第四章-固体废物物化处理河南城建.ppt

固体废弃物的处理与处置Treatment,b.增容比(Enlargementratio),定义指固化体体积与被固化有害废物体积的比值。表达式式中：V2固化体体积，m3；V1固化前有害废物的体积，m3；Ci增容比，也是应越低越好。,4.2水泥固化,原理水泥与添加剂水泥固化法的应用水泥固化法的特点,4.2.1原理,概念：以水泥为固化剂将有害废物进行固化的一种处理方法。原理：水泥是一种无机胶凝材料，是以水化反应的形式凝固并逐步硬化的，包括两种作用：凝胶包容(Gelencapsulation)：水泥与污泥中的水发生水化反应，生成的凝胶将污泥中的固态物质包容（污泥中的固态物称为水化物的骨料从而被水泥凝胶包容）。离子沉淀(ionicprecipitation)：水泥是一种碱性物质，污泥中的重金属离子与水泥中的OH反应生成难溶于水的沉淀（重金属离子以其稳定的化合物形式存在与水泥制品中）。,4.2.2水泥与添加剂,水泥(cement)添加剂(additive),（1）水泥,水泥的种类硅酸盐水泥：以石灰、粘土为主要原料的水泥（又叫波特兰水泥）；矿渣水泥：加入了一定量的高炉水淬渣（火山灰质）。粉煤灰水泥：加入了一定量的粉煤灰（火山灰质）。高铝水泥：加入了一定量的高铝原料，如铝土。用于固化处理的水泥主要有：硅酸盐水泥：适用于腐蚀性不强的污泥（因硅酸盐水泥易于和污泥中的油类，有机酸，金属氧化物反应损害凝结硬化过程）。矿渣水泥：具有抗硫酸盐和抗化学腐蚀性。粉煤灰水泥：抗硫酸盐。,（2）添加剂,作用改善固化条件（如早强剂），提高固化体的质量（如减水剂）。添加剂种类吸附剂（活性氧化铝等）：吸附污泥中的有害组分。缓凝剂（柠檬酸等）：获得一定的操作时间。促凝剂（水玻璃等）：提高早期强度。减水剂（Na2SO4等）：降低水灰比，提高强度。,4.2.3水泥固化法的应用,电镀干污泥的水泥固化含水率为75的污泥一般工艺流程,（1）电镀干污泥的水泥固化,干污泥水泥水（12）20（610）强度可达：1020Mpa浸出浓度：Hg0.0002mg/LCd0.02mg/LPb0.002mg/LCr6+0.02mg/LAs0.01mg/L,（2）高含水率污泥的固化,污泥含水率为75%污泥水泥添加剂水60301020其中：添加剂是液态或粉末状的无机试剂，有时加砾石和砂子。,（3）工艺流程,水泥固化的工艺流程见图4-1。,图4-1水泥固化的工艺流程,4.2.4水泥固化法的特点,优点：有效；简单（工艺和设备及操作）；费用低。缺点浸出率高（空隙率高所至）；增容比高（1.52）；有时需预处理（当含腐蚀性物质时），增加费用；铵离子易溢出（碱性反应）；不适合于化学泥渣（胶状物、排料困难，但可采用加锯末解决）。,4.3沥青(asphalt)固化,概述基本方法主要影响因素,4.3.1概述,概念将污泥与沥青混合，通过加热、蒸发实现固化的方法沥青的性质具有粘结性、化学稳定性，弹性，塑性；具有对大多数酸、碱、盐的耐腐蚀性和一定的抗辐射性。应用范围中、低放射性蒸发残液；化学法处理废水的沉渣；焚烧灰分。,4.3.2基本方法,高温熔化混合蒸发暂时乳化法化学乳化法,4.3.2.1高温熔化混合蒸发法（Hightemperaturemelting-vaporizationmethod）,工艺流程特点应用范围,工艺流程,工艺流程图（见图4-2）工艺流程说明在沥青贮槽通入蒸气加热，使沥青成熔融状态；在搅拌槽中进一步加热至220，并高速搅拌（15003000转分）；在高温和高搅拌速度的条件下，污泥中的水分蒸发；排入容器，冷却后固化；蒸发气体经冷凝器冷却，冷凝液体再经处理排放，废气经静电除尘，木炭过滤，烟囱排放。,图4-2高温熔化混合蒸发法沥青固化流程,（2）特点,增容比低，浓缩系数大（见表1-1）固化体致密度高，有害物质的浸出率低，一般比水泥固化体低23个数量级。快速硬化：冷却后即固化（水泥需养护，28天后为最终强度）。导热系数低，水分蒸发慢，处理时间长（需加温，搅拌)。控制温度（加热过高造成可燃），运输，贮存要有防火措施。,表4-1几种处理方法的比较,（3）应用范围,适用于量小，浸出率要求较低的污泥，如放射性污泥，电镀污等。,4.3.2.2暂时乳化法（Temporaryemulsificationmethod）,主要步骤固化流程,（1）主要步骤,将污泥、沥青与表面活性剂混合成乳浆状；处理中等放射性污泥时，可采用20%活性成分（1/3烷基磺酸钠和2/3的烷基苯磺酸钠）的阴离子表面活性剂；用量为与干污泥之比约6：1000；处理高放射性污泥时，可采用90%活性成分（主要为椰子壳中的氨基丙酮）的阴离子表面活性剂；用量为与干污泥之比约5：100；先经过滤除去大部分水分；再升温干燥，进一步脱水。,（2）固化流程(solidificatingflowsheet),固化流程见图4-3。固化流程的说明对含水率为90%的污泥，先经过滤机过滤使含水率降至50%；将污泥、沥青和表面活性剂按比例一起给入螺杆挤压机；螺杆挤压机分三个区域（图4-4）：给料区：不加热，将三种物料混合；挤压区：加热至900C，并经挤压分离水分；高温区：加热至105-1100C，将水分降至5-7%。经螺杆挤压机处理后，再给入螺旋干燥器以140-1500C的温度进一步将水分降至0.5%以下；固体和放射性盐份留在沥青内，冷却后被固化。,图4-3暂时乳化法沥青固化流程,图4-4双螺杆挤压机示意图I.冷却区；II-VI.加热区,4.3.3主要影响因素,影响固化体浸出率的因素沥青的种类；废物量、化学组成及混合状况：废物量与沥青的重量比以1：12：1为宜；残余水分：残余水分越高，浸出率越高，应控制在10%以内，最好是0.5%以内。影响固化体化学稳定性的因素硝酸盐和亚硝酸盐能降低沥青的燃点；能与沥青发生化学反应的物质也能降低沥青的稳定性。,4.4塑料固化,原理作为固化剂的塑料塑料固化法的应用特点,（1）原理,以塑料为固化剂与有害废物按一定的配比，加入适量的催化剂和填料进行搅拌混合，使其共聚合固化的方法。,（2）作为固化剂的塑料,热塑性塑料高温下呈熔融胶粘液体，如聚乙烯，聚氯乙烯等。热固性塑料常温或加热能固化的塑料，如脲醛树脂，不饱和聚酯等。,（3）塑料固化法的应用,日本主要应用于电镀污泥，因为电镀污泥含大量重金属，有机物和油类物质，不宜用水泥固化。基本配比：干污泥塑料填料3020353550（）塑料固化产品的特点重量轻，外观光亮，美观，可作轻型建筑材料。,（4）塑料固化法的特点,优点：常温操作增容比小比重轻缺点：耐老化差需要加酸作为催化剂，故腐蚀设备，工作条件差。,4.5玻璃固化,原理工艺特点,（1）原理,应用玻璃制造技术，将污泥与玻璃原料一起玻璃化。将污泥中的有害组分固定在玻璃体中的固化技术。,（2）工艺,玻璃固化的工艺即为熔制玻璃的工艺，但须注意要满足下述条件：不含Hg,As（熔点低，易挥发造成大气污染）。当含Cd,Zn,Ni时，不应含有机物等还原性物质，（有机物中的C会使其还原成金属雾气挥发）。不含食盐类的氯化物，许多金属会被氯气还原成氯化物挥发。磷酸盐玻璃固化工艺（见图4-5）主要用于以硫酸盐存在的钌、铯等高放射性废液；磷酸盐是作为玻璃添加剂使用，目的是降低钌、铯的挥发性；,图4-5磷酸盐玻璃固化流程,（3）特点,优点在水和酸、碱溶液中的浸出率均低；增容比小；固化过程粉尘少；化学稳定性好（导热性高，耐辐射）缺点：工艺复杂，高温作业，费用高，挥发量大。,4.6其他固化方法,石灰固化自胶结固化水玻璃固化其他,（1）石灰固化,以石灰为固化剂，粉煤灰和水泥窑灰为填料进行固化。仅适用于含硫酸盐和亚硫酸盐的废渣，污泥。固化体可作为路基材料或砂坑填充物。,（2）自胶结固化,以污泥中的硫酸钙和亚硫酸钙在适宜温度下煅烧生成具有胶凝性能的半水硫酸钙(CaSO41/2H2O)，经水化反应硬化成自胶结固化体的方法。主要适用于烟道脱硫的泥渣（见图4-6）。优点：以废治废缺点：应用范围受限，仅限于烟道脱硫泥渣,图4-6烟道气脱硫泥渣的固化流程,（3）水玻璃固化,利用水玻璃的硬化，结合，包容及吸附性能。水玻璃为碱性物，加酸（各种酸）后发生中和缩合脱水反应，并将污泥中的有害物包容其中。,（4）其他,日本将电镀污泥和粘土以11的比例混炼，再回转干燥器造粒，在烧结炉中烧制，生产人造砾石。日本将电镀污泥同膨胀页岩以19混合造粒。在回转窑内用3801200烧制成人工河沙。日本将电镀污泥同白土以11混合，常温下干燥6天，在1000温度下煅烧，固化体比重2.1，抗压强度达23106帕（23Mpa,相当于230号水泥）。,homework,什么是药剂稳定化？稳定化处理技术主要有哪些？固体废物的固化处理？固体废物的固化处理技术主要有哪些？固化效果的评价有哪两个？,推荐文献与思考题,推荐文献陈祖奇等.国外关于稳定化/固化有毒有害污染物的渗漏试验方法的进展.城市环境与城市生态.2000，13（4）黄卫岚等.含60Co和152Eu放射性废液的水泥固化配方研究.原子能科学技术.2001，35（5）陈祖奇等.经过水泥固化的重金属废物的穿透渗漏试验.城市环境与城市生态.2000，13（1）思考题固化处理主要用于什么固体废物，其基本原理是什么？怎样衡量固化效果？常用的固化处理方法有哪几类？请分别简述之。简述水泥的固化原理，常采用哪些种类的水泥，各适合于固化什么有害废物？采用水泥作为固化剂时常使用哪几类添加剂，各有什么作用？沥青高温熔化蒸发法适用于什么固体废物，具有什么特点？,紫外线是一种波长范围为136010-10m390010-10m的不可见光线。按波长范围可分为A.B.C三波段和真空紫外线：A波段320nm400nmB波段275nm320nmC波段200nm275nm真空紫外线100nm200nm。紫外线在波长为240010-10m280010-10m范围最具杀菌效能。尤其在波长为253710-10m时紫外线的杀菌作用最强。紫外线杀菌原理是通过紫外线对微生物的照射，以改变及破坏微生物的组织结构（DNA-核酸），导致核酸结构突变，生物体丧失复制、繁殖能力，功能遭受破坏，从而达到消毒、杀菌的目的。绝大部分的细菌或细菌尸体的直径都大于0.45M（最小的绿脓杆菌为0.3m），因此用微孔孔径小于或等于0.22m的微孔滤膜过滤、反渗透、超过滤，均可滤除细菌。通过超滤器或精密过滤器虽然可以除去水中的部分细菌，但却不能抑制细菌的滋生和繁殖，由于紫外线可以抑制细菌的繁殖并可以杀死细菌，因此，紫外线杀菌灯在纯水制备中已被广泛应用。,1910年，紫外线首次被Cernovedeow和Henvi运用于饮用水消毒杀菌。目前，紫外线已被广泛应用于饮用水、纯水、电子、医疗、空气净化消毒、环保污水处理等领域，是目前世界上公认的最佳净水方式之一。至今在欧洲采用紫外线杀菌消毒的饮