固体废物的固化处理

1、第五节 固体废物的固化处理,原理和步骤 基本方法 热塑性材料固化法 热固性材料固化法 玻璃固化法 自胶结固化和大型包封法,固化处理,利用物理或化学方法将有害固体废物固定或包容在惰性固体基质内，使之呈现化学稳定性或密封性。 固化所用的惰性材料称为固化剂。有害废物经过固化处理所形成的固化产物称为固化体,固化方法,水泥固化、石灰固化、热塑性材料固化、有机聚合物固化、自胶结固化、玻璃固化,对固化处理的基本要求 （1）有害废物经过固化处理后所形成的固化体应具有良好的抗渗透性、抗浸出性、抗干湿性、抗冻融性及足够的机械强度等，最好能作为资源加以利用。 （2）固化过程中材料和能量消耗要低，增容比要低。 （3）

2、固化工艺过程简单，便于操作,水泥固化技术 (cement solidification) 水泥固化：是以水泥为固化剂将有害废物进行固化的一种处理方法,从而达到减小表面积、降低渗透性，使之能在较为安全的条件下运输与处置的目的。 水泥固化原理：水泥是一种无机胶结剂，经水化反应后可形成坚硬的水泥块，能将砂、石等骨料牢固地凝结在一起。水泥固化有害废物就是利用水泥的这一特性。 常用作固化剂的水泥：硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥,在水泥固化处理过程中，为了改善固化条件，提高固化体的质量，有时掺入适宜的添加剂。常用的添加剂有： 吸附剂：如活性氧化铝、粘土、蛭石等； 缓凝剂：如酒石酸、柠檬酸、硼酸盐等； 促凝

3、剂：如水玻璃、铝酸钠、碳酸钠等； 减水剂：如表面活性剂等,应用,原子能工业固体与液体废物处理 电镀业污泥 含汞污泥 含砷泥渣,图 电镀污泥水泥固化处理工艺流程图,操作条件与指标,水灰比,水泥与废物的配比,ph值,初凝时间与终凝时间,添加剂,养护条件,固化产物的性能指标：机械强度、抗浸出性,一般控制在1:2为宜,应通过实验确定,应控制在8以上,初凝:大于2h；终凝:48h以内,根据固化过程性质，通过实验选择添加剂种类与投配量(吸附剂/促凝剂/缓凝剂/减水剂,一般在室温条件下，相对湿度大于80%，养护时间约28天,以石灰和具有火山灰活性的物质（如粉煤灰、垃圾焚烧灰渣、水泥窑灰等）为固化基材，活性硅

4、酸盐类为添加剂对危险废物进行稳定化与固化处理的方法。 适用于稳定石油冶炼污泥、重金属污泥、氧化物、废酸等无机污染物，并已用于烟道气脱硫的废物的固化。 该法简单，物料来源方便，操作不需特殊设备及技术，比水泥固化法便宜，并在适当的处置环境，可维持波索来反应的持续进行。石灰固化处理得到固化体的强度较低，所需养护时间较长，并且体积膨胀较大，增加清运和处置的困难，因而较少单独使用,石灰固化处理（ lime solidification,热塑性材料固化（沥青、石蜡、聚乙烯、聚丙烯等）：是用熔融的热塑性物质在高温下与干燥脱水危险废物混合，以达到对废物稳定化的目的的过程。 以沥青类材料作为固化剂，与危险废物在

5、一定的温度、配料比、碱度和搅拌作用下发生皂化反应，使有害物质包容在沥青中并形成稳定固化体的过程。 沥青憎水性物质、良好的黏结性、化学稳定性、较高的耐腐蚀性。石油蒸馏的残渣，其化学成分包括沥青质、油分、游离碳、胶质、沥青酸和石蜡等,热塑性材料固化处理,注意：含水率较高的废物需预先脱水；被固化的废物中应尽量少含氧化性与导致沥青粘度增大的物质,图 高温熔化混合蒸发沥青固化流程示意图,热固性材料固化处理（plastic solidification,热固性塑料固化（脲醛树脂、聚酯、聚丁二烯、酚醛树脂、环氧树脂） 用热固性有机单体和经过粉碎处理的废物充分混合，在助凝剂和催化剂的作用下产生聚合以形成海绵状

6、的聚合物质，从而在每个废物颗粒的周围形成一层不透水的保护膜。部分液体废物遗留，需干化。 特别适用于对有害废物和放射性固体废物的固化处理,玻璃固化处理（ glass solidification,自胶结固化（self-cementation solidification,利用废物自身的胶结特性来达到固化目的的方法。 该技术主要用来处理含有大量硫酸钙和亚硫酸钙的废物，如磷石膏、烟道气脱硫废渣等。 caso42h2o或caso32h2o经煅烧成具自胶结作用半水，遇水后迅速凝固和硬化。 该方法不需要加入大量添加剂，废物也不需要完全脱水，工艺简单；固化体化学性质稳定，具有抗渗透性高、抗微生物降解和污染物

7、浸出速率低的特点，并且结构强度高；但只限于含有大量硫酸钙的废物，应用面较为狭窄。此外还要求熟练的操作和比较复杂的设备，煅烧泥渣也需要消耗一定的热量,图 烟道气脱硫泥渣自胶结固化的工艺流程,水玻璃固化（sodium silicate solidification） 水玻璃（硅酸钠溶液）固化：以水玻璃为固化剂，无机酸类（如硫酸、硝酸、盐酸和磷酸）为助剂，与有害污泥按一定的配料比进行中和与缩合脱水反应，形成凝胶体，将有害污泥包容，经凝结硬化逐步形成水玻璃固化体。 水玻璃固化电镀污泥时的配比为：水玻璃（3号硅酸钠）混酸（纯硫酸与纯磷酸之比为91）污泥为5.850.5593.6,外部混合法,内部混合法,

8、第六节 固体废物的最终处置,土地填埋 卫生土地填埋 安全土地填埋 深井灌注 海洋处置 海洋倾倒 远洋焚烧,土地填埋处置是从传统的堆放和土地处置发展起来的一项最终处置技术，不是单纯的堆、填、埋，而是一种按照工程理论和土工标准，对固体废物进行有控管理的综合性科学工程方法，具有工艺简单、成本较低、适于处置多种类型固体废物的优点。目前已成为固体废物最终处置的一种主要方法,土地填埋,土地填埋处置的种类很多，采用的名称也不尽相同。 按填埋场地形特征可分为山间填埋、峡谷填埋、废矿坑填埋； 按填埋场的状态可分为厌氧性填埋、好氧性填埋、准好氧性填埋和保管型填埋； 按填埋场地水文、气象条件可分为干式填埋、湿式填埋

9、和干-湿混合填埋； 按固体废物污染防治法规，可分为一般固体废物填埋和工业固体废物填埋,为了便于管理，一般可根据所处置的废物种类以及有害物质释出所需控制水平进行分类。通常把废物分为四大类，因此土地填埋处置方法及场地也相应分为四类。 土地填埋处置的分类及分类处置废物的种类 安全土地填埋 a组：有害废物，还可处置b、c、d组废物 工业土地填埋 b组：工业废物，还可处置c、d组废物 卫生土地填埋 c组：城市废物，还可处置d组废物 惰性废物填埋 d组：惰性废物,土地填埋必须注意问题,土地填埋处置，首先需要进行科学的选址，在设计规划的基础上对场地进行防护（如防渗）处理，然后按严格的操作程序进行填埋操作和封

10、场，并制订全面的管理制度，定期对场地进行维护和监测。必须注意问题包括,27,1、填埋场地的选择 在规划一个新的填埋场时，首先应对适宜处置废物的填埋场场址进行现场调查，并根据所能收集到的当地地理、地质、水文地质和气象资料，初步筛选出若干可供建设城市垃圾卫生填埋场的地区。 在评价一个用于长期处置固体废物的填埋场场址的适宜性时，必须考虑的因素主要有：运输距离、场址限制条件、可以使用土地面积、入场道路、地形和土壤条件、气候、地表和水文条件、当地环境条件以及填埋场封场后场地是否可被利用等,28,2、填埋场地的结构 填埋场结构与地形地貌、水文地质条件、填埋废物类别有关。按填埋废物类别和填埋场污染防治设计原

11、理，填埋场结构有衰减型和封闭型之分。 通常，用于处置城市垃圾的卫生填埋场属衰减型填埋场或半封闭型填埋场，而处置危险废物的安全填埋场属全封闭型填埋场,1)自然衰减型填埋场 自然衰减型填埋场允许部分渗滤液由填埋场基部渗透，利用下伏包气带土层和含水层的自净功能来降低渗滤液中污染物的浓度，使其达到能接受的水平。理想的自然衰减型填埋场底部的包气带应为粘土层，粘土层之下是含砂潜水层，而在含砂水层下为基岩。包气带土层和潜水层应较厚,2)全封闭型填埋场 全封闭型填埋场是将废物和渗滤液与环境隔绝开，将废物完全保存相当一段时间（数十甚至上百年）。这类填埋场通常利用地层结构的低渗透性或工程密封系统，来减少渗滤液产生

12、量和通过底部的渗透泄露渗入蓄水层的渗滤液量，将对地下水的污染减少到最低限度，并对所收集的渗滤液进行妥善处理处置，从而达到使处置的废物与环境隔绝的目的,30,3、地下水保护 土地填埋场内会产生大量的浸出液，浸出液的来源有：降水、地表径流、地下水和垃圾含水四大部分。封闭型填埋场浸出液的来源与自然衰减型填埋场浸出液来源略有不同，对于衰减型土地填埋，在填埋过程中垃圾分解产生一定量的水。而对于封闭型土地填埋，浸出液主要来自废物本身含水、地下水、降水及地表径流。 防止措施：设置填埋场衬层系统，可尽量封闭渗滤液于填埋场中，使其进入渗滤液收集系统；并能控制地下水，防止其形成过高的上升压，防止地下水进入填埋场，

13、因为地下水进入填埋场将使渗滤液的产生量增加。常见防止渗浸的具体方法,31,1）具有浸出液收集系统的单层衬层系统 具有浸出液收集系统的单层衬层系统是由上、下两部分组成的，下部为低渗透性的粘土衬层或人造有机合成衬层；上部为具有浸出液收集系统的由30可渗透性砾石或砂质土壤构成的沥滤系统。衬层系统的底部具有适当坡度倾向的积水坑，浸出液可以沿衬层坡度汇集到积水坑，以便监测和抽出,32,2）具有浸出液收集系统的双层衬层系统 具有浸出液收集系统的双衬层系统包含两层防渗层，两层之间是排水层，以控制和收集防渗层之间的液体或气体。主衬层为人工合成有机衬层（如高密度聚乙烯），辅助衬层为人工合成有机薄膜和粘土构成的复

14、合衬层。衬层上方为渗滤液收集系统，透过主衬层的渗滤液受到辅助衬层的阻挡而在中间的排水层中得到控制和收集,37,4、常见的填埋方法 固体废物填埋场的填埋方法与地形地貌有关，本节主要介绍山谷型填埋和平地-地上式填埋,1）山谷型填埋 我国大部分填埋场属山谷型填埋场，通常的做法是在山谷出口处设一垃圾坝，在填埋场上方设挡水坝，在填埋场四周开挖排洪沟，严格控制地表排水不进入填埋场。对于安全土地填埋场，还需要采取防渗措施。山谷型填埋法主要是利用山坡地带的地形，占地少，填埋量大，覆盖土可不需外运,2）平地型填埋方法 平地型可分为地上式、地下式及半地下式。而地上式填埋通常适用于地下水位较高或者地形不适于挖掘的地方，是地下水位较高的平原区唯一可能采用的方法,填埋操作制度,制定一套完整的填埋操作计划，是保证填埋操作顺利进行的重要保证。根据设计的填埋方法可以为操作人员制订操作规程、定期操作进度表、意外事故应急计划、交通线路、记录和监测程序及安全措施等。 对于干燥的废物一定要注意防尘，并随时覆盖土