实验室废弃物焚烧有害物质及其处理研究

作者：沈 雯

来源：《中外企业家·下半月》 2014年第1期

沈 雯

（上海辰山植物园，上海 201602）

摘 要：实验室废弃物中的污染物品种多、成分复杂,与工业相比,尽管量少,但其对环境造成的污染,也不容忽视。对其危害人们必须有清晰的认识,并自觉采取相应处理措施,防止污染发生。

关键词：实验室；废弃物；焚烧；有害物质；处理措施

中图分类号：X327 文献标志码：A 文章编号：1000-8772（2014）03-0243-01

随着经济和社会的发展，科学研究水平不断提高，实验室废弃物产生的数量不断增加。因此，亟需采用一定措施减少实验室废弃物。处理实验室废弃物目前的主要方法有填埋、堆肥、焚烧，而目前世界上处理废弃物最常用一种处理工艺是——焚烧。这是由于对实验室废弃物焚烧可以实现无害化、减量化、资源化。据有关统计数据表明，采用焚烧工艺处理实验室废弃物能够减容90%，减量75%，而实现资源化主要是由于废弃物焚烧余热可以用于供热等。与此同时，废弃物焚烧也存在其一定的缺陷——废弃物焚烧后会产生很多有害物质，如何处理经此产生的有害物质成了迫切需要解决的问题。

一、废弃物焚烧产生的有害物质

随着废弃物焚烧处理技术的推广以及我国环保标准的提高，人们对焚烧处理过程产生的污染物越来越关注。夹杂在废弃物焚烧过程中产生的烟气以及灰渣中的有害物质，对环境造成了日益严重的污染，亟需及时有效的对其进行控制，焚烧过程中产生的有害物质主要包括以下几类。

（一）飞灰

飞灰属于危险废弃物，其主要是废弃物焚烧过程中产生的固体颗粒，若不在排烟过程中进

行过滤去除，其将随烟气排入大气。飞灰中所含有的重金属元素可能致癌、致突变、致畸化合。

（二）重金属

重金属类污染物主要来源于实验室废弃物中含有的废旧电池、精美包装外壳等，含重金属实验室废弃物在焚烧过程中重金属将蒸发。部分重金属在高温状态下转变为气态，以气态形式存在于烟气中；部分重金属与焚烧烟气中的颗粒物结合，以固体粉尘的形式存在于烟气中；还有一部分重金属分子进入烟气后被氧化，并凝聚成很细小的颗粒物。

（三）二恶英

二恶英是高危致癌物质，其属于废弃物焚烧过程中产生的最危险的有毒物质，其毒性超过氰化物的1 000倍。二恶英能溶于脂类物质，所以极易在生物体的脂肪内富集。其可以在人体内积累7年以上，对人体的多种器官和中枢、免疫和生殖系统等造成伤害。

（四）酸性气体

SO2通常是实验室废弃物中含硫化合物焚烧过程所形成，另采用高含硫煤作为辅助燃料时，SO2亦会产生。二氧化硫在空气和日光相互作用下形成三氧化硫，经过雨水冲淋形成酸雨。氯化氢的形成主要是由于废弃物中所含的氯化物，如聚氯乙烯塑料（PVC），厨余中的氯化钠等，在燃烧过程中发生了化学反应，形成了HCl。

二、实验室废弃物焚烧有害物质及其处理实例分析——以飞灰的处理

废弃物焚烧产生的飞灰并不是化学惰性物质，其中含有大量的Cd、Pb、Zn、Cr等多种有害重金属物质和盐类，而这些重金属能被水浸出，且浓度均高于固体废物浸出毒性鉴别标准。因此，废弃物焚烧飞灰被定性为危险废弃物，需要稳定化后进行处理。若处理不当，重金属经浸出后将会污染地下水、土壤及空气。

目前，飞灰的处理方式主要分为三类：固化与稳定化法、重金属提取方法和生物淋滤法。

（一）固化与稳定化法

1.水泥固化法

是将水泥、水和飞灰按一定比例进行混合，使混合物发生一定的化学反应，形成一种或几种稳定的化合物，最终形成混凝土块。此方法很简便，但是在测试飞灰中的重金属浸出浓度时发现，经固化后的砌块中，Fe、Cu、Zn等离子容易浸出而导致污染物超标。对于此问题，唐安俊等人研究发现，当比例增加时，固化效果明显提高，当飞灰与水泥比例大为2：1时，固化效果达到最优；同时，在碱性环境中，重金属及其化合物浸出量明显变小，固化强度随固化时间延长而提高。研究发现固化时间为6天时，固化效果最好。

2.沥青固化法

鉴于沥青良好的粘结性与化学稳定性，采用沥青固化飞灰是一种合适的方式。严丽华等人通过实验研究发现，采取TCLP浸出法，沥青固化的部分重金属Pb、Cu、Zn浸出量远小于飞灰，而部分重金属，如Cr、Cd、Ni等甚至没有检出。通常随着沥青加入量的增加，Cd、Ni、Cu、Zn的浸出量减少，飞灰的固化效果明显提高。然而，Pb与Cr的浸出量则是先增后减，所以采用沥青固化飞灰可能存在一定的局限性。此外，通过实验研究发现，采用沥青固化飞灰时，加入一定量的硫与苛性钠能减少重金属的浸出量。

3.熔融固化技术

熔融固化技术是在工业炉内，利用燃料或电将飞灰加热到1 400℃左右，使飞灰熔融，再经过一个冷却过程变成熔渣。飞灰熔融处理主要使飞灰中二恶英等有机物在高温下热解熔融，无机物形成熔渣，低沸点重金属以及盐类将蒸发成气态，在排气除尘过程中进行收集，而部分有价金属，如Fe、Ni、Cu等还原成金属熔液，其它重金属则在熔渣中固化。飞灰中的SiO2在熔融时会产生—Si—O—的网状构造，将残留于熔渣晶格中的重金属完全包封，使重金属在形成的熔渣中不易溶出。

（二）重金属提取方法

该方法主要是根据采用的化学药剂或处理物的化学组成，划分为酸提取氢氧化物处理法、酸提取硫化物处理法、酸提取重金属固定剂处理法。在应用中，主要是利用酸提取硫化物。该方法需要首先将飞灰浆化，加如一定量的盐酸等无机酸将重金属提取后，再加硫氢化钠等硫化

物，生成难溶的金属硫化物，以使重金属稳定化。酸提取法可以将飞灰中的部分金属提出，从而使飞灰进入普通填埋场或者作为建筑资源进行回收利用。

（三）生物淋滤法

该方法是采用某些生物杆菌将飞灰中的重金属溶解提取，再对处理后的产物回收利用。与化学浸提法相比，该方法反应温和、耗酸少、运行成本低。其主要原理是利用氧化亚铁硫杆菌与氧化硫硫杆菌等能自养型的嗜酸性硫杆菌，将难溶性的重金属从固相溶出，使其进入液相成为可溶性的离子，最后采用适宜提取方法对重金属进行提取。该方法关键技术是高效微生物菌株的分离、筛选与驯化。

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（责任编辑：刘栋）