高含水率含重金屬廢渣處理技術(shù)研究

龍中亞 劉鍇力

摘要：本文對現(xiàn)行含重金屬廢渣的處理技術(shù)進行了探討，并通過加強預(yù)處理技術(shù)和設(shè)備選型的研究，優(yōu)化高含水率廢渣處理技術(shù)，使含重金屬廢渣實現(xiàn)無害化安全處置，減少處理后對環(huán)境的二次污染。

關(guān)鍵字：高含水率；廢渣；穩(wěn)定化固化

中圖分類號：X75 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）03-0096-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.03.054

Abstract： In this paper， the current technology of treating heavy metal-containing waste residue is discussed. By optimizing the pretreatment technology and equipment selection， the technology of high-residue waste treatment is optimized so that the heavy metal-containing waste residue can be disposed safely and safely， Secondary pollution to the environment.

Keywords： High moisture content； Waste； Stabilization and curing

近幾年來我國發(fā)生了多起重金屬污染的公共事件，受害群體較大，遺害效果影響持久。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，我國受重金屬污染的耕地占20%，由于重金屬在自然環(huán)境中難以降解，可通過生物或植物富集的作用通過食物鏈進入人體，危害性較大。因此，近年來工業(yè)廢物的治理和資源化的研究逐步成為熱點[1]，但對含重金屬危險廢物的無害化率及資源化率低，且成本較高。所以，對含重金屬危險廢物的妥善治理和處置研究對生態(tài)環(huán)境保護和經(jīng)濟可持續(xù)性發(fā)展都具有十分重要的意義。

1 高含水率含重金屬廢渣特性及處理技術(shù)

1.1 高含水率廢渣特性

以湖南某地區(qū)歷史遺留含重金屬廢渣無害化處置項目為例，該項目處理的廢渣主要包括冶煉廠的生產(chǎn)廢渣和區(qū)域內(nèi)重金屬污染治理工程的歷史遺留含重金屬廢渣。（1）冶煉廠生產(chǎn)廢渣。冶煉生產(chǎn)廢渣主要來源于冶煉廠配套的重金屬廢水處理站的沉淀廢渣以及生產(chǎn)廢渣（如硫酸渣），其中沉淀廢渣含水率為60%-80%，硫酸渣含水率為40%-60%。（2）歷史遺留含重金屬廢渣。該部分廢渣主要是以前企業(yè)粗放式開發(fā)及監(jiān)督管理不到位，冶煉廢渣隨意堆棄（如沉降渣、鉛渣等），現(xiàn)大部分廢渣對其在區(qū)域河流兩岸，且區(qū)域降水量較大，廢渣含水率為30%-60%。且由于廢渣長期與土壤一起浸泡，廢渣與表層土壤混合，腐殖質(zhì)較多，黏結(jié)性高，容易形成團粒結(jié)構(gòu)。

1.2 含重金屬廢渣處理技術(shù)

目前，對含重金屬廢渣的無害化處理技術(shù)主要有穩(wěn)定化/固化技術(shù)、化學(xué)淋洗、微生物修復(fù)技術(shù)、資源化利用等。（1）穩(wěn)定化/固化。穩(wěn)定化/固化包括穩(wěn)定化和固化兩個方面。其中，穩(wěn)定化是以污染物其有效性作為出發(fā)點，依靠化學(xué)反應(yīng)以及形態(tài)轉(zhuǎn)化，使污染物轉(zhuǎn)化不易溶解、遷移能力或毒性小的狀態(tài)和形式，即通過降低污染物的生物有效性。而固化是利用固化劑（如石灰、硅酸鹽水泥）將污染物包裹起來，使之呈顆粒狀或大塊狀存在，進而使污染物處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，從而限制污染物的遷移，實現(xiàn)其無害化或降低其對生態(tài)環(huán)境危害性。（2）化學(xué)淋洗?；瘜W(xué)淋洗是用淋洗劑（如螯合劑、表面活性劑）對廢渣進行淋洗，使廢渣中的重金屬形成溶解性的重金屬粒子或者絡(luò)合物，再用含有配位體的化合物與重金屬離子形成更加穩(wěn)定的絡(luò)合物或者沉淀。現(xiàn)階段重金屬化學(xué)淋洗處理費用高，需進一步解決淋洗過程中產(chǎn)生的淋洗廢水，處理周期較長，應(yīng)用范圍較小。（3）微生物修復(fù)技術(shù)。重金屬微生物修復(fù)的機理主要生物吸附和生物轉(zhuǎn)化，利用天然的或者人工培養(yǎng)特定的微生物群，通過促進微生物的新陳代謝，對污染廢渣中重金屬進行親和吸附或轉(zhuǎn)化為低毒產(chǎn)物。微生物修復(fù)對單一重金屬具有較強的吸附、轉(zhuǎn)化、講解等作用，不適用多種重金屬并存的復(fù)合污染治理，且治理受環(huán)境溫度影響大，微生物本身很小，吸收的金屬量較少，難以后續(xù)處理，實際工程操作管理難度較大，應(yīng)用受到限制。（4）資源化利用。資源化利用是指通過從廢渣中提取有價金屬或利用廢渣作為原料制磚及生產(chǎn)建材的技術(shù)。其中，廢渣資源化利用術(shù)主要針對廢渣中含有某種應(yīng)用價值較高的重金屬，且含量較高，具有回收利用的必要性。在提取過程中還將產(chǎn)生新的廢氣、廢水等二次污染，設(shè)備多，占地面積大。將固體廢渣作為原料制磚或生產(chǎn)建材的方法多應(yīng)用于含重金屬種類簡單、濃度不高且符合建材原料使用標(biāo)準(zhǔn)的固體廢物。穩(wěn)定化/固化作為重金屬污染治理的常用技術(shù)，具有成本低、見效快等特點。在國內(nèi)外應(yīng)用多年，廣泛應(yīng)用于處理含重金屬廢渣、土壤和淤泥沉積物等環(huán)境治理領(lǐng)域。

2 高含水率廢渣處理工藝

該項目處理的廢渣來源廣泛，重金屬超標(biāo)種類主要包括鉛、鎘、砷等三類，待處置廢渣量大，重金屬存在的形態(tài)以及濃度差異較大，所以不宜采用植物修復(fù)，微生物修復(fù)等處理技術(shù)。同時，雖然待處理廢渣重金屬超標(biāo)但針對提取一些有價金屬來說，當(dāng)中的金屬量比較低并且濃度以及種類差異較大，當(dāng)下缺少合理性、經(jīng)濟性的提取辦法。并且針對具有多種超標(biāo)重金屬的廢渣將其作為建材，當(dāng)下我國仍缺少相關(guān)依據(jù)[2]。且現(xiàn)對含重金屬廢渣大多采用穩(wěn)定化/固化處理技術(shù)進行處理，相比之下穩(wěn)定化/固化技術(shù)工藝成熟、處理能力大、應(yīng)用范圍廣泛、成本較低、操作管理簡單，適合應(yīng)用于該項目含重金屬廢渣的治理。

2.1 系統(tǒng)組成

穩(wěn)定化固化系統(tǒng)主要由預(yù)處理系統(tǒng)、固化/穩(wěn)定劑添加系統(tǒng)、廢渣與固化/穩(wěn)定劑混合攪拌系統(tǒng)組成。各系統(tǒng)特點如下：（1）預(yù)處理系統(tǒng)。預(yù)處理系統(tǒng)主要是用于待處理廢渣的進料，具體包括進料倉裝置、雜質(zhì)篩分裝置、破碎裝置以及輸送裝置。（2）固化/穩(wěn)定劑添加系統(tǒng)。固化/穩(wěn)定劑添加系統(tǒng)主要用于固化劑和穩(wěn)定劑的儲存和送料，具體包括料倉、破拱裝置、料位計、防爆閥、除塵器、控制閥門、計量裝置以及送料裝置組成。（3）廢渣與固化/穩(wěn)定劑混合攪拌系統(tǒng)。廢渣與固化/穩(wěn)定劑混合攪拌系統(tǒng)主要利用攪拌設(shè)備使穩(wěn)定劑、固化劑與廢渣的混合均勻，實現(xiàn)穩(wěn)定化/固化劑與廢渣中重金屬更完全反應(yīng)，達到治理目標(biāo)。攪拌設(shè)備主要包括雙軸攪拌機、單軸螺旋攪拌機、鏈錘式攪拌機、切割錘擊混合式攪拌機等類型。

2.2 工藝流程

廢渣采用密閉式運輸車運至本項目穩(wěn)定化/固化場，堆存至廢渣暫存儲坑，采用重力脫水。廢渣暫存儲坑底部設(shè)置2%坡度，兩邊坡向中間排水溝，廢水收集后匯入廢水池；重力脫水后，由抓斗起重機將物料送至待處理廢渣堆存區(qū)。在待處理廢渣堆存區(qū)采用破碎篩分機將廢渣破碎至30mm粒徑，再由裝載機進行送至計量渣倉。經(jīng)稱重計量后由V型皮帶機輸送至攪拌機進行穩(wěn)定化固化處置。攪拌機由傳統(tǒng)的雙臥軸攪拌機改為專業(yè)針對高含水率廢渣的BHS單臥軸攪拌機，該攪拌器物料輸入的能量使混合料在整個攪拌容積內(nèi)進行高湍流的相對運動。通過現(xiàn)有的切力可靠地分解物料結(jié)塊，無需附加渦流器，確保在極短時間內(nèi)可獲得恒定均勻的攪拌效果[3]。同時攪拌機內(nèi)側(cè)設(shè)有自潔橡膠槽，橡膠護套的脈動運動防止可固化的混合物結(jié)塊，也減少了攪拌刀具的能量消耗和磨損。穩(wěn)定劑采用液劑，促進穩(wěn)定劑與重金屬污染物反應(yīng)，提高含重金屬危險廢渣穩(wěn)定化效果。水泥按照一定配比分別通過單獨的螺旋輸送機送至攪拌機，通過攪拌機攪拌作用將廢渣、水泥以及穩(wěn)定劑充分?jǐn)嚢杈鶆?，使廢渣與水泥、穩(wěn)定劑發(fā)生一系列水化反應(yīng)，物料含水率得以降低，重金屬類污染物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定形態(tài)[4]。根據(jù)樣品毒性浸出實驗結(jié)果，穩(wěn)定化配比暫定為廢渣：水泥：粉煤灰=1：0.2：0.4（質(zhì)量比），穩(wěn)定劑硫化鈉投加量為1%，具體配比根據(jù)項目實施時對每批次廢渣進行試驗確定。廢渣毒性浸出實驗結(jié)果見表1。

物料混合攪拌均勻后開閘卸料，混合物由密閉式運輸車運至填埋庫區(qū)進行現(xiàn)場養(yǎng)護，養(yǎng)護時間為7d。養(yǎng)護完成后，經(jīng)檢驗滿足入填埋場要求后送入進行安全填埋處置。

3 結(jié)束語

通過增加高含水率廢渣預(yù)脫水，并調(diào)整設(shè)備選型、加藥形式等措施，在使含重金屬廢渣處理后達到入場填埋要求的情況下，提高了整套穩(wěn)定化固化處理系統(tǒng)對不同含水率廢渣的適應(yīng)性，可有效減少工藝設(shè)備故障率，保證處理設(shè)備正常穩(wěn)定運行，達到設(shè)計的處理規(guī)模要求。

參考文獻

[1]申坤，程言君，高國龍，楊曉松，牛源，金尚勇.某冶煉廢渣的穩(wěn)定化處理[J].有色金屬工程，2013，3（03）：49-53.

[2]黃健.湖南郴州某礦區(qū)含砷廢渣安全處置技術(shù)研究及工程設(shè)計案例[D].湖南：湖南大學(xué)，2016.

[3]王積偉，張培玉，陳舒，鄭猛.五種重點關(guān)注的重金屬廢渣的處理方法與利用現(xiàn)狀[J].環(huán)境工程，2011，（s1）：212-216.

[4]劉艷，劉朝輝，李慧，歐陽賽，黃華軍.一種新型固化技術(shù)處理重金屬廢渣的工程應(yīng)用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（8）：50-52.

收稿日期：2018-02-05

作者簡介：龍中亞（1990-），男，助理工程師，研究方向為固廢處理處置工程設(shè)計。