固體廢物處理處置工程 第五章 固定化

1、第五章第五章 固體廢物固化固體廢物固化/ /穩(wěn)定化技術(shù)穩(wěn)定化技術(shù)一、固化技術(shù)一、固化技術(shù)固體廢物的固化：固體廢物的固化：是用是用物理化學(xué)方法物理化學(xué)方法將有害廢物摻和將有害廢物摻和并并包容包容在密實(shí)的在密實(shí)的惰性基材惰性基材中，使其中，使其穩(wěn)穩(wěn)定化定化的一種過(guò)程。的一種過(guò)程。第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述固化劑：固化劑：固化所用的固化所用的惰性材料惰性材料固化體：固化體：有害廢物經(jīng)過(guò)固化處理所形成有害廢物經(jīng)過(guò)固化處理所形成 的的固化產(chǎn)物固化產(chǎn)物固化目的：固化目的：使有害廢物中的使有害廢物中的所有污染物所有污染物 組分呈現(xiàn)化學(xué)惰性或被包容起組分呈現(xiàn)化學(xué)惰性或被包容起 來(lái)，來(lái)，以便于運(yùn)輸、利用和處置以便

2、于運(yùn)輸、利用和處置第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述固化過(guò)程：固化過(guò)程：將污染物通過(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)變，引入到某種穩(wěn)將污染物通過(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)變，引入到某種穩(wěn) 定物質(zhì)的晶格中去定物質(zhì)的晶格中去將有害物質(zhì)直接用惰性材料加以包容將有害物質(zhì)直接用惰性材料加以包容將上述兩個(gè)過(guò)程結(jié)合將上述兩個(gè)過(guò)程結(jié)合包膠固化包膠固化熔融固化熔融固化自膠結(jié)固化自膠結(jié)固化水泥固化水泥固化石灰固化石灰固化熱塑性材料固化熱塑性材料固化熱固性材料固化熱固性材料固化熱塑性塑料固化熱塑性塑料固化瀝青固化瀝青固化衡量固化處理效果的主要指標(biāo)：衡量固化處理效果的主要指標(biāo)： 固化體的浸出率固化體的浸出率 增容比增容比 固化體浸于水中或其他溶液中時(shí)，固化體固化體浸于水中

3、或其他溶液中時(shí)，固化體 中有害物質(zhì)的浸出速度中有害物質(zhì)的浸出速度 指所形成的固化體體積與被固化有害廢物指所形成的固化體體積與被固化有害廢物 體積的比值體積的比值 固化體的浸出率固化體的浸出率tMFAaRrin)(0式中：式中：標(biāo)準(zhǔn)比表面的樣品每天浸出的有害物質(zhì)：標(biāo)準(zhǔn)比表面的樣品每天浸出的有害物質(zhì) 的浸出率的浸出率，g/(dcm2)inR：浸出時(shí)間內(nèi)浸出的有害物質(zhì)的量，：浸出時(shí)間內(nèi)浸出的有害物質(zhì)的量，mgra：樣品中含有的有害物質(zhì)的量，：樣品中含有的有害物質(zhì)的量，mg0A：樣品暴露的表面積，：樣品暴露的表面積，cm2F：樣品的質(zhì)量，：樣品的質(zhì)量，gM：浸出時(shí)間，：浸出時(shí)間，dt 增容比增容比12

4、VVci式中：式中：ic：增容比：增容比2V：固化體體積，：固化體體積，m3：固化前有害廢物的體積，：固化前有害廢物的體積，m31V第二節(jié)第二節(jié) 水水 泥泥 固固 化化一、水泥固化的原理一、水泥固化的原理二、水泥固化基材與添加劑二、水泥固化基材與添加劑1、水泥固化基材、水泥固化基材可用作固化劑的水泥：普通硅酸鹽水泥可用作固化劑的水泥：普通硅酸鹽水泥 礦渣硅酸鹽水泥礦渣硅酸鹽水泥 火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥 礬土水泥礬土水泥 氟石水泥氟石水泥3CaOSiO2+xH2O2CaOSiO2yH2O+Ca(OH)2CaOSiO2mH2O+2Ca(OH)22(3CaOSiO2)+xH2O3CaO

5、2SiO2yH2O+3Ca(OH)22(CaOSiO2mH2O)+4Ca(OH)22CaOSiO2+xH2O2CaOSiO2xH2OCaOSiO2mH2O+Ca(OH)2硅酸三鈣的水和反應(yīng)硅酸三鈣的水和反應(yīng)硅酸二鈣的水和反應(yīng)硅酸二鈣的水和反應(yīng)2(2CaOSiO2)+xH2O3CaO2SiO2yH2O+Ca(OH)22(CaOSiO2mH2O)+2Ca(OH)2二、水泥固化基材與添加劑二、水泥固化基材與添加劑2、添加劑、添加劑吸附劑：吸附劑：粘土、蛭石、沸石等粘土、蛭石、沸石等緩凝劑緩凝劑：酒石酸、檸檬酸、硼酸鈉等：酒石酸、檸檬酸、硼酸鈉等促凝劑促凝劑：偏鋁酸鈉、碳酸鈉、氯化鈣、：偏鋁酸鈉、碳酸

6、鈉、氯化鈣、 氫氧化鐵氫氧化鐵減水劑：減水劑：1）、）、pH值值2）、水、水泥和廢物的量比）、水、水泥和廢物的量比3）、凝固時(shí)間）、凝固時(shí)間4）、其它添加劑）、其它添加劑5）、固化塊成型工藝）、固化塊成型工藝三、水泥固化的影響因素三、水泥固化的影響因素1）、）、pH值值酸性固體廢物酸性固體廢物必須先進(jìn)行中和后再固化。必須先進(jìn)行中和后再固化。硅酸鹽水泥：硅酸鹽水泥：只能固化處理只能固化處理中性中性和和堿性堿性廢物廢物鋁酸鹽水泥（礬土水泥）：鋁酸鹽水泥（礬土水泥）：只能固化處理只能固化處理中性廢物，不能固化堿性廢物。中性廢物，不能固化堿性廢物。四、水泥固化工藝四、水泥固化工藝五、水泥固化法的應(yīng)用五

7、、水泥固化法的應(yīng)用電鍍污泥電鍍污泥:復(fù)雜的污泥：如多氯聯(lián)苯、油和油泥復(fù)雜的污泥：如多氯聯(lián)苯、油和油泥有害廢渣：汞渣、鉛渣、鉻渣等有害廢渣：汞渣、鉛渣、鉻渣等各種放射性廢物各種放射性廢物六、水泥固化的特點(diǎn)六、水泥固化的特點(diǎn)優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)：點(diǎn)： 對(duì)含高毒重金屬?gòu)U物的處理特別有效對(duì)含高毒重金屬?gòu)U物的處理特別有效 固化工藝、設(shè)備簡(jiǎn)單，投資費(fèi)用和日常固化工藝、設(shè)備簡(jiǎn)單，投資費(fèi)用和日常 運(yùn)行費(fèi)用低運(yùn)行費(fèi)用低 水泥原料、添加劑便宜水泥原料、添加劑便宜優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)：點(diǎn)： 對(duì)含水量高的廢物可直接固化不需徹底對(duì)含水量高的廢物可直接固化不需徹底 脫水過(guò)程脫水過(guò)程 固化體的強(qiáng)度、耐熱性、耐久性都很好固化體的強(qiáng)度、耐熱性、耐久性

8、都很好 對(duì)放射性廢物的固化容易實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)輸和對(duì)放射性廢物的固化容易實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)輸和 控制控制六、水泥固化的特點(diǎn)六、水泥固化的特點(diǎn)缺缺 點(diǎn)：點(diǎn)： 水泥固化體增容比較大。水泥固化體增容比較大。 水泥固化體中污染物的浸出率比較高，水泥固化體中污染物的浸出率比較高， 因此需作涂覆處理因此需作涂覆處理 有機(jī)物對(duì)于水化過(guò)程有干擾作用，減小最終有機(jī)物對(duì)于水化過(guò)程有干擾作用，減小最終 產(chǎn)物強(qiáng)度，不利于穩(wěn)定化過(guò)程產(chǎn)物強(qiáng)度，不利于穩(wěn)定化過(guò)程 水泥的堿性會(huì)使廢物中的氨離子變成水泥的堿性會(huì)使廢物中的氨離子變成 氨氣釋放污染大氣環(huán)境氨氣釋放污染大氣環(huán)境第三節(jié)第三節(jié) 塑性材料包容技術(shù)塑性材料包容技術(shù)1、熱塑性塑料固化、熱塑

9、性塑料固化2、熱固性塑料固化、熱固性塑料固化熱塑性材料：熱塑性材料：是指那些在加熱和冷卻時(shí)能夠反復(fù)軟化是指那些在加熱和冷卻時(shí)能夠反復(fù)軟化和硬化的有機(jī)材料和硬化的有機(jī)材料熱塑性材料固化：熱塑性材料固化：用熱塑性材料作固化劑，在一定溫度下用熱塑性材料作固化劑，在一定溫度下將廢物進(jìn)行包覆處理將廢物進(jìn)行包覆處理1、熱塑性塑料固化、熱塑性塑料固化先對(duì)先對(duì)熱塑性塑料熱塑性塑料進(jìn)行預(yù)加熱使其熔化，然進(jìn)行預(yù)加熱使其熔化，然后將熔融的塑料在高溫下與廢物混合，在后將熔融的塑料在高溫下與廢物混合，在冷卻后，廢物就被固化的塑料所包容，從冷卻后，廢物就被固化的塑料所包容，從而達(dá)到固化的目的。而達(dá)到固化的目的。熱塑性塑料

10、固化的特點(diǎn)：熱塑性塑料固化的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 所得固化體的孔隙率低，污染物浸出率低于所得固化體的孔隙率低，污染物浸出率低于 水泥固化體水泥固化體 增容比和固化體的密度都比較小，便于運(yùn)輸增容比和固化體的密度都比較小，便于運(yùn)輸 和處置和處置 塑料、瀝青這類(lèi)熱塑性材料對(duì)溶液、微生物塑料、瀝青這類(lèi)熱塑性材料對(duì)溶液、微生物 都有很強(qiáng)的抗侵蝕性，而且和水泥固化相比，都有很強(qiáng)的抗侵蝕性，而且和水泥固化相比， 固化時(shí)間短，不需作長(zhǎng)時(shí)間的養(yǎng)護(hù)固化時(shí)間短，不需作長(zhǎng)時(shí)間的養(yǎng)護(hù)熱塑性塑料固化的特點(diǎn)：熱塑性塑料固化的特點(diǎn)：缺缺 點(diǎn)：點(diǎn)： 高溫下操作，產(chǎn)生大量揮發(fā)性有害物質(zhì)高溫下操作，產(chǎn)生大量揮發(fā)性有害物質(zhì) 塑料、瀝青

11、這類(lèi)熱塑性材料在與廢物在高溫塑料、瀝青這類(lèi)熱塑性材料在與廢物在高溫 下混合時(shí)易產(chǎn)生火災(zāi)，固化體在處置前需有下混合時(shí)易產(chǎn)生火災(zāi)，固化體在處置前需有 適宜包裝，以防起火燃燒。適宜包裝，以防起火燃燒。 不適于處理高放射性廢物。不適于處理高放射性廢物。 固化物的耐老化性差。固化物的耐老化性差。瀝青固化：瀝青固化：是以瀝青為固化劑，與有害廢物在一定是以瀝青為固化劑，與有害廢物在一定溫度、配料比、堿度和攪拌作用下產(chǎn)生溫度、配料比、堿度和攪拌作用下產(chǎn)生皂化反應(yīng)皂化反應(yīng)，使有害廢物均勻地包容在瀝，使有害廢物均勻地包容在瀝青中，形成固化體青中，形成固化體熱塑性塑料固化熱塑性塑料固化瀝青固化：瀝青固化：用于危險(xiǎn)廢

12、物固化的瀝青：用于危險(xiǎn)廢物固化的瀝青：直流瀝青、氧化瀝青、乳化瀝青直流瀝青、氧化瀝青、乳化瀝青瀝青固化工藝主要包括三部分：瀝青固化工藝主要包括三部分：固體廢物預(yù)處理固體廢物預(yù)處理廢物與瀝青熱混合廢物與瀝青熱混合（關(guān)鍵部分）（關(guān)鍵部分）二次蒸汽凈化處理二次蒸汽凈化處理瀝青中瀝青中石蠟質(zhì)石蠟質(zhì)過(guò)高，固化體容易在環(huán)境應(yīng)力下開(kāi)裂過(guò)高，固化體容易在環(huán)境應(yīng)力下開(kāi)裂瀝青固化技術(shù)的應(yīng)用：瀝青固化技術(shù)的應(yīng)用：一般用于處理：一般用于處理： 低水平放射性廢物低水平放射性廢物 廢水化學(xué)處理產(chǎn)生的污泥廢水化學(xué)處理產(chǎn)生的污泥 焚燒爐產(chǎn)生的灰燼焚燒爐產(chǎn)生的灰燼 電鍍污泥電鍍污泥 砷渣等砷渣等瀝青固化技術(shù)的特點(diǎn)：瀝青固化技術(shù)

13、的特點(diǎn)：。大體為水泥固化產(chǎn)品的大體為水泥固化產(chǎn)品的1/100。廢物和固話基材之間重量比通常在廢物和固話基材之間重量比通常在1:12:1之之間以重量計(jì)，一般可摻入間以重量計(jì)，一般可摻入60%的固體組分的固體組分2、熱固性塑料固化、熱固性塑料固化 熱固性塑料：熱固性塑料：是指是指加熱時(shí)會(huì)從液體變成固體并硬化加熱時(shí)會(huì)從液體變成固體并硬化的材的材料。這種材料料。這種材料固化后固化后即使再加熱或冷卻也即使再加熱或冷卻也不會(huì)重新液化或軟化不會(huì)重新液化或軟化目前常用的熱固性材料有：脲甲醛、聚酯、目前常用的熱固性材料有：脲甲醛、聚酯、聚丁二烯、酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂等。聚丁二烯、酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂等。 熱固性塑料

14、固化的原理：熱固性塑料固化的原理：用用熱固性有機(jī)單體熱固性有機(jī)單體與已經(jīng)過(guò)粉碎處理的廢與已經(jīng)過(guò)粉碎處理的廢物充分混合，在助凝劑和催化劑的作用下物充分混合，在助凝劑和催化劑的作用下產(chǎn)生產(chǎn)生交鏈聚合交鏈聚合以形成以形成海綿狀的聚合物質(zhì)海綿狀的聚合物質(zhì)，從而在每個(gè)廢物顆粒周?chē)纬梢粚硬煌杆畯亩诿總€(gè)廢物顆粒周?chē)纬梢粚硬煌杆谋Ｗo(hù)膜的保護(hù)膜 熱固性塑料固化的應(yīng)用：熱固性塑料固化的應(yīng)用： 熱固性塑料固化的特點(diǎn)：熱固性塑料固化的特點(diǎn)：優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)：點(diǎn)： 常溫下操作，添加的催化劑數(shù)量少，常溫下操作，添加的催化劑數(shù)量少， 最終固化產(chǎn)品的體積比其他固化體小最終固化產(chǎn)品的體積比其他固化體小 固化體不可燃固化體不可燃

15、 熱固性塑料固化的特點(diǎn)：熱固性塑料固化的特點(diǎn)：缺缺 點(diǎn)：點(diǎn)： 操作過(guò)程復(fù)雜，熱固性材料自身價(jià)格昂貴操作過(guò)程復(fù)雜，熱固性材料自身價(jià)格昂貴 操作過(guò)程中有機(jī)物揮發(fā)，易引起大火，所以操作過(guò)程中有機(jī)物揮發(fā)，易引起大火，所以 通常不能在現(xiàn)場(chǎng)大規(guī)模應(yīng)用。通常不能在現(xiàn)場(chǎng)大規(guī)模應(yīng)用。 一般認(rèn)為只適用于處理小量、高危害性廢物。一般認(rèn)為只適用于處理小量、高危害性廢物。第四節(jié)第四節(jié) 優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)：點(diǎn)： 玻璃固化體致密，在水及酸、堿溶液中玻璃固化體致密，在水及酸、堿溶液中 的浸出率小的浸出率小 固化前后的增容比小固化前后的增容比小 玻璃固化過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵少玻璃固化過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵少 玻璃固化體有較高的熱穩(wěn)定性和輻射穩(wěn)定性玻璃固