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第四章固体废物的物化处理本讲稿第一页，共七十六页 第四章第四章 固体废物的物化处理固体废物的物化处理 第一节第一节 溶剂浸出溶剂浸出 第二节第二节 固体废物的稳定化固体废物的稳定化/固化处理固化处理 本讲稿第二页，共七十六页第一节第一节溶剂浸出溶剂浸出溶剂浸出是指用适当的溶剂与废物作用使溶剂浸出是指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物料中有关的组分有选择性地溶解的物理化学过程。理化学过程。浸出主要用于处理成分复杂有价成分含量浸出主要用于处理成分复杂有价成分含量低的矿业固体废物、化工和冶金过程的低的矿业固体废物、化工和冶金过程的废弃物。废弃物。浸出的目的是要使物料中有用或者有害成浸出的目的是要使物料中有用或者有害成分能选择性地最大限度地从固相转入液分能选择性地最大限度地从固相转入液相。相。本讲稿第三页，共七十六页浸出动力学过程浸出动力学过程浸出过程大致分为以下几个阶段：浸出过程大致分为以下几个阶段：1.外扩散外扩散-即溶剂分子向颗粒表面和孔隙扩散。即溶剂分子向颗粒表面和孔隙扩散。2.化学反应化学反应-即溶剂达到反应带之后与颗粒中某些组分即溶剂达到反应带之后与颗粒中某些组分发生反应生成可溶性化合物。发生反应生成可溶性化合物。3.解吸解吸-即可溶性化合物在颗粒表面解吸，其中包括即可溶性化合物在颗粒表面解吸，其中包括颗粒内部孔隙的可溶性化合物的解吸。颗粒内部孔隙的可溶性化合物的解吸。4-反扩散反扩散-即可溶性化合物在固体表面解吸之后，向即可溶性化合物在固体表面解吸之后，向液相扩散。液相扩散。浸出就是物料中的目的组分不断进入液相，最后进行固浸出就是物料中的目的组分不断进入液相，最后进行固液分离，使目的组分全部或大部分转入液相，再从液液分离，使目的组分全部或大部分转入液相，再从液相中回收利用。相中回收利用。本讲稿第四页，共七十六页溶剂的选择是浸出工艺的关键环节，选溶剂的选择是浸出工艺的关键环节，选择的溶剂一般要有如下几个特点：择的溶剂一般要有如下几个特点：1.对目的组分选择性要好；对目的组分选择性要好；2.浸出率高，速率快；浸出率高，速率快；3.成本低，容易制取，便于回收和循环使成本低，容易制取，便于回收和循环使用；用；4.对设备腐蚀性小。对设备腐蚀性小。本讲稿第五页，共七十六页浸出过程的化学反应机理浸出过程的化学反应机理根据物料和溶剂的相互作用特性，溶解过程可分为物理根据物料和溶剂的相互作用特性，溶解过程可分为物理溶解过程和化学溶解过程。溶解过程和化学溶解过程。物理溶解过程是指溶质在溶剂作用下仅发生晶格的破坏，物理溶解过程是指溶质在溶剂作用下仅发生晶格的破坏，其离子或原子之间的化学键的破坏是一种可逆的过程，其离子或原子之间的化学键的破坏是一种可逆的过程，溶质也可以从溶剂中再结晶出来，过程消耗的能量等溶质也可以从溶剂中再结晶出来，过程消耗的能量等于晶格能。于晶格能。化学溶解过程是指溶剂与物料的有关组分之间发生化学化学溶解过程是指溶剂与物料的有关组分之间发生化学反应生成可溶性的化合物，这些化合物再进入液相的反应生成可溶性的化合物，这些化合物再进入液相的过程。这种化学作用主要是交换反应、氧化还原反应、过程。这种化学作用主要是交换反应、氧化还原反应、络合反应等，是一种不可逆过程。络合反应等，是一种不可逆过程。本讲稿第六页，共七十六页浸出的后续作业是浸出溶液的净化，常浸出的后续作业是浸出溶液的净化，常用的净化方法有：化学沉淀法，置换法，用的净化方法有：化学沉淀法，置换法，有机溶剂萃取法和离子交换法等。有机溶剂萃取法和离子交换法等。本讲稿第七页，共七十六页交换反应是物料中的金属氧化物、硫化物与酸、碱、可溶性盐作用，生成可溶性的盐类的过程。例如：CuO+H2SO4 CuSO4+H2OGeO2+2NaOH Na2GeO3+H2OCu+Fe2(SO4)3 CuSO4+2FeSO4+S本讲稿第八页，共七十六页氧化还原反应是物料组成与溶液之间发氧化还原反应是物料组成与溶液之间发生氧化还原反应，生成可溶性化合物的生氧化还原反应，生成可溶性化合物的过程。例如：过程。例如：Cu+H2SO4+1/2O2CuSO4+H2O本讲稿第九页，共七十六页络合反应是物料组分与溶剂发生络合反络合反应是物料组分与溶剂发生络合反应，生成可溶性络合物的过程。例如：应，生成可溶性络合物的过程。例如：2Cu+O2+nNH32CuOnNH3Cu+Cu(NH3)4CO3Cu2(NH3)4CO3本讲稿第十页，共七十六页浸出过程就是目的组分被提取和分离的过浸出过程就是目的组分被提取和分离的过程。浸出过程所用的药剂称为浸出剂，程。浸出过程所用的药剂称为浸出剂，浸出后所含目的组分的溶液称为浸出液，浸出后所含目的组分的溶液称为浸出液，剩余残渣称为浸出渣。剩余残渣称为浸出渣。几种典型的浸出反应几种典型的浸出反应按照浸出药剂种类的不同，浸出可分为酸按照浸出药剂种类的不同，浸出可分为酸浸、碱浸、中性浸出等。浸、碱浸、中性浸出等。本讲稿第十一页，共七十六页中性溶剂浸出中性溶剂浸出浸出剂：水和盐，如浸出剂：水和盐，如NaCl、高价铁盐、次、高价铁盐、次氯酸钠等溶液。氯酸钠等溶液。如含金废渣的如含金废渣的NaCN溶液浸出：溶液浸出：2Au+4NaCN+H2O+1/2O22NaAu(CN)2+2NaOH本讲稿第十二页，共七十六页酸性溶剂浸出酸性溶剂浸出浸出剂：硫酸，盐酸，硝酸，王水等。浸出剂：硫酸，盐酸，硝酸，王水等。例如有色金属冶炼过程产出的镍渣、锰渣、钴例如有色金属冶炼过程产出的镍渣、锰渣、钴渣等可进行还原酸浸浸出：渣等可进行还原酸浸浸出：MnO2+2Fe2+4H+Mn2+2Fe3+2H2O2Co(OH)3+SO2+2H+2Co2+SO42-+4H2O2Ni(OH)3+SO2+2H+2Ni2+SO42-+4H2O本讲稿第十三页，共七十六页碱性溶剂浸出碱性溶剂浸出浸出剂：碳酸铵、氨水、碳酸钠、硫化钠浸出剂：碳酸铵、氨水、碳酸钠、硫化钠等。等。如用碳酸钠浸出经焙烧过的钨矿：如用碳酸钠浸出经焙烧过的钨矿：CaWO4+Na2CO3+SiO2Na2WO4+CaSiO3+CO2铜、镍、钴等固体废物可用氨浸：铜、镍、钴等固体废物可用氨浸：CuO+2NH4OH+(NH4)2CO3Cu(NH3)4CO3+3H2O本讲稿第十四页，共七十六页影响浸出过程的主要因素：影响浸出过程的主要因素：1、物料粒度及特性、物料粒度及特性2、浸出温度、浸出温度3、浸出压力、浸出压力4、搅拌速度、搅拌速度5、浸出溶剂浓度及固液比等、浸出溶剂浓度及固液比等本讲稿第十五页，共七十六页从浸出液中提取或分离目的组分的方法：从浸出液中提取或分离目的组分的方法：1、离子沉淀、离子沉淀2、置换沉淀、置换沉淀3、电沉淀、电沉淀4、离子交换、离子交换5、溶剂萃取等、溶剂萃取等本讲稿第十六页，共七十六页浸出工艺：浸出工艺：1、渗滤浸出：浸出剂溶液通过物料层实现、渗滤浸出：浸出剂溶液通过物料层实现的。有就地浸出、堆浸和槽浸三种方法。的。有就地浸出、堆浸和槽浸三种方法。设备：渗滤浸出槽。设备：渗滤浸出槽。2、搅拌浸出：用机械或空气对物料和浸出、搅拌浸出：用机械或空气对物料和浸出液进行搅拌，有常压和高压两种。设备：液进行搅拌，有常压和高压两种。设备：机械搅拌浸出槽、空气搅拌浸出槽、流机械搅拌浸出槽、空气搅拌浸出槽、流态化逆流浸出塔和高压釜等态化逆流浸出塔和高压釜等本讲稿第十七页，共七十六页第二节第二节固体废物稳定化固体废物稳定化/固化处理固化处理v 概述概述v 水泥固化水泥固化 v 沥青固化沥青固化 v 塑料固化塑料固化 v 玻璃固化玻璃固化 v 其他固化方法其他固化方法 本讲稿第十八页，共七十六页4.2概述概述药剂稳定化处理药剂稳定化处理固化的概念固化的概念 固化的机理固化的机理 固化剂固化剂 固化效果的评价固化效果的评价 本讲稿第十九页，共七十六页药剂稳定化是利用化学药剂通过化学反药剂稳定化是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。迁移性及低毒性物质的过程。主要的有毒有害物质是主要的有毒有害物质是Cr、Cd、Hg、Pb、Cu、Zn等重金属，等重金属，As、S、F等非等非金属，放射性元素，含氯有机物、硫醇、金属，放射性元素，含氯有机物、硫醇、酚类、氰化物等。酚类、氰化物等。稳定化处理技术主要有：重金属的化学稳定化处理技术主要有：重金属的化学稳定化技术和有机污染物的氧化解毒技稳定化技术和有机污染物的氧化解毒技术。术。本讲稿第二十页，共七十六页重金属离子的稳定化技术重金属离子的稳定化技术化学方法：化学方法：中和法、氧化还原法、溶出法、化学沉淀中和法、氧化还原法、溶出法、化学沉淀法法物理化学方法：物理化学方法：吸附和离子交换法吸附和离子交换法本讲稿第二十一页，共七十六页中和法中和法对酸性泥渣常用石灰石、石灰、氢氧化钠或碳酸氢对酸性泥渣常用石灰石、石灰、氢氧化钠或碳酸氢钠等中和钠等中和对碱性泥渣常用硫酸或盐酸中和对碱性泥渣常用硫酸或盐酸中和氧化还原法氧化还原法通过价态的变化将有毒有害物质转化为无毒或低毒通过价态的变化将有毒有害物质转化为无毒或低毒的化学性质稳定的组分。如的化学性质稳定的组分。如Cr6+、Hg2+、As5+具有具有毒性，而毒性，而Cr3+、Hg+、As3+等则无毒或低毒。常用等则无毒或低毒。常用的还原剂有：硫酸亚铁、硫代硫酸钠、亚硫酸氢的还原剂有：硫酸亚铁、硫代硫酸钠、亚硫酸氢钠等。钠等。本讲稿第二十二页，共七十六页化学沉淀法化学沉淀法含有重金属的污染物废物通过加入化学试含有重金属的污染物废物通过加入化学试剂，形成难溶的沉淀物的方法。剂，形成难溶的沉淀物的方法。氢氧化物沉淀、硫化物沉淀、硅酸盐沉淀、氢氧化物沉淀、硫化物沉淀、硅酸盐沉淀、碳酸盐沉淀、铁氧体沉淀、螯合物沉淀碳酸盐沉淀、铁氧体沉淀、螯合物沉淀等。等。本讲稿第二十三页，共七十六页有机污染物的氧化解毒处理有机污染物的氧化解毒处理臭氧氧化解毒：利用臭氧的强氧化性解毒。例如臭氧氧化解毒：利用臭氧的强氧化性解毒。例如NaCN+O3NaCNO+O2过氧化氢氧化解毒：过氧化氢氧化解毒：CH2Cl2+2H2O2CO2+2H2O+2HCl氯氧化解毒：氯氧化解毒：次氯酸解毒或和氯气混合解毒：次氯酸解毒或和氯气混合解毒：CN-+ClO-CNO-+Cl-2NaCNO+3Cl2+4NaOHN2+2CO2+6NaCl+2H2O本讲稿第二十四页，共七十六页固化固化指指用用物物理理化化学学方方法法将将有有害害废废物物掺掺合合并并包包容容在在密密实实的的惰惰性性基基材材中中，使使其其达达到到稳稳定化的一种过程。定化的一种过程。有有害害废废物物经经固固化化处处理理后后，其其渗渗透透性性和和溶溶出出性性均均可可降降低低，所所得得固固化化块块能能安安全全地地运运输输和和方方便便地地进进行行堆堆存存或或填填埋埋，对对稳稳定定性性和和强强度度适适宜宜的的产产品品还还可可以以作作为为筑筑路路的的基基材。材。本讲稿第二十五页，共七十六页固化的机理固化的机理固化有两种方式，其机理也不尽相同：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。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：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）包胶固化（又称凝结固化）按固化剂：按固化剂：a.水泥固化；水泥固化；b.沥青固化；沥青固化；c.石灰固化；石灰固化；c.塑料固化塑料固化按包胶结构：按包胶结构：a.宏观包胶：将有害废物包裹在包胶体内，使其与宏观包胶：将有害废物包裹在包胶体内，使其与环境隔离。环境隔离。b.微囊包胶：用包胶材料包覆废物的微粒。微囊包胶：用包胶材料包覆废物的微粒。自胶结固化：适用于含有大量能称为胶凝剂的废物，（如：排烟脱硫自胶结固化：适用于含有大量能称为胶凝剂的废物，（如：排烟脱硫石膏）石膏）玻璃固化：玻璃固化：将污泥与玻璃原料一起烧制成玻璃。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，包容及吸附而附而固化。固化。本讲稿第二十六页，共七十六页固化剂固化剂(Solidifyingagent)固化常用的惰性材料：固化常用的惰性材料：水泥、沥青、塑料、石灰（凝结固化）水泥、沥青、塑料、石灰（凝结固化）硅酸钠（水玻璃）、粘土（玻璃化固化）硅酸钠（水玻璃）、粘土（玻璃化固化）本讲稿第二十七页，共七十六页固化效果的评价固化效果的评价浸出速率浸出速率 (leachingrate)增容比增容比 (Enlargementratio)本讲稿第二十八页，共七十六页a.a.浸出速率浸出速率(leachingrate)定义定义指固化体内的有害物质在水或溶液中的浸出速度。指固化体内的有害物质在水或溶液中的浸出速度。表达式表达式式中：式中：mn浸出时间内出的有害物质的量，浸出时间内出的有害物质的量，mg；m0样品中含有的有害物质的量，样品中含有的有害物质的量，mgAe样品的表面积，样品的表面积，cm2；V样品的体积，样品的体积，cm3；t浸出时间，浸出时间，d;本讲稿第二十九页，共七十六页b.b.增容比增容比(Enlargementratio)定义定义指固化体体积与被固化有害废物体积的比值。指固化体体积与被固化有害废物体积的比值。表达式表达式式中：式中：V2固化体体积，固化体体积，m3；V1固化前有害废物的体积，固化前有害废物的体积，m3；Ci增容比，也是应越低越好。增容比，也是应越低越好。本讲稿第三十页，共七十六页4.2水泥固化水泥固化原理原理水泥与添加剂水泥与添加剂 水泥固化法的应用水泥固化法的应用 水泥固化法的特点水泥固化法的特点 本讲稿第三十一页，共七十六页4.2.1原理原理概念：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。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：原理：水水泥泥是是一一种种无无机机胶胶凝凝材材料料，是是以以水水化化反反应应的的形形式式凝凝固固并并逐逐步步硬硬化化的的，包括两种作用：包括两种作用：凝胶包容凝胶包容(Gelencapsulation)：水泥与污泥中的水发生水化反应，生成：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（污泥中的固态物称为水化物的骨料从的凝胶将污泥中的固态物质包容（污泥中的固态物称为水化物的骨料从而被水泥凝胶包容）。而被水泥凝胶包容）。离子沉淀离子沉淀(ionicprecipitation)：水泥是一种碱性物质，污泥中的重金属离：水泥是一种碱性物质，污泥中的重金属离子与水泥中的子与水泥中的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与水泥制品中）。物形式存在与水泥制品中）。本讲稿第三十二页，共七十六页4.2.2水泥与添加剂水泥与添加剂v水泥水泥(cement)(cement)v添加剂添加剂(additive)(additive)本讲稿第三十三页，共七十六页（1）水泥）水泥水泥的种类水泥的种类硅硅酸酸盐盐水水泥泥：以以石石灰灰、粘粘土土为为主主要要原原料料的的水水泥泥（又又叫叫波波特特兰兰水水泥泥）；矿渣水泥：加入了一定量的高炉水淬渣（火山灰质）。矿渣水泥：加入了一定量的高炉水淬渣（火山灰质）。粉煤灰水泥：加入了一定量的粉煤灰（火山灰质）。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。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：用于固化处理的水泥主要有：硅硅酸酸盐盐水水泥泥：适适用用于于腐腐蚀蚀性性不不强强的的污污泥泥（因因硅硅酸酸盐盐水水泥泥易易于于和和污污泥泥中中的的油油类类，有有机机酸酸，金金属属氧氧化化物物反反应应损损害害凝凝结硬化过程）。结硬化过程）。矿渣水泥：矿渣水泥：具有抗硫酸盐和抗化学腐蚀性。具有抗硫酸盐和抗化学腐蚀性。粉煤灰水泥：抗硫酸盐。粉煤灰水泥：抗硫酸盐。本讲稿第三十四页，共七十六页（2）添加剂）添加剂作用作用改善固化条件（如早强剂），提高固化体的质量（如减水剂）。改善固化条件（如早强剂），提高固化体的质量（如减水剂）。添加剂种类添加剂种类吸附剂（活性氧化铝等）：吸附污泥中的有害组分。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。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。促凝剂（水玻璃等）：提高早期强度。减水剂（减水剂（Na2SO4等）：降低水灰比，提高强度。等）：降低水灰比，提高强度。本讲稿第三十五页，共七十六页4.2.3 4.2.3 水泥固化法的应用水泥固化法的应用电镀干污泥的水泥固化 含水率为75的污泥 一般工艺流程 本讲稿第三十六页，共七十六页（1）电镀干污泥的水泥固化）电镀干污泥的水泥固化干污泥干污泥 水泥水泥水（水（12）20（610）强度可达：强度可达：1020Mpa浸出浓度：浸出浓度：Hg0.0002mg/LCd0.02mg/LPb0.002mg/LCr6+0.02mg/LAs0.01mg/L本讲稿第三十七页，共七十六页（2）高含水率污泥）高含水率污泥的固化的固化污泥含水率为污泥含水率为75%污泥污泥 水泥水泥添加剂添加剂水水60301020 砾砾加加时时有有，剂剂试试机机无无的的状状末末粉粉或或态态液液是是剂剂加加添添：中中其其石和砂子。石和砂子。本讲稿第三十八页，共七十六页（3）工艺流程）工艺流程水泥固化的工艺流程见水泥固化的工艺流程见图图4-1。本讲稿第三十九页，共七十六页图图4-1水泥固化的工艺流程水泥固化的工艺流程本讲稿第四十页，共七十六页4.2.4 4.2.4 水泥固化法的特点水泥固化法的特点优点优点：有效；有效；简单（工艺和设备及操作）；简单（工艺和设备及操作）；费用低。费用低。缺点缺点浸出浸出率高（空隙率高所至）；率高（空隙率高所至）；增容增容比高（比高（1.52）；）；有时需预处理（当含腐蚀性物质时），增加费用；有时需预处理（当含腐蚀性物质时），增加费用；铵离子易溢出（碱性反应）；铵离子易溢出（碱性反应）；不不适适合合于于化化学学泥泥渣渣（胶胶状状物物、排排料料困困难难，但但可可采采用用加加锯锯末末解解决）。决）。本讲稿第四十一页，共七十六页4.3沥青沥青(asphalt)(asphalt)固化固化概述 基本方法主要影响因素 本讲稿第四十二页，共七十六页4.3.1 4.3.1 概述概述v概念概念v将污泥与沥青混合，通过加热、蒸发实现固化的方法将污泥与沥青混合，通过加热、蒸发实现固化的方法v沥青的性质沥青的性质v具有粘结性、化学稳定性，弹性，塑性；具有粘结性、化学稳定性，弹性，塑性；v具有对大多数酸、碱、盐的耐腐蚀性和一定的抗辐射性。具有对大多数酸、碱、盐的耐腐蚀性和一定的抗辐射性。v应用范围应用范围v中、低放射性蒸发残液；中、低放射性蒸发残液；v化学法处理废水的沉渣；化学法处理废水的沉渣；v焚烧灰分。焚烧灰分。本讲稿第四十三页，共七十六页4.3.2 4.3.2 基本方法基本方法高温熔化混合蒸发高温熔化混合蒸发暂时乳化法暂时乳化法化学乳化法化学乳化法本讲稿第四十四页，共七十六页4.3.2.1 4.3.2.1 高温熔化混合蒸发法高温熔化混合蒸发法 （Hightemperaturemelting-vaporizationmethod）工艺流程工艺流程 特点特点 应用范围应用范围 本讲稿第四十五页，共七十六页 工艺流程工艺流程工艺流程图（见图工艺流程图（见图4-24-2）工艺流程说明工艺流程说明在沥青贮槽通入蒸气加热，使沥青成熔融状态；在沥青贮槽通入蒸气加热，使沥青成熔融状态；在搅拌槽中进一步加热至在搅拌槽中进一步加热至220220，并高速搅拌（，并高速搅拌（150015003000转分）；转分）；在高温和高搅拌速度的条件下，污泥中的水分蒸发；在高温和高搅拌速度的条件下，污泥中的水分蒸发；排入容器，冷却后固化；排入容器，冷却后固化；蒸发气体经冷凝器冷却，冷凝液体再经处理排放，废气经静电除尘，木炭过滤，烟囱排放。蒸发气体经冷凝器冷却，冷凝液体再经处理排放，废气经静电除尘，木炭过滤，烟囱排放。本讲稿第四十六页，共七十六页图4-2 高温熔化混合蒸发法沥青固化流程本讲稿第四十七页，共七十六页（2）特点）特点增容比低，浓缩系数大增容比低，浓缩系数大（见表（见表1-1）固化体致密度高，有害物质的浸出率低，一般比水泥固化固化体致密度高，有害物质的浸出率低，一般比水泥固化体低体低2 23 3个数量级。个数量级。快速硬化：冷却后即固化（水泥需养护，快速硬化：冷却后即固化（水泥需养护，2828天后为最终强天后为最终强度）。度）。导热系数低，水分蒸发慢，处理时间长（需加温，搅拌导热系数低，水分蒸发慢，处理时间长（需加温，搅拌)。控制温度（加热过高造成可燃），运输，贮存要有防火措控制温度（加热过高造成可燃），运输，贮存要有防火措施。施。本讲稿第四十八页，共七十六页表表4-1几种处理方法的比较几种处理方法的比较处理工艺处理工艺生成物体积生成物体积（m3）浓缩系数浓缩系数废水废水10001化学处理化学处理45.721冷冻融化（冷冻融化（-150）4.5213过滤过滤1.5666沥青固化沥青固化0.472120本讲稿第四十九页，共七十六页（3）应用范围）应用范围适用于量小，浸出率要求较低的污泥，如放射性污泥，电镀污等。适用于量小，浸出率要求较低的污泥，如放射性污泥，电镀污等。本讲稿第五十页，共七十六页4.3.2.2暂时乳化法暂时乳化法（Temporaryemulsificationmethod）主要步骤固化流程本讲稿第五十一页，共七十六页（1）主要步骤）主要步骤将污泥、沥青与表面活性剂混合成乳浆状；将污泥、沥青与表面活性剂混合成乳浆状；处理中等放射性污泥时，可采用处理中等放射性污泥时，可采用20%活性成分（活性成分（1/3烷基磺酸钠和烷基磺酸钠和2/3的烷的烷基苯磺酸钠）的阴离子表面活性剂；用量为与干污泥之比约基苯磺酸钠）的阴离子表面活性剂；用量为与干污泥之比约6：1000；处理高放射性污泥时，可采用处理高放射性污泥时，可采用90%活性成分（主要为椰子壳中的氨活性成分（主要为椰子壳中的氨基丙酮）的阴离子表面活性剂；用量为与干污泥之比约基丙酮）的阴离子表面活性剂；用量为与干污泥之比约5：100；先经过滤除去大部分水分；先经过滤除去大部分水分；再升温干燥，进一步脱水。再升温干燥，进一步脱水。本讲稿第五十二页，共七十六页（2）固化流程）固化流程(solidificatingflowsheet)固化流程见图固化流程见图4-3。固化流程的说明固化流程的说明对含水率为对含水率为90%的污泥，先经过滤机过滤使含水率降至的污泥，先经过滤机过滤使含水率降至50%；将污泥、沥青和表面活性剂按比例一起给入螺杆挤压机；将污泥、沥青和表面活性剂按比例一起给入螺杆挤压机；螺杆挤压机分三个区域螺杆挤压机分三个区域（图（图4-4）：）：给料区：不加热，将三种物料混合；给料区：不加热，将三种物料混合；挤压区：加热至挤压区：加热至900C，并经挤压分离水分；，并经挤压分离水分；高温区：加热至高温区：加热至105-1100C，将水分降至，将水分降至5-7%。经螺杆挤压机处理后，再给入螺旋干燥器以经螺杆挤压机处理后，再给入螺旋干燥器以140-1500C的温度进一步将的温度进一步将水分降至水分降至0.5%以下；以下；固体和放射性盐份留在沥青内，冷却后被固化。固体和放射性盐份留在沥青内，冷却后被固化。本讲稿第五十三页，共七十六页图图4-3暂时乳化法沥青固化流程暂时乳化法沥青固化流程本讲稿第五十四页，共七十六页图图4-4双螺杆挤压机示意图双螺杆挤压机示意图I.冷却区；冷却区；II-VI.加热区加热区本讲稿第五十五页，共七十六页4.3.3主要影响因素主要影响因素影响固化体浸出率的因素影响固化体浸出率的因素沥青的种类；沥青的种类；废物量、化学组成及混合状况：废物量与沥青的重量比以废物量、化学组成及混合状况：废物量与沥青的重量比以1：12：1为为宜；宜；残余水分：残余水分越高，浸出率越高，应控制在残余水分：残余水分越高，浸出率越高，应控制在10%以内，最好以内，最好是是0.5%以内。以内。影响固化体化学稳定性的因素影响固化体化学稳定性的因素硝酸盐和亚硝酸盐能降低沥青的燃点；硝酸盐和亚硝酸盐能降低沥青的燃点；能与沥青发生化学反应的物质也能降低沥青的稳定性。能与沥青发生化学反应的物质也能降低沥青的稳定性。本讲稿第五十六页，共七十六页4.4塑料固化塑料固化原理 作为固化剂的塑料 塑料固化法的应用特点 本讲稿第五十七页，共七十六页（1）原理）原理以以塑塑料料为为固固化化剂剂与与有有害害废废物物按按一一定定的的配配比比，加加入入适适量量的的催催化化剂剂和和填填料料进进行行搅搅拌拌混混合，使其共聚合固化的方法。合，使其共聚合固化的方法。本讲稿第五十八页，共七十六页（2）作为固化剂的塑料）作为固化剂的塑料热塑性塑料热塑性塑料高温下呈熔融胶粘液体，如聚乙烯，聚氯乙烯等。高温下呈熔融胶粘液体，如聚乙烯，聚氯乙烯等。热固性塑料热固性塑料常温或加热能固化的塑料，如脲醛树脂，不饱和聚酯等。常温或加热能固化的塑料，如脲醛树脂，不饱和聚酯等。本讲稿第五十九页，共七十六页（3）塑料固化法的应用）塑料固化法的应用，质质物物类类油油和和物物机机有有，属属金金重重量量大大含含泥泥污污镀镀电电为为因因，泥泥污污镀镀电电于于用用应应要要主主本本日日不宜用水泥固化。不宜用水泥固化。基本配比：基本配比：干污泥干污泥塑料塑料 填料填料3020353550（）（）塑料固化产品的特点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。重量轻，外观光亮，美观，可作轻型建筑材料。本讲稿第六十页，共七十六页（4）塑料固化法的特点）塑料固化法的特点优点：优点：常温操作常温操作增容比小增容比小比重轻比重轻缺点：缺点：耐老化差耐老化差需要加酸作为催化剂，故腐蚀设备，工作条件差需要加酸作为催化剂，故腐蚀设备，工作条件差。本讲稿第六十一页，共七十六页4.5玻璃固化玻璃固化原理 工艺 特点 本讲稿第六十二页，共七十六页（1）原理）原理 应用玻璃制造技术，将污泥与玻璃原料一起玻璃化。将污应用玻璃制造技术，将污泥与玻璃原料一起玻璃化。将污泥中的有害组分固定在玻璃体中的固化技术。泥中的有害组分固定在玻璃体中的固化技术。本讲稿第六十三页，共七十六页（2）工艺）工艺玻玻璃璃固固化化的的工工艺艺即即为为熔熔制制玻玻璃璃的的工工艺艺，但但须须注注意意要要满满足足下下述述条条件：件：不含不含Hg,As（熔点低，易挥发造成大气污染）。（熔点低，易挥发造成大气污染）。当当含含Cd,Zn,Ni时时，不不应应含含有有机机物物等等还还原原性性物物质质，（有有机机物物中中的的C会会使使其其还还原原成金属雾气挥发）。成金属雾气挥发）。不含食盐类的氯化物，许多金属会被氯气还原成氯化物挥发。不含食盐类的氯化物，许多金属会被氯气还原成氯化物挥发。磷酸盐玻璃固化工艺磷酸盐玻璃固化工艺（见图（见图4-5）主要用于以硫酸盐存在的钌、铯等高放射性废液；主要用于以硫酸盐存在的钌、铯等高放射性废液；磷酸盐是作为玻璃添加剂使用，目的是降低钌、铯的挥发性；磷酸盐是作为玻璃添加剂使用，目的是降低钌、铯的挥发性；本讲稿第六十四页，共七十六页图图4-5磷酸盐玻璃固化流程磷酸盐玻璃固化流程本讲稿第六十五页，共七十六页（3）特点）特点优点优点在水和酸、碱溶液中的浸出率均低；在水和酸、碱溶液中的浸出率均低；增容比小；增容比小；固化过程粉尘少；固化过程粉尘少；化学稳定性好（导热性高，耐辐射）化学稳定性好（导热性高，耐辐射）缺点：缺点：工艺复杂，高温作业，费用高，挥发量大。工艺复杂，高温作业，费用高，挥发量大。本讲稿第六十六页，共七十六页4.6其他固化方法其他固化方法v石灰固化石灰固化v自胶结固化自胶结固化v水玻璃固化水玻璃固化 v其他其他 本讲稿第六十七页，共七十六页（1）石灰固化）石灰固化以石灰为固化剂，粉煤灰和水泥窑灰为填料进行固化。以石灰为固化剂，粉煤灰和水泥窑灰为填料进行固化。仅适用于含硫酸盐和亚硫酸盐的废渣，污泥。仅适用于含硫酸盐和亚硫酸盐的废渣，污泥。固化体可作为路基材料或砂坑填充物。固化体可作为路基材料或砂坑填充物。本讲稿第六十八页，共七十六页（2）自胶结固化）自胶结固化以以污污泥泥中中的的硫硫酸酸钙钙和和亚亚硫硫酸酸钙钙在在适适宜宜温温度度下下煅煅烧烧生生成成具具有有胶胶凝凝性性能能的的半半水水硫硫酸酸钙钙(CaSO41/2H2O)，经水化反应硬化成自胶结固化体的方法。，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（见图主要适用于烟道脱硫的泥渣（见图4-6）。优点：以废治废优点：以废治废缺点：应用范围受限，仅限于烟道脱缺点：应用范围受限，仅限于烟道脱硫硫泥渣泥渣本讲稿第六十九页，共七十六页图图4-6烟道气脱硫泥渣的固化流程烟道气脱硫泥渣的固化流程本讲稿第七十页，共七十六页（3）水玻璃固化）水玻璃固化利用水玻璃的硬化，结合，包容及吸附性能。利用水玻璃的硬化，结合，包容及吸附性能。水水玻玻璃璃为为碱碱性性物物，加加酸酸（各各种种酸酸）后后发发生生中中和和缩缩合合脱脱水水反反应应，并并将将污污泥泥中中的的有害物包容其中。有害物包容其中。本讲稿第七十一页，共七十六页（4）其他）其他以以土土粘粘和和泥泥污污镀镀电电将将本本日日1 1 1 1烧烧中中炉炉结结烧烧在在，粒粒造造器器燥燥干干转转回回再再，炼炼混混例例比比的的制，生产人造砾石。制，生产人造砾石。以以岩岩页页胀胀膨膨同同泥泥污污镀镀电电将将本本日日19 用用内内窑窑转转回回在在。粒粒造造合合混混3801200成成制制烧烧人工河沙。人工河沙。以以土土白白同同泥泥污污镀镀电电将将本本日日11 燥燥干干下下温温常常，合合混混6在在，天天1000化化固固，烧烧煅煅下下度度温温体比重体比重2.1，抗压强度达，抗压强度达23106帕（帕（23Mpa,相当于相当于230号水泥）。号水泥）。本讲稿第七十二页，共七十六页homework什么是药剂稳定化？什么是药剂稳定化？稳定化处理技术主要有哪些？稳定化处理技术主要有哪些？固体废物的固化处理？固体废物的固化处理？固体废物的固化处理技术主要有哪些？固体废物的固化处理技术主要有哪些？固化效果的评价有哪两个？固化效果的评价有哪两个？本讲稿第七十三页，共七十六页推荐文献与思考题推荐文献陈祖奇等.国外关于稳定化/固化有毒有害污染物的渗漏试验方法的进展.城市环境与城市生态.2000，13（4）黄卫岚等.含60Co和152Eu放射性废液的水泥固化配方研究.原子能科学技术.2001，35（5）陈祖奇等.经过水泥固化的重金属废物的穿透渗漏试验.城市环境与城市生态.2000，13（1）思考题固化处理主要用于什么固体废物，其基本原理是什么？怎样衡量固化效果？常用的固化处理方法有哪几类？请分别简述之。简述水泥的固化原理，常采用哪些种类的水泥，各适合于固化什么有害废物？采用水泥作为固化剂时常使用哪几类添加剂，各有什么作用？沥青高温熔化蒸发法适用于什么固体废物，具有什么特点？本讲稿第七十四页，共七十六页紫外线是一种波长范围为136010-10m390010-10m的不可见光线。按波长范围可分为A.B.C三波段和真空紫外线：A波段320nm400nm B波段275nm320nm C波段200nm275nm 真空紫外线100nm200nm。紫外线在波长为240010-10m280010-10m范围最具杀菌效能。尤其在波长为253710-10m时紫外线的杀菌作用最强。紫外线杀菌原理是通过紫外线对微生物的照射，以改变及破坏微生物的组织结构（DNA-核酸），导致核酸结构突变，生物体丧失复制、繁殖能力，功能遭受破坏，从而达到消毒、杀菌的目的。绝大部分的细菌或细菌尸体的直径都大于0.45M（最小的绿脓杆菌为0.3m），因此用微孔孔径小于或等于0.22m的微孔滤膜过滤、反渗透、超过滤，均可滤除细菌。通过超滤器或精密过滤器虽然可以除去水中的部分细菌，但却不能抑制细菌的滋生和繁殖，由于紫外线可以抑制细菌的繁殖并可以杀死细菌，因此，紫外线杀菌灯在纯水制备中已被广泛应用。本讲稿第七十五页，共七十六页1910年，紫外线首次被Cernovedeow和Henvi运用于饮用水消毒杀菌。目前，紫外线已被广泛应用于饮用水、纯水、电子、医疗、空气净化消毒、环保污水处理等领域，是目前世界上公认的最佳净水方式之一。至今在欧洲采用紫外线杀菌消毒的饮用水处理厂已超过2000多座。紫外线杀菌具有杀菌能力强、速度快，对所有菌种均有效，不需向水中投加药剂，不改变水的化学成分等优点，因而较适合于纯水制备系统。紫外线杀菌的特点：1、紫外杀菌速度快，效率高、效果好。一般经3KW的紫外灯照射10秒后，对水中大肠杆菌的去除率达98%左右。2、紫外线照射不会改变水的物理、化学性质，对纯水不会带入附加物所引入的污染。3、能适用于各种水的流量下使用，操作简单，使用方便，只需定期地清洗石英玻璃套管即可。4、体积小，轻便、耗电低、寿命长。本讲稿第七十六页，共七十六页