第四章 固体废物的处理-物化处理

1、l 概念：稳定化、固化、沥青固化、塑料固化、玻璃固化概念：稳定化、固化、沥青固化、塑料固化、玻璃固化l 固体废物稳定化；固体废物稳定化；l 固体废物固化固体废物固化 第四章第四章 固体废物的处理固体废物的处理4.1 固体废物的物化处理固体废物的物化处理1 溶剂浸出溶剂浸出2 固体废物的药剂稳定化处理固体废物的药剂稳定化处理3 固体废物的固化处理固体废物的固化处理4.1 固体废物的处理固体废物的处理提取或除去矿业、化工和冶金等过程排出的成分复杂废渣中所嵌布的微细低含量有价成分 酸浸浸出 方法碱浸盐浸水浸浸出：溶剂选择性地溶解分离固体废物中某种目的组分的工艺过程浸出剂：浸出过程所用的药剂浸出液：浸

2、出后含目的组分的溶液浸出渣：浸出后的残渣浸出效果衡量1 溶剂浸出溶剂浸出稳定化稳定化(Stabilization) , 将有毒有害污染物转变为低溶解性、低迁移性将有毒有害污染物转变为低溶解性、低迁移性及低毒性的过程。分为及低毒性的过程。分为:化学稳定化化学稳定化&物理稳定化物理稳定化 固化固化(Solidifacation), 在危险废物中添加固化剂，使其转变为不可流在危险废物中添加固化剂，使其转变为不可流动固体或形成紧密固体的过程。动固体或形成紧密固体的过程。 固化过程：利用添加剂改变废物的工程特性过程。固化过程：利用添加剂改变废物的工程特性过程。 固化剂固化剂 ：固化所用的惰性材料

3、2 固体废物稳定化处理固体废物稳定化处理0/(/)nnenmmRAV t21VVCR评价指标评价指标2 固体废物稳定化处理固体废物稳定化处理r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。具有相对持久性性、低迁移性及低毒性物质的过程。具有相对持久性有有 毒毒 有有 害害 物物 质质Cr、Cd、Hg、Pb、Cu、Zn等等重金属的化学稳重金属的化学稳定化技术定化技术含氯的挥发性有含氯的挥发性有机物、硫醇、酚机物、硫醇、酚类、氰化物等类、氰化物等 有有机污染物的氧化机污染物的氧化解毒技术解毒技术2 固体废物稳定化处

4、理固体废物稳定化处理重金重金属属离子交离子交换换中和法中和法氧化还氧化还原法原法吸附法吸附法化学沉化学沉淀法淀法将固体废物中可以发生价将固体废物中可以发生价态变化的某些有毒有害组态变化的某些有毒有害组分通过氧化还原反应转化分通过氧化还原反应转化为无毒为无毒/低毒化学性质稳定低毒化学性质稳定的组分的组分还原剂：硫酸亚铁还原剂：硫酸亚铁/硫代硫硫代硫酸钠酸钠/亚硫酸氢钠亚硫酸氢钠/二氧化二氧化硫硫/煤炭煤炭/锯木屑等锯木屑等 吸附剂吸附剂 可逆可逆 吸附具有选择性：活吸附具有选择性：活性炭性炭-有机物；活性氧有机物；活性氧化铝化铝-镍离子镍离子酸碱泥渣酸碱泥渣 中和剂中和剂 罐式机械搅拌罐式机械搅

5、拌/池式人工搅拌池式人工搅拌氢氧化物沉淀：氢氧化物沉淀：硫化物沉淀硫化物沉淀 硅酸盐沉淀硅酸盐沉淀 碳酸盐沉淀：碳酸盐沉淀：钡镉铅钡镉铅 共沉淀共沉淀 ：加加Fe2+和碱和碱无机无机/有机螯合物沉淀：有机螯合物沉淀：离子交换树脂、天离子交换树脂、天然或人工合成沸石、然或人工合成沸石、硅胶硅胶 昂贵昂贵 可逆可逆重金属的化学稳定化重金属的化学稳定化有机有机 污染物污染物 氧化解毒氧化解毒臭氧氧臭氧氧化解毒化解毒过氧化过氧化氢解毒氢解毒氯氧化氯氧化解毒解毒理论上理论上:1058g臭氧臭氧/度电度电 实际实际:150g/度电，度电，费用高费用高. 自由能高，强氧化剂自由能高，强氧化剂 有紫外线照射时

6、有紫外线照射时：铁做催化剂产生铁做催化剂产生OH 35%50%双氧水双氧水紫外线功率紫外线功率500W/L ；eg：五氯酚污染的土：五氯酚污染的土壤，去除壤，去除99.9%氯和漂白粉。用氯的氧化物破坏剧毒的氰化物是一种经典方法：在氯和漂白粉。用氯的氧化物破坏剧毒的氰化物是一种经典方法：在pH10pH10OHRCOOHOOHRCH232332323ONaCNOONaCN2333OCOOHCHOCHOCHOHRRHOH2ROHOHOHR22ClCNOClOCNNaClCNClClNaCN2NaClOHNaCNONaOHCNCl22OHNaClCONNaOHClNaCNO2222262432有机污染

7、物的氧化解毒技术有机污染物的氧化解毒技术l固化处理的基本要求固化处理的基本要求: :有害废物经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，如作建筑基础和路基材料等；固化过程中材料和能量消耗要低，增容比（即所形成的固化体体积与被固化废物的体积之比）要低；固化工艺过程简单、便于操作；固化剂来源丰富，价廉易得；处理费用低。 l固化技术按固化剂分为:水泥固化、沥青固化、塑料固化、玻玻固化、石灰固化等。3 固体废物固化处理固体废物固化处理一、水泥固化一、水泥固化水泥固化的原理：水泥固化的原理： 水泥与污泥中的水分发生水化反应生成水

8、泥固化水泥与污泥中的水分发生水化反应生成水泥固化体，将有害污泥微粒分别包容，并逐步硬化而形成。污泥中的有害体，将有害污泥微粒分别包容，并逐步硬化而形成。污泥中的有害物质被封闭在固化体内，达到稳定化、无害化的目的。物质被封闭在固化体内，达到稳定化、无害化的目的。水泥主要成分：水泥主要成分：氧化硅、氧化钙、氧化铝、氧化铁。氧化硅、氧化钙、氧化铝、氧化铁。 固化基材固化基材: : 普通硅酸盐普通硅酸盐 矿渣硅酸盐矿渣硅酸盐/ /火山灰硅酸盐等水泥火山灰硅酸盐等水泥 水泥化学反应水泥化学反应：lC C3 3S S反应：反应： C C3 3S + HS + H2 2O CO C2 2SH +Ca(OH)

9、SH +Ca(OH)2 2 CSH +Ca(OH) CSH +Ca(OH)2 2 lC C2 2S S反应反应: C: C2 2S + HS + H2 2O CO C2 2SH CSH +Ca(OH)SH CSH +Ca(OH)2 2 lC C3 3A A反应：反应： C C3 3A + HA + H2 2O CO C3 3AH CAH +Ca(OH)AH CAH +Ca(OH)2 2 lC C2 2A A反应反应: C: C4 4A + F + HA + F + H2 2O CO C3 3AH + CFHAH + CFH3 固体废物固化处理固体废物固化处理l适用范围：处理各种含有重金属的污泥

10、。l在固化过程中，由于水泥具有较高的pH值，使得污泥中的重金属离子在碱性条件下，生成难溶于水的氢氧化物或碳酸盐等。某些重金属离子也可以固定在水泥基体的晶格中，从而可以有效地防止重金属的浸出。一、水泥固化一、水泥固化水泥固化添加剂：水泥固化添加剂：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；有时还掺入适宜的添加剂。常用的添加剂有l吸附剂吸附剂（如活性氧化铝、粘土、蛭石等）、l缓凝剂缓凝剂（如酒石酸、柠檬酸、硼酸盐等）、l促凝剂促凝剂（如水玻璃、铝酸钠、碳酸钠等）l减水剂减水剂（表面活性剂）等。一、水泥固化一、水泥固化 一、水泥固化一、水泥固化水泥固化法的应用：水泥固化法的应用：l电

11、镀污泥固化处理 应用：电镀干污泥、水泥、水 配比：(1-2):20:（6-10） 抗压强度：10-20Mpl汞渣水泥固化处理汞渣水泥固化处理 应用：汞渣与水泥配比1:(3-8), 成型，60-70养护24h 一、水泥固化一、水泥固化设备和工艺过程简单，无需特殊的设备，设设备和工艺过程简单，无需特殊的设备，设备投资、动力消耗和运行费用都比较低；备投资、动力消耗和运行费用都比较低；水泥和添加剂水泥和添加剂价廉易得；价廉易得；对含水率较低的废物可直接固化，无需前处对含水率较低的废物可直接固化，无需前处理；理；在常温下就可操作；在常温下就可操作；处理技术已相当成熟，对放处理技术已相当成熟，对放射性固体

12、废物的固化容易实现安全运输和自动控制等。射性固体废物的固化容易实现安全运输和自动控制等。 固化体的浸出率较高，通常为固化体的浸出率较高，通常为10-410-5g/ (cm2d)，主要是由于它的空隙率较高所致，因此需作涂，主要是由于它的空隙率较高所致，因此需作涂覆处理；覆处理；固化体的增容比较高，达固化体的增容比较高，达1.52；有的废物有的废物需进行预处理和投加添加剂，使处理费用增高；需进行预处理和投加添加剂，使处理费用增高；水泥的水泥的碱性易使铵离子转变为氨气逸出；碱性易使铵离子转变为氨气逸出；处理化学泥渣时，由处理化学泥渣时，由于生成胶状物，使混合器的排料较困难，需加入适量的锯于生成胶状物

13、，使混合器的排料较困难，需加入适量的锯 末予以克服。末予以克服。 一、水泥固化一、水泥固化3 固体废物固化处理固体废物固化处理二、石灰固化二、石灰固化3 固体废物固化处理固体废物固化处理三、沥青固化三、沥青固化3 固体废物固化处理固体废物固化处理3 固体废物固化处理固体废物固化处理三、沥青固化三、沥青固化颗粒度、含水量等以及进行聚合的条件四、塑料固化四、塑料固化3 固体废物固化处理固体废物固化处理：引入密度较低的物质，：引入密度较低的物质，添加剂数量较少，固化体密度添加剂数量较少，固化体密度小；但操作过程复杂小；但操作过程复杂 ，热固性，热固性材料自身价格高昂。由于操作材料自身价格高昂。由于操

14、作中有机物的挥发，容易引起燃中有机物的挥发，容易引起燃烧起火，所以通常不能在现场烧起火，所以通常不能在现场大规模应用。大规模应用。 热固性材料固化热固性材料固化：浸出速率低；需要的包容浸出速率低；需要的包容材料少，在高温下蒸发了大量的材料少，在高温下蒸发了大量的水分，增容率较低。缺点是高温水分，增容率较低。缺点是高温操作，耗能较多；会产生大量的操作，耗能较多；会产生大量的挥发性物质，其中有些是有害的挥发性物质，其中有些是有害的物质；有时废物中含有热塑性物物质；有时废物中含有热塑性物质或某些溶剂，影响稳定剂和最质或某些溶剂，影响稳定剂和最终的稳定效果终的稳定效果 热塑性材料固化热塑性材料固化：低

15、水平有机放射性废物（如放射性离子交换树脂）、稳定非蒸发性的、液体状态的有机危险废物四、塑料固化四、塑料固化3 固体废物固化处理固体废物固化处理磷酸盐磷酸盐硼酸盐玻璃硼酸盐玻璃五、玻璃固化五、玻璃固化3 固体废物固化处理固体废物固化处理 ）六、自胶结固化六、自胶结固化3 固体废物固化处理固体废物固化处理技术技术 适用对象适用对象 主要优点主要优点 主要缺点主要缺点 水泥水泥 固化法固化法 重金属、重金属、 氧化物、氧化物、 废酸废酸 1.水泥搅拌，技术已相当成熟；水泥搅拌，技术已相当成熟；2.对废物中化对废物中化学性质的变动承受力强学性质的变动承受力强;3.可由水泥与废物的可由水泥与废物的比例来

16、控制固化体的结构缺点与防水性；比例来控制固化体的结构缺点与防水性；4.无需特殊的设备，处理成本低；无需特殊的设备，处理成本低；5.废物可直废物可直接处理，无需前处理。接处理，无需前处理。 1.废物如含特殊的盐类，会造成固废物如含特殊的盐类，会造成固化体破裂；化体破裂；2.有机物的分解造成裂有机物的分解造成裂隙，增加渗透性，降低结构强度；隙，增加渗透性，降低结构强度；3.大量水泥的使用可增加固化体的大量水泥的使用可增加固化体的体积和质量体积和质量 石灰石灰 固化法固化法 重金属、重金属、 氧化物、氧化物、 废酸废酸 1所用物料来源方便，价格便宜；所用物料来源方便，价格便宜； 2操作不需特殊设备及

17、技术；操作不需特殊设备及技术； 3.产品通常便于装卸，渗透性有所降低产品通常便于装卸，渗透性有所降低 1.固化体的强度较低，需较长的养固化体的强度较低，需较长的养护时间；护时间；2.有较大的体积膨胀，增有较大的体积膨胀，增加清运和处置的困难加清运和处置的困难 沥青沥青 固化法固化法 重金属、重金属、 氧化物、氧化物、 废酸废酸 1.有时需要对废物预先脱水或浓缩；有时需要对废物预先脱水或浓缩； 2.固化体空隙率和污染物浸出速率均大大降固化体空隙率和污染物浸出速率均大大降低；低；3.固化体的增容较小固化体的增容较小 1.需高温操作，安全性较差；需高温操作，安全性较差； 2.一次性投资费用与运行费用

18、比水一次性投资费用与运行费用比水泥固化法高泥固化法高 塑性塑性 固化法固化法 部分非极性有部分非极性有机物、氧化物、机物、氧化物、废酸废酸 1固化体的渗透性较其他固化法低；固化体的渗透性较其他固化法低； 2对水溶液有良好的阻隔性对水溶液有良好的阻隔性 3接触液损失率远低于水泥固化与石灰固化。接触液损失率远低于水泥固化与石灰固化。 1.需特殊设备和专业操作人员；需特殊设备和专业操作人员；2.废物如含氧化剂或挥发性物质，废物如含氧化剂或挥发性物质，加热时会着火或逸散，在操作前加热时会着火或逸散，在操作前先对废物干燥、破碎先对废物干燥、破碎 玻璃玻璃 固化法固化法 不挥发高危性不挥发高危性废物，核废料废物，核废料 1固化体可长期稳定；固化体可长期稳定； 2可利用废玻璃屑作为