等离子体处理危险废物技术

等离子体分解有机废物可得到氢气及一氧化碳，并可通过一个附属设备提取。它们可以用作化学原料去生产其它产品，如聚合物或其他化学产品。氢气是十分有价值的商业气体，可应用在多种制造日用品的工艺中，例如：氨及塑料、药物、维生素、食油等。它亦可为燃料电池提供能量。燃料电池被广泛认为是未来解决污染问题的洁净能源。从无机废物中得到的可再用的产品包括可用于冶金工业的合成金属，可用于建筑及研磨材料的玻璃状的硅石。
几乎所有废料均可被等离子体处理并转换成有用的产品。等离子体火炬处理废物有如下特点：
a. 可以处理有毒、有害危险及非危险废物，包括有机的、无机的、气体、液体及固体。
b. 能够完全地、安全地将有毒废料转化成无毒且有使用价值的产品。
c. 符合最严格的排放标准，减容率高。
许多有毒有害的物质是不能焚烧的，例如PCBs、农药、杀虫剂等等，而使用等离子系统则可以安全地处理并且可以随时起动和停机，而等离子设备的减容量非常高，其它处理设备做不到的。正因为如此，用电量方面较多，这是造成运行成本较高的主要原因，因焚烧炉的减容量最大90%，以处理量1000吨/日为例，每天要有100吨的含有重金属的底灰须填埋或再经等离子系统处理(日本就专为焚烧炉的底灰处理购置了等离子系统)。
存在的问题：
由于设备的特殊性，其制造成本较高，用电运营成本高。但如在大规模运营中可以收回氢气，这是当今和今后最需要的清洁能源，而且价值很高。下面三式是等离子体处理废物时的主要反应式。
2C+O2=2CO+58.86kcal/mol
C+H2O=CO+H2-28.36kcal/mol
CO+H2O=CO2+H2+10.41kcal/mol
（二）等离子体火炬处理固体废物的应用
等离子体火炬，尤其是电弧等离子体火炬在医疗垃圾的应用已经开始，美国、日本、加拿大等发达国家和地区进行等离子体处理废物的研制和商品化进程已经进行几年时间，并已经开始了商品化应用。
下面是微波等离子体火炬处理固体废物的应用设想，利用它可处理:城市固态垃圾、淤泥、工业固废以及液态有机垃圾等。等离子体分解有机废物可得到氢气及一氧化碳，并可通过一个附属设备提取。它们可以用作化学原料去生产其它产品，如聚合物或其他化学产品。氢气是十分有价值的商业气体，可应用在多种制造日用品的工艺中，例如：氨及塑料、药物、维生素、食油等。它亦可为燃料电池提供能量。燃料电池被广泛认为是未来解决污染问题的洁净能源。从无机废物中得到的可再用的产品包括可用于冶金工业的合成金属，可用于建筑及研磨材料的玻璃状的硅石。

图5 等离子体处理废物的系统框图
图5是等离子体处理废物的流程示意图，在等离子体热处理系统中，主要设备是两台等离子体火炬，即第一气化室和第二气化室。
在处理废物时，垃圾首先被切碎并注入第一气化器（如图5所示等离子体热处理系统）。工作温度在1800－1900K，300KW。减容比高：90%甚至95%以上。产生的等离子体火炬可以很快使有机物分解成一氧化碳和氢，无机物则变为玻璃状的硅石。
第二气化室（图5中的加力燃烧室）等离子体火炬可对第一气化室中合成气体中的一些残留微粒和一些碳氢化合物再进一步进行分解处理。
通过第二气化室处理后的混合气体经过净化系统后，成为只含H2和CO的混合气体，加力燃烧室在1000○C温度环境下对H2和CO的混合气体进一步进行处理，以确保无有害的混合物产生，比如二氧芑和呋喃等，最后排放到空气中。当然也可以取消加力燃烧室而利用这些混合气体去驱动汽轮机发电。
在第一气化器中垃圾的无机物部分熔化成玻璃状的无污染的炉渣如图6，炉渣可安全用于建筑材料，根据不同的用途，炉渣可复原为各种形式。

图6 第一气化室处理后的玻璃化炉渣
三、等离子体处理废物的前景
与其他有竞争力的废物处理过程相比，热等离子体处理废物比较昂贵。而在一些特殊类型的有毒废物处理问题上热等离子体处理具有独特的优势，因此等离子体主要用于焚烧炉难于处理的废物，包括被污染的陶瓷废物、高熔点金属、需要治理的含有毒挥发成分的废气等。
等离子体进行废物处理的主要缺点在于以电力作为能源，经济成本高。此外，与传统废物处理方式相比，等离子体过程具有更多的过程控制参数，从而在过程控制中要求自动化程度很高。看来对于这种大规模的设备仍然缺乏一个坚实的工程基础。