重金属危废的固化处置工艺

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总第181期

2019年第3

山西化工SHANXI CHEMICAL INDUSTRYTotal 181

No. 3, 2019

环境保护 DOI: 10.

16525/j. cnki. cnl4-1109/tq. 2019. 03. 68

重金属危废的固化处置工艺

傅垣洪(1.山西大地环境投资控股有限公司,山西 太原

030001;

2.山西大地民基生态环境股份有限公司,山西 太原 030001)

摘要:重金属水泥固化通过水泥无机胶结与螯合剂络和重金属的双重作用,

对高含量重金属污泥稳定

/

固化良好,并且设备操作简单,成本廉价,固化体强度高,长期稳定。

关键词:重金属;水泥固化;螯合剂

;稳定化

中图分类号:X705 文献标识码:A 文章编号:1004-7050(2019)03-0192-03

引言随着经济的发展,重工业的崛起,使得重金属在 环境中大量累积,工业污染随之增长。同时,随着利

润的诱惑,私自排放经常出现,污染形式严峻,治理

势在必行。“十三五”规划中,

重金属污染的治理已

成为我国现阶段环保工作的重点,于此同时,重金属 固化处置工艺成为最有力的环境保障。重金属稳 定/固化技术中能同时满足处置量大、成本廉价、固

化效果良好、

稳定效果良好、适应物料各种种类的就 只有水泥固化处置工艺,因此,水泥固化重金属危废 处置工艺已在全国广泛应用。1重金属1.1重金属定义重金属是指密度大于5 g/cm3的金属(一般来 讲密度大于4. 5 g/cm3的金属)。1.2重金属种类在自然界存在的多种有色金属,人们按照性质、 用途、分布及储量的不同,将其分为重金属、轻金属、 贵金属和稀有金属四类。在工业上划入重金属的基 本是在元素周期表上比较靠后的、原子序数在23以 上的、相对原子质量比较高、密度大于4. 5 g/cm3的 金属,如,铜(Cu)、镰(Ni)、钻(Co)、铅(Pb)、锌(Zn)、 锡(Sn)、铸(Sb)、做(Bi)、汞(Hg)和镉(Cd)等元素。收稿日期:2019-05-15基金项目:山西省重点研发项目(201803D31044;201804D131049-l; 201603D421044)作者简介:傅垣洪,男,1967年出生,毕业于山西大学,本科,高级工 程师,从事环境保护方面工作。1. 3重金属对人体的危害重金属对人体的伤害极大,通过饮用水、皮肤接 触、食物链的途径,都会对人体健康造成影响。常见 的有,汞会迅速被人体吸收,沉积在肝脏,对大脑、神 经系统破坏极大;铅一旦进入人体将很难排除,直接 伤害人的脑细胞,造成婴幼儿智力低下;钳会使人患 上多发性神经炎;镉会以离子形式沉积在骨骼中,阻 止钙离子吸收,导致骨质疏松症;碑是砒霜的组分之 一,可致癌、中毒。重金属中任何一种都能引起人神 经系统、代谢系统的紊乱,导致慢性中毒

,从而诱发

各种疾病。

2重金属污染的现状重金属污染主要分为人为污染和工业污染。随 着重工业的发展,经济的腾飞,

工业污染液产生量随

之加大,重工业产生的重金属废液、重金属污泥随之

增长。由于以前环保力度不到位,企业为了利润

,私

自排放,造成大量的水土污染,

致使污染面积、

规模

翻倍皿。目前,我国水体的重金属污染十分严重,全

国城市地下水、江河流域、近岸海域海水重金属超标

污染程度严重。调查和研究较多的是镉

。我国的镉

污染比较普遍,

涉及

11个省市;

我国土壤⑵含锌为

3 mg/kg〜709

mg/kg,

平均值为100 mg/kg

而受污

染后的土壤中镉、

锌含量成倍增高。重金属污染形

势严峻,引发环境问题的后果也十分严重

,因此,安

全处置重金属污染问题,对重金属污染物的治理势

在必行。

3固化处置工艺

3.1水泥固化法

常见的水泥是一种凝结快的水硬性胶凝材料, 2019年第3

期傅垣洪:重金属危废的固化处置工艺

193・

以其快硬、抗渗透性较强的特性广泛应用于各种建

筑行业,同时水泥也可作为我国危险废物无害化、稳 定化处理方法的一种重要原料。水泥固化法就是利 用了水泥的水化反应生成坚硬稳定的水泥固化体, 来降低危险废物中重金属成分浸出。高波等⑶研究 发现,先进行药剂与废物搅拌,搅拌均匀后再与水泥

进行搅拌,

最后再逐渐加水进行搅拌,搅拌时间控制

在0. 5

min

〜2 min

为宜,效果最佳。

水泥价格低

廉,

是一种经济的固化方式。

3.2塑料固化法

塑料固化法是将塑料作为凝结剂⑷,将含有重

金属污泥中固态物作为塑料的填料,加入适量的催

化剂混合搅拌,使其共聚合的固化方法。其产生的 固化体还可以作为一般建筑材料等加以利用。塑料 固化技术按所用塑料种类不同可分为热塑性塑料固 化和热固性塑料固化两类。这种方法可以在常温下 操作,但是塑料耐老化性能较差,后期维护监管力度 要加强。3.3水玻璃固化法水玻璃即硅酸钠的水溶液,是一种无机黏合剂 (Na2O・九SiO2),由于它黏结力强、强度高、耐酸性 好被广泛应用于涂刷材料表面、制作速凝防水剂和 硅胶等。而水玻璃固化是以水玻璃为固化剂,无机 酸类作为辅助剂,进行中和与缩合脱水反应后,形成 凝胶体,将有害废物包裹在内,逐步形成水玻璃固化 体。水玻璃固化法工艺简单,重金属浸出率低,碱 性强。3.4沥青固化法沥青有良好的黏结性、化学稳定性、弹性、塑性 和辐射稳定性,它与危险废物通过加热法或乳化法 充分混合搅拌,经皂化反应使有害物质包裹在沥青 中固化。经沥青固化处理所生成的固化体空隙小、 致密度高、抗浸出性强,现多用于固化放射性废物的 处理。4重金属危险废弃物固化工艺的选择重金属危险废物成份不一,具有有机物、无机 物,所以不能选择沥青固化法与塑料固化法,因为重 金属危险废弃物中含有的有机物会与沥青和塑料发 生反应,使其性质改变,导致固化效果不佳;由于重 金属危险废弃物酸碱性不一,具有酸性、碱性、中性, 而且危险废弃物填埋场污染控制标准中要求进入填 埋厂物料的浸出液pH值为7〜12,为弱碱性,然而 水玻璃固化法因水玻璃不能在碱性环境中使用,所 以,水玻璃固化法不适用于重金属危险废弃物的处 理;而水泥固化法适用不同的酸碱性,并且水泥价格 低廉,设备简单,固化体强度高、长期稳定性好,不同 种类的重金属废物可选择不同成分的水泥和螯合剂 进行络合作用,以达到最理想的处理方法。5水泥固化工艺5.1工艺流程将需要固化处理的含重金属废料及其固化剂、 药剂采样后送实验室进行实验分析,有害废物性质 采用稳定化实验和浸出实验进行测试,以确定最佳 固化剂、稳定剂、水的配比方案。将物料送至搅拌机 斗式贮留槽上料系统,经计量后,将其卸入搅拌机 内,同时将其计量信息输送至控制室。水泥、粉煤灰 药剂和水等物料按照实验所得比例通过各自的输送 系统送入。集中控制室按照输入搅拌机的废物种 类、质量和实验室稳定化试验初步确定的固化剂、稳

定剂配比,分别向水泥、清水、稳定剂溶液计量设备

发送计量指令,

向搅拌机加入固化剂和稳定剂

。作

业顺序为先加稳定剂,后加固化剂,

之后加水

,将进

入搅拌机的废物、固化剂、

稳定剂和水充分搅拌混

合。搅拌均匀后

开闸卸料

,卸料口卸入自卸翻斗车

运至固化体养护区养护,并取样进行浸出毒性检测。 经浸出毒性检测后,满足《危险废物填埋场污染控制

标准》中填埋物入场要求的固化体

,经

3 d养护后压

实填埋。不合格品由养护厂房返回预处理间经破碎 后重新固化处理。具体工艺流程由图

1。

I计氐备 I

上料埃统 I

计氐备

I固化体料箱

悵出毒性检测T重新处理|

庆全填埋|图1工艺流程图

5.2工艺参数

物料水泥比例:

100 : 10〜20(

质量比);物料水

分控制:

70%〜80%

;螯合剂比例

100 : 1〜5

质量

比);养护室温度:20 °C〜25 °C ;养护室水分:60%〜 80%。

危险废物填埋场污染控制标准见第194页表lo