醫(yī)療廢物焚燒殘余物固化技術(shù)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(fù)雜，并且含有重金屬等污染物質(zhì)，如不加處理直接進(jìn)行填埋，將對(duì)土壤及地下水環(huán)境造成潛在危害。因此，在填埋前，對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定化／固化處理，使之轉(zhuǎn)化成無(wú)害或穩(wěn)定的惰性固化體，做到固化體中有害物質(zhì)的浸出率低，有一定的機(jī)械強(qiáng)度，能夠進(jìn)行土壤再生或填埋。 
1焚燒殘余物 
1.1焚燒殘余物的來(lái)源 
焚燒過(guò)程殘余物主要來(lái)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(tái)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(guò)測(cè)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(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)》GB5085-1996進(jìn)行比較，醫(yī)療垃圾焚燒殘余物的腐蝕性雖然在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，但偏堿性，具有一定的腐蝕性。浸出物毒性指標(biāo)大部分在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，但毒性指標(biāo)砷、汞分別超出標(biāo)準(zhǔn)值2.9、2.4倍。 
由以上分析可知，對(duì)醫(yī)療垃圾焚燒殘余物的穩(wěn)定化／固化處理勢(shì)在必行。 
2穩(wěn)定化／固化技術(shù)探討 
2.1穩(wěn)定化／固化的定義 
通常危險(xiǎn)廢物固化／穩(wěn)定化的途徑是：將污染物通過(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)變，引入到某種穩(wěn)定固化物質(zhì)的晶格中去；或通過(guò)物理過(guò)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(zhuǎn)變?yōu)榈腿芙庑浴⒌瓦w移性及低毒性的物質(zhì)的過(guò)程。穩(wěn)定化一般可分為化學(xué)穩(wěn)定化和物理穩(wěn)定化。化學(xué)穩(wěn)定化是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)使有毒物質(zhì)變成不溶性化學(xué)物，使之在穩(wěn)定的晶格內(nèi)固定不動(dòng)；物理穩(wěn)定化是將污泥或半固體物質(zhì)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(jiān)實(shí)度的固體，這種固體可以用運(yùn)輸機(jī)械送至處置場(chǎng)。實(shí)際操作中，這兩種過(guò)程是同時(shí)發(fā)生的。固化：在危險(xiǎn)廢物中添加固化劑，使其轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢闪鲃?dòng)固體或形成緊密固體的過(guò)程。固化的產(chǎn)物是結(jié)構(gòu)完整的整塊密實(shí)固體，這種固體可以方便的進(jìn)行運(yùn)輸，而無(wú)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(xiǎn)廢物轉(zhuǎn)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(guò)程中存在污染環(huán)境的潛在危害性。廢物污染擴(kuò)散的主要途徑，是有毒有害物質(zhì)溶解進(jìn)入地表水或地下水環(huán)境中。因此，固化體在浸泡時(shí)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(xiàng)指標(biāo)。它有助于預(yù)計(jì)各種類型固化體暴露在不同環(huán)境時(shí)的性能，可用以估計(jì)有毒危險(xiǎn)廢物的固化體在貯存或運(yùn)輸條件下與水接觸所引起的危險(xiǎn)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(xiǎn)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(xiǎn)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(xiàng)重要指標(biāo)，它的大小實(shí)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(zhì)的水平。 
2.2.3抗壓強(qiáng)度 
為能安全貯存，固化體必須具有起碼的抗壓強(qiáng)度，否則會(huì)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(duì)于一般的危險(xiǎn)廢物，經(jīng)固化處理后得到的固化體，如進(jìn)行處置或裝桶貯存，對(duì)其抗壓強(qiáng)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(duì)有毒、有害廢物進(jìn)行穩(wěn)定化和固化處理是經(jīng)常使用的預(yù)處理方法之一。理想的固化產(chǎn)物應(yīng)具有良好的機(jī)械性能和良好的抗?jié)B透、抗浸出、抗凍融特性，以便進(jìn)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(duì)廢物進(jìn)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(jī)聚合物固化。 
2.3.2膠結(jié)固化 
該方法主要是利用廢物本身的膠結(jié)活性進(jìn)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(diǎn)見表3。由表中對(duì)比分析結(jié)果可以看出，自膠結(jié)固化和玻璃固化法，由于投資和處理技術(shù)要求較高，使其在實(shí)際應(yīng)用中具有很大的局限性。目前應(yīng)用最多的是包膠固化，其中以水泥基固化法應(yīng)用最廣，其優(yōu)點(diǎn)是所需的原料和添加劑價(jià)廉易得，工藝、設(shè)備簡(jiǎn)單，設(shè)備和運(yùn)行費(fèi)用較低。目前水泥基固化法已被廣泛應(yīng)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(shí)具有固化體強(qiáng)度、耐熱性和耐久性好等優(yōu)點(diǎn)，而且水泥固化法有很長(zhǎng)的廢棄物固化歷史，工藝成熟，操作方便，原料來(lái)源廣泛，同時(shí)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(yàn)，水泥在形成混凝土?xí)r，體積會(huì)縮小1.6倍，所以利用水泥固化灰渣不會(huì)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(diǎn)一覽表 

2.5水泥固化的工藝過(guò)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(guò)一定的養(yǎng)護(hù)時(shí)間而形成堅(jiān)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(yán)格控制以下的各種條件。 
2.5.1pH值 
因?yàn)榇蟛糠纸饘匐x子的溶解度與PH值有關(guān)，對(duì)于金屬離子的固定，pH值有顯著的影響。當(dāng)PH值較高時(shí)，許多金屬離子將形成氫氧化物沉淀，而且PH值高時(shí)，水中的CO2-3濃度也高，有利于生成碳酸鹽沉淀。應(yīng)該注意的是，pH值過(guò)高，會(huì)形成帶負(fù)電荷的羥基絡(luò)合物，溶解度反而升高。 
2.5.2水、水泥和廢物的量比 
水分過(guò)小則無(wú)法保證水泥的充分水合作用；水分過(guò)大，則會(huì)出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，影響固化塊的強(qiáng)度。水泥與廢物之間的量比應(yīng)用試驗(yàn)方法確定，主要是因?yàn)樵趶U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(jì)的。 
2.5.3凝固時(shí)間 
為確保水泥廢物混合漿料能夠在混合以后有足夠的時(shí)間進(jìn)行輸送、裝桶或者澆注，必須適當(dāng)控制初凝和終凝的時(shí)間。通常設(shè)置的初凝時(shí)間大于2小時(shí)，終凝時(shí)間在48小時(shí)以內(nèi)。凝結(jié)時(shí)間的控制是通過(guò)加入促凝劑（偏鋁酸、氯化鈣、氫氧化鐵等無(wú)機(jī)鹽）、緩凝劑（有機(jī)物、泥沙、硼酸鈉等）來(lái)完成的。 
2.5.4其他添加劑 
為使固化體達(dá)到良好的性能，還經(jīng)常加入其他成分。例如，過(guò)多的硫酸鹽會(huì)由于生成水化硫酸鋁鈣而導(dǎo)致固化體的膨脹和破裂，如加入適當(dāng)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(zhì)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(dá)到預(yù)定的機(jī)械強(qiáng)度。并非在所有的情況下均要求固化塊達(dá)到一定的強(qiáng)度，例如，對(duì)最終的穩(wěn)定化產(chǎn)物進(jìn)行填埋或貯存時(shí)，就無(wú)須提出強(qiáng)度要求。但當(dāng)準(zhǔn)備利用廢物處理后的固化塊作為建筑材料時(shí)，達(dá)到預(yù)定強(qiáng)度的要求就變得十分重要，通常需要處理到10Mpa以上的指標(biāo)。 
3結(jié)果及討論 
3.1固化效果 
以水泥為基本材料的固化技術(shù)最適用于無(wú)機(jī)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(shí)踐證明，鉛、銅、鋅、錫、鎘及其它有毒物質(zhì)均可得到很好的固定。 
3.2對(duì)固化的水泥標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格要求 
(1）石灰飽和度（LSF）應(yīng)不大于1.02，不小于0.66。 
(2）不溶性殘?jiān)ㄔ谙∷嶂校┎粦?yīng)超過(guò)1.5%。 
(3）MgO的含量不應(yīng)超過(guò)4.0％。 
(4）水泥中總硫的允許含量（以SO3計(jì)），不應(yīng)超過(guò)如下數(shù)值： 
當(dāng)鋁酸三鈣含量≤7%時(shí)，含硫量≥2.5%；當(dāng)鋁酸三鈣含量≥7%時(shí)，含硫量≥3.0％。 
(5）燒損不應(yīng)超過(guò)3.0%。