4章固体废物资源化技术 第5节 固体废物的固化与化学处理技术.ppt

第五节 固化与化学处理 一、固化 （一）概述 1. 基本概念 固化处理：是用物理-化学方法将有害废物固定或包封在惰性基材中，使之呈现化学稳定性或密封性的一种无害化处理方法。 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。 目前已应用于处理电镀污泥、砷渣、汞渣、氰渣、铬渣和镉渣。 2.固化处理的基本要求 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。 固化过程中材料和能量消耗要低，增容比要低。 工艺过程简单、便于操作。 固化剂来源丰富，价廉易得。 处理费用低。 3.固化处理的主要指标 固化体的浸出率：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。 Rin=(At/A0)/(F/M)t Rin——标准比表面的样品每天浸出的有害物质的浸出率，g/(d.cm2)； At——浸出时间内浸出的有害物质的量，mg； A0——样品中含有的有害物质的量，mg； F——样品暴露的表面积，cm2； M——样品的质量，g； t——浸出时间，d。 增容比：指所形成的固化体体积与被固化有害废物体积的比值，即 Ci=V2/V1 Ci——增容比； V2——固化体体积，m3； V1——固化前有害废物的体积，m3。 4、分类 固化处理的机理十分复杂，目前理论阐述不明确。目前的方法主要两类：1、将污染物化学转变或者引入导某种稳定的晶格中；2、将污染物直接掺入到惰性材料中进行包封。二者单独或者结合使用。主要用于处理无机废物。 按照原理分为 (1)包胶固化：据固化剂类型分为水泥、热塑性材料固化（沥青、热塑性塑料）、石灰固化、有机聚合物固化。 (2)玻璃固化。 (3)自胶结固化。 (4)水玻璃固化。 （二）包胶固化 包胶固化是采用某种固化基材对于废物块或废物堆进行包覆处理。固化剂类型：水泥、石灰、热塑性材料固化有机物聚合固化。 1.水泥固化 （1）原理 以水泥为固化剂将有害废物进行固化的一种处理方法。适于各种含重金属的污泥。 重金属离子（高pH ）氢氧化物或碳酸盐↓ （3）水泥固化工艺 有害固体废物、水泥、添加剂+水→搅拌混合→养护→水泥固化体。 要求： ①pH 8； ②水灰比在1：2左右； ③水泥与废物比：由实验确定。 ④凝固时间：初凝时间2h，终凝时间在48h以内； ⑤选择适当的添加剂； ⑥养护条件：室温、相对湿度80%、28天； 固化产物性能：抗压强度、浸出性等。 混合方法：外部搅拌混合法；筒内混合法；注入法 （4）水泥固化法的应用 电镀污泥固化处理 （5）水泥固化的特点 优点：固化工艺和设备比较简单，设备和运行费用低；水泥和添加剂便宜易得；对含水量较高的废物可以直接固化；固化产品经过沥青涂覆能有效地降低污染物的浸出，固化体的强度、耐热性、耐久性均好；产品适于投海处置，有的产品可作路基或建筑物基础材料。 缺点：产品一般都比最终废物原体积增大1.5~2.0倍，固化体中污染物的浸出率较高，须作涂覆处理；废物有的需作预处理或需要加入添加剂，因而可能影响水泥浆的凝固，并会使成本增加，废物体积增大；水泥的碱性能使铵离子变成氨气释出。 水泥固化法对含高毒重金属废物的处理特别有效， 2.石灰固化 （1）原理 以石灰为固化剂，以粉煤灰、水泥窑灰为添加剂，粉煤灰和水泥窑灰所含有的活性氧化铝和二氧化硅与石灰、水反应→坚硬物质，将废物包容 的方法。 （2）应用 适用于固化钢铁、机械的酸洗工序所排放的废液和废渣、电镀污泥、烟道脱硫废渣、石油冶炼污泥等。 固化体养护后可作为路基材料或砂坑填充物。 3.热塑性材料固化 （1）原理 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。热塑性物质在常温下呈固态，高温时变成熔融胶粘性液体，故可用来包覆废物。 常用的热塑性材料：沥青、石蜡、聚乙烯、聚丁二烯等。 （2）沥青固化 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。 沥青固化的基本方法 先将废物脱水，再同沥青在高温下混合； 或将废物与沥青共同加热脱水，再冷却、固化。 ①高温熔化混合蒸发法；将废液加入预先熔化的沥青中，在150~230℃下搅拌混合蒸发，待水分和其他挥发组分排出后，将混合物排至贮存器或处置容器中。②暂时乳化法。③化学乳化法。 影响沥青固化体性质的因素 ①影响浸出率的因素：沥青的种类；废物量、化学组成及混合状况；残余水分；某些表面活性剂的影响。 ②影响化学稳定性的因素：废物中的化合物或氧化剂。 沥青固化的优点及适应性： 优点：沥青具有良好的粘结性、化学