常用安全处置方法

1.固化

废物固化是用物理-化学方法将有害废物掺合并包容在密实的惰性基材中，使其稳定化的一种过程。固化处理机理十分复杂，目前尚在研究和发展中，固化过程有的是通过控制温度、压力，调整pH值而使有害废物发生化学变化或引入某种稳定的晶格中的过程；有的是通过物理过程将有害废物直接用惰性材料加以包容的过程；有的兼有上述两种过程。

固化所用的惰性材料称为固化剂，有害废物经过固化处理所形成的固化产物称为固化体。对固化处理的基本要求包括：①有害废物经固化处理后所形成的固化体应具有良好的抗渗透性、抗浸出性、抗干湿性、抗冻融性及足够的机械强度等，最好能作为资源加以利用，如作建筑基础和路基材料等；②固化过程中材料和能量消耗要低，增容比（即所形成的固化体体积与被固化废物的体积之比）要低；③固化工艺过程简单、便于操作；④固化剂来源丰富、价廉易得；⑤处理费用低。

固化技术按固化剂分为水泥固化、沥青固化、塑料固化、玻璃固化和石灰固化等。因水泥和石灰价廉易得，本节主要介绍水泥固化和石灰固化。

（1）水泥固化是一种以水泥为固化基材的固化方法。水泥作为结构材料使用已有近百年的历史，它是一种无机胶结材料，水化反应后可形成坚硬的水泥石块，可把砂、石等添加料牢固地粘结在一起。水泥固化处理有害固体废物就是利用水泥的这一特性。水泥固化的基本原理在于通过固化包容减少有害固化废物的表面积和降低其可渗透性，达到稳定化、无害化的目的。

可以用作固化剂的水泥品种很多，通常有普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、矾土水泥和沸石水泥。具体可根据固化处理废物的种类、性质、对固化剂的性能要求选择水泥的品种。

水泥固化过程中，由于废物组成的特殊性，常会遇到混合不均匀、过早或过迟凝固、有害成分的浸出率高、固化体的强度较低等问题。为改善固化条件，提高固化体的质量，需要掺入适量的添加剂。常用的添加剂有吸附剂（如活性氧化铝、粘土、蛭石等）、缓凝剂（如酒石酸、柠檬酸、硼酸盐等）、促凝剂（如水玻璃、铝酸钠、碳酸钠等）和减水剂（表面活性剂）等。

固化产物性能可根据最终处置或使用要求，调节废物-水泥-添加剂-水的配比来控制。对于最终进行安全土地填埋处置和装桶后贮存的废物固化体，其抗压强度要求较低，一般控制在980～4900kPa；对于准备作建筑基材使用的固化物，其抗压强度要求较高，一般控制在9.8MPa以上。固化体的浸出率要尽可能低，浸出液中污染物浓度要低于相应污染物的浸出毒性鉴别标准。水泥固化防止有害重金属溶出的机理有两种：①有害重金属在碱性钙中形成溶解度极小的不溶性氢氧化物；②生成水泥矿物时，与钙或铝等进行转换反应，形成固溶体，被固定在矿物中。鉴于水泥固化的机理，因而对难以利用氢氧化物的难溶特性处理的水银和两性金属铅以及需要还原处理的六价铬等，需要用药剂进行不溶化和还原处理。现在有专用螯合剂用于固定这些物质，但是价格高且易受pH值的影响。水泥固化法也存在一些问题，比如由于向灰渣中加水泥而增加了最终处理量；填埋处理后，由于所含盐类大部分可被雨水溶出，因此需要严格的填埋管理；对于二恶英类物质不宜直接固化，最好热分解后采用水泥固化；专用的螯合剂价格高，增加了处理费用。

利用水泥固化法可以处理多种有害废物，下面仅举几个典型的工艺配方实例。

1）电镀污泥的固化。固化采用的425号普通硅酸盐水泥，当水灰比为0.47～0.88，水泥废物比为0.67～4.00时，固化物抗压强度为5.79～29.5MPa。铅的浸出浓度为（1.7～16.3）×10－3 mg/L，镉的浸出浓度为（0.09～0.45）×10－3mg/L，铬的浸出浓度为（7.45～17.10）×10－3mg/L，远低于浸出毒性鉴别标准。(www.xing528.com)

2）含铅泥渣的固化。固化处理的泥渣含铅1.23%、含汞1.9%。当采用50份泥渣、250份水泥、100份水、5份聚乙烯醇和5份10.5%的Na2 B4O7溶液的配比时，经48h养护后即可得到强度适宜，铅、汞基本不浸出的固化产物。

3）含汞泥渣的固化。日本曾对含汞381mg/L的泥渣进行水泥固化，其配比是200份泥渣、400份水泥、400份砂、85份石灰、70份水和60份5%的硫脲溶液，固化物的抗压强度可达到27.9MPa。将固化物在水中浸泡28d，测得水中含汞量仅为0.001mg/L，为工业废水排放标准的1/50。

（2）石灰固化是以石灰为固化剂，以粉煤灰或水泥窑灰为填料，用于固化含有硫酸盐或亚硫酸盐类废渣的一种固化方法。其原理是基于水泥窑灰和粉煤灰中含有活性氧化铝和二氧化硅，能与石灰和含硫酸盐、亚硫酸盐废渣中的水反应，经凝结、硬化后形成具有一定强度的固化体。

石灰固化法的优点是使用的材料来源丰富，价廉易得；操作简单，不需要特殊的设备，处理费用低；被固化的废渣不要求脱水和干燥；可在常温下操作等。其缺点主要是石灰固化体的增容比偏大，固化体易受酸性介质浸蚀，需对固化体表面进行涂覆。

日本对垃圾焚烧灰渣的处理还采用药剂处理法、熔融固化法、酸或其它溶剂稳定法等［29］。药剂处理法是向灰渣中添加重金属固定剂和水，均匀混合形成不溶性化合物，从而固定重金属的方法。重金属固定剂有氯化二铁、液体硫酸铝、硫化钠等无机物和水溶性螯合高分子等。这些药剂不管是单独或混合作用，都能得到较好的效果。通常，由于煤灰具有很强的碱性，几乎所有的重金属都不溶出，但是由于铅在碱性条件下容易溶出，所以添加试剂、调整pH，对防止铅的溶出有较大效果。高分子螯合剂的添加对在低pH范围防止水银溶出有效果。药剂处理法与水泥固化法并用有较大效果。药剂处理法具有处理过程比较简单，设备投资低，不加水泥最终处理量少的优点。药剂处理法有以下问题：①高分子螯合剂的价格较高；②填埋处理后，由于雨水会溶出大部分盐类，需要进行严格的填埋管理；③pH值较低时，当添加药剂进行调整后，有时会产生有害气体。

熔融固化法有电熔化法（电弧炉、等离子炉、电阻炉、微波炉）和燃烧熔化法（薄膜熔化炉、内部熔化炉、焦炭熔化炉、回转熔化炉）两大类。这些方法都是在1300～1600°C的高温中加热灰渣，使有机物热分解、燃烧、气化，而使无机物熔化成玻璃质的熔渣，因此有下列优点：①约90%的除尘灰转变成物理化学性质稳定的熔渣被排出；②由于熔渣的体积比除尘灰小，排放物质的体积减少；③通过熔化处理，可分解除尘灰中99.9%的二恶英类，从而防止二恶英类被排放到环境中；④从熔渣中溶出的重金属、盐类极其微少。这种方法有一些问题：①在熔化处理过程中，灰渣中含有的低熔点重金属将挥散到排放气体中，因此必须在装置的后部捕集这些重金属，并做进一步处理；②由于用1200～1400°C高温对灰渣进行加热，需要电力和补助燃料，因此运行费用高。

2.灰渣处置

固化处理灰渣是为了降低重金属的浸出毒性，重金属一旦被固定在所处理的灰渣中，就可用相对便宜的填埋法对之进行处理，而昂贵的地下处置法就不再需要了。

Aldo Jakob对三种飞灰的水泥固化技术进行了比较：①未洗飞灰的水泥固化；②中性水洗飞灰后的水泥固化；③酸洗后的水泥固化。可以得出，未经淋洗的飞灰水泥固化后产生一种高氯和高重金属含量的炉渣，由于其含有大量的氯化物，所以需大量昂贵的有良好水力性能的优质水泥。中性水淋洗后的飞灰首先浸析的是碱土金属和碱金属的氯化物，在此过程中，溶解性的重金属氯化物转变成可沉降的重金属氢氧化物，过滤后用少量的廉价水泥固化会产生一种含少量氯但高重金属含量的固化体，但这时所含的重金属已不可浸析，故可用填埋法来处理它。飞灰经酸洗后不再含有害重金属和氯化物，可用很少量的水泥进行固化。