CN102773245B

CN102773245B - 一种医疗垃圾焚烧飞灰的药剂稳定化方法

Info

Publication number: CN102773245B
Application number: CN201210269491.0A
Authority: CN
Inventors: 王雷; 李润东; 徐杰; 李彦龙; 魏砾宏; 贺业光
Original assignee: Shenyang Aerospace University
Current assignee: Nanjing Xijie Environmental Protection Technology Co., Ltd.
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2032-07-31
Also published as: CN102773245A

Abstract

一种医疗垃圾焚烧飞灰的药剂稳定化方法，主要针对医疗垃圾焚烧飞灰高氯、高硫、高碱性氧化物含量和高钙硅比特征，而提供一种经济、低污染的医疗垃圾焚烧飞灰无害化处理方法。该方法是先对医疗垃圾焚烧飞灰的成分进行测定，将医疗垃圾焚烧飞灰与腐植酸按照质量百分比配制，其中腐植酸的添加比例分别为10%，20%，30%，室温下保持20天或30天，利用腐植酸和医疗垃圾焚烧飞灰中的重金属生成重金属络合物。本发明利用腐植酸固定重金属，使得医疗垃圾焚烧飞灰处理后的体积基本没有增容，节省了安全填埋的空间，从而使处理费用显著降低。

Description

一种医疗垃圾焚烧飞灰的药剂稳定化方法

技术领域

本发明涉及一种医疗垃圾焚烧飞灰无害化处理的方法，具体涉及含重金属的医疗垃圾焚烧飞灰螯合固化/稳定化处理的方法，属于危险废物处理技术领域。

背景技术

医疗废物是一种特殊的污染物，2002年，全国医疗废物的产生总量约65万t，平均日产生量为1780t。2010年，医疗机构床位数比2002年增加5%，医疗废物产生量达到68万t。虽然其产量仅占城市固体废物的3%，但它可能含有多种传染性病菌、病毒化学污染物、针头锐器及放射性等有害物质，具有极大的危险性。

焚烧技术是我国医疗废物的主流处理处置技术，是破坏感染性和有毒性物质、减少体积和重量的最有效的方法之一。医疗废物经焚烧处理后，废物中的病原体被彻底消灭；经过焚烧，废物中的可燃成分被高温分解后，一般可减重80%和减容90%以上，减量效果好。

医疗垃圾焚烧会产生一定量的焚烧飞灰，医疗垃圾焚烧飞灰的特点在于：

（1）高氯特征：医疗垃圾焚烧飞灰的氯含量相比生活垃圾焚烧飞灰的氯含量更高，生活垃圾焚烧飞灰中氯盐大多以NaCl、KCl、CaCl₂等形式存在，含量最低值和最高值分别为0.88%和30%，多数分布在10-20%之间，平均值为15.41%，这主要和生活垃圾的性质、焚烧的工况以及烟气净化设备的差异有关。而对于医疗垃圾而言，其塑料类物质含量远高于生活垃圾，因此，医疗垃圾焚烧飞灰中氯的含量明显高于生活垃圾焚烧飞灰。

（2）高硫特征：医疗垃圾焚烧飞灰中硫含量较高，接近10%。

（3）高碱性特征：生活垃圾焚烧飞灰中K₂O和Na₂O含量接近，平均含量为6.06%和5.33%，而医疗垃圾焚烧飞灰中碱性氧化物含量远高于生活垃圾焚烧飞灰，K₂O和Na₂O含量分别为23%和3.5%。

（4）高钙硅特征：医疗垃圾焚烧飞灰的钙硅比高达13.8。

应用于焚烧飞灰无害化和安定化处理的方法主要包括固化稳定化、湿式化学处理与高温处理三大类。固化稳定化主要包括水泥固化、螯合剂稳定化、压缩固化等类型；湿式化学处理主要包括加酸萃取与废气中和碳酸化两种类型；高温处理技术主要包括烧结固化和熔融玻璃化两种类型。

高温熔融固化法又称为玻璃化法，它是利用高于物质熔点的温度使焚烧飞灰达到熔融状态，熔融液冷却后形成的稳定熔渣可作为路基材料或实现资源化利用。其缺点是处理的代价较高。

水泥固化是通过在飞灰中加入硅酸盐水泥形成类似岩石的高强度块状物，水泥中高碱度的氢氧基可将重金属转变成氢氧化物等低溶解性物质，从而将重金属截留。反应形成的硅酸钙、铝酸钙等水合物胶体，随时间逐渐硬化最终形成结晶状态，将重金属离子包覆，形成稳定结构同时达到固化体的最终强度。水泥固化技术处理费用较低，系统成熟易于操作。然而固化/稳定化产物的增容比大，也会降低水泥固化法成本低廉的相对优势。

用于焚烧飞灰中重金属稳定化处理的化学添加剂，主要有无机的重金属稳定药剂及有机的液体螫合剂两大类。化学药剂法的缺点是代价较高。

医疗垃圾焚烧飞与生活垃圾焚烧飞灰的性质具有一定差别，因此生活垃圾焚烧飞灰的处理技术并不完全适用于医疗垃圾焚烧飞灰，医疗垃圾焚烧飞灰由于产生量相对较小，尚未引起足够的重视，有针对性的处理技术也非常匮乏。如何妥善处置医疗垃圾焚烧飞灰，达到污染控制的目标，是亟待解决的科技难题。

发明内容

本发明是以解决上述问题为目的，针对医疗垃圾焚烧飞灰高氯、高硫、高碱性氧化物含量和高钙硅比特征，而提供一种经济、低污染的医疗垃圾焚烧飞灰无害化处理方法。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

先对医疗垃圾焚烧飞灰的成分进行测定，医疗垃圾焚烧飞灰的pH值通常在12以上，在此pH值或填埋条件下遇到渗滤液，重金属易于溶出。将医疗垃圾焚烧飞灰与腐植酸按照一定比例进行均匀混合，在室温下保持一定时间，利用腐植酸和医疗垃圾焚烧飞灰中的重金属生成重金属络合物。腐植酸与金属离子结合的形式主要有3种：1)酚中羟基与邻位羧基的鳌合；2)具有一定酸度的腐植酸官能团上的H⁺与分子内部离子交换，3)在碱性条件下腐植酸中的酯类通过水解可得到羧基和醇基或酚基，这些基都可与金属离子结合生成络合物。

腐植酸是由生物（主要是植物）的残骸经过微生物分解和一系列地球化学过程而形成的一类成分复杂的天然有机物质。天然腐植酸可分为土壤腐植酸、水体腐植酸、煤炭腐植酸三大类，但主要来自煤炭资源，包括泥炭、褐煤和风化煤。腐植酸是结构组成相当复杂的有机化合物的混合物，具有很强的结合、吸附性能，各物质之间通过键合、氢键、吸附等作用结合在一起，化学结构难以界定。腐植酸的主要元素组成为碳(40-65%)、氢(2-6%)、氧(28-48%)、氮(1-6%)。

高分子碱性腐植酸盐具有络合固定重金属，降低重金属活性的作用。腐植酸含有羧基、酚羟基和醌基等活性功能团，具有亲水性、吸附性、离子交换性、络合性、氧化还原性和生物活性。腐植酸可与水溶态、吸附态的生物有效性重金属离子发生吸附、离子交换、氧化还原、络合螯合等各种化学反应，使重金属离子被络合和螯合固定或吸附固定。

本发明具有以下优点：

（1）腐植酸能与医疗垃圾焚烧飞灰中的碱金属和碱土金属的氧化物反应生成碱性腐植酸盐，医疗垃圾焚烧飞灰中的CaO和K₂O含量分别高达36.28%和22.77%，利用腐植酸和碱金属和碱土金属的氧化物反应生成碱性腐植酸盐，降低医疗垃圾焚烧飞灰的强碱性，从而降低医疗垃圾焚烧飞灰的pH值，使得在强碱性条件下高浸出特性的两性重金属的浸出潜能显著降低。

（2）利用腐植酸酚中羟基与邻位羧基的鳌合、具有一定酸度的腐植酸官能团上的H+与分子内部离子交换以及在碱性条件下腐植酸中的酯类通过水解可得到羧基和醇基或酚基与重金属的多种结合方式，生成重金属络合物，从而固定重金属。

（3）医疗垃圾焚烧飞灰中的游离CaO可促进腐植酸对重金属的络合螯合作用。

（4）利用腐植酸固定重金属，使得医疗垃圾焚烧飞灰处理后的体积基本没有增容，节省了安全填埋的空间，从而使处理费用显著降低。

具体实施方式

本发明所述的医疗垃圾焚烧飞灰无害化处置的方法，是先对医疗垃圾焚烧飞灰的成分进行测定，将医疗垃圾焚烧飞灰与腐植酸按照一定比例均匀混合，腐植酸的添加比例分别为10%，20%，30%（质量百分含量），室温下保持20天和30天。

下面通过具体实施例对本发明的方法进行说明，但本发明并不局限于此。下述实例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述设备和材料，如无特殊说明，均可以从工业生产或商业途径获得；

实施例1

医疗垃圾焚烧飞灰在105℃下烘干24h，把烘干后的医疗垃圾焚烧飞灰均匀添加10%（质量百分含量）的腐植酸（商业腐植酸：腐植酸含量>90%，灼烧残渣<5%，含水率<8%），即腐植酸/医疗垃圾焚烧飞灰比为0.1，腐植酸采用雾状喷洒的方式均匀喷洒在医疗垃圾焚烧飞灰中，将混合物在室温下保持30天。

对固化体采用国家标准HJ/T299-2007毒性浸出程序测试，测试采用3个平行样，测试结果取3个平行样的平均值。

表1为医疗垃圾焚烧飞灰的化学组成，表2为医疗垃圾焚烧飞灰的重金属含量，表3为医疗垃圾焚烧飞灰的重金属浸出特性，表4为医疗垃圾焚烧飞灰采用腐植酸固定稳定化后重金属浸出特性，表5为危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别标准值。

可见，医疗垃圾焚烧飞灰的重金属浸出浓度较高，特别是Cr，浸出浓度为1578μg/L，Pb的浸出浓度为21428μg/L，采用腐植酸固定/稳定化后，Cr的浸出浓度下降为319μg/L，Pb的浸出浓度下降为1052μg/L，其他重金属的浸出浓度均有所下降。

表1医疗垃圾焚烧飞灰的化学组成（wt.%）

表2医疗垃圾焚烧飞灰的重金属含量（wt.%）

表3医疗垃圾焚烧飞灰重金属浸出特性（μg/L）

表4医疗垃圾焚烧飞灰采用腐植酸固定稳定化后重金属浸出特性（μg/L）

表5危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别标准值（μg/L）

实施例2

医疗垃圾焚烧飞灰在105℃下烘干24h，把烘干后的医疗垃圾焚烧飞灰均匀添加20%（质量百分含量）的腐植酸（商业腐植酸：腐植酸含量>90%，灼烧残渣<5%，含水率<8%），即腐植酸/医疗垃圾焚烧飞灰比为0.2，腐植酸采用雾状喷洒的方式均匀喷洒在医疗垃圾焚烧飞灰中，将混合物在室温下保持20天。

对固化体采用国家标准HJ/T299-2007毒性浸出程序测试，测试采用3个平行样，测试结果取3个平行样的平均值。表6为医疗垃圾焚烧飞灰采用腐植酸固定/稳定化后重金属的浸出特性，可见Pb的浸出浓度显著下降，仅为502μg/L，远低于危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别标准值的5000μg/L。

医疗垃圾焚烧飞灰采用腐植酸进行固化/稳定化后化学组成和重金属含量可能会发生一定变化，表7给出了医疗垃圾焚烧飞灰采用腐植酸固定/稳定化后的化学组成，表8给出了医疗垃圾焚烧飞灰采用腐植酸固定/稳定化后的重金属含量。

可见，采用腐植酸固定/稳定化后，Cr的浸出浓度下降为261μg/L，Pb的浸出浓度下降为502μg/L，其他重金属的浸出浓度均有所下降。

表6医疗垃圾焚烧飞灰采用腐植酸固定/稳定化后重金属浸出特性（μg/L）

表7医疗垃圾焚烧飞灰采用腐植酸固定/稳定化后的化学组成（wt.%）

表8医疗垃圾焚烧飞灰采用腐植酸固定/稳定化后的重金属含量（wt.%）

实施例3

医疗垃圾焚烧飞灰在105℃下烘干24h，把烘干后的医疗垃圾焚烧飞灰均匀添加30%（质量百分含量）的腐植酸（商业腐植酸：腐植酸含量>90%，灼烧残渣<5%，含水率<8%），即腐植酸/医疗垃圾焚烧飞灰比为0.3，腐植酸采用雾状喷洒的方式均匀喷洒在医疗垃圾焚烧飞灰中，将混合物在室温下保持30天。

对固化体采用国家标准HJ/T299-2007毒性浸出程序测试，测试采用3个平行样，测试结果取3个平行样的平均值。表9给出了医疗垃圾焚烧飞灰采用腐植酸固定/稳定化后的重金属浸出特性。

可见，采用腐植酸固定/稳定化后，Cr的浸出浓度下降为202μg/L，Pb的浸出浓度下降为231μg/L，其他重金属的浸出浓度均有所下降。

表9医疗垃圾焚烧飞灰采用腐植酸固定/稳定化后重金属浸出特性（μg/L）

Claims

1.一种医疗垃圾焚烧飞灰的药剂稳定化方法，主要针对医疗垃圾焚烧飞灰高氯、高硫、高碱性氧化物含量和高钙硅比特征，该方法是先对医疗垃圾焚烧飞灰的成分进行测定，将医疗垃圾焚烧飞灰与腐植酸按质量百分比配制，其中腐植酸的添加比例分别为10％，20％，30％，腐植酸采用雾状喷洒的方式均匀喷洒在医疗垃圾焚烧飞灰中，均匀混合后，室温下保持20天或30天，利用腐植酸和医疗垃圾焚烧飞灰中的重金属生成重金属络合物，医疗垃圾焚烧飞灰处理后的体积基本没有增容，碱/碱土金属无溶出，对固化体采用国家标准HJ/T299-2007毒性浸出程序测试，测试采用3个平行样，测试结果取3个平行样的平均值。

2.如权利要求1所述的医疗垃圾焚烧飞灰的药剂稳定化方法，该方法是通过下述具体工艺步骤实现的：

将医疗垃圾焚烧飞灰在105℃下烘干24h，把烘干后的医疗垃圾焚烧飞灰按质量百分比添加10％的腐植酸，腐植酸采用雾状喷洒的方式均匀喷洒在医疗垃圾焚烧飞灰中，将混合物在室温下保持30天。

3.如权利要求1所述的医疗垃圾焚烧飞灰的药剂稳定化方法，该方法是通过下述具体工艺步骤实现的：

将医疗垃圾焚烧飞灰在105℃下烘干24h，把烘干后的医疗垃圾焚烧飞灰按质量百分比添加20％的腐植酸，腐植酸采用雾状喷洒的方式均匀喷洒在医疗垃圾焚烧飞灰中，将混合物在室温下保持20天。

4.如权利要求1所述的医疗垃圾焚烧飞灰的药剂稳定化方法，该方法是通过下述具体工艺步骤实现的：

将医疗垃圾焚烧飞灰在105℃下烘干24h，把烘干后的医疗垃圾焚烧飞灰按质量百分比添加30％的腐植酸，腐植酸采用雾状喷洒的方式均匀喷洒在医疗垃圾焚烧飞灰中，将混合物在室温下保持30天。