第八章危險(xiǎn)固體廢物的化學(xué)處理

第八章危險(xiǎn)固體廢物的化學(xué)處理第一頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期四藥劑穩(wěn)定化技術(shù)中和最常用、最簡單處理酸性或堿性廢渣技術(shù)中和劑主要有：石灰、石灰石、白云石、氫氧化鈉、碳酸鈉和電石渣等沉淀借助沉淀劑的作用使重金屬離子選擇性呈難溶化合物形態(tài)沉淀析出氧化還原通過氧化還原反應(yīng)使有毒元素的價態(tài)發(fā)生變化，從而變成無毒或低毒，具有穩(wěn)定性第二頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期四固化技術(shù)什么是固化？用物理、化學(xué)方法，將有害固體廢物固定或包容在惰性基質(zhì)內(nèi)，使之呈現(xiàn)化學(xué)穩(wěn)定性或密封性的一種無害化處理方法。固化產(chǎn)物應(yīng)具有良好的機(jī)械性能抗?jié)B透抗浸出抗干-濕抗凍-融第三頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期四固化處理基本要求固化產(chǎn)品應(yīng)基本無害化，具有一定物理、化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械性能固化基材來源廣泛，價格低廉固化處理費(fèi)用低固化過程材料和能耗低，增容比低，工藝簡單、便于操作第四頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期四固化效率評價指標(biāo)浸出率指固化體浸于水中或其它溶液中，其中有害物質(zhì)的浸出速度。可用來預(yù)測固化體在貯存點(diǎn)可能發(fā)生的情況增容比指所形成的固化體體積與被固化有害廢物體積的比值評價固化處理方法和成本的一項(xiàng)重要指標(biāo)。第五頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期四固化理論主要觀點(diǎn)使污染物化學(xué)轉(zhuǎn)變或引入到某種穩(wěn)定的晶格中去通過物理過程把污染成分直接摻入到惰性基材進(jìn)行包封或兩種過程均有第六頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期四固化方法包膠固化水泥固化石灰固化熱塑材料固化有機(jī)聚合物固化自膠固化玻璃固化第七頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期四包膠固化什么是包膠固化？采用某種固化基材對于廢物塊或廢物進(jìn)行包覆處理的方法。分類水泥固化石灰固化熱塑材料固化有機(jī)聚合物固化第八頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期四水泥固化原理重金屬離子與水泥作用生成難溶的氫氧化物或碳酸鹽重金屬離子固定在水泥基體的晶格中，有效防止重金屬浸出可作固化劑的水泥普通硅酸鹽水泥礦渣硅酸鹽水泥火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥礬土水泥氟石水泥第九頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期四水泥固化水泥固化的用于輕水堆核電站的濃縮廢液、廢離子交換樹脂和濾渣核燃料處理廠或其他核設(shè)施產(chǎn)生的各種放射性廢物電鍍污泥、汞渣、鉛渣、鉻渣等水泥添加劑改善固化性質(zhì)，需添加適宜的添加劑常用添加劑吸附劑(活性氧化鋁、粘土、蛭石等)緩凝劑(如灑石酸、檸檬酸、硼酸鹽等)促凝劑(如水玻璃、鋁酸鈉、碳酸鈉等)減水劑(表面活性劑)第十頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期四水泥固化工藝pH值要求pH大于8重金屬以不溶性的氫氧化物或碳酸鹽的形式存在一些重金屬離子可進(jìn)入固化體的晶格中水灰比一般控制在1∶2水泥與廢物比由實(shí)驗(yàn)確定凝固時間一般初凝應(yīng)大于2h，終凝在48h以內(nèi)。根據(jù)具體情況選擇適當(dāng)?shù)木從齽?、促凝劑、減水劑來控制凝固時間第十一頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期四水泥固化工藝添加劑根據(jù)固體廢物的性質(zhì)選擇養(yǎng)護(hù)條件一般在室溫下進(jìn)行，相對溫度為80%，養(yǎng)護(hù)時間為28天固化產(chǎn)物性能土地填埋，抗壓強(qiáng)度要求低，控制在980.7~4903.3kPa建筑基材抗壓強(qiáng)度要求高，達(dá)9.8MPa浸出液中污染物的濃度應(yīng)低于相應(yīng)污染物浸出毒性的鑒別標(biāo)準(zhǔn)考慮抗凍-融、抗干-濕特性第十二頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期四水泥固化混合方法外部攪拌混合法攪拌均勻，工藝設(shè)備少可將容器充滿混合容器難于清理，會產(chǎn)生少量廢水筒內(nèi)混合法混合器本身就是最終處置容器，只需對攪拌葉作清理工作攪拌難均勻，容器不能充滿，需控制投料順序和速度對危害性較大，需作進(jìn)一步處置的固體廢物采用此法注入法水泥注入法廢液注入法第十三頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期四水泥注入法第十四頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期四廢液注入法第十五頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期四水泥固化的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)固化工藝和設(shè)備較簡單設(shè)備和運(yùn)行費(fèi)用低水泥原料和添加劑來源豐富，價格低廉對含水量較高的可直接固化固化產(chǎn)品經(jīng)過瀝青涂覆以降低污染的浸出固化體的強(qiáng)度、耐熱性和耐久性好產(chǎn)品適于投海處置或作路基、建筑物基料缺點(diǎn)固化產(chǎn)物的增積增加較大，一般為1.5~2倍固化體中染污染物浸出率較高，須作涂覆處理需作預(yù)處理或需要添加劑，可能影響水泥漿的凝固水泥的堿性能使銨郭變成氨氣釋放出來第十六頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期四水泥固化的應(yīng)用實(shí)例處理電鍍污泥的工藝流程第十七頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期四石灰固化原理活性氧化鋁和二氧化硅的水泥窖灰和粉煤灰與石灰、水反應(yīng)生成堅(jiān)硬物質(zhì)將固廢包容起來。固化原料固化基質(zhì)：石灰添加劑：粉煤灰、水泥窖灰石灰固化的應(yīng)用處理鋼軌、機(jī)械工業(yè)酸洗鋼鐵部件時排放的廢液和廢渣、電鍍污泥、煙道氣脫硫廢渣和石油冶煉污泥第十八頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期四石灰固化的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)添加劑本身是固體廢物，來源豐富，價格低廉工藝設(shè)備簡單，操作方便被處理的固體廢物不要求完全脫水在常溫下操作，沒有廢氣處理問題缺點(diǎn)固化產(chǎn)物的體積和重量較原廢物有較大增加易被酸性介質(zhì)浸蝕，須進(jìn)行表面涂覆第十九頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期四熱塑性材料固化原理使用熱塑性材料作固化基質(zhì)，在一定溫度下將固體廢物進(jìn)行包覆處理常用的熱塑性材料瀝青、石蠟、聚乙烯、聚丁二烯熱塑固化的基本方法先將固體廢物脫水，再用瀝青在高溫下混合或?qū)⒐腆w廢物與瀝青共同加熱脫水，再冷卻、固化第二十頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期四熱塑性材料固化特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)固化產(chǎn)品空隙率低、致密度高，處理處置費(fèi)用低浸出率低于水泥法和石灰法增容比小固化基材對溶液或微生物具有強(qiáng)抗侵蝕性固化體不需作長時間的養(yǎng)護(hù)缺點(diǎn)蒸發(fā)過程熱效率低，固廢中含大量水分時會起泡固體廢物需預(yù)先冷凍、融解或離心脫水處理基材具有可燃性，產(chǎn)品應(yīng)有適宜的包裝熱塑性材料價格昂貴，操作復(fù)雜，設(shè)備費(fèi)用高第二十一頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期四瀝青固化瀝青固化的基本方法高溫熔化混合蒸發(fā)法將廢液加放預(yù)先熔化的瀝清中，在150~230度攪拌混合蒸發(fā)，待水分和其它揮發(fā)組分排出后，將混合物排至貯存器或處置容器中。暫時乳化法將污泥漿、瀝青與表面活性劑混合成乳漿狀。分離除去大部分水分。進(jìn)一步升溫干燥，使混合物脫水?；瘜W(xué)乳化法將放射性廢物在常溫下與乳化瀝青混合將混合物加熱，脫去水分將脫水分干燥后的混合物排入廢物容器，待冷卻硬化后即形成瀝青固化體第二十二頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期四瀝青固化影響瀝青固化體浸出率的因素瀝青的種類直餾瀝青效果較好，較軟的瀝青比較硬的瀝青所得固化體浸出率低。固體廢物的種類、化學(xué)組成及混合狀況過高的廢物量將導(dǎo)致固化體浸出率的急劇上升廢物量與瀝青的比一般在40~50%殘余水分對固化體的浸出率影響明顯，殘余水分控制在10%以下，最好小于0.5%表面活性劑的影響某些表面活性劑可使固化體的浸出率升高第二十三頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期四有機(jī)物聚合固化原理將一種有機(jī)聚合物的單體與固體廢物在一個特殊設(shè)計(jì)的混合容器中完全混全，然后加一種催化劑攪拌均勻，使其聚合、固化。固體廢物被聚合物包膠。用作基質(zhì)的有機(jī)聚合物脲醛樹脂、不飽和酯樹脂有機(jī)物聚合固化的應(yīng)用處理含重金屬、油及有機(jī)物的電鍍污泥。電鍍污泥+碳酸鈣干燥不飽和樹脂、催化劑、河砂(骨料)等混合加熱形成固化體。配比：干污泥質(zhì)量30%以下，不飽和樹脂20~35%，骨料35~50%。固化體比水泥固化的固化體抗壓強(qiáng)度大，質(zhì)量小，表面有光澤，可作輕型建筑材料。第二十四頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期四有機(jī)物聚合固化的優(yōu)點(diǎn)可在常溫下操作添加的催化劑數(shù)量很少增容比小(相對其它固化方法)可處理干渣和濕泥漿固化體不可燃，固化體密度小第二十五頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期四有機(jī)物聚合固化的缺點(diǎn)不夠安全，有時要求采用強(qiáng)酸性催化劑，可腐蝕設(shè)備。固體耐老化性能差固化體松散，需裝入容器處置，增加了處置費(fèi)用要求操作熟練，對工人的技術(shù)要求較高某些有機(jī)聚合物能被生物降解，固化體老化，破碎后，污染物可能再次進(jìn)入環(huán)境。第二十六頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期四自膠結(jié)固化原理利用固體廢物本身的膠結(jié)性進(jìn)行固化處理。硫酸鈣和亞硫酸鈣半水化合物(CaSO3·1/2H2O)在加熱到脫水溫度后，變成具有膠結(jié)作用的物質(zhì)，加入某些添加劑混合成稀漿，凝固后生成像塑料一樣硬度的透水性差的物質(zhì)。自膠結(jié)固化應(yīng)用處理硫酸鈣和亞硫酸鈣的廢物。煙道氣脫硫泥渣的固化流程第二十七頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期四沉降槽煅燒貯槽添加劑貯槽干飛灰槽混合器濕飛灰煙道氣浸洗泥渣流真空過濾脫水土地填筑煙道氣脫硫泥渣固化流程第二十八頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期四自膠結(jié)固化的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)添加劑(石灰、水泥灰、粉煤灰)為工業(yè)廢物，達(dá)到廢物利用添加劑用量小，只有總量的10%左右凝結(jié)硬化時間短操作方便，固化體性質(zhì)穩(wěn)定對處理的廢物不需要完全脫水缺點(diǎn)只適用于含硫酸鈣、亞硫酸鈣泥渣的處理需要熟練的操作技術(shù)和昂貴的設(shè)備煅燒泥渣需消耗一定的能量第二十九頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期四玻璃固化原理以玻璃原料為基質(zhì)，在高溫下煅燒固體廢物，使之形成氧化物，再加入添加劑和熔融的玻璃料混合，在1000℃溫度燒結(jié)，冷卻后形成十分堅(jiān)固的穩(wěn)定的玻璃體。玻璃固化的方法間歇式固化方法蒸發(fā)干燥、煅燒、熔融等過程在罐內(nèi)完成，熔化玻璃在貯存容器內(nèi)成型。連續(xù)式固化方法蒸發(fā)、煅燒在煅燒爐中進(jìn)行熔融過程在熔融爐中進(jìn)行采用連續(xù)進(jìn)料和排料的方式熔融過程可以是連續(xù)進(jìn)料和排料，也可連續(xù)進(jìn)料和間歇排料。第三十頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期四磷酸鹽的玻璃固化第三十一頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期四硼酸鹽的玻璃固化第三十二頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期四玻璃固化的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)處理效率最好固化體中有害元素的浸出率最低固化