重金屬危廢的固化處置工藝

重金屬危廢的固化處置工藝傅垣洪【摘要】重金屬水泥固化通過(guò)水泥無(wú)機(jī)膠結(jié)與螯合劑絡(luò)和重金屬的雙重作用，對(duì)高含量重金屬污泥穩(wěn)定/固化良好，并且設(shè)備操作簡(jiǎn)單，成本廉價(jià)，固化體強(qiáng)度高,長(zhǎng)期穩(wěn)定.【期刊名稱】《山西化工》【年(卷)，期】2019(039)003【總頁(yè)數(shù)】3頁(yè)(P192-194)【關(guān)鍵詞】重金屬;水泥固化;螯合劑;穩(wěn)定化【作者】傅垣洪【作者單位】山西大地環(huán)境投資控股有限公司,山西太原030001;山西大地民基生態(tài)環(huán)境股份有限公司,山西太原030001【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】X705引言隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，重工業(yè)的崛起，使得重金屬在環(huán)境中大量累積，工業(yè)污染隨之增長(zhǎng)。同時(shí)，隨著利潤(rùn)的誘惑，私自排放經(jīng)常出現(xiàn)，污染形式嚴(yán)峻，治理勢(shì)在必行。〃十三五”規(guī)劃中，重金屬污染的治理已成為我國(guó)現(xiàn)階段環(huán)保工作的重點(diǎn)，于此同時(shí)，重金屬固化處置工藝成為最有力的環(huán)境保障。重金屬穩(wěn)定/固化技術(shù)中能同時(shí)滿足處置量大、成本廉價(jià)、固化效果良好、穩(wěn)定效果良好、適應(yīng)物料各種種類的就只有水泥固化處置工藝，因此，水泥固化重金屬危廢處置工藝已在全國(guó)廣泛應(yīng)用。1重金屬1.1重金屬定義重金屬是指密度大于5g/cm3的金屬(一般來(lái)講密度大于4.5g/cm3的金屬)。1.2重金屬種類在自然界存在的多種有色金屬，人們按照性質(zhì)、用途、分布及儲(chǔ)量的不同，將其分為重金屬、輕金屬、貴金屬和稀有金屬四類。在工業(yè)上劃入重金屬的基本是在元素周期表上比較靠后的、原子序數(shù)在23以上的、相對(duì)原子質(zhì)量比較高、密度大于4.5g/cm3的金屬，如，銅(Cu)、鎳(Ni)、鉆(Co)、鉛(Pb)、鋅(Zn)、錫(Sn)、銻(Sb)、祕(mì)(Bi)、汞(Hg)和鎘(Cd)等元素。1.3重金屬對(duì)人體的危害重金屬對(duì)人體的傷害極大，通過(guò)飲用水、皮膚接觸、食物鏈的途徑，都會(huì)對(duì)人體健康造成影響。常見的有，汞會(huì)迅速被人體吸收，沉積在肝臟，對(duì)大腦、神經(jīng)系統(tǒng)破壞極大；鉛一旦進(jìn)入人體將很難排除，直接傷害人的腦細(xì)胞，造成嬰幼兒智力低下;鉈會(huì)使人患上多發(fā)性神經(jīng)炎；鎘會(huì)以離子形式沉積在骨骼中，阻止鈣離子吸收，導(dǎo)致骨質(zhì)疏松癥；碑是砒霜的組分之一，可致癌、中毒。重金屬中任何一種都能引起人神經(jīng)系統(tǒng)、代謝系統(tǒng)的紊亂，導(dǎo)致慢性中毒，從而誘發(fā)各種疾病。2重金屬污染的現(xiàn)狀重金屬污染主要分為人為污染和工業(yè)污染。隨著重工業(yè)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)的騰飛，工業(yè)污染液產(chǎn)生量隨之加大，重工業(yè)產(chǎn)生的重金屬?gòu)U液、重金屬污泥隨之增長(zhǎng)。由于以前環(huán)保力度不到位，企業(yè)為了利潤(rùn)，私自排放，造成大量的水土污染，致使污染面積、規(guī)模翻倍［1］。目前，我國(guó)水體的重金屬污染十分嚴(yán)重，全國(guó)城市地下水、江河流域、近岸海域海水重金屬超標(biāo)污染程度嚴(yán)重。調(diào)查和研究較多的是鎘。我國(guó)的鎘污染比較普遍，涉及11個(gè)省市；我國(guó)土壤［2］含鋅為3mg/kg~709mg/kg,平均值為100mg/kg而受污染后的土壤中鎘、鋅含量成倍增高。重金屬污染形勢(shì)嚴(yán)峻，引發(fā)環(huán)境問題的后果也十分嚴(yán)重，因此，安全處置重金屬污染問題，對(duì)重金屬污染物的治理勢(shì)在必行。3固化處置工藝3.1水泥固化法常見的水泥是一種凝結(jié)快的水硬性膠凝材料，以其快硬、抗?jié)B透性較強(qiáng)的特性廣泛應(yīng)用于各種建筑行業(yè)，同時(shí)水泥也可作為我國(guó)危險(xiǎn)廢物無(wú)害化、穩(wěn)定化處理方法的一種重要原料。水泥固化法就是利用了水泥的水化反應(yīng)生成堅(jiān)硬穩(wěn)定的水泥固化體，來(lái)降低危險(xiǎn)廢物中重金屬成分浸出。高波等［3］研究發(fā)現(xiàn)，先進(jìn)行藥劑與廢物攪拌，攪拌均勻后再與水泥進(jìn)行攪拌，最后再逐漸加水進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間控制在0.5min~2min為宜，效果最佳。水泥價(jià)格低廉，是一種經(jīng)濟(jì)的固化方式。3.2塑料固化法塑料固化法是將塑料作為凝結(jié)劑［4］,將含有重金屬污泥中固態(tài)物作為塑料的填料，加入適量的催化劑混合攪拌，使其共聚合的固化方法。其產(chǎn)生的固化體還可以作為—般建筑材料等加以利用。塑料固化技術(shù)按所用塑料種類不同可分為熱塑性塑料固化和熱固性塑料固化兩類。這種方法可以在常溫下操作，但是塑料耐老化性能較差，后期維護(hù)監(jiān)管力度要加強(qiáng)。3.3水玻璃固化法水玻璃即硅酸鈉的水溶液，是一種無(wú)機(jī)黏合劑(Na2O?nSiO2)，由于它黏結(jié)力強(qiáng)、強(qiáng)度高、耐酸性好被廣泛應(yīng)用于涂刷材料表面、制作速凝防水劑和硅膠等。而水玻璃固化是以水玻璃為固化劑，無(wú)機(jī)酸類作為輔助劑，進(jìn)行中和與縮合脫水反應(yīng)后，形成凝膠體，將有害廢物包裹在內(nèi)，逐步形成水玻璃固化體。水玻璃固化法工藝簡(jiǎn)單，重金屬浸出率低，堿性強(qiáng)。3.4瀝青固化法瀝青有良好的黏結(jié)性、化學(xué)穩(wěn)定性、彈性、塑性和輻射穩(wěn)定性，它與危險(xiǎn)廢物通過(guò)加熱法或乳化法充分混合攪拌，經(jīng)皂化反應(yīng)使有害物質(zhì)包裹在瀝青中固化。經(jīng)瀝青固化處理所生成的固化體空隙小、致密度高、抗浸出性強(qiáng)，現(xiàn)多用于固化放射性廢物的處理。4重金屬危險(xiǎn)廢棄物固化工藝的選擇重金屬危險(xiǎn)廢物成份不一，具有有機(jī)物、無(wú)機(jī)物，所以不能選擇瀝青固化法與塑料固化法，因?yàn)橹亟饘傥ｋU(xiǎn)廢棄物中含有的有機(jī)物會(huì)與瀝青和塑料發(fā)生反應(yīng)，使其性質(zhì)改變，導(dǎo)致固化效果不佳；由于重金屬危險(xiǎn)廢棄物酸堿性不一，具有酸性、堿性、中性，而且危險(xiǎn)廢棄物填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)中要求進(jìn)入填埋廠物料的浸出液pH值為7~12,為弱堿性，然而水玻璃固化法因水玻璃不能在堿性環(huán)境中使用，所以，水玻璃固化法不適用于重金屬危險(xiǎn)廢棄物的處理；而水泥固化法適用不同的酸堿性，并且水泥價(jià)格低廉，設(shè)備簡(jiǎn)單，固化體強(qiáng)度高、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好，不同種類的重金屬?gòu)U物可選擇不同成分的水泥和螯合劑進(jìn)行絡(luò)合作用，以達(dá)到最理想的處理方法。5水泥固化工藝5.1工藝流程將需要固化處理的含重金屬?gòu)U料及其固化劑、藥劑采樣后送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，有害廢物性質(zhì)采用穩(wěn)定化實(shí)驗(yàn)和浸出實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試，以確定最佳固化劑、穩(wěn)定劑、水的配比方案。將物料送至攪拌機(jī)斗式貯留槽上料系統(tǒng)，經(jīng)計(jì)量后，將其卸入攪拌機(jī)內(nèi)，同時(shí)將其計(jì)量信息輸送至控制室。水泥、粉煤灰藥劑和水等物料按照實(shí)驗(yàn)所得比例通過(guò)各自的輸送系統(tǒng)送入。集中控制室按照輸入攪拌機(jī)的廢物種類、質(zhì)量和實(shí)驗(yàn)室穩(wěn)定化試驗(yàn)初步確定的固化劑、穩(wěn)定劑配比，分別向水泥、清水、穩(wěn)定劑溶液計(jì)量設(shè)備發(fā)送計(jì)量指令，向攪拌機(jī)加入固化劑和穩(wěn)定劑。作業(yè)順序?yàn)橄燃臃€(wěn)定劑，后加固化劑，之后加水，將進(jìn)入攪拌機(jī)的廢物、固化劑、穩(wěn)定劑和水充分?jǐn)嚢杌旌稀嚢杈鶆蚝?，開閘卸料，卸料口卸入自卸翻斗車運(yùn)至固化體養(yǎng)護(hù)區(qū)養(yǎng)護(hù)，并取樣進(jìn)行浸出毒性檢測(cè)。經(jīng)浸出毒性檢測(cè)后，滿足《危險(xiǎn)廢物填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》中填埋物入場(chǎng)要求的固化體，經(jīng)3d養(yǎng)護(hù)后壓實(shí)填埋。不合格品由養(yǎng)護(hù)廠房返回預(yù)處理間經(jīng)破碎后重新固化處理。具體工藝流程由圖1。圖1工藝流程圖5.2工藝參數(shù)物料水泥比例：100:10~20（質(zhì)量比）；物料水分控制：70%-80%；螯合劑比例：100:1-5（質(zhì)量比）；養(yǎng)護(hù)室溫度：20°C~25°C;養(yǎng)護(hù)室水分：60%~80%。危險(xiǎn)廢物填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)見第194頁(yè)表1。表1危險(xiǎn)廢物填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)項(xiàng)目穩(wěn)定化控制限值/mg?L-11有機(jī)汞0.0012汞及其化合物（以總汞計(jì)）0.253鉛（以總鉛計(jì)）54鎘（以總鎘計(jì)）0.505總鉻126六價(jià)鉻2.507銅及其化合物（以總銅計(jì)）758鋅及其化合物（以總鋅計(jì)）759鈹及其化合物（以總鈹計(jì)）0.2010鋇及其化合物（以總鋇計(jì)）15011鎳及其化合物（以總鎳計(jì)）1512碑及其化合物（以總碑計(jì)）2.513無(wú)機(jī)氟化物（不包括氟化鈣）10014氰化物似CN計(jì)）56實(shí)例分析山西省某固體廢物處置中心固化車間使用水泥固化工藝，處置高含量金屬污泥、廢液效果顯著，重金屬污染物穩(wěn)定/固化效果達(dá)到99.9%，浸出液達(dá)到《危險(xiǎn)廢物填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》。其他處理案例如表2所示。7結(jié)語(yǔ)重金屬危險(xiǎn)廢物水泥固化法處理效果穩(wěn)定、處理過(guò)程簡(jiǎn)單、處理費(fèi)用低廉，并且，工藝設(shè)備及技術(shù)具有的安全性、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)，適用范圍具有廣泛性、成熟性，而且，水泥固化和藥劑穩(wěn)定化相結(jié)合對(duì)高含量重金屬危廢有良好的固化穩(wěn)定效果，處置結(jié)果完全符合《危險(xiǎn)廢物填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》，物料重金屬浸出液去除率達(dá)到99.99%。表2水泥固化工藝處理金屬污泥、廢液案例廠家物料水泥（物料與螯合劑質(zhì)量比）/%螯合劑（物料與螯合劑質(zhì)量比）/%樣品分析/mg-L-1固化后分析/mg-L-1去除率/%江鈴重型汽車有限公司磷化渣200.5Cu:未檢出;Zn:643.19;Pb:0.1438;Cd:未檢出;Ni:3.1412;Cr:0.0065Cu:未檢出;Zn:0.6319;Pb:未檢出;Cd:未檢出;Ni:0.0128;Cr:未檢出99.99大同精誼環(huán)保危險(xiǎn)廢物處置有限公司飛灰201Cu:47.99;Zn:7391;Pb:59.48;Cd:2.97;Ni:0.9363;Cr:未檢出Cu:未檢出;Zn:1.741;Pb:未檢出;Cd:0.4599;Ni:0.3878;Cr:未檢出99.99山西三維瀚森化工有限公司焚燒飛灰202Cu:0.253;Zn:12846;Pb:0.3963;Cd:0.0266;Ni:0.2433;Cr:未檢出Cu:0.0128;Zn:2.4170;Pb:0.0488;Cd:未檢出;Ni:未檢出;Cr:未檢出99.99恒岳重工有限公司含鉻廢物（液體）203Cu:59.20;Zn:4350;Pb:96100;Cd:7700;Ni:42500;Cr:81459Cu未檢出;Zn:0.1633;Pb:0.3007;Cd:0.0603;Ni:未檢出;Cr:0.931999.99參考文