固体废物固化(物化)与稳定化处理
固体废物的固化与稳定化
（3）水泥固化工艺 有害固体废物、水泥、添加剂+水→搅拌混合→ 养护→水泥固化体。 要求： ①pH >8； ②水灰比在1：2左右； ③水泥与废物比：由实验确定。 ④凝固时间：初凝时间>2h，终凝时间在48h以 内； ⑤选择适当的添加剂； ⑥养护条件：室温、相对湿度80%、28天； 固化产物性能：抗压强度、浸出性等。 混合方法：外部搅拌混合法；筒内混合法；注入 法
自胶结固化：适用于含有大量能成为胶凝剂的废 物，（如：排烟脱硫石膏） 玻璃固化： 将污泥与玻璃原料一起烧制成玻璃。 水玻璃固化：利用水玻璃加酸后的硬化等性能将 有害废物结合，包容及吸附而固化。
固化剂
固化常用的惰性材料：
①水泥、沥青、塑料、石灰（凝结固化） ②硅酸钠（水玻璃）、粘土（玻璃化固 化）
动固体或形成紧密固体的过程。结构完整的整块 密实固体，方便运输。 稳定化：将有毒有害污染物转变为低溶解性、低迁 移性及低毒性的物质的过程。 化学稳定化——不活性化合物，固定于晶格中 物理稳定化——粗颗粒、有土壤状坚实度固体 实际操作中，这两种过程是同时发生的。 固定化：具有固化和稳定化作用的过程。 限定化：将有毒化合物固定在固体粒子表面的过程。 包容化：用稳定剂/固化剂凝聚，将有毒物质或危险 废物颗粒包容或覆盖的过程
4.2.1水泥固化
概念：以水泥为固化剂将有害废物进行固化的一 种处理方法。 原理：
水泥是一种无机胶凝材料，是以水化反应的形式凝固 并逐步硬化的，包括两种作用： 凝胶包容(Gel encapsulation)：水泥与污泥中的水发生 水化反应，生成的凝胶将污泥中的固态物质包容（污 泥中的固态物成为水化物的骨料从而被水泥凝胶包 容）。 离子沉淀(ionic precipitation)：水泥是一种碱性物质， 污泥中的重金属离子与水泥中的OH－反应生成难溶于 水的沉淀（重金属离子以其稳定的化合物形式存在于 水泥制品中）。
固体废物处置处置方法
固体废物
污
染
处理
控
制碎、分选、脱水 物理处理 收集、运输、压实、破碎、分选、脱水 化学处理 氧化、还原、中和、固化/稳定化 生物处理 好氧堆肥、厌氧消化、微生物浸出等
热处理 干燥、热分解、焚烧、热解、焙烧等 陆地处置 土地耕作、土地填埋、深井灌注等 海洋处置 深海填埋、远洋焚烧等
固体废物旳处置措施
因为固体废物经过处理和利用后，总有残渣存在，这些残渣 富集了大量旳有毒有害成份而且难以利用。为了控制环境污 染，必须进行最终处置，使其最大程度地与生物圈隔离。 固体废物处置是固体废物污染控制旳末端环节，是处理固体 废物旳归宿问题。
处置即最终处置，以处理固废旳最终归宿，而且应该是安 全处置。
固体废物处理措施
固体废弃物处理一般是指经过物理、化学、生物、物化及生 化措施把固体废物转化为适于运送、贮存、利用或最终处置 旳过程。固体废弃物处理旳目旳是无害化、减量化、资源化。
➢ 物理处理：物理处理是经过浓缩或相变化变化固体废 物旳构造。涉及：压实、破碎、分选、增稠、吸附、萃取 等。 ➢ 化学处理：采用化学措施破坏固体废物中旳有害成份 从而到达无害化，或将其转变成为适于进一步处理、处置 旳形态。涉及：氧化、还原、中和、化学沉淀和化学溶出 等。
处置措施有：海洋处置和陆地处置两种： • 海洋处置(sea bed disposal)：深海投弃和海上焚烧 • 陆地处置(disposal by land)：土地耕作，贮存，填埋， 深井灌注等。
深井处置是经过专门建造旳深井将液体废物注入深地层（灌注区）旳技术措 施。用于这一目旳旳深井一般被称为I类井。灌注层一般在地下四分之一英里 （约400米）到两英里（约3200米）之间并与地下可饮用水源经过几百英尺 （百米左右）旳非渗透岩层（隔挡层）隔开。 用于化学废液处置旳灌注区一般具有盐水而且没有诸如可饮用水这么具有潜 在利用价值旳资源。废液被泵入后贮存于灌注区旳空隙中。妥善选址、建造、 操作和监控旳深井永久性地将废液封存于灌注区。
第四章 固体废物的固化与稳定化-董
药剂稳定化
氧化还原剂
▪ 硫酸亚铁/硫代硫酸钠/亚硫酸氢钠/二氧化硫/煤 炭/纸浆废液/锯木屑/谷壳
Cr6+ Hg2+ As5+
氧化还原反应
Cr3+
氧
化
Hg
还
原
As3+
法
毒
无毒
▪ 吸附剂
▪ 活性炭 活性炭 — 有机物
吸
▪ 粘土
附
▪ 金属氧化物：氧化铁、氧化镁、氧化铝
法
▪ 天然材料：锯末、沙、泥炭、沸石、软锰 矿、磁铁矿、硫铁矿、磁黄铁矿等
固
固化基材: 普通硅酸盐\矿渣硅酸盐/火 山灰硅酸盐\矾土\沸石等水泥 无机添加剂：蛭石、沸石、多种粘土矿物、
理 论
化 水玻璃、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 水泥固化过程硅酸三钙、硅酸二钙、
铝酸三钙等的水合反应产生Ca(OH)2
固化处理
pH 过高，氢氧化物沉淀，碳酸盐沉淀。过高，带负电
物质，添加剂数量较少， 包容材料少，在高温下蒸发
固化体密度小；但操作 了大量的水分，增容率较低。
应 过程复杂 ，热固性材 缺点是高温操作，耗能较多；
用 料自身价格高昂。由于 会产生大量的挥发性物质，
及 操作中有机物的挥发， 其中有些是有害的物质；有
特 点Biblioteka 容易引起燃烧起火，所 时废物中含有热塑性物质或
应用：适用于稳定石油冶炼污泥、重金属污泥、氧化物、
念 应 用 及
化 废酸等无机污染物。
特
特点：简单，物料来源方便，操作不需特殊设备及技术， 点
比水泥固化法便宜，并在适当的处置环境，可维持波索来
固体废物的稳定化固化技术
稳定化/ 稳定化/固化技术原理
吸附原理
活性炭吸附
• 活性炭属于具有很大内表面的多孔性物质。 活性炭属于具有很大内表面的多孔性物质。 • 活性炭对物质分子的吸附分四个阶段： 活性炭对物质分子的吸附分四个阶段： • 在液相本体内的传输—边界膜传输 孔扩 在液相本体内的传输 边界膜传输—孔扩 边界膜传输 •
测量和评价固化体浸出率的目的： 测量和评价固化体浸出率的目的： 在实验室或不同的研究单位之间，通过固化体难溶性程度比较， ①在实验室或不同的研究单位之间，通过固化体难溶性程度比较， 可以对固化方法及工艺条件进行比较、改进或选择； 可以对固化方法及工艺条件进行比较、改进或选择； 有助于预计各种类型固化体暴露在不同的环境时的性能， ②有助于预计各种类型固化体暴露在不同的环境时的性能，可用 以估计有毒危险废物的固化体在贮存或运输条件下与水接触所引 起的危险大小。 起的危险大小。
稳定化/ 稳定化/固化技术原理
包容原理 吸附原理 氧化解毒原理 超临界流体原理
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稳定化/ 稳定化/固化技术原理
包容原理
包容定义 包容一般是指物理包容， 包容一般是指物理包容，即将有 害物质包裹在具有一定强度和抗 渗透性的固化剂基材中， 渗透性的固化剂基材中，从而阻 止水的进入和有害物质的浸出， 止水的进入和有害物质的浸出， 达到固定的目的。 达到固定的目的。 大型包容技术 大型包容技术是应用一个大型的 不透水的稳定材料， 不透水的稳定材料，在废物外表 面形成一层隔离层， 面形成一层隔离层，将废物整体 包封起来， 包封起来，从而使危险废物得以 隔离。 隔离。
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稳定化/ 稳定化/固化技术原理
包容原理
微包容技术 在微包容技术中， 在微包容技术中，危险废物是以微观的形式被固化材 料的晶格点阵所包容。 料的晶格点阵所包容。 即使是稳定材料已经降解为较小的颗粒状态， 即使是稳定材料已经降解为较小的颗粒状态，绝大部 分有害物质仍然被包容在封闭的空间之中。 分有害物质仍然被包容在封闭的空间之中。
固废-第5章-固体废物固化-稳定化汇总.
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水泥固化应用——电镀污泥的固化处理
固化剂可采用425号硅酸盐水泥。 干污泥、水泥和水的配比为（1~2）: 20 :（6~10）。 水泥固化体的抗压强度可达10~20MPa，铅、镉、铬的浸出浓度均 低于毒性鉴别标准。 电镀污泥的水泥固化处理工艺如图：
水泥固化 石灰固化 沥青固化 塑料固化（热固性塑料、热塑料塑料） 自胶结固化 烧结固化（陶瓷固化） 熔融固化（玻璃固化）
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（1）水泥固化
原理：
以水泥为固化剂，将废物掺入水泥中，水泥与废物中 的水分或另外添加的水分发生水化反应，生成坚硬的 水泥固化体。通过包容减少有害危险废物的表面积和 降低其可溶性。
V2 Ci V1
Ci—增容比 V1－固化前危险废物的体积，m3； V2－固化体体积，m3；
增容比是评价固化处理方法和衡量最终成本的一项 重要指标。增容比应越低越好
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③ 抗压强度
主要是用来评价固化体的抗破碎性，减少固化 体对环境的污染的可能性。 危险废物必须有一定的抗压强度，才能安全贮 存。避免破碎和散裂——增加暴露表面积 一般的危险废物0.1～0.5MPa便可；如用作建 筑材料，应大于l0MPa；放射性废物，其固化 产品的抗压强度，要求达到20MPa
a. 物理稳定化：是将固体废物与一种疏松物料（如粉煤 灰）混合生成一种粗颗粒、有土壤状坚实度的固体， 这种固体可以用运输机械送至处臵场。 b. 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。
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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。固化的 产物是结构完整的整块密实固体。 固化可以看作是一种特定的稳定化过程，可以 理解为稳定化的一个部分 固化剂：固化所用的添加剂（水泥、沥青等） 固化体：有害废物经过固化处理所形成的固化 产物
3第三章 危险废物的固化-稳固化处理技术
水泥固化基材及添加剂
水泥是一种无机胶结材料，由大约4份石灰质原料与1份黏 土质原料制成，其主要成分为SiO2、CaO、Al2O3和Fe2O3，水 化反应后可形成坚硬的水泥石块。可以把分散的固体添料（如 砂石）牢固地豁结为一个整体。用于水泥固化的水泥标准规格 有一定要求。 为了改善固化产品的性能，固化过程中需视废物的性质和 对产品质量的要求，添加适量的必要添加剂。添加剂分为有机 和无机两大类。无机添加剂有蛭石、沸石、多种黏土矿物、水 玻璃、无机缓凝剂、无机速凝剂、骨料等。有机添加剂有硬脂 肪酸丁酯、δ-糖酸内酯、柠檬酸等。
无机 物
硫酸盐
可适应 妨碍凝固，会从水 泥中浸出 可适应 可适应
可适应
卤化物 重金属盐 放射性废物
可适应 可适应 可适应
3.2 固化/稳固化技术综述
3.2.1 水泥固化技术
水泥是一种无机胶结材料，经过水化反应后可以生成坚 硬的水泥固化体，所以在废物处理时最常用的是水泥固 化技术。 水泥的品种很多，例如普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水 泥矾土水泥、沸石水泥等都可以作为废物固化处理的基 材。其中最常用的普通硅酸盐水泥，也称为波特兰水泥 是用石灰石豁土以及其他硅酸盐物质混合在水泥窑中高 温下锻烧，然后研磨成粉末状。它是钙、硅、铝及铁的 氧化物的混合物其主要成分是硅酸二钙和硅酸三钙。
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。
研究资料表明，铅、铜、锌、锡、镉均可得到很好的固定 但汞仍然主要以物理封闭的微包容形式与生态圈进行隔离的。 对于重金属水泥固化过程的化学机理，关于铅与铬研究得 较多。研究结果表明，铅主要沉积于水泥水化无颗粒的外表面 而铬则较为均匀地分布于整个水化物的颗粒之中。 有机物对于水化过程有干扰作用，减小最终产物的强度， 并使得稳定化过程变得困难。它可能导致生成较多的无定型物 质而干扰最终的晶体结构形式。在固化过程中加入黏土、蛭石 以及可溶性的硅酸钠等物质，可以缓解有机物的干扰作用，提 高水泥固化的效果。 应用水泥作为固化包容的主要材料大多被用于固定电镀工 业产生的污泥和其他类型的金属氢氧化物废物。
工业固体废物固化和稳定化处理技术概述
工业固体废物固化和稳定化处理技术概述将危险废物变成高度不溶性的稳定的物质，这就是固化和稳定化。
废物固化和稳定化技术在危险废物管理工作中起到重要作用，其目的是使废物中的污染组分被固化材料包容或呈化学惰性，一般视为废物的最终处置的预处理技术。
一、固化和稳定化处理技术的定义1.固化技术固化技术是利用物理或化学方法将有害废物与能聚结成固体的某些惰性基材混合，从而使固体废物固定或包容在惰性固体基材中，使之具有化学稳定性或密封性的一种无害化处理技术。
固化所用的惰性材料为固化剂。
有害废物经过固化处理所形成的固化产物称为固化体。
这种固体可以以方便的尺寸大小进行运输，而无须任何辅助容器。
按照固化剂的不同，固化处理方法可以分为包胶固化、自胶结固化和水玻璃固化等方法。
2.稳定化技术稳定化技术是将有毒有害污染转变为低溶解性、低迁移性及低毒性的过程。
一般可分为物理稳定化和化学稳定化。
物理稳定化是将固体废物与一种疏松的物料（如粉煤灰）混合生成一种粗颗粒、有土壤状坚实度的固体，这种固体可以运送至处置场。
化学稳定化是指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。
实际操作过程中，固化和稳定化两个过程是同时发生的。
3.包容化技术包容化技术是指用稳定剂、固化剂凝聚，将有毒物质或危险废物颗粒包容或覆盖的过程。
固化和稳定化处理的目的是使污染组分呈现化学惰性或将其包裹起来，降低废物中毒性向生物圈迁移的能力，同时便于运输、利用或最终处置。
固化过程是一种利用添加剂改变废物的工程特性的过程，可以看作是一种特定的稳定化过程。
稳定化过程是利用添加剂与废物混合来完成，固化与稳定化在概念上有一定的区别，但都是降低废物污染组分迁移性的处理方式。
二、固化和稳定化处理的基本要求（1）所得到的产品应该是一种密实的，具有一定几何形状和较强的抗压强度、抗冲击性、抗浸泡性、抗冻融性，化学性质稳定的固体。
（2）处理过程必须简单，应有有效措施减少有毒有害物质的逸出，避免工作场所和环境的污染。
第4章_固体废物固化(物化)与稳定化处理
福建省高一上学期化学期中考试试卷B卷姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、单选题 (共18题；共36分)1. （2分）下列过程发生化学变化的是（）A . 酒香扑鼻B . 蜡烛照明C . 用金刚石切割玻璃D . 太阳能供热2. （2分）(2019·普陀模拟) 下列文物的材质属于合金的是（）A . 新石器彩陶缸B . 商代青铜四羊方尊C . 战国水晶杯D . 西汉素纱衣3. （2分） (2016高一上·甘肃期中) 由CO2、H2和CO组成的混合气体在同温同压下与氮气的密度相同，则该混合气体中CO2、H2和CO的体积比为（）A . 29：8：13B . 22：1：14C . 13：8：29D . 26：15：574. （2分）下列说法正确的是（）A . 摩尔是七个基本物理量之一B . 硫酸钠和水分别属于非电解质和弱电解质C . 硫酸、纯碱、醋酸钠和生石灰分别属于酸、碱、盐和氧化物D . 分散系中分散质粒子的直径：Fe（OH）3浊液＞Fe（OH）3胶体＞FeCl3溶液5. （2分）下列物质中不能用于萃取溴水中溴的是（）A . 直馏汽油B . 裂化汽油C . 苯D . 己烷6. （2分） (2016高一上·邯郸期中) 下列叙述正确的是（）A . 1 mol H2SO4 的质量为98 g•mol﹣1B . H2SO4的摩尔质量为98 gC . 9.8 g H2SO4含有NA个H2SO4分子D . 6.02×1023个H2SO4分子的质量为98 g7. （2分）在标准状况下，1 L的密闭容器中恰好可盛放n个N2分子和m个H2分子组成的混合气体，则阿伏加德罗常数的数值可近似表示为（）A . 22.4（m+n）B . 22.4×6.02×1023（m+n）C . 22.4×6.02×1032（m+n）D .8. （2分）下列反应中铁元素发生氧化反应的是（）A . FeS+2HCl=FeCl2+H2S↑B . Fe+H2SO4=FeSO4+ H2↑C . Fe2O3+3CO2Fe+3CO2D . 2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl29. （2分） (2018高三上·陆川期末) 下列实验装置设计正确、且能达到目的的是（）A . 实验I：可用于吸收氨气，并能防止倒吸B . 实验Ⅱ：静置一段时间，小试管内有晶体析出C . 实验III：配制一定物质的量浓度的稀硫酸D . 实验Ⅳ：海水的淡化10. （2分） (2017高一上·辽宁期末) 下列物质分类正确的是（）A . Na2O2、Fe3O4、CuO均为碱性氧化物B . 盐酸、水玻璃、氨水均为混合物C . 烧碱、冰醋酸、四氯化碳均为电解质D . 稀豆浆、硅酸、氯化铁溶液均为胶体11. （2分） (2017高一上·桂林期末) 下列物质不与NaOH溶液反应的是（）A . Na2CO3B . SO3C . Al（OH）3D . NaHCO312. （2分） (2015高二上·南昌期末) 下列图象正确的是（）A . 反应的正方向放热（t1时升温）B . SO2气体通入氯水中C . NaOH溶液滴加Ca（HCO3）2溶液中D . 将PH相同的NH4Cl溶液和稀盐酸稀释时PH的变化13. （2分） (2018高一上·广丰期中) 某一K2SO4和Al2(SO4)3的混合溶液,已知其中Al3＋的物质的量浓度为0.4mol·L－1,SO42－的物质的量浓度为0.7 mol·L－1,则此溶液中K＋的物质的量浓度为（）A . 0.1 mol·L－1B . 0.15 mol·L－1C . 0.2 mol·L－1D . 0.25 mol·L－114. （2分） (2018高二下·湖州期中) 下列离子方程式正确的是（）A . 氯化铁溶液中加少量硫氰化钾溶液：Fe3+ + 3SCN- = Fe(SCN)3↓B . 硫酸铜溶液中加过量氨水：Cu2+ + 2NH3·H2O = Cu(OH)2↓+ 2NH4+C . 碘化钾溶液中加过量氯水：2I- + Cl2 = I2 + 2Cl-D . 苯酚钠溶液中通少量CO2：15. （2分）某非金属元素X的最高化合价为+m，其最高价氧化物的水化物的分子中有b个氧原子，则该元素最高价氧化物的水化物的分子式为（）A . Hm+2bXObB . Hm﹣2bXObC . Hb+mXObD . H2b﹣mXO16. （2分） (2016高一上·衡水期中) 浓度为0.50mol/L的某金属阳离子Mn+的溶液10.00mL，与0.40mol/L 的NaOH溶液25.00mL完全反应，生成M（OH）n沉淀，则n等于（）A . 1B . 2C . 3D . 417. （2分） (2018高一下·六安开学考) 锌与很稀的硝酸反应生成的硝酸锌、硝酸铵和水，当生成1摩尔硝酸锌时，被还原的硝酸的物质的量为（）A . 0.25molB . 0.5molC . 1molD . 2mol18. （2分） (2019高一上·嘉兴期中) 在0℃、1.01×105Pa下，有关H2、O2、CH4三种气体的叙述正确的是（）A . 等体积的三种气体，其物质的量之比等于相对分子质量之比B . 三种气体的密度之比等于摩尔质量之比C . 等质量的三种气体，其体积比等于相对分子质量之比D . 等体积、等密度的三种气体物质的量之比等于相对分子质量之比二、多选题 (共1题；共3分)19. （3分） (2016高一下·汕头期末) 金刚砂（SiC）可由SiO2和碳在一定条件下反应制得，反应方程式为：SiO2+3C SiC+2CO↑，下列有关说法中正确的是（）A . 该反应中的氧化剂是SiO2 ，还原剂为CB . 该反应中的氧化剂和还原剂的物质的量之比为1：3C . 该反应中每生成1 mol SiC转移4 mol电子D . 该反应中的还原产物是SiC，氧化产物是CO，其物质的量之比为1：2三、填空题 (共2题；共13分)20. （5分） (2016高一上·吉安期中) 某溶液中可能存在下列阴离子：Cl﹣、SO42﹣、CO32﹣中的一种或几种．（1）当溶液中存在大量H+时，________不能在溶液中大量存在；（2）当溶液中存在大量Ag+时，________不能在溶液中大量存在；（3）当向溶液中加入Ba（NO3）2溶液能生成白色沉淀，则原溶液中存在的离子是________；为了进一步确定的溶液中存在哪种离子，可继续向溶液中加入________，通过观察________再作出进一步的判断．21. （8分）(2018·常德模拟) 工业由钛铁矿(主要成分FeTiO3)制备TiCl4的主要工艺流程如下:请答下列问题:（1）已知酸浸反应FeTiO3(s)+2H2SO4(aq)=FeSO4(aq)+TiOSO4(aq)+2H2O，则FeTiO3中钛元素的化合价为________。
固体废物处理与利用第五单元：固化与稳定化处理
知识点：固化、稳定化处理的概念及适用 对象、适应性评价与适用性分析、 主要固化、稳定化技术及产物性能 评价。 重 点：固化、稳定化处理的技术原理、 主要方法及其适应性、适用性分析 与效果评价。 难 点：固化、稳定化处理技术适应性评 价和适用性分析、及产物性能评价。
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第一节 概述
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五、固化与稳定化技术适应性
固化处理技术
一、水泥固化技术 二、石灰固化技术 三、自胶结固化技术 四、塑性材料固化技术 五、熔融固化技术
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方法
根据固化基材及固化过程，目前常用固化技术有： 包胶固化：水泥固化、塑性材料固化、石灰固化、 有机聚合物固化 自胶结固化： 熔融固化（玻璃固化） 实践表明：自胶结更适用于处理无机废物， 尤其是含阳离子废物；而无机基材包封（容）法 则更适用于有机废物或无机阴离子废物处理。
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三、固化稳定化处理基本要求
1、固化体是密实的、具有一定几何形状和稳定的物理化学性质； 有一定的抗压强度 2、有毒有害组分浸出量满足相应标准要求，即符合浸出毒性标 准。 3、固化体的体积尽可能小，即体积增率尽可能地小于掺入的固 体废物的体积； 4、处理工艺过程简单、便于操作，无二次污染，固化剂来源丰 富，价廉易得，处理费用或成本低廉，。 5、固化体要有较好的导热性和热稳定性，以防内热或外部环境 条件改变造成固化体自融化或结构破损，污染物泄漏。尤其是放 射性废物的固化体，还要有交好的耐辐照稳定性。
它是鉴别固化/稳定化处理方法好坏和衡量最 终处置成本的一项重要指标，其大小取决于药剂 掺入量和有毒有害物质控制水平。
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四、固化与稳定化效果评价指标
3、抗压强度：是固化体基本工程特性指标，目的 在于确保固化体在贮运过程和最终处置过程中不 至于出现结构破坏，甚至破裂和散裂现象而造成 暴露比表面积增加，污染环境的潜在可能性增大 情况发生。 对于一般的危险性废物，固化体如果进行处置 或桶装贮存，其抗压强度要求较低，控制在 0.10.5Mpa即可，固化体如果用作建材，硬大于10Mpa， 对于放射性的固化体，则抗压强度要求要高，英 国要求达到20 Mpa。
第五章固体废物的固化和稳定化
水泥固化法的应用
电镀干污泥的水泥固化
干污泥 ׃水泥 ׃水＝（1～2） ）01～6（׃ 02 ׃ 强度可达：10～20Mpa 浸出率：Hg<0.0002 mg/L Cd<0.02 mg/L Pb<0.002 mg/L Cr6+<0.02 mg/L As<0.01 mg/L
水泥固化法的特点
5.2固化技术
固化有两种方式，其机理也不尽相同： 将有害废物通过化学转变或引入到某种晶 格中达到稳定化。 将有害废物用惰性材料加以包容使之与环 境隔离。
根据上述基本原理，固化处理方法可划分为四类 四类： 包胶固化（又称凝结固化）
按固化剂：a.水泥固化；b.沥青固化；c.石灰固化；c. 塑料固化 按包胶结构： a.宏观包胶：将有害废物包裹在包胶体内，使其与 环境隔离。 b.微囊包胶：用包胶材料包覆废物的微粒。
测定各类废物固化体的抗浸出性能，预测其在长 期贮存条件下的安全性。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，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℃； 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。一般从开始试验的第1， 3， 7， 10， 14， 21， 28，35和42 天后更换浸 出剂，以后每一个月更换一次。然后对浸出液 （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。
固体废物的物化处理
固体废物的物化处理一、引言固体废物的物化处理是指通过物理和化学的方法对固体废物进行处理，以减少其对环境的污染和危害。
随着工业化和城市化的不断发展，固体废物的产生量不断增加，对环境和人类健康造成为了严重的威胁。
因此，开展固体废物的物化处理具有重要的意义。
二、物化处理的分类固体废物的物化处理可以分为物理处理和化学处理两大类。
1. 物理处理物理处理是指通过物理手段对固体废物进行分离、分类和减量处理的过程。
常见的物理处理方法包括：- 磁选：利用磁性物质对固体废物中的磁性物质进行分离，如铁、钢等。
- 筛分：利用不同颗粒大小的筛网将固体废物进行分离，如颗粒状废物和纤维状废物的分离。
- 水洗：通过水的冲刷将固体废物中的杂质和有害物质去除，如沙土、泥浆等。
- 空气分选：利用气流的作用将固体废物中的轻质物质和重质物质分离，如塑料和金属的分离。
2. 化学处理化学处理是指通过化学反应对固体废物进行转化、降解和稳定化处理的过程。
常见的化学处理方法包括：- 氧化：利用氧化剂将固体废物中的有机物氧化为无机物，如高温氧化、化学氧化等。
- 还原：利用还原剂将固体废物中的无机物还原为有机物，如还原焚烧、还原反应等。
- 中和：利用酸碱中和反应将固体废物中的酸性或者碱性物质中和为中性物质，如酸碱废物的中和处理。
- 沉淀：利用沉淀剂将固体废物中的悬浮物沉淀下来，如重金属废物的沉淀处理。
三、物化处理的应用领域固体废物的物化处理在多个领域都有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 城市生活垃圾处理城市生活垃圾是指居民日常生活中产生的废弃物，包括食品残渣、纸张、塑料、金属、玻璃等。
物化处理可以通过物理分选、压缩、焚烧等方式对城市生活垃圾进行处理，减少垃圾的体积和对环境的污染。
2. 工业固体废物处理工业固体废物是指工业生产过程中产生的废弃物，包括废水、废气、废渣等。
物化处理可以通过化学反应、沉淀、过滤等方式对工业固体废物进行处理，将有害物质转化为无害物质或者固化处理，以减少对环境的污染和危害。
固体废物的物化处理
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用。 （2）起泡剂：表面活性物质，主要作用在水-气界面上使其界面力降低，促使空 气在料浆中弥散，形成小气泡，防止气泡兼并，增大分选界面，提高气泡与颗粒 的粘附和上浮过程中的稳定性，以保证气泡上浮形成泡沫层。 常用的起泡剂:松醇油、脂肪醇等。 松醇油的主要成分为α-萜烯醇（C10H17OH）
浮选法的主要缺点：是有些工业固体废物浮选前需要破碎和磨碎到一定的细 度。浮选时要消耗一定数量的浮选药剂，且易造成环境污染或增加相配套的净化 设施。另外，还需要一些辅助工序(如浓缩、过滤、脱水、干燥)等。因此，在生 产实践中究竟采用哪一种分选方法，应根据固体废物的性质，经技术经济综合比 较后确定。
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孔雀石CuCO3 Cu（OH）2 H Cu 2 CO2 H 2O 蓝铜矿2CuCO3 Cu（OH）2 H Cu 2 CO2 H 2O 黑铜矿CuO H Cu 2 H 2O 赤铜矿Cu2O H Cu 2 Cu H 2O 硅孔雀石CuSiO3 2H 2O H Cu 2 SiO2 H 2O 铜蓝CuS H Cu 2 H 2 S
高价铁盐浸出含铋废物的反应为：
FeS2 2CuCl2 FeCl2 2CuCl 2S 0 CuFeS2 3CuCl2 FeCl2 4CuCl 2S 0 PbS 2CuCl2 PbCl2 2CuCl S 0 氯Z化n铜S溶液2浸C出金u属C硫l2化矿: ZnCl2 2CuCl S 0 Cu 2 S 2CuCl2 4CuCl S 0
异极性捕收剂：黄药类、脂肪酸类 常用的捕收剂
非极性油类捕收剂：煤油、柴油等
异极性捕收剂(heteropolar collector) 异极性捕收剂的分子由极性基（亲固基）和非极性基（疏水基）组成，如黄药 （ROCSSNa）和羧酸（RCOOH）或羧酸盐（RCOONa）等。其捕收对象主要取决于极 性基的选择性吸附。
5固体废物固化稳定化处理
15
在普通硅酸盐水泥的水化过程中进行的主要反应如图4-1所示。
16
5.2.2 水泥固化影响因素
pH 水、水泥和废物的量比 凝固时间
5.2.3 水泥固化工艺
其他添加剂 固化块的成型工艺
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水 泥 固 化
优点 ①设备和工艺过程简单，无需特殊的设备，设备投
资、动力消耗和运行费用都比较低；②水泥和添加剂价廉
在危险废物中添加固化剂，使其转变为非流动型的固态物或形成紧密的固体物。由 于产物是结构完整的块状密实固体，可以方便地进行运输。稳定化：将有毒有害污染物 转变为低溶解性、低迁移性及低毒性的物质的过程。 （2）稳定化一般可分为化学稳定化和物理稳定化，化学稳定化是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；物理稳定化是将污泥或固体物质 与一种疏松物料(如粉煤灰)混合生成一种粗颗粒，有土壤状坚实度的固体，这种固体可 以用运输机械送至处置场。实际操作中，这两种过程是同时发生的。 （3）固定化：具有固化和稳定化作用的过程。 （4）限定化：将有毒化合物固定在固体粒子表面的过程。 （5）包容化：用稳定剂／固化剂凝聚，将有毒物质或危险废物颗粒包容或覆盖的过程。
自
废物，如磷石膏、烟道气脱硫废渣等。
原
理 原理 CaSO4﹒2H2O或CaSO3﹒2H2O经煅烧成具自胶结
胶 结
作用半水，遇水后迅速凝固和硬化。
特点 不需要加入大量添加剂，废物也不需要完全脱水， 工艺简单；固化体化学性质稳定，具有抗渗透性高、抗微
应 用
固 及 生物降解和污染物浸出速率低的特点，并且结构强度高；
1.需特殊设备和专业操作人员； 2.废物如含氧化剂或挥发性物质， 加热时会着火或逸散，在操作 前先对废物干燥、破碎
固体废物的固化与稳定化
和聚酯等。
（3）塑料固化法的应用
日本主要应用于电镀污泥，因为电镀污泥含 大量重金属，有机物和油类物质，不宜用 水泥固化。 基本配比： 干污泥 ׃塑料 ׃骨料＝30 ׃20～35 ׃35～50 （％） 塑料固化产品的特点
重量轻，外观光亮，美观，可作轻型建筑材料。
（4）塑料固化法的特点
b.增容比(Enlargement ratio)
定义 指固化体体积与被固化有害废物体积的比值。 表达式 V2 Ci V1 式中： V2－固化体体积，m3； V1－固化前有害废物的体积，m3； Ci—增容比，也是应越低越好。
c.抗压强度
抗压强度：避免破碎和散裂 一般的危险废物0.1～0.5MPa便可；如用作 建筑材料，应大于l0MPa。 放射性废物，其固化产品的抗压强度，前苏 联要求＞5MPa，英国要求达到20MPa
（3）特点
优点
在水和酸、碱溶液中的浸出率均低； 增容比小； 固化过程粉尘少；
缺点：
工艺复杂，高温作业，费用高，挥发量大。
4.2.6自胶结固化
以污泥中的硫酸钙和亚硫酸钙在适宜温度下 煅烧生成具有胶凝性能的半水硫酸钙 (CaSO4 1/2H2O)，经水化反应硬化成自胶 结固化体的方法。 主要适用于烟道脱硫的泥渣 优点：以废治废 缺点：应用范围受限，仅限于烟道脱泥渣
4.2.3石灰固化－概述
（1）原理 以石灰为固化剂，以粉煤灰、水泥窑灰为添加剂，粉 煤灰和水泥窑灰所含有的活性氧化铝和二氧化硅与 石灰、水反应→坚硬物质，将废物包容 的方法。 （2）应用 适用于固化钢铁、机械的酸洗工序所排放的废液和废 渣、电镀污泥、烟道脱硫废渣、石油冶炼污泥等。 固化体养护后可作为路基材料或砂坑填充物。
固废-第5章-固体废物固化-稳定化
1. pH控制技术 原理：
加入碱性药剂，将废物的pH值调整至使重金属离子具 有最小溶解度的范围，从而实现稳定化。
常用的药剂：
石灰（CaO或CaOH2）、苏打（Na2CO3）、氢氧化钠 等。 另外，除了这些常用的强碱外，大部分固化基材，如 普通水泥、石灰窑灰渣、硅酸钠等也都是碱性物质， 它们在固化废物的同时，也有调整pH值的作用。
水泥固化工艺
有害固体废物、水泥、添加剂+水→搅拌混合→养护（硬化） →水泥固化体
15
影响水泥固化的因素：
控制pH=8~9
①pH: 当pH值较高时，许多金属离子将形成氢氧化物 沉淀。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。 例如，pH值＜9时，铜主要以Cu(OH)2沉淀的 形式存在；当pH值＞9时，则形成Cu(OH)3-和 Cu(OH)42-络合物，溶解度增加。
5
二、固化技术
1.固化技术的应用
固化技术最早是用来处理放射性废物的，后 被广泛应用于处理电镀污泥、铬渣、汞渣、 砷渣、氰渣和镉渣等。特别适合处理含重金 属的废物
2.衡量固化效果的指标
① 浸出率 ② 增容比 ③ 抗压强度
6
① 浸出率 leaching rate
固化体浸于水或其他溶液中时，有害物质的浸 出速率。通常用标准比面积的样品每日浸出污 染物质的量（Rin）来表示：
16
水灰比1：2
②水灰比：
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：
为确保水泥废物混合浆料能够在混合以后有足 够的时间进行输送、装桶或者浇注，必须适当 控制初凝和终凝的时间。 初凝时间>2h，终凝时间在48h以内。（添加缓 凝剂或促凝剂）
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固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理 纤维状、针状和柱状的水化产物
水泥浆体电镜图
11
固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
水泥固化基本理论
固化材料
• 固体废物、水泥、水、添加剂
最适宜对象
• 含重金属离子的的污泥
在固化过程中，由于水泥具有较高的pH值，使 得污泥中重金属离子在碱性条件下，生成难溶于 水的氢氧化物或碳酸盐等。某些重金属离子也可 以固定在水泥基体的晶格中，从而可有效地防止 重金属的浸出。
2．废物量，化学组成及混合状况
由于沥青与废物之间存在复杂的物理和化学作用，过高的废物量将导 致固化体浸出率的急剧上升。鉴于操作和安全上的考虑，一般应控制加 入的废物量与沥青的重量比在40-50％。
3．残余水分
固化体中的残余水分对固化体的浸出率有显著的影响。一般认为残余 水分的存在将增加沥青中的细孔数量。残余水分应控制在10％以下，最 好小于0.5％
➢固定化 ——具有固化和稳定化作用的过程。 ➢限定化 、包容化
5
固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
➢固化处理的基本要求 ① 所形成的固化体应具有良好的抗渗透性、抗浸出性、抗干
湿性、抗冻融性及足够的机械强度等，最好能作为资源加 以利用，如作建筑基础和路基材料 ② 固化过程中材料和能量消耗要低，增容比(即所形成的固化 体体积与被固化废物的体积之比)要低 ③ 固化工艺过程简单、便于操作 ④ 固化剂来源丰富，价廉易得 ⑤ 处理费用低
水泥固化有害废物利用了水泥的无机胶凝性质，废物被掺入水泥的基 质中，水泥与废物中的水分或另外添加的水分，发生水化反应后生成凝 胶，将有害污泥微粒分别包容，并逐步硬化形成水泥固化体。
固化机理
水泥的水化产物 3 CaO·SiO3,水化结晶体内包进了污泥微粒，使得污 泥中的有害物质被封闭在固化体内，达到稳定化、无害化的目的。
热塑性材料固化
① 石蜡、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等 ② 是用熔融的热塑性物质在高温下与干燥脱水危险废物混合，以达到
对废物稳定化的目的的过程。
热固性塑料固化
脲醛树脂、聚酯、聚丁二烯、酚醛树脂、环氧树脂 用热固性有机单体和经过粉碎处理的废物充分混合，在助凝剂和 催化剂的作用下产生聚合以形成海绵状的聚合物质，从而在每个废 物颗粒的周围形成一层不透水的保护膜。
➢ 水泥固化工艺也较多地被应用于处理垃圾焚烧厂产生的焚烧 飞灰这种危险废物
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固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
水泥固化法的特点
优点：
① 设备和工艺过程简单，无需特殊的设备，设备投资、动力消耗和运行
费用都比较低；
② 水泥和添加剂价廉易得；
③ 对含水率较低的废物可直接固化，无需前处理；
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固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
(二)影响沥青固化体化学稳定性的因素
在沥青固化过程中，沥青会与某些掺入的化合物，氧化剂 等发生化学作用，从而影响固化体的化学稳定性。例如纯沥 青的燃点一般为420℃左右，而在掺入硝酸盐，亚硝酸盐后， 其燃点降至250-330℃，因而增加了燃烧的危险性。
固化 内 4.1 概述
4.2 水泥固化 容 4.3 沥青固化
4.4 塑料固化 提 4.5 玻璃固化 要 4.6 石灰固化和自胶结固化
稳定化
4
固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
4.1 概 述—— 基本概念
➢废物固化
废物固化是用物理－化学方法将有害废物掺和并包容在密实的 惰性材料中，使其稳定化的过程。
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固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
水泥固化法工艺流程
外部加入水泥的方法
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 搅拌后再注入处置容器中。
特点：需要设备较少，可充分利用处置容器的容积；但搅拌混合后 的混合器需要洗涤，耗费人力，产生一定数量的洗涤废水。
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时，对其稳定处理以恢复土壤功能。
➢固化处理的目的
在于改变废物的工程特性，即增加废物的机械强度，减少废物的可压 缩性和渗透性，以便于废物的运输、处置和利用，降低废物对环境与健 康的风险。
➢稳定化处理的目的
在于降低废物中有毒有害组分的毒性（危害性）、溶解性和迁移性，
即将污染物全部或部分地固定于支持介质或粘结剂等添加剂上，借此降
1
固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
第四章 固体废物的固化
与稳定化处理
2
固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
浮选
内 溶剂浸出
容 提 固化
——见第三章
——自学
(物理化学过程，适合有价或有害成分处理)
要 稳定化
3
固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
④ 水泥的碱性易使铵离子转变为氨气逸出；
⑤ 处理化学泥渣时，由于生成胶状物，使混合器的排料较困难．需加入
适量的锯末予以克服。
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固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
4.3 沥青固化
一 概述 二 沥青固化的基本方法 三 沥青固化体的性质及其影响因素
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固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
无机添加剂：蛭石、沸石、多种粘土矿物、水玻璃、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
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固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
水泥固化基本理论
水泥固化影响因素
pH 过高，氢氧化物沉淀，碳酸盐沉淀。过高，带负电荷的羟基络合物， 溶解度↑。Cu——9； Zn——9.3 ； Cd——11.1
固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
水泥固化法工艺流程
在桶中加入水泥的方法
• 可直接在最终处置使用的容器内进行混合，然后用可移动的搅拌装置混合 • 适合危险性大但数量不多的废物，如放射性废物。 • 优点:不产生二次污染物。但处置所用容器体积有限(通常用200 L的桶），
充分搅拌困难，留有无效空间
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固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
➢固化/稳定化处理对象
☆危险废物处理，使其满足安全处置工程与技术要求。 ☆其它处理过程的残渣、电镀废水处理产生的污泥，以及其它工业废渣
固化/稳定化处理以防止其无控堆放造成环境污染。 ☆土壤去污，特别是当大面积土壤受到有机或无机有毒有害污染物污染
胶质、沥青酸和石
④ 一定的耐腐蚀性（耐大多数酸、碱、盐类） 蜡等。
⑤ 一定的辐射稳定性
• 沥青固化应用对象：
不适合热不稳定物质、
① 中、低放射水平的蒸发残液
有机溶剂
② 废水化学处理产生的沉渣
③ 焚烧炉产生的灰烬、塑料废物，电镀污泥、砷渣等（同水泥）
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固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
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固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
水泥固化法的应用
电镀污泥固化处理 电镀污泥：包含Cd、Cr、Cu、Pb、Ni、Zn
电镀干污泥、水泥、和水的比（1-2）：20 ：（6-10）
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固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
水泥固化法的应用
➢ 水泥也用来处理复杂的污泥，如多氯联苯、油和油泥，含二 氯乙烯和二氯乙烷的废物，多种树脂，被稳定化／固化的塑 料，石棉，硫化物等物料
沥青固化概述
• 定义：沥青固化是以沥青为固化剂，与有害废物在一定的温度、配比、
碱度和搅拌作用下发生皂化反应，使有害废物均匀地包容在沥青中，形成 稳定固化体的过程。
• 沥青的特性：
① 沥青具有良好的粘结性、憎水性 ② 化学稳定性
石油分馏的残渣，其 化学成分包括沥青 质、油分、游离碳、
③ 一定的弹性和塑性
m0—— 样品中原有的有害物质的量，g
Ae—— 样品暴露的表面积，cm2
V —— 样品的体积，cm3
浸出率——g/cm2.d
tn—— 第n个浸提剂更换期的时间，d
2. 增容比(即所形成的固化体体积与被固化废物的体积之比)
CiR
V2 V1
固化体体积 固化前有害废物的体积
3. 抗压强度
贮桶——0.1~0.5Mpa；建材——＞10Mpa
低废物对环境与健康的风险。
8
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
4.2 水泥固化
一、水泥固化的基本理论 二、水泥固化的工艺流程 三、水泥固化法的应用 四、水泥固化法的特点
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固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
水泥固化基本理论
水泥固化原理
水泥是一种无机胶凝结剂，经水化反应可形成坚硬的水泥块，能将砂 石等添加料牢固地凝结在一起。
的
基
常温
本
方
法
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固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
沥青固化体的性质及其影响因素
沥青固化体的主要性能指标： ① 水中的浸出率 ② 辐照稳定性 ③ 化学稳定性
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固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
（一）影响沥青固化体浸出率的因素
1．沥青的种类
用不同类型的沥青所得固化体的浸出率不同，实验表明，采用直馏沥 青效果较好。较软的沥青比较硬的沥青所得固化体浸出率低。
投加促凝剂、缓凝剂
来控制凝结时间，一般 凝
初保证凝混时料间后>2有h,终足凝够>时24间h，固时