1、放射性廢物處理與處置放射性廢物處理與處置哈爾濱工程大學哈爾濱工程大學矯彩山矯彩山第第5章固體廢物減容技術章固體廢物減容技術必要性必要性 體積大：體積大：低中放固體廢物約占所有固體放射性廢物總體積低中放固體廢物約占所有固體放射性廢物總體積90 節約處置費用：節約處置費用：活度低，且不含或只含極少量的長壽命超鈾核活度低，且不含或只含極少量的長壽命超鈾核素，一般要求近地表處置。素，一般要求近地表處置。廢物類型及減容技術廢物類型及減容技術 廢物類型廢物類型廢廢 物物 材材 質質可選擇的減容技術可選擇的減容技術可壓縮、可壓實、可燃廢物可壓縮、可壓實、可燃廢物污染紙張、工作服、手套、橡污染紙張、工作服、手

2、套、橡膠膠、塑料、塑料和廢樹脂等和廢樹脂等壓縮，焚燒，濕法氧化壓縮，焚燒，濕法氧化可壓實、不可燃廢物可壓實、不可燃廢物玻璃管、金屬管、廢過濾器、玻璃管、金屬管、廢過濾器、水泥塊等水泥塊等壓縮，等離子體熔融壓縮，等離子體熔融不可壓實、不可燃廢物不可壓實、不可燃廢物金屬塊（鉛罐等）金屬塊（鉛罐等）等離子體熔融等離子體熔融混合廢物混合廢物多種物料混合，非單一材質多種物料混合，非單一材質壓縮，等離子體熔融壓縮，等離子體熔融壓縮減容技術壓縮減容技術優點優點技術比較成熟，簡便易行；技術比較成熟，簡便易行；投資少、運行費用低；投資少、運行費用低；不產生二次廢物。不產生二次廢物。注意事項注意事項廢物分類預處理

3、，提高減容效果，避免自燃或爆炸；廢物分類預處理，提高減容效果，避免自燃或爆炸；在壓縮機底部應設置托盤，收集擠壓出的液體；在壓縮機底部應設置托盤，收集擠壓出的液體；配備合適的尾氣處理系統，處理擠壓過程產生的氣溶膠；配備合適的尾氣處理系統，處理擠壓過程產生的氣溶膠；設置屏蔽措施，或遠距離操作，減少人員所受的輻射劑量；設置屏蔽措施，或遠距離操作，減少人員所受的輻射劑量；注意壓縮廢物的反彈。注意壓縮廢物的反彈。壓縮減容技術壓縮減容技術低壓壓實技術低壓壓實技術低壓壓實技術低壓壓實技術壓力壓力減容因子減容因子技術特點技術特點真空壓實真空壓實大氣壓大氣壓2適合適合密封和壓實低放固體廢物和毒性廢密封和壓實低放

4、固體廢物和毒性廢物，可在廢物產生的地方直接使用物，可在廢物產生的地方直接使用桶內壓實桶內壓實1005000kN35技術技術成熟，成熟，廢物處理廢物處理能力大能力大，可達，可達4000m3/a，大體積廢物壓實前需，大體積廢物壓實前需剪切剪切帶桶壓實帶桶壓實1001500t與處理對象與處理對象及操作有關及操作有關可直接處理可壓實廢物，也可處理經桶可直接處理可壓實廢物，也可處理經桶內壓實處理后的內壓實處理后的廢物廢物箱壓實箱壓實與設備及操與設備及操作有關作有關與處理對象與處理對象及操作有關及操作有關適應大的物體，可裝容適應大的物體，可裝容更更多多的的廢物，可廢物，可雙向壓實廢物雙向壓實廢物打包壓實打

5、包壓實與設備及操與設備及操作有關作有關與處理對象與處理對象及操作有關及操作有關可三向壓實廢物，適用處理大體積的物可三向壓實廢物，適用處理大體積的物體體，處理，處理后的廢物不適合最終處置后的廢物不適合最終處置螺桿擠出壓實螺桿擠出壓實與設備及操與設備及操作有關作有關與處理對象與處理對象及操作有關及操作有關適合處理塑料含量在適合處理塑料含量在40%50%wt廢物廢物，可處理可處理/廢物，對廢物，對廢物處理要慎重廢物處理要慎重壓縮減容技術壓縮減容技術超級壓實技術超級壓實技術 壓力壓力10MN以上，處理后廢物密度以上，處理后廢物密度10003500 kg/m3，減容比大減容比大廢物類型廢物類型減容比減容

6、比壓餅占原始廢物體積比例壓餅占原始廢物體積比例沙子沙子1.377%碎塊（磚塊、水泥塊）碎塊（磚塊、水泥塊）2.245%焚燒灰渣焚燒灰渣2340%玻璃瓶玻璃瓶5.228%金屬碎片金屬碎片6715%金屬切割斷頭金屬切割斷頭6715%絕熱材料（玻璃纖維）絕熱材料（玻璃纖維）166.3%桶內壓縮和超級壓縮示意圖桶內壓縮和超級壓縮示意圖 桶內壓縮桶內壓縮 壓縮機壓盤壓力與桶裝廢物被壓縮程度的關系壓縮機壓盤壓力與桶裝廢物被壓縮程度的關系超級壓縮超級壓縮 一種典型的超級壓縮機結構示意圖一種典型的超級壓縮機結構示意圖混合金屬碎片在超級壓縮前后的狀況混合金屬碎片在超級壓縮前后的狀況超級壓縮超級壓縮 特種廢物熱壓

7、減容特種廢物熱壓減容 廢樹脂熱壓處理工藝過程示意圖廢樹脂熱壓處理工藝過程示意圖廢樹脂桶廢樹脂桶油浴，可加油浴，可加熱至熱至160螺桿混合螺桿混合推進器推進器加入聚合物添加劑加入聚合物添加劑可提高廢樹脂壓實可提高廢樹脂壓實后的黏結性能后的黏結性能焚燒減容技術焚燒減容技術優點優點 （1）廢物的減容比高，對于不同密度的可燃廢物，其減容比）廢物的減容比高，對于不同密度的可燃廢物，其減容比可達可達20120，相對來講，廢樹脂的減容比較低，但仍可達，相對來講，廢樹脂的減容比較低，但仍可達1520； （2）焚燒過程產生的二次廢物（灰渣）具有良好的熱穩定性）焚燒過程產生的二次廢物（灰渣）具有良好的熱穩定性，適

8、于后續的固定化處理和處置，甚至有些燃燒過程所產生的廢，適于后續的固定化處理和處置，甚至有些燃燒過程所產生的廢物形式可直接滿足處置要求，無需再另行處理；物形式可直接滿足處置要求，無需再另行處理； （3）焚燒法適于連續運行，處理能力大，一座大型焚燒爐每）焚燒法適于連續運行，處理能力大，一座大型焚燒爐每天可處理天可處理10t以上的可燃廢物。以上的可燃廢物。焚燒減容技術焚燒減容技術缺點缺點 （1）工藝技術復雜，設備投資和運行費用都比較高，且焚燒）工藝技術復雜，設備投資和運行費用都比較高，且焚燒爐需要連續運行，如果產生的需要焚燒的廢物量不多，則經濟性爐需要連續運行，如果產生的需要焚燒的廢物量不多，則經濟

9、性較差；較差；（2）對焚燒法的公眾接受度較差，因為在有機物焚燒過程中，）對焚燒法的公眾接受度較差，因為在有機物焚燒過程中，可能會產生環境毒物二噁英及呋喃等；可能會產生環境毒物二噁英及呋喃等；（3）焚燒含氯、磷或硫等廢物時，生成的無機酸等物質會加?。┓贌取⒘谆蛄虻葟U物時，生成的無機酸等物質會加劇設備的腐蝕。設備的腐蝕。（4）焚燒尾氣必須經過嚴格的凈化處理，以免對環境造成影響）焚燒尾氣必須經過嚴格的凈化處理，以免對環境造成影響焚燒減容技術焚燒減容技術焚燒爐焚燒爐 焚燒爐類型焚燒爐類型操作特性操作特性運行溫度運行溫度處理的廢物處理的廢物流化床焚燒爐流化床焚燒爐可在較低溫度下運行，引起可在較低溫度

10、下運行，引起NOx和揮和揮發性金屬釋放可能性小，灰燼結塊幾發性金屬釋放可能性小，灰燼結塊幾率低，輔助燃料需求量少，允許處理率低，輔助燃料需求量少，允許處理低熱值廢物低熱值廢物760871.1氣體、液體、固氣體、液體、固體廢物體廢物旋轉焚燒爐旋轉焚燒爐爐的旋轉和傾斜有助于廢物和助燃空爐的旋轉和傾斜有助于廢物和助燃空氣的混合，又促進了在廢物和熱火焰、氣的混合，又促進了在廢物和熱火焰、耐熱材料之間的熱量轉移，并且通過耐熱材料之間的熱量轉移，并且通過旋轉移動廢物旋轉移動廢物通常為通常為815.5但造渣爐運行溫度在灰但造渣爐運行溫度在灰燼的熔點燼的熔點(1426.71537.8)以上，以便能產生熔融的以

11、上，以便能產生熔融的灰渣灰渣液體或固體可燃液體或固體可燃危險廢物危險廢物固定床焚燒爐固定床焚燒爐包括主燃燒室和后燃燒室，前者為控包括主燃燒室和后燃燒室，前者為控制空氣焚燒室，發生廢物分解和部分制空氣焚燒室，發生廢物分解和部分燃燒反應；后者為空氣過量燃燒室，燃燒反應；后者為空氣過量燃燒室，燃燒上一室來的分解有機物等燃燒上一室來的分解有機物等主燃燒室主燃燒室982.2后燃燒室后燃燒室1093.3固體或液體廢物固體或液體廢物焚燒減容技術焚燒減容技術焚燒爐焚燒爐 焚燒爐類型焚燒爐類型操作特性操作特性運行溫度運行溫度處理的廢物處理的廢物熱解焚燒爐熱解焚燒爐在熱解的低溫、低氧條件下，在熱解的低溫、低氧條件

12、下，釕釕和銫和銫等揮發性核素大都保留在熱等揮發性核素大都保留在熱解反應器里。解反應器里。熱解溫度熱解溫度500550熱解產物焚燒溫度不熱解產物焚燒溫度不低于低于900液體或固體有液體或固體有機廢物機廢物，宜，宜處處理理中放廢物，中放廢物，去污系數高去污系數高過量空氣焚過量空氣焚燒爐燒爐產生廢氣產生廢氣質量差，夾帶未燃燒的質量差，夾帶未燃燒的固體顆粒，廢氣成分波動范圍大。固體顆粒，廢氣成分波動范圍大。8001000液體和固液體和固體廢物體廢物熔渣焚燒爐熔渣焚燒爐廢物經過熱解區去高溫區，熱解廢物經過熱解區去高溫區，熱解殘渣在高溫區被熔化，最后被重殘渣在高溫區被熔化，最后被重力送到另一室內，并被驟冷

13、成高力送到另一室內，并被驟冷成高度不可溶解的玄武巖爐渣。度不可溶解的玄武巖爐渣。1450固體廢物固體廢物流化床煅燒處理高放廢液示意圖流化床煅燒處理高放廢液示意圖法國高放廢液回轉煅燒玻璃熔制工藝示意圖法國高放廢液回轉煅燒玻璃熔制工藝示意圖奧地利奧地利Seibersdorf研究中心的過量空氣焚燒爐系統示意圖研究中心的過量空氣焚燒爐系統示意圖 法國法國Centraco焚燒裝置示意圖焚燒裝置示意圖加拿大加拿大OPG焚燒裝置示意圖焚燒裝置示意圖焚燒減容技術焚燒減容技術新型焚燒技術及其發展動態新型焚燒技術及其發展動態 趨向于一爐多用，即可焚燒固體物質、廢樹脂等固體廢物，也趨向于一爐多用，即可焚燒固體物質、

14、廢樹脂等固體廢物，也可焚燒有機廢液等液體廢物。可焚燒有機廢液等液體廢物。 1.發展多功能焚燒爐；發展多功能焚燒爐；2.開發焚燒灰固化技術，如微波熔融、高頻熔融技術等；開發焚燒灰固化技術，如微波熔融、高頻熔融技術等；3.開發灰渣可直接處置、運行加入少量不可燃固體廢物的高溫開發灰渣可直接處置、運行加入少量不可燃固體廢物的高溫熔渣爐；熔渣爐；4.開發安全性能好，可方便回收钚的開發安全性能好，可方便回收钚的廢物焚燒技術。廢物焚燒技術。焚燒減容技術焚燒減容技術等離子體焚燒技術等離子體焚燒技術 已在處理各種金屬或玻璃狀爐渣的實踐中獲得很多成功經驗，已在處理各種金屬或玻璃狀爐渣的實踐中獲得很多成功經驗，是一

15、種很有前途的放射性廢物焚燒處理技術。是一種很有前途的放射性廢物焚燒處理技術。主要優點是：主要優點是：1.工藝設計非常緊湊，控制靈活，自動化程度高；工藝設計非常緊湊，控制靈活，自動化程度高；2.可適用于多種固體可適用于多種固體/液體廢物的減容處理；液體廢物的減容處理； 3.可在一步操作中完成分解和熔融等過程，且產生的熔渣可適于可在一步操作中完成分解和熔融等過程，且產生的熔渣可適于直接進行處置；直接進行處置；4.無需對廢物進行分選等預處理，全部廢物裝筒后可直接處理。無需對廢物進行分選等預處理，全部廢物裝筒后可直接處理。其它減容技術其它減容技術熔融減容技術熔融減容技術 最常用的方法是等離子體弧和冷坩

16、堝熔融技術等將金屬、各種最常用的方法是等離子體弧和冷坩堝熔融技術等將金屬、各種焚燒灰、混凝土、水泥、保溫材料等各種不燃性固體廢物直接或焚燒灰、混凝土、水泥、保溫材料等各種不燃性固體廢物直接或間接加熱熔融的減容處理技術。間接加熱熔融的減容處理技術。熔鹽氧化處理技術熔鹽氧化處理技術 熔鹽氧化熔鹽氧化(MSO)是一種無焰熱分解過程，廢物在是一種無焰熱分解過程，廢物在500950 熔熔鹽池中被氧化，生成二氧化碳、氮氣和水等，最終產物為滯留了鹽池中被氧化，生成二氧化碳、氮氣和水等，最終產物為滯留了放射性核素的金屬和其它無機物的鹽渣。放射性核素的金屬和其它無機物的鹽渣。 優點是成本較低，尾氣量較少，基本不

17、含二噁英、呋喃及氮氧優點是成本較低，尾氣量較少，基本不含二噁英、呋喃及氮氧化物等物質。化物等物質。 主要缺點是該技術所需投資費用較高，廢物處理中產生的鹽渣主要缺點是該技術所需投資費用較高，廢物處理中產生的鹽渣需要特殊的技術進行整備。需要特殊的技術進行整備。其它減容技術其它減容技術濕法氧化及生物處理技術濕法氧化及生物處理技術 磷酸磷酸/硝酸濕法氧化體系可分解塑料和樹脂等有機固體廢物，分硝酸濕法氧化體系可分解塑料和樹脂等有機固體廢物，分解過程不產生二噁英和呋喃等環境危險物質，減容比可達解過程不產生二噁英和呋喃等環境危險物質，減容比可達20100。 Fenton試劑氧化法處理有機固體廢物具有條件比較

18、溫和，對設試劑氧化法處理有機固體廢物具有條件比較溫和，對設備材料要求不高，尾氣產生量小且易于處理等優點而受到人們重備材料要求不高，尾氣產生量小且易于處理等優點而受到人們重視。該技術處理廢離子交換樹脂的研究表明，樹脂的分解可達視。該技術處理廢離子交換樹脂的研究表明，樹脂的分解可達98%，且生成的殘渣易于固化處理。，且生成的殘渣易于固化處理。 美國美國Los Alamos國家實驗室建立了一套處理國家實驗室建立了一套處理污染廢物的超臨界污染廢物的超臨界水氧化系統，廢物包括廢溶劑、碎布、廢過濾器和廢樹脂等。水氧化系統，廢物包括廢溶劑、碎布、廢過濾器和廢樹脂等。 利用篩選或培養的特殊菌種也可將有機固體廢物全部或部分分利用篩選或培養的特殊菌種也可將有機固體廢物全部或部分分解掉，達到減容處理的