危险固体废物的化学处理

危险固体废物的稳定化黄波2021/6/191药剂稳定化技术中和最常用、最简单处理酸性或碱性废渣技术中和剂主要有：石灰、石灰石、白云石、氢氧化钠、碳酸钠和电石渣等沉淀借助沉淀剂的作用使重金属离子选择性呈难溶化合物形态沉淀析出氧化还原通过氧化还原反应使有毒元素的价态发生变化，从而变成无毒或低毒，具有稳定性2021/6/192固化技术什么是固化？用物理、化学方法，将有害固体废物固定或包容在惰性基质内，使之呈现化学稳定性或密封性的一种无害化处理方法。固化产物应具有良好的机械性能抗渗透抗浸出抗干-湿抗冻-融2021/6/193固化处理基本要求固化产品应基本无害化，具有一定物理、化学稳定性和机械性能固化基材来源广泛，价格低廉固化处理费用低固化过程材料和能耗低，增容比低，工艺简单、便于操作2021/6/194固化效率评价指标浸出率指固化体浸于水中或其它溶液中，其中有害物质的浸出速度。可用来预测固化体在贮存点可能发生的情况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评价固化处理方法和成本的一项重要指标。2021/6/195固化理论主要观点使污染物化学转变或引入到某种稳定的晶格中去通过物理过程把污染成分直接掺入到惰性基材进行包封或两种过程均有2021/6/196固化方法包胶固化水泥固化石灰固化热塑材料固化有机聚合物固化自胶固化玻璃固化2021/6/197包胶固化什么是包胶固化？采用某种固化基材对于废物块或废物进行包覆处理的方法。分类水泥固化石灰固化热塑材料固化有机聚合物固化2021/6/198水泥固化原理重金属离子与水泥作用生成难溶的氢氧化物或碳酸盐重金属离子固定在水泥基体的晶格中，有效防止重金属浸出可作固化剂的水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥矾土水泥氟石水泥2021/6/199水泥固化水泥固化的用于轻水堆核电站的浓缩废液、废离子交换树脂和滤渣核燃料处理厂或其他核设施产生的各种放射性废物电镀污泥、汞渣、铅渣、铬渣等水泥添加剂改善固化性质，需添加适宜的添加剂常用添加剂吸附剂(活性氧化铝、粘土、蛭石等)缓凝剂(如洒石酸、柠檬酸、硼酸盐等)促凝剂(如水玻璃、铝酸钠、碳酸钠等)减水剂(表面活性剂)2021/6/1910水泥固化工艺pH值要求pH大于8重金属以不溶性的氢氧化物或碳酸盐的形式存在一些重金属离子可进入固化体的晶格中水灰比一般控制在1∶2水泥与废物比由实验确定凝固时间一般初凝应大于2h，终凝在48h以内。根据具体情况选择适当的缓凝剂、促凝剂、减水剂来控制凝固时间2021/6/1911水泥固化工艺添加剂根据固体废物的性质选择养护条件一般在室温下进行，相对温度为80%，养护时间为28天固化产物性能土地填埋，抗压强度要求低，控制在980.7~4903.3kPa建筑基材抗压强度要求高，达9.8MPa浸出液中污染物的浓度应低于相应污染物浸出毒性的鉴别标准考虑抗冻-融、抗干-湿特性2021/6/1912水泥固化混合方法外部搅拌混合法搅拌均匀，工艺设备少可将容器充满混合容器难于清理，会产生少量废水筒内混合法混合器本身就是最终处置容器，只需对搅拌叶作清理工作搅拌难均匀，容器不能充满，需控制投料顺序和速度对危害性较大，需作进一步处置的固体废物采用此法注入法水泥注入法废液注入法2021/6/1913水泥注入法2021/6/1914废液注入法2021/6/1915水泥固化的特点优点固化工艺和设备较简单设备和运行费用低水泥原料和添加剂来源丰富，价格低廉对含水量较高的可直接固化固化产品经过沥青涂覆以降低污染的浸出固化体的强度、耐热性和耐久性好产品适于投海处置或作路基、建筑物基料缺点固化产物的增积增加较大，一般为1.5~2倍固化体中染污染物浸出率较高，须作涂覆处理需作预处理或需要添加剂，可能影响水泥浆的凝固水泥的碱性能使铵郭变成氨气释放出来2021/6/1916水泥固化的应用实例处理电镀污泥的工艺流程2021/6/1917石灰固化原理活性氧化铝和二氧化硅的水泥窖灰和粉煤灰与石灰、水反应生成坚硬物质将固废包容起来。固化原料固化基质：石灰添加剂：粉煤灰、水泥窖灰石灰固化的应用处理钢轨、机械工业酸洗钢铁部件时排放的废液和废渣、电镀污泥、烟道气脱硫废渣和石油冶炼污泥2021/6/1918石灰固化的特点优点添加剂本身是固体废物，来源丰富，价格低廉工艺设备简单，操作方便被处理的固体废物不要求完全脱水在常温下操作，没有废气处理问题缺点固化产物的体积和重量较原废物有较大增加易被酸性介质浸蚀，须进行表面涂覆2021/6/1919热塑性材料固化原理使用热塑性材料作固化基质，在一定温度下将固体废物进行包覆处理常用的热塑性材料沥青、石蜡、聚乙烯、聚丁二烯热塑固化的基本方法先将固体废物脱水，再用沥青在高温下混合或将固体废物与沥青共同加热脱水，再冷却、固化2021/6/1920热塑性材料固化特点优点固化产品空隙率低、致密度高，处理处置费用低浸出率低于水泥法和石灰法增容比小固化基材对溶液或微生物具有强抗侵蚀性固化体不需作长时间的养护缺点蒸发过程热效率低，固废中含大量水分时会起泡固体废物需预先冷冻、融解或离心脱水处理基材具有可燃性，产品应有适宜的包装热塑性材料价格昂贵，操作复杂，设备费用高2021/6/1921沥青固化沥青固化的基本方法高温熔化混合蒸发法将废液加放预先熔化的沥清中，在150~230度搅拌混合蒸发，待水分和其它挥发组分排出后，将混合物排至贮存器或处置容器中。暂时乳化法将污泥浆、沥青与表面活性剂混合成乳浆状。分离除去大部分水分。进一步升温干燥，使混合物脱水。化学乳化法将放射性废物在常温下与乳化沥青混合将混合物加热，脱去水分将脱水分干燥后的混合物排入废物容器，待冷却硬化后即形成沥青固化体2021/6/1922沥青固化影响沥青固化体浸出率的因素沥青的种类直馏沥青效果较好，较软的沥青比较硬的沥青所得固化体浸出率低。固体废物的种类、化学组成及混合状况过高的废物量将导致固化体浸出率的急剧上升废物量与沥青的比一般在40~50%残余水分对固化体的浸出率影响明显，残余水分控制在10%以下，最好小于0.5%表面活性剂的影响某些表面活性剂可使固化体的浸出率升高2021/6/1923有机物聚合固化原理将一种有机聚合物的单体与固体废物在一个特殊设计的混合容器中完全混全，然后加一种催化剂搅拌均匀，使其聚合、固化。固体废物被聚合物包胶。用作基质的有机聚合物脲醛树脂、不饱和酯树脂有机物聚合固化的应用处理含重金属、油及有机物的电镀污泥。电镀污泥+碳酸钙干燥不饱和树脂、催化剂、河砂(骨料)等混合加热形成固化体。配比：干污泥质量30%以下，不饱和树脂20~35%，骨料35~50%。固化体比水泥固化的固化体抗压强度大，质量小，表面有光泽，可作轻型建筑材料。2021/6/1924有机物聚合固化的优点可在常温下操作添加的催化剂数量很少增容比小(相对其它固化方法)可处理干渣和湿泥浆固化体不可燃，固化体密度小2021/6/1925有机物聚合固化的缺点不够安全，有时要求采用强酸性催化剂，可腐蚀设备。固体耐老化性能差固化体松散，需装入容器处置，增加了处置费用要求操作熟练，对工人的技术要求较高某些有机聚合物能被生物降解，固化体老化，破碎后，污染物可能再次进入环境。2021/6/1926自胶结固化原理利用固体废物本身的胶结性进行固化处理。硫酸钙和亚硫酸钙半水化合物(CaSO3·1/2H2O)在加热到脱水温度后，变成具有胶结作用的物质，加入某些添加剂混合成稀浆，凝固后生成像塑料一样硬度的透水性差的物质。自胶结固化应用处理硫酸钙和亚硫酸钙的废物。烟道气脱硫泥渣的固化流程2021/6/1927沉降槽煅烧贮槽添加剂贮槽干飞灰槽混合器湿飞灰烟道气浸洗泥渣流真空过滤脱水土地填筑烟道气脱硫泥渣固化流程2021/6/1928自胶结固化的特点优点添加剂(石灰、水泥灰、粉煤灰)为工业废物，达到废物利用添加剂用量小，只有总量的10%左右凝结硬化时间短操作方便，固化体性质稳定对处理的废物不需要完全脱水缺点只适用于含硫酸钙、亚硫酸钙泥渣的处理需要熟练的操作技术和昂贵的设备煅烧泥渣需消耗一定的能量2021/6/1929玻璃固化原理以玻璃原料为基质，在高温下煅烧固体废物，使之形成氧化物，再加入添加剂和熔融的玻璃料混合，在1000℃温度烧结，冷却后形成十分坚固的稳定的玻璃体。玻璃固化的方法间歇式固化方法蒸发干燥、煅烧、熔融等过程在罐内完成，熔化玻璃在贮存容器内成型。连续式固化方法蒸发、煅烧在煅烧炉中进行熔融过程在熔融炉中进行采用连续进料和排料的方式熔融过程可以是连续进料和排料，也可连续进料和间歇排料。2021/6/1930磷酸盐的玻璃固化2021/6/1931硼酸盐的玻璃固化2021/6/1932玻璃固化的特点优点处理效率最好固化体中有害元素的浸出率最低固化减容