2.1水泥固化
水泥固化是基于水泥的水合和水硬胶凝作用而对废物进行固化处理的一种方法,它将废物和普通水泥混合,形成具有一定强度的固化体,从而达到降低废物中危险成分浸出的目的。固化/稳定化技术是处理含重金属废物的重要方法之一,以水泥为基质的固化/稳定化技术已广泛应用于有毒废弃物的处理[1]。宁丰收等[2]采用水泥固化的方法对铬渣进行处理,Cr6+的浸出质量浓度在国家标准以下,固化体用于填埋是长期安全的。袁玲等[3]研究了焚烧飞灰中重金属物质的浸出问题,考察了水泥对焚烧飞灰中重金属物质固化的效果。研究表明,用水泥稳定固化焚烧飞灰中重金属物质的效果良好,重金属物质通过物理固封、替代或吸附等形式可固化进水泥水化产物结构中。Charles M Wilk[4]等采用水泥做粘合剂,固化后的废弃物可用于建筑公路路基的材料。淋滤液毒性试验研究表明,处理后废弃物淋滤出的铅含量很少,可达标。水泥固化法对含高毒重金属废物的处理特别有效,固化工艺和设备比较简单,设备和运行费用低,水泥原料和添加剂便宜易得,对含水量较高的废物可以直接固化,固化产品经过沥青涂覆能有效地降低污染的浸出,固化体的强度、耐热性、耐久性均好,有的产品可作路基或建筑物基础材料。水泥固化的缺点是:水泥固化体的浸出率较高、固化体增容大等。
2.2 化学药剂稳定化
化学药剂稳定化技术是利用化学药剂通过化学反应使有害废物转变为低溶解性、低迁移性及低毒性物质的过程。张妍[5]等利用磷灰石对焚烧飞灰的重金属稳定化效果进行研究,处理后焚烧飞灰的重金属浸出毒性(部分样品除镉外)均达到了危险废物填埋入场控制限值。稳定化产物都具有较好的稳定化效果,减少了稳定化产物在环境条件下的二次污染的风险。汪莉[6]等利用单质硫能有效地固定渣中的重金属,随着硫加入量的增加,固化体浸出液中的镉和锌浓度降低,固定效果增强。固化体冷却方式对重金属固定效果及固化体的表面形貌影响不大,粗细废渣颗粒的混合有利于镉的固定。Hoye[7]等人在研究中认为,沸石在用于处理污染土壤以吸附金属方面大有应用前景。另外,腐殖酸和灰黄霉酸能和重金属形成络合物,一些低分子量的有机酸也能和重金属形成络合物。化学药剂稳定化其增容比远远低于常规的稳定化/固化方法。化学药剂稳定化技术以处理重金属废物为主,到目前为止已发展了许多重金属稳定化技术,包括:pH值控制技术、氧化/还原电势控制技术、沉淀技术、吸附技术、离子交换技术、其他技术。近年来国际上提出采用高效的化学稳定化药剂进行无害化处理的概念,并已成为重金属废物无害化处理领域的研究热点。
2.3 熔融固化
熔融固化技术主要是将有害废物和细小的玻璃质混合,经混合造粒成型后,在高温下熔融一段时间,待有害废物的物理和化学状态改变后,降温使其固化,形成玻璃固化体,借助玻璃体的致密结晶结构,确保重金属的稳定。在国内外,对于熔融固化处理技术都做过大量的研究。潘新潮[8]等利用热等离子体发生器装置对垃圾焚烧飞灰进行熔融固化处理,熔融固化技术使熔渣中重金属的浸出浓度得到非常有效的限制,远远低于国家的规定值,也低于飞灰水泥固化体的浸出浓度。相比于原始飞灰,熔融得到的熔渣具有非常致密的微观结构。Young J P[9]等在垃圾焚烧飞灰中添加SiO2不仅有利于降低熔融处理的难度,而且可以有效抑制灰渣中重金属的浸出和有利于飞灰的熔融渣玻璃体的形成,增加玻璃体的机械性能和稳定性能。Katsunori[10]等采用高温熔融工艺处理垃圾焚烧飞灰,超过99 9%的二恶英在高温熔融过程中被分解;熔融后的玻璃态物质经检测,重金属完全符合日本的标准。周萘[11]等用溶解速率法、试样坚固法和蒸汽水化侵蚀法全面地测试高放射性核废料玻璃固化体的化学稳定性能,它们具有优良的化学稳定性。陈德珍[12]等利用几种常用玻璃熔制助熔剂、烟气净化产物中的成分对飞灰的熔融温度和熔融减量的影响,以实现城市生活垃圾焚烧炉飞灰低温玻璃固化低温玻璃态物质,对重金属铅和镉具有较好的固化效果。熔融固化的最大优点是可以得到高质量的建筑材料。缺点在于熔融固化需要将大量物料加温到熔点以上,无论是采用电力或是其他燃料,需要的能源和费用都是相当高的。
2.4 塑性材料固化
塑性材料固化法属于有机性固化/稳定化处理技术,由使用材料的性能不同可以把该技术划分为热固性塑料包容和热塑性包容两种方法。热固性塑料是指在加热时会从液体变成固体并硬化的材料。该法的主要优点是大部分引人较低密度的物质,所需要的添加剂数量也较小。热固性塑料包容由于需要对所有有害废物颗粒进行包封,在适当选择包容物质的条件下,可以达到十分理想的包容效果。此方法的缺点是操作过程复杂,热固性材料自身价格高昂;由于操作中有机物的挥发,容易引起燃烧起火,所以通常不能在现场大规模应用。
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