解等。热解过程不产生二噁英,而且可以固化重金属,能量利用率高。常规热解热源一般是蒸汽和电加热,近几年等离子体热解技术也逐渐发展成熟。
固化法是用凝结剂与危废进行混合、固化、封存,使得危废中所含的有毒有害组分封闭在固化体内不能浸出。危废固化常采用水泥、塑性材料、石灰、水玻璃、沥青等作为凝结剂,达到稳定化、无害化、减量化的目的。固化法能够显著降低物质的渗透性,固化物具有高应变能力,从而使危废毒性大幅降低甚至消除。
危废的填埋是对无有效组分和能量回收利用,达到稳定化、无害化、减量化的危废,进行填埋处理。根据危废的危害特性,填埋场需选择复合、双层、多层等衬垫系统,将危废与环境隔离,衬里的渗透系数要低于一定值,对浸出液要建立收集和处理措施,同时还应考虑对产生的易燃、易爆或有毒气体的控制和处理。填埋法不受危废类别的限制,成本低、处理量大,是最终端的危废处理措施。
a)加快危废处理产业发展步伐,推进危废利用处置设施建设,加强对危废处理处置设施的管理和技术人员的培训,提升现有设施的管理水平、运行效率和实际处理能力。同时可鼓励重点产废企业自建处置设施,释放危废处理市场的活力。
b)针对各地区危废的产生量与处理能力不均衡、不匹配的问题,应建立和完善重点区域重点行业危废管理数据库,为加强危废管理提供基础性支撑。在此基础上,打破地区间的壁垒和限制,加强区域间危险废物管理的协调联动,构建共享、共用、共管的跨区域危险废物管理大平台,充分发挥各地区危废治理企业处理能力。
c)鉴于国内的危废处置技术相对较落后,存在处理设施运行不稳、处理能力偏低以及二次污染等问题,今后应以综合利用、无害化处置为发展方向,紧跟产品的技术更新,扩充废物处置种类。对于正在快速发展的电动汽车行业将产生的大量废电池,以及化工行业产生的高危险性的爆炸性废物、废催化剂等典型危废,应针对性地研发先进适用的危废综合利用与处置技术和装备,加快关键技术和装备的推广应用,实现危废的高值化回收利用与安全处置。