第四章固体废物的物化处理

固体废物的物化处理浮选原理：通过在固体废物与水调成的料浆中加入浮选药剂扩大不同组分可浮性的差异，再通入空气形成无数细小气泡，使目的颗粒黏附在气泡上，并随气泡上浮于料浆表面形成泡沫层后刮出，成为泡沫产品，不上浮的颗粒仍停留在料浆内，通过适当处理后废弃。浮选药剂的分类：捕收剂(collector)：能够选择性地在欲选的颗粒上，使目的颗粒表面疏水，增加可浮性，使其易于向气泡附着的药剂起泡剂(frother)：促进泡沫形成，增加分选界面的药剂调整剂：活化剂（金属阳离子、HS-、HSiO3-）抑制剂（氧、SO2、淀粉、单宁等）分散剂（水玻璃、磷酸盐）絮凝剂（腐殖酸、聚丙烯酰胺）pH调整剂（酸、碱）第二节溶剂浸出溶剂浸出：用适当的溶剂与废物作用使物料中有关的组分有选择性地溶解的物理化学过程适用：成分复杂、嵌布粒度微细且有价成分含量低的矿业固体废物、化工和冶金过程的废物中性溶剂浸出影响浸出过程的主要因素1、物料粒度及其特性2、浸出温度3、浸出压力4、搅拌速度5、其他2、据浸出剂与被浸废料的相对运动方式的不同浸出工艺可分为顺流浸出、错流浸出和逆流浸出三种。浸出剂被浸物料送后续处理浸液浸渣物料新浸出剂顺流浸出工艺流程错流浸出工艺流程浸液浸渣被浸物料浸出剂逆流浸出工艺流程固化基本理论应用于以下方面：对具有毒性或强反应性等危险废物进行处理，使其满足填埋处置的要求。其他处理过程中产生的残渣在大量土壤被有害污染物所污染的情况下对土壤进行去污。对有害污染物污染的土壤去污固化途径危险废物固化/稳定化的途径是：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。术语固化: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。稳定化:将有毒有害废物转变为低溶解性、低迁移性及低毒性的物质的过程。化学稳定化:通过化学反应使有毒物质变成不溶性化合物，使之在稳定的晶格内固定不动物理稳定化:将污泥或半固体物质与一种疏松的物料(如粉煤灰)混合生成一种粗颗粒、有土壤状坚实度的固体。评价指标具备一定的性能：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）。浸出速率

抗压强度体积变化因数装桶贮存:0.1～0.5MPa作填埋处理：>50kPa作建筑填土：>100kPa作建筑材料：>10MPa放射性固化体：前苏联>5MPa,英国>20MPa固化产品性能的判定标准1.浸出率①选择聚乙烯或聚丙烯作为浸出容器材料，以去离子水或合成海水作为浸出剂；②将一定尺寸的试验样品用尼龙丝悬挂于浸出容器中，在25±5℃；40±2℃；70±2℃；90±2℃的浸出温度下进行浸出至在试验误差范围内浸出率实际恒定不变。③从开始试验的第1，3，7，10，14，21，28，35和42d后更换浸出剂，以后每一个月更换一次。④对浸出液（包括溶解的、悬浮的、沉积的和吸附的）进行分析，从而确定固化体的类型或组成。

（2）增容比危险废物在稳定化/固定化处理前后的体积比即：Ci=V1/V2式中：Ci――增容比V2――固化体体积，m3V1――固化前有害废物的体积，m3

三、固体废物的药剂稳定化处理药剂稳定化：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吸附技术吸附剂：天然材料：黏土、沙、氧化铁、氧化镁等人工材料：活性炭、锯末、飞灰、活性氧化铝等目前常用的固化/稳定化方法有:水泥固化、石灰固化、塑性材料固化、有机聚合物固化、自胶结固化、熔融（玻璃）固化和陶瓷固化。固化技术特别适用于含重金属的废物。

固化材料

废物被掺入水泥的基质中,水泥与废物中的水分或另外添加的水分,发生水化反应后生成坚硬的水泥固化体水泥主要成分：铝、硅、铁、钙的氧化物固化基材:普通硅酸盐\矿渣硅酸盐\火山灰硅酸盐\矾土\沸石等水泥无机添加剂：蛭石、沸石、多种粘土矿物、水玻璃、无机缓凝剂、无机速凝剂和骨料等有机添加剂：硬脂肪酸丁酯、δ-糖酸丙酯、柠檬酸水泥固化过程硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等的水合反应产生Ca(OH)2

基

本

理

论水

泥

固

化危险废物、水泥、水、添加剂影响因素适用对象以水泥为基本材料的固化技术最适用于无机类型的废物，尤其是含有重金属污染物的废物。由于水泥所具有的高pH值，使得几乎所有的重金属形成不溶性的氢氧化物或碳酸盐形式而被固定在固化体中。但是汞仍然要以物理封闭的微包容形式与生态圈进行隔离，铅主要沉积于水泥水化物颗粒的外表面，而铬则较为均匀的分布于整个水化物的颗粒之中。图6－1电镀污泥水泥固化处理工艺流程图适用对象图6－1电镀污泥水泥固化处理工艺流程图汞渣水泥固化汞渣与水泥的配比：1:(3~8),加水混匀，送入模具振捣成型，再送入蒸汽养护室，在60~70℃养护24h，凝结硬化形成固体，做深埋处置优缺点石灰固化沥青固化

图6－2高温熔化混合蒸发沥青固化流程示意图沥青固化沥青固化

玻璃原料为固化剂，将其与危险废物以一定的配料比混合后，在1000～1500℃的高温下熔融，经退火后形成稳定的玻璃固化体。

钠钾玻璃熔点低，制造容易，溶解度高，硅酸盐玻璃熔点高，制造困难。

磷酸盐：含盐量低、放射性极高的如普雷克斯废液硼酸盐玻璃：高放废液+固化剂——煅烧，升温1100～1150℃，退火

浸出速率最低、增容比最小、高温操作，烧结过程需配备尾气净化系统、成本高、稳定性和耐久性差。概念固化剂特点玻

璃

固

化概念固化剂特点玻璃固化处理图6－3磷酸盐玻璃固化工艺流程图6－4硼酸盐玻璃固化工艺流程

利用废物自身的胶结特性来达到固化目的的方法。主要用来处理含有大量硫酸钙和亚硫酸钙的废物

CaSO4﹒2H2O或CaSO3﹒2H2O经煅烧成具自胶结作用的亚硫酸钙或半水硫酸钙，遇水后迅速凝固和硬化。

不需要加入大量添加剂，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、抗微生物降解和污染物浸出速率低的特点，并且结构强度高；自胶结固化原理应用及特点特点原理应用概念自胶结固化处理图6-5烟道气脱硫泥渣自胶结固化的工艺流程水玻璃固化：以水玻璃为固化剂，无机酸类（如硫酸、硝酸、盐酸和磷酸）为助剂，与有害污泥按一定的配料比进行中和与缩合脱水反应，形成凝胶体，将有害污泥包容，经凝结硬化逐步形成水玻璃固化体。