固化/稳定化技术是国际上目前处置重金属废物和其他非金属危险废物的重要手段,其目的是使危险废物中的所有污染组分呈化学惰性或被包容起来,以便运输、利用和处置。水泥固化技术是一种最常用的危险废物固化技术,其基本原理在于通过固化、包容,减少有害固化废物的表面积和降低其可渗透性,达到稳定化、无害化的目的,美国环保局曾将此技术称为处理有毒有害废物的最佳技术。但传统的水泥固化技术在处理含水率较高的废物时,需要使用大量水泥,致使废物增容比较大,给后续的运输与处理带来困难,也大大提高了处置费用,并需要大量的填埋场地。湿式化学处理是利用化学药剂通过化学反应,使有毒有害物质转变为低溶解性、低迁移性及低毒性物质的过程。药剂稳定化处理具有处理过程简单、设备投资低、最终处理量少的优点,但是会产生高浓度无机盐废水,需要进一步处理。由于焚烧飞灰组分及重金属形态的复杂性,以及对反应机理缺乏起码的认识,因此很难找到一种普遍适用的化学稳定剂,也是该技术至今没有进入规模化应用的原因之一。高温处理包括熔融和烧结两种方式,高温可以对焚烧飞灰中的二恶英类有害物质进行彻底分解破坏,其分解率可高达99.9%。熔融可使飞灰中固体颗粒发生熔融相变,成为液态熔渣,然后经快速冷却形成致密的玻璃态熔渣,将重金属固化在网格中实现稳定化目的。日本目前大约有4%灰渣采用熔融法处理,我国也有很多关于熔融技术研究的报道。熔融处理的缺点在于所需能源和费用很高。烧结是在高温作用下,固体颗粒获得扩散能量,将大部分甚至全部气孔从晶体中排除,在低于熔点温度下变成致密坚硬的烧结体并符合材料特性的要求。物料在烧结过程中可以有效地固化各种重金属。欧美发达国家生活垃圾焚烧飞灰中碱金属氯化物含量较低,常将其作为硅酸盐水泥的一部分原料入窑煅烧。垃圾焚烧飞灰经烧结后成为陶瓷状固体,可做混凝土骨料,以及用于路基、堤坝等。
目前,许多国家将飞灰与底渣混合收集共同处理处置,近年来欧美发达国家在此方面的研究主要集中在飞灰固化作为建筑材料方面。对焚烧飞灰固化/稳定化的研究主要集中在改进水泥固化工艺和技术,以及研究高效固化/稳定化药剂和采用稳定化技术代替固化技术。化学稳定化与其它处理方法相比,具有节能、效果好而费用适中的优点,但是,由于是在常温下进行,对二恶英没有分解和破坏效果,因而处理后的飞灰仍应填埋。
日本和韩国等亚洲国家由于生活垃圾中塑料类物质含量较高,焚烧飞灰中氯化物,尤其是碱金属氯化物含量较高,采用水泥或石灰固化时其固化体的强度与浸水持久性较差,其对重金属的阻截仅是由于其强碱性作用的缘故。同时对重金属的长期固定效果差,二恶英很难被消除或稳定化。因此,日本和韩国相关研究主要集中在高温处理,尤其是熔融玻璃化方面。高温处理法虽然处理费用较高,但因其稳定化程度高,品质均匀,可达到无害化、稳定化和资源化的目标,已受到越来越多的关注。特别是利用水泥窑独特的高温环境以及完善的污染控制系统的优势,焚烧灰渣水泥窑处理技术越来越受推崇。
