固体废物的固化与稳定化
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(1)水泥
水泥的种类
硅酸盐水泥:以石灰、粘土为主要原料的水泥(又叫
波特兰水泥); 矿渣水泥:加入了一定量的高炉淬渣(火山灰质)。 粉煤灰水泥:加入了一定量的粉煤灰(火山灰质)。 高铝水泥:加入了一定量的高铝原料,如铝土。
用于固化处理的水泥主要有:
硅酸盐水泥:适用于腐蚀性不强的污泥(因硅酸盐水
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)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
(5)处理费用低廉。 (6)对于固化放射性废物产生的固化产品,还应有 较好的导热性和热稳定性,以便用适当的冷却方 法就可以防止放射性衰变热使固化体温度升高, 避免产生自熔化现象,同时还要求产品具有较好 的耐辐照稳定性。 实际:没有一种固化稳定化方法和产品可以完全 满足这些要求。 若其综合比较效果尚优,在实际中就可得到应用 和发展。
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
固化处理效果的评价指标
浸出率 增容比 抗压强度
a.浸出率(leaching rate)
定义 指固化体内的有害物质在水或溶液中的浸出 速度。 a r / A0 Rin (g/d cm 2 ) 表达式 ( F / M )t 式中:ar-浸出时间内出的有害物质的量,mg; A0-样品中含有的有害物质的量,mg F-样品的表面积,cm2; M-样品的质量,g; t-浸出时间,d;
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℃; 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。
4.2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: 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。
泥易于和污泥中的油类,有机酸,金属氧化物反应损 害硬化过程)。 矿渣水泥: 具有抗硫酸盐和抗化学腐蚀性。 粉煤灰水泥:抗硫酸盐。
(2)添加剂
作用
改善固化条件(如早强剂),提高固化体的质
量(如减水剂)。
添加剂种类
吸附剂(活性氧化铝等):吸附污泥中的有害
组分。 缓凝剂(柠檬酸等):获得一定的操作时间。 促凝剂(水玻璃等):提高早期强度。 减水剂(Na2SO4等):降低水灰比,提高强 度。
4.1概述
1. 目的:是使危险废物中的所有污染组分呈现化学 惰性或被包容起来,减小废物的毒性和可迁移性, 同时改善被处理对象的工程性质,以便运输、利 用和处置。 2. 途径: 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。
基本概念
固化:在危险废物中添加固化剂使其转变为不可流
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)
产品要求基本原则
(1)所得到的产品应该是一种密实的、具有一定几何 形状和较好物理性质、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; (3)最终产品的体积尽可能小于掺入的固体废物的体 积; (4)产品中有毒有害物质的水分或其他指定浸提剂所 浸析出的量不能超过容许水平(或浸出毒性标准);
4.2.1水泥固化
源自文库
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)。