第四章固體廢物物化處理

1、固體廢物的物化處理固體廢物的物化處理浮選浮選l原理：原理：通過在固體廢物與水調(diào)成的料漿中加入通過在固體廢物與水調(diào)成的料漿中加入浮選藥劑擴(kuò)大不同組分可浮性的差異，再通入浮選藥劑擴(kuò)大不同組分可浮性的差異，再通入空氣形成無數(shù)細(xì)小氣泡，使目的顆粒黏附在氣空氣形成無數(shù)細(xì)小氣泡，使目的顆粒黏附在氣泡上，并隨氣泡上浮于料漿表面形成泡沫層后泡上，并隨氣泡上浮于料漿表面形成泡沫層后刮出，成為泡沫產(chǎn)品，不上浮的顆粒仍停留在刮出，成為泡沫產(chǎn)品，不上浮的顆粒仍停留在料漿內(nèi)，通過適當(dāng)處理后廢棄。料漿內(nèi)，通過適當(dāng)處理后廢棄。浮選藥劑的分類：浮選藥劑的分類：l捕收劑捕收劑(collector)(collector)：能夠選

2、擇性地在欲選的顆粒上，使能夠選擇性地在欲選的顆粒上，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的藥劑l起泡劑起泡劑(frother)(frother)：促進(jìn)泡沫形成，增加分選界面的藥劑促進(jìn)泡沫形成，增加分選界面的藥劑調(diào)整劑：調(diào)整劑：活化劑（金屬陽離子、活化劑（金屬陽離子、HS-、HSiO3-）抑制劑（氧、抑制劑（氧、SO2、淀粉、單寧等）、淀粉、單寧等）分散劑（水玻璃、磷酸鹽）分散劑（水玻璃、磷酸鹽）絮凝劑（腐殖酸、聚丙烯酰胺）絮凝劑（腐殖酸、聚丙烯酰胺）pH調(diào)整劑（酸、堿）調(diào)整劑（酸、堿）第二節(jié)第二節(jié) 溶劑浸出溶劑浸出l溶劑浸出：

3、溶劑浸出：用適當(dāng)?shù)娜軇┡c廢物作用使物料中用適當(dāng)?shù)娜軇┡c廢物作用使物料中有關(guān)的組分有選擇性地溶解的物理化學(xué)過程有關(guān)的組分有選擇性地溶解的物理化學(xué)過程l適用：適用：成分復(fù)雜、嵌布粒度微細(xì)且有價成分含成分復(fù)雜、嵌布粒度微細(xì)且有價成分含量低的礦業(yè)固體廢物、化工和冶金過程的廢物量低的礦業(yè)固體廢物、化工和冶金過程的廢物中性溶劑浸出中性溶劑浸出影響浸出過程的主要因素影響浸出過程的主要因素l1、物料粒度及其特性、物料粒度及其特性l2、浸出溫度、浸出溫度l3、浸出壓力、浸出壓力l4、攪拌速度、攪拌速度l5、其他、其他2、據(jù)浸出劑與被浸廢料的相對運(yùn)動方式的不同浸出工藝可、據(jù)浸出劑與被浸廢料的相對運(yùn)動方式的不同浸出

4、工藝可分為分為順流浸出、錯流浸出和逆流浸出順流浸出、錯流浸出和逆流浸出三種。三種。浸出劑浸出劑被浸物料被浸物料送后續(xù)處理送后續(xù)處理浸液浸液浸渣浸渣物料物料新浸出劑新浸出劑順流浸出工藝流程順流浸出工藝流程錯流浸出工藝流程錯流浸出工藝流程浸液浸液浸渣浸渣被浸物料被浸物料浸出劑浸出劑逆流浸出工藝流程逆流浸出工藝流程固化基本理論固化基本理論l應(yīng)用于以下方面：應(yīng)用于以下方面：l對具有毒性或強(qiáng)反應(yīng)性等對具有毒性或強(qiáng)反應(yīng)性等危險廢物危險廢物進(jìn)行處理，進(jìn)行處理，使其滿足填埋處置的要求。使其滿足填埋處置的要求。l其他處理過程中產(chǎn)生的殘渣在大量土壤被有害其他處理過程中產(chǎn)生的殘渣在大量土壤被有害污染物所污染的情況下

5、對土壤進(jìn)行去污。污染物所污染的情況下對土壤進(jìn)行去污。l對有害污染物污染的土壤去污對有害污染物污染的土壤去污固化途徑l危險廢物危險廢物固化固化/穩(wěn)定化的途徑穩(wěn)定化的途徑是：是：將污染物通過化學(xué)轉(zhuǎn)變，引入到某種穩(wěn)定固體物將污染物通過化學(xué)轉(zhuǎn)變，引入到某種穩(wěn)定固體物質(zhì)的晶格中去；質(zhì)的晶格中去；1.通過物理過程把污染物直接摻入到惰性基材中去。通過物理過程把污染物直接摻入到惰性基材中去。術(shù)語l固化固化:在危險廢物中添加固化劑，使其轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢闪鲃庸腆w在危險廢物中添加固化劑，使其轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢闪鲃庸腆w或形成緊密固體的過程?；蛐纬删o密固體的過程。l穩(wěn)定化穩(wěn)定化 :將有毒有害廢物轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿芙庑?、低遷移性及低將有毒有害

6、廢物轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿芙庑?、低遷移性及低毒性的物質(zhì)的過程。毒性的物質(zhì)的過程。化學(xué)穩(wěn)定化化學(xué)穩(wěn)定化:通過化學(xué)反應(yīng)使有毒物質(zhì)變成不溶性化合物，通過化學(xué)反應(yīng)使有毒物質(zhì)變成不溶性化合物，使之在穩(wěn)定的晶格內(nèi)固定不動使之在穩(wěn)定的晶格內(nèi)固定不動物理穩(wěn)定化物理穩(wěn)定化:將污泥或半固體物質(zhì)與一種疏松的物料將污泥或半固體物質(zhì)與一種疏松的物料(如粉煤灰如粉煤灰)混合生成一種粗顆粒、有土壤狀堅實度的固體?；旌仙梢环N粗顆粒、有土壤狀堅實度的固體。 評評 價價 指指 標(biāo)標(biāo)21VVCR裝桶貯存裝桶貯存:0.10.5MPa 作填埋處理：作填埋處理：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、性固化體：前蘇聯(lián)放射性固化體：前蘇聯(lián) 5MPa, 英國英國20MPa0()nnenmmvAtV固化產(chǎn)品性能的判定標(biāo)準(zhǔn)固化產(chǎn)品性能的判定標(biāo)準(zhǔn)1.1.浸出率浸出率選擇聚乙烯或聚丙烯作為浸出容器材料，以去離子水或選擇聚乙烯或聚丙烯作為浸出容器材料，以去離子水或合成海水作為浸出劑；合成海水作為浸出劑；將一定尺寸的試驗樣品用尼龍絲懸掛于浸出容器中，在將一定尺寸的試驗樣品用尼龍絲懸掛于浸出容器中，在255；402；702； 902 的浸出溫度的浸出溫度下進(jìn)行浸出至在試驗誤差范圍內(nèi)浸出率實際恒定不變。下進(jìn)行浸出至在試驗誤差范圍內(nèi)浸出率實際恒定不變。從開始試驗的第從開始試驗的第1， 3， 7， 10， 14，

8、 21， 28，35和和42 d后更換浸出劑，以后每一個月更換一次。后更換浸出劑，以后每一個月更換一次。對浸出液（包括溶解的、懸浮的、沉積的和吸附的）進(jìn)對浸出液（包括溶解的、懸浮的、沉積的和吸附的）進(jìn)行分析，從而確定固化體的類型或組成。行分析，從而確定固化體的類型或組成。 （2）增容比危險廢物在穩(wěn)定化危險廢物在穩(wěn)定化/ /固定化處理前后的體積比固定化處理前后的體積比 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固化體體積，固化體體積，m m3 3 V V1 1固化前有害廢物的體積，固化前有害廢物的體積，m m3 3 三、固體廢物

9、的藥劑穩(wěn)定化處理三、固體廢物的藥劑穩(wěn)定化處理藥劑穩(wěn)定化：藥劑穩(wěn)定化：利用化學(xué)藥劑通過化學(xué)反應(yīng)使有毒有害物質(zhì)利用化學(xué)藥劑通過化學(xué)反應(yīng)使有毒有害物質(zhì) 轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿芙庑?、低遷移性及低毒性物質(zhì)的過程轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿芙庑?、低遷移性及低毒性物質(zhì)的過程吸附技術(shù)吸附技術(shù)l吸附劑：吸附劑：l天然材料天然材料：黏土、沙、氧化鐵、氧化鎂等：黏土、沙、氧化鐵、氧化鎂等l人工材料人工材料：活性炭、鋸末、飛灰、活性氧：活性炭、鋸末、飛灰、活性氧化鋁等化鋁等l目前常用的固化/穩(wěn)定化方法有:l水泥固化、石灰固化、塑性材料固化、有機(jī)聚合物固化、自膠結(jié)固化、熔融（玻璃）固化和陶瓷固化。l固化技術(shù)特別適用于含重金屬的廢物。 固化材料固化材

10、料 廢物被摻入水泥的基質(zhì)中廢物被摻入水泥的基質(zhì)中, ,水泥與廢物中的水分或另水泥與廢物中的水分或另外添加的水分外添加的水分, ,發(fā)生水化反應(yīng)后生成堅硬的水泥固化體發(fā)生水化反應(yīng)后生成堅硬的水泥固化體 水泥主要成分水泥主要成分：鋁、硅、鐵、鈣的氧化物鋁、硅、鐵、鈣的氧化物 固化基材固化基材: : 普通硅酸鹽普通硅酸鹽 礦渣硅酸鹽礦渣硅酸鹽 火山灰硅酸鹽火山灰硅酸鹽 礬土礬土 沸石等水泥沸石等水泥 無機(jī)添加劑：無機(jī)添加劑：蛭石、沸石、多種粘土礦物、水玻璃、蛭石、沸石、多種粘土礦物、水玻璃、 無機(jī)緩凝劑、無機(jī)速凝劑和骨料等無機(jī)緩凝劑、無機(jī)速凝劑和骨料等 有機(jī)添加劑：有機(jī)添加劑：硬脂肪酸丁酯、硬脂肪酸丁

11、酯、-糖酸丙酯、檸檬酸糖酸丙酯、檸檬酸 水泥固化過程硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣等的水泥固化過程硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣等的水合反應(yīng)產(chǎn)生水合反應(yīng)產(chǎn)生Ca(OH)Ca(OH)2 2 影響因素影響因素適用對象l以水泥為基本材料的固化技術(shù)最適用于無機(jī)類型的廢物，尤以水泥為基本材料的固化技術(shù)最適用于無機(jī)類型的廢物，尤其是含有其是含有重金屬污染物的廢物重金屬污染物的廢物。l由于水泥所具有的高由于水泥所具有的高pH值，使得幾乎所有的重金屬形成不溶值，使得幾乎所有的重金屬形成不溶性的氫氧化物或碳酸鹽形式而被固定在固化體中。但是性的氫氧化物或碳酸鹽形式而被固定在固化體中。但是汞汞仍仍然要以物理封閉的微包容

12、形式與生態(tài)圈進(jìn)行隔離，然要以物理封閉的微包容形式與生態(tài)圈進(jìn)行隔離，鉛鉛主要沉主要沉積于水泥水化物顆粒的外表面，而積于水泥水化物顆粒的外表面，而鉻鉻則較為均勻的分布于整則較為均勻的分布于整個水化物的顆粒之中。個水化物的顆粒之中。適用對象汞汞渣渣水水泥泥固固化化汞渣與水泥的配比：汞渣與水泥的配比：1:(38),加水混勻，加水混勻，送入模具振搗成型，再送入蒸汽養(yǎng)護(hù)室，送入模具振搗成型，再送入蒸汽養(yǎng)護(hù)室，在在6070養(yǎng)護(hù)養(yǎng)護(hù)24h，凝結(jié)硬化形成固體，凝結(jié)硬化形成固體，做深埋處置做深埋處置優(yōu)缺點優(yōu)缺點石灰固化石灰固化瀝青固化瀝青固化 圖圖6 62 2 高溫熔化混合蒸發(fā)瀝青固化流高溫熔化混合蒸發(fā)瀝青固化流

13、程示意圖程示意圖瀝青固化瀝青固化瀝瀝青青固固化化 玻璃原料為固化劑，將其與危險廢物以一定的玻璃原料為固化劑，將其與危險廢物以一定的配料比混合后，在配料比混合后，在1000100015001500的高溫下熔融，經(jīng)退的高溫下熔融，經(jīng)退火后形成穩(wěn)定的玻璃固化體?；鸷笮纬煞€(wěn)定的玻璃固化體。鈉鉀玻璃鈉鉀玻璃熔點低，制造容易，溶解度高，熔點低，制造容易，溶解度高，硅硅酸鹽玻璃酸鹽玻璃熔點高，制造困難。熔點高，制造困難。 磷酸鹽：磷酸鹽：含鹽量低、放射性極高的如普雷克斯廢液含鹽量低、放射性極高的如普雷克斯廢液硼酸鹽玻璃：硼酸鹽玻璃：高放廢液高放廢液+ +固化劑固化劑煅燒，升溫煅燒，升溫11001100115

14、0 1150 ，退火，退火 浸出速率最低、增容比最小、高溫操作，燒結(jié)浸出速率最低、增容比最小、高溫操作，燒結(jié)過程需配備尾氣凈化系統(tǒng)、成本高、穩(wěn)定性和耐久性過程需配備尾氣凈化系統(tǒng)、成本高、穩(wěn)定性和耐久性差差 。概念固化劑特點玻璃固化玻璃固化處理處理圖圖6 63 3 磷酸鹽玻璃固化工藝流程磷酸鹽玻璃固化工藝流程圖圖6 64 4 硼酸鹽玻璃固化工藝流程硼酸鹽玻璃固化工藝流程 CaSO42H2O或或CaSO32H2O經(jīng)煅燒成具自膠經(jīng)煅燒成具自膠結(jié)作用的結(jié)作用的亞硫酸鈣或半水硫酸鈣亞硫酸鈣或半水硫酸鈣 ，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劑，不需要完全脫水，不需要加入大量添

15、加劑，不需要完全脫水，工藝簡單；固化體化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有抗?jié)B透性工藝簡單；固化體化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有抗?jié)B透性高、抗微生物降解和污染物浸出速率低的特點，高、抗微生物降解和污染物浸出速率低的特點，并且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高；并且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高；特點原理應(yīng)用概念自膠結(jié)固化自膠結(jié)固化處理處理圖圖6-5 6-5 煙道氣脫硫泥渣自膠結(jié)固化的工藝流程煙道氣脫硫泥渣自膠結(jié)固化的工藝流程水玻璃固化：水玻璃固化：以水玻璃為固化劑，無機(jī)酸類（如硫酸、硝酸、以水玻璃為固化劑，無機(jī)酸類（如硫酸、硝酸、鹽酸和磷酸）為助劑，與有害污泥按一定的配料比進(jìn)行中鹽酸和磷酸）為助劑，與有害污泥按一定的配料比進(jìn)行中和與縮合脫水反應(yīng)，形成凝膠體，將有害污泥包容，經(jīng)凝和與縮合脫水反應(yīng)，形成凝膠體，將有害污泥包容，經(jīng)凝結(jié)硬化逐步形成水玻璃固化體。結(jié)硬化逐步形成水玻璃固化體。 水玻璃固化電鍍污泥時的配比水玻璃固化電鍍污泥時的配比為：水玻璃（為：水玻璃（3