固体废弃物的危害及固化处理

1、化工安全与环保论文固体废弃物的危害及固化处理技术固体废弃物由于产生量大。处理与处置水平与废气、废水处理水平相比要低的多，综合利用少、占地多、危害严重。是影响环境的主要问题之一。一、固体废弃物的定义及来源固体废弃物通常指人类在生产、加工、流通消费以及生活过程中产生的固态、半固态废弃物质，实际上就是指不可能再加以利用的部分物质，比如大量城市垃圾工业废料、家庭垃圾等等。固体废弃物，可分为有机废物和无机废物，有害废物和一般有害废物，而其形状分为固体的(颗粒状、粒状、块状)和泥状的。固体废弃物的有害废物包括有毒、易燃、易爆、腐蚀性、反应性、放射性物资。但通常我们仅按来源分为工业固体废物、城市垃圾、农业固

2、体废物、矿业固体废物及放射性固体废物五类。根据国家工业污染调查办公室公布的资料。全国煤矸石锅炉等十类工业废弃物排放量的利用率仅2244，所以固体废弃物的处理量是很大的。二、固体废弃物的特点及其危害与废水、废气相比，固体废弃物具有几个显著的特点：第一，固体废弃物中含有许多污染成份，而人们对这类污染存在一定滞呆的错觉。第二，在自然条件影响下。固体废弃物中的一些有害成份会转入大气、水体及土壤中。第三，由于上述两个特点。决定固体废弃物从产生、运输、处理、贮存、处置。每个环节都必须妥善控制，使其不危害人类环境，必须具有全程管理的特点。固体废弃物对人类环境危害是多方面的，概括起来有以下几个方面：1、侵占土

3、地固体废物不像废气、废水那样到处迁移和扩散，必须占有大量的土地。城市固体废物侵占土地的现象日趋严重，我国现在堆积的工业固体废物有60亿吨，生活垃圾有5亿吨，估计每年有1000万吨固体废物无法处理而堆积在城郊或公路两旁，几万公顷的土地被它们侵吞。2、污染土壤固体废弃物不仅占用了大量土地，而且废弃物经过雨淋湿浸出毒物。使土地毒化、酸化、碱化，而且污染面积也往往超过所占面积的数倍。3、污染水体许多国家把大量的固体废物直接向江河湖海倾倒，不仅减少了水域面积，淤塞航道，而且污染水体，使水质下降。固体废物对水体的污染，有直接污染地表水，也有的下渗后污染了地下水。 4、污染大气固体废弃物对大气污染也极为严重

4、。如固体废弃物中的尾矿粉煤灰，无污泥及垃圾中的尘埃随风飘扬。进而移往远处。如粉煤灰，尾矿堆场遇4级以上风力，可剥1-15cm，灰尘高度达20-50cm。另外煤矸石中的二氯化硫，化工与石油中固体废弃物本身或在焚烧中能散发氢气和臭味，恶化周围环境。5、其他影响固体废弃物堆置不当还会造成很大灾难，淹没村庄、农田、泥石流，中断公路、铁路、堵塞河道，固体废弃物排放毒气可以引来传染病等。综合上述情况，我国在发展经济的同时，强化治理就必须加强对固体废弃物处置。三、固体废弃物处理处置技术1固化处理的原理和步骤 1.1 固化处理的原理 定义：利用物理或化学的方法将有害的固体废物与能聚结成固体的某种惰性基材混合，

5、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。固化过程：有的是将有害物质通过化学转化或引入某种稳定的晶格中的过程，也有的是将有害废物用惰性材料加以包容的过程，或是上述两种过程兼而有之。 目的：将有毒废物转化为化学或物理上稳定的物质，因此要求处理后所形成的固化体应有良好的抗渗透性，抗浸出性、抗冻融性并具有一定的机械强度和稳定的物理化学性质。 固化剂和固化体：固化所用的惰性材料称为固化剂，经固化处理后的固化产物称为固化体。 1.2 固化处理的基本步骤 （1）废物预处理 为避免废物中所含的许多化合物干扰固化过程，必须对收集的固体废物必须进行分选、干燥、中和

6、、破坏氰化物等物理的和化学的预处理。例如用水泥做固化剂时，锰、锡、铜、铝的可溶性盐类会延长凝固时间并降低固化体的物理强度。过量的水也会阻碍固化过程，含酸性物质过多则会使固化剂用量增加等等；（2）加入填充剂及固化剂 其用量一般根据实验结果来确定；（3）混合和凝硬 将废物和固化剂在混合设备中均匀混合，然后送到硬化池或处置场地中放置一段时间，使之凝硬完成硬化过程；（4）固化体的处理 根据所处理的废物的特性将固化体填埋或加以利用（如做建筑材料）。 1.3 固化处理效果 衡量固化处理效果的两项主要指标：固化体的浸出率和增容比。 （1）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。因为固

7、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所造成的。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： （2）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，ci增容比；V2固化体体积，m3；V1固化前有害废物的体积，m3。2固化处理的基本方法 根据所用固化剂的不同，固化技术可分为水泥固化、石灰固化、热塑性材料固化、热固性材料固化，自胶结固化、玻璃固化和大型包封法等。下面介绍几种常用的固化方法。2.1 水泥固化法 （1）水泥固化原理：A、含义：水泥固化是以水泥为固化剂，将有害固体废物进行固化的处理方法。B、固化过程：水泥是一种胶凝材料，

8、当它与水反应后会形成一种硅酸盐水合凝胶，将有害的固体废物微粒包容在其中并逐步形成坚硬的固化体，使有害物质被封闭在固化体内，达到稳定、无害化的目的。C、提高固化效果：为了改善固化条件，提高固化质量，有时还需加入适当的添加剂如吸附剂（活性氧化铝、粘土、蛭石等）、缓凝剂（如酒石酸、柠酸酸、硼酸盐等）、促凝剂（如水玻璃、碳酸钠等）和减水剂（表面活性剂）等。（2）水泥固化法的应用A、优点：水泥固化法具有工艺简单、材料来源广泛、处理费用低、固化体机械强度高等优点。B、缺点:水泥固化法的主要缺点是固化体的浸出率较高，体积也比原废物增大0.51.0倍，有些废物还需进行预处理和投加添加剂，这些都会造成处理费用增

9、大。 C、适用：特别适用于处理含重金属的污泥，原子能工业中的废料及其他有毒有害废物的处理中。电镀污泥的固化处理。电镀污泥的固化处理是最早开发的水泥固化技术，固化剂可采用425号硅酸盐水泥。干污泥、水泥和水的配比为（12）: 20 :（610）。水泥固化体的抗压强度可达1020MPa，铅、镉、铬的浸出浓度均低于毒性鉴别标准。电镀污泥的水泥固化处理工艺如图1。图1水泥固化法处理电镀污泥工艺流程含汞废渣的水泥固化处理。汞渣水泥固化处理时，汞渣与水泥的配比为1 ：（38），加水均匀混合后成型。再经蒸汽养护（6070下养护24小时）使其凝结硬化为固化体然后再加以深埋放置。2.2 石灰固化法 （1）石灰固

10、化法原理：石灰固化是以石灰为固化剂，以活性硅酸盐类（粉煤灰、水泥窑灰）为添加剂的一种固化方法。（2）石灰固化的应用：石灰固化法适用于固化钢铁机械行业中酸洗工序所排放的废渣、电镀污泥、烟道气脱硫废渣、石油冶炼污泥等。其固化工艺过程与水泥固化法类似。（3）优缺点：石灰固化法的优点是填料来源丰富，操作简单、处理费用低；被固化的废渣不要求脱水干燥；可在常温下操作。其缺点是固化体易受酸性介质侵蚀、抗浸出性能较差等。 2.3 热塑性材料固化法 （1）热塑性材料：指那些在加热后冷却时能反复转化和硬化的有机材料，如沥青、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、石腊等。这些材料在常温下为坚硬的固体，而在较高温度下有可塑性和流

11、动性，从而可以利用这种特性对固体废物进行固化处理。（2）沥青：是高分子碳氢化合物的混合物，具有较好的化学稳定性，粘结性，对多数酸、碱、盐类都有一定的耐腐蚀性，并具有一定的抗辐射稳定性，价格也较为低廉，因此沥青固化应用较为普遍。（3）适用：沥青固化一般可用于处理中、低放射水平的蒸发残液，废水化学处理所产生的沉渣、焚烧炉产生的残渣、废塑料、电镀污泥、砷渣等。（4）沥青固化工艺：如图2所示。图2高温混合蒸发沥青固化流程2.4 热固性材料固化法 （1）热固性材料：指在加热时变成固体并且硬化，且再进行加热或冷却时仍保持其固体状态不变的物质。目前常用的热固性材料有脲醛树脂和不饱和聚酯等，酚醛树脂及环氧树脂

12、也在小范围内使用。脲醛树脂使用方便，固化速度快，与有害物质形成的固化体有较好的耐水性、耐腐蚀性、价格也较便宜，使用较为广泛。不饱和聚酯树脂在常温常压下即可固化成型，使用方便，特别适于对有害废物和放射性废物的固化处理。（2）应用：日本冈山公害防治中心利用不饱和聚酯树脂固化处理电镀污泥，所形成的固化体抗压强度大，重量轻，表面光泽，可以做为建筑材料使用。2.5 玻璃固化法 （1）原理：玻璃固化是用玻璃原料（如氧化硅等）做为固化剂和待处理废料混合均匀，先在高温下煅烧，然后升温至11001150保温数小时，形成熔融的玻璃，冷却后再经退火处理即可得到坚固而稳定的固化体。（2）操作：玻璃固化可采用间歇式的单

13、罐操作，使煅烧、熔融都在同一罐内进行；也可采用连续式操作，煅烧和熔融分别在煅烧炉和熔融炉内完成。采用的固化配方多数是磷酸盐玻璃和硼硅酸盐玻璃。硼酸盐玻璃固化工工艺流程如图3所示。图3硼酸盐玻璃固化工艺流程（3）应用：玻璃固化主要用于处理放射性废物。它的优点是固化体致密，在水及酸碱液中浸出率小，有较高的热稳定性和辐射稳定性，增容也比较小，缺点是处理费用高，操作温度高，能耗大，设备腐蚀严重，操作过程中会产生较多的废气，必须加以收集处理，以防止二次污染的产生。 2.6 自胶结固化和大型包封法 1、自胶结固化（1）原理：在适当的条件下将废物煅烧，使其部分脱水形成有胶结作用的亚硫酸钙或半水硫酸钙，然后与粉煤灰及其他特制的添加剂混合，经凝结硬化而形成自胶结固化体。（2）优点：这种固化体具有化学稳定性高，浸出率低等优点。（3）适用：自胶结固化只适于处理含硫酸钙和亚硫酸钙的废渣。2、大型包封法过程：是用一种渗水的惰性保护层将经过处理或未经处理的废物包封起来。例如对容器装的废料，可以将玻璃纤维、增强热固性树脂（环氧树脂）及水基聚胺脂树脂的混合物喷涂在容器壁上使之形成一个坚固的外套对器内废料进行包封，