固体废物的稳定化固化技术.ppt

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1、1第四章第四章 固体废物的稳定化固体废物的稳定化/固固化技术化技术24.1 固体废物固化固体废物固化4.1.1 概述概述4.1.2 包胶固化包胶固化4.1.3 自胶自胶结固化固化4.1.4 玻璃固化玻璃固化4.1.5 水玻璃固化水玻璃固化34.1.1 概述概述l废物物固固化化是是用用物物理理-化化学学方方法法将将有有害害废物物固固定定或或包包封封在惰性基材中使其在惰性基材中使其稳定化的一种定化的一种过程。程。l固固化化处理理方方法法可可按按原原理理分分为包包胶胶固固化化、自自胶胶结固固化化、玻璃固化和水玻璃固化。玻璃固化和水玻璃固化。l包包胶胶固固化化又又可可以以分分为水水泥泥固固化化、石石灰

2、灰基基固固化化、热塑塑性性材材料料固固化化和和有有机机聚聚合合物物固固化化等等。包包胶胶固固化化适适用用于于多种多种类型的型的废物；物；l自胶自胶结固化只适用于含有大量能成固化只适用于含有大量能成为胶胶结剂的的废物；物；l玻玻璃璃和和水水玻玻璃璃固固化化一一般般只只适适用用于于极极少少量量特特毒毒废物物的的处理。理。4对固化处理的基本要求对固化处理的基本要求有害有害废物物经固化固化处理后所形成的固化体理后所形成的固化体应具有良具有良好的抗渗透性、抗浸出性、抗干湿性、抗好的抗渗透性、抗浸出性、抗干湿性、抗冻融性及融性及足足够的机械的机械强度等，最好能作度等，最好能作为资源加以利用，如源加以利用，

3、如作建筑基作建筑基础和路基材料等；和路基材料等；固化固化过程中材料和能量消耗要低，增容比要低；程中材料和能量消耗要低，增容比要低；固化工固化工艺过程程简单、便于操作；、便于操作；固化固化剂来源丰富，价廉易得；来源丰富，价廉易得；处理理费用低。用低。l衡量固化衡量固化处理效果的两理效果的两项主要指主要指标是固化体的浸出是固化体的浸出率、抗率、抗压强度和增容比。度和增容比。l浸出率浸出率是指固化体浸于水中或其他溶液中是指固化体浸于水中或其他溶液中时，其中有害物，其中有害物质的的进出速度。出速度。l浸出率的数学表达式：浸出率的数学表达式：Rin=arM/(A0Ft)式中：式中：Rin标准比表面的准比

4、表面的样品每天浸出的有害物品每天浸出的有害物质的浸出率，的浸出率，g/(dcm2)ar 浸出浸出时间内浸出的有害物内浸出的有害物质的量，的量，mg；M 样品的品的质量，量，g；A0样品中含有的有害物品中含有的有害物质的量，的量，mg；F 样品暴露的表面品暴露的表面积，cm2；t 浸出浸出时间，d。l测量和量和评价固化体浸出率的目的价固化体浸出率的目的：在在实验室或不同的研究室或不同的研究单位之位之间，通，通过固化体固化体难溶性程度比溶性程度比较，可以可以对固化方法及工固化方法及工艺条件条件进行比行比较、改、改进或或选择；有助于有助于预计各种各种类型固化体暴露在不同的型固化体暴露在不同的环境境时

5、的性能，可用的性能，可用以估以估计有毒危有毒危险废物的固化体在物的固化体在贮存或运存或运输条件下与水接触所引条件下与水接触所引起的危起的危险大小。大小。l增容比增容比是指所形成的固化体体是指所形成的固化体体积与被固化有害与被固化有害废物体物体积的比的比值，即，即Ci=V2/V1式中：式中：Ci增容比增容比 V1固化前有害固化前有害废物的体物的体积，m3；V2固化体体固化体体积，m3。l增容比增容比是是评价固化价固化处理方法和衡量最理方法和衡量最终成本的成本的一一项重要指重要指标。l抗抗压强度度主要是用来主要是用来评价固化体的抗破碎性，价固化体的抗破碎性，减少固化体减少固化体对环境的境的污染的可

6、能性。染的可能性。7稳定化稳定化/固化技术原理固化技术原理l包容原理包容原理l吸附原理吸附原理l氧化解毒原理氧化解毒原理l超超临界流体原理界流体原理稳定化稳定化/固化技术原理固化技术原理8包容原理包容原理l包容定包容定义包容一般是指物理包容，即将有害包容一般是指物理包容，即将有害物物质包裹在具有一定包裹在具有一定强度和抗渗透度和抗渗透性的固化性的固化剂基材中，从而阻止水的基材中，从而阻止水的进入和有害物入和有害物质的浸出，达到固定的浸出，达到固定的目的。的目的。l大型包容技大型包容技术大型包容技大型包容技术是是应用一个大型的不用一个大型的不透水的透水的稳定材料，在定材料，在废物外表面形物外表面

7、形成一成一层隔离隔离层，将，将废物整体包封起物整体包封起来，从而使危来，从而使危险废物得以隔离。物得以隔离。稳定化稳定化/固化技术原理固化技术原理隔离层隔离层有害物质有害物质9包容原理包容原理l危危险废物物实际上是被包藏在上是被包藏在稳定物定物质中的非中的非连续空洞之空洞之中。中。l由于由于稳定材料的降解，或是外在因素所施加的定材料的降解，或是外在因素所施加的环境境应力力导致的物理性破坏，都会使得在很致的物理性破坏，都会使得在很长时间后，包藏于其后，包藏于其中的危中的危险废物重新迁移出来。物重新迁移出来。l影响因素：干影响因素：干-湿度的循湿度的循环变化；化；动容的循容的循环变化；化；外界流体

8、的渗入；物理外界流体的渗入；物理负荷荷导致的致的应力等。力等。稳定化稳定化/固化技术原理固化技术原理10包容原理包容原理l微包容技微包容技术在微包容技在微包容技术中，危中，危险废物是以微物是以微观的形式被固化材的形式被固化材料的晶格点料的晶格点阵所包容。所包容。l即使是即使是稳定材料已定材料已经降解降解为较小的小的颗粒状粒状态，绝大部大部分有害物分有害物质仍然被包容在封仍然被包容在封闭的空的空间之中。之中。固化材料粒子固化材料粒子危险废物粒子危险废物粒子强化材料强化材料稳定化稳定化/固化技术原理固化技术原理11吸附原理吸附原理l吸附概念吸附概念吸附是可溶性吸附是可溶性组分借助于与固体表面的接触

9、分借助于与固体表面的接触而从水中除去的而从水中除去的过程。程。吸附包括物理吸附和化学吸附。吸附包括物理吸附和化学吸附。对于于废物物处理，所理，所指的吸附主要指物理吸附。指的吸附主要指物理吸附。吸附是一种表面吸附是一种表面过程，在程，在废物物处理中，大部分具有理中，大部分具有大的活性表面的物大的活性表面的物质均可作均可作为吸附吸附剂使用。使用。稳定化稳定化/固化技术原理固化技术原理12吸附原理吸附原理l吸附的影响因素吸附的影响因素吸附能力与吸附吸附能力与吸附载体的表面体的表面积成正比。成正比。当当环境条件（境条件（pH值、环境温度、平衡境温度、平衡时间等）等）产生生变化化时，对吸附效果有明吸附效

10、果有明显的影响，甚至的影响，甚至会会发生完全解吸。生完全解吸。对于固化于固化产物通常有物通常有强度和抗渗透性的要求，度和抗渗透性的要求，强度越高，抗渗透性越好，水度越高，抗渗透性越好，水进入固化体内的入固化体内的机会就越小，可以减机会就越小，可以减轻有害物有害物质的解吸和浸出的解吸和浸出过程。程。稳定化稳定化/固化技术原理固化技术原理13吸附原理吸附原理l活性炭吸附活性炭吸附活性炭属于具有很大内表面的多孔性物活性炭属于具有很大内表面的多孔性物质。活性炭活性炭对物物质分子的吸附分四个分子的吸附分四个阶段：段：在液相本体内的在液相本体内的传输边界膜界膜传输孔孔扩散散物理吸附物理吸附扩散的速率随溶散

11、的速率随溶质浓度与温度的上升、度与温度的上升、pH值的的降低而上升。当孔降低而上升。当孔扩散作散作为控制步控制步骤时，溶，溶质分子量的增加和孔径的减少会降低整个分子量的增加和孔径的减少会降低整个过程的程的速率。速率。稳定化稳定化/固化技术原理固化技术原理14吸附原理吸附原理l影响活性炭吸附的主要因素影响活性炭吸附的主要因素因素因素影响情况影响情况溶解度溶解度难溶解于水的物质较易被吸附难溶解于水的物质较易被吸附分子结构分子结构带有支链结构的有机化合物比直链结构的易于被吸附带有支链结构的有机化合物比直链结构的易于被吸附分子量分子量分子量大的物质较易被吸附，当孔扩散作为控制步骤时，分子量大的物质较易

12、被吸附，当孔扩散作为控制步骤时，对于一定类型的活性碳和有机物，分子量超过一定范围继对于一定类型的活性碳和有机物，分子量超过一定范围继续增大，则会减小吸附率。续增大，则会减小吸附率。极性极性极性越小（即离子化程度越低），越易被吸附极性越小（即离子化程度越低），越易被吸附碳氢饱和度碳氢饱和度双碳键或三碳键（非饱和的）的有机物较单碳键有机化合双碳键或三碳键（非饱和的）的有机物较单碳键有机化合物易于被吸附物易于被吸附稳定化稳定化/固化技术原理固化技术原理15吸附原理吸附原理l活性炭吸附等温线活性炭吸附等温线l被单位数量吸附剂所吸附的有害物质的量被单位数量吸附剂所吸附的有害物质的量X/M与有害物与有害物

13、浓度浓度C的关系可以用吸附等温线来表示。的关系可以用吸附等温线来表示。l常用的是常用的是Freundlich等温线经验模型如下，等温线经验模型如下，式中：式中：X X：被吸附的污染物质量（：被吸附的污染物质量（mgmg）X=X=（C Ci i-C-Cf f）V V；V V：溶液的体积（：溶液的体积（L L）；）；M M：活性炭质量（：活性炭质量（mgmg）；）；CiCi：污染物在溶液中的初始浓度（：污染物在溶液中的初始浓度（mg/Lmg/L）；）；CfCf：污染物在溶液中的最终浓度（：污染物在溶液中的最终浓度（mg/Lmg/L）；）；K K，n n经验常数，须在实验室测定。经验常数，须在实验室

14、测定。稳定化稳定化/固化技术原理固化技术原理16吸附原理吸附原理l例例 等温常数的测定及应用等温常数的测定及应用l用用100mL浓度为浓度为600mg/L的二甲苯溶液，用不同量的活性碳放置其中，的二甲苯溶液，用不同量的活性碳放置其中，震荡震荡48小时，将样品过滤后测定二甲苯的浓度。分析结果如下表。假小时，将样品过滤后测定二甲苯的浓度。分析结果如下表。假定采用活性碳吸附技术处理二甲苯废水，废水流量为定采用活性碳吸附技术处理二甲苯废水，废水流量为10000L/d，二，二甲苯浓度为甲苯浓度为600mg/L，要求出水浓度为，要求出水浓度为10mg/L，计算活性炭的日用，计算活性炭的日用量。量。M(g)

15、M(g)Cf(mg/L)Cf(mg/L)X=(Ci-Cf)X=(Ci-Cf)V V(mg)(mg)X/M(mg/g)X/M(mg/g)Lg(X/M)Lg(X/M)Lg(CiLg(Ci）0.60.6252557.557.595.895.81.981.981.401.400.40.4999950.150.1125.3125.32.102.102.002.000.30.321221238.838.8129.3129.32.112.112.332.330.20.231031029.029.0145.0145.02.162.162.492.490.050.055105109.09.0180.0180.0

16、2.262.262.712.71答案：活性炭的日需要量为答案：活性炭的日需要量为64.6kg64.6kg。稳定化稳定化/固化技术原理固化技术原理17氧化解毒原理氧化解毒原理l氧化解毒的概念氧化解毒的概念l也称化学氧化法，是通也称化学氧化法，是通过向向废物中添加物中添加强氧化氧化剂将有将有机机组分分转化化为CO2和和H2O，也可以，也可以转化化为毒性很小的毒性很小的中中间有机物来达到解毒的目的。有机物来达到解毒的目的。l常用的氧化常用的氧化剂及反及反应机理机理l对危危险废物的化学氧化法物的化学氧化法处理是理是较为成熟的技成熟的技术，可，可以破坏多种有机分子，包括含以破坏多种有机分子，包括含氯的的

17、挥发性有机物、硫性有机物、硫醇、酚醇、酚类，以及某些无机化合物，如，以及某些无机化合物，如氰化物。化物。l常用的氧化常用的氧化剂有：臭氧、有：臭氧、过氧化氧化氢、氯气气稳定化稳定化/固化技术原理固化技术原理18氧化解毒原理氧化解毒原理l臭氧臭氧l处理理氰化物化物NaCN+O3NaCNO+O2l和和UV结合合处理有机物理有机物CH3CHO+O3 CH3COOH+O2稳定化稳定化/固化技术原理固化技术原理19氧化解毒原理氧化解毒原理l过氧化氧化氢处理硫化物理硫化物H2O2+H2S 2H2O+S 4H2O2+S 4H2O+SO42-处理理氰化物化物NaCN+H2O2NaCNO+H2Ol和和UV结合合

18、处理有机物理有机物CH2Cl2+H2O2CO2+2H2O+2HCl过氧化氧化氢的作用与臭氧相似，反的作用与臭氧相似，反应也也产生自由基生自由基OH用用过氧化氧化氢处理有机理有机污染土壤很有效，例如，用染土壤很有效，例如，用过氧化氧化氢处理被五理被五氯酚酚污染的土壤，其染的土壤，其对五五氯酚的去除率达酚的去除率达99.9%。稳定化稳定化/固化技术原理固化技术原理20氧化解毒原理氧化解毒原理l氯气气将将亚铁氧化成高氧化成高铁处理理氰化物化物NaCN+Cl2 CNCl+NaClCNCl+2NaOH NaCNO+H2O+NaCl2NaCNO+3Cl2+4NaOH N2+CO2+6NaOHl氧化解毒的影

19、响因素氧化解毒的影响因素在危在危险废物的氧化解毒物的氧化解毒处理中影响反理中影响反应进程的程的主要参数是氧化主要参数是氧化还原原电位和自由能，其他因素位和自由能，其他因素包括：包括：pH值、温度、催化、温度、催化剂等。等。稳定化稳定化/固化技术原理固化技术原理21氧化解毒原理氧化解毒原理l自由能自由能G一个氧化一个氧化剂或或还原原剂的能力大小是借助于氧化的能力大小是借助于氧化还原原电位来位来衡量，反衡量，反应是否能是否能进行，行，则取决于其自由能取决于其自由能G G=-nFE0=-RTlnK式中：式中：G：反：反应的自由能（的自由能（kcal/gmol）n：每：每gmol反反应期期间交交换的的

20、电子数；子数；F：法拉第常数，：法拉第常数，23.062（kcal/volt）；）；E0：标准准电极极电位（位（volt）R：气体常数，：气体常数，1.98*10-3（kcal/gmol.K）T：绝对温度（温度（0K）非非标准状准状态下的下的电极极电位位E：E=E0-(RTlnF)lnQ式中：式中：Q:反反应的比的比值，当，当处于平衡状于平衡状态时，Q=K。稳定化稳定化/固化技术原理固化技术原理22超临界流体原理超临界流体原理l超超临界流体的概念界流体的概念也称超也称超临界相，是当温度和界相，是当温度和压力超力超过一定一定值后造成的，后造成的，其性其性质处于液体和气体之于液体和气体之间的一种物

21、的一种物质。超超临界流体技界流体技术包括：包括：超超临界萃取界萃取和和超超临界水相氧化界水相氧化l超超临界萃取界萃取在超在超临界萃取的界萃取的过程中，在固体程中，在固体污染物中的有机物、染物中的有机物、沉淀物和水溶液都在高温高沉淀物和水溶液都在高温高压条件下溶解在超条件下溶解在超临界流界流体中，并在温度和体中，并在温度和压力降低力降低时释放出来。放出来。稳定化稳定化/固化技术原理固化技术原理23超临界流体原理超临界流体原理l超超临界水相氧化界水相氧化超超临界水相氧化界水相氧化过程是空气与被程是空气与被污染的水染的水在水的在水的临界点以上完全混合在一起，因而界点以上完全混合在一起，因而有机物可以

22、得到完全的氧化。有机物可以得到完全的氧化。稳定化稳定化/固化技术原理固化技术原理24超临界流体原理超临界流体原理l应用超用超临界流体技界流体技术时应注意的因素：注意的因素：有害物有害物质在两相之在两相之间的分配系数：的分配系数：K=Ce/Cr式中：式中：K：分配系数；：分配系数；Ce：平平衡衡时有有机机污染染物物在在萃萃取取液液中中的的浓度度（重重量百分比）量百分比）Cr：平平衡衡时有有机机污染染物物在在萃萃余余液液中中的的浓度度（重重量百分比）量百分比）例例：当当K=4时，计算算从从4kg的的原原料料中中一一次次提提取取50%有害有害污染物，至少需要多少萃取液？染物，至少需要多少萃取液？答案

23、：需要答案：需要1kg萃取液。萃取液。稳定化稳定化/固化技术原理固化技术原理25超临界流体原理超临界流体原理l价格与回收的可能性：能否将物料从超价格与回收的可能性：能否将物料从超临界流界流体中分离出来，主要取决于两种流体的密度差；体中分离出来，主要取决于两种流体的密度差；l临界温度和界温度和压力：力：为减少能量消耗和运行减少能量消耗和运行费用，用，临街街压力和温度越低越好；力和温度越低越好；l毒性、危毒性、危险性和化学反性和化学反应性：在萃取性：在萃取过程中，程中，不希望溶不希望溶质和溶和溶剂发生化学反生化学反应，但有机物在，但有机物在超超临界水相中的氧化、反界水相中的氧化、反应性是一个基本条

24、件；性是一个基本条件；l其他物理性其他物理性质，如密度和表面，如密度和表面张力。力。稳定化稳定化/固化技术原理固化技术原理26固化固化/稳定化处理技术稳定化处理技术l包胶固化包胶固化l自胶自胶结固化固化l玻璃固化玻璃固化l水玻璃固化水玻璃固化固化固化/稳定化处理技术稳定化处理技术274.1.2 包胶固化包胶固化l包胶固化是采用某种固化基材包胶固化是采用某种固化基材对废物物块或或废物堆物堆进行包覆行包覆处理。理。1.水泥固化水泥固化2.石灰固化石灰固化3.热塑性材料固化塑性材料固化4.有机物聚合固化有机物聚合固化固化固化/稳定化处理技术稳定化处理技术284.1.2.1水泥固化水泥固化l水泥固化是

25、以水泥为水泥固化是以水泥为固化剂将有害废物进固化剂将有害废物进行固化的一种处理方行固化的一种处理方法。此法非常适用于法。此法非常适用于处理各种重金属的污处理各种重金属的污泥。泥。v水泥固化法的应用；水泥固化法的应用；v水泥固化法的优点和水泥固化法的优点和缺点。缺点。固化固化/稳定化处理技术稳定化处理技术l水泥固化的工水泥固化的工艺过程程固固化化工工艺的的配配方方是是根根据据水水泥泥的的种种类、处理理要要求求以以及及废物的物的处理要求制定的。理要求制定的。l固化操作重要固化操作重要严格控制以下几个条件：格控制以下几个条件：pH值因因为大大部部分分金金属属离离子子的的溶溶解解度度与与pH值有有关，

26、关，对于金属离子的固定，于金属离子的固定，pH值有有显著的影响。著的影响。水水、水水泥泥和和废物物的的量量比比 水水分分过小小，则无无法法保保证水水泥泥的的充充分分水水合合作作用用；水水分分过大大，则会会出出现泌泌水水现象，影响固化象，影响固化块的的强度。度。凝固凝固时间其他添加其他添加剂固化固化块的成型工的成型工艺固化固化/稳定化处理技术稳定化处理技术混合方法及混合方法及设备l外部混合法外部混合法将将废物、水泥、添加物、水泥、添加剂和水在和水在单独的混合器中独的混合器中进行混合，行混合，经过充分充分搅拌后再注入拌后再注入处置容器中（置容器中（见下下图）。）。该法需要法需要设备较少，可以充分利

27、用少，可以充分利用处置置容器的容容器的容积；但在；但在搅拌混合以后混合器需要洗拌混合以后混合器需要洗涤，不但耗不但耗费人力，人力，还会会产生一定的洗生一定的洗涤废水。水。l容器内混合法容器内混合法直接在最直接在最终处置使用的容器内置使用的容器内进行混合；行混合；该法的法的优点是不点是不产生二次生二次污染物；但在操作染物；但在操作过程中受限程中受限太多。太多。该法适用于法适用于处置危害性大但数量不多的置危害性大但数量不多的废物。物。l注入法注入法固化固化/稳定化处理技术稳定化处理技术外部混合法外部混合法内部混合法内部混合法固化固化/稳定化处理技术稳定化处理技术32水泥固化法的应用水泥固化法的应用

28、l最早用于核工最早用于核工业系系统处理离子交理离子交换再生再生废液、液、报废的离子交的离子交换树脂，以及脂，以及废液在蒸液在蒸发浓缩时产生的生的污泥等方面，而后泥等方面，而后发展到展到工工业有害有害废物包括各种含重金属物包括各种含重金属污泥的泥的处理上。理上。l在被在被处理理废物中，往往含有妨碍水合作用物中，往往含有妨碍水合作用的物的物质，需加入适当的添加，需加入适当的添加剂，才能，才能够吸吸收有害物收有害物质并促并促进水泥凝固。水泥凝固。固化固化/稳定化处理技术稳定化处理技术33水泥固化法的优点和缺点水泥固化法的优点和缺点l优点：点：对含高毒重金属含高毒重金属废物的物的处理特理特别有效，有效

29、，固化工固化工艺和和设备比比较简单，设备和运行和运行费用低，用低，水泥原料和添加水泥原料和添加剂便宜易得，便宜易得，对含水量含水量较高的高的废物可以直接固化，固化物可以直接固化，固化产品品经过沥青涂覆能青涂覆能有效地降低有效地降低污染物的浸出，固化体的染物的浸出，固化体的强度、耐度、耐热性、耐久性均好，性、耐久性均好，产品适用于投海品适用于投海处置，有置，有的的产品可作路基或建筑基品可作路基或建筑基础材料。材料。l缺点：增容比大，缺点：增容比大，污染物浸出率高，需作涂覆染物浸出率高，需作涂覆处理；添加理；添加剂的使用使的使用使处理成本增加；水泥的理成本增加；水泥的碱性能使碱性能使铵离子离子变成

30、氨气成氨气释出。出。固化固化/稳定化处理技术稳定化处理技术344.1.2.2热塑性材料固化热塑性材料固化l原原理理：用用热塑塑性性物物质作作固固化化剂，在在一一定定温温度度下下将将废物物进行行包包覆覆处理理。热塑塑性性物物质在在常常温温下下呈呈固固态，高温，高温时变成粘液，可用来包覆成粘液，可用来包覆废物。物。l优点点：所所的的产品品空空隙隙少少；污染染物物浸浸出出率率低低；固固化材料抗侵化材料抗侵蚀性性强；不需；不需长时间养养护。l缺缺点点：热效效率率低低；易易产生生气气泡泡污染染空空气气；不不宜宜处理理高高放放射射性性废物物；热塑塑性性材材料料价价格格昂昂贵，操操作作复复杂；设备费用用高高

31、；对于于在在高高温温下下易易分分解解的的废物、有机溶物、有机溶剂以及以及强氧化性氧化性废物不宜使用。物不宜使用。固化固化/稳定化处理技术稳定化处理技术354.1.2.3沥青固化沥青固化l沥青青固固化化是是以以沥青青为固固化化剂与与有有害害废物物在在一一定定的的湿湿度度、配配料料比比、碱碱度度和和搅拌拌作作用用下下产生生皂皂化化反反应，使使有有害害废物物均均匀匀地地包包容容在在沥青青中中，形形成成固化体。固化体。l沥青青具具有有良良好好的的粘粘结性性、化化学学稳定定性性与与一一定定的的弹性性和和塑塑性性；对大大多多数数酸酸、碱碱、盐类有有一一定定的的耐腐耐腐蚀性。此外，它性。此外，它还具有一定的

32、具有一定的辐射射稳定性。定性。l 沥青青固固化化一一般般用用于于处理理中中、低低放放射射水水平平的的蒸蒸发残残液液，废水水化化学学处理理产生生的的沉沉渣渣，焚焚烧炉炉产生生的灰烬、塑料的灰烬、塑料废物、物、电镀污泥、砷渣等。泥、砷渣等。固化固化/稳定化处理技术稳定化处理技术36l沥青固化的基本方法青固化的基本方法：放射性放射性废物物沥青固化的基本方法有高温熔化混合青固化的基本方法有高温熔化混合蒸蒸发法、法、暂时乳化法和化学乳化法三种。乳化法和化学乳化法三种。1、高温熔化混合蒸、高温熔化混合蒸发法法 高温熔化混合蒸高温熔化混合蒸发法是将法是将废液加入液加入预先熔化的先熔化的沥青中，青中，在在15

33、0230下下搅拌混合蒸拌混合蒸发，待水分和其它，待水分和其它挥发组分分排出后，将混合物排至排出后，将混合物排至贮存器或存器或处置容器中。置容器中。4.1.2.3沥青固化沥青固化固化固化/稳定化处理技术稳定化处理技术3738l放射水平放射水平废水水浓缩液的高温熔化混合蒸液的高温熔化混合蒸发法法沥青固青固化流程。化流程。主要主要设备有有沥青青预热器、器、给料料设备和混合槽，以及和混合槽，以及废气气净化系化系统。其操作步。其操作步骤是将已熔化的是将已熔化的沥青送入混合槽，并通青送入混合槽，并通过混合槽混合槽的加的加热装置使其装置使其维持在一定的温度范持在一定的温度范围内，然后将放射性内，然后将放射性

34、废液液以一定的速率加入混合槽内，在以一定的速率加入混合槽内，在约220 条件下高速条件下高速搅拌，使拌，使沥青和青和废液充分混合。当加入的液充分混合。当加入的盐分与分与沥青的重量比达青的重量比达40%时，即可把混合物排至即可把混合物排至贮存桶内，待其冷却硬化后即形成存桶内，待其冷却硬化后即形成沥青固化青固化体。体。混合蒸混合蒸发过程程产生的二次蒸汽含有一定量的油生的二次蒸汽含有一定量的油质。其中的重油。其中的重油组分可返回棍合槽，分可返回棍合槽，轻油油组分随二次水蒸汽分随二次水蒸汽进入冷凝器，待冷入冷凝器，待冷凝后予以排放。残余的含油凝后予以排放。残余的含油废气通气通过油油雾过滤器或静器或静电

35、除除尘器器进一步一步净化，最后化，最后经过木炭木炭过滤，过滤后排入大气。后排入大气。4.1.2.3沥青固化沥青固化固化固化/稳定化处理技术稳定化处理技术39l（二）（二）暂时乳化法乳化法放放射射性性泥泥浆的的暂时乳乳化化法法沥青青固固化化分分三三个个步步骤进行行（1）将将污泥泥浆、沥青青与与表表面面活活性性剂混混合合成成乳乳浆状状；（2）分分离离除除去去大大部部分水分分水分;（3）进一步升温干燥，使混合物脱水。一步升温干燥，使混合物脱水。双双螺螺杆杆挤压机机的的暂时乳乳化化法法沥青青固固化化流流程程。其其工工作作过程程是是放放射射性性污泥泥浆经转鼓鼓真真空空过滤机机除除去去部部分分水水分分，与

36、与沥青青、表表面面活活性性剂一一起起加加入入双双螺螺杆杆挤压机机。此此机机分分三三段段:第第一一段段温温度度为90，固固体体物物质在在此此与与沥青青产生生混混合合和和包包容容两两种种作作用用，分分离离出出90%左左右右的的水水分分；第第二二段段将将分分离离出出的的水水分分除除去去;在在第第三三段段混混合合物物被被升升温温至至105110，由由双双螺螺杆杆挤压机机得得到到的的混混合合物物尚尚有有57%伪水水分分，再再送送入入螺螺旋旋干干燥燥器器，在在140150下下使使水水分分进一步减至一步减至0.5%以下。以下。4.1.2.3沥青固化沥青固化固化固化/稳定化处理技术稳定化处理技术40固化固化/

37、稳定化处理技术稳定化处理技术41l根据所根据所处理的泥理的泥浆性性质不同，需采用的表面活性不同，需采用的表面活性剂也不相同。当也不相同。当处理中放理中放污泥泥浆时，可采用含，可采用含20%活活性成分（性成分（1/3烷基磺酸基磺酸钠和和2/3烷基苯磺酸基苯磺酸钠)的阴的阴离子乳化离子乳化剂溶液，表面活性溶液，表面活性剂与干与干污泥的重量比泥的重量比约为6:1000。当。当处理高放理高放污泥泥浆时，可采用含有，可采用含有90%活性成分活性成分(主要是椰子壳中的氨基丙主要是椰子壳中的氨基丙酮)的阴离子乳的阴离子乳化化剂。活性。活性剂与干与干污泥的重量比泥的重量比约为5:100。4.1.2.3沥青固化

38、沥青固化固化固化/稳定化处理技术稳定化处理技术42l在在暂时乳乳化化法法沥青青固固化化中中，其其主主要要设备是是双双螺螺杆杆挤压机机它它主主要要由由包包括括加加料料段段、压缩段段及及蒸蒸发段段的的两两根根不不等等距距螺螺杆杆和和沥青青与与料料液液加加料料口口、二二次次蒸蒸汽汽排排出出口口、产品品出出口口和和分分段段加加热的的外外筒筒组成成。沥青青和和料料液液加加入入双双螺螺杆杆挤压机机后后，被被两两根根相相向向旋旋转的的、相相互互咬咬合合的的螺螺杆杆不不断断搅拌拌，并并沿沿着着挤压机机外外筒筒内内壁壁呈呈薄薄膜膜状状向向前前推推进。在在推推进和和搅拌拌过程程中中，水水分分被被分分离离和和蒸蒸发

39、，而而盐分却包容在分却包容在沥青中由排出口青中由排出口挤出。出。4.1.2.3沥青固化沥青固化固化固化/稳定化处理技术稳定化处理技术43l双螺杆双螺杆挤压机具有的机具有的优点是：点是：(1)蒸蒸发、固固化化和和干干燥燥在在同同一一设备中中进行行，有有利利于于简化化流流程程;(2)设备所占空所占空间较小小;(3)沥青青停停留留时间短短(约1.7min)，避避免免沥青青因因长期期受受热而而降解及硬化等降解及硬化等;(4)混混合合物物在在挤压机机内内呈呈薄薄膜膜状状分分布布，减减少少了了蒸蒸发时的的夹带现象，象，(5)强烈烈的的挤压推推送送可可使使固固化化体体有有较高高的的含含盐量量(60%)，从而

40、大大降低运行从而大大降低运行费用。用。l其其主主要要缺缺点点是是结构构复复杂，设备制制造造要要求求高高，价价格格较贵。4.1.2.3沥青固化沥青固化固化固化/稳定化处理技术稳定化处理技术44l化学乳化法的操作步化学乳化法的操作步骤也分三步也分三步进行行:（1）将放射性）将放射性废物在常温下与乳化物在常温下与乳化沥青混合青混合;（2）将混合物加）将混合物加热，脱去水分，脱去水分;（3）将脱水干燥后的混合物排入）将脱水干燥后的混合物排入废物容器，待冷物容器，待冷却硬化后即形成却硬化后即形成沥青固化体。青固化体。4.1.2.3沥青固化沥青固化固化固化/稳定化处理技术稳定化处理技术45l沥青固化体的性

41、青固化体的性质及其影响因素及其影响因素 沥青固化体的主要性能指青固化体的主要性能指标是它在水中的浸出率，是它在水中的浸出率，辐照照稳定定性和化学性和化学稳定性。定性。l影响影响沥青固化体浸出率的因素青固化体浸出率的因素 1、沥青种青种类；2、加入的、加入的废物量；物量；3、废物的化学物的化学组分及混合情况；分及混合情况；4、残余水分、残余水分5、某些表面活性、某些表面活性剂的影响等。的影响等。4.1.2.3沥青固化沥青固化固化固化/稳定化处理技术稳定化处理技术46l影响影响沥青固化体化学青固化体化学稳定性的因素定性的因素 在在沥青青固固化化过程程中中，沥青青会会与与某某些些掺入入的的化化合合物

42、物、氧氧化化剂等等发生生化化学学作作用用，从从而而影影响响固固化化体体的的化化学学稳定定性性。例例如如纯沥青青的的燃燃点点一一般般为420左左右右，而而在在掺入入硝硝酸酸盐、亚硝硝酸酸盐后后，其其燃燃点点降降至至250330，因而增加了燃，因而增加了燃烧的危的危险性。性。4.1.2.3沥青固化沥青固化固化固化/稳定化处理技术稳定化处理技术474.1.2.4塑料固化塑料固化l原理：以以塑塑料料为固固化化剂与与有有害害废物物按按一一定定的的配配料料比比，并并加加入入适适量量的的催催化化剂和和填填料料（骨骨料料）进行行搅拌拌混混合合，使使其其共共聚聚和和固固化化而而将将有有害害废物物包包容容形形成成

43、具有一定具有一定强度和度和稳定性的固化体。定性的固化体。l根根据据它它所所用用的的塑塑料料（树脂脂）不不同同，可可分分为热塑塑性性塑料固化和塑料固化和热固性塑料固化；固性塑料固化；l热塑塑性性塑塑料料有有：聚聚乙乙烯、聚聚氯乙乙烯树脂脂等等，在在常常温温下下呈呈固固态，高高温温时可可变成成熔熔融融胶胶粘粘液液体体，将将有有害害废物物掺合合包包容容在在塑塑料料中中，冷冷却却后后即即形形成成塑塑料料固固化体。化体。固化固化/稳定化处理技术稳定化处理技术48l热固固性性塑塑料料有有脲醛树脂脂和和不不饱和和聚聚酯等等。脲醛树脂脂是是一一种种无无色色透透明明的的粘粘稠稠液液体体。对多多孔孔性性极极性性材

44、材料料有有较好好的的粘粘附附力力，使使用用方方便便，固固化化速速度度快快，常常温温或或加加热都都能能很很快快固固化化。与与有有害害废物物所所形形成成的的固固化化体体具具有有较好好的的耐耐水水性性，耐耐热性性及及耐耐腐腐蚀性能，价格性能，价格较其它其它树脂便宜。脂便宜。l缺缺点点是是耐耐老老化化性性能能差差。不不饱和和聚聚酯树脂脂在在常常温温下下有有适适宜宜的的粘粘度度，可可在在常常温温、常常压下下固固化化成成型型，固固化化过程程中中无无小小分分子子形形成成，因因而而使使用用方方便便，容容易易保保证质量量，适适用用于于对有有害害废物物和放射性和放射性废物的固化物的固化处理。理。4.1.2.4塑料

45、固化塑料固化固化固化/稳定化处理技术稳定化处理技术49l不不饱和和聚聚酯树脂脂品品种种很很多多，按按用用途途分分有有通通用用树脂脂、耐酸耐酸树脂和脂和浇铸树脂等。脂等。l塑料固化的应用及其特点塑料固化的应用及其特点塑塑料料固固化化可可以以在在常常温温下下操操作作；为使使混混合合物物聚聚合合凝凝结仅加加入入少少量量的的催催化化剂即即可可；增增容容比比和和固固化化体体的的密密度度较小小。该法法既既能能处理理干干废渣，也能渣，也能处理理污泥泥浆。塑料固化体是不可燃的。塑料固化体是不可燃的。主主要要缺缺点点是是塑塑料料固固化化体体耐耐老老化化性性能能较差差；固固化化体体一一旦旦破破裂裂，污染染物物浸浸

46、出出会会污染染环境境，因因此此，处置置前前都都应有有容容器器包包装装，因因而而增增加加了了处理理费用用。如如果果以以脲醛树脂脂为固固化化剂，通通常常采采用用强酸酸作作催催化化剂，需需要要耐耐腐腐蚀的的混混合合设备或或有有耐耐瘸瘸蚀衬里里的的混混合合器器。此此外外，在在混混合合过程程中中释放放有有害害烟烟雾，污染染周周圈圈环境境。该法法还需需要要熟熟练的操作技的操作技术，以保，以保证固化固化质量。量。4.1.2.4塑料固化塑料固化固化固化/稳定化处理技术稳定化处理技术504.1.3 自胶结固化自胶结固化l定定义及原理：自胶及原理：自胶结固化是将大量硫酸固化是将大量硫酸钙或或亚硫酸硫酸钙的的废物，

47、物，在控制的条件下煅在控制的条件下煅烧到部分脱水至到部分脱水至产生有胶生有胶结作用的硫酸作用的硫酸钙或半水硫酸或半水硫酸钙状状态，然后与某些添加，然后与某些添加剂混合成稀混合成稀浆，凝固后，凝固后生成像塑料一生成像塑料一样硬的透水性差的物硬的透水性差的物质。此法原理基于。此法原理基于亚硫酸硫酸钙半水化合物最半水化合物最终能形成能形成类似与含有两个似与含有两个结晶水的硫酸晶水的硫酸钙的的固化物。固化物。l特点：自胶特点：自胶结固化法使用的添加固化法使用的添加剂是是现场可取的石灰、水泥可取的石灰、水泥灰、粉煤灰等灰、粉煤灰等废料，其凝料，其凝结硬化硬化时间短；短；产品性品性质稳定，操定，操作性能良

48、好；加入添加作性能良好；加入添加剂量只有量只有总混合物的混合物的10%左右；左右；处理理废物不需完全脱水。物不需完全脱水。固化固化/稳定化处理技术稳定化处理技术51石灰固化石灰固化l石灰固化是用石灰作基材，以粉煤灰、水泥窑灰作添加石灰固化是用石灰作基材，以粉煤灰、水泥窑灰作添加剂，专用于用于处理含有硫酸理含有硫酸盐或或亚硫酸硫酸盐类泥渣的一种方法。泥渣的一种方法。l主要用于主要用于处理理钢轨、机械工、机械工业酸洗酸洗钢铁部件部件时排除的排除的废水水和和废渣、渣、电镀工工艺产生的含重金属生的含重金属污泥以及由于采用石灰泥以及由于采用石灰吸收烟道气或石油精吸收烟道气或石油精炼气而气而产生的泥渣等。

49、固化生的泥渣等。固化产品可以品可以送到送到处置置场养养护，也可先养，也可先养护后后处置。置。l优点：使用的添加点：使用的添加剂本身是本身是废物，来源广，成本低，操作物，来源广，成本低，操作简单，不需要特殊，不需要特殊设备，被，被处理的理的废物不要求完全脱水，物不要求完全脱水，在常温下操作，没有尾气在常温下操作，没有尾气处理理问题。l缺点：固化缺点：固化产品比原品比原废物的体物的体积和重量增加和重量增加较大，易被酸大，易被酸性介性介质浸浸蚀，要，要进行表面涂覆。行表面涂覆。固化固化/稳定化处理技术稳定化处理技术524.1.4 玻璃固化玻璃固化l玻璃固化是以玻璃原料玻璃固化是以玻璃原料为固化固化剂

50、，将其与有害，将其与有害废物以一物以一定的配料比混合后，在高温定的配料比混合后，在高温(900(9001200)00)下熔融，下熔融，经退退火后即可火后即可转化化为稳定的玻璃固化体。定的玻璃固化体。l玻璃固化法主要用于固化高放玻璃固化法主要用于固化高放废废物。从玻璃固化体的物。从玻璃固化体的稳稳定性、定性、对对熔融熔融设备设备的腐的腐蚀蚀性、性、处处理理时时的的发发泡情况和增容泡情况和增容比来看，硼硅酸比来看，硼硅酸盐盐玻璃固化是最有玻璃固化是最有发发展前途的固化方法。展前途的固化方法。固化固化/稳定化处理技术稳定化处理技术534.1.4 4.1.4 玻璃固化玻璃固化n玻璃的种类繁多，普通的钠