第四章固体废物的物化处理

（2）增容比
危险废物在稳定化/固定化处理前后的体积比
即 ： C i= V 1/ V 2
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
概 念 固 化 剂 特 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
概念 利用废物自身的胶结特性来达到固化目的的方法。 应用 主要用来处理含有大量硫酸钙和亚硫酸钙的废物
自 胶 结 固 化
原 CaSO4﹒2H2O 或 CaSO3﹒2H2O 经煅烧成具自胶 理 结作用的亚硫酸钙或半水硫酸钙 ，遇水后迅速凝 应 固和硬化。 用 不需要加入大量添加剂，不需要完全脱水， 及 特点 工艺简单；固化体化学性质稳定，具有抗渗透性 特 高、抗微生物降解和污染物浸出速率低的特点， 点
处于试验阶段
习题
分析各种固化方法的特点及适用范围。 怎样评定固化的效果

谢
谢！
原理
并且结构强度高；
图6-5
烟道气脱硫泥渣自胶结固化的工艺流程
水玻璃固化
水玻璃固化：以水玻璃为固化剂，无机酸类（如硫酸、硝酸、 盐酸和磷酸）为助剂，与有害污泥按一定的配料比进行中 和与缩合脱水反应，形成凝胶体，将有害污泥包容，经凝 结硬化逐步形成水玻璃固化体。 水玻璃固化电镀污泥时的配比为：水玻璃（ 3 号硅酸钠 ): 混酸(纯硫酸与纯磷酸之比为9:1):污泥为5.85:0.55:93.6。 优缺点：工艺操作简单，原料价格易得，处理费用低，固化 体耐酸性强，抗透水性好，重金属浸出率低等
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
基 本
理
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
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）。 浸出速率 mn m0 vn A ( e )tn V
抗压强度
装桶贮存:0.1～0.5MPa
作填埋处理：>50kPa 作建筑填土：>100kPa
评价指标
作建筑材料：>10MPa 放射性固化体：前苏联 >5MPa, 英国>20MPa
高温熔化混合蒸发沥青固化流 程示意图
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
固化剂 钠钾玻璃熔点低，制造容易，溶解度高，硅
璃
固
化
酸盐玻璃熔点高，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 1100～1150 ℃，退火 特点 浸出速率最低、增容比最小、高温操作，烧结 过程需配备尾气净化系统、成本高、稳定性和耐久性 差 。

适用：成分复杂、嵌布粒度微细且有价成分含ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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。
的药剂

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
固化材料
水
泥
固 化
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坚硬的水泥固化体 水泥主要成分：铝、硅、铁、钙的氧化物 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、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


固化途径

1.
危险废物固化/稳定化的途径是：
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。 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。
浸出剂 被浸物料
送后续处理 物料
新浸出剂
浸渣
浸液 顺流浸出工艺流程 浸出剂 浸渣 被浸物料 错流浸出工艺流程
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
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； 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。
个水化物的颗粒之中。
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 水 泥 固 化
汞渣与水泥的配比：1:(3~8),加水混匀， 送入模具振捣成型，再送入蒸汽养护室， 在60~70℃养护24h，凝结硬化形成固体， 做深埋处置
优缺点
石灰固化
沥青固化
图6－2