固体废弃物处置技术

固体废弃物处置技术第六章固体废物固化第一节概述第二节水泥固化第三节沥青固化第四节塑料固化第五节玻璃固化第六节其他固化方法基本概念：废物固化是用物理—化学方法将有害废物掺合并包容在密实的惰性基材中，使其稳定化的一种过程。固化处理机理十分复杂目前尚在研究和发展中，其固化过程有的是将有害废物通过化学转变或引入某种稳定的晶格中的过程；有的是将有害废物用情性材料加以包容的过程；有的兼有上述两种过程。第一节概述机理分析：机理十分复杂，目前还没有透彻的研究。目前采用的方法：使污染物转变或引入到某种晶格中去；通过物理过程把污染成分直接渗入到惰性基材中；或兼而有之；适用一种或几种类型的废物；主要处理无机废物，对有机废物处理效果欠佳。固化技术首先是从处理放射性废物发展起来的。今天，固化技术已应用于处理多种有毒有害废物如电镀污泥、砷渣、汞渣、氰渣、铬渣等。第一节概述固化剂：固化所用的惰性材料固化体：有害废物经过固化处理所形成的固化产物。第一节概述对固化处理的基本要求包括：①有害废物经固化处理后所形成的固化体应具有良好的抗渗透性、抗浸出性、抗干湿性、抗冻融性及足够的机械强度等，最好能作为资源加以利用，如作建筑基础和路基材料等。②固化过程中材料和能量消耗要低，增容比(即所形成的固化体体积与被固化废物的体积之比)要低③固化工艺过程简单、便于操作；④固化剂来源丰富，价廉易得。⑤处理费用低。第一节概述衡量固化处理效果的两项主要指标是固化体的浸出率和增容比。浸出率是指固化体浸于水中或其它溶液中时，其中有害物质的浸出速度。因为固化体中的有害物质对环境和水源的污染，主要是由于有害物质溶于水中造成的。所以，可用浸出率的大小预测固化体在贮存地点可能发生的情况。浸出率的数学表达式如下：说明:增容比是评价固比处理方法和衡量最终成本的一项重要指标。固化技术可按固化剂分为水泥固化、沥青固化、塑料固化、玻璃固化、石灰固化等。定义：水泥固化是以水泥为固化基材对有害废物进行包覆的一种处理方法原理：第＝节水泥固化②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、石等添加料牢固地凝结在一起。③对有害污泥进行固化时，水泥与污泥中的水分发生水化反应生成凝胶，将有害污泥微粒分别包容，井逐步硬化形成水泥固化体。可以认为这种固化体的结构主要是水泥的水化反应产物3cao.sio3，水化结晶体内包进了污泥微粒，使得污泥中的有害物质被封闭在固化体内，达到稳定化、无害化的目的。水泥与添加剂通常用作固化剂的水泥有普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、矾土水泥等。硅酸盐水泥是由石灰和粘土混合物或其它合硅、铝、铁的氧化物在约1450℃高温下煅烧，再经磨细而制得的。硅酸盐水泥是以硅酸钙为主要成分的水泥总称。添加剂水泥固化时，由于废物的特殊性，会出现混合不匀，过早或过迟凝固，产品的浸出率高，固化产物强度低的现象，应添加添加剂调节。常用的添加剂有吸附剂(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)、促凝剂(如水玻璃、铝酸钠、碳酸钠等)和减水剂(表面活性剂)等。水泥固化工艺配方原则三、水泥固化法的应用(一)电镶污泥固化处理电镀污泥水泥固化处理时，采用400一500号硅酸盐水泥为固化剂。电镀干污泥、水泥和水的配比为(1-2):20:(6-10)。其水泥固化体的抗压强度可达10一20MPa。浸出试验表明，其中重金属的溶出浓度，汞小于0.0002mg/L儿(原0.13-1.25mg/L)铬小于0.002mg／L(原1.0-80.6mg／L)；铅小于0.002mg儿(原165—243mg／L)，六价铬小于0.02mg/L(原0.3-0.4mg/L)，砷小于0.01mg/L(8.14-11.0mg/L)。电镀污泥水泥固化处理工艺婉程如图6—l所示。(二)汞渣水泥固化处理汞渣水泥固化处理时，汞渣与水泥的配比为1：(3—8)，加水混合均匀后送入模具振捣成型，然后再送入蒸汽养护室；在６０一70℃温度下养护24h，凝结硬化即形成固化体，可作深埋处置。四、水泥固化法的特点优点：电镀污泥处理十分有效设备和工艺过程简单，设备投资、动力消耗和运行费用低添加剂价廉易得对含水率较高的废物可以直接固化操作常温即可，沥青涂覆可降低污染物的浸出产品的强度、耐热性和耐久性好放射性固废安全运输适合投海或作为路基使用缺点水泥固化体的浸出率较高，需作涂覆处理；水泥固化体的增容比较高，达1．5—2；有的废物需进行预处理和投加添加剂，使处理费用增高；水泥的碱性易使铵离子转变为氨气逸出；处理化学泥渣时，由于生成胶状物，使混合器的排料较困难，需加入适量的锯末予以克服。四、水泥固化法的特点第三节沥青固化原理：沥青固化是以沥青为固化剂与有害废物在一·定的温度、配料比、碱度和搅拌作用下产生皂化反应，使有害废物均匀地包容在沥青中，形成固化体。优点良好的粘结性、化学稳定性与一定的弹性和塑性、耐腐蚀性、辐射稳定性。适用范围中、低放射水平的蒸发残液，废水化学处理产生的沉渣、焚烧炉产生的灰烬、塑料废物、电镀污泥、砷渣等。放射性废物沥青固化的基本方法有高温熔化混合蒸发法、暂时乳化法和化学乳化法三种。(一)高温熔化混合蒸发法高温熔化混合蒸发法是将废液加入预先熔化的沥青中，在150一230℃下搅拌混合蒸发，待水分和其它挥发组分排出后，将混合物排至贮存器或处置容器中。典型工艺流程二、沥青固化的基本方法放射性泥浆的暂时乳化法沥青固化分三步进行：①将污泥浆、沥青与表面活性剂混合成乳浆状(二)暂时乳化法②分离除去大部分水分，③进一步升温干燥，使混合物脱水。工艺流程(三)化学乳化法化学乳化法的操作步骤也分三步进行：①将放射性废物在常温下与乳化沥青混合，②将混合物加热，脱去水分；③将脱水干燥后的混合物排入废物容器待冷却硬化后即形成沥青固化体。三、沥青固化体的性质及其影响因秦沥青固化体的主要性能指标是它在水中的浸出率、辐照稳定性和化学稳定性。它们分别受到沥青种类、加入的废物量、废物的化学组分和残余水分等的影响。（一）影响沥青固化体浸出率的因素１、沥青的种类2．废物量、化学组成及混合状况3．残余水分４、某些表面活性剂的影响(二)影响沥青固化体化学稳定性的因素在沥青固化过程中，沥青会与某些掺入的化合物、氧化剂等发生化学作用，从而影响固化体的化学稳定性。例如纯沥青的燃点一般为420℃左右，而在掺入硝酸盐、亚硝酸盐后，共燃点降至250一330℃，因而增加了燃烧的危险性。第四节塑料固化一、塑料固化原理塑料固化是以塑料为固化剂与有害废物按一定的配料比，并加入适当的催化剂和填料(骨料)进行搅拌混合，使其共聚合固化而将有害废物包容形成具有一定强度和稳定性的固化体。塑料固化技术按所用塑塑料(树脂)不同，可分为热塑性塑料固化和热固性塑料固化两类。热塑性塑料有聚乙烯、聚氯乙烯树脂等，在常温下呈固态，高温时可变成熔融胶粘液体，将有害废物掺合包容在塑料中，冷却后即形成塑料固化体。热固性塑料有脲醛树脂和不饱和聚醋等。（粘稠液体，多孔极性材料）(二)塑料固化法的特点优点：塑料固化可以在常温下操作；为使混合物聚合凝结仅加入少量的催化剂即可；增容比和固化体的密度较小。既能处理干废渣，也能处理污泥浆。塑料固化体是不可燃的。缺点：塑料固化体耐老化性能较差；固化体—旦破裂，污染物浸出会污染环境，因此，处置前都应有容器包装，因而增加了处理费用。第五节玻璃固化第六节其它固化方法