危险废物焚烧残渣的稳定化处理技术研究

罗小锐

摘要：本试验采用腐植酸、Na2S、和Na3PO4三种稳定剂对某厂危险废物的焚烧残渣进行稳定，通过残渣稳定化的时间对比、稳定剂投入量的对比，对最佳稳定剂的选择以及最佳反应时间和投入量进行了确定。试验结果发现，投入15%的Na3PO4稳定效果最好，并且处理7d效果最佳，Pb、Zn、Cu和Ni的去除率分别为100%、93%、95%和58%。

关键词：焚烧残渣；稳定化；效果

焚烧法作为危险废物“三化”处理的一种有效措施得到了广泛的应用[1]，但焚烧残渣由于具有很高的重金属含量和浸出毒性，须经稳定化处理后满足进场要求才可填埋。稳定化处理技术已成为处置焚烧残渣的重要手段之一。由于危险废物焚烧残渣的成分复杂多变，这对残渣的后续稳定化处理具有较大的影响，导致处理效率不高，成本浪费，并增加了环境风险。本文针对某厂危险废物的焚烧残渣进行了稳定化处理，稳定剂采用腐植酸、硫化钠（Na2S）和磷酸钠（Na3PO4）三种，通过对残渣处理的稳定化时间、稳定剂的投入量来确定稳定剂的使用。

一、试验材料与方法

（一）试验材料

试验材料来自于某厂危险废物的焚烧残渣，首先对残渣所含的金属进行检测，确定重金属的成分与含量。测定结果见表1。

表1 焚烧残渣中重金属的成分及含量

重金属 质量浓度/（mg*L-1） 标准值/（mg*L-1）

Pb 8.375 5

Zn 214.735 75

Cd 0.237 0.5

Be 0.052 0.2

Cr 3.242 12

Ba 1.561 150

Cu 279.264 75

Ni 23.476 15

表1结果表明，残渣中Pb、Zn、Cu和Ni的含量严重超标。

（二）试验方法

1、稳定化处理时间对比试验

根据《固体废物 浸出毒性浸出方法 醋酸缓冲溶液法》进行试验操作。分别投入18%的腐植酸、Na2S和Na3PO4稳定剂与残渣进行混合，并置于自然条件下反应，反应处理时间分别为1d、7d、14d和21d。将达到反应时间的残渣进行烘干，然后根据毒性浸出程序进行浸提[2]。浸提液为醋酸溶液（pH=2.88），在1g残渣中加入浸提液20mL，然后在25℃下进行振荡，振荡速度为130r/min，振荡时间为20h。将浸出液用于金属含量的测定。重金属去除率p为：

p=（c1-c2）/c1×100%

其中，c1为稳定化处理前的重金属质量浓度mg/L；c2为稳定化处理后的重金属质量浓度mg/L。

2、稳定剂投入量对比试验

根据残渣稳定化处理时间对比试验的结果，选取两种最优的稳定剂，进行稳定剂投入量的对比试验。将选出的最佳稳定剂的投入量依次设计为3%、9%、12%、、15%和18%。在最佳的稳定化处理时间下进行投入量的对比试验。

其中，采用火焰原子吸收分光光度法进行Pb、Zn、Cu和Ni的含量测定[3]。

二、试验结果与分析

（一）稳定化处理时间对比试验结果

表2结果显示腐植酸的稳定处理效果不理想，普遍较低。其中，在21d的处理结果Pb、Zn、Cu和Ni的去除率分别为69%、78%、83%和33%。并且稳定化处理后的Cu含量仍然超过相关规定限值。

Na2S经过14d的反应，稳定化效果处于最佳的状态，其中Pb和Cu的去除率分别为98%和92%，但是Zn和Ni的去除效果不佳，仅为74%和43%，14d以后的处理效果明显下降。

试验结果发现，Na3PO4的稳定化处理试验结果最理想，稳定化效果最好。Na3PO4对残渣处理7d的时间最佳，Pb、Zn、Cu和Ni的去除率分别为100%、93%、95%和58%，均比其他稳定剂（7d）的处理效果好。

表2 稳定化处理试验结果（%）

重金属 腐植酸 Na2S Na3PO4

反应时间 反应时间 反应时间

1d 7d 14d 21d 1d 7d 14d 21d 1d 7d 14d 21d

Pb 35 27 43 69 80 100 98 88 65 100 98 98

Zn 32 23 21 78 18 60 74 62 83 93 95 95

Cu 31 20 5 83 70 95 92 87 92 95 96 93

Ni 31 18 17 33 12 41 43 41 35 58 42 78

综上所述，腐植酸、Na2S和Na3PO4的最佳处理时间分别为21d、14d和7d。其中Na3PO4稳定化处理效果最佳，因此选择Na3PO4作为稳定剂，处理时间为7d。

（二）稳定剂投入量对比试验结果

根据试验1的试验结果，进行该稳定剂投入量的确定。

表3 Na3PO4稳定剂投入量对残渣稳定效果的影响

稳定剂投入比例（%） 重金属去除率（%）

Pb Zn Cu Ni

3 53.11 7.24 38.43 17.79

9 81.53 41.02 85.27 25.44

12 83.21 53.74 91.17 27.68

15 100.00 93.15 95.23 58.26

18 100.00 91.24 94.77 57.59

表3结果显示，Na3PO4稳定剂处理后，残渣的重金属均低于规定限值，其中15%的投入量效果最佳，四种重金属的去除率分别为100.00%、93.15%、95.23%和58.26%；当投入量为18%时，四种重金属的去除率分别为100.00%、91.24%、94.77%和57.59%；两者之间没有明显的差别，甚至Zn、Cu和Ni的去除率还有所下降。因此，投入15%的Na3PO4稳定剂为最佳。

三、结论

上述试验结果表明，不同的稳定剂对残渣处理的效果不同，并且稳定剂对残渣的稳定效果受到处理时间和投入量的影响。本次试验发现，腐植酸的在酸性条件下对残渣的稳定处理效果最差；硫化钠（Na2S）的效果一般，最佳的反应时间为14d；磷酸钠（Na3PO4）的稳定效果最佳，最佳反应时间为7d，最佳投入量为15%。因此，在对残渣稳定的实际应用中可选择磷酸钠（Na3PO4）作为稳定剂。

参考文献

[1]聂永丰.三废处理工程技术手册（固體废物卷）[M].化学工业出版社，2000.

[2]宋二喜，廖燕，张弛等.危险固体废物焚烧残渣的稳定化处理研究[J].环境污染与防治，2011，（11）

[3]邓友华.危险废物焚烧残渣稳定化/固化技术研究[D].浙江工商大学，2012.