高氯高盐有机质类危险废物前处理的方法研究

王兆丰，周志杰，李国豪

(山东郯创环保科技发展有限公司，山东 临沂 276100)

危险废物简称危废，具有毒害性、爆炸性、易燃性、腐蚀性、化学反应性、传染性、放射性等多种危害特性，若不经处理，直接排放到环境中去，必然对环境造成污染，破坏生态环境，损害人体健康，对人类和整个社会的可持续发展造成难以估量的危害[1]。高氯高盐有机质类危废是一类具有成分复杂、来源广泛、毒性大、氯含量高、盐含量高等特点的危废，而且随着我国工业的高速发展，此类危废的产量也在急剧增加，能否及时、有效地对产生的危废进行处置，成为了环境保护和相关行业发展亟待解决的问题。

高氯高盐有机质类危废若是直接进行焚烧存在两个主要的弊端，其一是由于其氯含量较高，在焚烧时产生的酸性气体氯化氢会对对焚烧设备造成高温和低温腐蚀，降低焚烧炉的使用寿命，影响焚烧设备的安全稳定运行，同时氯化氢气体可能与烟气中不完全燃烧产物反应生成氯苯、氯酚以及二噁英等剧毒物质[2-4]，造成环境污染，甚至是损害人的身体健康；其二是由于其含盐量较高，在焚烧过程中废盐中的碱金属盐受热而成熔融状态(800 ℃ 以上时)，熔融碱金属盐会对焚烧装置的耐火衬里产生腐蚀，导致设备堵塞、腐蚀，损坏炉衬，造成频繁的停炉—检修—烘炉—点火再开车等问题[5-6]，耗时耗力，影响焚烧炉的整体稳定运行，大大降低了焚烧炉的处置能力，增加了处置成本。目前针对氯含量高的危废在焚烧过程中产生的氯化氢气体及少量含氯的有机废气主要处理方式是传统的焚烧炉脱酸技术-低温烟气净化，包括湿法、干法和半干法三种工艺。这三种工艺都有较大的弊端，湿法工艺的缺点是产生大量的废水并严重腐蚀设备。干法和半干法工艺的缺点是脱酸效率低，且脱酸剂消耗量大。此外这三种工艺还有一个共同缺点就是焚烧后的飞灰处理，飞灰中含有高含量的氯化钠等无机盐，这就增大了固化的难度，增加了生产处置成本，而且占用大量的土地资源，容易造成二次污染环境的风险。针对含盐量高的危废在焚烧时主要有两种途径，第一种方法是使用添加剂或者合适的流化介质使之形成更高熔点的物质，但是不同种类的盐需要选用不同的添加剂，且目前对于添加剂的选择有较大的局限性[7]，因此想要寻找合适的添加剂比较困难。第二种方法是控制焚烧炉温度在这些盐的熔点以下[8-9]，这种方法通常是将温度控制在 700 ℃ 以下，使无机盐不发生熔融，这种方法虽然简单、成本低，但是低温焚烧容易造成二噁英等二次污染，但是目前尚未有研究对有害气体进行较为详细的分析。

针对高氯高盐有机质类危废直接焚烧存在的问题，本文通过实验，对高氯高盐有机质类危废进行前处理，实现此类危废中有机质和氯盐的分离，有机质直接进行焚烧处置，氯盐经过烘干脱除有机溶剂后进行刚性填埋处置。高氯高盐有机质类危废经过前处理后，不仅大大减少进入焚烧系统物料中的氯含量，从而降低烟气中的氯化氢的含量及焚烧时的耗碱量，进而减少了焚烧废水中的含盐量，防止焚烧系统的腐蚀；还大大降低进入焚烧系统物料中的含盐量，防止焚烧炉的结焦，有利于焚烧系统的稳定运行，延长焚烧炉的使用寿命。

1 前处理研究方案

1.1 高氯高盐有机质危废物料指标

高氯高盐有机质类危险废物的高位热值 4100 cal/g，氯质量分数42.10%，盐质量分数62.60%，干基有机质质量分数28.35%。

1.2 前处理方法设想

向高氯高盐有机质类危险废物中加入适量的有机溶剂，使其中的有机质完全溶解，从而使其中的有机质溶解在有机溶剂中，过滤后实现大部分有机溶剂与盐的分离。过滤后所得到的滤液(即溶有有机质的有机溶剂)进行焚烧处置，滤渣(即含有少量有机溶剂的氯盐)先进行烘干脱除有机溶剂，再进行刚性填埋处置。

1.3 主要试剂及仪器

1.3.1 试剂

高氯高盐有机质危险废物(某化工厂)，无水乙醇(A.R，国药集团化学试剂有限公司)。

1.3.2 仪器

电热鼓风干燥箱(WGL-65B，天津泰斯特仪器有限公司)，马弗炉(XMT-8100，浙江余姚陆埠欣城仪器设备厂)，全自动氟氯测定仪(DHQFL-6S，鹤壁市创新仪器仪表有限公司)，量热仪(ZDHW-9000C，华诺电子)。

1.4 主要实验方案

取高氯高盐有机质类危险废物 50.00 g，用 25.00 g 无水乙醇洗涤后过滤得到 35.69 g 滤液1和 35.56 g 滤渣1(烘干脱除有机溶剂后的质量为 32.75 g)，滤渣1再用 25.00 g 无水乙醇洗涤后过滤得到 27.84 g 滤液2和 34.93 g 滤渣2(烘干脱除有机溶剂后的质量为 32.13 g)。

1.5 工艺流程图

图1 前处理的工艺流程图

2 结果与讨论

2.1 处理前后氯的对比

从表中可以得到(以 50.00 g 原样计)：高氯高盐有机质类危废未经前处理直接焚烧需处理氯的量为 21.05 g，而经过前处理后仅需要处理 1.88 g 氯，二者相比较，经过前处理后焚烧处置此危险废物所需要处理的氯由 21.05 g 减少至 1.88 g，减少了约90%。

表1 高氯高盐有机质危废前处理后氯的分布

2.2 处理前后盐的对比

原样中的盐的质量分数为62.60%，滤渣2烘干后盐的质量分数为96.36%。以 50.00 g 原样计，原样中的盐为 31.30 g，滤渣2中的盐为 30.96 g，经过前处理后，进入焚烧系统的盐由原来的 31.30 g 减少至处理后的 0.34 g，经过前处理后进入焚烧系统的盐相比较未处理前减少了约99%。

2.3 有机溶剂用量对氯盐中有机质的影响

原样中的干基有机质质量分数为28.35%，用有机溶剂对高氯高盐有机质危废进行处理后，其有机质的含量大大减少，有机溶剂的用量直接影响到处理后氯盐中的有机质的含量。从图2中可以看出，当有机溶剂与原样的质量比为0.4时，干基有机质质量分数已经降至4.25%，随着有机溶剂用量的增加，氯盐中的干基有机质的含量还在逐渐减少，当有机溶剂与干基有机质的质量为1∶1时，氯盐中的干基有机质质量分数由原来的28.35%降至0.5%。

图2 有机溶剂用量对氯盐中有机质的影响

2.4 洗涤次数对氯盐中有机质的的影响

原样中的干基有机质质量分数为28.35%，用质量比为1∶1的有机溶剂对原样进行洗涤，洗涤的次数的多少会影响到氯盐中的有机质的含量。

图3 洗涤次数对氯盐中有机质的影响

从图中我们可以看出，当有机溶剂用量相同时，洗涤的次数不一样，其氯盐中有机质的质量分数相差较大，洗涤一次时为4.24%，洗涤两次或者三次时，氯盐中的有机质质量分数仅为约为0.5%。

3 结论

有机溶剂与高氯高盐有机质类危废的质量比为1∶1，洗涤次数为2次，可作为处理高氯高盐有机质类危废的预处理方法，预处理效果较好，能够成功实现高氯高盐有机质类危废中有机质和氯盐的分离。

高氯高盐有机质类危废经过前处理后，所得到的滤液进行焚烧处置，滤渣烘干脱除有机溶剂后进行填埋处置，而进行焚烧处置的氯减少了约90%，盐减少了约99%，满足高氯高盐有机质危废前处理方案的设想要求。

高氯高盐有机质类危废经过前处理后的残余危废中的氯盐量大大减少，减缓了物料对焚烧炉的腐蚀，更是防止了焚烧炉内的结焦，不仅仅有利于焚烧炉的稳定运行，还大大延长了焚烧炉的使用周期。