摘要：熱等離子體技術是一種用于處理工業危險廢物的新技術。國內外研究機構已經做了大量的研究工作，并取得了一定的成果。本文就熱等離子體技術在危險廢物中的應用進行了研究。

關鍵詞：熱等離子體技術；危險廢物處理；應用

前言

危廢屬于資源開發利用型廢物，有很大的利用價值，除了貯存和處置，還包括處理后的綜合回收利用。工業固廢提出“三化”處理原則，即減量化、資源化和無害化。隨著危廢處理技術的不斷發展，除了常規技術路線里的一般處理工藝流程，也逐漸出現了一些新型技術，如等離子體技術。

1等離子體和熱等離子體簡介

等離子體被認為是繼氣、液、固后的第四種物質存在狀態。等離子體是指氣體原子或分子經外加能量作用部分或全部電離形成的集合體，其中高濃度的自由電子所帶電荷與帶正電荷的粒子達到平衡，使得等離子體整體呈電中性。根據等離子體的特性，可將等離子體分為高溫等離子體和低溫等離子體；低溫等離子體又可分為熱等離子體和冷等離子體。其中熱等離子體是一種局部平衡的等離子體，氣體電離產生的高能電子，高速運動過程中與重粒子(離子或分子)發生彈性碰撞，并將其能量傳遞給重粒子，使周圍溫度趨于均一；被電離的氣體在高密度電場作用下高速越過電極從而產生了熱等離子體射流。

2等離子體技術

等離子體處理危險廢物技術是利用等離子體炬產生的高溫熱等離子體將危險廢物快速分解破壞，其中有機物熱解為可燃性的小分子物質，無機物被高溫熔融后生成類玻璃體殘渣。該技術具有反應速度快、二次污染小、適用范圍寬等特點，它克服了傳統處理技術如焚燒、化學處理等二次污染大、工藝復雜、對廢物有選擇性等缺點，特別適合于醫療垃圾、石棉、焚燒飛灰、電池、輪胎、放射污染等固體危險廢物的環保處理。與常規焚燒技術相比，等離子體處理技術是一種環境友好技術，處理徹底，無二次污染，碳排放少。等離子體通常是含有大量電子、離子、分子、原子以及自由基的電離氣體，但其宏觀上呈電中性，并具有很高的化學活性。熱等離子體的中心溫度可高達2萬℃，火炬邊緣溫度也可達到3000℃。等離子體技術能徹底摧毀各種有毒有害物質，是一種有效消除污染，用途廣泛的新技術。等離子體處理廢棄物工藝的核心技術是等離子體發生器（等離子體炬），就發生器而言，應用最多的是直流電弧等離子體。等離子體處理危險廢物的獨特處理方法表現出安全、高效、無二次污染和廣泛適用性，它為危險廢物及城市固體廢物的無害化、減容和資源化回收提供了一個十分科學有效的方法。

3等離子體處理廢棄物特點

由于高溫、高焓、高能粒子密度大的熱等離子體處理固體廢棄物具有以下特點：反應速率快，處理量大，減重率、減容率高；高溫反應環境可以得到較大的淬冷速率，反應器中陡峭的溫度梯度也對淬冷過程有利；開、停車時間短；所需氧化氣體少、氣流量小、易于控制，且降低了所需的后續凈化處理的成本及溫室氣體排放量；可集成性高，能夠原產地處理廢物；處理后的殘渣也可回收利用。因此，其被認為是最適合用作廢物處理的方法之一。目前等離子技術應用于綜合的廢物處理及能量回收利用已經成為了一種重要的變廢物為能量的技術，在日本、美國、加拿大、歐洲、馬來西亞都出現了或是中試或是已經工業化的等離子體氣化應用，各國的研究者們也在等離子技術處理廢物方面做了很多積極有意義的工作。

4熱等離子在處理危險廢物的應用研究

4.1石化含油污泥處理

石油化工行業危險廢物在工業危險廢物中的比重較大，占總量的30％。最新的《國家危險廢物名錄》中，與石化行業相關的危廢有28大類，占到總數的60％。

在危廢中含油污泥是等離子體技術應用研究的焦點。含油污泥主要由落地原油和泥土、砂石、水等物質混合而成，其成分尤為復雜，是一種穩定的懸浮乳狀液體系。含油污泥不但有大量的老化原油、瀝青質、腐蝕產物、膠體、鹽類等雜質，還包括凝聚劑、殺菌劑等水處理劑等。一般含油污泥中油的質量分數在10％一20％，固體顆粒質量分數在5％一10％，其余都是水，故處理含油污泥前需要脫水處理以減少體積。含油污泥中各類污染有機物和烴類有機物較多，可利用熱值較大，熱等離子體技術可以將其分解為可燃的小分子氣體(H2、CO等)，再回收利用。另一方面，含油污泥中固體顆粒物多為無機物，主要成分是SiO2等，等離子焰流在極短時間內可以將其轉化為玻璃態熔渣，該熔渣有著致密的結構，并且有毒物質浸出率低，完全滿足安全填埋的要求。

4.2冶金危廢處理

4.2.1焦化廢水污泥無害化處理

焦化廢水是來源于焦化廠或者煤氣廠等煉制焦炭、凈化煤氣和加工精制化工產品的生產過程，其中不僅含有氰化物、氟化物、硫氰化物等無機物，還包括酚類、聯苯、吡啶、吲哚等難降解有機物，是焦化廢水處理的難點所在，行業通常使用活性污泥法、生物脫氮技術處理得到焦化污泥。焦化污泥有較高的含水率，采用熱等離子體技術處理首先需要進行脫水處理，把含水率降到50％以下，這樣既可以把污泥體積大幅減小，降低系統耗能，也可以提高污泥可燃性。由于焦化污泥有機物含量較高，熱等離子體技術處理后會產生大量的可燃氣體回收利用，同時產生的廢渣中Pb、Cd、Cr和Cu等重金屬元素固化效果顯著，浸出率完全滿足環保要求，可安全填埋。

4.2.2不銹鋼渣資源化處理

不銹鋼渣是不銹鋼生產過程中固體廢棄物，每生產3t的不銹鋼會產生1t的不銹鋼渣，大量的不銹鋼渣未及時處理會占用大量的土地資源，更會對周圍環境和人的健康產生直接威脅，所以不銹鋼渣的資源化是必要的。

4.3土壤洗滌等有毒廢液處理

4.3.1異位土壤玻璃化技術

當土地受到化工中有毒有害物質嚴重污染時，部分區域土壤已經沒有修復的必要，那么需要挖掘土壤再進行處理。使用熱等離子體技術對污染土壤玻璃化處理就是異位玻璃化技術，用1600～2000℃高溫將土壤及其污染物熔化。有機污染物在高溫下被熱解去除，無機污染物則被固化，產生的水蒸氣和可燃氣體收集后統一處理，熔融的土壤冷卻后形成化學性質穩定的玻璃體。在土壤修復中使用熱等離子體技術主要因為該技術應用范圍廣，設備小型使用靈活，處理速度快，污染物去除率較高，副產物少。但是由于成本很高，所以只適合高危污染土壤處理。

4.3.2污染土壤洗滌廢渣處理

目前，針對砷含量嚴重超標的土壤，技術路線采用“洗滌”和“熱等離子體”組合技術處理，處理工藝見圖1。當土壤使用洗滌劑后，將其中的超標砷轉移到廢液中來，90％左右的土壤可以回填再使用，其他的廢液和少部分土壤會作為危險廢物處理。有較高濃度的濃縮物送入熱等離子體熔融爐轉化為玻璃態爐渣，而砷被固化在玻璃內部，可安全填埋。

結束語

等離子體技術對危險廢棄物的處理有著天然的優勢，能夠處理難處理的廢棄物，對環境沒有負面的影響，也可以回收有價值的副產品，這不但可以滿足當今不斷嚴苛的環保要求，也符合循環經濟和可持續發展的原則。一方面，隨著最新危廢名錄的修訂與擴展，化工等行業的危廢處理量越來越多，從而帶來了更大的市場需求；另一方面，中國現階段資源能源短缺對資源可回收利用有極大的需求，這些都是熱等離子體技術的機會所在。

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