第四章固体废物的物化处理

1、固体废物的物化处理固体废物的物化处理浮选浮选l原理：原理：通过在固体废物与水调成的料浆中加入通过在固体废物与水调成的料浆中加入浮选药剂扩大不同组分可浮性的差异，再通入浮选药剂扩大不同组分可浮性的差异，再通入空气形成无数细小气泡，使目的颗粒黏附在气空气形成无数细小气泡，使目的颗粒黏附在气泡上，并随气泡上浮于料浆表面形成泡沫层后泡上，并随气泡上浮于料浆表面形成泡沫层后刮出，成为泡沫产品，不上浮的颗粒仍停留在刮出，成为泡沫产品，不上浮的颗粒仍停留在料浆内，通过适当处理后废弃。料浆内，通过适当处理后废弃。浮选药剂的分类：浮选药剂的分类：l捕收剂捕收剂(collector)(collector)：能够选

2、择性地在欲选的颗粒上，使能够选择性地在欲选的颗粒上，使目的颗粒表面疏水，增加可浮性，使其易于向气泡附着目的颗粒表面疏水，增加可浮性，使其易于向气泡附着的药剂的药剂l起泡剂起泡剂(frother)(frother)：促进泡沫形成，增加分选界面的药剂促进泡沫形成，增加分选界面的药剂调整剂：调整剂：活化剂（金属阳离子、活化剂（金属阳离子、HS-、HSiO3-）抑制剂（氧、抑制剂（氧、SO2、淀粉、单宁等）、淀粉、单宁等）分散剂（水玻璃、磷酸盐）分散剂（水玻璃、磷酸盐）絮凝剂（腐殖酸、聚丙烯酰胺）絮凝剂（腐殖酸、聚丙烯酰胺）pH调整剂（酸、碱）调整剂（酸、碱）第二节第二节 溶剂浸出溶剂浸出l溶剂浸出：

3、溶剂浸出：用适当的溶剂与废物作用使物料中用适当的溶剂与废物作用使物料中有关的组分有选择性地溶解的物理化学过程有关的组分有选择性地溶解的物理化学过程l适用：适用：成分复杂、嵌布粒度微细且有价成分含成分复杂、嵌布粒度微细且有价成分含量低的矿业固体废物、化工和冶金过程的废物量低的矿业固体废物、化工和冶金过程的废物中性溶剂浸出中性溶剂浸出影响浸出过程的主要因素影响浸出过程的主要因素l1、物料粒度及其特性、物料粒度及其特性l2、浸出温度、浸出温度l3、浸出压力、浸出压力l4、搅拌速度、搅拌速度l5、其他、其他2、据浸出剂与被浸废料的相对运动方式的不同浸出工艺可、据浸出剂与被浸废料的相对运动方式的不同浸出

4、工艺可分为分为顺流浸出、错流浸出和逆流浸出顺流浸出、错流浸出和逆流浸出三种。三种。浸出剂浸出剂被浸物料被浸物料送后续处理送后续处理浸液浸液浸渣浸渣物料物料新浸出剂新浸出剂顺流浸出工艺流程顺流浸出工艺流程错流浸出工艺流程错流浸出工艺流程浸液浸液浸渣浸渣被浸物料被浸物料浸出剂浸出剂逆流浸出工艺流程逆流浸出工艺流程固化基本理论固化基本理论l应用于以下方面：应用于以下方面：l对具有毒性或强反应性等对具有毒性或强反应性等危险废物危险废物进行处理，进行处理，使其满足填埋处置的要求。使其满足填埋处置的要求。l其他处理过程中产生的残渣在大量土壤被有害其他处理过程中产生的残渣在大量土壤被有害污染物所污染的情况下

5、对土壤进行去污。污染物所污染的情况下对土壤进行去污。l对有害污染物污染的土壤去污对有害污染物污染的土壤去污固化途径l危险废物危险废物固化固化/稳定化的途径稳定化的途径是：是：将污染物通过化学转变，引入到某种稳定固体物将污染物通过化学转变，引入到某种稳定固体物质的晶格中去；质的晶格中去；1.通过物理过程把污染物直接掺入到惰性基材中去。通过物理过程把污染物直接掺入到惰性基材中去。术语l固化固化:在危险废物中添加固化剂，使其转变为不可流动固体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。或形成紧密固体的过程。l稳定化稳定化 :将有毒有害废物转变为低溶解性、低迁移性及低将有毒有害

6、废物转变为低溶解性、低迁移性及低毒性的物质的过程。毒性的物质的过程。化学稳定化化学稳定化:通过化学反应使有毒物质变成不溶性化合物，通过化学反应使有毒物质变成不溶性化合物，使之在稳定的晶格内固定不动使之在稳定的晶格内固定不动物理稳定化物理稳定化:将污泥或半固体物质与一种疏松的物料将污泥或半固体物质与一种疏松的物料(如粉煤灰如粉煤灰)混合生成一种粗颗粒、有土壤状坚实度的固体。混合生成一种粗颗粒、有土壤状坚实度的固体。 评评 价价 指指 标标21VVCR装桶贮存装桶贮存:0.10.5MPa 作填埋处理：作填埋处理：50kPa作建筑填土：作建筑填土：100kPa作建筑材料：作建筑材料：10MPa 放射

7、性固化体：前苏联放射性固化体：前苏联 5MPa, 英国英国20MPa0()nnenmmvAtV固化产品性能的判定标准固化产品性能的判定标准1.1.浸出率浸出率选择聚乙烯或聚丙烯作为浸出容器材料，以去离子水或选择聚乙烯或聚丙烯作为浸出容器材料，以去离子水或合成海水作为浸出剂；合成海水作为浸出剂；将一定尺寸的试验样品用尼龙丝悬挂于浸出容器中，在将一定尺寸的试验样品用尼龙丝悬挂于浸出容器中，在255；402；702； 902 的浸出温度的浸出温度下进行浸出至在试验误差范围内浸出率实际恒定不变。下进行浸出至在试验误差范围内浸出率实际恒定不变。从开始试验的第从开始试验的第1， 3， 7， 10， 14，

8、 21， 28，35和和42 d后更换浸出剂，以后每一个月更换一次。后更换浸出剂，以后每一个月更换一次。对浸出液（包括溶解的、悬浮的、沉积的和吸附的）进对浸出液（包括溶解的、悬浮的、沉积的和吸附的）进行分析，从而确定固化体的类型或组成。行分析，从而确定固化体的类型或组成。 （2）增容比危险废物在稳定化危险废物在稳定化/ /固定化处理前后的体积比固定化处理前后的体积比 即即 ： C Ci i= =V V1 1/ /V V2 2 式中：式中：C Ci i增容比增容比 V V2 2固化体体积，固化体体积，m m3 3 V V1 1固化前有害废物的体积，固化前有害废物的体积，m m3 3 三、固体废物

9、的药剂稳定化处理三、固体废物的药剂稳定化处理药剂稳定化：药剂稳定化：利用化学药剂通过化学反应使有毒有害物质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转变为低溶解性、低迁移性及低毒性物质的过程吸附技术吸附技术l吸附剂：吸附剂：l天然材料天然材料：黏土、沙、氧化铁、氧化镁等：黏土、沙、氧化铁、氧化镁等l人工材料人工材料：活性炭、锯末、飞灰、活性氧：活性炭、锯末、飞灰、活性氧化铝等化铝等l目前常用的固化/稳定化方法有:l水泥固化、石灰固化、塑性材料固化、有机聚合物固化、自胶结固化、熔融（玻璃）固化和陶瓷固化。l固化技术特别适用于含重金属的废物。 固化材料固化材

10、料 废物被掺入水泥的基质中废物被掺入水泥的基质中, ,水泥与废物中的水分或另水泥与废物中的水分或另外添加的水分外添加的水分, ,发生水化反应后生成坚硬的水泥固化体发生水化反应后生成坚硬的水泥固化体 水泥主要成分水泥主要成分：铝、硅、铁、钙的氧化物铝、硅、铁、钙的氧化物 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 火山灰硅酸盐火山灰硅酸盐 矾土矾土 沸石等水泥沸石等水泥 无机添加剂：无机添加剂：蛭石、沸石、多种粘土矿物、水玻璃、蛭石、沸石、多种粘土矿物、水玻璃、 无机缓凝剂、无机速凝剂和骨料等无机缓凝剂、无机速凝剂和骨料等 有机添加剂：有机添加剂：硬脂肪酸丁酯、硬脂肪酸丁

11、酯、-糖酸丙酯、柠檬酸糖酸丙酯、柠檬酸 水泥固化过程硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等的水泥固化过程硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等的水合反应产生水合反应产生Ca(OH)Ca(OH)2 2 影响因素影响因素适用对象l以水泥为基本材料的固化技术最适用于无机类型的废物，尤以水泥为基本材料的固化技术最适用于无机类型的废物，尤其是含有其是含有重金属污染物的废物重金属污染物的废物。l由于水泥所具有的高由于水泥所具有的高pH值，使得几乎所有的重金属形成不溶值，使得几乎所有的重金属形成不溶性的氢氧化物或碳酸盐形式而被固定在固化体中。但是性的氢氧化物或碳酸盐形式而被固定在固化体中。但是汞汞仍仍然要以物理封闭的微包容

12、形式与生态圈进行隔离，然要以物理封闭的微包容形式与生态圈进行隔离，铅铅主要沉主要沉积于水泥水化物颗粒的外表面，而积于水泥水化物颗粒的外表面，而铬铬则较为均匀的分布于整则较为均匀的分布于整个水化物的颗粒之中。个水化物的颗粒之中。适用对象汞汞渣渣水水泥泥固固化化汞渣与水泥的配比：汞渣与水泥的配比：1:(38),加水混匀，加水混匀，送入模具振捣成型，再送入蒸汽养护室，送入模具振捣成型，再送入蒸汽养护室，在在6070养护养护24h，凝结硬化形成固体，凝结硬化形成固体，做深埋处置做深埋处置优缺点优缺点石灰固化石灰固化沥青固化沥青固化 图图6 62 2 高温熔化混合蒸发沥青固化流高温熔化混合蒸发沥青固化流

13、程示意图程示意图沥青固化沥青固化沥沥青青固固化化 玻璃原料为固化剂，将其与危险废物以一定的玻璃原料为固化剂，将其与危险废物以一定的配料比混合后，在配料比混合后，在1000100015001500的高温下熔融，经退的高温下熔融，经退火后形成稳定的玻璃固化体。火后形成稳定的玻璃固化体。钠钾玻璃钠钾玻璃熔点低，制造容易，溶解度高，熔点低，制造容易，溶解度高，硅硅酸盐玻璃酸盐玻璃熔点高，制造困难。熔点高，制造困难。 磷酸盐：磷酸盐：含盐量低、放射性极高的如普雷克斯废液含盐量低、放射性极高的如普雷克斯废液硼酸盐玻璃：硼酸盐玻璃：高放废液高放废液+ +固化剂固化剂煅烧，升温煅烧，升温11001100115

14、0 1150 ，退火，退火 浸出速率最低、增容比最小、高温操作，烧结浸出速率最低、增容比最小、高温操作，烧结过程需配备尾气净化系统、成本高、稳定性和耐久性过程需配备尾气净化系统、成本高、稳定性和耐久性差差 。概念固化剂特点玻璃固化玻璃固化处理处理图图6 63 3 磷酸盐玻璃固化工艺流程磷酸盐玻璃固化工艺流程图图6 64 4 硼酸盐玻璃固化工艺流程硼酸盐玻璃固化工艺流程 CaSO42H2O或或CaSO32H2O经煅烧成具自胶经煅烧成具自胶结作用的结作用的亚硫酸钙或半水硫酸钙亚硫酸钙或半水硫酸钙 ，遇水后迅速凝，遇水后迅速凝固和硬化。固和硬化。不需要加入大量添加剂，不需要完全脱水，不需要加入大量添

15、加剂，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浸出速率低的特点，高、抗微生物降解和污染物浸出速率低的特点，并且结构强度高；并且结构强度高；特点原理应用概念自胶结固化自胶结固化处理处理图图6-5 6-5 烟道气脱硫泥渣自胶结固化的工艺流程烟道气脱硫泥渣自胶结固化的工艺流程水玻璃固化：水玻璃固化：以水玻璃为固化剂，无机酸类（如硫酸、硝酸、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。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水玻璃固化电镀污泥时的配比为：水玻璃（为：水玻璃（3