工业固体废物处理方法的探讨

2012-05-12周晓明邝萍

中国新技术新产品 2012年10期

周晓明邝萍

(深圳市危险废物处理站有限公司，广东深圳 518000)

近年来，随着经济的持续快速发展和城市人口的不断增长,我国的每年排放的固体废物呈日趋增多发展趋势。虽然地理环境对固体废物具有一定的自净能力，但是由于排放的数量太多，目前固体废物已经超出了环境的自净能力，固体废物的污染问题由此产生，特别是对地下水的污染，因此，必须结合相关技术对固体废物进行处理。某工业园产生大量的工业固体废物，如果直接填埋会造成对地下水的污染，因此需要对其进行固化处理。固体废物经过固化处理后，最终产物的渗透性和溶出性可有较大程度降低，不会对环境造成影响或仅有微小的影响。

1 固体废物的处理方法

目前国内外的危险废物固化技术主要有水泥固化法、石灰固化法、塑性固化法、熔融固化法和自胶结固化法等。

固化技术是通过向废弃物中添加固化基材，使有害固体废弃物固定或包容在惰性固化基材中的一种无害化处理过程。经过处理的固化产物应具有良好的抗渗透性，良好的机械特性，以及抗浸出性、抗干湿、抗冻融特性。这样的固化产物可直接在安全土地填埋场处置，也可用做建筑的基础材料或道路的路基材料。

2 水泥固化技术的实施

2.1 实施的范围

实施水泥固化技术对危险废物进行稳定化处理，目前采用水泥固化为主，药剂稳定化为辅的工艺技术路线，固化废物种类包括：物化残渣、重金属废物和污泥类废物等。

2.2 固化配方及工艺流程

2.2.1 固化配方

水泥固化基材可选择的范围很广，包括：普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、矾土水泥、沸石水泥等，对水泥的标准规格有一定要求，见表1。

表1 水泥标准规格

为改善固化产品性能，固化过程中需视废物的性质，添加适量的添加剂。常用的添加剂为蛭石、沸石、多种粘土矿等。添加剂还可缓解废物中有机物对固化的干扰作用，提高水泥固化效果。同时，增加加药设备，分别为酸、碱、重金属稳定剂添加设备，可根据固化测试结果，添加3种药剂，改善固化效果。

固化材料为425号普通硅酸盐水泥，配方为：水∶水泥为 0.47～0.88，水∶废物为 0.67～4.00。固化体的抗压强度可以达到6～300MPa。工业废渣填埋场处理固化废物256.16t/a。该配方消耗水泥171.63～1024.64t/a，消耗新鲜水80.67～901.68t/a。固化增容比1.5～2.0，则固化废物占用容积为 256.16～512.32m3/a。

对于金属离子的固定，pH值有显著影响。当pH值较高时，金属离子将形成氢氧化物沉淀，且水中CO3-浓度也高，有利于生成碳酸盐沉淀，然而，当pH值过高时，会形成带负电荷的羟基络合物，溶解度反而会升高。因此，在操作时应根据不用的金属成分严格控制固化pH值。固化时，为了减小有害物质的浸出速率，可加入少量重金属稳定剂（如硫代硫酸钠或硫化钠等）有效固定重金属离子。

2.2.2 工艺流程

由于水泥固化和药剂稳定化技术，对不同废物所确定的工艺均需要混合与搅拌，因此将几种处理工艺在一条生产线上实现，即设置一套混合搅拌设备。

（1）需固化的废料及水泥、药剂采样送实验室进行分析，获取最佳配比参数。

（2）需固化处理的含重金属和残渣类废物进入混合搅拌机；污泥类废物通过无轴螺旋输送机进行输送、计量后进入混合搅拌机；水泥、粉煤灰、焚烧飞灰、药剂和水等物料按照实验所得的比例通过各自的输送系统送入搅拌机，连同废物物料在混合搅拌槽内进行搅拌。

其中水泥、粉煤灰和焚烧飞灰由螺旋输送机输送，再秤量后进入搅拌机料槽；固化用水、药剂通过泵并计量进入到搅拌机料槽。物料混合搅拌均匀后，开闸卸料，通过皮带输送机输送到砌块成型机成型。成型后的砌块通过叉车送入养护厂房进行养护处理。养护凝硬后取样检测，合格品用叉车直接运至安全填埋场填埋，不合格品由养护厂房返回固化车间经破碎后重新处理。

2.3 实施效果

经过水泥固化后，对部分固化后的废物做浸出实验，结果表明，固化体中Zn，Pb，Cu重金属浸出浓度最高值分别为15.075、0.543、1.592mg/L，远低于毒性鉴别标准值（Zn,Pb,Cu的标准值分别是100、5、100mg/L），符合处理标准，可作为一般固体废弃物填埋处理，大大降低了其对环境造成的影响，真正做到了安全、规范处置。

3 应用中的关键问题

3.1 设备的腐蚀

固化工艺所接触的危险废物大多数具有腐蚀性，（例如含重金属类危险废物一般显酸性，而含铬废物呈碱性），某些药剂也可能是酸类或碱类物质，因此固化设备就可能直接或间接受到不同程度的腐蚀。

由于某些危险废物还可能散发出腐蚀性气体，所以固化设备会受到气体、液体联合作用导致的双重腐蚀。因此，在实际生产中应考虑固化工艺设备的材质应满足耐酸、耐碱、耐腐蚀等性能要求，同时在危险废物的暂存区域和加料区域设计必要的通风系统，避免形成气体腐蚀的小环境。

3.2 搅拌顺序和搅拌时间

危险废物、水泥、水和药剂进入搅拌机后进行混合搅拌，一般先进行药剂与废物的搅拌，搅拌均匀后再与水泥一起进行干搅，再逐渐加水进行整体混合搅拌；这样可避免水泥中的Ca2+、Mg2+等离子与废物争夺药剂中稳定化因子，从而提高处理效果，降低运行成本。尽量不要先加水，否则飞灰和水泥等容易漂浮于水面上，搅拌时容易形成"疙瘩"，影响固化效果。

3.3 药剂的选用

危险废物固化所需药剂根据废物特性不同可选种类很多，主要包括无机硫化物沉淀剂，有机硫化物沉淀剂和高分子有机螯合剂等。

药剂的选用要考虑使用效果、生产成本和安全方面的因素。在处理重金属危险废物时，应使用硫代硫酸钠、硫化钠或重金属稳定剂，这类药剂价格相对便宜，处理效果好，但要注意在储存和使用过程中防止H2S的溢出；在处理含汞废物和焚烧飞灰时，应使用硫脲或硫代酰胺，这类药剂可以将废物中的重金属浓度降到很低，而且非常稳定，适宜的pH值范围也较大，但价格较高；高分子有机螯合剂类运用的相对较少，主要是因为其价格最高，故其应用实例不多。

3.4 二次污染

为保证固化车间的环境卫生，应考虑采取防止二次污染的措施，对于废物卸料区和上料区应设置吸风罩，使劳动工人操作空间形成负压，避免刺激性气味的溢出；在配料机上方设置彩板包封，避免粉尘飞扬；在搅拌机出口下方设置移动式废水收集箱，这样可防止搅拌机出口泄露的废水飞溅和四溢。

3.5 固化体成型问题

从搅拌机搅拌完毕后出来的固化体是否需要成型，一直是国内争论的问题，一种观点认为固化体应通过模具或成型机成型，形成形状规则并具有一定强度的固化砌块，这样可以方便后续的运输，灵活选用叉车或自卸车，同时固化砌块具有一定的强度是进入安全填埋场的一个条件，其抗压强度宜控制在0.98～4.90MPa。另一种观点认为，固化体不需成型，不需考虑固化体进入填埋场的强度，从搅拌机出来的应是半固态或浆状的固化体，固化体用泵送或车辆直接运至填埋场进行摊铺填埋作业并在填埋场进行养护并凝硬，国内的某些安全填埋场就采用该种方式。

2种方式各有利弊，第1种方式固化体运输方便，固化用水量小，但需要增加成型机或模具等设备，还需建养护厂房，投资较大；第2种方式不需建养护厂房，不需成型设备，土建和设备投资小，但固化用水量大，固化体进入填埋场如采用车辆运输，车辆要采取防渗漏措施，否则容易造成沿途二次污染，而对于某些粘性污泥或有机污泥固化体还存在卸料难的问题；如采用泵送方式，固化体输送泵和管道磨损大，维修量大，寿命短，一般不超过10a，大的固化体有造成管道堵塞的危险，质量较好的泵需从国外进口，价格昂贵，运行成本高。