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长知识 | 危险废物无害化处置技术线路(五)

     以下是目前未能在我国广泛使用,但仍有其适用场景的危废处理处置方式、方法:

      一、等离子气化

      1、工艺过程:等离子体气化是利用等离子火炬使惰性气体发生电离,形成电弧电离后产生5000K的等离子体,高温环境下将危废快速分解,危废在高温、缺氧状态下被分解成含氢气、一氧化碳、水等气体的合成气,无机物形成熔渣;合成气可用于发电或生产乙醇、甲醇和生物柴油;熔渣可用于建筑材料。

       2、等离子气化的优势为:1)固体废物减量化效果明显;2)低排放;3)高热效率;4)经过处理的固废无残渣,不需要二次填埋。

       3、国内外进展:

       1)目前等离子气化处置危废在国外处于快速发展的市场应用期,发展较成熟的国家包括美国、加拿大、法国、英国、瑞士、日本以及以色列等;

       2)国内目前仍然处于试验的起步阶段,2014年全国首套等离子体气化熔融工业化危险废弃物处置系统在上海固体废弃物处置中心投运,处置规模30吨/天,项目总投资约3200万元,直接运行成本约小于2000元/吨。

      二、深井灌注

      深井灌注是地下灌注的一种,20世纪30年代,美国的石油公司利用地下灌注技术处置石油和天然气生产产生的盐水及其他废物;20世纪50年代,部分企业开始尝试把危险废物灌注到深层地质;20世纪60、70年代,危废处置深井数量急剧增加;目前深井灌注为美国最主流的危废处理方法。

       深井灌注原理示意图

       1、工艺过程:深井灌注技术是在地质结构符合条件的情况下,构筑一个深度通常为800米到3200米的深井,然后将工业污水注入并封存其中。废液在灌注过程中会穿越若干地层,同时会有多层安全保护管道将危废物质和周边地层完全阻隔。该技术利用自然条件下地表下垂直方向上的每一套水层之间的流通性很差的特质,将废液与人类日常生活环境完全隔绝,从而实现安全处置。

       2、灌注地点:深井灌注技术的安全使用对地质条件有着严格要求:1)灌注层必须具备足够的厚度和孔隙率,应选择多孔的岩层;2)选址必须避开地震多发地带,以防止封存在岩层中的废液接地层活动之际,流溢到其他地下水层或地表;3)灌注地与其他钻井之间保持安全距离,以免发生废液回抽。

      3、灌注井深度:为了将排放物与地下水完全隔绝,井深通常保持在800米至3200米之间,这是为了避免井深不足会污染地下水的现象,同时减少井深太深带来的加大灌注压力和应用成本的技术挑战。

      4、安全系数保证:由于技术要求灌井穿越地下水层,因此灌注时安全保护标准十分严格,以保证不污染地下水。

      5、实时监控技术:要求采用诸如灌注速率、灌注孔压力、环空流体压力、灌注温度和灌注液的密度等方式监控地下灌注的情况。一旦检测到渗漏,必须立即停止灌注。

      三、水泥窑协同处置工艺

      水泥窑协同处置危废,是利用水泥窑的大热容量、稳定运行窑炉,对危险废弃物进行焚烧处置,作为专业危废焚烧的同质型工艺。鉴于传统危废处置工艺新建产能选址难、阻力大、周期长,依托成熟工业窑炉协同处置,成为化解产能不足局面的最佳战略。

      1、水泥窑的工艺特点与危废处置需求高度匹配水泥生产中,窑内呈现碱性环境,有效避免酸性物质和重金属挥发,目前可适应约80%种类的危废、适用范围广。较之专业危废焚烧炉需要投加碱性物质,捕捉酸并固化重金属,水泥窑天然的碱性环境有助于节约处置成本。水泥窑内燃烧温度在1300℃以上,可控制焚烧时间在5s左右(大于2s),可由在线监控系统控制氧气过剩量大于3%、尾气CO量小于100ppm,有利于彻底分解危废物质,避免燃烧不充分产生二次污染物,可彻底分解废物中有害有机物。窑炉自动化水平高,操作难度低,可精确控制温度、含氧量、燃料投加等,对各种废物适应能力强,略作调整不会影响水泥熟料的正常性能和质量,也不会影响窑的正常运行。

      2、工艺优势明显:1)审批周期短;2)单体项目产能规模大;3)工程改造+爬坡周期短;4)窑体改造简单,只需几天时间即可完成;5)投资与运营成本低;6)适用性强:处置品类达总品类的80%,炉窑区域分布与危废产区高度匹配;7)区域分布与危废产区高度匹配。因此,水泥窑协同焚烧工艺,具备在全国范围内推广的硬件基础,填补全国各地传统危废产能供需缺口。


       (……待续)

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