固體廢物固化

固體廢物固化第一頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日1概述固化的概念

固化的機(jī)理固化劑

固化效果的評(píng)價(jià)

第二頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日（1）固化的概念

指用物理－化學(xué)方法將有害廢物摻合并包容在密實(shí)的惰性基材中，使其達(dá)到穩(wěn)定化的一種過(guò)程。固化所用的惰性材料稱(chēng)為固化劑。有害廢物經(jīng)過(guò)固化處理所形成的固化產(chǎn)物稱(chēng)為固化體。有害廢物經(jīng)固化處理后，其滲透性和溶出性均可降低，所得固化塊能安全地運(yùn)輸和方便地進(jìn)行堆存或填埋，對(duì)穩(wěn)定性和強(qiáng)度適宜的產(chǎn)品還可以作為筑路的基材。

第三頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日（2）固化的機(jī)理

固化有兩種方式，其機(jī)理也不盡相同：將有害廢物通過(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)變或引入到某種晶格中達(dá)到穩(wěn)定化。將有害廢物用惰性材料加以包容使之與環(huán)境隔離。根據(jù)上述基本原理，固化處理方法可劃分為四類(lèi)：包膠固化（又稱(chēng)凝結(jié)固化）按固化劑：a.水泥固化；b.瀝青固化；c.石灰固化；c.塑料固化按包膠結(jié)構(gòu)：a.宏觀包膠：將有害廢物包裹在包膠體內(nèi)，使其與環(huán)境隔離。b.微囊包膠：用包膠材料包覆廢物的微粒。自膠結(jié)固化：適用于含有大量能成為膠凝劑的廢物，（如：排煙脫硫石膏）玻璃固化：將污泥與玻璃原料一起燒制成玻璃。水玻璃固化：利用水玻璃加酸后的硬化等性能將有害廢物結(jié)合，包容及吸附而固化。

第四頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日（3）固化劑(Solidifyingagent)

固化常用的惰性材料：①水泥、瀝青、塑料、石灰（凝結(jié)固化）②硅酸鈉（水玻璃）、粘土（玻璃化固化）

第五頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日（4）固化效果的評(píng)價(jià)

浸出率(leachingrate)

增容比(Enlargementratio)

第六頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日a.浸出率(leachingrate)

定義指固化體內(nèi)的有害物質(zhì)在水或溶液中的浸出速度。表達(dá)式式中：ar－浸出時(shí)間內(nèi)出的有害物質(zhì)的量，mg；

A0－樣品中含有的有害物質(zhì)的量，mgF－樣品的表面積，cm2；

M－樣品的質(zhì)量，g；

t－浸出時(shí)間，d;

第七頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日b.增容比(Enlargementratio)

定義指固化體體積與被固化有害廢物體積的比值。表達(dá)式式中：

V2－固化體體積，m3；

V1－固化前有害廢物的體積，m3；

Ci—增容比。第八頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日2水泥固化（1）原理概念：以水泥為固化劑，將有害固體廢物進(jìn)行固化的一種處理方法。

原理： 水泥是一種無(wú)機(jī)膠凝材料，是以水化反應(yīng)的形式凝固并逐步硬化的。包括兩種作用：凝膠包容(Gelencapsulation)：水泥與污泥中的水發(fā)生水化反應(yīng)，生成的凝膠將污泥中的固態(tài)物質(zhì)包容（污泥中的固態(tài)物成為水化物的骨料從而被水泥凝膠包容）。離子沉淀(ionicprecipitation)：水泥是一種堿性物質(zhì)，污泥中的重金屬離子與水泥中的OH－反應(yīng)生成難溶于水的沉淀（重金屬離子以其穩(wěn)定的化合物形式存在與水泥制品中）。

第九頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日①水泥

水泥的種類(lèi)硅酸鹽水泥：以石灰、粘土為主要原料的水泥（又叫波特蘭水泥）；礦渣水泥：加入了一定量的高爐水淬渣（火山灰質(zhì)）。粉煤灰水泥：加入了一定量的粉煤灰（火山灰質(zhì)）。高鋁水泥：加入了一定量的高鋁原料，如鋁土。用于固化處理的水泥主要有：硅酸鹽水泥：適用于腐蝕性不強(qiáng)的污泥（因硅酸鹽水泥易于和污泥中的油類(lèi)、有機(jī)酸、金屬氧化物反應(yīng)，損害凝結(jié)硬化過(guò)程）。礦渣水泥：具有抗硫酸鹽和抗化學(xué)腐蝕性。粉煤灰水泥：抗硫酸鹽。（2）水泥與添加劑

第十頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日②添加劑

作用改善固化條件（如早強(qiáng)劑），提高固化體的質(zhì)量（如減水劑）。添加劑種類(lèi)吸附劑（活性氧化鋁等）：吸附污泥中的有害組分。緩凝劑（檸檬酸等）：獲得一定的操作時(shí)間。促凝劑（水玻璃等）：提高早期強(qiáng)度。減水劑（Na2SO4等）：降低水灰比，提高強(qiáng)度。

第十一頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日（3）水泥固化法的應(yīng)用

電鍍干污泥的水泥固化

含水率為75％的污泥一般工藝流程

第十二頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日電鍍干污泥的水泥固化

干污泥?

水泥?

水＝（1～2）?

20?

（6～10）抗壓強(qiáng)度可達(dá)：10～20Mpa浸出率：Hg<0.0002mg/LCd<0.02mg/LPb<0.002mg/LCr6+<0.02mg/LAs<0.01mg/L第十三頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日含汞廢渣的固化處理汞渣：水泥=1：(3～8)第十四頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日（4）工藝流程水泥固化的工藝流程:電鍍污泥水泥配料攪拌混合成型養(yǎng)護(hù)深埋水、添加劑第十五頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日（5）水泥固化法的特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：有效；簡(jiǎn)單（工藝和設(shè)備及操作）；費(fèi)用低。缺點(diǎn)固化體浸出率高（空隙率高所至）；增容比高（1.5～2）；有時(shí)需預(yù)處理（當(dāng)含腐蝕性物質(zhì)時(shí)），增加費(fèi)用；銨離子易溢出（堿性反應(yīng)）；不適合于化學(xué)泥渣（膠狀物、排料困難，但可采用加鋸末解決）。第十六頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日3瀝青(asphalt)固化

（1）概述概念以瀝青為固化劑與有害廢物在一定的溫度、配料比、堿度和攪拌作用下產(chǎn)生皂化反應(yīng)，使有害廢物均勻地包容在瀝青中，形成固化體。瀝青的性質(zhì)具有粘結(jié)性、化學(xué)穩(wěn)定性，彈性，塑性；具有對(duì)大多數(shù)酸、堿、鹽的耐腐蝕性；一定的抗輻射性。應(yīng)用范圍中、低放射性蒸發(fā)殘液；化學(xué)法處理廢水的沉渣；焚燒灰分。第十七頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日（2）基本方法

高溫熔化混合蒸發(fā)暫時(shí)乳化法化學(xué)乳化法（自學(xué)）第十八頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日①高溫熔化混合蒸發(fā)法

（Hightemperaturemelting-vaporizationmethod）工藝流程特點(diǎn)

應(yīng)用范圍

第十九頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日a工藝流程

工藝流程圖（見(jiàn)圖6-2）工藝流程說(shuō)明在瀝青貯槽通入蒸氣加熱，使瀝青成熔融狀態(tài)；在攪拌槽中進(jìn)一步加熱至220℃，并高速攪拌（1500～3000轉(zhuǎn)／分）；在高溫和高攪拌速度的條件下，污泥中的水分蒸發(fā)；排入容器，冷卻后固化；蒸發(fā)氣體經(jīng)冷凝器冷卻，冷凝液體再經(jīng)處理排放，廢氣經(jīng)靜電除塵，木炭過(guò)濾，煙囪排放。

第二十頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D6-2高溫熔化混合蒸發(fā)法瀝青固化流程第二十一頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日b特點(diǎn)增容比低，濃縮系數(shù)大固化體致密度高，有害物質(zhì)的浸出率低，一般比水泥固化體低2～3個(gè)數(shù)量級(jí)。快速硬化：冷卻后即固化導(dǎo)熱系數(shù)低，水分蒸發(fā)慢，處理時(shí)間長(zhǎng)（需加溫，攪拌)。控制溫度（加熱過(guò)高造成可燃），運(yùn)輸，貯存要有防火措施。第二十二頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日c應(yīng)用范圍

適用于量小，浸出率要求較低的污泥，如放射性污泥，電鍍污泥等。第二十三頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日②暫時(shí)乳化法

（Temporaryemulsificationmethod）主要步驟固化流程第二十四頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日a主要步驟將污泥、瀝青與表面活性劑混合成乳漿狀；處理中等放射性污泥時(shí)，可采用20%活性成分（1/3烷基磺酸鈉和2/3的烷基苯磺酸鈉）的陰離子表面活性劑；用量與干污泥之比約6：1000；處理高放射性污泥時(shí)，可采用90%活性成分（主要為椰子殼中的氨基丙酮）的陰離子表面活性劑；用量與干污泥之比約5：100；先經(jīng)過(guò)濾除去大部分水分；再升溫干燥，使混合物脫水。第二十五頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日b固化流程(solidificatingflowsheet)固化流程見(jiàn)圖6-3。固化流程的說(shuō)明對(duì)含水率為90%的污泥，先經(jīng)過(guò)濾機(jī)過(guò)濾使含水率降至50%；將污泥、瀝青和表面活性劑按比例一起給入螺桿擠壓機(jī)；螺桿擠壓機(jī)分三個(gè)區(qū)域（圖6-4）：給料區(qū)：不加熱，將三種物料混合；擠壓區(qū)：加熱至90℃，并經(jīng)擠壓分離水分；高溫區(qū)：加熱至105-110℃，將水分降至5-7%。經(jīng)螺桿擠壓機(jī)處理后，再給入螺旋干燥器以140-150℃的溫度進(jìn)一步將水分降至0.5%以下；固體和放射性鹽份留在瀝青內(nèi)，冷卻后被固化。第二十六頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D6-3暫時(shí)乳化法瀝青固化流程第二十七頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D6-4雙螺桿擠壓機(jī)示意圖

I.冷卻區(qū)；II-VI.加熱區(qū)第二十八頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日(3)主要影響因素影響固化體浸出率的因素瀝青的種類(lèi)：直餾瀝青效果較好；廢物量、化學(xué)組成及混合狀況：廢物量與瀝青的重量比以40-50為宜；殘余水分：殘余水分越高，浸出率越高，應(yīng)控制在10%以?xún)?nèi)，最好是0.5%以?xún)?nèi)。影響固化體化學(xué)穩(wěn)定性的因素硝酸鹽和亞硝酸鹽能降低瀝青的燃點(diǎn)；能與瀝青發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)也能降低瀝青的穩(wěn)定性。第二十九頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日

4塑料固化原理

作為固化劑的塑料

塑料固化法的應(yīng)用特點(diǎn)

第三十頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日（1）原理

以塑料為固化劑與有害廢物按一定的配比，加入適量的催化劑和骨料進(jìn)行攪拌混合，使其共聚合固化的方法。將污泥中的固態(tài)物作為了塑料的骨料（填料）。

第三十一頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日（2）作為固化劑的塑料熱塑性塑料高溫下呈熔融膠粘液體，如聚乙烯，聚氯乙烯等。熱固性塑料常溫或加熱能固化的塑料，如脲醛樹(shù)脂，不飽和聚酯等。

第三十二頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日（3）塑料固化法的應(yīng)用日本主要應(yīng)用于電鍍污泥，因?yàn)殡婂兾勰嗪罅恐亟饘?，有機(jī)物和油類(lèi)物質(zhì)，不宜用水泥固化?；九浔龋?干污泥?塑料?

骨料＝30?

20～35?35～50（％）塑料固化產(chǎn)品的特點(diǎn)重量輕，外觀光亮，美觀，可作輕型建筑材料。第三十三頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日（4）塑料固化法的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：常溫操作增容比小比重輕缺點(diǎn)：耐老化差需要加酸作為催化劑，故腐蝕設(shè)備。第三十四頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日

5玻璃固化原理工藝

特點(diǎn)

第三十五頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日（1）原理

應(yīng)用玻璃制造技術(shù)，將污泥與玻璃原料一起玻璃化。將污泥中的有害組分固定在玻璃體中的固化技術(shù)。

第三十六頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日（2）工藝

玻璃固化的工藝即為熔制玻璃的工藝，但須注意要滿足下述條件：不含Hg,As（熔點(diǎn)低，易揮發(fā)造成大氣污染）。當(dāng)含Cd,Zn,Ni時(shí)，不應(yīng)含有機(jī)物等還原性物質(zhì)，（有機(jī)物中的C會(huì)使其還原成金屬霧氣揮發(fā)）。不含食鹽類(lèi)的氯化物，許多金屬會(huì)被氯氣還原成氯化物揮發(fā)。磷酸鹽玻璃固化工藝主要用于以硫酸鹽存在的釕、銫等高放射性廢液；磷酸鹽是作為玻璃添加劑使用，目的是降低釕、銫的揮發(fā)性；第三十七頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日（3）特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)在水和酸、堿溶液中的浸出率均低；增容比小；固化過(guò)程粉塵少；化學(xué)穩(wěn)定性好（導(dǎo)熱性高，耐輻射）缺點(diǎn)：工藝復(fù)雜，高溫作業(yè)，費(fèi)用高，揮發(fā)量大。

第三十八頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日

6其他固化方法石灰固化自膠結(jié)固化水玻璃固化

其他

第三十九頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日（