固體廢物的處理與處置-固體廢物的固化與穩(wěn)定化技術

固化處理技術1234熔融固化自膠結固化高溫燒結固化1一、熔融固化一、熔融固化（玻璃固化）（一）固化原理以玻璃原料為固化劑，將其與有害廢物以一定配料比混合后，在高溫下（1200℃以上）熔融，經(jīng)退火轉化為穩(wěn)定的玻璃固化體。（二）固化劑類型硼硅酸鹽玻璃（主成分為二氧化硅和氧化硼）磷酸鹽玻璃（主成分為五氧化二磷）。一、熔融固化（玻璃固化）（三）熔融固化的應用危險廢物含重金屬、VOCs、SVOCs、PCBs或二惡英等高放射性廢物土壤修復冷坩堝玻璃固化技術：被列為核工業(yè)十大瓶頸技術之一。主要用于高放廢液，逐漸開始應用于中、低放核廢液。原理：利用電源產(chǎn)生高頻電流，再通過感應線圈轉換成電磁流透入待加熱物料，形成渦流產(chǎn)生熱量，實現(xiàn)待處理物料的直接加熱熔融。一、熔融固化（玻璃固化）

焚燒爐渣熔融固化流程示意圖優(yōu)點缺點VS浸出率非常低增容比很小產(chǎn)生粉塵量少穩(wěn)定性高（導熱性高，耐輻照）工藝及裝置復雜，技術要求高高溫操作，能耗高揮發(fā)量大，需配備尾氣凈化系統(tǒng)，成本高玻璃產(chǎn)物可回收利用（四）熔融固化特點一、熔融固化（玻璃固化）2二、自膠結固化二、自膠結固化（一）固化劑類型含有大量硫酸鈣和亞硫酸鈣的廢物自身（磷石膏、煙道氣脫硫廢渣等）（二）固化原理CaSO4﹒2H2O或CaSO3﹒2H2O經(jīng)煅燒部分脫水成有自膠結作用的CaSO4或CaSO3﹒1/2H2O，遇水后迅速凝固和硬化二、自膠結固化優(yōu)點缺點VS不需要加入大量添加劑廢物不需要完全脫水，工藝簡單固化體化學性質(zhì)穩(wěn)定浸出率較低應用范圍受限煅燒過程需要消耗一定的熱量要求熟練的操作設備比較復雜（三）自膠結固化特點以廢治廢3三、高溫燒結固化三、高溫燒結固化（一）固化原理為粉末顆粒提供擴散能量，將大部分氣孔從晶體中排除，在固化體中的晶相邊界發(fā)生部分熔融，在低于熔點的溫度下使晶體成為致密堅硬的燒結體。燒結過程：破碎-混合-入爐-燒結-尾氣處理（二）應用范圍工業(yè)固體廢渣，包括粉煤灰、尾礦、磷渣、廢砂、爐渣、赤泥、硫酸渣、污泥等優(yōu)點缺點VS燒結體的性質(zhì)穩(wěn)定無二次污染問題浸出率低燒結體為高致密細晶結構的材料，可回收利用

燒結溫度高，能耗大操作過程較復雜需要特殊設備成本較高（三）高溫燒結固化特點三、高溫燒結固化水泥固化石灰固化塑性材料固化熔融固化自膠結固化高溫燒結固化固化技術固化處理技術1234水泥固化石灰固化塑性材料固化1一、水泥固化一、水泥固化（一）水泥固化劑性狀：水硬膠凝性材料，粉末狀主要化學成分：CaO，SiO2，F(xiàn)e2O3，Al2O3礦物組成：硅酸三鈣(3CaO·SiO2)，硅酸二鈣(2CaO·SiO2)，鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)，鐵鋁酸四鈣(4CaO·Al2O3·Fe2O3)一、水泥固化（二）水泥固化原理水泥添加劑危險廢物水固化體水化反應硬化反應一、水泥固化水化反應：1）3CaO·SiO2+H2O→CaO·SiO2·YH2O+Ca(OH)2;2）2CaO·SiO2+H2O→CaO·SiO2·YH2O+Ca(OH)2;3）3CaO·Al2O3+6H2O→3CaO·Al2O3·6H2O;3CaO·Al2O3+3CaSO4·2H2O+26H2O→3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O;3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O+2〔3CaO·Al2O3〕+4H2O

→3〔3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O〕;4）4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O→3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O一、水泥固化水泥固化工藝流程一、水泥固化（三）影響因素pH值配料比凝固時間添加劑pH高，利于形成沉淀，但過高會導致某些物質(zhì)溶解度增大水分過少，不能保證水泥的充分水合作用；水分過大，出現(xiàn)泌水現(xiàn)象初凝時間>2h，終凝>24h但＜48h，保證混料后有足夠時間輸送、裝桶或澆注改善固化條件，提高固化體質(zhì)量。（吸附劑、緩凝劑、促凝劑、減水劑等）一、水泥固化（四）水泥固化應用0102含重金屬廢物放射性廢物電鍍污泥、焚燒飛灰等應用：采用硅酸鹽水泥固化處理某電鍍污泥。干污泥：水泥：水=（1～2）：20：（6～10）污染組分處理前處理后浸出標準汞0.13～1.25<0.00020.1鎘1.0～80.6<0.0021鉛165～243<0.0025六價鉻0.3～0.4<0.025砷8.14～11.0<0.015濃度單位：mg/L一、水泥固化（五）水泥固化特點優(yōu)點缺點VS設備、工藝及操作比較簡單成本及運行費用低技術成熟處理含重金屬廢物及放射性廢物效果良好固化體的浸出率較高固化體增容比較高（1.5-2）有時需進行預處理和投加添加劑，會增高費用易使銨離子轉變?yōu)榘睔庖莩霾贿m合處理化學泥渣常溫操作2二、石灰固化二、石灰固化（一）固化劑類型石灰和具有火山灰活性的物質(zhì)（如粉煤灰、垃圾焚燒灰渣、水泥窯灰等）（二）應用范圍石油冶煉污泥、鋼鐵酸洗廢液廢渣、電鍍污泥、煙道氣脫硫廢渣等二、石灰固化優(yōu)點缺點VS物料廉價易得工藝簡單，操作方便成本很低常溫下操作，不產(chǎn)生廢氣固化體的強度較低所需養(yǎng)護時間較長易被酸性介質(zhì)浸蝕體積膨脹較大，增加清運和處置的困難（三）石灰固化特點3三、塑性材料固化三、塑性材料固化（一）固化劑類型熱塑性塑料瀝青、石蠟、聚乙烯、聚丙烯等熱固性塑料脲醛樹脂、聚酯、聚丁二烯、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂（二）固化原理熱塑性塑料熔融的熱塑性物質(zhì)在高溫下與干燥脫水危險廢物混合，冷卻后形成固化體熱固性塑料熱固性有機單體和廢物充分混合，在助凝劑和催化劑的作用下聚合固化三、塑性材料固化（三）應用

高溫熔化混合蒸發(fā)瀝青固化流程示意圖供料槽瀝青預熱器固化產(chǎn)品攪拌混合槽冷凝器靜電除塵器油霧過濾器木炭過濾器廢氣冷凝液排放高煙囪排放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

優(yōu)點缺點VS浸出率低增容比小固化體比重輕適于處理有機物廢物會產(chǎn)生揮發(fā)性有機物操作過程較復雜固化體耐老化性差成本較高（四）塑性材料固化特點三、塑性材料固化固化技術概述1234固化基本概念固化基本要求固化效果評價1一、固化基本概念一、固化基本概念定義固化是用物理-化學方法將有害廢物摻合并包容在密實的惰性基材中，使其穩(wěn)定的一種過程。應用范圍危險廢物（電鍍污泥，焚燒飛灰等）放射性廢物一、固化基本概念目的減小廢物的毒性和可遷移性，同時改善被處理對象的工程性質(zhì)，以便運輸、利用和處置。固化原理包容機理（危險廢物+固化劑→固化體）使有害組分呈現(xiàn)化學惰性（常涉及化學反應）一、固化基本概念固化劑類型水泥石灰塑性材料玻璃廢物自身水泥固化石灰固化塑性材料固化熔融固化（玻璃固化）自膠結固化、熔融固化、高溫燒結固化2二、固化基本要求二、固化基本要求固化效果佳增容比小，具有便于裝運處置的幾何形狀工藝過程易處理成本低良好的物理化學穩(wěn)定性（抗凍融性、耐輻照、熱穩(wěn)定性及足夠的機械強度等）無害化程度高（浸出率低）工藝簡單，便于操作無有毒有害物質(zhì)的逸出，無需采取措施避免工作場所和環(huán)境的污染。固化劑等價廉易得，用量少設備簡單可靠，易維護能耗低3三、固化效果評價三、固化效果評價浸出率增容比抗壓強度評價指標裝桶貯存:0.1~0.5MPa作建筑材料：>10MPa

三、固化效果評價樣品（含水率測定）破碎（9.5mm）浸提液固比10：1轉速30r/m18h（23℃）

pH3.20/水過濾（0.6-0.8μm）分析固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法（HJ/T299-2007）固體廢物的穩(wěn)定化1234固體廢物穩(wěn)定化概述有機污染物穩(wěn)定化重金屬藥劑穩(wěn)定化1一、固體廢物穩(wěn)定化概述一、固體廢物穩(wěn)定化概述（一）穩(wěn)定化定義將有毒有害污染物轉變?yōu)榈腿芙庑浴⒌瓦w移性及低毒性的物質(zhì)的過程。（二）應用范圍有機污染物（含氯的揮發(fā)性有機物、硫醇、酚類、氰化物等）含重金屬成分的無機污染物2二、有機污染物穩(wěn)定化二、有機污染物穩(wěn)定化穩(wěn)定化原理向廢物中投加某種強氧化劑，可以將有機污染物轉化為CO2和H2O，或轉化為毒性很小的中間有機物，以達到穩(wěn)定化的目的。氧化劑：臭氧、過氧化氫、氯氣、漂白粉等3三、重金屬藥劑穩(wěn)定化三、重金屬藥劑穩(wěn)定化中和法吸附法氧化還原法化學沉淀法離子交換法153421三、重金屬藥劑穩(wěn)定化（一）中和法常用石灰、氫氧化物或碳酸鈉處理酸性泥渣；而硫酸、鹽酸用于處理堿性泥渣

→→以廢治廢（二）氧化還原法Cr6+Hg2+As3+氧化還原反應Cr3+Hg/Hg22+As5+毒無毒/低毒三、重金屬藥劑穩(wěn)定化（三）化學沉淀法465123沉淀形式氫氧化物沉淀硫化物沉淀硅酸鹽沉淀碳酸鹽沉淀共沉淀螯合物沉淀pH～溶解度三、重金屬藥劑穩(wěn)定化（三）化學沉淀法共沉淀鐵氧體Ⅱ:Ⅲ=1:1～1:2尖晶石型，有磁性Mn2+Zn2+Ni2+Mg2+Cu2+Cd2+三、重金屬藥劑穩(wěn)定化（三）化學沉淀法螯合物沉淀螯合物是指多齒配體以兩個或兩個以上配位原子同時和一個中心原子配位所形成的具有環(huán)