第四章固体废物的物化处理优秀课件

废物被掺入水泥的基质中,水泥与废物中的水分或另外
水
添加的水分,发生水化反应后生成坚硬的水泥固化体 水泥主要成分：铝、硅、铁、钙的氧化物
基
固化基材: 普通硅酸盐\矿渣硅酸盐\火山灰硅酸盐
泥
\矾土\沸石等水泥
本
无机添加剂：蛭石、沸石、多种粘土矿物、水玻璃、
固
无机缓凝剂、无机速凝剂和骨料等 有机添加剂：硬脂肪酸丁酯、δ-糖酸丙酯、柠檬酸
固化途径
危险废物固化/稳定化的途径是：
1. 将污染物通过化学转变，引入到某种稳定固体物 质的晶格中去；
2. 通过物理过程把污染物直接掺入到惰性基材中去。
术语
固化:在危险废物中添加固化剂，使其转变为不可流动固
体或形成紧密固体的过程。
稳定化 :将有毒有害废物转变为低溶解性、低迁移性及低
毒性的物质的过程。
吸附剂： 天然材料：黏土、沙、氧化铁、氧化镁等 人工材料：活性炭、锯末、飞灰、活性氧
化铝等
目前常用的固化/稳定化方法有:
水泥固化、石灰固化、塑性材料固化、有 机聚合物固化、自胶结固化、熔融（玻璃） 固化和陶瓷固化。
固化技术特别适用于含重金属的废物。
危险废物、水泥、水、添加剂
固化材料
化学稳定化:通过化学反应使有毒物质变成不溶性化合物， 使之在稳定的晶格内固定不动 物理稳定化:将污泥或半固体物质与一种疏松的物料 (如粉煤灰)混合生成一种粗颗粒、有土壤状坚实度的固体。
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具备一定的性能：①抗浸出性； ②抗干湿性、抗冻融性； ③耐腐蚀性、不燃性； ④抗渗透性（固化产物）； ⑤足够 的机械强度（固化产物）。
第四章固体废物的物化处理
浮选
原理：通过在固体废物与水调成的料浆中加入 浮选药剂扩大不同组分可浮性的差异，再通入 空气形成无数细小气泡，使目的颗粒黏附在气 泡上，并随气泡上浮于料浆表面形成泡沫层后 刮出，成为泡沫产品，不上浮的颗粒仍停留在 料浆内，通过适当处理后废弃。
浮选药剂的分类：
捕收剂(collector)：能够选择性地在欲选的颗粒上，使 目的颗粒表面疏水，增加可浮性，使其易于向气泡附着 的药剂
浸出速率
mn
vn
m0
(
A V
e
)
t
n
评价指标
抗压强度
装桶贮存:0.1～0.5MPa
作填埋处理：>50kPa 作建筑填土：>100kPa
作建筑材料：>10MPa 放射性固化体：前苏联
>5MPa, 英国>20MPa
体积变化因数
CR
V1 V2
固化产品性能的判定标准
1.浸出率
①选择聚乙烯或聚丙烯作为浸出容器材料，以去离子水或 合成海水作为浸出剂；
沥青固化
沥 青 固 化
玻璃固化处理
概念 玻璃原料为固化剂，将其与危险废物以一定的
配料比混合后，在1000～1500℃的高温下熔融，经
退火后形成稳定的玻璃固化体。
玻
概
固化剂 钠钾玻璃熔点低，制造容易，溶解度高，硅酸 念
璃 固
盐玻璃熔点高，制造困难。
磷酸盐：含盐量低、放射性极高的如普雷克斯废液 硼 酸 盐 玻 璃 ： 高 放 废 液 + 固 化 剂 —— 煅 烧 ， 升 温
起泡剂(frother)：促进泡沫形成，增加分选界面的药剂
调整剂：
活化剂（金属阳离子、HS-、HSiO3-） 抑制剂（氧、SO2、淀粉、单宁等） 分散剂（水玻璃、磷酸盐） 絮凝剂（腐殖酸、聚丙烯酰胺） pH调整剂（酸、碱）
第二节 溶剂浸出
溶剂浸出：用适当的溶剂与废物作用使物料中 有关的组分有选择性地溶解的物理化学过程
适用：成分复杂、嵌布粒度微细且有价成分含 量低的矿业固体废物、化工和冶金过程的废物
中性溶剂浸出
影响浸出过程的主要因素
1、物料粒度及其特性 2、浸出温度 3、浸出压力 4、搅拌速度 5、其他
2、据浸出剂与被浸废料的相对运动方式的不同浸出工艺可分 为顺流浸出、错流浸出和逆流浸出三种。
1100～1150 ℃，退火
固 化 剂
特点浸出速率最低、增容比最小、高温操作，烧结过 特
化 程需配备尾气净化系统、成本高、稳定性和耐久性差 。点
图6－3 磷酸盐玻璃固化工艺流程
图6－4 硼酸盐玻璃固化工艺流程
自胶结固化处理
图6－1 电镀污泥水泥固化处理工艺流程图
适用对象
图6－1 电镀污泥水泥固化处理工艺流程图
汞
渣 汞渣与水泥的配比：1:(3~8),加水混匀，
水 送入模具振捣成型，再送入蒸汽养护室，
泥 在60~70℃养护24h，凝结硬化形成固体，
固
做深埋处置
化
优缺点
石灰固化
沥青固化
图6－2 高温熔化混合蒸发沥青固化流 程示意图
浸出剂 被浸物料
送后续处理
新浸出剂 物料
浸渣
顺流浸出工艺流程 浸出剂
浸渣
浸液 错流浸出工艺流程
被浸物料
逆流浸出工艺流程 浸液
固化基本理论
应用于以下方面： 对具有毒性或强反应性等危险废物进行处理，
使其满足填埋处置的要求。 其他处理过程中产生的残渣在大量土壤被有害
污染物所污染的情况下对土壤进行去污。 对有害污染物污染的土壤去污
理
水泥固化过程硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等的水
化 合反应产生Ca(OH)2
论
影响因素
适用对象
以水泥为基本材料的固化技术最适用于无机类型的废物，尤 其是含有重金属污染物的废物。
由于水泥所具有的高pH值，使得几乎所有的重金属形成不溶 性的氢氧化物或碳酸盐形式而被固定在固化体中。但是汞仍 然要以物理封闭的微包容形式与生态圈进行隔离，铅主要沉 积于水泥水化物颗粒的外表面，而铬则较为均匀的分布于整 个水化物的颗粒之中。
②将一定尺寸的试验样品用尼龙丝悬挂于浸出容器中，在 25±5℃；40±2℃；70±2℃； 90±2℃ 的浸出温度 下进行浸出至在试验误差范围内浸出率实际恒定不变。
③从开始试验的第1， 3， 7， 10， 14， 21， 28，35和 42 d后更换浸出剂，以后每一个月更换一次。
④对浸出液（包括溶解的、悬浮的、沉积的和吸附的）进 行分析，从而确定固化体的类型或组成。
（2）增容比
危险废物在稳定化/固定化处理前后的体积比
即 ： Ci=V1/V2 式中：Ci――增容比
V2――固化体体积，m3 V1――固化前有害废物的体积，m3
三、固体废物的药剂稳定化处理
药剂稳定化：利用化学药剂通过化学反应使有毒有害物质 转变为低溶解性、低迁移性及低毒性物质的过程
吸附技术