危险废物处理处置

危险废物处理处置 环境科学系监察G072 1 危险废物是具有腐蚀性 急性毒性 反应性 传染性 放射性等一种或一种以上危害特性的废物 在 国家危险废物名录 中列出了47类危险废物 我国是一个危险废物的产生大国 据统计 2002年 全国工业固体废物产生量为9 5亿吨 工业固体废物排放量为2635 2万吨 危险废物产生量1000万吨 而且以每年3 的速率增加 因此 加强危险废物的处置工作应是当务之急 目前 我国提出了危险废物处理的 资源化 减量化 无害化 三原则 欧盟国家也提出了 废物避免 废物循环 以对环境良性方式适当处理 的管理原则 这就要求危险废物处理的全过程遵循并贯彻这一原则 而加强危险废物的预处理及再处理正是保证实现这一原则的重要环节 现行的危险废物处理方式主要有焚烧及填埋两种方式 另外 还有其它一些物理或化学的辅助方法 现就危险废物的两种主要处理方式的预处理及再处理技术作一些探讨 2 常见的危险废物处理方法 预处理物理化学法微生物处理填埋场处理 3 危险废物的预处理技术 预处理的目的分离物质的方法改变物质的方法废物固化 稳定化预处理技术再处理技术 4 预处理的目的 由于危险废物的种类多种多样 其形状 大小 结构及性质各有很大的不同 为了便于对它们进行合适的处理和处置 往往要经过对危险废物进行预加工处理 预处理方法可以减少废物体积 取出废物中的固体或无机物 改变废物物理状态 降低废物浸出毒性 满足废物焚烧处理或填埋处理处置的要求 同时 危险废物预处理有助于实施危险废物的分类收集 推进废物交换 实现危险废物的资源化 减少危险废物的最终处置量 5 对废物进行预处理的原因有 热力处理不适宜处理这种废物 废物含有不能在焚烧工厂 烟气净化系统 进行处理的有毒化合物 废物的稠度不符合有关的法规或条令的标准 废物的浸出毒性等指标不能满足安全填埋要求 6 常用的预处理方法有 物理处理 主要目的为分离物质的操作 如过滤 干燥 沉淀等 化学处理 主要目的为改变物质性质的操作 如氧化 还原 中和等 固化 稳定化处理 主要目的为改变物质状态 固定其中的有害物质的操作 如水泥固化 石灰固化 药剂稳定化等 7 分离物质的方法 分离物质的主要方法有 过滤沉淀蒸馏 浮选干燥萃取 浮选超滤 纳滤等特殊的分离方法 8 2 1过滤过滤是一种在废水和泥浆处理中最普遍采用的固液分离方法 9 处理 标准过滤程序图1 10 在对固体和液体组分进行分离后 分别得到干燥的污泥和残留的液相 被分离出来的污泥能够在填埋场进行处置 但如果有机物含量高则应用焚烧来进行处理 液相的进一步的处理依赖于其所含固体物质的多少 假如它满足法规标准的要求即可排放 如果不能满足标准 则应进一步加以处理 过滤是一种非常普遍使用的过程 有很多技术可供采用 通常过滤用于废水处理 11 常见的过滤设备包括 板框式压滤机压力式薄膜滤器真空转鼓过滤机厢式压滤机 12 板框式压滤机 13 图2板框式压滤机和真空转鼓过滤机的典型参数 14 真空转鼓过滤机 15 2 2沉淀和离心分离 斜板沉淀是一种常见的沉淀技术 如图为 带有斜板的沉淀池 16 不断进入斜板沉淀分离器的含有悬浮固体颗粒的水 通过在斜板组件间的进水通道流动 这些水从进水道一侧的斜板组件底部进入流动通道 当水在倾斜的平行板之间向上流动时 水中的固体不断沉降到下面的斜板上 并沿斜板向下滑动进入泥浆槽 澄清的水通过再进水通道对面的溢流堰溢流出沉淀池 可通过调节溢流堰保证在各斜板间的流量相同 就水而言 当他向上流动时 也会从一侧的斜板向另外一侧的斜板方向流动 横向流动 从而将队伍你产生干扰的风险降到最低 靠重力沉降来分离颗粒主要是沉降面积的大小在其重要作用 通过把沉降表面积分为许多紧密的板 斜板 单位体积内的表面积大大增加 沉淀池的面积得到有效的利用 而沉淀池的外形尺寸可以减少最小 17 离心压滤机是在普通离心分离机基础上发展出来的 如图为离心压滤机 18 另外 还有一种特殊的双齿轮驱动的离心压滤机 双齿轮驱动器能够确保微分速度按照卷轴的扭矩自动调节 者通过在旋转齿轮 一级齿轮 的内侧用一个小型二级齿轮驱动该旋转齿轮 一级齿轮 得以实现 而第二级齿轮是在一个有频率转换调控的二级马达的驱动下转动 双齿轮驱动的离心压滤机具有下列有点 在与扭矩特别大的澄清槽驱动器联结时 特别小的差速 微分速度 就能得到污泥和糊状物 离心脱水的效果由于压缩作用而被强化 这套系统达到的脱水程度 是以前只有板框压滤机才能达到的水平 19 2 3蒸馏和浓缩蒸馏是用来从危险废物产品流中回收有机化合物样品的也想分离技术 蒸馏具有不会破坏产品 没有污水排放 可提高化学品价格以及能满足严格排放标准等特点 是一种可供选择的回收方法 蒸馏方法有多宗类型 例如 旋转蒸发系统薄膜蒸发器汽提系统各种各样的蒸馏系统 20 旋转蒸发系统的工艺过程可用如图 21 简单浓缩和蒸馏过程的典型参数 22 常用的蒸馏方法有以下五类 间歇式连续分馏公沸蒸馏萃取精馏分子蒸馏 23 2 4烘干 烘干是一种污泥的热力干燥处理技术 可使预处理过的污泥干燥到含水率低于10 烘干常常用作污泥在填埋或焚烧前减少体积的预处理方法 此外 某些危险废物沉淀或溶解过程处理以及金属浓缩等过程产生的污泥 都能够采用这种方法来进行处理 在烘干过程中所使用的热传递类型有三种方式 对流烘干接触烘干红外线 微波等辐射烘干 24 下列设备采用典型的直接烘干方法 带式烘干机转鼓式烘干系统流化床烘干器机下列设备采用典型的间接烘干方法 盘式烘干机薄层烘干机流动床烘干机 25 2 5萃取萃取用来从水相或非水相废物流中去除有机溶质 在这些废物流中有机溶质分布范围从万分之几到百分之几不等 采用萃取方法可以去除大多数有机溶质 虽然这种技术得到了较好的发展 已经较为成熟 但在危险废物的处理领域尚未得到普遍的应用 萃取有两种类型 液 液萃取 如从混合物中分离出像酚或者氯代烃类化合物质 液 固萃取 如溶解固体废物中的金属 在这种情况下 分离将于化学反应相结合 26 可用萃取来处理的不同类型的废物如下 无极冷却剂溶液使用过的 动力 燃料含多氯联苯 PCB 的废物机油和透平机油 27 液 液萃取的脉冲塔示意图 28 2 6浮选和化学乳化液破坏浮选 即溶解空气浮选 基本上是一个物理过程 用来从废水或泥浆等废物中去除悬浮的有机或无机固体物质 这种方法常用于浓缩废物流 使其形成污泥 达到回收有价值固体物质或去除有毒固体物质的作用 下列可以采用浮选方法来进行处理 含有有毒污染物的洗涤废水油性或洗涤乳化液油脂等油 水混合物 29 溶解空气浮选 DAF 已经成为一种从工业废水和市政府水中去除悬浮固体 油 脂肪一级其他溶解性的废物流的可接受方法 溶解空气浮选是一种依赖从含有悬浮了 颗粒的溶液中产生的一系列空气排在随后的上升过程中将悬浮颗粒吸附并提高到溶液表面 溶解空气浮现 DAF 过程采用提高空气压力 增加气体在溶液中溶解度的原理 在浮选过程中 将被处理的液流在数倍大气压力的条件下为所饱和 当压力释放时 过量的饱和空气就从溶液中 以微小的空气炮的形式释放出来 这些微小的上升空气炮附着悬浮固体物 从而将这些悬浮物质选到表面 如图为标准的浮选过程 30 标准的浮选过程 31 在浮选后 所处理的废物被分为三种物流 废气 清洁相和浮选物 假如废气中含有有毒物质 或者现行的法律要求对其进行处理 则必须对所产生的废气进行处理 通常 空气泡所产生的大气排放不会一起环境问题 清洁相可被进一步处理 而浮选出的颗粒物可被处理 然后再进行处理 32 在浮选过程中有很多方法可用于破坏乳化液 下面一些物质能用来破坏乳化液 酸无机盐类金属盐类有机物质 絮凝 小区泡沫的试剂 33 34 2 8其他分离废物方法2 8 1膜方法的乳化分离 膜技术只用于分离在液体中乳化的或溶解的组成的物理分离过程 通常 膜是要分离的组分在浓缩液中 而溶剂则通过膜 流出液被称为渗透液 膜分离有以下方法 反渗透纳滤超滤微滤 35 2 8 2离子交换离子交换通常被用于从危险废物的水相流中去除低浓度的金属离子和阴离子 虽然这种方法已经得到充分的发展 但尚未普遍应用于工业上 离子交换已经用于回收肥料生产中排放的废水 去除水中的离子 处理电镀废水 并且看起来似乎是从废水中去除氰化物和有选择性的去除重金属的一种很有前途的方法 36 2 8 3电渗析电渗析是一种都在电场作用下 离子通过渗透膜从溶液中输送到另一断的电极膜过程 在离子上的电荷使得这些离子能够通过用离子交换聚合体制作的膜 为此 需要在两端电极上施加的电压产生电场 由于在电渗析中所使用的膜具有选择性输送荷正电荷或荷负电荷 以及排斥荷相反电荷离子通过的能力 因此这种技术能够成功的用于电解质的浓缩 去除或分离目的 37 2 8 4冷冻结晶冷冻结晶是一种在危险废物处理中欧冠尚未完全发展到商业应用程度的相分离过程 大多数研究开发主要将其用于水除盐 38 2 8 5胶结作用胶结作用是在沉积物或岩石的空隙中形成的化学沉淀紧密与沉淀物或岩石的颗粒粘附在一起的工程 除了已知在广范围的各种胶结矿物 如石膏 白玉石等外 一些常见的胶结矿物是石英 方解石和赤铁矿 压力溶液在局部会诱导产生胶结矿物 但许多胶结矿物是由原来存在于流体相溶液中的新矿物组成 胶结作用通过填充颗粒间存在的空隙空间 从而减少了孔隙率 39 3改变物质的方法改变物质性质的主要包括 中和沉淀解毒氧化还原 40 3 1中和中和是通过加入其它药剂 调节酸性 低PH值 或碱性 高PH值 溶液的PH到中性 PH 7 的反应 处理后的流出液除了有沉淀产生和气体释放外 其物理形态基本上没有发生变化 这种处理方法在常常由于水相液体和非水相液体 泥浆和污泥的PH调节 在废物处理中也被广泛地采用 41 中和处理过程示意图 42 中和一般作为一种预处理方法使用 例如 重金属沉淀将从中和开始 中和反应能在液体或气体中进行 一般用作中和的材料有 对酸性液体 石灰石 Ca OH 2 苛性碱 NaOH 或纯碱对碱性液体 硫酸 H2SO4 或盐酸 HCl 选择中和药剂时应根据处理过程的要求或费用进行确定 中和反应可能是放热反应 会使温度升高到可能令人难以忍受的程度 中和并不会使废物的危险性减少 他只能是下一步废物处理过程的预处理 43 3 2沉淀化学沉淀是从溶液 如含有有毒金属的工艺废水中去除溶解 离子 金属的长剑方法 金属离子通过在溶解的金属化合物和沉淀剂之间发生化学反应转变为不溶解的颗粒 然后通过沉淀和 或过滤去除上述反应形成的颗粒物 在这种工艺过程中所需要的典型单元操作包括 中和 沉淀 混凝 絮凝 固液分离和脱水 44 45 3 3氧化 还原氧化 还原是一种一个或多个电子从解毒剂转移到毒性化合物的过程 在危险废物处理中主要来接解毒 例如 氧化被用来将氰化物改变为像氰酸盐或二氧化碳这样的毒性很小的物质 46 一般的解毒过程见图 47 某些普通的解毒试剂及其作用 48 3 4光分解光分解十一哥几首管 改变其成分 光化学变化 的过程 光化学设备通常有两部分组成 容纳被照射物料的的容器光源光分解中所使用的容器有两种设计类型 光源浸入反应介质中光源设计在饥介质外部光源通常采用汞谐振灯 有三种类型 低压中压高压 49 5废物固化 稳定化固化 稳定化是通过化学或物理方法 使有害物质转化成物理或化学特征性更加稳定的惰性物质 降低其有害成分的浸出率 或使之具有足够的机械强度 从而满足再生利用或处理要求的过程 实质上 固化稳定化是最常用的物理化学技术之一 将危险废物变成高度不溶性的稳定物质 这就是固化 稳定化 固化稳定化是一种将废物与能聚结成固体的材料混合 从而将废物捕获或者固定在这个固体结构中的技术 虽然固化和稳定化这两个专业术语通常是可以相互通用的 但在控制废物方面它们代表着不同的概念 固化是在危险废物中添加固体剂 使其转变为不可流动固体或形成紧密固体的过程 固化的产物是结构完整的密实固体 这种固体可以以方便的尺寸大小进行运输 而无需任何辅助容器 稳定化是将有毒有害污染物转变为低溶解性 低迁移性及低毒性物质的过程 50 根据废弃物的性质 形态和处理目的可供选择的有以下几种方法固化 稳定化方法 水泥固化 适用于重金属 废酸 氧化物石灰固化 适用于重金属 废酸 氧化物塑性固化法 属于有机性固化 稳定化处理技术 从使用的材料的性能不同可以把该技术划分为热固化型塑料包容和热塑性包容两种方法有机聚合物稳定法 不适于处理酸性及有机废物和强氧化性废物 多数用于体积小的一些无机化学废物玻璃固化技术 也称熔融固化 适用对象为不挥发的高危害性废物及核废料自胶结固化 利用废物自身的胶结特性来达到固化目的的方法 适用于含有大量硫酸钙和亚硫酸钙的废物药剂稳定化技术 药剂稳定化技术已处理重金属废物为主 51 5 1水泥固化对于不同种类的废物都采用以水泥为固化基材的于处理工艺 水泥是最常用的危险废物稳定剂 由于水泥是一种无机胶结材料 经过水花放映后可以生成坚硬的水泥固化体 所以在废物处理是最常用的是水泥固化技术 水泥的品种很多 例如 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 矾土水泥 沸石水泥等都可以作为废物固化处理的基材 其中在常用的普通硅酸盐水泥 波特兰水泥 使用石灰石 粘土以及其他硅酸盐物质混合在水泥窑中高温下煅烧 然后研磨成粉末状 它是钙 硅 铝及铁的氧化物 主要成分是硅酸二钙和硅酸三钙 在水泥稳定化时 是将废物于水泥混合起来 如果在废物中没有足够的水分 还要加入使之水化 水化以后的水泥形成于岩石性能相近的 整体的钙铝酸盐的坚硬晶体结构 废物被惨入水泥的基质中 在一定条件下 废物经过物理的 化学的作用更进一步减少它们在废物 水泥基质中的迁移率 如形成溶解性比金属离子小得多的金属氧化物 人们还经常把少量的飞灰 硅酸钠 膨润土或专利场频这些活性剂加入水泥中以增进反应过程 最终依靠所加药剂是粒状的像土壤的物料变成了黏合的块 从而使大量的废物稳定化 固化 52 以水泥为基材的稳定化 固化技术已用于处理含不同金属 如铬 镉 铜 铅 锌 的电镀污泥 也已用于处理含有机物的复杂废物 如含PCBs 油脂 氯乙烯 二氯乙烯 树脂 石棉等的废物 许多化合物会干扰固化过程 如锰 锡和铜等的可溶性盐类会延长凝固是将并大大降低固化体的物理强度 游侠杂志如有机物 淤泥及某些粘土也会大大延长凝固时间 研究表明 这些杂质以及其他不溶物 当其颗粒小到能通过200目筛子时就会较大的颗粒包裹起来 并消弱废物于水泥的结合力 53 5 2石灰 粉煤灰固化石灰 粉煤灰固化技术是指以石灰 垃圾焚烧飞灰 水泥窑灰以及熔矿炉炉渣等具有火山灰反应的物质为固化基材而进行的危险废物固化 稳定化的操作 在适当的催化环境下惊醒波索来放映 将污泥中的重金属成分既富于所产生的胶体结晶中 但因火山灰反应不似水泥水合作用 石灰系固化处理所能提供的结构强度不如水泥固化 因而较少单独使用 常用技术是加入氢氧化钙 熟石灰 的方法是污泥得到稳定 与废物中物质进行放映的结果 石灰石中的钙与硅铝酸根会产生硅酸钙 铝酸钙的水化物 或者硅铝酸钙 与在其他稳定化过程中一样 与石灰同时性废物中加入少量添加剂 可以过得额外的稳定效果 如存在可溶性钡时加入硫酸根 使用石灰作为稳定剂也和使用烟道灰一样具有提高PH值的作用 此种方法也基本上应用于处理重金属污泥等无机污染物 54 石灰与凝硬性物料结合会产生在化学及物理上将废物包裹起来的粘结性物质 天然和人造材料都可以用 包括火山灰和人造凝硬性物质 人造材料如烧过的粘土 页岩核废油页岩 烧锅的纱网 少结果的砂浆和粉煤灰等 化学固定法中最常见的凝硬性物质是粉煤灰和水泥窑灰 这两种物料本身就是废料 应此这种方法具有共同处置的明显优点 对石灰 凝硬性物料反应机理的推测认为 凝硬性物料经历着与沸石类化合物相似的反应 即它们的碱离子成分相互交换 另一种解释认为主要的凝硬性反应是由于像水泥的水合作用那样 生成了硅酸三钙的新的水合物 用凝硬性材料稳定化 固化处理的废物有右肋污泥 含不同金属 铝 铜 铅 铬 砷 的电镀污泥以及废酸和木材防腐剂 55 5 3药剂稳定化重金属类废物量大面广 在危险废物中所占比例较高 对于这一部分废物可以考虑采用国际上比较常用的药剂稳定化技术 根据废物中所含的重金属种类 可以采用的稳定化药剂有 石膏漂白粉硫代硫酸钠硫化钠高分子稳定有机稳定剂 56 经药剂处理后的重金属类废物其增容率很小 某些情况下还能小于1 由于重金属类废物在处理的比例较高 这样能够极大降低由于使用石灰或水泥而增加的处理后体积 能够节省大量的库容 提高填埋场的使用寿命 而且经药剂稳定化技术处理后的重金属比较容易达到填埋控制标准 减少处理后废物二次污染的风险 57 6预处理技术预处理技术有助于分类收集 分类处理 可以实现危险废物的资源化 进一步减少危险废物的最终处理量 降低处理难度和运行成本 提高危险废物的管理水平 58 6 1焚烧预处理技术焚烧法是危险废物的一种高温处理技术 危险废物在温度为85 C的第一燃烧室焚烧后 产生的烟气进入温度为12o C的第二燃烧室焚烧以破坏各种有害物质L2J 该种方法具有减量化和无害化程度高的优点 但由于焚烧工艺缺陷或操作不当 也易造成少量的多氯联苯 VCB 多环芳香烃 PAH 处理不完全或微量二恶英 PCDD 的产生 且飞灰和底灰中还残留不能处理的重金属物质 因此 需采用适当的预处理技术来减少此类影响 常用的预处理技术有以下几种 1 破萃 分选 对于固态的焚烧废料 通常要进行破萃 分选处理 破萃成一定粒度的废料不仅有利于焚烧 而且破萃后的分选有利于有价值资源的回收利用 如废旧金属的回收 并且降低焚烧成本 2 剔除不宜焚烧的危险废物 不宜焚烧的危险废物包括 燃烧值小的 不能在焚烧中处理的有毒化合物 含有大量重金属的化合物 3 分离 烘干 对于含水量较高的危险废弃物 不能直接焚烧 应进行分离及烘干 减少焚烧体积 增加燃烧值 分离可采用离心 压滤等技术 烘干可采用直接烘干 接触法 间接烘干 对流法 辐射烘干 红外线 微波 等技术 59 4 沉淀 固化 对难以分离及烘干的含水率较高的危险废物 可采用沉淀及固化技术 减少焚烧体积 增加燃烧值 沉淀技术主要通过添加药剂达到固液分离的效果 固化则是通过添加新物质有毒化合物不再移动 在化学及力学方面更加稳定 处理无机 有机污泥及含金属污泥效果更好 沉淀和固化技术可联用 5 萃取 浮选 对于含有含水率较高的危险废物中的有毒有害物质 也可采用萃取 浮选技术处理 以达到提出污染物 减少焚烧体积的目的 萃取法包括液 液萃取及液 固萃取 可根据危险废物的种类及状态加以选择 浮选即溶解空气浮选 常用于浓缩危险废物流 形成含水率较低的污泥 达到回收有价值固体物质或去除有毒物质的作用 常用在油脂类危险废物的预处理中 60 6 2填埋预处理技术填埋是一种常用的危险废物处理技术 具有经济 处理量大 能耗小的特点 填埋场的选址及填埋的预处理是填埋的关键 常用的填埋预处理技术如下 1 分类 分拣 对要填埋的危险废物进行分类 分拣 一是回收有价值的资源 二是禁止可燃性废物进入填埋场 保证填埋场的安全运行 2 压缩减容 对要填埋的危险废物一定要压缩减容 增大处理量 降低填埋处理成本 3 中和技术 对于酸性或碱性固体废物 可根据其酸碱特性 利用中和技术对其预处理 达到以废治废并减少库容的目的 4 氧化还原技术 氧化还原技术主要用来降低或解除危险废物的毒性 使之成为环境的中性物质 减少渗出液的毒性 增加填埋的安全性 如使用NaOC1 C12对CN一 NO2 进行解毒处理 61 5 固化 稳定化技术 固化 稳定化技术是填埋预处理技术中最常用 最重要的一种技术 也是今后需要加强研究的一种技术 它是通过化学或物理方法 使有害物质转化成物理或化学特性更加稳定的惰性物质 降低其有害成分的浸出率 或使之具有足够的机械强度 从而满足再生利用或处置要求的过程 例如 在含有空气的条件下 加热含铬污泥时 三价铬可以被氧化为六价铬 在含有钙盐的含铬污泥中加入硅酸钠和黏土后 就可以通过玻璃固化而抑制六价铬的产生 如果在添加剂配比适当时 在烧结过程中可形成ZnO Cr2O3尖晶石 62 目前 根据废物的性质 形态和处理目的可供选择的有以下几种固化 稳定化方法 水泥固化 适用于重金属 废酸 氧化物 石灰固化 适用于重金属 废酸 氧化物 塑性固化法 属于有机性固化 稳定化处理技术 从使用材料的性能不同可以把该技术划分为热固性塑料包容和热塑性包容两种方法 有机聚合物稳定法 不适于处理酸性及有机废物和强氧化性废物 多用于体积小的一些无机化学废物 玻璃固化技术 也称为熔融固化 适用对象为不挥发的高危害性废物及核废料 自胶结固化 利用废物自身的胶结特性来达到固化目的的方法 适用于含有大量硫酸钙和亚硫酸钙的废物 药剂稳定化技术 通过特定的药剂对重金属废物进行稳定化技术以处理 达到减毒 稳定的作用 63 6 3危险废物处置中心废水预处理某市危险废物处置中心主要接纳该市工业危险废物 包括重金属类废物 废酸 废碱 精馏残渣 有机树脂类废物 焚烧处理 有机溶剂废物 焚烧处理 等 共占地22 48 104m3 填埋处置规模为10X 104t a 项目采用地下刚性填埋库的建设方案 设计填埋容量7 3 104m3 本文对处置中心废水预处理系统工程设计做简要介绍 64 6 3 1水量 水质预测及排放标准本处置中心产生的生产废水主要包括 填埋库产生的渗滤液 各车间 预处理车间 存储仓库等 产生的冲洗废水及实验室废水等 6 3 1 1废水水量 渗滤液量 渗滤液一般由两部分组成 一部分为雨水进入填埋库形成渗滤液 另一部分为填埋废物自身含有的水分经压实流失产生渗滤液 由于工程采用刚性方案 采用钢筋混凝土结构 填埋库上方设有钢结构雨棚 雨水不能进入填埋库形成渗滤液 因此 填埋库产生的渗滤液主要是由填埋废物自身含有的水分经压实流出产生 根据 危险废物填埋污染控制标准 GB18595 2001 中规定 入场填埋的废物含水率需低于85 符合入场要求的危险废物自身含水率较低 经碾压后水分流失不多 因此 运行过程中产生的渗滤液量较少 保守估计 每天产生的渗滤液量约为1 0t 65 其它废水水量 其它生产废水水量如下 各车间的冲洗废水12 0t d 实验室废水2 0t d 共计14 0t d 危险废弃物处置中心产生的生产废水总水量为15t d 考虑20 的未预见水量 废水处理站的设计规模为18t d 每天处理6h 每小时废水处理量为3t 66 6 3 1 2废水水质预测及排放标准填埋废物的组分非常复杂 很难精确估计渗漠液的水质 但进入填埋场的危险废物都应符合 危险废物填埋污染控制标准 GB18598 2001 中 危险废物允许进入填埋区的控制限值 因此 以此限值作为渗滤液水质 各车间冲洗废水及实验室废水主要以冲洗地面 设备及实验器皿的冲洗水为主 废水中含有部分重金属 保守估计 除SS外 废水中污染物浓度为渗滤液污染物浓度的20 根据各生产废水的水量及水质 确定待处理生产废水水质见表1 由表1可见 废水中有机污染物的浓度较低 但其中的重金属会对环境造成严重污染 据业主要求 生产废水去除重金属后再外运处理 处理后废水中重金属要求达到 污水综合排放标准 第一类污染物最高允许排放浓度 及 第二类污染物最高允许排放浓度 三级标准 因此 确定本废水处理工程去除的首要目标为重金属污染物 67 表待处理废水设计水质 68 6 3 2工艺流程该废水中含有多种重金属 会对环境造成严重污染 是首要去除对象 根据该水质特点 并考虑到水量较小 确定采用铁盐 石灰法处理废水 该工艺具有工艺紧凑 易于管理等特点 6 3 3主要构筑物及设备主要构筑物见表 69 主要构筑物见表 70 调节池 进水口处设置一格栅井 安装1台阶梯式格栅除污机 用于去除较大的悬浮颗粒 为防止调节池中的悬浮物沉淀 在池底设置了2台潜水搅拌机 调节池出水由潜水污水泵均匀打入酸度调节池 潜水污水泵的启动和关闭通过浮球液位控制器控制 酸度调节池 根据废水水质 在酸度调节池中投加H2SO4 将废水的pH值调节至3 0左右 池中安装有ZJ 700型折桨搅拌机1套 还原反应池 酸性废水自流进入还原反应池 在池中加入FeSO4 将六价铬还原三价铬 便于后续工艺的去除 池中安装有ZJ 700型折桨搅拌机1套 中和絮凝池 还原反应池出水自流进入中和絮凝池 中和絮凝池分3格 第1格中加入NaOH 将废水的pH值调节至9 0左右 大部分重金属 包括Cr3 Pb2 Ni2 Cu2 Zn2 Ba2 Co2 Fe2 Fe3 等 生成氢氧化物沉淀 第2格中加入Ca OH 2 将pH值调节至11 0 12 0左右 该pH值条件能够使在第1格未能形成沉淀的重金属形成氢氧化物沉淀 进一步提高沉淀絮凝性 并生成CaF2沉淀去除F 第3格中加入PAM助凝剂 将细小的沉淀物絮凝成较大的絮状颗粒 每格均安装了1套单层半高桨板搅拌机以加快反应速度 斜管沉淀池 设计污泥斗贮存2d的污泥量 污泥的含水率为99 5 98 斜管沉淀池的出水自流进入污水储存池 沉淀污泥采用排污泵排至污泥浓缩池 71 储存池 储存在池中废水定期外运处置 重力浓缩池 斜管沉淀池中的污泥通过排亏泵提升至污泥浓缩池 进行重力浓缩 浓缩后污尼含水率为98 0 96 0 污泥浓缩池的上清液丑过不同高度的阀门控制 自流进入调节池 污泥匝过螺杆泵提升至压滤设备进行脱水 污泥泵井 安装有排污泵1台 将斜管沉定池中的沉淀污泥提升至污泥浓缩池 压滤机房 设置1套DY500型压滤机 加药房设置了1套pH检测控制仪 1个硫唆加药罐 1套加酸计量泵 1套OPR氧化还原空制仪 1个FeSO4溶药加药罐 1台FeSO4投加十量泵 1套Ca OH 2加药装置 1个NaOH溶窍加药罐 1台加碱计量泵 1套PAM配制投加系统 药剂贮藏室的药剂贮量为15d 控制值班室 设置1套组合式控制柜 对废水处理设备进行集中控制 组合式控制柜设有各可控设备的开 停按钮及指示 同时实时显示调节池 污水储存池及污泥浓缩池的液位 72 6 3 4处理结果本工程经初步运行 废水经预处理后 重金属达到 污水综合排放标准 第一类污染物最高允许排放浓度 及 第二类污染物最高允许排放浓度 三级标准 出水水质祥见表 73 7再处理技术再处理技术即对危险废物处理过程及处理产物中的有毒有害物质再处理的一种技术 通过再处理可实现对危险废物处理的全过程处理 并减少对环境的二次污染 74 7 1焚烧再处理技术焚烧过程中产生的废气 废水 废渣中都含有有毒有害物质 因此需要再处理 减少对环境的二次污染 1 废气的处理技术 加强外排废气中总尘量 cO soz HC1 HF NOx Hg 二恶英 呋喃的监测 及时调控焚烧的温度及烟气停留时间 从源头上 减少污染物的排放 在治理上 可根据焚烧的处理量及排放的特征污染物 选择采用旋风除尘器 袋式除尘器 静电除尘器 湿法气体处理法 干法气体处理法处理废气 2 废水的处理技术 废水主要产生于工艺冷却水 主要含有Hg cd As Cr cu Ni zn等重金属及难处理降解的稳定有机物 如二恶英 呋喃等 因此 应加强废水监测 根据废水中污染物的种类及浓度 确定治理路线 一般采用物理化学方法 沉淀污水中的重金属 再将含重金属的污泥送到填埋场处理 其次 还可对废水进行生化处理以达到排放标准 3 废渣的处理技术 废渣一般由飞灰及底灰组成 含有重金属及难降解的有机化合物 是重要的潜在污染源 在治理技术方面 重金属的回收价值不大 且治理成本很高 对重金属可采用水泥固化或药剂稳定化 使其成为稳定 不再移动的化合物 然后送至填埋场处理 75 7 2填埋再处理技术填埋场的主要污染在于滤出液对环境的二次污染 滤出液是由雨水通过填埋体的过滤 造成危险废物的可溶性成分 重金属 盐类 的浸出 可对填埋场附近的地下水源造成污染 滤出液的性质大多取决于危险废物的种类和溶解的物质 加强滤出液的收集是再处理技术的首要工作 滤出液的收集可以通过填埋场底层的排放网收集 排污管可与雨水容器连接 其次要加强滤出液的监测工作 确定滤出液的水质特点 再针对滤出液的水质特点设计不同的处理方案 一般可采用物化与生化联用法处理滤出液 例如 在瑞士 滤出液的处理通常采用 生化处理 分解 降解 转化 化学处理 絮凝 沉淀 氧化 物理处理 吸附 反渗透 等处理手段 使之达标排放 总之 通过加强对危险废物的预处理及再处理 可使危险废物的处理资源化 减量化 无害化 并减少了处理后对环境的二次污染 因此 大力加强预处理及再处理技术的研究及应用 应是下一步危险废物处理工作的重点 76 危险废物的物理化学处理 77 危险废物的物理分离物理处理包括各种相分离固化法 最普通的相分离法有蓄液池贮存分离技术 污泥在干化床中的干化技术 在贮存槽延长贮存时间的分离技术等 这三种方法均与重力沉降有关 蓄液池及贮存槽广泛用于从混合废物中分离油和水 有时接着再用破乳剂进行预处理 偶尔也在贮存槽中与加热过程组合使用 78 一 相分离对于泥浆 污泥和乳浊液这一类多向的危险废物进行脱毒或回收处理之前 常常需要进行相分离的预处理 相分离能明显减少废物的体积 尤其是当有害废物富集于某相中时 其优势更为突出 它可实现废物有害组分的浓缩 利于后续的进一步处理 相分离过程通常属于机械的分离方法 具有低成本和简单的特点 可广泛用于多种废物组分的分离 79 重力沉降法气浮法如图 投加了混凝剂的原水与压缩空气一起进入容器罐内 并停留1 3min 使空气溶于水 容器水由罐低引出 通过释放器减压后进入气浮池 此时 水中溶解的过饱和空气便以细微气泡逸出 与水中的悬浮物粒子黏附而浮升到水面 浮渣由刮渣机定期刮入浮渣排出 这种工艺虽有溶气量大的优点 但动力消耗大 絮凝体容易在加压和容器过程中破萃 水中的悬浮粒子容易在溶气罐填料上沉积和堵塞释放器 除油混凝法过滤超滤离心分离法 80 二 组分分离组分分离是一种多组分废物流的物理分离 按不同种类的离子或分子进行分离的物理方法 活性炭吸附法吹提法汽提法萃取法膜分离法离子交换法 81 危险废物物理处理法的综合评价 82 危险废物物理处理法的综合评价 83 危险废物的化学转化 84 一 化学氧化法化学氧化的主要目的是通过添加氧化剂来转移化学元素 是危险废物中的有毒有害元素得以去除 化学氧化法可以去除大量的有机物包括氯化有机物 硫醇 酚类有机物以及氰化物等无机物 在危险废物处理中 常使用的化学剂氧化剂臭氧 过氧化氢 氯气 高猛酸盐 二氧化氯等 在处理含氯有机物时通常使用紫外光与化学氧化剂复合加速氧化 臭氧化法室温下 臭氧是一种淡蓝色的气体 具有一种特殊的臭味 同时臭氧是一种强氧化剂 其氧化能力仅次于氟 比氧 氯及高猛酸盐等常用的氧化剂都高 臭氧在空气中会自行分解氧气 其反应O3 3 2O2 144 5Kj臭氧在空气中的分解速度 随温度升高而加快 所以臭氧不以贮存 过氧化氢法氯氧化法UV O3氧化技术UV H2O2氧化工艺 85 二 化学还原法将废水中六价铬还原为三价铬去除废水中的汞去除铅三 中和法石油化工废水中和法可用于处理以下废物 酸性或碱性冲洗水 费碱 烷基化 磺化 硫化和酸处理中产生的酸性污泥 废酸性催化剂 硫酸清洗液 86 四 化学沉淀法氢氧化物沉淀法硫化物沉淀法碳酸盐沉淀法碳酸盐沉淀法三种不同的应用方式 投加难溶碳酸盐 如碳酸钙 利用沉淀转化原理 是废水中重金属生成难溶碳酸盐而沉淀析出 投加可溶性碳酸盐 是水中金属离子生成难溶碳酸盐而沉淀析出 投加石灰与可造成水中碳酸盐硬度的Ca HCO3 2和Mg HCO3 2 生成难溶的碳酸钙和氢氧化镁而沉淀析出 87 微生物处理 88 1 微生物的吸着作用吸着是指固液两相中的某些化合物在液相中浓度降低 而在固相中的浓度升高的现象 自这包括吸收和吸附 吸附指溶液在固体内的持留 吸收是指对固体表面溶液中的溶质的持留 在一定条件下有可能是吸附占优势 吸收和吸附在概念收那个没有明显的界限 很多微生物都是结合金属 但是它们与金属离子之间的作用却是大小不相同的 微生物从溶液中分离金属离子的机理有胞外富集积 细胞表面吸附或配合 包内富剂等几种 其中 细胞表面的吸附和配合对死 活微生物都存在 而胞外和胞内的大量富集则往往要求微生物具有活性 在一个吸附体系中 可能会存在上述一种或几种机制 89 2 环境条件对生物降解的影响每个微生物菌株对影响生长和活动的生态因素均有耐受范围 激起耐受上 下限 当环境条件超出定居微生物的耐受范围时 降解作用就不会发生 如果某一环境中有几种降解微生物同时存在 一般情况下比在同一环境中只有一种降解微生物的耐受范围要宽 影响微生物生长的因素除了营养条件外 与PH值 环境温度 供氧条件 光照 氧化还原电位 渗透压等环境条件 这些条件虽微生物的生长繁殖后重要影响 90 溶解氧微生物分为好氧微生物 兼性厌氧微生物和厌氧微生物好氧微生物在需要有氧作为呼吸的最终电子受体 并参与部分物质合成 同时又能抵抗在利用氧的过程中所产生的有毒物质 如过氧化氢 过氧化物和羟基自由基 好氧生物需要的是溶解氧 氧在水中的溶解度与水温 大气压有关 一般来说 含有机危险废物的废水 其溶解氧浓度很低 用好氧微生物处理有机污染物需要供给充足的溶解氧 兼性厌氧微生物在这两种不同条件下所表现出来的生理状态不同 厌氧微生物要在绝对无氧条件下才能生存 一遇氧就死亡 如产甲烷菌 PH值微生物的生命活动 物质代谢与PH密切相关 不同的微生物要求不同的PH值 大多数细菌 藻类和原生动物的最适PH值为6 5 7 5 它们的PH值适应范围在4 10之间 反对PH变化适应性强的微生物 对PH要求不甚严格 而对PH要求变化适应性不强的微生物 则对PH要求严格 温度温度是微生物重要的生存因子 在适应的温度范围内 温度每升高10 酶促反应速率将提高1 2倍 微生物的代谢速率和生长速率均可相应提高 过高或过低的温度均会降低代谢速率及生长速率 从而降低污染物的分解速率 水分微生物代谢活动需要足够的水分 在水环境中的微生物不会因缺水而限制其生长 但是在土壤中的微生物可能由于水分不足成为微生物降解的限制因素 是值得注意的 盐分某些土壤或淡水中的盐分较高 可能会抑制微生物的活动及某些降解有机物的微生物种群的生长 从而降低生物降解的效果 91 填埋场处理 填埋场是处置废物的一种陆地处置设施 它由若干个处置单元和构筑物组成 处置场有界限规定 主要包括废物预处理设施 废物填埋设施和渗滤液收集处理设施 92 1场址选择 1 1填埋场厂址选择的要求 1 填埋场场址的选择应符合国家及地方城乡建设总体规划要求 场址应处于一个相对稳定的区域 不会因自然或人为的因素而受到破坏 填埋场作为永久性的处置设施 封场后除绿化以外不能做它用 2 填埋场场址的选择应进行环境影响评价 并经环境保护行政主管部门批准 3 填埋场场址不应选在城市工农业发展规划区 农业保护区 自然保护区 风景名胜区 文物 考古 保护区 生活饮用水源保护区 供水远景规划区 矿产资源远景储备区和其他需要特别保护的区域内 4 填埋场距飞机场 军事基地的距离应在3000米以上 5 填埋场场界应位于居民区800米以外 应保证在当地气象条件下对附近居民区大气环境不产生影响 93 6 填埋场场址应位于百年一遇的洪水标高线以上 并在长远规划中的水库等人工蓄水设施淹没区和保护区之外 若确难以选到百年一遇洪水标高线以上场址 则必须在填埋场周围已有或建筑可抵挡百年一遇洪水的防洪工程 7 填埋场场址距地表水域的距离应大于150米 8 填埋场场址必须有足够大的可使用容积以保证填埋场建成后具有10年或更长的使用期 9 填埋场场址应选在交通方便 运输距离较短 建造和运行费用低 能保证填埋场正常运行的地区 94 1 2填埋场场址的地质条件应符合下列要求 1 能充分满足填埋场基础层的要求 2 现场或其附近有充足的粘土资源以满足构筑防渗层的需要 3 位于地下水饮用水水源地主要补给区范围之外 且下游无集中供水井 4 地下水位应在不透水层3米以下 如果小于3米 则必须提高防渗设计要求 实施人工措施后的地下水水位必须在压实粘土层底部1米以下 5 天然地层岩性相对均匀 面积广 厚度大 渗透率低 6 地质构造相对简单 稳定 没有活动性断层 非活动性断层应进行工程安全性分析论证 并提出确保工程安全性的处理措施 95 1 3填埋场场址选择应避开的区域破坏性地震及活动构造区 海啸及涌浪影响区 湿地和低洼汇水处 地应力高度集中 地面抬升或沉降速率快的地区 石灰岩溶洞发育带 废弃矿区或塌陷区 崩塌 岩堆 滑坡区 山洪 泥石流地区 活动沙丘区 尚未稳定的冲积扇及冲沟地区 高压缩性淤泥 泥炭及软土区以及其他可能危及填埋场安全的区域 96 2填埋物入场要求2 1下列废物可以直接入场填埋 a 根据GB5086和GB T15555 1 11测得的废物浸出液中有一种或一种以上有害成分浓度超过GB5085 3中的标准值并低于下表中的允许进入填埋区控制限值的废物 b 根据GB5086和GB T15555 12测得的废物浸出液Ph值在7 0 12 0之间的废物 97 表危险废物允许进入填埋区的控制限值 98 2 2下列废物需经预处理后方能入场填埋 a 根据GB5086和GB T15555 1 11测得废物浸出液中任何一种有害成分浓度超过表5 1中允许进入填埋区的控制限值的废物 b 根据GB5086和GB T15555 12测得的废物浸出液Ph值小于7 0和大于12 0的废物 c 本身具有反应性 易燃性的废物 d 含水率高于85 的废物 e 液体废物 2 3下列废物禁止填埋 a 医疗废物 b 与衬层具有不相容性反应的废物 99 3填埋场设计与施工的环境保护要求填埋场应设预处理站 预处理站包括废物临时堆放 分捡破萃 减容减量处理 稳定化养护等设施 填埋场应对不相容性废物设置不同的填埋区 每区之间应设有隔离设施 但对于面积过小 难以分区的填埋场 对不相容性废物可分类用容器盛放后填埋 容器材料应与所有可能接触的物质相容 且不被腐蚀 且填埋场所选用的材料应与所接触的废物相容 并考虑其抗腐蚀特性 填埋场天然基础层的饱和渗透系数不应大于1 0 10 5cm s 且其厚度不应小于2m 填埋场应根据天然基础层的地质情况分别采用天然材料衬层 复合衬层或双人工衬层作为其防渗层 如果天然基础层饱和渗透系数小于1 0 10 7cm s 且厚度大于5m 可以选用天然材料衬层 天然材料衬层经机械压实后的饱和渗透系数不应大于1 0 10 7cm s 厚度不应小于1m 如果天然基础层饱和渗透系数小于1 0 10 6cm s 可以选用复合衬层 100 填埋场必须设置渗滤液集排水系统 雨水集排水系统和集排气系统 各个系统在设计时采用的暴雨强度重现期不得低于50年 管网坡度不应小于2 填埋场底部应以不小于2 的坡度坡向集排水管道 采用天然材料衬层或复合衬层的填埋场应设渗滤液主集排水系统 它包括底部排水层 集排水管道和集水井 主集排水系统的集水井用于渗滤液的收集和排出 采用双人工合成材料衬层的填埋场除设置渗滤液主集排水系统外 还应设置辅助集排水系统 它包括底部排水层 坡面排水层 集排水管道和集水井 辅助集排水系统的集水井主要用作上人工合成衬层的渗漏监测 排水层的透水能力不应小于0 1cm s 填埋场应设置雨水集排水系统 以收集 排出汇水区内可能流向填埋区的雨水 上游雨水以及未填埋区域内未与废物接触的雨水 雨水集排水系统排出的雨水不得与渗滤液混排 填埋场设置集排气系统以排出填埋废物中可能产生的气体 填埋场必须设有渗滤液处理系统 以便处理集排水系统排出的渗滤液 填埋场周围应设置绿化隔离带 其宽度不应小于10m 101 4填埋场运行管理要求在填埋场投入运行之前 要制订一个运行计划 此计划不但要满足常规运行 而且要提出应急措施 以便保证填场的有效利用和环境安全 填埋场的运行应满足下列基本要求 a 入场的危险废物必须符合本标准对废物的入场要求 b 散状废物入场后要进行分层碾压 每层厚度视填埋容量和场地情况而定 c 填埋场运行中应进行每日覆盖 并视情况进行中间覆盖 d 应保证在不同季节气候条件下 填埋场进出口道路通畅 e 填埋工作面应尽可能小 使其得到及时覆盖 f 废物堆填表面要维护最小坡度 一般为1 3 垂直 水平 g 通向填埋场的道路应设栏杆和大门加以控制 h 必须设有醒目的标志牌 指示正确的交通路线 标志牌应满足GB15562 2的要求 每个工作日都应有填埋场运行情况的记录 应记录设备工艺控制参数 入场废物来源 种类 数量 废物填埋位置及环境监测数据等 102 j 运行机械的功能要适应废物压实的要求 为了防止发生机械故障等情况 必须有备用机械 k 危险废物安全填埋场的运行不能暴露在露天进行 必须有遮雨设备 以防止雨水与未进行最终覆盖的废物接触 l 填埋场运行管理人员 应参加环保管理部门的岗位培训 合格后上岗 危险废物安全填埋场分区原则 可以使每个填埋区能在尽量短的时间内得到封闭 使不相容的废物分区填埋 分区的顺序应有利于废物运输和填埋 填埋场管理单位应建立有关填埋场的全部档案 从废物特性 废物倾倒部位 场址选择 勘察 征地 设计 施工 运行管理 封场及封场管理 监测直至验收等全过程所形成的一切文件资料 必须按国家档案管理条例进行整理与保管 保证完整无缺 103 5填埋场污染控制要求严禁将集排水系统收集的渗滤液直接排放 必须对其进行处理并达到GB8978 污水综合排放标准 中第一类污染物最高允许排放浓度的要求及第二类污染物最高允许排放浓度标准要求后方可排放 危险废物填埋场废物渗滤液第二类污染物排放控制项目为 Ph值 悬浮物 SS 五日生化需氧量 BOD5 化学需氧量 CODCr 氨氮 NH3 N 磷酸盐 以P计 填埋场渗滤液不应对地下水造成污染 填埋场地下水污染评价指标及其限值按照GB T14848执行 地下水监测因子应根据填埋废物特性由当地环境保护行政主管部门确定 必须具有代表性 能表示废物特性的参数 常规测定项目为 浊度 Ph值 可溶性固体 氯化物 硝酸盐 以N计 亚硝酸盐 以N计 氨氮 大肠杆菌总数 填埋场排出的气体应按照GB16297中无组织排放的规定执行 监测因子应根据填埋废物特性由当地环境保护行政主管部门确定 必须具有代表性 能表示废物特性的参数 104 6封场要求填埋场的最终覆盖层应为多层结构 应包括下列部分 105 封场后应继续进行下列维护管理工作 并延续到封场后30年a 维护最终覆盖层的完整性和有效性 b 维护和监测检漏系统 c 继续进行渗滤液的收集和处理 d 继续监测地下水水质的变化 当发现场址或处置系统的设计有不可改正的错误 或发生严重事故及发生不可预见的自然灾害使得填埋场不能继续运行时 填埋场应实行非正常封场 非正常封场应预先作出相应补救计划 防止污染扩散 实施非正常封场必须得到环保部门的批准 106 7屏障系统残渣填埋场和危险废物填埋场的底部和侧面都需要用工程屏障来密封 密封必须长期排除渗滤液渗入地下水 下面介绍欧洲各国目前使用 据各国的法律规定 的矿物衬层 沥青衬层和合成衬层的特点 然而 地层土是填埋场的主要天然屏障 为保护环境不受危险废物填埋的污染 需要一个综合屏障系统 107 108 下面描述每个屏障的各个方面 7 1