（环境科学专业论文）吉林省废弃化学试剂现状调查及其水泥回转窑处理研究.pdf

a b s t r a c t 、】l l r h e i li n d u s t r y 锄de c o n o m yd e v e l o pr 叩i d l y 蛆dp e o p l ee n j o yh a p p yl i v e s ，h a 刎 w a s t e sw h j c hi sl l i 硼l e s st oh 哪趾h e a l t ha n de n v i r o 衄e n tq u a l i t y ，h a v eb e e i lp m d u c e d 丘d m p e o p l e se v e r y d a yl i v e s 。e s p e c i a l l y ，d l 搿d o p m e n to fi n d u s 打ym a k es o m ep e s 畦c i d ea n d s o l v e n tw i d e l yu d c h e 嘣c a l sf - o rs c i t i f i cr e s e a r c h 鼬1 dc h e m i c a l sn e w i yc o m p o s e da r e e n d 鼢g e f i n g n l e v i r o 衄e n ts 崃匆u s i n gc e m e m 虹l n 删n gt od i s p o s eh a z a r dw a s t e si s c o n s i d e da sa ng o o dm e m o di na n da b r o a d ，w h i c hc a nr e c e i v ed o u b l eb e n e 丘t sb o t l li n e c o n o m y 姐d e n v i r o 枷e n t b 勰e do na c a d e m i c 蚰a l ”i s ，w h e m e rc e m 髓ti n d u 哪i ss 诚t od i s p o s ec b 肋1 i c a l s s p e c i a l l y h 勰b e e nd i s c u s s e do n 让懵 b a s i sd fi n v e s t i g 狐o nr e s e 锄c h ， m e p r o d u c t i o n ，s e a d o n ，e n l i s s i o na l l dd i s p o s a ls t 撕o fh 黜dw 醯t ec h e n l i c a l si nj i l i i l p r o v i n c eh a v e b e e ni l l 删n a t e d a n dq u e s t i o n sf o rh a z a r d w a s t e sm 锄a g e 1 ti n j i l i n p r 0 v i n c e ，船w d l 船饥l n do f h 嘲f dw 豁c c sp o l l m i o na l lh a v eb e e na n a l y z e d m e 髓w h i l en l e f e 硒i b i l i t yo f u s i n gc e m e n th mt u m i n g 幻d e a l 耐mw 嬲t ec h e m i c a l sw 私d i s c u s s e d mt h i sp 印e r “w 髂p r o v e dt h 砒“w 船f 醯i b l et ol l s i n gc e 口m 虹l nt u m i n go nw a s t e c h e m i c a l sd i s p o s a l b u ti ti sa l s on e c e s s a r yt oc h e c k i n gu pt h ec o m p o n e n t 锄dh 配a r d s u b s t a l l c eb e f o r et l l ec h e m i c a lt a k e ni m ot l l ec e m 豇l tk i l n m2 0 0 2 ，t l l en 啪b e ro f 口r o d 删o n ， r e s e a t i o n ，1 l s e ，d i s p o s a la n de n l i s s i o no ft h eh a z a r dw a s 塘si nj i l i np r o v i n c ea r e 5 5 9 6 5 0 8 7 t o n ，2 4 9 3 9 0 8 4 t o l 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( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 日期： 学位论文作者毕业后去向 工作单位： 通讯地址： 指导教师签名： 日 期： 电话 邮编 烈：些墨 加。f 、f 了 畿 物j 割剐缎矛；一羹目：i 刺：；l 罄型剧霉簟甚侄醛熏；id w 鲤必骶；理一i i i 三；| i i l 张。；g 灞圆o 舞烈涩墨l i i ；l ! 蓑。；嚯瓣j 磁粥噍；j l i ；污| 羹喻；联撕= l ；l ；l 出对于进入水泥窑的危险废物要达到的几个标准： ( 1 ) 无放射性 ( 2 ) 无强度腐蚀性 ( 3 ) 重金属含量 2 5 0 0 p p m ，其中h g 1 0 p p m ( 4 ) 水份 2 0 ( 5 ) 含氯量 3 ，含碱量 的实例 p c b 在1 2 0 0 以上处理就不会有毒物质产生，2 0 0 0 分解为碳、氢和氯。根据美国 标准要求，有效处理p c b 的条件为：温度超过1 2 0 0 ；逗留时间超过2 s ；氧化气氛。除 特殊设计的焚烧炉外，般焚烧炉不能满足上述三个条件，而正常运转的水泥窑提供的 温度分布及气相滞留时间，相当于或超过专门的废物焚烧炉的温度和气相滞留时间，测 试和商业燃烧两方面结果都已表明水泥回转窑对p c b 销毁效率可达9 9 9 9 9 9 ，但是水泥 窑必须同时具有相当处理能力的气体净化系统【4 2 】。1 9 8 6 年，德国p h o e n i x 水泥厂对p c b 废油进行试烧试验。试验窑为f3 4 m x 5 6 m 的立波尔窑，带四级预热器。窑内气体温度超 过1 2 0 0 的区段长为3 7 5 m ( 离窑头2 m 至3 9 5 m 的区段) ，局部气体处于1 2 0 0 以上温 度的持续时间超过3 s 。这些条件保证了p c b 在窑内的无毒分解。p c b 分解产生的氯被碱 ( k 、n a ) 结合，不会产生h c l 【”】。 硝基苯和醚类都可以作为常用的溶剂使用。单纯、非卤化、基本上清洁的溶剂废物 可以回收，也可以作为燃料，但是必须保证适当的温度、时间、湍动性和过量的氧气。 防止危险废物越境转移的巴塞尔公约中关于处理有机溶剂在生产和使用中产生的危 险废物的技术导则指出，适用于处理溶剂废物的方法除了生物处理和物理化学处理，还 有就是陆上焚化，即可以利用适当的焚烧设备处理这两种溶剂类废物。 过氧乙酸属于过氧化物消毒剂，具有强氧化能力，杀菌的广泛性和对人畜的低毒性， 在抗击s a r s 中大量的生产和使用。2 0 0 3 年6 月，我国“非典”疫情得到控制以后胺堑洹币咔榈玫娇刂埔院螅 剩的过氧乙酸消毒液带来的酸污染问题十分严重。当时，国内没有成熟的处理过氧乙酸 的方法和技术标准，但是，如果过氧乙酸和粉煤灰混合，两者反应可以解决氧化性和酸 性污染问题，生成的醋 酸根转化为c o ：和h 。0 ，达到了处理目的，不失为一种好的处置办法f 4 3 1 。 北京水泥厂从1 9 9 9 年开始尝试利用水泥窑处理危险化学品，经过几年的摸索、总结， 目前公司在利用水泥回转窑焚烧处置危险化学品方面，已经形成了一套完整的操作程 序。2 0 0 5 年北京新源里中学改造校舍，实验室中的强酸强碱等危险化学试剂便送到该厂 进行处置。北京危险化学品安全督导组到北京一化工生产区内发现许多历史遗留的不明 成分的化学试剂，有关部门也是将这些废弃试剂送到北京水泥厂进行了检验和处置【螂。 废弃的化学试剂在成分上与其他危险废弃物有相似之处，众多的成功处理危险废弃 物的实例也证明了利用水泥回转窑处理危险废弃化学试剂的可能性。 2 3 水泥回转窑处理废弃化学试剂的优劣分析 利用水泥行业作为处理危险废物的重要渠道，其经济和环境的双重效益在国内外都 已得到证实，但由于废弃化学试剂种类、数量以及有害成分含量上的特殊性，使得这种 处理方法具有优势和劣势两个对立的方面，通过比较我们也不难得出结论，利用水泥回 转窑处理废弃化学试剂其优势是明显的。 2 3 1 优势分析 焚烧是一种高温、热处理过程，在此过程中废物被转变成各种气体及基本不燃的固 体残余物。在设计、操作和监测焚化设施过程中需要高水平的技术能力，这是一种包括 许多处理阶段( 供料接收、控制和准备实际燃烧阶段燃烧产物的处理、废气和 残余物) 的综合活动，特别是对于一些浓度比较大而且处理又比较困难的废弃化学试剂， 处理设施的要求更高一些。水泥行业的运行特点正是在这三个阶段都能够达到较好水平 的行业，可以销纳多种有害成分，并能够几乎不产生废渣以及环境有害气体。 虽然不是所有的危险废物都适合焚烧的处理方法，并且很多国家空气污染物的二恶 英类物质的污染都是由于焚烧垃圾的设施没有达到标准，以及含氯的废物处理方法不当 而引起的，但是，如果利用水泥回转窑作为废弃化学试剂的焚烧设旋，则这类环境有害 影响便可减至最低程度。 在技术方面，与其它焚烧炉相比，水泥回转窑燃烧温度高，物料在窑内停留时间长， 又处于负压状态下运行，焚烧空间大，处理规模大，工况稳定，对各种有毒性、易燃性、 腐蚀性、反应性的危险废物具有很好的降解作用，不向外排放废渣，焚烧物中的残渣和 绝大部分重金属都被固化在水泥熟料中，不会对环境造成二次污染。 在投资方面。建造专业的危险废物焚烧处置的基建投资和运行成本都相当高，而水 泥回转窑处理危险废物只需对焚烧系统进行局部改造，增加预处理及投料装置，利用原 有的烟气净化系统，因此投资较省。另外，焚烧危险废物基本不会增加水泥生产能耗， 运行费用较低。 2 3 2 劣势分析 利用水泥回转窑处理化学试剂具有焚烧普通危险废物的优点，正如我们上面所阐述 的几个方面，即焚烧温度高、物料与气体在窑内滞留时间长、热惯性大而且工况稳定、 强烈的湍流烧成带可以彻底分解各种有机物质、固化重金属可靠、没有残渣，节省投资 和运行费用等。并且水泥窑可以支持多种可兼容的废弃化学试剂同时进窑。 但是，水泥回转窑处理危险废弃物同专业的回转窑焚烧炉相比有其局限性：适合于水 泥回转窑处理的危险废弃物以可燃烧性液体为主，而剧毒、强腐蚀以及强反应性的危险 废弃物用专业回转窑焚烧炉处理较好( 4 ”。 水泥窑的处理量受到现有容量的影响，扩充的量也是有限的，并且。水泥回转窑不 适于处理碱性金属( 钾，钠) 或其盐类含量高的液体，以免影响水泥品质【4 6 1 。 另外，入窑处理的化学试剂要经过毒素、重金属元素、有害成分和水泥窑可替代物 等方面的检测，能够处理的试剂类型还有待于进一步研究确定，许多小型水泥厂缺乏适 当的气体净化装置，所以更加有必要严格选择和控制废物的输入种类f 4 2 】。 新化学品废物在尚未鉴别其组成和危险特性之前，不得进行处置，需暂时贮存，待 明确其特性后处置，在利用水泥回转窑处理废弃试剂的过程中，这种特性的检测尤为重 要。 2 4 我国化学试剂行业和水泥行业的发展概况 2 4 1 我国化学试钠行业发展概况 化学试剂通常称之为试剂，是一大类具有各种标准纯度的纯化学物质，是广泛应用 于教育、科学研究、分析测试，并可作为某些新型工业所需要的功能材料和原料的精细 化学品【4 7 1 。 化学试剂作为精细化学品的一大类，其突出的特点是品种多，门类广。据1 9 9 2 1 9 9 3 年统计，全世界生产的化学试剂约有6 万多种，常用的化学试剂品种为1 2 7 0 0 多种【4 8 】， 但是它的分类方法在国际上尚无统一的规定，习惯上按学科和实际用途划分为： a 、通用试剂：泛指符合标准纯度的有机试剂和无机试剂，常作为科学研究、分析 测试、合成反应及制成新型材料。 b 、分析试剂：可以分成两类，一类是化学分析试剂，包括基准试剂：种直接用 来配制或标容量分析中的标准溶液纯化合物；指示剂：用以指示标定终点的试剂，如p h 指示剂、氧化还原指示帮、吸附指示剂、金属指示剂、荧光指示齐 j 等。另类是仅器分 析试剂，包括光谱纯试剂：用于光谱的分析试剂；色谱纯试剂：专用于气相或液相色谱 的试剂；氘代试剂：专用于核子共振仪分析的试剂。 c 、电子工业试剂：用于电子工业的专业化学品。 d 、生化试剂：它是由生物体提取或化学合成的生物体的基本化学物质，是试剂的 一大门类，包括酶试剂、蛋白质试剂、核酸、氨基酸、维生素、激素及其衍生物、各种 疫苗制品以及血液、脏器、动物制剂等，尤其是近几年来发展极为迅速、层出不穷的各 种分子生物学、生物工程研究用的各种生化试剂，以及各种临床检验的试剂盒等【4 9 l 。 近年来，我国在试剂方面也已经有所发展，具有一定的研究开发和生产供应能力。 据1 9 9 5 年调查，我国已能生产的试剂累计达6 0 0 0 多种，经常生产的约3 0 0 0 种，年销 1 9 售额维持在1 0 亿元左右，主要通用试剂基本满足科研需要【5 0 1 。 目前，化学试剂己广泛应甩于工业、农业、医疗卫生、生命科学、生物技术、环境 保护、能源开发、国防军工等科研领域和国民经济发展的各个行业。早期的化学试剂只 是指“化学分析中为测定物质的或分或组成而使用的纯粹化学药品”，后来则被扩展为 “为实现化学反应而使用的化学药品”，2 0 0 4 年，我国化学试剂行业销售有较大幅度增 长，特别是陕西、江西、吉林增长的幅度最大【5 ”。随着生产和销售的增长，随之而来的 是管理和废弃试剂的处置问题也越来越得到人们的关注。 2 4 2 我国水泥行业发展概况 我国是一个水泥生产大国，近年来新建和改建了大批的水泥厂，根据2 0 0 4 年第四 季度我国水泥行业分析报告，2 0 0 4 年我国累计生产水泥9 3 3 6 8 6 2 万吨，同比增长1 5 7 累计销售水泥9 3 0 8 0 5 万吨，比上年增长1 3 9 ；累计出口水泥7 0 4 万吨，同比增长 3 2 1 6 ，经过宏观调控之后，水泥行业发展的势头仍然不减。在我国资源短缺是制约水 泥行业可持续发展的严峻问题之一。表2 1 就列出了我国水泥行业每年需要的能源、资 源以及排污的统计预浏值。国家和各地政府在技术、节能、环保等方面对水泥企业提出 了越来越高的要求，有助于水泥行业的持续、健康发展。这样的发展情况让我们更有条 件选择水泥行业进行危险化学试剂的处理【5 2 】。 表2 。1 我国水泥生产每年所需要能源，资源及排污的统计与预测值断】 2 5 利用水泥行业处理危险废弃化学试剂的政策支持 我国危险废物管理法规框架体系是自2 0 世纪9 0 年代初逐步形成的，主要包括危险 废物的专项及其有关的法律、法规、部门规章、地方法规、环境标准和技术导则及其规 范性文件和司法解释。 2 0 0 2 年，国家环保总局制定了建设危险废物处置设施的规划，其中指出，我国对危 险废物处置的长期重视不够，集中处置设施严重滞后，大部分危险废物处于低水平综合 利用、简单贮存或直接排放状态，对环境安全和人民健康的威胁较大，形势严峻，主要 表现为处置设施落后，集中处置率低；处置水平低，二次污染严重：混入生活垃圾，流 入社会现象比较严重；没有建立统一的监管体系，管理制度不健全。规划的目标是在2 0 0 5 年至2 0 0 6 年建设普遍的危险废物处置工程，到2 0 0 6 年，全国危险废物、医疗废物和放 射性废物基本实现安全贮存和处置。 危险废物集中处置设旌建设规划倡导的原则是集中处理，合理布局。国家推行 危险废物集中无害化处置，从我国实际情况出发，原则上以省为单位统筹规划建设危险 废物集中处置设施，接纳辖区内生活、科研、教学及产生量较少企业的危险废物，要求 危险废物产生量大的企业按照无害化的要求自行建设处置设施，鼓励接纳周边地区同类 型的危险废物。并且，严禁采用小型单燃烧室焚烧炉、没有自控系统和尾气处理系统的 焚烧装置，坚决淘汰各种简单建议焚烧炉和其他排放不达标的处置设。国家提倡危险废 物的分类和集中处置，提倡建立符合标准的危险废物集中处置设施，特别鼓励在原有工 业炉改造基础上建设的危险废物处置设施的研究。 另外，根据中国国情以及专家学者的意见，我国危险废物处理主体结构应遵循企业 自筹资金建设自用设施，地方建设相对小范围的集中处理处置设施( 主要以综合性利用 和焚烧为主，处置不宣长途运输的废物) 。这是在我国处理危险废物应该遵守的原则 i s 3 55 1 。 在这样的大背景之下，开展利用水泥回转窑处理废弃化学试剂的研究是可行和十分 必要的。废弃的化学试剂以及其他危险废弃物应用于水泥行业，一方面可以从某种程度 上缓解资源紧张的压力，保证水泥行业的稳定发展，另一方面，有效地处理危险废物也 是环境管理上的一个突破，可以节省处理废弃物污染的资金投入，对于吉林省环境保护 具有积极作用。 2 l 第三章吉林省废弃化学试剂现状调查与研究 我国开展危险废物的现状调查工作比较晚，吉林省这方面的普查工作也存在不完善 之处，这造成了我省危险废物数量的地区分布、行业分布都不十分清楚，多年来有些小 企业的危险废物情况没有体现在环境统计报表中。那么，尽快开展危险废物调查，掌握 危险废物的产生、排放、贮存、处理处置的具体情况，尤其对于废弃化学试剂的来源、 产生、去向进行调查研究以及进行污染现状和发展趋势的调查分析对吉林省是十分必 要的1 5 6 5 了1 。 3 1 吉林省危险废物特征分析 根据申报登记资料，吉林省2 0 0 2 年共产生工业危险废物5 5 9 6 5 0 8 7 吨，其中9 9 得到综合利用，2 0 0 得到安全处置，4 4 6 处于贮存状态，2 5 5 被排放至环境中。 3 1 1 吉林省工业危险废物的产生量 吉林省危险废物的产生具有数量上楣对集中和分布上广泛的特点。根据2 0 0 2 年豹 调查统计数据结果，从生产源来看，全省近6 0 0 ，0 0 0 吨危险废物产生自1 3 8 个产生源， 平均每个产生源产生4 ，0 5 5 4 4 吨的危险废物。这1 3 8 个生产源指的是年生产量在l o 千克以上的企业另外还有大量危险废物年生产量小于1 0 千克的企业没有被统计在内， 吉林省各个地区危险废物调查的工业企业数量如表3 ，1 所示。 表3 1 吉林省各地区危险废物调查工业企业数量( 单位：个) 注：表3 1 3 7 中所显示的数据均参照吉林省工业危险废物调查与污染控制研究技术报告，内部 资料，未公开发布。 从地区分布来看，吉林省除了延边州没有工业危险废物产生源，未参加申报登记之 外，其余8 个市均产生危险废物，其中吉林市、长春市和辽源市3 个地区的危险废物产 生量已占到了危险废物产生总量的9 8 ，8 ，各地区废物的产生量及主要的去向见表3 2 。 从行业分布来看，危险废物几乎产生于国民经济的各行各业。产生源可分为工业源、 社会源( 医院、大专院校及科研院所机构的实验室等) 、生活源( 公共建筑、日常生活) 以 及其它来源( 如农业) 四种类型，主要产生环节为生产、流通( 运输、贮存、销售1 、消费 等领域。吉林省的危险废物主要产生于化学原料及化学制品制造业、汽车锥4 造业、有色 金属矿采选业等行业，这3 个行业产生的工业危险废物占总产生量的9 8 6 ，其中化学 原料及化学制品制造业产生的危险废物占危险废物总产生量的4 7 4 ，详细情况参见表 表3 4 金省危险废物产生量大的种类及所占比例 表3 5 各地区主要危险废物产生量( 单位：吨) 注：表中危险废物种类编号所对应的危险废物名称参看附录：国家危险废物名录 3 1 2 吉林省危险废物综合利用现状 根据全省2 0 0 2 年危险废物申报登记统计结果，我省目前危险废物的综合利用量为 5 5 6 0 6 3 1 吨。仅占全省危险废物产生总量的9 9 ，综合利用率最高的是废有机溶剂 ( h w 4 2 ) 、含砷废物( h w 2 4 ) 、含镍废物( h 、2 2 ) ，其综合利用率均高达1 0 0 。 从申报登记数据的统计结果来看，虽然我省某些危险废物的综合利用率达到了1 0 0 ，但是实际上，我省乃至全国危险废物的综合利用水平还处于一个较低的水平。基层 单位对综合利用的含义理解也有所差别，比如，某些申报单位将焚烧或者热能回收当作 综合利用；又比如将含重金属废物电镀污泥的主要利用方式是烧砖，其实这种方式 是固化其中的主要污染物重金属，并不是利用其中重金属。所以今后重点还应放在提高 对危险废物综合利用的技术水平上，同时要进一步提高危险废物的综合利用率，尤其是 2 4 对当前产生量较高的而综合利用水平相对较低的危险废物种类上，例如废酸( h w 3 4 ) 、 废乳化液( h w 0 9 ) 等( 表3 6 ) 。 表3 6 各类危险废物产生总量及其各自去向( 单位：吨) 注：表中危险废物种类编号所对应的危险废物名称参看附录：国家危险废物名录 3 1 3 吉林省危险废物处置状况 根据危险废物申报登记数据统计，2 0 0 2 年全省危险废物的处置量为1 1 1 8 5 0 0 7 吨， 2 s 占产生总量的2 0 0 ，其中处置率高达1 0 0 的是爆炸性废物、含镉废物、有机氰化物 废物和废卤化有机溶剂。 目前我省进行处置的危险废物主要是没有利用价值，并且危险较大的废物或者是虽 然具有一定利用价值，但是限于目前的条件和技术水平而无法进行充分利用的废物。包 括综合利用的废物在内，一些没有被处置的危险废物中也不同程度的含有资源成分没有 全部加以利用。开发废物回收利用技术，使得这些危险废物中的有用资源得以利用，应 是今后努力的一个重要方向。 从现有的处置设施情况开看，情况也不容乐观，吉林省符合标准的综合性危险废物 集中处置场很少，专业性处置设施和企业附属的处置设施也为数较少，考虑到经济原因， 很多危险废物的产生单位不愿意把废物送到有能力的单位处置，大部分危险废物是在较 低水平下得到处置的，非常容易造成对环境的二次污染。因此，对危险废物处理处置设