第四章固体废物的物化处理

促进泡沫形成，增加分选界面，与捕收剂联合使用。如：松醇油、脂肪醇等。2.起泡剂气泡气泡气泡气泡起泡剂图4-1起泡剂在气泡表面的吸附图4-2起泡剂与捕收剂相互作用调整捕收剂作用及介质条件的药剂。

3.调整剂活化剂（金属阳离子、HS-、HSiO3-）、抑制剂（O2、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）等三、浮选工艺过程（P93)1.调浆：调节浮选前料浆浓度。2.调药：药剂的种类、数量、浓度调节与控制等，通过实验确定。3.调泡：调节气泡的过程。a.正浮选：有用物质浮入泡沫产物，无用或回收价值不大的物质留在料浆中。b.反浮选：无用物质浮入泡沫产物，有用物质留在料浆中。当废物中含有两种或两种以上有用物质，采用优先浮选、混合浮选方法。影响浮选效果因素：物料性质（如颗粒的润湿性、颗粒的大小等）、药剂条件（如药剂的种类、用量、药剂组合等）、操作条件（如充气量的大小、液面高低等）四、浮选设备（P94)目前应用最广泛的浮选机是机械搅拌式浮选机。气泡在浮选机内运动状况：充气搅拌区；分离区；泡沫区。第二节固体废物稳定化/固化处理（1）对危险废物进行处理，满足后续处理或填埋要求；（2）其它处理过程中产生残渣的无害化处理；（3）对被有害污染物污染的土壤进行去污。一、概述（P107)1.稳定化/固化目的2.稳定化:将有害污染物转变为低溶解性、低迁移性及低毒性物质的过程。化学稳定化：通过化学反应使有毒物质变成不溶性化合物。物理稳定化：通过物理过程将污染物直接掺合到惰性材料中。3.固化将危险废物转为不可流动固体或形成紧密固体的过程。一种特定的稳定化过程。4.限定化：将有毒化合物固定在固体粒子表面的过程。5.包容化：用稳定剂/固化剂将有毒物质或危险废物颗粒包容或覆盖的过程。二.稳定化/固化效果评价指标vn—浸出速率，cm/d；mn—第n个浸提剂更换期内浸出的污染物质量，g；m0—样品中原有的污染物质量，mg；Ae—样品暴露表面积，cm2；V—样品体积，m3；tn—第n个浸提剂更换期的时间，d。（1）浸出速率vn越小，固化效果越好。Vn实际上是“递减浸出速率”。评价固化体浸出速率目的：对固化工艺/方法进行比较；预测固化体在不同环境中的性能。固化体浸于水或其他溶液中时，固化体中危险物质的浸出速度。（2）增容比CRV2—固化体体积，m3；V1—固化前废物体积，m3。CR越小，固化效果越好。（3）抗压强度保证固化体安全贮存的重要指标。抗压强度高，危险组分浸出速率低。三、固体废物药剂稳定化处理（P109）（一）重金属离子的稳定化1、中和法处理含重金属的酸、碱性泥渣。根据废物的酸碱性、含量、药剂的来源等选择中和剂。酸渣：石灰石、石灰。碱渣：硫酸或盐酸。还原剂：FeSO4/Na2S2SO4/NaHSO3等。Cr6+Hg2+As5+Cr3+Hg0As3+氧化还原反应2、氧化还原法3、化学沉淀法（1）氢氧化物沉淀法：投加碱性物质，pH是关键。（2）硫化物沉淀法无机硫化物沉淀：大多数重金属硫化物溶解度<氢氧化物溶解度，pH>8。有机硫化物沉淀：（3）硅酸盐沉淀水和金属离子与二氧化硅或硅胶不同比例结合，pH范围2～11）（4）碳酸盐沉淀:应用不广泛。(5)共沉淀如氢氧化铁、碳酸钙产生共沉淀。（6）无机及有机螯合物沉淀4、吸附技术通过吸附剂吸附废物中的重金属离子和有机污染物。5、离子交换技术溶液中的重金属离子与离子交换剂发生交换反应,去除重金属离子。(二）有机污染物的氧化解毒处理向废物中投加强氧化剂，将有机污染物转化为CO2和H2O，或毒性很小的中间有机物。CH3CHO+O3

紫外线

CH3COOH+O21、臭氧氧化解毒:NaCN+O3NaCNO+O2优点：氧化性强，与有机物反应彻底、完全。缺点：费用高；臭氧在空气中极易解离，需现场生产。2、过氧化氢氧化解毒:反应如下：CI2+H2OHCIO+H++CI-

HCIO

H++CIO-CN-+ClO-CNO-+Cl-

NaCNO+3Cl2+4NaOHN2+2CO2+NaCl+2H2O(一）水泥固化1.基本理论（1）水泥固化基材及添加剂四、固体废物固化处理3、氯氧化解毒表4-4水泥主要成分及含量变化范围无机添加剂：粘土、水玻璃、骨料等；有机添加剂：硬脂酸丁酯、柠檬酸等。（2）水泥固化的化学反应(P117)2.水泥固化工艺及影响因素（1）固化工艺：废物、水泥、添加剂+水→搅拌混合→养护→固化体。（2）影响因素①pH>8，但过高金属离子形成羟基络合物，溶解度升高；②水、水泥与废物比例：③凝固时间：初凝时间>2h，终凝时间48h以内；④添加剂：3.应用及特点(1)应用：如电镀污泥、含汞泥渣、含砷泥渣的固化处理。

图4-11电镀污泥固化处理工艺流程图

(二）石灰固化（P119)

1.固化原理:以石灰和具有火山灰活性的物质为固化基材的处理方法。2.应用及特点（1）应用：如重金属污泥、石油冶炼污泥等。（2）特点：方法简单，费用低；增容比大；固化体强度低。(2)特点优点：设备和工艺简单，费用低；技术成熟。缺点：固化体浸出率高，增容比大。水泥的碱性易使氨离子转变为氨气逸出；(三）沥青固化1.固化原理（P119）沥青与危险废物在一定的温度、碱度和搅拌作用下发生皂化反应，使有害废物包容在沥青中，形成固化体。2.固化工艺包括废物预处理、废物与沥青混合、二次蒸汽净化。放射性废物沥青固化基本方法：高温融化混合蒸发：150～230℃暂时乳化：混合——脱水——干燥，双螺杆挤压机化学乳化：废物与乳化沥青混合——干燥脱水——冷却硬化图4-12放射性废物的高温熔化混合蒸发法3.应用及特点应用：低、中放射性残渣，焚烧灰渣等。特点：浸出率低、增容比小、抗侵蚀性强。高温操作，易造成二次污染。（四）塑性材料固化法1.固化原理（1）热固性塑料固化

热固性有机单体和废物混合，在助凝剂和催化剂的作用下产生聚合,将废物包容。（2）热塑性塑料固化：用熔融的热塑性物质在高温下与危险废物混合，达到废物稳定化。(五）玻璃固化1.固化原理将玻璃与废物按一定的比例混合，在高温下熔融，冷却后形成稳定的固化体。2.应用:高放射性废物的处理。3.特点：固化体浸出率小；增容比小；装置复杂，费用高。2.应用及特点（1）应用：低水平放射性废物。（2）特点：增容比小，不可燃。操作复杂、价格昂贵；图4－14硼酸盐玻璃固化工艺流程（六）自胶结固化1.原理利用废物自身的胶结性能来固化废物。图4-15烟道气脱硫灰渣自胶结固化工艺流程图2.特点：工艺简单；固化体浸出率低；强度高；适用于含硫酸钙、亚硫酸钙的废物；P126：1、2、3、4、5、6、7复习思考题表4-2某些废物对不同固化处理技术的适应性废物成分处理技术水泥固化石灰等材料固化热塑性魏包容法大型包容法有机物有机溶剂和油影响凝固，有机气体挥发影响凝固，有机气体挥发加热时，有机气体挥发先用固体材料吸附固态有机物可适应，能提高固化体的耐久性可适应，能提高固化体的耐久性有可能作为凝结剂使用可适应，可作为包容材料使用无机物酸性废物水泥可中和酸可适应，能中和酸应先进行中和处理应先进行中和处理氧化剂可适应可适应会引起基料的破坏甚至燃烧会破坏包容材料硫酸盐影响凝固，除非使用特殊材料，否则引起表面脱落可适应会发生脱水反应和再水合反应而引起泄漏可适应卤化物很容易从水泥中浸出，妨碍凝固妨碍凝固，会从水泥中浸出会发生脱水反应和再水合反应可适应重金属盐可适应可适应可适应可适应放射性废物可适应可适应可适应可适应表4-3无机废物固化法和有机废物包封法的优缺点无机废物固化法有机废物包封法优点①设备投资费用及日常运行费用低；②所需材料比较便宜而丰富；③处理技术已比较成熟；④材料的天然碱性有助于中和废水的酸度；⑤由于材料含水量范围内使用，不需要彻底的脱水过程；⑥借助于有选择地改变处理剂的比例，处理后产物的物理性质可从软的黏土一直变化到整块石料；⑦用石灰为基质的方法可在一个单一的过程中处置两种废物；⑧用黏土为基质可用于处理某些有机废物。①污染物迁移率比无机固化法低；②与无机固化法相比需要的固定程度低③处理后材料的密度较低，从而可以降低运输成本；④有机材料可在废物与浸出液之间形成一层不透水的边界层；⑤此法可包封较大范围的废物；⑥对大型包封法而言，可直接应用现代化的设备喷涂树脂，无需其他能量开支缺点①需要大量原料；②原料（特别是水泥）是高能耗产品；③某些废物如那些含有有机物的废物在固化时会有一些困难；④处理后产物的质量和体积都有较多增加；⑤处理后产物容易被浸出，尤其容易被稀酸浸出，因此可能需要额外的密封材料；⑥稳定化的机理尚未了解。①所以的材料较昂贵；②用热塑性及热固性包封法时，干燥、熔化及聚合化过程中能源消耗大；③某些有机聚合物是易燃的；④除大型包封法外，各种方法均需要熟练的技术工人及昂贵的设备；⑤材料可降解的，易被有机溶剂腐蚀；⑥某些这些材料在聚合不完全时自身会造成污染。技术适用对象主要优点主要缺点水泥

固化法重金属、

氧化物、

废酸1.水泥搅拌，技术已相当成熟；2.对废物中化学性质的变动承受力强;3.可由水泥与废物的比例来控制固化体的结构缺点与防水性；4.无需特殊的设备，处理成本低；5.废物可直接处理，无需前处理。1.废物如含特殊的盐类，会造成固化体破裂；2.有机物的分解造成裂隙，增加渗透性，降低结构强度；3.大量水泥的使用可增加固化体的体积和质量石灰

固化法重金属、

氧化物、

废酸1所用物料来源方便，价格便宜；

2操作不需特殊设备及技术；

3.产品通常便于装卸，渗透性有所降低1.固化体的强度较低，需较长的养护时间；2.有较大的体积膨胀，增加清运和处置的困难沥青

固化法重金属、

氧化物、

废酸1.有时需要对废物预先脱水或浓缩；

2.固化体空隙率和污染物浸出速率均大大降低；3.固化体的增容较小1.需高温操作，安全性较差；

2.一次性投资费用与运行费用比水泥固化法高塑性

固化法部分非极性有机物、氧化物、废酸1固化体的渗透性较其他固化法低；

2对水溶液有良好的阻隔性

3接触液损失率远低于水泥固化与石灰固化。1.需特殊设备和专