固体废物固化处理技术课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,【,概念,】,稳定化固化,浸出率增容比,浸出速率,【,方法原理,】,重金属稳定化方法及适用对象；,有机污染物的氧化解毒处理方法及适用对象；,固化处理的方法原理及优缺点；,稳定化固化效果的评价指标。,本章重点,第六章 固体废物固化处理技术,本章重点第六章 固体废物固化处理技术,1,固体废物固化处理技术课件,2,固体废物固化处理技术课件,3,固体废物固化处理技术课件,4,6.1,固化处理的原理和步骤,6.2,药剂稳定化处理,（补充资料）,6.3,固体废物固化处理,6.3.1,水泥固化,6.3.2,石灰固化,6.3.3,沥青固化,6.3.4,塑性材料固化,6.3.5,玻璃固化,6.3.6,自胶结固化,内,容,提,要,6.1 固化处理的原理和步骤 内,5,6.1,固化处理基本概念,1,、固体废物的固化技术,（,1,）,固化技术：,是利用物理或化学方法将有害废物与能聚结成固体的某些惰性基材混合，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。,在实际应用中，固化处理可以划分为两个既相互关联又相互区别的,稳定化技术,和,固化技术,。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,。,6.1 固化处理基本概念1、固体废物的固化技术,6,固化,(Solidification),，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。,（,2,）稳定化,(Stabilization),将有毒有害污染物转变为,低溶解性、低迁移性及低毒性,的过程。,化学稳定化,&,物理稳定化,。,（,3,）包容化技术。是指用稳定剂、固化剂凝聚，将有毒物质或危险废物颗粒包容或覆盖的过程。,目的：,对,危险废物,、其它处理过程,残渣,及,被污染的土壤,进行处理。使危险废物中所有污染组分呈现,化学惰性,或,被包容,起来，减少后续处理与处置的潜在危险。,固化(Solidification)，在危险废物中添加固化剂,7,2,、,固化处理的基本要求,（,1,）有害废物经过固化处理后所形成的固化体应具有良好的,抗渗透性、抗浸出性、抗干湿性、抗冻融性,及足够的,机械强度,等，最好能,作为资源,加以利用。,（,2,）固化过程中,材料和能量消耗要低,，,增容比要低,。,（,3,）固化工艺过程,简单,，,便于操作,。,（,4,）固化剂来源丰富，价廉易得。,（,5,）处理费用低廉。,2、固化处理的基本要求,8,3,、固化效果评价指标,固化处理效果常用,浸出率,、,增容比,、,抗压强度,等物理、化学指标予以评价。,（,1,）,浸出率：,是指固化体浸于水中或其它溶液中时，其中有毒（害）物质的浸出速度。,浸出率的数学表达式如下：,R,in,=(a,r,/A,o,)/(F/M)t,式中：,R,in,标准比表面的样品每天浸出的有害物质的浸出率，,g/(dcm,2,),a,r,浸出时间内浸出的有害物质的量，,mg,A,o,样品中含有的有害物质的量，,mg,F,样品暴露的表面积，,cm,2,M,样品的质量，,g,t,浸出时间，,d,3、固化效果评价指标,9,（,2,）增容比,是指所形成的固化体体积与被固化有害废物体积的比值，它是鉴别处理方法好坏和衡量最终成本的一项重要指标。,即：,C,i,=,V,2,/,V,1,式中：,C,i,增容比,V,2,固化体体积，,m,3,V,1,固化前有害废物的体积，,m,3,（2）增容比,10,（,3,）抗压强度,是保证固化体安全贮存的重要指标。,对于一般的危险废物，经固化处理后得到的固化体，若进行处置或装桶贮存，对抗压强度要求较低，控制在,0.1,0.5MPa,即可；,作为填埋处理无侧限抗压强大于,50kPa,；作为建筑填土无侧限抗压强度大于,100kPa,。,作建筑材料：,10MPa,。,对于放射性废物，其固化产品的抗压强度，前苏联要求大于,5MPa,，英国要求达到,20MPa,。一般情况下，固化体的强度越高，其中有毒有害组分的浸出率也越低。,（3）抗压强度是保证固化体安全贮存的重要指标。,11,评 价 指 标,具备一定的性能：抗浸出性；抗干湿性、抗冻融性；耐腐蚀性、不燃性；抗渗透性（固化产物）；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,评 价 指 标 具备一定的性能：抗浸出性；,12,4,、固化处理的基本步骤,（,1,）废物预处理,对收集到的固体废物必须进行预处理，如分选、干燥、中和、破坏氛化物等物理的和化学的处理过程，因为废物中所含的许多化合物都会干扰固化过程。例如用水泥为固化剂时，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。,（,2,）加入填充剂及固化剂,其用量一般根据实验结果来确定。,4、固化处理的基本步骤,13,（,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,根据所处理废物的特性将固化体填埋或加以利用（如做建筑材料）。,（3）混合和凝硬,14,6.2,有毒有害物质的稳定化处理,6.2.1,重金属离子的稳定化技术,（,1,）中和法；,（,2,）氧化还原法；,（,3,）化学沉淀法；,氢氧化物沉淀法,硫化物沉淀法,硅酸盐沉淀法,碳酸盐沉淀法,共沉淀法,无机及有机螯合物沉淀法,（,4,）吸附法,（,5,）离子交换法,6.2 有毒有害物质的稳定化处理,15,6.2.2,有机污染物的氧化解毒技术,向废物中投加某种强氧化剂，可以将有机污染物转化为,CO,2,和,H,2,O,，或转化为毒性很小的中间有机物，以达到稳定化目的。常用的氧化剂有,臭氧,、,过氧化氢,、,氯气,、,漂白粉,等。,1,、臭氧氧化解毒,如用臭氧处理氰化物时发生反应：,NaCN+O,3,一,NaCNO+O,2,2,、过氧化氢氧化解毒,如用过氧化氢处理氰化物时发生下列反应：,NaCN+H,2,O,2,一,NaCNO+H,2,O,3,、氯氧化解毒,如果废物是液态的，则可以将氯气直接通入其中发生水解反应生成次氯酸：,CI,2,+H,2,O,一,HOCI+H,+,+CI,-,次氯酸,HOCI,是一种弱酸，又进而在瞬间离解：,HOCI,H,+,+OCI,-,6.2.2 有机污染物的氧化解毒技术,16,Cr,、,Cd,、,Hg,、,Pb,、,Cu,、,Zn,等重金属的化学稳定化技术,有,毒,有,害,物,质,含氯的挥发性有机物、硫醇、酚类、氰化物等有机污染物的氧化解毒技术,利用化学药剂通过化学反应。具有相对持久性,。,药 剂 稳 定 化 处 理,Cr、Cd、Hg、Pb、Cu、Zn等重金属的化学稳定化技术有,17,酸碱泥渣,中和剂,罐式机械搅拌,/,池式人工搅拌,将固体废物中可以发生价态变化的某些有毒有害组分通过氧化还原反应转化为无毒,/,低毒化学性质稳定的组分,吸附剂 可逆,吸附具有选择性：活性炭,-,有机物；活性氧化铝,-,镍离子,氢氧化物沉淀,硫化物沉淀,硅酸盐沉淀,碳酸盐沉淀,共沉淀,无机,/,有机螯合物沉淀,重金属,溶出法,离子,交换,中和法,氧化还原法,吸附法,化学沉淀法,离子交换树脂、天然或人工合成沸石、硅胶,昂贵 可逆,重 金 属 化 学 稳 定 化,酸碱泥渣 将固体废物中可以发生价态变化的某些有毒有害组分通过,18,氧化还原剂,硫酸亚铁,/,硫代硫酸钠,/,亚硫酸氢钠,/,二氧化硫,/,煤炭,/,纸浆废液,/,锯木屑,/,谷壳,Cr6+,Hg2+,As5+,Cr3+,Hg,As3+,氧化还原反应,无,毒,有毒,重,金,属,离,子,的,稳,定,化,氧,化,还,原,法,药剂稳定化处理,氧化还原剂硫酸亚铁/硫代硫酸钠/亚硫酸氢钠/二氧化硫/煤炭/,19,吸 附 剂,活性炭：活性炭 有机物,粘土：,金属氧化物：氧化铁、氧化镁、氧化铝,天然材料：锯末、沙、泥炭、沸石、软锰矿、磁铁矿、硫铁矿、磁黄铁矿等,人工材料：飞灰、粉煤灰、高炉渣、活性氧化铝、有机聚合物,重,金,属,离,子,的,稳,定,化,吸,附,法,镍离子,吸 附 剂 重 吸镍离子,20,氢氧化物沉淀法,碱性物质：氢氧化钠、石灰、碳酸钠等,固化基材：硅酸盐水泥、石灰窑灰渣、碳酸钠等,硅酸盐固化（,pH 2,11,）,水和金属离子与二氧化硅或硅胶不同比例结合,碳酸盐沉淀,钡、镉、铅碳酸盐溶解度,其氢氧化物,应用不广泛,pH,低，,CO2,溢出；,pH,高，氢氧化物,重,金,属,离,子,的,稳,定,化,化,学,沉,淀,法,pH,溶解度,重 化pH溶解度,21,硫化物沉淀法,无机,硫化物沉淀,：应用仅次于氢氧化物沉淀法,大多数,金属硫化物溶解度低,。一般保持,pH,大于,8,。,有机,硫化物沉淀,：较高的分子质量,沉淀物易沉 降、脱水和过滤；沉淀彻底，适用,pH,范围广。,含汞废物及含重金属的粉尘,（焚烧灰及飞灰等）,共沉淀,永久磁铁吸住。碳酸钙也可产生共沉淀,重,金,属,离,子,的,稳,定,化,化,学,沉,淀,法,铁氧体,:=1:1,1:2,Mn2+,Zn2+,Ni2+,Mg2+,Cu2+,Cd2+,溶解度,硫化物沉淀法 重 化铁氧体:=1:11:2Mn2+溶,22,无机及有机螯合物沉淀,废物中含有的配合剂：,磷酸酯、柠檬酸盐、葡萄糖酸、氨基乙酸、,EDTA,等形成,稳定可溶螯合物,。,螯环,Pb2+,、,Cd2+,、,Ag+,、,Ni2+,、,Cu2+,98%,Co2+,、,Cr2+,85%,；优于,Na,2,S,重,金,属,离,子,的,稳,定,化,化,学,沉,淀,法,强氧化剂、高温破坏,高,pH,破坏,螯合效应,无机及有机螯合物沉淀重 化强氧化剂、高温破坏 螯合效应,23,有机,污染物,氧化解毒,臭氧氧化,解毒,过氧化氢,解毒,氯氧化解毒,理论上,1058g,臭氧,/,度电,实际,150g/,度电，费用高,自由能高，强氧化剂,有紫外线照射时：,氯和漂白粉。用氯的氧化物破坏剧毒的氰化物是一种经典方法：在,pH 10,铁做催化剂产生,OH,35%,50%,，紫外线,功率,500W/L,五氯酚污染的土壤，,99.9%,，有机碳,有机 臭氧氧化 过氧化氢氯氧化解毒理论上1058g臭氧,24,6.3,固体废物的固化处理,6.3.1,水泥固化技术,(Cement solidification),水泥固化：,是以水泥为固化剂将有害废物进行固化的一种处理方法。,水泥固化原理：,水泥是一种无机胶结剂，经水化反应后可形成坚硬的水泥块，能将砂、石等骨料牢固地凝结在一起。水泥固化有害废物就是利用水泥的这一特性。,常用作固化剂的水泥：,硅酸盐水泥,和,火山灰质硅酸盐水泥,。,在水泥固化处理过程中，为了改善固化条件，提高固化体的质量，有时掺入适宜的添加剂。常用的添加剂有：,吸附剂：,如活性氧化铝、粘土、蛭石等；,缓凝剂：,如酒石酸、柠檬酸、硼酸盐等；,促凝剂：,如水玻璃、铝酸钠、碳酸钠等；,减水剂：,如表面活性剂等。,6.3 固体废物的固化处理,25,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、,-,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,固化材料 基水危险废物、水泥、水、添加剂,26,固 化,效 果,添加剂,pH,凝