高含水率含重金屬廢渣處理技術研究

龍中亞 劉鍇力

摘要：本文對現行含重金屬廢渣的處理技術進行了探討，并通過加強預處理技術和設備選型的研究，優化高含水率廢渣處理技術，使含重金屬廢渣實現無害化安全處置，減少處理后對環境的二次污染。

關鍵字：高含水率；廢渣；穩定化固化

中圖分類號：X75 文獻標識碼：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。根據相關統計，我國受重金屬污染的耕地占20%，由于重金屬在自然環境中難以降解，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環境保護和經濟可持續性發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

1.1 高含水率廢渣特性

以湖南某地區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廢渣和區域內重金屬污染治理工程的歷史遺留含重金屬廢渣。（1）冶煉廠生產廢渣。冶煉生產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粗放式開發及監督管理不到位，冶煉廢渣隨意堆棄（如沉降渣、鉛渣等），現大部分廢渣對其在區域河流兩岸，且區域降水量較大，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，腐殖質較多，黏結性高，容易形成團粒結構。

1.2 含重金屬廢渣處理技術

目前，對含重金屬廢渣的無害化處理技術主要有穩定化/固化技術、化學淋洗、微生物修復技術、資源化利用等。（1）穩定化/固化。穩定化/固化包括穩定化和固化兩個方面。其中，穩定化是以污染物其有效性作為出發點，依靠化學反應以及形態轉化，使污染物轉化不易溶解、遷移能力或毒性小的狀態和形式，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定的狀態，從而限制污染物的遷移，實現其無害化或降低其對生態環境危害性。（2）化學淋洗?；瘜W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合物，再用含有配位體的化合物與重金屬離子形成更加穩定的絡合物或者沉淀?，F階段重金屬化學淋洗處理費用高，需進一步解決淋洗過程中產生的淋洗廢水，處理周期較長，應用范圍較小。（3）微生物修復技術。重金屬微生物修復的機理主要生物吸附和生物轉化，利用天然的或者人工培養特定的微生物群，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化為低毒產物。微生物修復對單一重金屬具有較強的吸附、轉化、講解等作用，不適用多種重金屬并存的復合污染治理，且治理受環境溫度影響大，微生物本身很小，吸收的金屬量較少，難以后續處理，實際工程操作管理難度較大，應用受到限制。（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建材的技術。其中，廢渣資源化利用術主要針對廢渣中含有某種應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生新的廢氣、廢水等二次污染，設備多，占地面積大。將固體廢渣作為原料制磚或生產建材的方法多應用于含重金屬種類簡單、濃度不高且符合建材原料使用標準的固體廢物。穩定化/固化作為重金屬污染治理的常用技術，具有成本低、見效快等特點。在國內外應用多年，廣泛應用于處理含重金屬廢渣、土壤和淤泥沉積物等環境治理領域。

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，重金屬存在的形態以及濃度差異較大，所以不宜采用植物修復，微生物修復等處理技術。同時，雖然待處理廢渣重金屬超標但針對提取一些有價金屬來說，當中的金屬量比較低并且濃度以及種類差異較大，當下缺少合理性、經濟性的提取辦法。并且針對具有多種超標重金屬的廢渣將其作為建材，當下我國仍缺少相關依據[2]。且現對含重金屬廢渣大多采用穩定化/固化處理技術進行處理，相比之下穩定化/固化技術工藝成熟、處理能力大、應用范圍廣泛、成本較低、操作管理簡單，適合應用于該項目含重金屬廢渣的治理。

2.1 系統組成

穩定化固化系統主要由預處理系統、固化/穩定劑添加系統、廢渣與固化/穩定劑混合攪拌系統組成。各系統特點如下：（1）預處理系統。預處理系統主要是用于待處理廢渣的進料，具體包括進料倉裝置、雜質篩分裝置、破碎裝置以及輸送裝置。（2）固化/穩定劑添加系統。固化/穩定劑添加系統主要用于固化劑和穩定劑的儲存和送料，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/穩定劑混合攪拌系統。廢渣與固化/穩定劑混合攪拌系統主要利用攪拌設備使穩定劑、固化劑與廢渣的混合均勻，實現穩定化/固化劑與廢渣中重金屬更完全反應，達到治理目標。攪拌設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。在待處理廢渣堆存區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。經稱重計量后由V型皮帶機輸送至攪拌機進行穩定化固化處置。攪拌機由傳統的雙臥軸攪拌機改為專業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進行高湍流的相對運動。通過現有的切力可靠地分解物料結塊，無需附加渦流器，確保在極短時間內可獲得恒定均勻的攪拌效果[3]。同時攪拌機內側設有自潔橡膠槽，橡膠護套的脈動運動防止可固化的混合物結塊，也減少了攪拌刀具的能量消耗和磨損。穩定劑采用液劑，促進穩定劑與重金屬污染物反應，提高含重金屬危險廢渣穩定化效果。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、水泥以及穩定劑充分攪拌均勻，使廢渣與水泥、穩定劑發生一系列水化反應，物料含水率得以降低，重金屬類污染物轉化為穩定形態[4]。根據樣品毒性浸出實驗結果，穩定化配比暫定為廢渣：水泥：粉煤灰=1：0.2：0.4（質量比），穩定劑硫化鈉投加量為1%，具體配比根據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進行現場養護，養護時間為7d。養護完成后，經檢驗滿足入填埋場要求后送入進行安全填埋處置。

3 結束語

通過增加高含水率廢渣預脫水，并調整設備選型、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，提高了整套穩定化固化處理系統對不同含水率廢渣的適應性，可有效減少工藝設備故障率，保證處理設備正常穩定運行，達到設計的處理規模要求。

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.湖南郴州某礦區含砷廢渣安全處置技術研究及工程設計案例[D].湖南：湖南大學，2016.

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

[4]劉艷，劉朝輝，李慧，歐陽賽，黃華軍.一種新型固化技術處理重金屬廢渣的工程應用[J].安徽農業科學，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計。