危險廢物焚燒殘渣的穩(wěn)定化處理技術(shù)研究

羅小銳

摘要：本試驗采用腐植酸、Na2S、和Na3PO4三種穩(wěn)定劑對某廠危險廢物的焚燒殘渣進行穩(wěn)定，通過殘渣穩(wěn)定化的時間對比、穩(wěn)定劑投入量的對比，對最佳穩(wěn)定劑的選擇以及最佳反應(yīng)時間和投入量進行了確定。試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，投入15%的Na3PO4穩(wěn)定效果最好，并且處理7d效果最佳，Pb、Zn、Cu和Ni的去除率分別為100%、93%、95%和58%。

關(guān)鍵詞：焚燒殘渣；穩(wěn)定化；效果

焚燒法作為危險廢物“三化”處理的一種有效措施得到了廣泛的應(yīng)用[1]，但焚燒殘渣由于具有很高的重金屬含量和浸出毒性，須經(jīng)穩(wěn)定化處理后滿足進場要求才可填埋。穩(wěn)定化處理技術(shù)已成為處置焚燒殘渣的重要手段之一。由于危險廢物焚燒殘渣的成分復(fù)雜多變，這對殘渣的后續(xù)穩(wěn)定化處理具有較大的影響，導(dǎo)致處理效率不高，成本浪費，并增加了環(huán)境風(fēng)險。本文針對某廠危險廢物的焚燒殘渣進行了穩(wěn)定化處理，穩(wěn)定劑采用腐植酸、硫化鈉（Na2S）和磷酸鈉（Na3PO4）三種，通過對殘渣處理的穩(wěn)定化時間、穩(wěn)定劑的投入量來確定穩(wěn)定劑的使用。

一、試驗材料與方法

（一）試驗材料

試驗材料來自于某廠危險廢物的焚燒殘渣，首先對殘渣所含的金屬進行檢測，確定重金屬的成分與含量。測定結(jié)果見表1。

表1 焚燒殘渣中重金屬的成分及含量

重金屬 質(zhì)量濃度/（mg*L-1） 標(biāo)準(zhǔn)值/（mg*L-1）

Pb 8.375 5

Zn 214.735 75

Cd 0.237 0.5

Be 0.052 0.2

Cr 3.242 12

Ba 1.561 150

Cu 279.264 75

Ni 23.476 15

表1結(jié)果表明，殘渣中Pb、Zn、Cu和Ni的含量嚴(yán)重超標(biāo)。

（二）試驗方法

1、穩(wěn)定化處理時間對比試驗

根據(jù)《固體廢物 浸出毒性浸出方法 醋酸緩沖溶液法》進行試驗操作。分別投入18%的腐植酸、Na2S和Na3PO4穩(wěn)定劑與殘渣進行混合，并置于自然條件下反應(yīng)，反應(yīng)處理時間分別為1d、7d、14d和21d。將達到反應(yīng)時間的殘渣進行烘干，然后根據(jù)毒性浸出程序進行浸提[2]。浸提液為醋酸溶液（pH=2.88），在1g殘渣中加入浸提液20mL，然后在25℃下進行振蕩，振蕩速度為130r/min，振蕩時間為20h。將浸出液用于金屬含量的測定。重金屬去除率p為：

p=（c1-c2）/c1×100%

其中，c1為穩(wěn)定化處理前的重金屬質(zhì)量濃度mg/L；c2為穩(wěn)定化處理后的重金屬質(zhì)量濃度mg/L。

2、穩(wěn)定劑投入量對比試驗

根據(jù)殘渣穩(wěn)定化處理時間對比試驗的結(jié)果，選取兩種最優(yōu)的穩(wěn)定劑，進行穩(wěn)定劑投入量的對比試驗。將選出的最佳穩(wěn)定劑的投入量依次設(shè)計為3%、9%、12%、、15%和18%。在最佳的穩(wěn)定化處理時間下進行投入量的對比試驗。

其中，采用火焰原子吸收分光光度法進行Pb、Zn、Cu和Ni的含量測定[3]。

二、試驗結(jié)果與分析

（一）穩(wěn)定化處理時間對比試驗結(jié)果

表2結(jié)果顯示腐植酸的穩(wěn)定處理效果不理想，普遍較低。其中，在21d的處理結(jié)果Pb、Zn、Cu和Ni的去除率分別為69%、78%、83%和33%。并且穩(wěn)定化處理后的Cu含量仍然超過相關(guān)規(guī)定限值。

Na2S經(jīng)過14d的反應(yīng)，穩(wěn)定化效果處于最佳的狀態(tài)，其中Pb和Cu的去除率分別為98%和92%，但是Zn和Ni的去除效果不佳，僅為74%和43%，14d以后的處理效果明顯下降。

試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Na3PO4的穩(wěn)定化處理試驗結(jié)果最理想，穩(wěn)定化效果最好。Na3PO4對殘渣處理7d的時間最佳，Pb、Zn、Cu和Ni的去除率分別為100%、93%、95%和58%，均比其他穩(wěn)定劑（7d）的處理效果好。

表2 穩(wěn)定化處理試驗結(jié)果（%）

重金屬 腐植酸 Na2S Na3PO4

反應(yīng)時間 反應(yīng)時間 反應(yīng)時間

1d 7d 14d 21d 1d 7d 14d 21d 1d 7d 14d 21d

Pb 35 27 43 69 80 100 98 88 65 100 98 98

Zn 32 23 21 78 18 60 74 62 83 93 95 95

Cu 31 20 5 83 70 95 92 87 92 95 96 93

Ni 31 18 17 33 12 41 43 41 35 58 42 78

綜上所述，腐植酸、Na2S和Na3PO4的最佳處理時間分別為21d、14d和7d。其中Na3PO4穩(wěn)定化處理效果最佳，因此選擇Na3PO4作為穩(wěn)定劑，處理時間為7d。

（二）穩(wěn)定劑投入量對比試驗結(jié)果

根據(jù)試驗1的試驗結(jié)果，進行該穩(wěn)定劑投入量的確定。

表3 Na3PO4穩(wěn)定劑投入量對殘渣穩(wěn)定效果的影響

穩(wěn)定劑投入比例（%） 重金屬去除率（%）

Pb Zn Cu Ni

3 53.11 7.24 38.43 17.79

9 81.53 41.02 85.27 25.44

12 83.21 53.74 91.17 27.68

15 100.00 93.15 95.23 58.26

18 100.00 91.24 94.77 57.59

表3結(jié)果顯示，Na3PO4穩(wěn)定劑處理后，殘渣的重金屬均低于規(guī)定限值，其中15%的投入量效果最佳，四種重金屬的去除率分別為100.00%、93.15%、95.23%和58.26%；當(dāng)投入量為18%時，四種重金屬的去除率分別為100.00%、91.24%、94.77%和57.59%；兩者之間沒有明顯的差別，甚至Zn、Cu和Ni的去除率還有所下降。因此，投入15%的Na3PO4穩(wěn)定劑為最佳。

三、結(jié)論

上述試驗結(jié)果表明，不同的穩(wěn)定劑對殘渣處理的效果不同，并且穩(wěn)定劑對殘渣的穩(wěn)定效果受到處理時間和投入量的影響。本次試驗發(fā)現(xiàn)，腐植酸的在酸性條件下對殘渣的穩(wěn)定處理效果最差；硫化鈉（Na2S）的效果一般，最佳的反應(yīng)時間為14d；磷酸鈉（Na3PO4）的穩(wěn)定效果最佳，最佳反應(yīng)時間為7d，最佳投入量為15%。因此，在對殘渣穩(wěn)定的實際應(yīng)用中可選擇磷酸鈉（Na3PO4）作為穩(wěn)定劑。

參考文獻

[1]聶永豐.三廢處理工程技術(shù)手冊（固體廢物卷）[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2000.

[2]宋二喜，廖燕，張弛等.危險固體廢物焚燒殘渣的穩(wěn)定化處理研究[J].環(huán)境污染與防治，2011，（11）

[3]鄧友華.危險廢物焚燒殘渣穩(wěn)定化/固化技術(shù)研究[D].浙江工商大學(xué)，2012.