固体废弃物处理

1、第四章第四章 固体废物的物化处理固体废物的物化处理Physical and Chemical Physical and Chemical Treatment of Solid WasteTreatment of Solid Waste1 固体废物浮选固体废物浮选2 固体废物溶剂浸出固体废物溶剂浸出3 固体废物稳定化固体废物稳定化/固化处理固化处理固体废物的物化处理方法1 flotation2 solvent extraction3 Stabilization/solidification 浮选是根据不同浮选是根据不同物质被水润湿程度物质被水润湿程度的差异而对其的差异而对其进行分离的过程。进行分

2、离的过程。润湿性润湿性(wettability)：物质被水润湿的程度。物质被水润湿的程度。亲水性亲水性(hydrophilicity)：如果颗粒易被水润湿，则：如果颗粒易被水润湿，则称该颗粒为亲水性的。称该颗粒为亲水性的。疏水性疏水性(hydrophobicity)：如颗粒不易被水润湿，：如颗粒不易被水润湿，则是疏水性的。则是疏水性的。浮选浮选影响浮影响浮选效果选效果的因素的因素浮选浮选工艺工艺浮选浮选原理原理浮选浮选药剂药剂浮选浮选设备设备料浆料浆/浮选药剂浮选药剂/扩大扩大不同组分的可浮性不同组分的可浮性差异差异/无数细小气泡无数细小气泡/目的颗粒粘附在气目的颗粒粘附在气泡上上浮泡上上浮捕

3、收剂捕收剂起泡剂起泡剂调整剂调整剂调浆调浆调药调药调泡调泡机械搅拌式机械搅拌式充气搅拌式充气搅拌式充气式充气式气体析出式气体析出式物料性质物料性质药剂条件药剂条件操作条件操作条件principlemedicament equipment technique influence factor 浮选是通过在固体废物与水调制的料浆中，加入浮选药剂，浮选是通过在固体废物与水调制的料浆中，加入浮选药剂，并通入空气形成无数细小气泡，使欲选物质颗粒粘附在气并通入空气形成无数细小气泡，使欲选物质颗粒粘附在气泡上，随气泡上浮于料浆表面成为泡沫层，然后刮出泡沫泡上，随气泡上浮于料浆表面成为泡沫层，然后刮出泡沫回收

4、；不能上浮的颗粒仍留在料浆内，适当处理后废弃。回收；不能上浮的颗粒仍留在料浆内，适当处理后废弃。浮选浮选剂剂(flotation agent)根据其根据其作用的不同可分为作用的不同可分为捕收剂捕收剂(collector)、起泡剂起泡剂(frother)和和调整剂调整剂(modifying agent)。捕收剂捕收剂(collector) 捕收剂能够捕收剂能够选择性选择性地吸附在欲选的物质颗粒表面，使其地吸附在欲选的物质颗粒表面，使其疏水性增强疏水性增强，提高可浮性提高可浮性，并牢固地，并牢固地粘附在气泡上粘附在气泡上而上浮。而上浮。良好的捕收剂应具备：良好的捕收剂应具备： 捕收作用强，具有足够

5、的活性捕收作用强，具有足够的活性 有较高的选择性有较高的选择性 易溶于水、无毒、无臭、成分稳定、不易变质易溶于水、无毒、无臭、成分稳定、不易变质 价廉易得价廉易得捕收剂捕收剂异极性异极性捕收剂捕收剂非极性非极性油类捕收剂油类捕收剂黄药黄药(ROCSSMe)油酸油酸非极性基团非极性基团极性基团、非极性基团极性基团、非极性基团脂环烷烃脂环烷烃(CnH2n+1)环烷烃环烷烃(CnH2n)煤油煤油起泡剂起泡剂(frother) 起泡剂是一种表面活性物质起泡剂是一种表面活性物质(surfactant)，主要作用在水气界主要作用在水气界面上，使其界面张力降低，促使空气在料浆中弥散，形成小气泡，面上，使其界

6、面张力降低，促使空气在料浆中弥散，形成小气泡，防止气泡兼并，增大分选界面，防止气泡兼并，增大分选界面，提高气泡与颗粒的粘附和上浮过程提高气泡与颗粒的粘附和上浮过程中的稳定性，以保证气泡上浮形成泡沫层。中的稳定性，以保证气泡上浮形成泡沫层。 常用的起泡剂有常用的起泡剂有松油、松醇油、脂肪醇松油、松醇油、脂肪醇等。等。起泡剂在气泡表面的吸附起泡剂在气泡表面的吸附起泡剂与捕收剂相互作用起泡剂与捕收剂相互作用调整剂调整剂(modifying agent) 调整剂的作用主要是调整捕收剂与物质颗粒表面之间的作用，调整剂的作用主要是调整捕收剂与物质颗粒表面之间的作用，还可调整料浆的性质，提高浮选过程的选择性

7、还可调整料浆的性质，提高浮选过程的选择性 。 按其作用可分为按其作用可分为活化剂活化剂(activator)、抑制剂、抑制剂(depressor)、介质调、介质调整剂整剂(regulator)、分散剂、分散剂(dispersant)与混凝剂与混凝剂(coagulant)。调浆调浆: 调节浮选前料浆浓度。浮选密度较大颗粒，用较浓料浆；调节浮选前料浆浓度。浮选密度较大颗粒，用较浓料浆； 浮选密度较小颗粒，用较稀料浆。浮选密度较小颗粒，用较稀料浆。调药调药: 调整浮选过程药剂。包括提高药效，合理添加，混合用药调整浮选过程药剂。包括提高药效，合理添加，混合用药, 料浆中药剂浓度调节与控制。料浆中药剂浓

8、度调节与控制。调泡调泡: 调节浮选气泡的过程。调节浮选气泡的过程。浮选前料浆的调制浮选前料浆的调制(废物的破碎，磨碎等废物的破碎，磨碎等)加药调整加药调整(搅拌搅拌)充气浮选充气浮选浓缩、脱水浓缩、脱水产产品品基本要求基本要求良好的充气作用良好的充气作用搅拌作用搅拌作用能形成比较平稳的泡沫区能形成比较平稳的泡沫区能连续工作及便于调节能连续工作及便于调节 设备类型设备类型l机械搅拌式机械搅拌式l充气搅拌式充气搅拌式l充气式充气式l气体析出式气体析出式缺缺 点点 固体废物浮选前需要破碎到一定的细度固体废物浮选前需要破碎到一定的细度 浮选时要消耗一定数量的浮选药剂且易造成环境污染或增加浮选时要消耗一

9、定数量的浮选药剂且易造成环境污染或增加 相配套的净化设施相配套的净化设施 需要一些辅助工序如浓缩、过滤、脱水、干燥等需要一些辅助工序如浓缩、过滤、脱水、干燥等应应 用用 粉煤灰中回收炭粉煤灰中回收炭 炼铜炉渣中回收金属炼铜炉渣中回收金属 废弃塑料混合物分离废弃塑料混合物分离 牙科废料中回收贵金属牙科废料中回收贵金属溶剂浸出：溶剂浸出：是用适当的溶剂与废物作用使物料中的有关的组是用适当的溶剂与废物作用使物料中的有关的组分有选择性地溶解的物理化学过程。分有选择性地溶解的物理化学过程。浸出目的：浸出目的：使物料中使物料中有用成分有用成分或或有害成分有害成分能选择性地最大限能选择性地最大限度地从度地从

10、固相固相转入转入液相液相。选择溶剂原则：选择溶剂原则： 对目的组分选择性好对目的组分选择性好 浸出率高，速率快浸出率高，速率快 成本低，容易制取，便于回收和循环使用成本低，容易制取，便于回收和循环使用 对设备腐蚀性小对设备腐蚀性小 仅发生晶格的破坏仅发生晶格的破坏化学键化学键（离子或原子）（离子或原子）物理物理溶解溶解化学化学溶解溶解发生化学反应发生化学反应交换反应交换反应氧化还原反应氧化还原反应络合反应络合反应physicaldissolution chemicaldissolution 中性浸出中性浸出浸出浸出方法方法碱浸碱浸酸浸酸浸浸出：溶剂选浸出：溶剂选择性地溶解分择性地溶解分离固体废

11、物中离固体废物中某种目的组分某种目的组分的工艺过程的工艺过程浸出剂：浸出剂：浸出过程浸出过程所用的药所用的药剂剂浸出液：浸出浸出液：浸出后含目的组分后含目的组分的溶液的溶液浸出渣：浸出浸出渣：浸出后的残渣后的残渣leaching liquor leaching residue leaching agent 中中性性溶溶剂剂浸浸出出 氯化钠浸出氯化钠浸出 如含铅废物。如含铅废物。PbSO4 + NaClPbCl2 + Na2SO4 PbCl2 + NaCl Na2PbCl4中性浸出剂是水和盐，如中性浸出剂是水和盐，如氯化钠、高价铁盐、氯化铜和次氯化钠、高价铁盐、氯化铜和次氯酸钠氯酸钠等溶液。等溶

12、液。高价铁盐浸出高价铁盐浸出 含铋废物，可浸出金属硫化矿废物含铋废物，可浸出金属硫化矿废物。Bi + FeCl3 BiCl3 + FeCl2 Bi2S3 + FeCl3 BiCl3 + FeCl2 + S0氯化铜浸出氯化铜浸出 是浸出金属硫化矿废物的良好溶剂。是浸出金属硫化矿废物的良好溶剂。 可浸出可浸出FeS2、CuFeS2、PbS、ZnS、Cu2S等。等。Cu2S + CuCl2 CuCl + S0次氯酸钠浸出次氯酸钠浸出 可浸出难被高价铁盐及高价铜离子浸出的金属硫化物。可浸出难被高价铁盐及高价铜离子浸出的金属硫化物。MoS2 + NaClO + NaOH Na2MoO4 + NaCl +

13、 Na3SO4 + H2O水浸出水浸出 如硫化铜矿经硫酸化焙烧后。如硫化铜矿经硫酸化焙烧后。CuSO4（固）（固） + H2O Cu2+ + SO42- + H2O酸性溶液浸出酸性溶液浸出简单酸浸简单酸浸 适用于简单金属氧化物、金属含氧盐及少数的金属硫化物适用于简单金属氧化物、金属含氧盐及少数的金属硫化物（FeS、NiS( )、CoS、MnS、Ni3S2 ）；）；以及大部分金属铁酸盐，以及大部分金属铁酸盐，砷酸盐和硅酸盐砷酸盐和硅酸盐 Me2Oy + H+ Mey+ + H2O ; MeOSiO2 + H+ Me2+ + H2SiO3从含铜废物中浸出铜：孔雀石（从含铜废物中浸出铜：孔雀石（Cu

14、COCuCO3 3Cu(OH)Cu(OH)2 2）、）、蓝铜矿蓝铜矿（CuCOCuCO3 3Cu(OH)Cu(OH)2 2）、）、黑铜矿（黑铜矿（CuOCuO）、）、赤铜矿赤铜矿（CuCu2 2O O）、硅孔雀石硅孔雀石（CuSiOCuSiO3 32H2H2 2O O ）、）、铜蓝（铜蓝（CuSCuS）、）、辉铜矿（辉铜矿（CuCu2 2S +OS +O2 2）、）、黄铜矿黄铜矿（CuFeSCuFeS2 2+O+O2 2）、自然铜、自然铜包括包括简单酸浸、氧化酸浸和还原酸浸简单酸浸、氧化酸浸和还原酸浸。常用的酸浸剂有稀。常用的酸浸剂有稀硫酸、浓硫酸、盐酸、硝酸、王水、氢氟酸、亚硫酸等。硫酸、浓

15、硫酸、盐酸、硝酸、王水、氢氟酸、亚硫酸等。氧化酸浸氧化酸浸 控制酸用量及氧化剂（常用控制酸用量及氧化剂（常用FeFe3+3+、ClCl2 2、O O2 2、HNOHNO3 3、NaClONaClO、MnOMnO2 2、H H2 2O O2 2等等 ）用量，几乎所有金属硫化物中金属元素被氧化溶解，）用量，几乎所有金属硫化物中金属元素被氧化溶解，硫被还原为单质硫或硫酸根。硫被还原为单质硫或硫酸根。 MeSMeS + H + H+ + + + 氧化剂氧化剂 MeMe2+2+ + S + S0 0 或或SOSO4 42-2-还可浸出某些低价金属化合物（还可浸出某些低价金属化合物（赤铜矿（赤铜矿（CuC

16、u2 2O O）、）、辉铜矿（辉铜矿（CuCu2 2S S）等）。等）。浓硫酸强氧化性可将大部分金属氧化物和氢氧化物转变为相应的硫浓硫酸强氧化性可将大部分金属氧化物和氢氧化物转变为相应的硫酸盐酸盐 MeSMeS + H + H2 2SOSO4 4 MeSO MeSO4 4 + SO + SO2 2 + S + H + S + H2 2O O 还原酸浸还原酸浸 变价金属的高价金属氧化物和氢氧化物变价金属的高价金属氧化物和氢氧化物 MeMeX XO OY Y( (或或Me(OH)Me(OH)Y Y)+ H)+ H+ + + + 还原剂还原剂 MeMen+n+ + H + H2 2O O工业上常用金

17、属铁、工业上常用金属铁、FeFe2+2+、SOSO2 2等浸出有色金属生产过程中产生的镍等浸出有色金属生产过程中产生的镍渣、锰渣、钴渣等。渣、锰渣、钴渣等。 MnOMnO2 2 + Fe + Fe2+2+ + H + H+ + Mn Mn2+2+ + Fe + Fe3+3+ + H + H2 2O O MnO MnO2 2 + Fe + H + Fe + H+ + Mn Mn2+2+ + Fe + Fe3+3+ + H + H2 2O O Co(OH) Co(OH)3 3 + SO + SO2 2 + H + H+ + Co Co2+2+ + SO + SO4 42-2- + H + H2 2

18、O O Ni(OH) Ni(OH)3 3 + SO + SO2 2 + H + H+ + Ni Ni2+2+ + SO + SO4 42+2+ + H + H2 2O O碱性溶剂浸出碱性溶剂浸出氨浸氨浸 适用于含金属铜、钴、镍及其氧化物的废物浸出。适用于含金属铜、钴、镍及其氧化物的废物浸出。 黑铜矿黑铜矿 CuO + NH4OH + (NH4)2CO3Cu(NH3)4CO3 + H2O 孔雀石孔雀石 CuCO3 Cu(OH)2 + NH4OH + (NH4)2CO3 Cu(NH3)4CO3 + H2O 而金属铜通过氧化还原反应浸出而金属铜通过氧化还原反应浸出Cu + Cu(NH3)4CO3 C

19、u2(NH3)4CO3 Cu2(NH3)4CO3 + NH4OH + (NH4)2CO3 + O2 Cu(NH3)4CO3 + H2O Cu、Co、Ni的硫化物常压氨浸常因溶解不完全而留在浸渣中。采用高压氧的硫化物常压氨浸常因溶解不完全而留在浸渣中。采用高压氧化氨浸反应式如下：化氨浸反应式如下：斑铜矿斑铜矿 Cu2FeS4 + NH3 + CO2+ O2 + H2O Cu(NH3)4SO4 + Cu(NH4)2CO3 + Fe2O3nH2O黄铜矿黄铜矿 CuFeS2 + NH3 + O2 + H2O Cu(NH3)4SO4 + (NH4)2SO4 + Fe2O3 nH2O常用的碱浸剂有常用的碱

20、浸剂有氨水、碳酸钠、苛性钠、硫化钠氨水、碳酸钠、苛性钠、硫化钠等。等。碳酸钠溶液浸出碳酸钠溶液浸出 较酸浸能力弱、但选择性好设备防腐问题较易解决。适较酸浸能力弱、但选择性好设备防腐问题较易解决。适用于含碳酸盐含量高、含钨废料、硫化钼氧化焙烧渣、含磷废物（用于含碳酸盐含量高、含钨废料、硫化钼氧化焙烧渣、含磷废物（P2O5）、）、含钒废物（含钒废物（V2O5）、）、黑钨矿（黑钨矿（(Fe,Mn)WO4）等的浸出。等的浸出。 白钨矿白钨矿 CaWO4 + Na2CO3Na2WO4 + CaCO3苛性钠溶液浸出苛性钠溶液浸出 苛性钠是拜尔法生产氧化铝的主要浸出剂，也用于高含苛性钠是拜尔法生产氧化铝的主

21、要浸出剂，也用于高含硅废物中有价成分的浸出。硅废物中有价成分的浸出。方铅矿方铅矿 PbS + NaOH Na2WO4 + CaCO3 还可用于浸出闪锌矿（还可用于浸出闪锌矿（ZnS）、）、白钨矿、黑钨矿、铝土矿（白钨矿、黑钨矿、铝土矿（Al2O3nH2O）硫化钠溶液浸出硫化钠溶液浸出 硫化钠可分解砷、锑、锡、汞等硫化物，使其生成可溶硫化钠可分解砷、锑、锡、汞等硫化物，使其生成可溶性硫代酸盐的形态转入浸液中性硫代酸盐的形态转入浸液中。As2O3(Sb2O3、SnS2 、HgS)+ Na2S Na3AsS3(Na3SbS3、Na2SnS3、Na2HgS2)为防止硫化钠水解，提高浸出率，实践中常用硫

22、化钠和苛性钠的混合液作为为防止硫化钠水解，提高浸出率，实践中常用硫化钠和苛性钠的混合液作为浸出剂。浸出剂。浸出操作要保证有较高的浸出率(leaching efficiency)。浸出率是目的溶质进入溶液的质量分数。设废物干质为Q(t),废物中某组分的含量为a（%），浸出液体积为V(m3),该组分在浸出液中的含量为C(t/m3),浸出渣干质量为m(t), 浸渣中该组分含量为（%）浸出率浸出率( 浸浸)%QamQaQVC100100 浸浸影响因素：物料粒度及其特性 size浸出温度 temperature浸出压力 pressure搅拌速度 mixing rate其他因素的影响渗滤浸出槽渗滤浸出槽机

23、械搅拌浸出槽机械搅拌浸出槽空气搅拌浸出槽空气搅拌浸出槽流态化逆流浸出槽流态化逆流浸出槽高压釜高压釜工艺工艺设备设备渗滤浸出渗滤浸出搅拌浸出搅拌浸出顺流浸出顺流浸出逆流浸出逆流浸出错流浸出错流浸出废料的运废料的运动方式动方式废料与浸废料与浸出剂的相出剂的相对运动方对运动方式式含锰、锌渣溶剂浸出工艺流程图含锰、锌渣溶剂浸出工艺流程图渗滤浸出槽结构示意图渗滤浸出槽结构示意图机械搅拌浸出槽结构示意图机械搅拌浸出槽结构示意图空气搅拌浸出槽结构示意图空气搅拌浸出槽结构示意图流态化逆流浸出塔结构示意图流态化逆流浸出塔结构示意图卧式高压釜结构示意图卧式高压釜结构示意图3.3固体废物的固化处理固体废物的固化处理

24、/solidification3.2固体废物药剂稳定化固体废物药剂稳定化/stabilization3.1固体废物稳定化固体废物稳定化/固化基础固化基础/basic theory50年代年代水泥固化水泥固化(cement)和沥青固化和沥青固化(bitumen)处理放射性废处理放射性废物物(radwaste)70年代年代“腊芙运河腊芙运河”事件事件(Love Canal chemical refuge pollution event) 重金属类等危险废物稳定化重金属类等危险废物稳定化/固化处理固化处理80年代年代稳定化稳定化/固化有关的法规固化有关的法规(laws a nd regulation

25、s)药剂药剂稳定化技术发展稳定化技术发展发展经历发展经历腊芙运河事件腊芙运河事件指发生在美国腊芙运河地区的剧毒化学废物污染事件。该运河位于纽约州指发生在美国腊芙运河地区的剧毒化学废物污染事件。该运河位于纽约州尼加拉瓜瀑布附近，是一条废弃的运河，尼加拉瓜瀑布附近，是一条废弃的运河，20世纪世纪20年代末，被霍克化学塑料公年代末，被霍克化学塑料公司买去作为废物填埋厂，共填埋了大约司买去作为废物填埋厂，共填埋了大约200多种化学废物和其他工业废物，其多种化学废物和其他工业废物，其中相当一部分是剧毒物。这些化学废物可以导致畸形、肝病、精神失常、癌症中相当一部分是剧毒物。这些化学废物可以导致畸形、肝病、

26、精神失常、癌症等多种严重疾病。等多种严重疾病。1953年后，铺上表土的填埋厂经转手后建为居民区，年后，铺上表土的填埋厂经转手后建为居民区，1976年，一场罕见的大雨冲走了地表上，使化学废物暴露出来。此后花草坏死、年，一场罕见的大雨冲走了地表上，使化学废物暴露出来。此后花草坏死、腐蚀灼伤等现象时有发生，癌症发病率明显增高，引起当地居民的恐慌不安。腐蚀灼伤等现象时有发生，癌症发病率明显增高，引起当地居民的恐慌不安。1978年，美国国家环保总局调查证实为严重的有毒化学废物污染事件。纽约州年，美国国家环保总局调查证实为严重的有毒化学废物污染事件。纽约州政府采取了一系列紧急措施进行处理，如封闭学校、疏散

27、居民、买下被化学废政府采取了一系列紧急措施进行处理，如封闭学校、疏散居民、买下被化学废物污染的全部房屋等。物污染的全部房屋等。 由于运河事件中首次出现民众自发争取环境权的现象，所以也被称为里程由于运河事件中首次出现民众自发争取环境权的现象，所以也被称为里程碑式的环境公害事件。碑式的环境公害事件。对于具有毒性或强反应性等危险性质的废物进行处理对于具有毒性或强反应性等危险性质的废物进行处理对其他处理过程所产生的残渣进行无害化处理对其他处理过程所产生的残渣进行无害化处理对被有害污染物所污染的土壤进行去污对被有害污染物所污染的土壤进行去污 主要应用主要应用发展方向发展方向 开发和研制新型的凝结剂开发和

28、研制新型的凝结剂coagulant （有机废物的凝结剂有机废物的凝结剂） 华盛顿加州大学用聚酯固化有毒化学废物华盛顿加州大学用聚酯固化有毒化学废物 在天然粘土中添加季铵盐化合物，提高其吸附性能在天然粘土中添加季铵盐化合物，提高其吸附性能 用纤维和聚合物增加水泥的耐久性用纤维和聚合物增加水泥的耐久性 开发新型的稳定化开发新型的稳定化/固化重金属危险废物技术固化重金属危险废物技术 在凝结剂中添加炉渣有利于金属的氧化还原反应在凝结剂中添加炉渣有利于金属的氧化还原反应 在普通水泥中加入粉煤灰和活性硫降低固化体孔隙率在普通水泥中加入粉煤灰和活性硫降低固化体孔隙率 对两性金属污染废物的稳定化技术优化对两性

29、金属污染废物的稳定化技术优化 ，对其与凝结剂的健合形式进行了研究，对其与凝结剂的健合形式进行了研究 危险废物从产生到处置的全过程危险废物从产生到处置的全过程 使危险废物中所有污染组分呈现化学惰性使危险废物中所有污染组分呈现化学惰性(chemical inertness) 或被或被包容包容(hold)起来，减少后续处理与处置的潜在危险起来，减少后续处理与处置的潜在危险(potential danger) 。将污染物通过化学转变，引入到某种稳定固体物质的晶格中去；将污染物通过化学转变，引入到某种稳定固体物质的晶格中去； 通过物理过程把污染物直接掺入到惰性基材中去。通过物理过程把污染物直接掺入到惰性

30、基材中去。稳定化稳定化(Stabilization) ： 将有毒有害污染物转变为低溶解将有毒有害污染物转变为低溶解 性、低迁移性及低毒性的过程。性、低迁移性及低毒性的过程。化学稳定化化学稳定化&物理稳定化物理稳定化固化固化(Solidification)：在危险废物中添加固化剂，使其转变为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。不可流动固体或形成紧密固体的过程。固化过程：利用添加剂改变废物的工程特征的过程。固化过程：利用添加剂改变废物的工程特征的过程。固化剂：固化过程所用的添加剂。固化剂：固化过程所用的添加剂。限定化：指将有毒化合物固定在固体颗粒表面的过程。

31、限定化：指将有毒化合物固定在固体颗粒表面的过程。包容化：指用稳定剂包容化：指用稳定剂/固化剂凝聚，将有毒物质或危险废物颗固化剂凝聚，将有毒物质或危险废物颗 粒包容或覆盖的过程。粒包容或覆盖的过程。具备一定的性能，即抗浸出性；抗干湿性、抗冻融性；具备一定的性能，即抗浸出性；抗干湿性、抗冻融性；耐腐蚀性、不燃性；抗渗透性（固化产物）；足够的机耐腐蚀性、不燃性；抗渗透性（固化产物）；足够的机械强度（固化产物）。械强度（固化产物）。nnntVFAaR)/(/021VVCR评价指标评价指标rate of leachingfactor of volume changecompression strengt

32、h 有有毒毒有有害害物物质质Cr、Cd、Hg、Pb、Cu、Zn等等重金属的重金属的化学稳定化技术化学稳定化技术含氯的挥发性有机含氯的挥发性有机物、硫醇、酚类、物、硫醇、酚类、氰化物等氰化物等有机污染物的氧化有机污染物的氧化解毒技术解毒技术固体废物的药剂稳定化处理固体废物的药剂稳定化处理chemical reagent stabilization 重金重金属属溶出法溶出法离子离子交换交换中和法中和法氧化氧化还原法还原法吸附法吸附法化学化学沉淀法沉淀法将固体废物中可以发将固体废物中可以发生价态变化的某些有生价态变化的某些有毒有害组分通过氧化毒有害组分通过氧化还原反应还原反应转化转化为无毒为无毒/低

33、毒化学性质稳定低毒化学性质稳定的组分的组分 吸附剂吸附剂 可逆可逆吸附具有选择性：活吸附具有选择性：活性炭性炭-有机物；活性有机物；活性氧化铝氧化铝-镍离子镍离子酸碱泥渣酸碱泥渣中和剂中和剂罐式机械搅拌罐式机械搅拌/池式人工搅拌池式人工搅拌氢氧化物沉淀氢氧化物沉淀硫化物沉淀硫化物沉淀硅酸盐沉淀硅酸盐沉淀碳酸盐沉淀碳酸盐沉淀共沉淀共沉淀无机无机/有机螯合有机螯合物沉淀物沉淀离子交换树脂、天离子交换树脂、天然或人工合成沸石、然或人工合成沸石、硅胶硅胶 昂贵昂贵 可逆可逆neutralization process oxidation reduction process stripping meth

34、odadsorption method chemical precipitation method ion exchange method 中中和和法法酸性泥渣酸性泥渣(铬泥铬泥)：石灰石、石灰、氢氧化钠、：石灰石、石灰、氢氧化钠、 碳酸钠碳酸钠碱性泥渣碱性泥渣(赤泥赤泥)：硫酸或盐酸：硫酸或盐酸neutralizer 硫酸亚铁硫酸亚铁/硫代硫酸钠硫代硫酸钠/亚硫亚硫酸氢钠酸氢钠/二氧化硫二氧化硫/煤炭煤炭/纸浆纸浆废液废液/锯木屑锯木屑/谷壳谷壳氧氧化化还还原原法法reductant-oxidant 活性炭活性炭 活性炭活性炭 有机物有机物粘土粘土金属氧化物：氧化铁、氧化镁、氧化铝金属氧化物

35、：氧化铁、氧化镁、氧化铝天然材料：锯末、沙、泥炭、沸石、软锰矿、磁铁矿、天然材料：锯末、沙、泥炭、沸石、软锰矿、磁铁矿、硫铁矿、磁黄铁矿等硫铁矿、磁黄铁矿等人工材料：飞灰、粉煤灰、高炉渣、活性氧化铝、有机人工材料：飞灰、粉煤灰、高炉渣、活性氧化铝、有机聚合物聚合物吸吸附附法法adsorbent 碱性物质：氢氧化钠、石灰、碳酸钠等碱性物质：氢氧化钠、石灰、碳酸钠等固化基材：硅酸盐水泥、石灰窑灰渣、碳酸钠等固化基材：硅酸盐水泥、石灰窑灰渣、碳酸钠等钡、镉、铅碳酸盐溶解度钡、镉、铅碳酸盐溶解度 其氢氧化物其氢氧化物 应用不广泛应用不广泛pH低，低，CO2溢出；溢出；pH高，氢氧化物高，氢氧化物化化学

36、学沉沉淀淀法法无机硫化物沉淀无机硫化物沉淀：应用仅次于氢氧化物沉淀法：应用仅次于氢氧化物沉淀法大多大多数金属硫化物溶解度低。一般保持数金属硫化物溶解度低。一般保持pH大于大于8。有机硫化物沉淀有机硫化物沉淀：较高的分子质量：较高的分子质量沉淀物易沉降、沉淀物易沉降、脱水和过滤；沉淀彻底，适用脱水和过滤；沉淀彻底，适用pH范围广。范围广。含汞废物及含重金属的粉尘（焚烧灰及飞灰等）含汞废物及含重金属的粉尘（焚烧灰及飞灰等）永久磁铁吸住。永久磁铁吸住。碳酸钙也可产生共沉淀碳酸钙也可产生共沉淀化化学学沉沉淀淀法法6322)()( 6)3 (OHFeMOHFexxMxx 43263)(OFeMOOHFe

37、Mxxxx Mn2+Zn2+Ni2+Mg2+Cu2+废物中含有的配合剂：废物中含有的配合剂：磷酸酯、柠檬酸盐、葡萄糖酸、磷酸酯、柠檬酸盐、葡萄糖酸、氨基乙酸、氨基乙酸、EDTA等形成等形成稳定可溶螯合物稳定可溶螯合物。螯环螯环Pb2+、Cd2+、Ag+、Ni2+、Cu2+，98%Co2+、Cr3+，85%；优于；优于Na2S化化学学沉沉淀淀法法强氧化剂、高温破坏强氧化剂、高温破坏高高pH破坏，破坏，Na2S高分子有机硫稳定剂，更稳定螯合物高分子有机硫稳定剂，更稳定螯合物有机有机污染物污染物氧化解毒氧化解毒臭氧氧臭氧氧化解毒化解毒过氧化过氧化氢解毒氢解毒氯氧化氯氧化解毒解毒理论上理论上1058g

38、臭氧臭氧/度电度电实际实际150g/度电，度电，费用高费用高自由能高，强氧化剂自由能高，强氧化剂有紫外线照射时有紫外线照射时：铁做催化剂产生铁做催化剂产生OH35%50%，紫外线，紫外线功率功率500W/L五氯酚污染的土壤，五氯酚污染的土壤，99.9%，有机碳，有机碳氯和漂白粉。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 pH 1010OHRCOOHOOHRCH232332323ONaCNOONaCN2333OCOOHCHOCHOCHOHRRHOH2ROHOHOHR22ClCNOClOCNNaClCNClClNaCN2NaClO

39、HNaCNONaOHCNCl22OHNaClCONNaOHClNaCNO2222262432 hydrogen peroxideozonechlorine 废物被掺入水泥的基质中废物被掺入水泥的基质中,水泥与废物中的水分或另水泥与废物中的水分或另外添加的水分外添加的水分,发生水化反应后生成坚硬的水泥固化体发生水化反应后生成坚硬的水泥固化体水泥主要成分：水泥主要成分：铝、硅、铁、钙的氧化物铝、硅、铁、钙的氧化物固化基材固化基材: 普通硅酸盐普通硅酸盐矿渣硅酸盐矿渣硅酸盐/火火 山灰硅酸盐山灰硅酸盐矾土矾土沸石水泥沸石水泥无机添加剂无机添加剂：蛭石、沸石、多种粘土矿物、水玻璃、无：蛭石、沸石、多种

40、粘土矿物、水玻璃、无 机缓凝剂、无机速凝剂和骨料等机缓凝剂、无机速凝剂和骨料等有机添加剂有机添加剂：硬脂肪酸丁酯、：硬脂肪酸丁酯、- -糖酸丙酯、柠檬酸糖酸丙酯、柠檬酸水泥固化过程硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等的水合水泥固化过程硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等的水合反应产生反应产生Ca(OH)Ca(OH)2 2基基本本理理论论固体废物的固化处理固体废物的固化处理cement solidification 水水泥泥固固化化影影响响因因素素pH 较高，氢氧化物沉淀，碳酸盐沉淀。过高，带负电荷的羟基较高，氢氧化物沉淀，碳酸盐沉淀。过高，带负电荷的羟基络合物，溶解度络合物，溶解度。Cu，9；Zn，9.3

41、 ；Cd，11.1改善固化体质量。吸附剂改善固化体质量。吸附剂沸石或蛭石加入含硫酸盐的废物中沸石或蛭石加入含硫酸盐的废物中防止其与水泥成分反应生成硫酸铝钙导致体积膨胀和破裂。蛭石防止其与水泥成分反应生成硫酸铝钙导致体积膨胀和破裂。蛭石还是骨料还是骨料水、水泥和废物的水、水泥和废物的量比量比水分过少，不能保水分过少，不能保证水泥的充分水合证水泥的充分水合作用；水分过大，作用；水分过大，出现泌水现象出现泌水现象投加促凝剂、缓投加促凝剂、缓凝剂来控制凝结凝剂来控制凝结时间，一般初凝时间，一般初凝时间时间2h,终凝终凝24h，保证混，保证混料后有足够时间料后有足够时间输送、装桶或浇输送、装桶或浇注注凝

42、凝固固时时间间应应用用 无机类的废物，多氯联苯、油和油泥、含有氯乙烯无机类的废物，多氯联苯、油和油泥、含有氯乙烯和二氯乙烷的废物、硫化物等，尤其是含有重金属污染物和二氯乙烷的废物、硫化物等，尤其是含有重金属污染物废物，也被应用于低、中放射性及垃圾焚烧厂产生的焚烧废物，也被应用于低、中放射性及垃圾焚烧厂产生的焚烧飞灰等危险废物的固化处理。飞灰等危险废物的固化处理。 采用采用400500号硅酸盐水泥为固化剂。电镀干污泥、水泥号硅酸盐水泥为固化剂。电镀干污泥、水泥 和水的配比为（和水的配比为（12）：）：20：（：（610）。固化体的抗压）。固化体的抗压 强度可达强度可达1020Mpa。浸出试验表明

43、，重金属的浸出浓度：浸出试验表明，重金属的浸出浓度：汞小于汞小于0.0002mg/L（原（原0.131.25mg/L）；）；镉小镉小 于于0.002mg/L（原（原1.080.6mg/L）；）；铅小于铅小于0.002mg/L（原（原165243mg/L）；）；六价铬小于六价铬小于0.02mg/L（原（原0.30.4mg/L）；）；砷小于砷小于0.01mg/L（原（原8.1411.0mg/L）含重金属污泥的水泥固化工艺流程图含重金属污泥的水泥固化工艺流程图特特点点概概念念应应用用及及特特点点以石灰和具有火山灰活性的物质（如粉煤灰、垃圾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

44、等）为固化基材对危险废物进行稳定焚烧灰渣、水泥窑灰等）为固化基材对危险废物进行稳定化与固化处理的方法。重金属被吸附于胶体结晶中，包裹化与固化处理的方法。重金属被吸附于胶体结晶中，包裹起来的粘结性物质。起来的粘结性物质。适用于稳定石油冶炼污泥、重金属污泥、氧化物、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。废酸等无机污染物。简单，物料来源方便，操作不需特殊设备及技术，简单，物料来源方便，操作不需特殊设备及技术，比水泥固化法便宜，并在适当的处置环境，可维持波索来比水泥固化法便宜，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，反应的持续进行。石灰

45、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，因而较少单独使用。的困难，因而较少单独使用。lime solidification 原原理理与与工工艺艺以沥青类材料作为固化剂，与危险废物在一定的温度、以沥青类材料作为固化剂，与危险废物在一定的温度、配料比、碱度和搅拌作用下发生配料比、碱度和搅拌作用下发生皂化反应皂化反应，使有害物质包容在沥，使有害物质包容在沥青中并形成稳定固化体的过程。沥青憎水性物质、良好的黏结青中并形成稳定固化体的过程。沥青憎水性物质、良好的黏结性、化学稳定性、较高的耐腐蚀性。石油蒸馏的

46、残渣，其化学成性、化学稳定性、较高的耐腐蚀性。石油蒸馏的残渣，其化学成分包括分包括沥青质沥青质、油分、游离碳、油分、游离碳、胶质、胶质、沥青酸和沥青酸和石蜡石蜡等。等。固废预处理固废预处理废物与沥青热混合废物与沥青热混合二次蒸汽净化二次蒸汽净化放射性废物沥青固化基本方法：放射性废物沥青固化基本方法：高温融化混合蒸发：如图高温融化混合蒸发：如图4-12，150230暂时乳化：混合暂时乳化：混合脱水脱水干燥，双螺杆挤压机干燥，双螺杆挤压机化学乳化：废物与乳化沥青混合化学乳化：废物与乳化沥青混合干燥脱水干燥脱水冷却硬化冷却硬化bitumen solidification高温熔化混合蒸发沥青固化流程图

47、高温熔化混合蒸发沥青固化流程图应应用用及及特特点点概概念念及及原原理理plastic material solidification 特点：引入密度较低的物质，特点：引入密度较低的物质，添加剂数量较少，固化体密添加剂数量较少，固化体密度小；但操作过程复杂度小；但操作过程复杂 ，热固性材料自身价格高昂。热固性材料自身价格高昂。由于操作中有机物的挥发，由于操作中有机物的挥发，容易引起燃烧起火，所以通容易引起燃烧起火，所以通常不能在现场大规模应用。常不能在现场大规模应用。 热固性材料固化热固性材料固化特点：特点：浸出速率低；需要的包浸出速率低；需要的包容材料少，在高温下蒸发了大容材料少，在高温下蒸发

48、了大量的水分，增容率较低。缺点量的水分，增容率较低。缺点是高温操作，耗能较多；会产是高温操作，耗能较多；会产生大量的挥发性物质，其中有生大量的挥发性物质，其中有些是有害的物质；有时废物中些是有害的物质；有时废物中含有热塑性物质或某些溶剂，含有热塑性物质或某些溶剂，影响稳定剂和最终的稳定效果影响稳定剂和最终的稳定效果热塑性材料固化热塑性材料固化应用：低水平有机放射性废物（如放射性离子交换树脂）、非蒸发性的、液体状态的有机危险废物概概念念固固化化剂剂特特点点glass solidification 磷酸盐玻璃固化工艺流程图磷酸盐玻璃固化工艺流程图硼酸盐玻璃固化工艺流程图硼酸盐玻璃固化工艺流程图原原

49、理理应应用用及及特特点点 CaSO42H2O或或CaSO32H2O经煅烧成具自胶结作经煅烧成具自胶结作用成半水，遇水后迅速凝固和硬化。用成半水，遇水后迅速凝固和硬化。 不需要加入大量添加剂，废物也不需要完全脱水，工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、抗微生物降解和污染物浸出速率低的特点，并且结构强度高；但物降解和污染物浸出速率低的特点，并且结构强度高；但只限于含有大量硫酸钙的废物，应用面较为狭窄。此外还只限于含有大量硫酸钙的废物，应用面较为狭窄。此外还要求熟练的操作和比较复杂的设备，煅烧泥渣也需要消耗要求熟练的操作和比较复杂的设备，煅烧泥渣也需要消耗一定的热量。一定的热量。 self bonding board solidification 技术技术适用对象适用对象主要优点主要优点主要缺