固體廢物的物化處理-課件

固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

第四章固體廢物的物化處理Chapter4Physical-chemicalTreatmentofSolidWaste

1固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

【概念】浮選浮選劑正浮選反浮選浸出浸出劑酸浸堿浸鹽浸捕收劑起泡劑調整劑等

【方法原理】

影響浮選效果的因素浮選原理浮選機的基本要求浸出效果的衡量和影響浸出效果的因素浸出方法的分類及每種方法的原理目的組分分離提取方法及原理

重點

2固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

固體廢物浮選

固體廢物溶劑浸出

固體廢物解毒處理

固體廢物固化處理

…固體廢物的物化處理方法

3固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

一、浮選

..

影響浮選效果的因素

浮選工藝

浮選原理

浮選藥劑

浮選設備

料漿/浮選藥劑/擴大不同組分的可浮性差異/無數(shù)細小氣泡/目的顆粒粘附在氣泡上上浮捕收劑

起泡劑

調整劑調漿調藥調泡

機械攪拌式

充氣攪拌式

充氣式

氣體析出式

物料性質藥劑條件操作條件4固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

浮選是根據(jù)不同物質被水潤濕程度的差異而對其進行分離的過程。浮選是在水介質中進行的。潤濕性指物質被水潤濕的程度。許多無機廢物極易被水潤濕，而有機廢物則不易被水潤濕。親水性物質：易被水潤濕的物質；疏水性物質：不易被水潤濕的物質。正浮選：將有用物質浮入泡沫產品，無用或回收經濟價值不大的物質仍留在礦漿內的浮選法。

反浮選：將無用物質浮入泡沫產物中，將有用物質留在料漿中的浮選法。優(yōu)先浮選：將固體廢物中有用物質依次一種一種地浮出，成為單一物質產品的浮選方法?；旌细∵x：將固體廢物中有用物質共同浮出為混合物，然后再把混合物中有用物質一種一種地分離的方法。5固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

捕收劑:能夠選擇性地吸附在欲選的顆粒上，使目的顆粒表面疏水，增加可浮性，使其易于向氣泡附著的藥劑?？煞譃楫悩O性（黃藥、油酸）和非極性油類（煤油、柴油、燃料油、變壓器油）兩類。

起泡劑:能促進泡沫形成，增加分選界面的藥劑。異極性的有機物、多為表面活性物質、強烈的降低表面張力、溶解度應當適度。

調整劑:活化劑（金屬陽離子、HS-、HSiO3-）、抑制劑（氧、SO2、淀粉、單寧等）、分散劑（水玻璃、磷酸鹽）、絮凝劑（腐殖酸、聚丙烯酰胺）、pH調整劑（酸、堿）等。

圖4-1起泡劑在氣泡表面的吸附

圖4-2起泡劑與表面活性劑相互作用

6固體廢物處理與處置TreatmentandDisp浮選機基本要求：①良好的充氣作用；②攪拌作用；③能形成比較平穩(wěn)的泡沫區(qū)；④能連續(xù)工作及便于調節(jié)。固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

7浮選機基本要求：固體廢物處理與處置Treatment固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

二、固體廢物的溶劑浸出

Sol4rventLeachingofSolidWaste溶劑浸出：采用適當?shù)娜軇┡c廢物作用使物料中有關的組分有選擇性的溶解的物理化學過程。浸出目的：使物料中有用或有害成分能選擇性地最大限度地從固相轉入液相。溶劑的選擇：1）對目的組分選擇性好；2）浸出率高，速率快；3）成本低，容易制取，便于回收和循環(huán)使用；4）對設備腐蝕性小。8固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

（一）浸出動力學過程

浸出過程：1、外擴散；2、化學反應；3、解吸；4、反擴散。

Fick第一定律：溶劑向顆粒表面擴散速率

VD=KD（ρ-ρs）質量作用定律：溶劑在顆粒表面的化學反應速率Vk=Kkρsn

宏觀速率V=KDKk

ρ/（KD+Kk）9固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

溶質在溶劑作用下僅發(fā)生晶格破壞，離子或原子之間化學鍵的破壞是一可逆過程，溶質可從溶液中結晶出來。

交換反應

浸出過程

氧化還原反應

絡合反應

化學溶解

（二）浸出過程機理

物理溶解溶劑與物料有關組分發(fā)生化學反應生成可溶性化合物進入液相過程，不可逆過程。10固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

提取或除去礦業(yè)、化工和冶金等過程排出的成分復雜廢渣中所嵌布的微細低含量有價成分

酸浸

浸出方法

堿浸

鹽浸

水浸

浸出：溶劑選擇性地溶解分離固體廢物中某種目的組分的工藝過程

浸出劑：浸出過程所用的藥劑

浸出液：浸出后含目的組分的溶液

浸出渣：浸出后的殘渣

浸出效果衡量

（三）典型浸出反應

11固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

酸浸

簡單酸浸：適用于簡單金屬氧化物、金屬含氧鹽及FeS、NiS(

)、CoS、MnS、Ni3S2;以及大部分金屬鐵酸鹽,砷酸鹽和硅酸鹽

Me2Oy+H+

Mey++H2O;MeO·SiO2+H+

Me2++H2SiO3從含銅廢物中浸出銅：孔雀石（CuCO3·Cu(OH)2）、藍銅礦（CuCO3·Cu(OH)2）、黑銅礦（CuO）、赤銅礦（Cu2O）、硅孔雀石（CuSiO3·2H2O）、銅藍（CuS）、輝銅礦（Cu2S+O2）、黃銅礦（CuFeS2+O2）、金屬銅

包括簡單酸浸、氧化酸浸和還原酸浸。常用的酸浸劑有稀硫酸、濃硫酸、鹽酸、硝酸、王水、氫氟酸、亞硫酸等。

12固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

氧化酸浸

控制酸用量及氧化劑（常用Fe3+、Cl2、O2、HNO3、NaClO、MnO2、H2O2等）用量，幾乎所有金屬硫化物中金屬元素被氧化溶解，硫被還原為單質硫或硫酸根。

MeS+H++氧化劑

Me2++S0或SO42-

還可浸出某些低價金屬化合物（eg.赤銅礦（Cu2O）、輝銅礦（Cu2S）等）。濃硫酸強氧化性可將大部分金屬氧化物和氫氧化物轉變?yōu)橄鄳牧蛩猁}MeS+H2SO4

MeSO4+SO2+S+H2O

13固體廢物處理與處置TreatmentandDisp還原酸浸

變價金屬的高價金屬氧化物和氫氧化物

MeXOY(或Me(OH)Y)+H++還原劑

Men++H2O工業(yè)上常用金屬鐵、Fe2+、SO2等浸出有色金屬生產過程中產生的鎳渣、錳渣、鈷渣等。MnO2+Fe2++H+

Mn2++Fe3++H2OMnO2+Fe+H+

Mn2++Fe3++H2OCo(OH)3+SO2+H+

Co2++SO42-+H2ONi(OH)3+SO2+H+

Ni2++SO42++H2O固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

14還原酸浸變價金屬的高價金屬氧化物和氫氧化物Me固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

堿浸

氨浸適用于含金屬銅、鈷、鎳及其氧化物的廢物浸出。

黑銅礦CuO+NH4OH+(NH4)2CO3

Cu(NH3)4CO3+H2O孔雀石CuCO3

Cu(OH)2+NH4OH+(NH4)2CO3

Cu(NH3)4CO3+H2O而金屬銅通過氧化還原反應浸出Cu+Cu(NH3)4CO3

Cu2(NH3)4CO3Cu2(NH3)4CO3+NH4OH+(NH4)2CO3+O2

Cu(NH3)4CO3+H2OCu、Co、Ni的硫化物常壓氨浸常因溶解不完全而留在浸渣中。采用高壓氧化氨浸反應式如下：斑銅礦Cu2FeS4+NH3+CO2+O2+H2O

[Cu(NH3)4]SO4+[Cu(NH4)2]CO3+Fe2O3·nH2O黃銅礦CuFeS2+NH3+O2+H2O

[Cu(NH3)4]SO4+(NH4)2SO4+Fe2O3·nH2O常用的堿浸劑有氨水、碳酸鈉、苛性鈉、硫化鈉等。

15固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

碳酸鈉溶液浸出較酸浸能力弱、但選擇性好設備防腐問題較易解決。適用于含碳酸鹽含量高、含鎢廢料、硫化鉬氧化焙燒渣、含磷廢物（P2O5）、含釩廢物（V2O5）、黑鎢礦（(Fe,Mn)WO4）等的浸出。

eg.白鎢礦CaWO4+Na2CO3

Na2WO4+CaCO3

16固體廢物處理與處置TreatmentandDisp苛性鈉溶液浸出

苛性鈉是拜爾法生產氧化鋁的主要浸出劑，也用于高含硅廢物中有價成分的浸出。

eg.方鉛礦PbS+NaOH

Na2WO4+CaCO3還可用于浸出閃鋅礦（ZnS）、白鎢礦、黑鎢礦、鋁土礦（Al2O3·nH2O）硫化鈉溶液浸出硫化鈉可分解砷、銻、錫、汞等硫化物，使他們生成可溶性硫代酸鹽的形態(tài)轉入浸液中。

eg.As2O3(Sb2O3、SnS2、HgS)+Na2S

Na3AsS3(Na3SbS3、Na2SnS3、Na2HgS2)為防止硫化鈉水解，提高浸出率，實踐中常用硫化鈉和苛性鈉的混合液作為浸出劑。17苛性鈉溶液浸出苛性鈉是拜爾法生產氧化鋁的主要浸出劑，也用固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

鹽浸

氯化鈉浸出

如含鉛廢物。

eg.PbSO4+NaCl

PbCl2+Na2SO4PbCl2+NaCl

Na2PbCl4

常用的鹽浸劑有氯化鈉、高價鐵鹽、氯化銅和次氯酸鈉等溶液。

高價鐵鹽浸出

含鉍廢物，是浸出金屬硫化礦廢物的良好。

eg.Bi+FeCl3

BiCl3+FeCl2Bi2S3+FeCl3

BiCl3+FeCl2+S0

18固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

鹽浸

氯化銅浸出

是浸出金屬硫化礦廢物的良好浸出劑。

可浸出FeS2、CuFeS2、PbS、ZnS、Cu2S等。eg.Cu2S+CuCl2

CuCl+S0

次氯酸鈉浸出

可浸出難被高價鐵鹽及高價銅離子浸出的金屬硫化物。

eg.MoS2+NaClO+NaOH

Na2MoO4+NaCl+Na3SO4+H2O19固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

浸出效果衡量

設廢物干質為Q(t),廢物中某組分的含量為a（%），浸出液體積為V(m3),該組分在浸出液中的含量為C(t/m3),浸出渣干質量為m(t),浸渣中該組分含量為

（%）浸出率(

浸)

選擇性系數(shù)（

）20固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

（四）影響浸出過程主要因素

攪拌速度

浸出壓力

浸出溫度

物料粒度及其特性（粒度、固液比等）氧分壓等

溶劑濃度

21固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

（五）浸出工藝與設備

滲濾浸出攪拌浸出

順流浸出逆流浸出錯流浸出

滲濾浸出槽機械攪拌浸出槽空氣攪拌浸出槽流態(tài)化逆流浸出槽高壓釜

工藝

設備

22固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

目的組分提取與分離

離子沉淀

離子交換

置換沉淀

電沉積

提取和分離方法

溶劑萃取

23固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

水解沉淀

除了部分堿金屬和個別堿土金屬外。

Men++OH—

Me(OH)n

包括水解沉淀、硫化物沉淀和其他難溶鹽沉淀。

離子沉淀

取對數(shù)

24固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

硫化物沉淀

大部分的金屬離子.常用Na2S,H2S作沉淀劑。

其他鹽類的沉淀

某些金屬的磷酸鹽、砷酸鹽、碳酸鹽、草酸鹽、氟化物、氯化物等。

eg.Li++Na2CO3

Li2CO3

+Na+WO42-+CaCl2

CaWO4

+Cl-

Th4++C2O42-

Th(C2O4)2

25固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

水解沉淀

除了部分堿金屬和個別堿土金屬外。

Fe+Cu2+

Fe2++Cu

根據(jù)熱力學原理，任何較負電性的金屬均可從溶液中置換出較正電性的金屬，直到兩種金屬的可逆電位相等為止。

置換沉淀

當銅析出后，由銅、鐵和浸液組成的微電池的電動勢E為：26固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

Men++H2

Me+H+

利用還原劑H2、CO、SO2等在一定條件下直接從溶液中還原金屬的過程。

氣體還原沉淀

反應進行的必要條件為:27固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

三、穩(wěn)定化／固化處理

Stabilization&SolidifacationTreatmentofSolidWaste28固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

【概念】穩(wěn)定化固化浸出率增容比浸出速率【方法原理】重金屬穩(wěn)定化方法及適用對象；有機污染物的氧化解毒處理方法及適用對象；固化處理的方法原理及優(yōu)缺點；穩(wěn)定化／固化效果的評價指標。

重點

29固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

應用：對危險廢物、其它處理過程殘渣及被污染的土壤進行處理。目的：使危險廢物中所有污染組分呈現(xiàn)化學惰性或被包容起來，減少后續(xù)處理與處置的潛在危險。穩(wěn)定化(Stabilization),將有毒有害污染物轉變?yōu)榈腿芙庑?、低遷移性及低毒性的過程?；瘜W穩(wěn)定化&物理穩(wěn)定化固化(Solidifacation),在危險廢物中添加固化劑，使其轉變?yōu)椴豢闪鲃庸腆w或形成緊密固體的過程。固化過程:利用添加劑改變廢物的工程特性的過程。

固化劑：固化所用的惰性材料。

固定化：具有固化和穩(wěn)定化作用的過程。限定化：將有毒化合物固定在固體粒子表面的過程。包容化：用穩(wěn)定劑/固化劑凝聚，將有毒物質或危險廢物顆粒包容或覆蓋的過程。

一）概述30固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

固化產物性能：①抗浸出性；②抗干濕性、抗凍融性；③耐腐蝕性、不燃性；④抗?jié)B透性（固化產物）；⑤足夠的機械強度（固化產物）。評價指標

體積變化因數(shù)

增容比

浸出速率

抗壓強度

裝桶貯存:0.1~0.5MPa作建筑材料：>10MPa放射性固化體：前蘇>5MPa,英>20MPa

31固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

固化/穩(wěn)定化處理的基本要求：

1、有害廢物經固化處理后所形成的固化體應是密實、有一定幾何性狀，同時具有良好物理性質、化學穩(wěn)定性的固體，最好能作為資源加以利用；2、固化過程中材料和能量消耗要低，增容比要低，最終產品的體積盡可能小于摻入的固體廢物的體積；3、用水或其他指定浸提劑浸提固化體時，有毒有害物質的浸出量不能超過容許水平或浸出毒性標準

32固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

固化/穩(wěn)定化處理的基本要求：4、固化工藝過程簡單、操作方便，采用有效措施減少有害物質的逸出，以避免工作場所和環(huán)境受到污染；5、固化劑來源豐富、價廉易得，處理費用低。6、對于固化放射性廢物產生的固化體，還應有較好的導熱性、熱穩(wěn)定性和耐熱輻射穩(wěn)定性，防止適當冷卻時放射性衰變熱使固化體產生自熔化現(xiàn)象。33固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

利用化學藥劑通過化學反應。

具有相對持久性

有毒有害物質

Cr、Cd、Hg、Pb、Cu、Zn等重金屬的化學穩(wěn)定化技術

含氯的揮發(fā)性有機物、硫醇、酚類、氰化物等有機污染物的氧化解毒技術

二）藥劑穩(wěn)定化處理34固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

重金屬

溶出法

離子交換

中和法

氧化還原法

吸附法

化學沉淀法

將固體廢物中可以發(fā)生價態(tài)變化的某些有毒有害組分通過氧化還原反應轉化為無毒/低毒化學性質穩(wěn)定的組分

吸附劑

可逆吸附具有選擇性：活性炭-有機物；活性氧化鋁-鎳離子

酸堿泥渣中和劑罐式機械攪拌/池式人工攪拌

氫氧化物沉淀硫化物沉淀硅酸鹽沉淀碳酸鹽沉淀共沉淀無機/有機螯合物沉淀

離子交換樹脂、天然或人工合成沸石、硅膠

昂貴可逆

重金屬化學穩(wěn)定化

35固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

毒

Cr6+Hg2+As5+

氧化還原劑Cr3+Hg

As3+

氧化還原反應

毒

重金屬離子的穩(wěn)定化

硫酸亞鐵/硫代硫酸鈉/亞硫酸氫鈉/二氧化硫/煤炭/紙漿廢液/鋸木屑/谷殼

氧化還原法

36固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

重金屬離子的穩(wěn)定化

吸附劑

活性炭活性炭有機物粘土

金屬氧化物：氧化鐵、氧化鎂、氧化鋁天然材料：鋸末、沙、泥炭、沸石、軟錳礦、磁鐵礦、硫鐵礦、磁黃鐵礦等人工材料：飛灰、粉煤灰、高爐渣、活性氧化鋁、有機聚合物吸附法

37固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

重金屬離子的穩(wěn)定化

氫氧化物沉淀法

堿性物質：氫氧化鈉、石灰、碳酸鈉等硅酸鹽固化（pH2~11）固化基材：硅酸鹽水泥、石灰窯灰渣、碳酸鈉等水和金屬離子與二氧化硅或硅膠不同比例結合碳酸鹽沉淀

鋇、鎘、鉛碳酸鹽溶解度《其氫氧化物應用不廣泛——pH低，CO2溢出；pH高，氫氧化物

化學沉淀法

pH~溶解度

38固體廢物處理與處置TreatmentandDisp硫化物沉淀法無機硫化物沉淀：應用僅次于氫氧化物沉淀法——大多數(shù)金屬硫化物溶解度低。一般保持pH大于8。有機硫化物沉淀：較高的分子質量——沉淀物易沉降、脫水和過濾；沉淀徹底，適用pH范圍廣。含汞廢物及含重金屬的粉塵（焚燒灰及飛灰等）共沉淀永久磁鐵吸住。碳酸鈣也可產生共沉淀

固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

重金屬離子的穩(wěn)定化

化學沉淀法

溶解度

Mn2+Zn2+Ni2+

Mg2+Cu2+Cd2+

鐵氧體Ⅱ:Ⅲ=1:1~1:2

39硫化物沉淀法固體廢物處理與處置Treatmenta固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

重金屬離子的穩(wěn)定化

無機及有機螯合物沉淀

廢物中含有的配合劑：磷酸酯、檸檬酸鹽、葡萄糖酸、氨基乙酸、EDTA等形成穩(wěn)定可溶螯合物。螯環(huán)Pb2+、Cd2+、Ag+、

Ni2+、Cu2+,98%Co2+、Cr2+,85%;優(yōu)于Na2S

化學沉淀法

強氧化劑、高溫破壞高pH破壞，NaS高分子有機硫穩(wěn)定劑，更穩(wěn)定螯合物

螯合效應

40固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

有機污染物氧化解毒

臭氧氧化解毒

過氧化氫解毒

氯氧化解毒

理論上1058g臭氧/度電實際150g/度電，費用高自由能高，強氧化劑有紫外線照射時：

鐵做催化劑產生OH·35%~50%，紫外線功率500W/L五氯酚污染的土壤，99.9%，有機碳

氯和漂白粉。用氯的氧化物破壞劇毒的氰化物是一種經典方法：在pH〉10

41固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

三）固化處理固化分類：根據(jù)固化基材和固化過程，常用方法有水泥固化、石灰固化、瀝青固化、塑性材料固化、有機聚合物固化、自膠結固化、熔融固化（玻璃固化）、陶瓷固化等

根據(jù)固化處理對象可分為無機廢物固化法和有機廢物包封法。42固體廢物處理與處置TreatmentandDisp表某些廢物對不同固化處理技術的適應性

廢物成分處理技術水泥固化石灰等材料固化熱塑性微包容法大型包容法有機物有機溶劑和油影響凝固，有機氣體揮發(fā)

影響凝固，有機氣體揮發(fā)加熱時，有機氣體揮發(fā)先用固體材料吸附固態(tài)有機物可適應，能提高固化體的耐久性可適應，能提高固化體的耐久性有可能作為凝結劑使用可適應，可作為包容材料使用無機物酸性廢物水泥可中和酸可適應，能中和酸應先進行中和處理應先進行中和處理氧化劑可適應可適應會引起基料的破壞甚至燃燒會破壞包容材料硫酸鹽影響凝固，除非使用特殊材料，否則引起表面脫落可適應會發(fā)生脫水反應和再水合反應而引起泄漏可適應鹵化物很容易從水泥中浸出，妨礙凝固妨礙凝固，會從水泥中浸出會發(fā)生脫水反應和再水合反應可適應重金屬鹽可適應可適應可適應可適應放射性廢物可適應可適應可適應可適應固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

三）固化處理43表某些廢物對不同固化處理技術的適應性廢物成分處理技術表無機廢物固化法和有機廢物包封法的優(yōu)缺點

無機廢物固化法

有機廢物包封法

優(yōu)點

①設備投資費用及日常運行費用低；

②所需材料比較便宜而豐富；

③處理技術已比較成熟；

④材料的天然堿性有助于中和廢水的酸度；

⑤由于材料含水量范圍內使用，不需要徹底的脫水過程；

⑥借助于有選擇地改變處理劑的比例，處理后產物的物理性質可從軟的黏土一直變化到整塊石料；

⑦用石灰為基質的方法可在一個單一的過程中處置兩種廢物；

⑧用黏土為基質可用于處理某些有機廢物。

①污染物遷移率一般要比無機固化法低；

②與無機固化法相比，需要的固定程度低；

③處理后材料的密度較低，從而可以降低運輸成本；

④有機材料可在廢物與浸出液之間形成一層不透水的邊界層；

⑤此法可包封較大范圍的廢物；

⑥對大型包封法而言，可直接應用現(xiàn)代化的設備噴涂樹脂，無需其他能量開支。

缺點

①需要大量原料；

②原料（特別是水泥）是高能耗產品；

③某些廢物如那些含有有機物的廢物在固化時會有一些困難；④處理后產物的質量和體積都有較多增加；

⑤處理后產物容易被浸出，尤其容易被稀酸浸出，因此可能需要額外的密封材料；

⑥穩(wěn)定化的機理尚未了解。

①所用的材料較昂貴；

②用熱塑性及熱固性包封法時，干燥、熔化及聚合化過程中能源消耗大；

③某些有機聚合物是易燃的；

④除大型包封法外，各種方法均需要熟練的技術工人及昂貴的設備；

⑤材料是可降解的，易于被有機溶劑腐蝕；

⑥某些這些材料在聚合不完全時自身會造成污染。

固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

44表無機廢物固化法和有機廢物包封法的優(yōu)缺點無機廢物固化法1、水泥固化技術原理水泥與添加劑水泥固化法的應用水泥固化法的特點

451、水泥固化技術原理451）原理概念：以水泥為固化劑將有害廢物進行固化處理方法。原理： 水泥是一種無機膠凝材料，是以水化反應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，生成的凝膠將污泥中的固態(tài)物質包容（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，污泥中的重金屬離子與水泥中的OH－反應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）。

461）原理概念：以水泥為固化劑將有害廢物進行固化處理方法。（1）水泥

水泥的種類硅酸鹽水泥：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）。粉煤灰水泥：加入了一定量的粉煤灰（火山灰質）。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：適用于腐蝕性不強的污泥（因硅酸鹽水泥易于和污泥中的油類、有機酸、金屬氧化物反應損害凝結硬化過程）。礦渣水泥：具有抗硫酸鹽和抗化學腐蝕性。粉煤灰水泥：抗硫酸鹽。2）水泥與添加劑

47（1）水泥水泥的種類2）水泥與添加劑47（2）添加劑

作用能夠吸收有害物質并促進其凝固，可減少水泥用量，加強固化體的強度，降低有害組分的浸出率。添加劑種類吸附劑（活性氧化鋁等）：吸附污泥中的有害組分。緩凝劑（檸檬酸等）：獲得一定的操作時間。促凝劑（水玻璃等）：提高早期強度。減水劑（Na2SO4等）：降低水灰比，提高強度。48（2）添加劑作用483）水泥固化法的應用

水泥固化工藝電鍍污泥水泥固化水泥固化特點493）水泥固化法的應用水泥固化工藝49（1）水泥固化工藝有害固體廢物、水泥、添加劑+水→攪拌混合→養(yǎng)護→水泥固化體。要求：①pH>8；②水灰比在1：2左右；③水泥與廢物比：由實驗確定。④凝固時間：初凝時間>2h，終凝時間在48h以內；⑤選擇適當?shù)奶砑觿?；⑥養(yǎng)護條件：室溫、相對濕度80%、28天；固化產物性能：抗壓強度、浸出性等。混合方法：外部攪拌混合法；筒內混合法；注入法50（1）水泥固化工藝50固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

水泥固化

應用

無機類的廢物，eg.多氯聯(lián)苯、油和油泥、含有氯乙烯和二氯乙烷的廢物、硫化物等，尤其是含有重金屬污染物廢物，也被應用于低、中放射性及垃圾焚燒廠產生的焚燒飛灰等危險廢物的固化處理。

對象

采用400～500號硅酸鹽水泥為固化劑。電鍍干污泥、水泥和水的配比為（1～2）：20：（6～10）。固化體的抗壓強度可達10～20Mpa。浸出試驗表明，重金屬的浸出濃度：汞小于0.0002mg/L（原0.13～1.25mg/L）；鎘小于0.002mg/L（原1.0～80.6mg/L）；鉛小于0.002mg/L（原165～243mg/L）；六價鉻小于0.02mg/L（原0.3～0.4mg/L）；砷小于0.01mg/L（原8.14～11.0mg/L）電鍍污泥

工藝流程

51固體廢物處理與處置TreatmentandDisp（2）水泥固化法的應用電鍍污泥固化處理52（2）水泥固化法的應用52固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

水泥固化

水泥固化影響因素

固化效果

添加劑

pH

凝固時間

配料比

pH過高，氫氧化物沉淀，碳酸鹽沉淀。過高，帶負電荷的羥基絡合物，溶解度↑。Cu，9；Zn，9.3；Cd，11.1

改善固化體質量。吸附劑——沸石或蛭石加入含硫酸鹽的廢物中防止其與水泥成分反應生成硫酸鋁鈣導致體積膨脹和破裂。蛭石還是骨料

水、水泥和廢物的量比水分過少，不能保證水泥的充分水合作用；水分國大，出現(xiàn)泌水現(xiàn)象

投加促凝劑、緩凝劑來控制凝結時間，一般初凝時間>2h,終凝>24h，保證混料后有足夠時間輸送、裝桶或澆注

53固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

水泥固化

特點

①設備和工藝過程簡單，無需特殊的設備，設備投資、動力消耗和運行費用都比較低；②水泥和添加劑價廉易得；③對含水率較低的廢物可直接固化，無需前處理；④在常溫下就可操作；⑤處理技術已相當成熟，對放射性固體廢物的固化容易實現(xiàn)安全運輸和自動控制等。

優(yōu)點

缺點

①固化體的浸出率較高，通常為10-4～10-5g/(cm2·d)，主要是由于它的空隙率較高所致，因此需作涂覆處理；②固化體的增容比較高，達1.5～2；③有的廢物需進行預處理和投加添加劑，使處理費用增高；④水泥的堿性易使銨離子轉變?yōu)榘睔庖莩?；⑤處理化學泥渣時，由于生成膠狀物，使混合器的排料較困難，需加入適量的鋸末予以克服。

54固體廢物處理與處置TreatmentandDisp2、塑料材料包容技術分類熱固性塑料包容固化：熱固性塑料加熱時會從液體變成固體并硬化的材料，這種材料即使再加熱也不會重新液化或軟化，實際上是由小分子變成大分子的聚合過程。熱塑性材料包容固化552、塑料材料包容技術分類55固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

塑性材料固化

概念及原理

以塑料為固化劑，與危險廢物按一定的比例配料，并加入適量催化劑和填料進行攪拌混合，使其共聚合固化，將危險廢物包容形成具有一定強度和穩(wěn)定性固化體的過程。

概念

熱固性塑料固化（脲醛樹脂、聚酯、聚丁二烯、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂）用熱固性有機單體和經過粉碎處理的廢物充分混合，在助凝劑和催化劑的作用下產生聚合以形成海綿狀的聚合物質，從而在每個廢物顆粒的周圍形成一層不透水的保護膜。部分液體廢物遺留，需干化。顆粒度、含水量等以及進行聚合的條件熱塑性材料固化（瀝青、石蠟、聚乙烯、聚丙烯等）：是用熔融的熱塑性物質在高溫下與干燥脫水危險廢物混合，以達到對廢物穩(wěn)定化的目的的過程。

56固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

應用及特點

特點：引入密度較低的物質，添加劑數(shù)量較少，固化體密度??；但操作過程復雜，熱固性材料自身價格高昂。由于操作中有機物的揮發(fā)，容易引起燃燒起火，所以通常不能在現(xiàn)場大規(guī)模應用。

熱固性材料固化

特點：浸出速率低；需要的包容材料少，在高溫下蒸發(fā)了大量的水分，增容率較低。缺點是高溫操作，耗能較多；會產生大量的揮發(fā)性物質，其中有些是有害的物質；有時廢物中含有熱塑性物質或某些溶劑，影響穩(wěn)定劑和最終的穩(wěn)定效果

熱塑性材料固化

應用：低水平有機放射性廢物（如放射性離子交換樹脂）、穩(wěn)定非蒸發(fā)性的、液體狀態(tài)的有機危險廢物57固體廢物處理與處置TreatmentandDisp瀝青固化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生皂化反應，使有害廢物均勻地包容在瀝青中，形成固化體。58瀝青固化以瀝青為固化劑與有害廢物在一定的溫度、配料比、堿度和瀝青的性質具有粘結性、化學穩(wěn)定性，彈性，塑性；具有對大多數(shù)酸、堿、鹽的耐腐蝕性和一定的抗輻射性。應用范圍中、低放射性蒸發(fā)殘液；化學法處理廢水的沉渣；焚澆灰分。59瀝青的性質59瀝青固化基本工藝：固體廢物的預處理—將廢物脫水，再同瀝青在高溫下混合；或將廢物與瀝青共同加熱脫水，再冷卻、固化；二次蒸汽的凈化處理。60瀝青固化基本工藝：固體廢物的預處理—將廢物脫水，再同瀝青在高瀝青固化基本方法

高溫熔化混合蒸發(fā)暫時乳化法化學乳化法61瀝青固化基本方法高溫熔化混合蒸發(fā)61⑴工藝流程

工藝流程圖（見下圖6-2）工藝流程說明在瀝青貯槽通入蒸氣加熱，使瀝青成熔融狀態(tài)；在攪拌槽中進一步加熱至220℃，并高速攪拌（1500～3000轉／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)氣體經冷凝器冷卻，冷凝液體再經處理排放，廢氣經靜電除塵，木炭過濾，煙囪排放。高溫熔化混合蒸發(fā)法

（Hightemperaturemelting-vaporizationmethod）62⑴工藝流程工藝流程圖（見下圖6-2）高溫熔化混合蒸發(fā)法

圖6-2高溫熔化混合蒸發(fā)法瀝青固化流程63圖6-2高溫熔化混合蒸發(fā)法瀝青固化流程63（2）特點增容比低，濃縮系數(shù)大固化體致密度高，有害物質的浸出率低，一般比水泥固化體低2～3個數(shù)量級?？焖儆不豪鋮s后即固化（水泥需養(yǎng)護，28天后為最終強度）。導熱系數(shù)低，水分蒸發(fā)慢，處理時間長（需加溫，攪拌)?？刂茰囟龋訜徇^高造成可燃），運輸，貯存要有防火措施。（3）應用范圍

適用于量小，浸出率要求較低的污泥，如放射性污泥，電鍍污等。64（2）特點增容比低，濃縮系數(shù)大（3）應用范圍適用于量小，浸瀝青固化主要影響因素影響固化體浸出率的因素：瀝青的種類：直餾瀝青效果較好；廢物量、化學組成及混合狀況：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，應控制在10%以內，最好是0.5%以內。影響固化體化學穩(wěn)定性的因素：硝酸鹽和亞硝酸鹽能降低瀝青的燃點；能與瀝青發(fā)生化學反應的物質也能降低瀝青的穩(wěn)定性。65瀝青固化主要影響因素影響固化體浸出率的因素：65固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

玻璃固化

概念固化劑特點

玻璃原料為固化劑，將其與危險廢物以一定的配料比混合后，在1000～1500℃的高溫下熔融，經退火后形成穩(wěn)定的玻璃固化體。概念

鈉鉀玻璃溶解度高，硅酸鹽玻璃熔點高，制造困難。磷酸鹽玻璃：含鹽量低、放射性極高的危險廢物，如普雷克斯廢液（見圖4-13）硼酸鹽玻璃：高放廢液+固化劑——煅燒，升溫1100~1150℃，退火浸出速率最低、增容比最小、高溫操作，燒結過程需配備尾氣凈化系統(tǒng)、成本高、穩(wěn)定性和耐久性差

特點

固化劑

66固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

石灰固化

原理應用及特點

一般被用來處理中、低放射性蒸發(fā)殘液、廢水化學處理產生的污泥、焚燒爐產生的灰分，以及毒性較大的電鍍污泥和砷渣等危險廢物。對象與水泥固化基本相同

應用

（1）固化體的空隙率和固化體中污染物的浸出速率均大大降低。另外，由于固化過程中干廢物與固化劑之間的質量比通常為1：1～2：1，因而固化體的增容較小；（2）固化劑具有一定的危險性，固化過程中容易造成二次污染，需采取措施加以避免。另外，對于含有大量水分的廢物，由于瀝青不具備水泥的水化作用和吸水性，所以需預先對廢物進行濃縮脫水處理。因此，瀝青固化工藝流程和裝置往往較為復雜，一次性投資與運行費用均高于水泥固化法；

（3）固化操作需在高溫下完成，不宜處理在高溫下易分解的廢物、有機溶劑以及強氧化性廢物。

特點

以石灰和具有火山灰活性的物質為固化基材對危險廢物進行穩(wěn)定化與固化處理的方法。原理

67固體廢物處理與處置TreatmentandDisp固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

自膠結固