危险固体废物的化学处理.ppt

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1、危险固体废物的稳定化危险固体废物的稳定化黄波黄波药剂稳定化技术药剂稳定化技术n中和中和n最常用、最简单处理酸性或碱性废渣技术最常用、最简单处理酸性或碱性废渣技术n中中和和剂剂主主要要有有：石石灰灰、石石灰灰石石、白白云云石石、氢氢氧氧化化钠钠、碳酸钠和电石渣等碳酸钠和电石渣等n沉淀沉淀n借借助助沉沉淀淀剂剂的的作作用用使使重重金金属属离离子子选选择择性性呈呈难难溶溶化化合合物形态沉淀析出物形态沉淀析出n氧化还原氧化还原n通通过过氧氧化化还还原原反反应应使使有有毒毒元元素素的的价价态态发发生生变变化化，从从而变成无毒或低毒，具有稳定性而变成无毒或低毒，具有稳定性固化技术固化技术n什么是固化？什么

2、是固化？n用用物物理理、化化学学方方法法，将将有有害害固固体体废废物物固固定定或或包包容容在在惰惰性性基基质质内内，使使之之呈呈现现化化学学稳稳定定性性或或密密封封性性的的一一种种无害化处理方法。无害化处理方法。n固化产物应具有固化产物应具有n良好的机械性能良好的机械性能n抗渗透抗渗透n抗浸出抗浸出n抗干抗干-湿湿n抗冻抗冻-融融固化处理基本要求固化处理基本要求n固固化化产产品品应应基基本本无无害害化化，具具有有一一定定物物理理、化化学稳定性和机械性能学稳定性和机械性能n固化基材来源广泛，价格低廉固化基材来源广泛，价格低廉n固化处理费用低固化处理费用低n固固化化过过程程材材料料和和能能耗耗低低

3、，增增容容比比低低，工工艺艺简简单、便于操作单、便于操作固化效率评价指标固化效率评价指标n浸出率浸出率n指指固固化化体体浸浸于于水水中中或或其其它它溶溶液液中中，其其中中有有害害物物质的浸出速度。质的浸出速度。n可用来预测固化体在贮存点可能发生的情况可用来预测固化体在贮存点可能发生的情况n增容比增容比n指指所所形形成成的的固固化化体体体体积积与与被被固固化化有有害害废废物物体体积积的比值的比值n评价固化处理方法和成本的一项重要指标。评价固化处理方法和成本的一项重要指标。固化理论固化理论n主要观点主要观点n使使污污染染物物化化学学转转变变或或引引入入到到某某种种稳稳定定的的晶晶格格中中去去n通通

4、过过物物理理过过程程把把污污染染成成分分直直接接掺掺入入到到惰惰性性基基材材进行包封进行包封n或两种过程均有或两种过程均有固化方法固化方法n包胶固化包胶固化n水泥固化水泥固化n石灰固化石灰固化n热塑材料固化热塑材料固化n有机聚合物固化有机聚合物固化n自胶固化自胶固化n玻璃固化玻璃固化包胶固化包胶固化n什么是包胶固化？什么是包胶固化？n采采用用某某种种固固化化基基材材对对于于废废物物块块或或废废物物进进行行包包覆覆处理的方法。处理的方法。n分类分类n水泥固化水泥固化n石灰固化石灰固化n热塑材料固化热塑材料固化n有机聚合物固化有机聚合物固化水泥固化水泥固化n原理原理n重重金金属属离离子子与与水水泥

5、泥作作用用生生成成难难溶溶的的氢氢氧氧化化物物或或碳酸盐碳酸盐n重重金金属属离离子子固固定定在在水水泥泥基基体体的的晶晶格格中中，有有效效防防止重金属浸出止重金属浸出n可作固化剂的水泥可作固化剂的水泥n普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥n矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥n火山灰质硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥n矾土水泥矾土水泥n氟石水泥氟石水泥水泥固化水泥固化n水泥固化的用于水泥固化的用于n轻水堆核电站的浓缩废液、废离子交换树脂和滤渣轻水堆核电站的浓缩废液、废离子交换树脂和滤渣n核燃料处理厂或其他核设施产生的各种放射性废物核燃料处理厂或其他核设施产生的各种放射性废物n电镀污泥、汞渣、铅渣、铬渣等电镀污泥、

6、汞渣、铅渣、铬渣等n水泥添加剂水泥添加剂n改善固化性质，需添加适宜的添加剂改善固化性质，需添加适宜的添加剂n常用添加剂常用添加剂n吸附剂吸附剂(活性氧化铝、粘土、蛭石等活性氧化铝、粘土、蛭石等)n缓凝剂缓凝剂(如洒石酸、柠檬酸、硼酸盐等如洒石酸、柠檬酸、硼酸盐等)n促凝剂促凝剂(如水玻璃、铝酸钠、碳酸钠等如水玻璃、铝酸钠、碳酸钠等)n减水剂减水剂(表面活性剂表面活性剂)水泥固化工艺水泥固化工艺npH值值n要求要求pH大于大于8n重金属以不溶性的氢氧化物或碳酸盐的形式存在重金属以不溶性的氢氧化物或碳酸盐的形式存在n一些重金属离子可进入固化体的晶格中一些重金属离子可进入固化体的晶格中n水灰比水灰比

7、n一般控制在一般控制在1 2n水泥与废物比水泥与废物比n由实验确定由实验确定n凝固时间凝固时间n一般初凝应大于一般初凝应大于2h，终凝在，终凝在48h以内。以内。n根根据据具具体体情情况况选选择择适适当当的的缓缓凝凝剂剂、促促凝凝剂剂、减减水水剂剂来来控控制凝固时间制凝固时间水泥固化工艺水泥固化工艺n添加剂添加剂n根据固体废物的性质选择根据固体废物的性质选择n养护条件养护条件n一般在室温下进行，相对温度为一般在室温下进行，相对温度为80%，养护时间为，养护时间为28天天n固化产物性能固化产物性能n土地填埋，抗压强度要求低，控制在土地填埋，抗压强度要求低，控制在n建筑基材抗压强度要求高，达建筑基

8、材抗压强度要求高，达n浸浸出出液液中中污污染染物物的的浓浓度度应应低低于于相相应应污污染染物物浸浸出出毒毒性性的的鉴鉴别标准别标准n考虑抗冻考虑抗冻-融、抗干融、抗干-湿特性湿特性水泥固化混合方法水泥固化混合方法n外部搅拌混合法外部搅拌混合法n搅拌均匀，工艺设备少可将容器充满搅拌均匀，工艺设备少可将容器充满n混合容器难于清理，会产生少量废水混合容器难于清理，会产生少量废水n筒内混合法筒内混合法n混混合合器器本本身身就就是是最最终终处处置置容容器器，只只需需对对搅搅拌拌叶作清理工作叶作清理工作n搅搅拌拌难难均均匀匀，容容器器不不能能充充满满，需需控控制制投投料料顺顺序和速度序和速度n对对危危害害

9、性性较较大大，需需作作进进一一步步处处置置的的固固体体废废物物采用此法采用此法n注入法注入法n水泥注入法水泥注入法n废液注入法废液注入法水泥注入法水泥注入法废液注入法废液注入法水泥固化的特点水泥固化的特点n优点优点n固化工艺和设备较简单固化工艺和设备较简单n设备和运行费用低设备和运行费用低n水泥原料和添加剂来源丰富，价格低廉水泥原料和添加剂来源丰富，价格低廉n对含水量较高的可直接固化对含水量较高的可直接固化n固化产品经过沥青涂覆以降低污染的浸出固化产品经过沥青涂覆以降低污染的浸出n固化体的强度、耐热性和耐久性好固化体的强度、耐热性和耐久性好n产品适于投海处置或作路基、建筑物基料产品适于投海处置

10、或作路基、建筑物基料n缺点缺点n固化产物的增积增加较大，一般为固化产物的增积增加较大，一般为1.52倍倍n固化体中染污染物浸出率较高，须作涂覆处理固化体中染污染物浸出率较高，须作涂覆处理n需作预处理或需要添加剂，可能影响水泥浆的凝固需作预处理或需要添加剂，可能影响水泥浆的凝固n水泥的碱性能使铵郭变成氨气释放出来水泥的碱性能使铵郭变成氨气释放出来水泥固化的应用实例水泥固化的应用实例n处理电镀污泥的工艺流程处理电镀污泥的工艺流程石灰固化石灰固化n原理原理n活活性性氧氧化化铝铝和和二二氧氧化化硅硅的的水水泥泥窖窖灰灰和和粉粉煤煤灰灰与与石石灰灰、水反应生成坚硬物质将固废包容起来。水反应生成坚硬物质将

11、固废包容起来。n固化原料固化原料n固化基质：石灰固化基质：石灰n添加剂：粉煤灰、水泥窖灰添加剂：粉煤灰、水泥窖灰n石灰固化的应用石灰固化的应用n处处理理钢钢轨轨、机机械械工工业业酸酸洗洗钢钢铁铁部部件件时时排排放放的的废废液液和和废渣、电镀污泥、烟道气脱硫废渣和石油冶炼污泥废渣、电镀污泥、烟道气脱硫废渣和石油冶炼污泥石灰固化的特点石灰固化的特点n优点优点n添加剂本身是固体废物，来源丰富，价格低廉添加剂本身是固体废物，来源丰富，价格低廉n工艺设备简单，操作方便工艺设备简单，操作方便n被处理的固体废物不要求完全脱水被处理的固体废物不要求完全脱水n在常温下操作，没有废气处理问题在常温下操作，没有废气

12、处理问题n缺点缺点n固化产物的体积和重量较原废物有较大增加固化产物的体积和重量较原废物有较大增加n易被酸性介质浸蚀，须进行表面涂覆易被酸性介质浸蚀，须进行表面涂覆热塑性材料固化热塑性材料固化n原理原理n使使用用热热塑塑性性材材料料作作固固化化基基质质，在在一一定定温温度度下下将将固体废物进行包覆处理固体废物进行包覆处理n常用的热塑性材料常用的热塑性材料n沥青、石蜡、聚乙烯、聚丁二烯沥青、石蜡、聚乙烯、聚丁二烯n热塑固化的基本方法热塑固化的基本方法n先将固体废物脱水，再用沥青在高温下混合先将固体废物脱水，再用沥青在高温下混合n或或将将固固体体废废物物与与沥沥青青共共同同加加热热脱脱水水，再再冷冷

13、却却、固化固化热塑性材料固化特点热塑性材料固化特点n优点优点n固化产品空隙率低、致密度高，处理处置费用低固化产品空隙率低、致密度高，处理处置费用低n浸出率低于水泥法和石灰法浸出率低于水泥法和石灰法n增容比小增容比小n固化基材对溶液或微生物具有强抗侵蚀性固化基材对溶液或微生物具有强抗侵蚀性n固化体不需作长时间的养护固化体不需作长时间的养护n缺点缺点n蒸发过程热效率低，固废中含大量水分时会起泡蒸发过程热效率低，固废中含大量水分时会起泡 n固体废物需预先冷冻、融解或离心脱水处理固体废物需预先冷冻、融解或离心脱水处理n基材具有可燃性，产品应有适宜的包装基材具有可燃性，产品应有适宜的包装n热塑性材料价格

14、昂贵，操作复杂，设备费用高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n沥青固化的基本方法沥青固化的基本方法n高温熔化混合蒸发法高温熔化混合蒸发法n将将废废液液加加放放预预先先熔熔化化的的沥沥清清中中，在在150230度度搅搅拌拌混混合合蒸蒸发发，待待水水分分和和其其它它挥挥发发组组分分排排出出后后，将将混混合合物物排排至至贮贮存存器器或或处处置置容器中。容器中。n暂时乳化法暂时乳化法n将污泥浆、沥青与表面活性剂混合成乳浆状。将污泥浆、沥青与表面活性剂混合成乳浆状。n分离除去大部分水分。分离除去大部分水分。n进一步升温干燥，使混合物脱水。进一步升温干燥，使混合物脱水。n化学乳化法化

15、学乳化法n将放射性废物在常温下与乳化沥青混合将放射性废物在常温下与乳化沥青混合n将混合物加热将混合物加热，脱去水分，脱去水分n将将脱脱水水分分干干燥燥后后的的混混合合物物排排入入废废物物容容器器，待待冷冷却却硬硬化化后后即即形形成沥青固化体成沥青固化体沥青固化沥青固化n影响沥青固化体浸出率的因素影响沥青固化体浸出率的因素n沥青的种类沥青的种类n直直馏馏沥沥青青效效果果较较好好，较较软软的的沥沥青青比比较较硬硬的的沥沥青青所所得得固固化体浸出率低。化体浸出率低。n固体废物的种类、化学组成及混合状况固体废物的种类、化学组成及混合状况n过高的废物量将导致固化体浸出率的急剧上升过高的废物量将导致固化体

16、浸出率的急剧上升n废物量与沥青的比一般在废物量与沥青的比一般在4050%n残余水分残余水分n对对固固化化体体的的浸浸出出率率影影响响明明显显，残残余余水水分分控控制制在在10%以以下，最好小于下，最好小于0.5%n表面活性剂的影响表面活性剂的影响n某些表面活性剂可使固化体的浸出率升高某些表面活性剂可使固化体的浸出率升高有机物聚合固化有机物聚合固化n原理原理n将将一一种种有有机机聚聚合合物物的的单单体体与与固固体体废废物物在在一一个个特特殊殊设设计计的的混混合合容容器器中中完完全全混混全全，然然后后加加一一种种催催化化剂剂搅搅拌拌均均匀匀，使使其聚合、固化。固体废物被聚合物包胶。其聚合、固化。固

17、体废物被聚合物包胶。n用作基质的有机聚合物用作基质的有机聚合物n脲醛树脂、不饱和酯树脂脲醛树脂、不饱和酯树脂n有机物聚合固化的应用有机物聚合固化的应用n处理含重金属、油及有机物的电镀污泥。处理含重金属、油及有机物的电镀污泥。n电电镀镀污污泥泥+碳碳酸酸钙钙干干燥燥不不饱饱和和树树脂脂、催催化化剂剂、河河砂砂(骨骨料料)等等混合加热形成固化体。混合加热形成固化体。n配配比比：干干污污泥泥质质量量30%以以下下，不不饱饱和和树树脂脂2035%，骨骨料料3550%。n固固化化体体比比水水泥泥固固化化的的固固化化体体抗抗压压强强度度大大，质质量量小小，表表面面有有光光泽，可作轻型建筑材料。泽，可作轻型

18、建筑材料。有机物聚合固化的优点有机物聚合固化的优点n可在常温下操作可在常温下操作n添加的催化剂数量很少添加的催化剂数量很少n增容比小增容比小(相对其它固化方法相对其它固化方法)n可处理干渣和湿泥浆可处理干渣和湿泥浆n固化体不可燃，固化体密度小固化体不可燃，固化体密度小有机物聚合固化的缺点有机物聚合固化的缺点n不不够够安安全全，有有时时要要求求采采用用强强酸酸性性催催化化剂剂，可腐蚀设备。可腐蚀设备。n固体耐老化性能差固体耐老化性能差n固固化化体体松松散散，需需装装入入容容器器处处置置，增增加加了了处处置费用置费用n要求操作熟练，对工人的技术要求较高要求操作熟练，对工人的技术要求较高n某某些些有

19、有机机聚聚合合物物能能被被生生物物降降解解，固固化化体体老老化，破碎后，污染物可能再次进入环境。化，破碎后，污染物可能再次进入环境。自胶结固化自胶结固化n原理原理n利利用用固固体体废废物物本本身身的的胶胶结结性性进进行行固固化化处处理理。硫硫酸酸钙钙和和亚亚硫硫酸酸钙钙半半水水化化合合物物(CaSO31/2H2O)在在加加热热到到脱脱水水温温度度后后，变变成成具具有有胶胶结结作作用用的的物物质质，加加入入某某些些添添加加剂剂混混合合成成稀稀浆浆，凝凝固固后后生生成成像像塑塑料一样硬度的透水性差的物质。料一样硬度的透水性差的物质。n自胶结固化应用自胶结固化应用n处理硫酸钙和亚硫酸钙的废物。处理硫

20、酸钙和亚硫酸钙的废物。n烟道气脱硫泥渣的固化流程烟道气脱硫泥渣的固化流程沉降槽煅烧贮槽添加剂贮槽干飞灰槽混合器湿飞灰烟道气浸洗泥渣流真空过滤脱水土地填筑烟道气脱硫泥渣固化流程自胶结固化的特点自胶结固化的特点n优点优点n添添加加剂剂(石石灰灰、水水泥泥灰灰、粉粉煤煤灰灰)为为工工业业废废物物，达达到到废废物物利用利用n添加剂用量小，只有总量的添加剂用量小，只有总量的10%左右左右n凝结硬化时间短凝结硬化时间短n操作方便，固化体性质稳定操作方便，固化体性质稳定n对处理的废物不需要完全脱水对处理的废物不需要完全脱水n缺点缺点n只适用于含硫酸钙、亚硫酸钙泥渣的处理只适用于含硫酸钙、亚硫酸钙泥渣的处理n

21、需要熟练的操作技术和昂贵的设备需要熟练的操作技术和昂贵的设备n煅烧泥渣需消耗一定的能量煅烧泥渣需消耗一定的能量玻璃固化玻璃固化n原理原理n以以玻玻璃璃原原料料为为基基质质，在在高高温温下下煅煅烧烧固固体体废废物物，使使之之形形成成氧氧化化物物，再再加加入入添添加加剂剂和和熔熔融融的的玻玻璃璃料料混混合合，在在1000温温度烧结，冷却后形成十分坚固的稳定的玻璃体。度烧结，冷却后形成十分坚固的稳定的玻璃体。n玻璃固化的方法玻璃固化的方法n间歇式固化方法间歇式固化方法n蒸蒸发发干干燥燥、煅煅烧烧、熔熔融融等等过过程程在在罐罐内内完完成成，熔熔化化玻玻璃璃在在贮贮存存容容器器内成型。内成型。n连续式固

22、化方法连续式固化方法n蒸发、蒸发、煅烧在煅烧炉中进行煅烧在煅烧炉中进行n熔融过程在熔融炉中进行熔融过程在熔融炉中进行n采用连续进料和排料的方式采用连续进料和排料的方式n熔融过程可以是连续进料和排料，也可连续进料和间歇排料。熔融过程可以是连续进料和排料，也可连续进料和间歇排料。磷酸盐的玻璃固化磷酸盐的玻璃固化硼酸盐的玻璃固化硼酸盐的玻璃固化玻璃固化的特点玻璃固化的特点n优点优点n处理效率最好处理效率最好n固化体中有害元素的浸出率最低固化体中有害元素的浸出率最低n固化减容系数最大固化减容系数最大n玻璃固化体有较高的导热性、热稳定性和辐射稳定性。玻璃固化体有较高的导热性、热稳定性和辐射稳定性。n缺点缺点n装置较复杂装置较复杂n处理费用昂贵处理费用昂贵n工作温度高，设备损坏严重工作温度高，设备损坏严重n8001200，会会产产生生有有害害气气体体，含含有有挥挥发发金金属属，要要求求有尾气处理。有尾气处理。课程思考题课程思考题n何为固化技术？固化分为哪几大类？何为固化技术？固化分为哪几大类？n试试述述石石灰灰固固化化和和热热塑塑性性材材料料固固化化的的原原理理，比比较其特点？较其特点？n论述水泥固化的特点？论述水泥固化的特点？n无无机机废废物物固固化化和和有有机机废废物物固固化化的的优优缺缺点点各各是是什么？什么？