随着世界经济的发展、人口总量的增长、社会老龄化程度的提高,以及民众健康意识的不断增强,全球医药行业保持了数十年的高速增长。我国是医药行业全球最大的新兴市场,2007—2017年,我国医药制造产业规模以上企业的主营业务收入从5967亿元增长至28200亿元,复合增长率达到16.8%,远高于同期GDP增长率。
我国化工和医药行业产生的危险废物量大、种类多、成分复杂、危害性较大。《国家危险废物名录》(2016版)中共有 28 大类危险废物与化工行业相关。
医药化工行业主要危废
医药化工行业产生的危险废物主要包括高沸物、废活性炭、废包装物和废盐等。
1.高沸物 由于各企业生产的医药中间体、医药类别不同,医药化工产生的高沸物性质差异较大。例如,高沸物的物理形态有液态、半固态等,热值从10000至5000kJ/kg不等,含有的氯、硫、氟、磷等有害成分组成差异也较大。
2.废活性炭 活性炭来自医药化工的脱色、过滤、废气处理及污水处理等环节。医药化工企业多采用木质粉末活性炭,粒径小,比表面积介于900~1200m2/g之间,碘吸附值>800mg/g,灰分为5%~10%。在吸附有机物后,医药化工的废活性炭热值>10000kJ/kg,适合焚烧处置。
3.包装物 医药化工行业的废包装物主要包括废吨袋、废编织袋、废塑料桶、废铁桶、废吨桶等。
4.废盐 医药化工行业是废盐的主要来源之一。废盐的代码为HW02、HW06、HW11、HW49等。医药化工废盐成分复杂,包括氯化钠、硫酸钠、醋酸钠、氯化铵等。其中,氯化钠和硫酸钠占50%~60%。
水泥窑协同处置危废技术简介
国外水泥窑协同处置废弃物经历了起步、发展、广泛应用三个阶段。在《巴塞尔公约》中,水泥窑生产过程中协同处置危险废物的方法已经被认为是对环境无害的处理方法,即最佳可行性技术。
1.发展历程
水泥窑协同处置技术历史悠久,起源于20世纪70年代。1974年,加拿大Lawrence 水泥厂首先将聚氯苯基等化工废料投入回转窑中进行最终处置获得成功,揭开了水泥窑协同处置废物的序幕。
由于水泥窑协同处置不仅可以实现废物处理的减量化、无害化和稳定化,而且可以将废物作为燃料利用,实现废物处理的资源化,所以此项技术逐渐在先进发达国家得推广和应用。20世纪80年代,水泥窑协同处置危险废物技术在欧洲的德国、法国、比利时、瑞士等,美洲的美国和加拿大,亚洲的日本等国家得到有效推广。例如:1994年,美国共37家水泥厂用危险废物作为水泥窑的替代燃料,处理了近300万t危废。20世纪80至90年代,日本水泥工业已从其他产业接受大量废弃物和副产品。
2000年后,Holcim、Lafarge、CE.MEX、Heidelberg等著名国际水泥企业大规模开展废弃物处置利用工作。美国水泥厂一年焚烧的工业危废是焚烧炉处理的4倍多,全美国液态危废的90%在水泥窑进行焚烧处理;挪威协同处置危废的水泥厂覆盖率为100%;2001年,日本水泥厂的废物利用量已达到355kg/t水泥;2003年,欧洲共250多个水泥厂参与协同处置固体废物业务。
经过40多年的发展,水泥窑协同处置技术相对比较成熟,早已成为发达国家普遍采用的处置技术,为水泥工业可持续发展和固废处置提供了广阔的市场空间。
2.处置类别
水泥窑之所以能够成为废物的处理方式,主要是因为废物能够为水泥生产所用,能以二次原料和二次燃料的形式参与到水泥熟料的煅烧过程;二次燃料通过燃烧放热把热量供给水泥煅烧过程,而燃烧残渣则作为原料通过煅烧时的固、液相反应进入熟料主要矿物;燃烧产生的废气和粉尘通过高效收尘设备净化后排入大气,收集到的粉尘则循环利用,达到既生产了水泥熟料,又处理了废弃物,同时还减少了环境负荷的良好效果。
水泥窑可处理的废物包括生活垃圾(废塑料、废橡胶、废纸、废轮胎等)、各种污泥(下水道污泥、造纸厂污泥、河道污泥、污水处理厂污泥等)、工业固体废物(粉煤灰、高炉矿渣、煤矸石、硅藻土、废石膏等)、工业危险废物、农业废物(秸秆、粪便)、动植物加工废物、受污染土壤和应急事件废物等固体废物。
从我国危险废物名录角度划分,除医疗废物、爆炸性废物、含汞废物和石棉废物不可以进入水泥窑协同处置外,其他类别均可处置。
3.处置工艺
水泥窑协同处置危险废物的投加点分别为:生料磨、窑尾、窑头及水泥磨,如图1中的红色方框部分。其中,生料磨只能投加不挥发的无机危废,窑尾窑头投加有机危废,水泥磨只能投加旁路放风放出的窑灰。
水泥窑协同处置医药化工行业危废可行性
1.危废检测 危险废物进入水泥窑协同处置之前,需要先进行检测,检测项目包括:氟、氯、硫、闪点、燃点、热值、粘度、反应性、腐蚀性,以及汞、镉、铊、砷、镍、铅、铬、锡、锑、铜、锰、铍、锌、钒、钴、钼16种重金属。
2.准入可行性 在以上危险废物中,高沸物、废活性炭、废包装物等,经过检测,大部分符合水泥窑的入厂要求,可以进入水泥窑协同处置。
3.入窑点选择 高沸物、废活性炭、废包装物等均属于有机危废,可以按照检测结果,分别选择从窑尾或者窑头部分进入水泥窑协同处置。
4.处置难点 根据医药化工行业产生的危废特性及水泥窑协同处置类别,废盐中由于主要成分是氯化钠和硫酸钠,因此,不可进入水泥窑处置。
废盐处置难题有待攻克
化工行业生产流程长、工艺复杂,导致大量的原辅料中间体进入母液中。目前仅采用蒸发结晶等方式对母液进行处理,其中含有的有毒有害物质浓缩在蒸发得到的废盐中。
根据江苏省环境科学研究院的调研结果,江苏省工业园区暂存的废盐中,混盐占80%,单盐仅占20%左右。无论是单盐还是混盐,均有成分复杂、有机物含量高、处理和分离难度大的问题,往往需要进行多道无害化预处理工序,处置成本较高。
有的企业探索开展了废盐的无害化处置和资源化利用,如采用高温熔融技术无害化处置废盐,经检测,其中的有机物残留量几乎为零,氯化钠浓度高达99.9%,但由于缺乏相关标准,仍然只能按照危废进行管理,严重打击了企业处理的积极性。有的企业利用自身氯碱装置资源化利用对废盐进行无害化处理,取得了较好的效果,但受限于废盐的管理属性及相关管理要求,无法开展大规模应用。随着新填埋标准的实施,大量废盐只能堆存在企业内部,有的已经对企业正常生产造成了严重影响。
在国家对危险废物管理越来越严的趋势下,医药和化工行业都面临废盐的处置压力。由于缺乏可行技术和经济合理的去向,废盐已成为制约行业实现绿色发展的瓶颈问题,同时也是社会、公众和政府部门高度关注的重点问题。