工業固體廢物處理方法的探討

周曉明 鄺萍

(深圳市危險廢物處理站有限公司，廣東 深圳 518000)

近年來，隨著經濟的持續快速發展和城市人口的不斷增長,我國的每年排放的固體廢物呈日趨增多發展趨勢。雖然地理環境對固體廢物具有一定的自凈能力，但是由于排放的數量太多，目前固體廢物已經超出了環境的自凈能力，固體廢物的污染問題由此產生，特別是對地下水的污染，因此，必須結合相關技術對固體廢物進行處理。某工業園產生大量的工業固體廢物，如果直接填埋會造成對地下水的污染，因此需要對其進行固化處理。固體廢物經過固化處理后，最終產物的滲透性和溶出性可有較大程度降低，不會對環境造成影響或僅有微小的影響。

1 固體廢物的處理方法

目前國內外的危險廢物固化技術主要有水泥固化法、石灰固化法、塑性固化法、熔融固化法和自膠結固化法等。

固化技術是通過向廢棄物中添加固化基材，使有害固體廢棄物固定或包容在惰性固化基材中的一種無害化處理過程。經過處理的固化產物應具有良好的抗滲透性，良好的機械特性，以及抗浸出性、抗干濕、抗凍融特性。這樣的固化產物可直接在安全土地填埋場處置，也可用做建筑的基礎材料或道路的路基材料。

2 水泥固化技術的實施

2.1 實施的范圍

實施水泥固化技術對危險廢物進行穩定化處理，目前采用水泥固化為主，藥劑穩定化為輔的工藝技術路線，固化廢物種類包括：物化殘渣、重金屬廢物和污泥類廢物等。

2.2 固化配方及工藝流程

2.2.1 固化配方

水泥固化基材可選擇的范圍很廣，包括：普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、礬土水泥、沸石水泥等，對水泥的標準規格有一定要求，見表1。

表1 水泥標準規格

為改善固化產品性能，固化過程中需視廢物的性質，添加適量的添加劑。常用的添加劑為蛭石、沸石、多種粘土礦等。添加劑還可緩解廢物中有機物對固化的干擾作用，提高水泥固化效果。同時，增加加藥設備，分別為酸、堿、重金屬穩定劑添加設備，可根據固化測試結果，添加3種藥劑，改善固化效果。

固化材料為425號普通硅酸鹽水泥，配方為：水∶水泥為 0.47～0.88，水∶廢物為 0.67～4.00。固化體的抗壓強度可以達到6～300MPa。工業廢渣填埋場處理固化廢物256.16t/a。該配方消耗水泥171.63～1024.64t/a，消耗新鮮水80.67～901.68t/a。固化增容比1.5～2.0，則固化廢物占用容積為 256.16～512.32m3/a。

對于金屬離子的固定，pH值有顯著影響。當pH值較高時，金屬離子將形成氫氧化物沉淀，且水中CO3-濃度也高，有利于生成碳酸鹽沉淀，然而，當pH值過高時，會形成帶負電荷的羥基絡合物，溶解度反而會升高。因此，在操作時應根據不用的金屬成分嚴格控制固化pH值。固化時，為了減小有害物質的浸出速率，可加入少量重金屬穩定劑（如硫代硫酸鈉或硫化鈉等）有效固定重金屬離子。

2.2.2 工藝流程

由于水泥固化和藥劑穩定化技術，對不同廢物所確定的工藝均需要混合與攪拌，因此將幾種處理工藝在一條生產線上實現，即設置一套混合攪拌設備。

（1）需固化的廢料及水泥、藥劑采樣送實驗室進行分析，獲取最佳配比參數。

（2）需固化處理的含重金屬和殘渣類廢物進入混合攪拌機；污泥類廢物通過無軸螺旋輸送機進行輸送、計量后進入混合攪拌機；水泥、粉煤灰、焚燒飛灰、藥劑和水等物料按照實驗所得的比例通過各自的輸送系統送入攪拌機，連同廢物物料在混合攪拌槽內進行攪拌。

其中水泥、粉煤灰和焚燒飛灰由螺旋輸送機輸送，再秤量后進入攪拌機料槽；固化用水、藥劑通過泵并計量進入到攪拌機料槽。物料混合攪拌均勻后，開閘卸料，通過皮帶輸送機輸送到砌塊成型機成型。成型后的砌塊通過叉車送入養護廠房進行養護處理。養護凝硬后取樣檢測，合格品用叉車直接運至安全填埋場填埋，不合格品由養護廠房返回固化車間經破碎后重新處理。

2.3 實施效果

經過水泥固化后，對部分固化后的廢物做浸出實驗，結果表明，固化體中Zn，Pb，Cu重金屬浸出濃度最高值分別為15.075、0.543、1.592mg/L，遠低于毒性鑒別標準值（Zn,Pb,Cu的標準值分別是100、5、100mg/L），符合處理標準，可作為一般固體廢棄物填埋處理，大大降低了其對環境造成的影響，真正做到了安全、規范處置。

3 應用中的關鍵問題

3.1 設備的腐蝕

固化工藝所接觸的危險廢物大多數具有腐蝕性，（例如含重金屬類危險廢物一般顯酸性，而含鉻廢物呈堿性），某些藥劑也可能是酸類或堿類物質，因此固化設備就可能直接或間接受到不同程度的腐蝕。

由于某些危險廢物還可能散發出腐蝕性氣體，所以固化設備會受到氣體、液體聯合作用導致的雙重腐蝕。因此，在實際生產中應考慮固化工藝設備的材質應滿足耐酸、耐堿、耐腐蝕等性能要求，同時在危險廢物的暫存區域和加料區域設計必要的通風系統，避免形成氣體腐蝕的小環境。

3.2 攪拌順序和攪拌時間

危險廢物、水泥、水和藥劑進入攪拌機后進行混合攪拌，一般先進行藥劑與廢物的攪拌，攪拌均勻后再與水泥一起進行干攪，再逐漸加水進行整體混合攪拌；這樣可避免水泥中的Ca2+、Mg2+等離子與廢物爭奪藥劑中穩定化因子，從而提高處理效果，降低運行成本。盡量不要先加水，否則飛灰和水泥等容易漂浮于水面上，攪拌時容易形成"疙瘩"，影響固化效果。

3.3 藥劑的選用

危險廢物固化所需藥劑根據廢物特性不同可選種類很多，主要包括無機硫化物沉淀劑，有機硫化物沉淀劑和高分子有機螯合劑等。

藥劑的選用要考慮使用效果、生產成本和安全方面的因素。在處理重金屬危險廢物時，應使用硫代硫酸鈉、硫化鈉或重金屬穩定劑，這類藥劑價格相對便宜，處理效果好，但要注意在儲存和使用過程中防止H2S的溢出；在處理含汞廢物和焚燒飛灰時，應使用硫脲或硫代酰胺，這類藥劑可以將廢物中的重金屬濃度降到很低，而且非常穩定，適宜的pH值范圍也較大，但價格較高；高分子有機螯合劑類運用的相對較少，主要是因為其價格最高，故其應用實例不多。

3.4 二次污染

為保證固化車間的環境衛生，應考慮采取防止二次污染的措施，對于廢物卸料區和上料區應設置吸風罩，使勞動工人操作空間形成負壓，避免刺激性氣味的溢出；在配料機上方設置彩板包封，避免粉塵飛揚；在攪拌機出口下方設置移動式廢水收集箱，這樣可防止攪拌機出口泄露的廢水飛濺和四溢。

3.5 固化體成型問題

從攪拌機攪拌完畢后出來的固化體是否需要成型，一直是國內爭論的問題，一種觀點認為固化體應通過模具或成型機成型，形成形狀規則并具有一定強度的固化砌塊，這樣可以方便后續的運輸，靈活選用叉車或自卸車，同時固化砌塊具有一定的強度是進入安全填埋場的一個條件，其抗壓強度宜控制在0.98～4.90MPa。另一種觀點認為，固化體不需成型，不需考慮固化體進入填埋場的強度，從攪拌機出來的應是半固態或漿狀的固化體，固化體用泵送或車輛直接運至填埋場進行攤鋪填埋作業并在填埋場進行養護并凝硬，國內的某些安全填埋場就采用該種方式。

2種方式各有利弊，第1種方式固化體運輸方便，固化用水量小，但需要增加成型機或模具等設備，還需建養護廠房，投資較大；第2種方式不需建養護廠房，不需成型設備，土建和設備投資小，但固化用水量大，固化體進入填埋場如采用車輛運輸，車輛要采取防滲漏措施，否則容易造成沿途二次污染，而對于某些粘性污泥或有機污泥固化體還存在卸料難的問題；如采用泵送方式，固化體輸送泵和管道磨損大，維修量大，壽命短，一般不超過10a，大的固化體有造成管道堵塞的危險，質量較好的泵需從國外進口，價格昂貴，運行成本高。

結束語

總之，固化處理方法過程簡單、便于操作，處理效果明顯，對地下水的污染非常低，而且在減少固體廢棄物的產生，也能盡量使其能充分地被循環利用。筆者相信，隨著科學技術的不斷發展，對固體廢棄物的處理方法將會越來越完善、先進。

[1]蔡冠梁，韓莎莎，梁濤.固廢處理新技術--改進的硫磺固化技術處理重金屬鹽的研究[A].2008中國環境科學學會學術年會優秀論文集（中卷）[C].2008.