固体废物处理处置与资源化第三章固体废物的处理

第三章 固体废物的处理
第一节 固体废弃物的固化技术
一、包胶固化
（一）水泥固化
3.水泥固化剂：可用作固化剂的水泥有，普通硅酸盐水泥、 矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、矾土水泥、沸石水泥 等。 实际应用中，可根据固化废物的种类、性质进行选择。 其中最常用的是普通硅酸盐水泥。 4.水泥固化应用： （1）电镀污泥固化处理：
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一、包胶固化
（二）石灰固化 1、原理：石灰固化是以石灰为主要固化基材，以粉煤灰、水泥 窑灰等凝硬性物料为添加剂，与适量的水混合，石灰与含有活 性氧化铝和二氧化硅的凝硬性物料结合会生成粘结性物质而将 废物包裹起来的方法。 2、石灰固化应用 石灰固化法基本上应用于处理重 金属污泥等无机污染物。目前 主要用于处理钢轨、机械工业酸洗钢铁部件时排放的废液和废 渣、电镀污泥、烟道气脱硫废渣及石油冶炼污泥等。固化体可 作为路基材料或砂坑填充物。
第三章 固体废物的处理
人类在生产和生活活动过程中产生的大量固体废弃物不 仅侵占了大量的土地资源，而且严重污染了人类赖以生存的 环境，对人类自身的生存空间造成巨大的威胁。同时还考虑 到资源不断被浪费和破坏，使有限的资源更为短缺的现象。 经过处理后的固体废弃物可大大地降低废物的数量，回收其 中贮存的能源及有用物质，同时也能够缓解废物对环境污染 造成的压力，从而实现了固体废物的“资源化、减量化、无 害化”要求。 本章主要介绍了固体废弃物的固化处理、化学处理、焚 烧处理、热解处理和生物处理方法。针对各类性质不同的固 体废物采用相应的处理技术使之转化为便于运输、贮存、资 源化利用以及最终处置的形态。
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第一节 固体废弃物的固化技术
一、包胶固化
（一）水泥固化 ④其它添加剂 加入适量的沸石或蛭石，可消耗一定的硫酸或硫酸盐，从 而避免因生成水化硫酸铝钙而导致固化体的膨胀和破裂。 加入少量硫化物可以有效固定重金属离子等，从而减小有 害物质的浸出速率。 ⑤养护条件 水泥固化一般在室温下进行，相对湿度为 80% 以上，养护 时间为28d。 ⑥固化产物性能
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一、包胶固化
（四）热固性有机物聚合固化 3.有机物聚合固化应用 该法主要用于处理小量、高危害性废物，如剧毒废物，医 院或科研单位产生的小量放射性废物以及含重金属、油及有机 物的电镀污泥。 4.有机物聚合固化特点 优点：是可以在常温下操作；所需添加剂数量较小，固化体 的增容比小；固化体密度小、不可燃。 缺点：是操作过程复杂，要求技术人员操作熟练，以保证固 化质量；有机聚合物自身价格高昂；固化体耐老化性能差；固 化体松散，需装入容器处置，增加了处置费用。
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第一节 固体废弃物的固化技术
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第一节 固体废弃物的固化技术
一、包胶固化
包胶固化是采用某种固化基材对废物块或废物堆进行包 覆处理的方法。 （一）水泥固化 1.定义：水泥固化是以水泥为固化剂将危险废物进行固化的 一种处理方法。 2.原理：水泥固化过程是将废物与水泥进行混合，必要时需 加水使之水化。水化后的水泥形成与岩石性能相近的、整体 的钙铝酸盐的坚硬晶体结构。废物被渗入水泥基质中，在一 定条件下，废物经过物理的、化学的作用更进一步减少它们 在废物—水泥基质中的迁移率。
一、包胶固化
（三）热塑性材料固化
供料槽 沥青 预热器
冷 凝 器
搅拌 混合槽 冷凝液 排放 固化产品
废气 油雾 过滤器 木炭 过滤器
高 烟 囱 排 放
静电除尘器
高温混合蒸发沥青固化流程
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第一节 固体废弃物的固化技术
一、包胶固化
（三）热塑性材料固化 3.热塑性材料固化的特点 优点：是固化体空隙率低，致密度高，污染物的浸出率比水 泥法和石灰法低得多；增容比小，降低了容器费、运输费及最 终处置费；固化体对水溶液有良好的阻隔性，有较强的耐腐蚀 性和抗微生物侵蚀性；固化体不需要长时间的养护。 缺点：是废物须预先干燥脱水、破碎后才能进行操作；操作 过程需在高温下进行，能耗高，且易产生大量挥发性物质，其 中有些是有毒有害的；热塑性材料价格昂贵，操作复杂，需要 特殊设备和专业的操作人员。
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二、自胶结固化
2.自胶结固化应用
烟道气脱硫泥渣固化流程
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二、自胶结固化
3.自胶结固化特点 优点：以石灰、水泥灰、粉煤灰等工业废物为添加剂， 实现了共同处置；固化体具有抗渗透性高、抗微生物降解 和污染物浸出率低的特点；工艺简单，不需大量添加剂， 凝结硬化时间短。 缺点：只限于处理含有大量硫酸钙和亚硫酸钙的废物， 应用面较为狭窄；此外还要求熟练的操作技术和比较复杂 的设备，煅烧废物需要消耗一定的能量。
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第一节 固体废弃物的固化技术
一、包胶固化
（一）水泥固化 固化产物性能包括产品的 机械强度和抗浸出性。若对最 终产物进行填埋或贮存时，其抗压强度可控制在 980.7 ～ 4903.3KPa ；若准备利用固化产物作建筑材料时，其抗压强 度需要达到10MPa以上。 对浸出性能要求浸出液中污染物的浓度应低于相应污染物 浸出毒性的鉴别标准。 此外还应考虑固化产物的抗冻-融、抗干-湿特性。 （4）水泥固化的混合方法及设备 ①外部混合法
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第一节 固体废弃物的固化技术
一、包胶固化
（三）热塑性材料固化 1.原理：热塑性材料固化技术是利用熔融的热塑性物质在高 温下与危险废物混合，经加热冷却后，使废物被固化的热塑 性物质所包容。 2.应用：该法主要用于处理量少的 剧毒废弃物 。目前以沥青 固化发展较快。它一般被用来处理放射性蒸发残液、废水化 学处理产生的污泥，焚烧炉产生的灰粉，以及毒性较高的电 镀污泥和砷渣等危险废物。
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二、自胶结固化
自胶结固化是利用废物自身的胶结特性来达到固化目的的
方法。该技术主要用来处理含有大量硫酸钙和亚硫酸钙的废物， 如磷石膏、烟道气脱硫废渣等。废物中二水合石膏含量最好高 于80%。 1.自胶结固化原理 废 物 中 的 CaSO4·2H2O 与 CaSO3·2H2O 在 加 热 到 脱 水 温 度 （ 107 ～ 170℃）以后逐渐生成 CaSO4·1/2H2O 和 CaSO3·1/2H2O, 这两种物质在遇水以后重新恢复为二水化物，并迅速凝固和硬 化。将含有大量硫酸钙和亚硫酸钙的废物在控制温度下煅烧， 然后与特制的添加剂和填料混合成为稀浆，经过凝结硬化过程 即可形成自胶结固化体。
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第一节 固体废弃物的固化技术
一、包胶固化
（一）水泥固化
②水、水泥和废物的比例 水灰比一般控制在1：2左右时水泥具有良好的和易性。水 分过小，则无法保证水泥的充分水合作用；水分过大，则会 出现泌水现象，影响固化块的强度。 ③凝固时间 一般初凝时间应大于 2 小时，终凝时间应在 48 小时以内。凝 结时间可通过添加促凝剂（偏铝酸钠、氯化钙、氢氧化铁等 无机盐）、缓凝剂（有机物、泥沙、硼酸钠等）及减水剂加 以控制。
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第一节 固体废弃物的固化技术
一、包胶固化
（一）水泥固化 该法是将废物、水泥、添加剂和水在单独的混合器中进 行混合，经过充分搅拌后再注入处置溶器中。 ②容器内混合法 该法是以最终处置用的容器作为混合容器，先向容器中 加入废物、水泥、添加剂和水，然后以可动式螺旋搅拌装置 搅拌混匀。 ③注入法 该法是先在容器中填充废物混合材料，然后将水泥浆或 废液注入空隙中的一种混合固化合法。根据注入物料的差异， 又分为水泥注入法和废液注入法。
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第一节 固体废弃物的固化技术
三、玻璃固化
1、玻璃固化原理 玻璃固化技术是将待处理的危险废物首先在高温下煅 烧，使之形成氧化物，再与加入的添加剂和熔融的玻璃质 混合，在 1000℃温度下烧结，冷却后形成十分坚固而稳定 的玻璃体。 2、玻璃固化方法 玻璃固化的方法可分为间歇式和连续式两种。
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一、包胶固化
（一）水泥固化
外部混合法图
容器内混合法
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一、包胶固化
（一）水泥固化
水泥注入法图
废液注入法
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一、包胶固化
（一）水泥固化 （5）水泥固化的特点 优点：固化处理技术已相当成熟；固化工艺和设备较简单， 设备和运行费用低；水泥原料和添加剂价廉易得；对含水量较 高的废物可以直接固化，无须对废物进行脱水；固化产品经过 沥青涂覆能有效地降低污染物浸出，固化体的强度、耐热性和 耐久性好；产品适于投海处置或作为路基、建筑物基料。 缺点 ：固化体的体积和质量均增大，体积一般增大 1.5 ～２ 倍；固化产物中有机物的分解增加渗透性，降低结构强度；固 化体中污染物的浸出率较高；水泥的碱性能使铵离子变成氨气 释放出来。
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第一节 固体废弃物的固化技术
一、包胶固化
（三）热塑性材料固化 ①高温熔化混合蒸发法 高温熔化混合蒸发法是将废液加入预先熔化的沥青中，在 150-230℃下搅拌混合蒸发，待水分和其它挥发组分排出后， 将混合物排至贮存器或处置容器中。 ②暂时乳化法 放射性泥浆的暂时乳化法沥青固化分三个步骤进行；ⅰ 将污泥浆、沥青与表面活性剂混合成乳浆状；ⅱ 分离除去大 部分水分，ⅲ 进一步升温干燥，使混合物脱水。
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第一节 固体废弃物的固化技术 第二节 固体废弃物的化学处理法 第三节 固体废弃物的焚烧处理法 第四节 固体废物的热解
第五节 固体废弃物的生物处理法
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第一节 固体废弃物的固化技术
固化处理技术主要是针对固体废弃物中的危险废
物的无害化处理。该技术是利用物理，化学方法，将 危险废物中的所有污染组分呈现化学惰性或被包容起 来，减小废物的毒性和迁移性，同时改善处理对象的 工程特性（例如渗透性，可压缩性和强度等），以便 运输、贮存、利用和处置。 理想的固化产品应具有良好的机械性能，抗渗透、 抗浸出、抗干—湿，抗冻—融特性。
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第一节 固体废弃物的固化技术
一、包胶固化
（二）石灰固化 3、石灰固化特点 优点：所用物料价格便宜、易得，同时添加剂本身也是废 物，实现了以废治废；工艺设备简单，操作方便；被处理的废 物不要求完全脱水，可在常温下操作，没有废气处理问题。 缺点：是固化体有较大的体积膨胀，增加清运处置难度； 固化体强度较低，易被酸性介质浸蚀，须进行表面涂覆。
第三章 固体废物的处理
第一节 固体废弃物的固化技术
一、包胶固化
（一）水泥固化
电镀污泥水泥固化处理流程图
第三章 固体废物的处理
第一节 固体废弃物的固化技术
一、包胶固化
（一）水泥固化
（2）汞渣水泥固化处理： （3）水泥固化工艺及影响因素 ①pH值 pH 值﹥ 8 时，许多金属离子可以不溶性的氢氧化物和碳 酸盐的形式存在，一些金属离子还可以转入到固化体的晶格 中。但是，pH值过高，会形成带负电荷的羟基络合物，溶解 度反而升高。
第三章 （三）热塑性材料固化 ③化学乳化法 化学乳化法的操作步骤也分三步进行：ⅰ将放射性废物在 常温下与乳化沥青混合，ⅱ将混合物加热，脱去水分；ⅲ将脱 水干燥后的混合物排入废物容器，待冷却硬化后即形成沥青固 化体。
第三章 固体废物的处理
第一节 固体废弃物的固化技术
第三章 固体废物的处理
第一节 固体废弃物的固化技术
一、包胶固化
（四）热固性有机物聚合固化 1.有机物聚合固化原理 有机物聚合固化实际上是一种由小分子变成大分子的交链 聚合过程。该技术是将热固性有机聚合物的单体与经过粉碎处 理的废物充分地混合，在助絮剂和催化剂的作用下产生聚合以 形成海绵状的聚合物质，每个废物颗粒周围形成一层不透水的 保护膜，从而使废物被聚合物包封起来。 2. 热固性有机聚合物：通常使用的有脲醛树脂、聚酯、聚丁 二烯等，有时也可用酚醛树脂或环氧树脂。