固体废物固化

固体废物固化第一页，共四十四页，2022年，8月28日1概述固化的概念

固化的机理固化剂

固化效果的评价

第二页，共四十四页，2022年，8月28日（1）固化的概念

指用物理－化学方法将有害废物掺合并包容在密实的惰性基材中，使其达到稳定化的一种过程。固化所用的惰性材料称为固化剂。有害废物经过固化处理所形成的固化产物称为固化体。有害废物经固化处理后，其渗透性和溶出性均可降低，所得固化块能安全地运输和方便地进行堆存或填埋，对稳定性和强度适宜的产品还可以作为筑路的基材。

第三页，共四十四页，2022年，8月28日（2）固化的机理

固化有两种方式，其机理也不尽相同：将有害废物通过化学转变或引入到某种晶格中达到稳定化。将有害废物用惰性材料加以包容使之与环境隔离。根据上述基本原理，固化处理方法可划分为四类：包胶固化（又称凝结固化）按固化剂：a.水泥固化；b.沥青固化；c.石灰固化；c.塑料固化按包胶结构：a.宏观包胶：将有害废物包裹在包胶体内，使其与环境隔离。b.微囊包胶：用包胶材料包覆废物的微粒。自胶结固化：适用于含有大量能成为胶凝剂的废物，（如：排烟脱硫石膏）玻璃固化：将污泥与玻璃原料一起烧制成玻璃。水玻璃固化：利用水玻璃加酸后的硬化等性能将有害废物结合，包容及吸附而固化。

第四页，共四十四页，2022年，8月28日（3）固化剂(Solidifyingagent)

固化常用的惰性材料：①水泥、沥青、塑料、石灰（凝结固化）②硅酸钠（水玻璃）、粘土（玻璃化固化）

第五页，共四十四页，2022年，8月28日（4）固化效果的评价

浸出率(leachingrate)

增容比(Enlargementratio)

第六页，共四十四页，2022年，8月28日a.浸出率(leachingrate)

定义指固化体内的有害物质在水或溶液中的浸出速度。表达式式中：ar－浸出时间内出的有害物质的量，mg；

A0－样品中含有的有害物质的量，mgF－样品的表面积，cm2；

M－样品的质量，g；

t－浸出时间，d;

第七页，共四十四页，2022年，8月28日b.增容比(Enlargementratio)

定义指固化体体积与被固化有害废物体积的比值。表达式式中：

V2－固化体体积，m3；

V1－固化前有害废物的体积，m3；

Ci—增容比。第八页，共四十四页，2022年，8月28日2水泥固化（1）原理概念：以水泥为固化剂，将有害固体废物进行固化的一种处理方法。

原理： 水泥是一种无机胶凝材料，是以水化反应的形式凝固并逐步硬化的。包括两种作用：凝胶包容(Gelencapsulation)：水泥与污泥中的水发生水化反应，生成的凝胶将污泥中的固态物质包容（污泥中的固态物成为水化物的骨料从而被水泥凝胶包容）。离子沉淀(ionicprecipitation)：水泥是一种碱性物质，污泥中的重金属离子与水泥中的OH－反应生成难溶于水的沉淀（重金属离子以其稳定的化合物形式存在与水泥制品中）。

第九页，共四十四页，2022年，8月28日①水泥

水泥的种类硅酸盐水泥：以石灰、粘土为主要原料的水泥（又叫波特兰水泥）；矿渣水泥：加入了一定量的高炉水淬渣（火山灰质）。粉煤灰水泥：加入了一定量的粉煤灰（火山灰质）。高铝水泥：加入了一定量的高铝原料，如铝土。用于固化处理的水泥主要有：硅酸盐水泥：适用于腐蚀性不强的污泥（因硅酸盐水泥易于和污泥中的油类、有机酸、金属氧化物反应，损害凝结硬化过程）。矿渣水泥：具有抗硫酸盐和抗化学腐蚀性。粉煤灰水泥：抗硫酸盐。（2）水泥与添加剂

第十页，共四十四页，2022年，8月28日②添加剂

作用改善固化条件（如早强剂），提高固化体的质量（如减水剂）。添加剂种类吸附剂（活性氧化铝等）：吸附污泥中的有害组分。缓凝剂（柠檬酸等）：获得一定的操作时间。促凝剂（水玻璃等）：提高早期强度。减水剂（Na2SO4等）：降低水灰比，提高强度。

第十一页，共四十四页，2022年，8月28日（3）水泥固化法的应用

电镀干污泥的水泥固化

含水率为75％的污泥一般工艺流程

第十二页，共四十四页，2022年，8月28日电镀干污泥的水泥固化

干污泥׃

水泥׃

水＝（1～2）׃

20׃

（6～10）抗压强度可达：10～20Mpa浸出率：Hg<0.0002mg/LCd<0.02mg/LPb<0.002mg/LCr6+<0.02mg/LAs<0.01mg/L第十三页，共四十四页，2022年，8月28日含汞废渣的固化处理汞渣：水泥=1：(3～8)第十四页，共四十四页，2022年，8月28日（4）工艺流程水泥固化的工艺流程:电镀污泥水泥配料搅拌混合成型养护深埋水、添加剂第十五页，共四十四页，2022年，8月28日（5）水泥固化法的特点

优点：有效；简单（工艺和设备及操作）；费用低。缺点固化体浸出率高（空隙率高所至）；增容比高（1.5～2）；有时需预处理（当含腐蚀性物质时），增加费用；铵离子易溢出（碱性反应）；不适合于化学泥渣（胶状物、排料困难，但可采用加锯末解决）。第十六页，共四十四页，2022年，8月28日3沥青(asphalt)固化

（1）概述概念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。沥青的性质具有粘结性、化学稳定性，弹性，塑性；具有对大多数酸、碱、盐的耐腐蚀性；一定的抗辐射性。应用范围中、低放射性蒸发残液；化学法处理废水的沉渣；焚烧灰分。第十七页，共四十四页，2022年，8月28日（2）基本方法

高温熔化混合蒸发暂时乳化法化学乳化法（自学）第十八页，共四十四页，2022年，8月28日①高温熔化混合蒸发法

（Hightemperaturemelting-vaporizationmethod）工艺流程特点

应用范围

第十九页，共四十四页，2022年，8月28日a工艺流程

工艺流程图（见图6-2）工艺流程说明在沥青贮槽通入蒸气加热，使沥青成熔融状态；在搅拌槽中进一步加热至220℃，并高速搅拌（1500～3000转／分）；在高温和高搅拌速度的条件下，污泥中的水分蒸发；排入容器，冷却后固化；蒸发气体经冷凝器冷却，冷凝液体再经处理排放，废气经静电除尘，木炭过滤，烟囱排放。

第二十页，共四十四页，2022年，8月28日图6-2高温熔化混合蒸发法沥青固化流程第二十一页，共四十四页，2022年，8月28日b特点增容比低，浓缩系数大固化体致密度高，有害物质的浸出率低，一般比水泥固化体低2～3个数量级。快速硬化：冷却后即固化导热系数低，水分蒸发慢，处理时间长（需加温，搅拌)。控制温度（加热过高造成可燃），运输，贮存要有防火措施。第二十二页，共四十四页，2022年，8月28日c应用范围

适用于量小，浸出率要求较低的污泥，如放射性污泥，电镀污泥等。第二十三页，共四十四页，2022年，8月28日②暂时乳化法

（Temporaryemulsificationmethod）主要步骤固化流程第二十四页，共四十四页，2022年，8月28日a主要步骤将污泥、沥青与表面活性剂混合成乳浆状；处理中等放射性污泥时，可采用20%活性成分（1/3烷基磺酸钠和2/3的烷基苯磺酸钠）的阴离子表面活性剂；用量与干污泥之比约6：1000；处理高放射性污泥时，可采用90%活性成分（主要为椰子壳中的氨基丙酮）的阴离子表面活性剂；用量与干污泥之比约5：100；先经过滤除去大部分水分；再升温干燥，使混合物脱水。第二十五页，共四十四页，2022年，8月28日b固化流程(solidificatingflowsheet)固化流程见图6-3。固化流程的说明对含水率为90%的污泥，先经过滤机过滤使含水率降至50%；将污泥、沥青和表面活性剂按比例一起给入螺杆挤压机；螺杆挤压机分三个区域（图6-4）：给料区：不加热，将三种物料混合；挤压区：加热至90℃，并经挤压分离水分；高温区：加热至105-110℃，将水分降至5-7%。经螺杆挤压机处理后，再给入螺旋干燥器以140-150℃的温度进一步将水分降至0.5%以下；固体和放射性盐份留在沥青内，冷却后被固化。第二十六页，共四十四页，2022年，8月28日图6-3暂时乳化法沥青固化流程第二十七页，共四十四页，2022年，8月28日图6-4双螺杆挤压机示意图

I.冷却区；II-VI.加热区第二十八页，共四十四页，2022年，8月28日(3)主要影响因素影响固化体浸出率的因素沥青的种类：直馏沥青效果较好；废物量、化学组成及混合状况：废物量与沥青的重量比以40-50为宜；残余水分：残余水分越高，浸出率越高，应控制在10%以内，最好是0.5%以内。影响固化体化学稳定性的因素硝酸盐和亚硝酸盐能降低沥青的燃点；能与沥青发生化学反应的物质也能降低沥青的稳定性。第二十九页，共四十四页，2022年，8月28日

4塑料固化原理

作为固化剂的塑料

塑料固化法的应用特点

第三十页，共四十四页，2022年，8月28日（1）原理

以塑料为固化剂与有害废物按一定的配比，加入适量的催化剂和骨料进行搅拌混合，使其共聚合固化的方法。将污泥中的固态物作为了塑料的骨料（填料）。

第三十一页，共四十四页，2022年，8月28日（2）作为固化剂的塑料热塑性塑料高温下呈熔融胶粘液体，如聚乙烯，聚氯乙烯等。热固性塑料常温或加热能固化的塑料，如脲醛树脂，不饱和聚酯等。

第三十二页，共四十四页，2022年，8月28日（3）塑料固化法的应用日本主要应用于电镀污泥，因为电镀污泥含大量重金属，有机物和油类物质，不宜用水泥固化。基本配比： 干污泥׃塑料׃

骨料＝30׃

20～35׃35～50（％）塑料固化产品的特点重量轻，外观光亮，美观，可作轻型建筑材料。第三十三页，共四十四页，2022年，8月28日（4）塑料固化法的特点优点：常温操作增容比小比重轻缺点：耐老化差需要加酸作为催化剂，故腐蚀设备。第三十四页，共四十四页，2022年，8月28日

5玻璃固化原理工艺

特点

第三十五页，共四十四页，2022年，8月28日（1）原理

应用玻璃制造技术，将污泥与玻璃原料一起玻璃化。将污泥中的有害组分固定在玻璃体中的固化技术。

第三十六页，共四十四页，2022年，8月28日（2）工艺

玻璃固化的工艺即为熔制玻璃的工艺，但须注意要满足下述条件：不含Hg,As（熔点低，易挥发造成大气污染）。当含Cd,Zn,Ni时，不应含有机物等还原性物质，（有机物中的C会使其还原成金属雾气挥发）。不含食盐类的氯化物，许多金属会被氯气还原成氯化物挥发。磷酸盐玻璃固化工艺主要用于以硫酸盐存在的钌、铯等高放射性废液；磷酸盐是作为玻璃添加剂使用，目的是降低钌、铯的挥发性；第三十七页，共四十四页，2022年，8月28日（3）特点优点在水和酸、碱溶液中的浸出率均低；增容比小；固化过程粉尘少；化学稳定性好（导热性高，耐辐射）缺点：工艺复杂，高温作业，费用高，挥发量大。

第三十八页，共四十四页，2022年，8月28日

6其他固化方法石灰固化自胶结固化水玻璃固化

其他

第三十九页，共四十四页，2022年，8月28日（