醫(yī)療廢物焚燒殘余物固化技術初探

醫(yī)療廢物焚燒殘余物主要有爐渣及飛灰，因其成份復雜，并且含有重金屬等污染物質，如不加處理直接進行填埋，將對土壤及地下水環(huán)境造成潛在危害。因此，在填埋前，對其進行穩(wěn)定化／固化處理，使之轉化成無害或穩(wěn)定的惰性固化體，做到固化體中有害物質的浸出率低，有一定的機械強度，能夠進行土壤再生或填埋。 
1焚燒殘余物 
1.1焚燒殘余物的來源 
焚燒過程殘余物主要來源于焚燒爐的爐渣，布袋除塵器產(chǎn)生的飛灰，急冷塔和吸收塔底部排灰，其溫度約為150℃。 
1.2殘余物產(chǎn)生量 
以一臺10t/d醫(yī)療廢物處置中心為例，其焚燒殘余物產(chǎn)生量見表1。 
表1焚燒殘余物產(chǎn)生量 


1.3殘余物主要成份 
通過測定，醫(yī)療垃圾殘余物主要成分見表2。 
表2醫(yī)療垃圾殘余物主要成分（單位：mg/l） 


與《危險廢物鑒別標準》GB5085-1996進行比較，醫(yī)療垃圾焚燒殘余物的腐蝕性雖然在標準之內，但偏堿性，具有一定的腐蝕性。浸出物毒性指標大部分在標準之內，但毒性指標砷、汞分別超出標準值2.9、2.4倍。 
由以上分析可知，對醫(yī)療垃圾焚燒殘余物的穩(wěn)定化／固化處理勢在必行。 
2穩(wěn)定化／固化技術探討 
2.1穩(wěn)定化／固化的定義 
通常危險廢物固化／穩(wěn)定化的途徑是：將污染物通過化學轉變，引入到某種穩(wěn)定固化物質的晶格中去；或通過物理過程把污染物直接摻入到惰性基材中去。穩(wěn)定化：將有毒有害污染物轉變?yōu)榈腿芙庑浴⒌瓦w移性及低毒性的物質的過程。穩(wěn)定化一般可分為化學穩(wěn)定化和物理穩(wěn)定化。化學穩(wěn)定化是通過化學反應使有毒物質變成不溶性化學物，使之在穩(wěn)定的晶格內固定不動；物理穩(wěn)定化是將污泥或半固體物質與一種疏松物料（如粉煤灰）混合生成一種粗顆粒、有土壤狀堅實度的固體，這種固體可以用運輸機械送至處置場。實際操作中，這兩種過程是同時發(fā)生的。固化：在危險廢物中添加固化劑，使其轉變?yōu)椴豢闪鲃庸腆w或形成緊密固體的過程。固化的產(chǎn)物是結構完整的整塊密實固體，這種固體可以方便的進行運輸，而無需任何輔助容器。 
2.2穩(wěn)定化／固化處理的基本要求 
2.2.1浸出率要求 
將有毒危險廢物轉變?yōu)楣腆w形式的基本目的，是為了減少它在貯存或填埋處置過程中存在污染環(huán)境的潛在危害性。廢物污染擴散的主要途徑，是有毒有害物質溶解進入地表水或地下水環(huán)境中。因此，固化體在浸泡時的溶解性能，即浸出率，是鑒別固化體產(chǎn)品性能的最重要一項指標。它有助于預計各種類型固化體暴露在不同環(huán)境時的性能，可用以估計有毒危險廢物的固化體在貯存或運輸條件下與水接觸所引起的危險性大小。 
2.2.2體積變化要求 
體積變化因數(shù)定義為固化／穩(wěn)定化處理前后危險廢物的體積比，即 

式中，CR為體積變化因數(shù)；V1為固化前危險廢物體積；V2為固化后產(chǎn)品的體積。 
體積變化因數(shù)是鑒別固化方法好壞和衡量最終處置成本的一項重要指標，它的大小實際上取決于能摻入固化體中的鹽量和可接受的有毒有害物質的水平。 
2.2.3抗壓強度 
為能安全貯存，固化體必須具有起碼的抗壓強度，否則會出現(xiàn)破碎和散裂，從而增加暴露的表面和污染環(huán)境的可能性。 
對于一般的危險廢物，經(jīng)固化處理后得到的固化體，如進行處置或裝桶貯存，對其抗壓強度的要求較低，控制在0.1-0.5Mpa便可。 
2.3穩(wěn)定化／固化工藝介紹 
目前，對有毒、有害廢物進行穩(wěn)定化和固化處理是經(jīng)常使用的預處理方法之一。理想的固化產(chǎn)物應具有良好的機械性能和良好的抗?jié)B透、抗浸出、抗凍融特性，以便進行最終處置或加以利用。目前，穩(wěn)定化／固化的方法，可以分成以下三類： 
2.3.1包膠固化 
采用某種固化基材對廢物進行包覆處理的方法。按照使用的基材又可分為水泥固化、石灰固化、熱塑料固化和有機聚合物固化。 
2.3.2膠結固化 
該方法主要是利用廢物本身的膠結活性進行固化處理的方法。 
2.3.3玻璃固化 
將廢物與二氧化硅按一定比例混合并加熱到較高溫度，然后冷卻成一種玻璃狀固體、 
幾種固化工藝的優(yōu)缺點見表3。由表中對比分析結果可以看出，自膠結固化和玻璃固化法，由于投資和處理技術要求較高，使其在實際應用中具有很大的局限性。目前應用最多的是包膠固化，其中以水泥基固化法應用最廣，其優(yōu)點是所需的原料和添加劑價廉易得，工藝、設備簡單，設備和運行費用較低。目前水泥基固化法已被廣泛應用與電鍍污泥、鉻渣、汞渣、鎘渣和鉛渣的固化處理。

2.4穩(wěn)定化／固化工藝的選擇 
水泥基固化工藝非常適合處理各種含重金屬的廢物，同時具有固化體強度、耐熱性和耐久性好等優(yōu)點，而且水泥固化法有很長的廢棄物固化歷史，工藝成熟，操作方便，原料來源廣泛，同時焚燒后的灰和渣本身活性很好，甚至可以直接制造水泥，并且根據(jù)混凝土制造的經(jīng)驗，水泥在形成混凝土時，體積會縮小1.6倍，所以利用水泥固化灰渣不會產(chǎn)生太大的增容，采用水泥固化法處理灰渣是合適的。 
表3各種固化方法優(yōu)缺點一覽表 

2.5水泥固化的工藝過程 
將有醫(yī)療垃圾焚燒殘余物、水泥和其他添加劑一起與水混合，經(jīng)過一定的養(yǎng)護時間而形成堅硬的固化體。影響水泥固化的因素很多，為在各種組分之間得到良好的匹配性能，在固化操作中需要嚴格控制以下的各種條件。 
2.5.1pH值 
因為大部分金屬離子的溶解度與PH值有關，對于金屬離子的固定，pH值有顯著的影響。當PH值較高時，許多金屬離子將形成氫氧化物沉淀，而且PH值高時，水中的CO2-3濃度也高，有利于生成碳酸鹽沉淀。應該注意的是，pH值過高，會形成帶負電荷的羥基絡合物，溶解度反而升高。 
2.5.2水、水泥和廢物的量比 
水分過小則無法保證水泥的充分水合作用；水分過大，則會出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，影響固化塊的強度。水泥與廢物之間的量比應用試驗方法確定，主要是因為在廢物中往往存在妨礙水合作用的成份，它們的干擾程度是難以估計的。 
2.5.3凝固時間 
為確保水泥廢物混合漿料能夠在混合以后有足夠的時間進行輸送、裝桶或者澆注，必須適當控制初凝和終凝的時間。通常設置的初凝時間大于2小時，終凝時間在48小時以內。凝結時間的控制是通過加入促凝劑（偏鋁酸、氯化鈣、氫氧化鐵等無機鹽）、緩凝劑（有機物、泥沙、硼酸鈉等）來完成的。 
2.5.4其他添加劑 
為使固化體達到良好的性能，還經(jīng)常加入其他成分。例如，過多的硫酸鹽會由于生成水化硫酸鋁鈣而導致固化體的膨脹和破裂，如加入適當數(shù)量的沸石或蛭石，即可消耗一定的硫酸或硫酸鹽。為減小有害物質的浸出速率，也需要加入某些添加劑，例如。可加入少量硫化物以有效地固定重金屬離子等。 
2.5.5固化塊的成型工藝 
主要目的是達到預定的機械強度。并非在所有的情況下均要求固化塊達到一定的強度，例如，對最終的穩(wěn)定化產(chǎn)物進行填埋或貯存時，就無須提出強度要求。但當準備利用廢物處理后的固化塊作為建筑材料時，達到預定強度的要求就變得十分重要，通常需要處理到10Mpa以上的指標。 
3結果及討論 
3.1固化效果 
以水泥為基本材料的固化技術最適用于無機類型的廢物，尤其是含有重金屬的醫(yī)療垃圾焚燒殘余物，由于水泥所具有的較高pH值，使得幾乎所有的重金屬形成不溶性的氫氧化物或碳酸鹽形式被固定在固化體中。實踐證明，鉛、銅、鋅、錫、鎘及其它有毒物質均可得到很好的固定。 
3.2對固化的水泥標準規(guī)格要求 
(1）石灰飽和度（LSF）應不大于1.02，不小于0.66。 
(2）不溶性殘渣（在稀酸中）不應超過1.5%。 
(3）MgO的含量不應超過4.0％。 
(4）水泥中總硫的允許含量（以SO3計），不應超過如下數(shù)值： 
當鋁酸三鈣含量≤7%時，含硫量≥2.5%；當鋁酸三鈣含量≥7%時，含硫量≥3.0％。 
(5）燒損不應超過3.0%。