第四章-固体废物的物化处理

第四章固体废物稳定化/固化处理稳定化(Stabilization)将有毒有害污染物转变为低溶解性、低迁移性及低毒性的物质的过程。固化(Solidification)在危险废物中添加固化剂，使其转变为不可流动固体或形成紧密固体的过程。一、稳定化/固化技术的概念和方法对危险废物、其它处理过程残渣及被污染的土壤进行处理。使危险废物中所有污染组分呈现化学惰性或被包容起来，减少后续处理与处置的潜在危险。稳定化/固化技术的处理目的：具有毒性或者强反应性的危险废物处理。如液态或者泥态危险废物；其他处理过程所产生的残渣。如焚烧飞灰、放射性物质；被有害污染物污染的土壤去污。稳定化/固化技术是处理危险废物的重要手段，应用范围包括：（一）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、低迁移性及低毒性物质的过程稳定化技术主要有重金属的化学稳定化技术、有机污染物的氧化解毒技术二、固体废物的稳定化处理重金属离子的稳定化技术化学方法（中和法、氧化还原法、溶出法、化学沉淀法等）物理化学方法（吸附和离子交换法）酸碱泥渣中和剂罐式机械搅拌/池式人工搅拌将固体废物中可以发生价态变化的某些有毒有害组分通过氧化还原反应转化为无毒/低毒化学性质稳定的组分吸附剂可逆吸附具有选择性：活性炭-有机物；活性氧化铝-镍离子氢氧化物沉淀硫化物沉淀硅酸盐沉淀碳酸盐沉淀共沉淀无机/有机螯合物沉淀重金属溶出法离子交换中和法氧化还原法吸附法化学沉淀法离子交换树脂、天然或人工合成沸石、硅胶昂贵可逆重金属化学稳定化有机污染物的氧化解毒处理向废物中投加某种强氧化剂，将有机污染物转化为CO2和H2O，或转化为毒性很小的中间有机物，达到稳定化常用氧化剂有：臭氧、过氧化氢、氯气、漂白粉等有机污染物的氧化解毒处理有机污染物氧化解毒臭氧氧化解毒过氧化氢解毒氯氧化解毒理论上1058g臭氧/度电实际150g/度电，费用高自由能高，强氧化剂有紫外线照射时：OHRCOOHOOHRCH232332323ONaCNOONaCN2333OCOOHCHOCHOCH氯和漂白粉。用氯的氧化物破坏剧毒的氰化物是一种经典方法：在pH〉10ClCNOClOCNNaClOHNaCNONaOHCNCl22NaClCNClClNaCN2OHNaClCONNaOHClNaCNO2222262432铁做催化剂产生OH·35%～50%，紫外线功率500W/L五氯酚污染的土壤，99.9%，有机碳ROHOHOHR22OHRRHOH2三、固体废物固化处理常用的固化处理方法有：水泥固化、石灰固化、沥青固化、塑性材料固化、有机聚合物固化、玻璃固化、陶瓷固化等固化技术：是利用物理或化学方法将有害废物与能聚结成固体的某些惰性基材混合，从而使固体废物固定或包容在惰性固体基材中，使之具有化学稳定性或密封性的一种无害化处理技术。（一）水泥固化原理：以水泥为固化剂将危险废物进行固化的一种处理方法。适用于处理各种含重金属的污泥有害固体废物水泥添加剂水搅拌混合养护坚硬的水泥固化体水泥固化工艺图5－1电镀污泥水泥固化处理工艺流程图（二）热塑性材料固化原理：采用热塑性物质作固化剂，在一定温度下将废物进行包覆处理。热塑性材料具有常温下呈固态，高温时可变成熔融胶粘性液体的性质，主要有沥青、石蜡、聚乙烯、聚丁二烯沥青脱水有害污泥混合槽加热固化体加入130~230℃搅拌蒸发、固化沥青固化工艺四、稳定化/固化处理效果评价指标评价指标浸出速率抗压强度体积变化因数（增容比）21VVCR装桶贮存:0.1～0.5MPa作建筑材料：10MPa0()nnenmmvAtV具备一定的性能：①抗浸出性；②抗干湿性、抗冻融性；③耐腐蚀性、不燃性；④抗渗透性（固化产物）；⑤足够的机械强度（固化产物）。（1）浸出速率浸出速率是指固化体浸于水或其他溶液中时，其中危险物质的浸出速率，是鉴别固化体性能的重要指标。（2）抗压强度为了使固化体能够安全贮存，他们必须具有一定的抗压强度，如果出现破碎和散裂，会增加暴露的表面积和污染环境的可能性（3）体积变化因数（又叫增容比）固化/稳定化处理前后危险废物的体积比。即CR=V1/V2技术适用对象主要优点主要缺点水泥固化法重金属、氧化物、废酸1.水泥搅拌，技术已相当成熟；2.对废物中化学性质的变动承受力强;3.可由水泥与废物的比例来控制固化体的结构缺点与防水性；4.无需特殊的设备，处理成本低；5.废物可直接处理，无需前处理。1.废物如含特殊的盐类，会造成固化体破裂；2.有机物的分解造成裂隙，增加渗透性，降低结构强度；3.大量水泥的使用可增加固化体的体积和质量石灰固化法重金属、氧化物、废酸1所用物料来源方便，价格便宜；2操作不需特殊设备及技术；3.产品通常便于装卸，渗透性有所降低1.固化体的强度较低，需较长的养护时间；2.有较大的体积膨胀，增加清运和处置的困难沥青固化法重金属、氧化物、废酸1.有时需要对废物预先脱水或浓缩；2.固化体空隙率和污染物浸出速率均大大降低；3.固化体的增容较小1.需高温操作，安全性较差；2.一次性投资费用与运行费用比水泥固化法高塑性固化法部分非极性有机物、氧化物、废酸1固化体的渗透性较其他固化法低；2对水溶液有良好的阻隔性3接触液损失率远低于水泥固化与石灰固化。1.需特殊设备和专业操作人员；2.废物如含氧化剂或挥发性物质，加热时会着火或逸散，在操作前先对废物干燥、破碎玻璃固化法不挥发高危性废物，核废料1固化体可长期稳定；2可利用废玻璃屑作为固化材料；3对核能废料的处理已有相当成功的技术1不适用于可燃或挥发性的废物2高温热融需消耗大量能源；3需要特殊设备及专业人员自胶结固化法硫酸钙和亚硫酸钙的废物1烧结体的性质稳定，结构强度高；2烧结体不具生物反应性及着火性1应用面较狭窄；2需要特殊设备及专业人员思考题1.何为废物固化？废物为什么要进行固化？怎样进行固化？2.如何评价废物固化的效果？3.试比较各种固化方法的特点及适用性。4.试说明固体废物水泥固化处理的原理、方法及应用范围。5.试比较各种重金属离子的稳定化技术。