針對當(dāng)前危險廢物的管理現(xiàn)實，我們的主要任務(wù)是通過研究和提高危險廢物的管理和處理/處置技術(shù)水平，解決和預(yù)防危險廢物污染的發(fā)生。
從這一工作的緊迫性出發(fā)，按危險廢物的危害程度可將廢物分為以下三類：
具有毒性、可遷移性、持久性和生物積累性組份，應(yīng)在危險廢物管理中優(yōu)先考慮的廢物，如廢鹵化溶劑、氰化物、多氯聯(lián)苯、低燃點可燃性溶劑、毒性農(nóng)藥，有毒污泥、礦物油渣、釜底物、有機(jī)聚合廢物和含重金屬廢物等廢物;毒性低但量較大的無機(jī)廢物，如水處理污泥、硼泥和電石渣等廢物;相對無毒但影響環(huán)境質(zhì)量的廢物，如粉煤灰、 煤矸石和高爐渣等廢物。
針對那些屬于Ⅰ類危害性大的特定廢物流，選擇一種安全徹底的處置方法需要考慮廢物的性質(zhì)、處理/處置后殘余物的特性、所采用的方法的工業(yè)適用性，同時還要考慮經(jīng)濟(jì)、財政、操作及維修等因素，最終作出可行性評價。高溫焚燒處理提供了一種最大程度消除危險廢物的方法，并在有害成份處理的徹底性、排除物的減量化、對多種復(fù)雜有機(jī)物的適應(yīng)性等許多方面優(yōu)于其它廢物處置技術(shù)，是解決危險廢物污染隱患的一種最有效途徑。
焚燒處置技術(shù)及其適用性
高溫焚燒實質(zhì)上是一種熱氧化過程，生成物為水蒸氣、CO2、酸性氣體產(chǎn)物、粉塵和不易再燃燒的固體殘渣。決定危險廢物焚燒完全性的最關(guān)鍵因素是溫度、停留時間、湍流、供氧量和進(jìn)料條件，最優(yōu)焚燒條件是高溫(根據(jù)廢物不同一般為900℃～1300℃)、氣體(氣化危險廢物)在焚燒裝置中有足夠停留時間(一般大于2秒)、良好湍流和過量的氧化 。一般，在焚燒裝置中高溫氣態(tài)廢物的足夠停留時間和過量的氧氣較易控制，湍流的產(chǎn)生可以通過科學(xué)的設(shè)計來實現(xiàn)，如使用切向風(fēng)機(jī)和液體噴射器形成旋風(fēng)式燃燒。保證了焚燒處置的最優(yōu)條件，象PCBs這樣的難分解物亦可完全有效地破壞。
作為最終處置過程，總體上說，如果危險廢物含C、H、或O，則可以焚燒。據(jù)國外有關(guān)機(jī)構(gòu)研究表明，適于焚燒的廢物主要有：
①具有生物危害性的廢物，如醫(yī)院廢物和易腐敗的廢物;
②難于生物降解及在環(huán)境中持久性長的廢物，如塑料、橡膠和乳膠廢物;
③易揮發(fā)和擴(kuò)散的廢物，如廢溶劑、油、油乳化物和油混合物、含酚廢物以及油脂、臘廢物和有機(jī)釜底物;
④熔點低于40℃的廢物;
⑤不可能安全填埋處置的廢物，一般危險廢物中的固體含量在35%，有機(jī)物含量少于1%，毒性廢物在經(jīng)過解毒和預(yù)處理后才允許進(jìn)行填埋處置;
⑥含有鹵素、鉛、汞、鎘、 鋅、氮、磷或硫的有機(jī)廢物，如PCBs、農(nóng)藥廢物、制藥廢物和精煉廢物等。
典型的焚燒裝置與運行
在焚燒裝置(焚燒爐)中加入適量空氣、使危險廢物在高溫(一般遠(yuǎn)超過1000℃)環(huán)境下，通過足夠時間的燃燒來分解和氧化有害成份。利用現(xiàn)代化操作和監(jiān)控系統(tǒng)確保危險廢物完全燃燒，且配備尾氣/廢水凈化裝置的焚燒裝置對危險廢物進(jìn)行焚燒處置是十分有效的方法。目前，在國外許多類型的焚燒裝置被廣泛地應(yīng)用，焚燒爐的類型一般有用于處理易燃液體廢物的液體噴射焚燒爐;用于處理丙酮、正已烷、脂肪族酒精等廢物的旋轉(zhuǎn)式焚燒爐;用于石油和造紙工業(yè)廢物污泥的流化床焚燒爐;用于市政廢物的多重焚燒爐和用于處理有毒化學(xué)工業(yè)廢物的水泥爐等 。
圖為回轉(zhuǎn)窯危險廢棄物焚燒技術(shù)工藝流程
一個典型的轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)的運行，通常有四個基本過程組成：
第一、廢物預(yù)處理：液體、泥狀固體和裝在容器中的固體廢物被分析、處理、產(chǎn)生其熱值、 是否含鹵化物、含水量和輕重組分的比例等指標(biāo)混合，有控制地投入焚燒裝置;
第二、焚燒：有害廢物被燃燒，最大限度的消除有機(jī)化合物和所產(chǎn)生的灰份及氣體殘余物。一個焚燒裝置一般包括兩個燃燒室，即汽化、分解和燃燒大部分有機(jī)物質(zhì)的初級燃燒室和之后氧化所有的有機(jī)物質(zhì)和可燃?xì)怏w的二級燃燒室。
第三、熱能回收：許多處理場，通進(jìn)與燃燒氣體的熱交換作為產(chǎn)生蒸氣和電的一種量資源。
第四、尾氣和廢水的凈化：排放氣體通進(jìn)特殊的設(shè)備被冷卻、凈化和監(jiān)測，通進(jìn)排汽機(jī)和管道排入大氣?；曳荼皇占?、冷卻、從焚燒系統(tǒng)中轉(zhuǎn)移走。廢水被處理和分析并滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，按照焚燒設(shè)施操作許可的規(guī)定，被排入下水系統(tǒng)。
美國危險廢物焚燒處置與管理
美國有著雄厚的工業(yè)基礎(chǔ)和高度發(fā)達(dá)的工業(yè)水平，也是危險廢物的產(chǎn)生大國，危險廢物污染一直是伴隨其工業(yè)發(fā)展的一棘手問題。1976年國會通過了管理危險廢物的最重要法律《資源保護(hù)與回收法》(RCRA法案)，包括與被跟蹤和管理的任何危險廢物有關(guān)的從產(chǎn)生場點、通過貯存、運輸、到最終處理的全過程，其中規(guī)定危險廢物焚燒裝置業(yè)主必須申請并得到一個許可證才能操作，違反許可條件將通過罰款和刑事起訴進(jìn)行處罰。
為確保最優(yōu)焚燒條件的各種因素的共同操作，美國所有危險廢物焚燒裝置都有一個詳細(xì)的服從監(jiān)測和執(zhí)行計劃，如果焚燒裝置沒有執(zhí)行有關(guān)技術(shù)規(guī)程，廢物焚燒裝置的自動廢物投料系統(tǒng)將迅速關(guān)閉，以防止可能產(chǎn)生的問題。除了對焚燒裝置消除有機(jī)/有毒污染物消除的性能進(jìn)行測試外，作為申請領(lǐng)取操作許可的前提條件，焚燒裝置的業(yè)主必須對焚燒裝置的操作人員進(jìn)行例行維護(hù)和檢修設(shè)備的培訓(xùn)，并制定出相應(yīng)的應(yīng)急計劃。在處置過程中，焚燒裝置和尾氣處理設(shè)施被連續(xù)監(jiān)控以檢查設(shè)備是否正常的運行，排放氣體中CO水平被維持在良好燃燒性能的水平。詳細(xì)的繼續(xù)監(jiān)測、操作和訓(xùn)練記錄將被保存。
有一種普遍的錯誤觀念認(rèn)為越是有毒性的化學(xué)物質(zhì)，越是難以燃燒，許多測試已顯示了具有良好燃燒設(shè)計的焚燒裝置很容易消除各種類型的有機(jī)和無機(jī)化合物，而無論其是否有高 的毒性。
“
事實上，上百種測試已經(jīng)表明恰當(dāng)設(shè)計和操作的焚燒裝置在很廣的操作條件下有相似的破壞性能，而不必考慮焚燒裝置的設(shè)計形式和燃燒的類型。但焚燒并未消除廢物中所有的有機(jī)物，雖然焚燒裝置在消除有害廢物方面效率很高，但還是有特別少量有機(jī)物從管道中排出，微量殘余物存在于灰份中。RCRA法案限定排出物的最大值為危險廢物的1/10000。
從煙筒中排出的氣體基本上與其它燃燒排出的氣體大致相同，由三種最基本的普通化合物構(gòu)成：CO2、N2和水蒸氣。排出氣體還將包括來自原始投料殘余物或在燃燒過程中形成的不完全燃燒產(chǎn)物、微量有機(jī)物、灰份、氮氧化物、SO2、有毒性金屬和鹽酸等這些通過空氣污染控制設(shè)備沒有完全去除的產(chǎn)物。這取決于危險廢物的組成、燃燒過程的完整性以及焚燒裝置所配備的空氣污染控制設(shè)備，但每種污染物數(shù)量必須達(dá)到各種保護(hù)公眾健康和環(huán)境法規(guī)的要求。
毒性金屬材料(如含Ca、Cr、Pb、Hg等)如大量進(jìn)入人體能引起健康的不利影響，目前有十種材料被EPA限制排放水平。焚燒能夠消除特定廢物流中的毒性金屬材料，在燃燒過程中，大部分毒性金屬被空氣污染控制設(shè)備排除，而一部分以灰份顆粒的形式存在于排放氣體。許多焚燒裝置使用多種形式的空氣污染控制設(shè)備以除去燃燒氣體中無機(jī)酸氣、金屬材料和顆粒物質(zhì)，如網(wǎng)狀過濾器(類似于真空吸塵器)、洗滌器和靜電吸塵器等。在RCRA法案下，焚燒處置業(yè)主在最終得到許可證以前，空氣污染控設(shè)備的效果必須通過有關(guān)管理機(jī)構(gòu)的實驗測試。
“
目前，在美國大約有170多個焚燒裝置在繼續(xù)運行，過去10年中的許多嚴(yán)格測試已經(jīng)表明，一個周全設(shè)計、正確操作并備有尾氣和廢水污染控制設(shè)備的焚燒裝置對人類健康和環(huán)境的不利影響很小。
來自經(jīng)RCRA許可的焚燒裝置的任何污染物質(zhì)將通過良好的燃燒條件和適當(dāng)?shù)奈廴究刂圃O(shè)備減少到最小水平。
涉及危險廢物處理的活動總是包括一些廢物被釋放到環(huán)境的危險，但與焚燒處置技術(shù)本身無關(guān)，并可通過恰當(dāng)計劃、正確操作設(shè)備和發(fā)展安全工藝來減少。RCRA要求所有的危險廢物容器被密封，以減少容器中危險廢物的氣味，并要求從業(yè)機(jī)構(gòu)采取行動以減少，在場點和貯存或轉(zhuǎn)移廢物等過程中的氣味，其操作也不應(yīng)影響周圍聲級水平，還要求業(yè)主減少在廢物轉(zhuǎn)移過程中泄漏或溢出的發(fā)生機(jī)會及保證泄漏或溢出的發(fā)生能得到迅速和安全地清理。適當(dāng)?shù)奶幚?、貯存和焚燒廢物的著火和爆炸的機(jī)會極小，RCRA要求，在貯存過程中隔離能起火的材料和可燃危險廢物;禁止不相容物質(zhì)的混合等，這些規(guī)定的執(zhí)行使事故發(fā)生可能性減少。此外，還有特定規(guī)章管理廢物的運輸，規(guī)定特殊廢物運輸?shù)穆肪€，這些法規(guī)涉及廢物源(產(chǎn)生者)、承運人和任何處理廢物者。
焚燒設(shè)施的建設(shè)和運行費用
建立和運行一個具有一定規(guī)模的焚燒處置場，其總費用的組成包括：
設(shè)備費用：
包括建立廢物貯存/轉(zhuǎn)運系統(tǒng)、焚燒系統(tǒng)、氣體/洗滌水凈化系統(tǒng)和能量回收系統(tǒng)的設(shè)備(包括輔助設(shè)備)、電氣、儀表、自控、管網(wǎng)及其它材料的費用總和。
土建工程建設(shè)費用：包括建立各系統(tǒng)所需構(gòu)筑物及場區(qū)建設(shè)費用。
安裝工程建設(shè)費用：
包括各系統(tǒng)設(shè)備、電氣、儀表、管道及其它材料的安裝和調(diào)試費用。
建設(shè)期管理費用和應(yīng)急費用：
包括建設(shè)期間辦公、管理費用以及培訓(xùn)和技術(shù)援助等各項費用。
運行費用：
包括：直接運行費用如職員工資、水電費、燃料費、原材料費用、排放物處置費用、實驗室支持和維護(hù)費用。間接運行費用如稅務(wù)、保險、企業(yè)的一般管理費用、行政管理和投資資本回收費用。
焚燒是一種高價操作，在某種意義上是現(xiàn)有廢物處理和處置方法中最昂貴的。然而，在長期的運行中，焚燒可能是最大效益/成本的廢物處理方案，因為它永久消除有毒有機(jī)物，并且沒有更多的廢物貯存需要。一個每小時大約能處理2268～9072kg廢物的大型焚燒系統(tǒng)要花費4000～8000萬美元用于建設(shè)，其中大約占總造價1/3～1/2的費用用于尾氣和廢水污染處理設(shè)備的建立。此外，每年的運行費用也達(dá)幾百萬美元。
危險廢物焚燒處置的發(fā)展
目前，對焚燒新技術(shù)的研究正與處置工作同步進(jìn)行，處于試驗階段并最有希望的技術(shù)包括：熔鹽技術(shù)、熱解系統(tǒng)、電力反應(yīng)器和等離子體系統(tǒng)等，但對危險廢物焚燒處置工作的更多努力是對現(xiàn)有技術(shù)的提高和進(jìn)一步減少已經(jīng)很小的危害，現(xiàn)有技術(shù)有許多方面需要改進(jìn)，以降低能耗，減少焚燒裝置的規(guī)模，降低投資和運行費用，如利用更好的連續(xù)跟蹤產(chǎn)物監(jiān)測儀、廢物投料控制設(shè)備、空氣/液體混合設(shè)備，更好的操作監(jiān)測和控制，以及更好的操作程序。處理各種廢物的專用焚燒裝置的建造、運行及廢物成份分析論證費用昂貴，在許多國家，小型設(shè)施或選擇石灰窯、水泥窯或骨料窯等的現(xiàn)有工藝設(shè)施在處置某些危險廢物時更顯得合理。
焚燒的主要優(yōu)勢是能最大程度和永久地消除廢物中的有害有機(jī)物，預(yù)防任何將來的環(huán)境問題，可以說是最為實用的有害廢物處置方案，實際上對于PCBs這樣的難分解化合物，焚燒是唯一的既安全又適當(dāng)?shù)奶幹梅椒ā?/span>
