固体废物的固化.ppt
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1、第五节第五节 固体废物的固化处理固体废物的固化处理原理和步骤原理和步骤基本方法基本方法水泥固化水泥固化石灰固化石灰固化热塑性材料固化法热塑性材料固化法热固性材料固化法热固性材料固化法玻璃固化法玻璃固化法自胶结固化和大型包封法自胶结固化和大型包封法 固化处理固化处理利用物理或化学方法将有害固体废物固定或包容在惰性利用物理或化学方法将有害固体废物固定或包容在惰性固体基质内,使之呈现化学稳定性或密封性。固体基质内,使之呈现化学稳定性或密封性。固化所用的惰性材料称为固化剂。有害废物经过固化处固化所用的惰性材料称为固化剂。有害废物经过固化处理所形成的固化产物称为固化体。理所形成的固化产物称为固化体。固化
2、方法固化方法水泥固化、石灰固化、热塑性材料固化、有机聚合物水泥固化、石灰固化、热塑性材料固化、有机聚合物固化、自胶结固化、玻璃固化固化、自胶结固化、玻璃固化对固化处理的对固化处理的基本要求基本要求 (1 1)有有害害废废物物经经过过固固化化处处理理后后所所形形成成的的固固化化体体应应具具有有良良好好的的抗抗渗渗透透性性、抗抗浸浸出出性性、抗抗干干湿湿性性、抗抗冻冻融融性性及及足足够够的的机机械械强强度度等等,最好能作为资源加以利用。最好能作为资源加以利用。(2 2)固固化化过过程程中中材材料料和和能能量量消消耗耗要要低低,增容比要低。增容比要低。(3 3)固化工艺过程简单,便于操作。)固化工艺
3、过程简单,便于操作。水泥固化技术水泥固化技术 (Cement solidification)(Cement solidification)水水泥泥固固化化:是以水泥为固化剂将有害废物进行固化的一种处理方法,从而达到减小表面积、降低渗透性,使之能在较为安全的条件下运输与处置的目的。水水泥泥固固化化原原理理:水泥是一种无机胶结剂,经水化反应后可形成坚硬的水泥块,能将砂、石等骨料牢固地凝结在一起。水泥固化有害废物就是利用水泥的这一特性。常用作固化剂的水泥:硅硅酸酸盐盐水水泥泥和火火山山灰灰质质硅硅酸盐水泥酸盐水泥。在水泥固化处理过程中,为了改善固化条件,在水泥固化处理过程中,为了改善固化条件,提高固
4、化体的质量,有时掺入适宜的添加剂。提高固化体的质量,有时掺入适宜的添加剂。常用的添加剂有:常用的添加剂有:吸附剂:如活性氧化铝、粘土、蛭石等;吸附剂:如活性氧化铝、粘土、蛭石等;缓凝剂:如酒石酸、柠檬酸、硼酸盐等;缓凝剂:如酒石酸、柠檬酸、硼酸盐等;促凝剂:如水玻璃、铝酸钠、碳酸钠等;促凝剂:如水玻璃、铝酸钠、碳酸钠等;减水剂:如表面活性剂等。减水剂:如表面活性剂等。应用应用原子能工业固体与液体废物处理原子能工业固体与液体废物处理电镀业污泥电镀业污泥含汞污泥含汞污泥含砷泥渣含砷泥渣 图图图图 电镀污泥水泥固化处理工艺流程图电镀污泥水泥固化处理工艺流程图电镀污泥水泥固化处理工艺流程图电镀污泥水泥
5、固化处理工艺流程图 操作条件与指标操作条件与指标 水灰比水灰比 水泥与废物的配比水泥与废物的配比 pH值值 初凝时间与终凝时间初凝时间与终凝时间 添加剂添加剂 养护条件养护条件 固化产物的性能指标:固化产物的性能指标:机械强度、抗浸出性机械强度、抗浸出性一般控制在一般控制在1:2为宜为宜应通过实验确定应通过实验确定应控制在应控制在8以上以上初凝初凝:大于大于2h;终凝;终凝:48h以内以内根据固化过程性质,通过实验选择添加剂种类根据固化过程性质,通过实验选择添加剂种类与投配量与投配量(吸附剂吸附剂/促凝剂促凝剂/缓凝剂缓凝剂/减水剂减水剂)。一般在室温条件下,相对湿度大于一般在室温条件下,相对
6、湿度大于80%,养护时间约养护时间约28天。天。以石灰和具有火山灰活性的物质(如粉煤灰、垃圾焚烧灰以石灰和具有火山灰活性的物质(如粉煤灰、垃圾焚烧灰渣、水泥窑灰等)为固化基材,活性硅酸盐类为添加剂对危险渣、水泥窑灰等)为固化基材,活性硅酸盐类为添加剂对危险废物进行稳定化与固化处理的方法。废物进行稳定化与固化处理的方法。适用于稳定石油冶炼污泥、重金属污泥、氧化物、废适用于稳定石油冶炼污泥、重金属污泥、氧化物、废酸等无机污染物,并已用于烟道气脱硫的废物的固化。酸等无机污染物,并已用于烟道气脱硫的废物的固化。该法简单,物料来源方便,操作不需特殊设备及技术,该法简单,物料来源方便,操作不需特殊设备及技
7、术,比水泥固化法便宜,并在适当的处置环境,可维持波索来反应比水泥固化法便宜,并在适当的处置环境,可维持波索来反应的持续进行。石灰固化处理得到固化体的强度较低,所需养护的持续进行。石灰固化处理得到固化体的强度较低,所需养护时间较长,并且体积膨胀较大,增加清运和处置的困难,因而时间较长,并且体积膨胀较大,增加清运和处置的困难,因而较少单独使用。较少单独使用。石灰固化处理石灰固化处理(Lime solidificationLime solidificationLime solidificationLime solidification)热热塑塑性性材材料料固固化化(沥沥青青、石石蜡蜡、聚聚乙乙烯烯、
8、聚聚丙丙烯烯等等):是是用用熔熔融融的的热热塑塑性性物物质质在在高高温温下下与与干干燥燥脱脱水水危危险险废废物物混混合合,以以达达到对废物稳定化的目的的过程。到对废物稳定化的目的的过程。以以沥沥青青类类材材料料作作为为固固化化剂剂,与与危危险险废废物物在在一一定定的的温温度度、配配料料比比、碱碱度度和和搅搅拌拌作作用用下下发发生生皂皂化化反反应应,使使有有害害物物质质包包容容在在沥沥青中并形成稳定固化体的过程。青中并形成稳定固化体的过程。沥沥青青憎憎水水性性物物质质、良良好好的的黏黏结结性性、化化学学稳稳定定性性、较较高高的的耐耐腐腐蚀蚀性性。石石油油蒸蒸馏馏的的残残渣渣,其其化化学学成成分分
9、包包括括沥沥青青质质、油油分分、游离碳、胶质、沥青酸和石蜡等。游离碳、胶质、沥青酸和石蜡等。热塑性材料热塑性材料固化处理固化处理注意:含水率较高的废注意:含水率较高的废物需预先脱水;被固化物需预先脱水;被固化的废物中应尽量少含氧的废物中应尽量少含氧化性与导致沥青粘度增化性与导致沥青粘度增大的物质。大的物质。图图 高温熔化混合蒸发沥青固化流程示意图高温熔化混合蒸发沥青固化流程示意图热固性材料热固性材料固化处理固化处理(Plastic solidificationPlastic solidificationPlastic solidificationPlastic solidification)热
10、热固固性性塑塑料料固固化化(脲脲醛醛树树脂脂、聚聚酯酯、聚聚丁丁二二烯烯、酚酚醛醛树树脂、环氧树脂)脂、环氧树脂)用用热热固固性性有有机机单单体体和和经经过过粉粉碎碎处处理理的的废废物物充充分分混混合合,在在助助凝凝剂剂和和催催化化剂剂的的作作用用下下产产生生聚聚合合以以形形成成海海绵绵状状的的聚聚合合物物质质,从从而而在在每每个个废废物物颗颗粒粒的的周周围围形形成成一一层层不不透透水水的的保保护护膜膜。部部分分液体废物遗留,需干化。液体废物遗留,需干化。特别适用于对有害废物和放射性固体废物的固化处理特别适用于对有害废物和放射性固体废物的固化处理概概念念 玻璃原料为固化剂,将其与危险废物以一定
11、的配料比混合后,在10001500的高温下熔融,经退火后形成稳定的玻璃固化体。主主要要适适用用于于处处理理含含高高比比放放射射性性废废物物,不不适适宜宜于于大大型型工工业业有害固体废物的固化处理。有害固体废物的固化处理。固化剂固化剂 钠钾钠钾玻璃溶解度高,硅酸盐硅酸盐玻璃熔点高,制造困难。磷酸盐:磷酸盐:含盐量低、放射性极高的如普里克斯废液硼硼酸酸盐盐玻玻璃璃:高放废液+固化剂煅烧,升温11001150,退火浸出速率最低、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。玻璃固化处理玻璃固化处理(Glass solidificationGlass solidifica
12、tionGlass solidificationGlass solidification)自胶结固化自胶结固化(Self-cementation solidificationSelf-cementation solidificationSelf-cementation solidificationSelf-cementation solidification )利用废物自身的胶结特性来达到固化目的的方法。利用废物自身的胶结特性来达到固化目的的方法。该技术主要用来处理含有大量硫酸钙和亚硫酸钙的废物,如磷该技术主要用来处理含有大量硫酸钙和亚硫酸钙的废物,如磷石膏、烟道气脱硫废渣等。石膏、烟道气脱硫
13、废渣等。CaSO42H2O或或CaSO32H2O经煅烧成具自胶结作用半水,遇水经煅烧成具自胶结作用半水,遇水后迅速凝固和硬化。后迅速凝固和硬化。该方法不需要加入大量添加剂,废物也不需要完全脱水,工艺该方法不需要加入大量添加剂,废物也不需要完全脱水,工艺简单;固化体化学性质稳定,具有抗渗透性高、抗微生物降解简单;固化体化学性质稳定,具有抗渗透性高、抗微生物降解和污染物浸出速率低的特点,并且结构强度高;但和污染物浸出速率低的特点,并且结构强度高;但只限于含有只限于含有大量硫酸钙的废物大量硫酸钙的废物,应用面较为狭窄。此外还要求熟练的操作,应用面较为狭窄。此外还要求熟练的操作和比较复杂的设备,煅烧泥
14、渣也需要消耗一定的热量。和比较复杂的设备,煅烧泥渣也需要消耗一定的热量。图图 烟道气脱硫泥渣自胶结固化的工艺流程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(Sodium silicate solidificationSodium silicate solidification)水水玻玻璃璃(硅硅酸酸钠钠溶溶液液)固固化化:以以水水玻玻璃璃为为固固化化剂剂,无无机机酸酸类类(如如硫硫酸酸、硝硝酸酸、盐盐酸酸和和磷磷酸酸)为为助助剂剂,与与有有害害污污泥泥按按一一定定的的配配料料比比进进行行中中和和与与缩缩合合脱脱水水反反应应,形形成成凝凝胶胶体体,将将有有害污泥包容,经凝结硬化逐步形
15、成水玻璃固化体。害污泥包容,经凝结硬化逐步形成水玻璃固化体。水水玻玻璃璃固固化化电电镀镀污污泥泥时时的的配配比比为为:水水玻玻璃璃(3 3号号硅硅酸酸钠钠)混混 酸酸(纯纯 硫硫 酸酸 与与 纯纯 磷磷 酸酸 之之 比比 为为 9191)污污 泥泥 为为5.850.5593.65.850.5593.6。技术技术适用对象适用对象主要优点主要优点主要缺点主要缺点水泥水泥固化法固化法重金属、重金属、氧化物、氧化物、废酸废酸1.1.水水泥泥搅搅拌拌,技技术术已已相相当当成成熟熟;2.2.对对废废物物中中化化学学性性质质的的变变动动承承受受力力强强;3.;3.可可由由水水泥泥与与废废物物的的比比例例来来
16、控控制制固固化化体体的的结结构构缺缺点点与与防防水水性性;4.4.无无需需特特殊殊的的设设备备,处处理理成成本本低低;5.5.废废物物可可直接处理,无需前处理。直接处理,无需前处理。1.1.废废物物如如含含特特殊殊的的盐盐类类,会会造造成成固固化化体体破破裂裂;2.2.有有机机物物的的分分解解造造成成裂裂隙隙,增增加加渗渗透透性性,降降低低结结构构强强度度;3.3.大大量量水水泥泥的的使使用用可可增增加加固固化化体体的的体积和质量体积和质量石灰石灰固化法固化法重金属、重金属、氧化物、氧化物、废酸废酸1 1所用物料来源方便,价格便宜;所用物料来源方便,价格便宜;2 2操作不需特殊设备及技术;操作
17、不需特殊设备及技术;3.3.产品通常便于装卸,渗透性有所降低产品通常便于装卸,渗透性有所降低1.1.固固化化体体的的强强度度较较低低,需需较较长长的的养养护护时时间间;2.2.有有较较大大的的体体积积膨膨胀胀,增增加清运和处置的困难加清运和处置的困难沥青沥青固化法固化法重金属、重金属、氧化物、氧化物、废酸废酸1.1.有时需要对废物预先脱水或浓缩;有时需要对废物预先脱水或浓缩;2.2.固固化化体体空空隙隙率率和和污污染染物物浸浸出出速速率率均均大大大大降降低;低;3.3.固化体的增容较小固化体的增容较小 1.1.需高温操作,安全性较差;需高温操作,安全性较差;2.2.一一次次性性投投资资费费用用
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- 固体废物 固化
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