危险固体废物的化学处理

固化技术
什么是固化？ 用物理、化学方法，将有害固体废物固定或包容在 惰性基质内，使之呈现化学稳定性或密封性的一种 无害化处理方法。
固化产物应具有 良好的机械性能 抗渗透 抗浸出 抗干-湿 抗冻-融
固化处理基本要求
固化产品应基本无害化，具有一定物理、化 学稳定性和机械性能
缺点 蒸发过程热效率低，固废中含大量水分时会起泡 固体废物需预先冷冻、融解或离心脱水处理 基材具有可燃性，产品应有适宜的包装 热塑性材料价格昂贵，操作复杂，设备费用高
沥青固化
沥青固化的基本方法 高温熔化混合蒸发法
将废液加放预先熔化的沥清中，在150~230度搅拌混合蒸发， 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。
分类
水泥固化 石灰固化 热塑材料固化 有机聚合物固化
水泥固化
原理 重金属离子与水泥作用生成难溶的氢氧化物或 碳酸盐 重金属离子固定在水泥基体的晶格中，有效防 止重金属浸出
可作固化剂的水泥 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥 矾土水泥 氟石水泥
水泥注入法
废液注入法
水泥固化的特点
优点 固化工艺和设备较简单 设备和运行费用低 水泥原料和添加剂来源丰富，价格低廉 对含水量较高的可直接固化 固化产品经过沥青涂覆以降低污染的浸出 固化体的强度、耐热性和耐久性好 产品适于投海处置或作路基、建筑物基料
缺点 固化产物的增积增加较大，一般为1.5~2倍 固化体中染污染物浸出率较高，须作涂覆处理 需作预处理或需要添加剂，可能影响水泥浆的凝固 水泥的碱性能使铵郭变成氨气释放出来
固化基材来源广泛，价格低廉 固化处理费用低 固化过程材料和能耗低，增容比低，工艺简
单、便于操作
固化效率评价指标
浸出率
指固化体浸于水中或其它溶液中，其中有害物 质的浸出速度。
可用来预测固化体在贮存点可能发生的情况
增容比
指所形成的固化体体积与被固化有害废物体积 的比值
评价固化处理方法和成本的一项重要指标。
水泥固化工艺
pH值 要求pH大于8
重金属以不溶性的氢氧化物或碳酸盐的形式存在 一些重金属离子可进入固化体的晶格中
水灰比 一般控制在1∶2
水泥与废物比 由实验确定
凝固时间 一般初凝应大于2h，终凝在48h以内。 根据具体情况选择适当的缓凝剂、促凝剂、减水剂来控 制凝固时间
水泥固化
水泥固化的用于 轻水堆核电站的浓缩废液、废离子交换树脂和滤渣 核燃料处理厂或其他核设施产生的各种放射性废物 电镀污泥、汞渣、铅渣、铬渣等
水泥添加剂 改善固化性质，需添加适宜的添加剂 常用添加剂
吸附剂(活性氧化铝、粘土、蛭石等) 缓凝剂(如洒石酸、柠檬酸、硼酸盐等) 促凝剂(如水玻璃、铝酸钠、碳酸钠等) 减水剂(表面活性剂)
暂时乳化法
将污泥浆、沥青与表面活性剂混合成乳浆状。 分离除去大部分水分。 进一步升温干燥，使混合物脱水。
化学乳化法
将放射性废物在常温下与乳化沥青混合 将混合物加热 ，脱去水分 将脱水分干燥后的混合物排入废物容器，待冷却硬化后即形成
药剂稳定化技术
中和 最常用、最简单处理酸性或碱性废渣技术 中和剂主要有：石灰、石灰石、白云石、氢氧化钠、 碳酸钠和电石渣等
沉淀 借助沉淀剂的作用使重金属离子选择性呈难溶化合 物形态沉淀析出
氧化还原 通过氧化还原反应使有毒元素的价态发生变化，从 而变成无毒或低毒，具有稳定性
石灰固化的特点
优点
添加剂本身是固体废物，来源丰富，价格低廉 工艺设备简单，操作方便 被处理的固体废物不要求完全脱水 在常温下操作，没有废气处理问题
缺点
固化产物的体积和重量较原废物有较大增加 易被酸性介质浸蚀，须进行表面涂覆
热塑性材料固化
原理
使用热塑性材料作固化基质，在一定温度下将 固体废物进行包覆处理
水泥固化混合方法
外部搅拌混合法 搅拌均匀，工艺设备少可将容器充满 混合容器难于清理，会产生少量废水
筒内混合法 混合器本身就是最终处置容器，只需对搅拌 叶作清理工作 搅拌难均匀，容器不能充满，需控制投料顺 序和速度 对危害性较大，需作进一步处置的固体废物 采用此法
注入法 水泥注入法 废液注入法
水泥固化工艺
添加剂 根据固体废物的性质选择
养护条件 一般在室温下进行，相对温度为80%，养护时间为28天
固化产物性能 土地填埋，抗压强度要求低，控制在 980.7~4903.3kPa 建筑基材抗压强度要求高，达9.8MPa 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 考虑抗冻-融、抗干-湿特性
水泥固化的应用实例
处理电镀污泥的工艺流程
石灰固化
原理 活性氧化铝和二氧化硅的水泥窖灰和粉煤灰与石灰、 水反应生成坚硬物质将固废包容起来。
固化原料 固化基质：石灰 添加剂：粉煤灰、水泥窖灰
石灰固化的应用 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、烟道气脱硫废渣和石油冶炼污泥
常用的热塑性材料
沥青、石蜡、聚乙烯、聚丁二烯
热塑固化的基本方法
先将固体废物脱水，再用沥青在高温下混合 或将固体废物与沥青共同加热脱水，再冷却、
固化
热塑性材料固化特点
优点 固化产品空隙率低、致密度高，处理处置费用低 浸出率低于水泥法和石灰法 增容比小 固化基材对溶液或微生物具有强抗侵蚀性 固化体不需作长时间的养护
固化理论
主要观点
使污染物化学转变或引入到某种稳定的晶格中 去
通过物理过程把污染成分直接掺入到惰性基材 进行包封
或两种过程均有
固化方法
包胶固化
水泥固化 石灰固化 热塑材料固化 有机聚合物固化
自胶固化 玻璃固化某种固化基材对于废物块或废物进行包覆 处理的方法。