環(huán)境化學(xué)原理-危險(xiǎn)廢物的處理方法課件

1、工業(yè)生態(tài)學(xué)方法處理有害廢物20.7 熱處理方法 20.6 光解反應(yīng)20.8 生物處理方法20.8 土地處理方法20.6光解反應(yīng)光分解反應(yīng)可以用來(lái)摧毀一定數(shù)量的危險(xiǎn)廢棄物。反應(yīng)的主要原理就是使一些難降解的有機(jī)物的化學(xué)鍵斷裂。下面以二噁英為例進(jìn)行講解。多氯代二苯并-對(duì)-二噁英(PCDDs) 和多氯代二苯并呋喃( PCDFs) 是兩類具有含氧三環(huán)的氯代芳烴類化合物,統(tǒng)稱為二噁英類物質(zhì)。二噁英類物質(zhì)的環(huán)境毒性非常大，其毒性相當(dāng)于氰化鉀(KCN) 的1000倍。20.6光解反應(yīng)四八氯代PCDD/Fs在含H溶劑中的光解途徑主要是還原脫氯反應(yīng)。在不含H的有機(jī)溶劑（如四氯化碳）中的光解產(chǎn)物主要是通過(guò)C-O鍵斷

2、裂產(chǎn)生。PCDD/Fs在水體中的光解反應(yīng)，主要是光間接或光敏化反應(yīng)。PCDDs在有機(jī)溶劑中的光解速率要高于水體中的光解速率。PCFs則相反。相對(duì)于太陽(yáng)光，汞燈是較為有效的降解二噁英的光源。1. 二噁英標(biāo)準(zhǔn)物在溶液中的光降解20.6光解反應(yīng)2. 實(shí)際存在介質(zhì)中的二噁英的光降解土壤中的二噁英：采用適當(dāng)方法將土壤和橄欖油充分混合后可以提高FCDD/Fs的降解速率，且可以縮短光照時(shí)間。這說(shuō)明橄欖油中的不飽和脂肪酸以及酚類化合物對(duì)光的吸收導(dǎo)致FCDD/Fs的光敏化反應(yīng)。飛灰中的二噁英：臭氧的存在促進(jìn)了PCDDs的光解，在光照后6h后，PCDDs的降解率由35%上升到了50%。另外，氧化（O2/O3）條件

3、可促進(jìn)FCDD/Fs的光解，光解效率取決于光照時(shí)間，而與汞燈功率關(guān)系不顯著，F(xiàn)CDD/Fs的最大光解率可達(dá)70%。20.6光解反應(yīng)光解反應(yīng)可以產(chǎn)生一系列的反應(yīng)中間體，這些中間體可以參加鏈反應(yīng)導(dǎo)致化合物的摧毀。其中一個(gè)最重要的反應(yīng)中間體就是OH自由基。在一些情況下，光敏劑被混合到反應(yīng)中來(lái)吸收并生成活性物質(zhì)來(lái)破壞危險(xiǎn)廢物。危險(xiǎn)廢物中，除了二噁英，那些通過(guò)光解反應(yīng)被破壞的還有除草劑（atrazine），2,4,6 - 三硝基甲苯（TNT）和多氯聯(lián)苯（PCBs）。此外，還有一種化學(xué)氧化劑過(guò)硫酸鉀，可以提高光化學(xué)反應(yīng)的氧化活性。20.7熱處理方法焚燒 危險(xiǎn)廢物的熱處理方法包括：在高溫下將危險(xiǎn)廢物和氧化環(huán)

4、境充分接觸，通常的反應(yīng)溫度超過(guò)900。通常的，焚燒所需的熱量來(lái)自燃料補(bǔ)充和廢物材料中有機(jī)C和H的氧化。C(organic) + O2 CO2 + heat (20.7.1)4H(organic) + O22H2O + heat (20.7.2)20.7熱處理方法可焚燒垃圾 理想狀態(tài)下，主要有機(jī)材料廢物的最低燃燒熱值為5,000 Btu/lb，最適熱值超過(guò)8,000 Btu/lb。當(dāng)燃燒最常見(jiàn)的、有機(jī)物含量較高的廢棄物時(shí)，這樣的熱值很容易獲得。這些有機(jī)物包括：甲醇、乙腈、甲苯、乙醇、醋酸戊酯、丙酮、二甲苯、甲基乙基酮、乙二酸、乙酸乙酯。 在某些情況下，有些無(wú)法單獨(dú)燃燒的可焚燒廢物 ，如甲烷、石油

5、等，在焚燒時(shí)需要補(bǔ)充燃料。這類廢物的例子是不可燃的有機(jī)氯廢物，一些含水廢物，或者一些土壤中的污染物。無(wú)機(jī)物質(zhì)，水，和液體廢物中有機(jī)異質(zhì)元素的含量等因素是重要的確定其可焚燒能力的因素。20.7熱處理方法危險(xiǎn)廢物燃料 許多工業(yè)廢物中，危險(xiǎn)廢物被作為燃料從而在工業(yè)鍋爐進(jìn)行能量回收利用從而實(shí)現(xiàn)無(wú)害化處理。例如下水污泥的焚燒爐。目前很多可燃廢物被作為燃料被重復(fù)利用而非僅僅做焚燒處理。除了可以燃燒廢物獲得熱量，另一個(gè)一個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)就是利用現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施進(jìn)行廢物處理而不是獨(dú)立的作為危險(xiǎn)廢物焚燒爐。20.7熱處理方法焚燒系統(tǒng)Figure 20.8. Major components of a hazardous w

6、aste incinerator system20.7熱處理方法焚燒系統(tǒng) 在廢物準(zhǔn)備系統(tǒng)中，液體廢物需要過(guò)濾，沉淀來(lái)分離殘?jiān)臀鬯?；固體廢物需要粉碎和篩選，并需要通過(guò)混合來(lái)獲得最適宜的可燃混合物，或者加熱來(lái)減少粘性。霧化處理是廢液供料階段較常用的方法。一些機(jī)械設(shè)備，如螺旋輸送器等，被用來(lái)輸送固體廢物進(jìn)入焚化爐。 最常見(jiàn)的燃燒室包括液體注射，固定灶臺(tái)，回轉(zhuǎn)爐，流化床。通常，危險(xiǎn)廢物焚燒系統(tǒng)的最復(fù)雜的部分是大氣污染控制系統(tǒng)，包括幾個(gè)步驟。最常見(jiàn)的步驟是：燃燒氣體冷卻，熱回收，淬火，懸浮物質(zhì)的移除， 酸性氣體移除，固體，淤泥，液體廢物的副產(chǎn)物的處理。 高溫灰塵通常用熱水淬火。在處理之前需要脫水和穩(wěn)定

7、其化學(xué)性質(zhì)。瀝濾焚燒產(chǎn)生的重金屬問(wèn)題需要重點(diǎn)考慮。焚化爐類型20.7熱處理方法燃燒條件20.7熱處理方法燃燒效力 危險(xiǎn)廢物焚燒的美國(guó)環(huán)保署（EPA）標(biāo)準(zhǔn)是基于主要有機(jī)危險(xiǎn)廢物成分(POHC) 。去除效率（DRE）的計(jì)算公式如下： (20.7.3) Win 和 Wout 是有機(jī)危險(xiǎn)廢物主要成分投入輸出的質(zhì)量流率。 美國(guó)環(huán)保署要求有機(jī)危險(xiǎn)廢物的去除率達(dá)到99.99%， 四氯二苯并- p-二噁英（TCDD）的去除率達(dá)到99.9999%。20.7熱處理方法濕式空氣氧化 濕式空氣氧化用于去除電鍍廢水中的氰化物。NaCl的氧化反應(yīng)包括：2Na+ + 2CN- + O2 + 4H2O 2Na+ + 2HCO

8、3-+ 2NH3 （20.7.4) 有機(jī)垃圾可以在超臨界水中被氧化，充分利用超臨界流體來(lái)溶解有機(jī)化合物。在反應(yīng)過(guò)程中需要吸入氧氣保證廢物充分反應(yīng)。這個(gè)反應(yīng)過(guò)程只產(chǎn)生一小部分的CO，并不產(chǎn)生SO2或Nox。這種方法可以減少多氯聯(lián)苯（PCBs），二噁英，有機(jī)氯殺蟲(chóng)劑，苯，尿素和許多其他有害物質(zhì)的產(chǎn)生。20.7熱處理方法光化學(xué)氧化 光化學(xué)氧化是利用光輻射下產(chǎn)生氧強(qiáng)氧化性自由基來(lái)氧化降解危險(xiǎn)污染物的過(guò)程。根據(jù)氧化劑的種類不同，光氧化可分為UV/O3、UV/H2O2、UV/H2O2/O3 等系統(tǒng)。 張冬梅等采用UV/O3、UV/H2O2、UV/TiO2/H2O2 對(duì)煉油高濃度廢堿水進(jìn)行預(yù)處理試驗(yàn)研究。試

9、驗(yàn)結(jié)果表明：3 種方法均有較好的處理效果，其中UV/TiO2/H2O2 法的除油效果尤為明顯。在UV/O3 系統(tǒng)中紫外光使廢水COD、油、酚的去除率分別提高24 %、31 %、28 %，特別是將廢水BOD/COD 值平均提高到0.45，改善了廢水的可生化性，是一項(xiàng)很好的預(yù)處理技術(shù)。20.7熱處理方法我國(guó)固體廢物焚燒處置現(xiàn)狀及趨勢(shì) 截至2008 年底，中國(guó)城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒顯示我國(guó)無(wú)害化處置廠共有509 座，無(wú)害化處置能力達(dá)315 153 t/d; 其中衛(wèi)生填埋廠407 座、堆肥廠14 座、焚燒廠74 座，處置能力分別為253 268，5 386 和51 606 t/d?，F(xiàn)階段我國(guó)固體廢物主要以填

10、埋方式為主( 占60%以上) ，以焚燒和堆肥為輔。20.7 我國(guó)城市固體廢物無(wú)害化處置量20.7熱處理方法我國(guó)固體廢物焚燒處置現(xiàn)狀及趨勢(shì)20.7 2008 年各區(qū)域的危險(xiǎn)廢物集中處置狀況20.8生物處理方法處理固體廢物堆肥法堆肥法是指在控制條件下，利用微生物的生化作用，將廢棄物中的有機(jī)物質(zhì)分解、腐熟并轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定腐殖土的微生物過(guò)程，不同于有機(jī)廢物的自然腐化與腐爛。堆肥法的微生物作用原理主要包括：發(fā)熱階段（主發(fā)酵前期，13 d）；高溫階段（主發(fā)酵、一次發(fā)酵，38 d）；降溫和腐熟保肥階段（后發(fā)酵、二次發(fā)酵，需時(shí)2030 d）。填埋法填埋法是廢棄物的中間處理及最終處置方法。根據(jù)美國(guó)土木工程學(xué)會(huì)的定義：“垃圾衛(wèi)生填埋是指一種不產(chǎn)生公害，或?qū)娊】导鞍踩划a(chǎn)生危害的廢棄物處置方法。該法使用工程原理將廢棄物局限在最小的區(qū)域內(nèi)，每日廢棄物傾倒處理完畢后加覆土壤”。垃圾衛(wèi)生填埋法是一種自然生物處理法。它是在自然條件下構(gòu)建特殊的人工生態(tài)系統(tǒng)，利用土壤微生物將固體廢物中有機(jī)物質(zhì)分解，使其體積減小而漸趨穩(wěn)定的過(guò)程。填埋場(chǎng)的種類主要有：反應(yīng)式填埋場(chǎng)；殘余式填埋場(chǎng)；惰性材料填埋場(chǎng)；地下填埋場(chǎng)。20.8生物處理方法處理氣體廢物 廢氣的生物處理法主要是指利用微生物吸附分解有機(jī)物能力降解惡臭物質(zhì)與有機(jī)廢物的方法。 主要分生物過(guò)濾法和活性污泥法兩種。生物過(guò)濾按濾料