文档介绍：第五节固化与化学处理
一、固化
(一)概述
1. 基本概念
固化处理:是用物理-化学方法将有害废物固定或包封在惰性基材中,使之呈现化学稳定性或密封性的一种无害化处理方法。
固化剂:固化所用的惰性材料。
固化体:有害废物经过固化处理所形成的固化产物。
目前已应用于处理电镀污泥、砷渣、汞渣、氰渣、铬渣和镉渣。
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。
固化过程中材料和能量消耗要低,增容比要低。
工艺过程简单、便于操作。
固化剂来源丰富,价廉易得。
处理费用低。
固化体的浸出率:指固化体浸于水中或其它溶液中时,其中有害物质的浸出速度。
Rin=(At/A0)/(F/M)t
Rin——标准比表面的样品每天浸出的有害物质的浸出率,g/();
At——浸出时间内浸出的有害物质的量,mg;
A0——样品中含有的有害物质的量,mg;
F——样品暴露的表面积,cm2;
M——样品的质量,g;
t——浸出时间,d。
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,即
Ci=V2/V1
Ci——增容比;
V2——固化体体积,m3;
V1——固化前有害废物的体积,m3。
4、分类
固化处理的机理十分复杂,目前理论阐述不明确。目前的方法主要两类:1、将污染物化学转变或者引入导某种稳定的晶格中;2、将污染物直接掺入到惰性材料中进行包封。二者单独或者结合使用。主要用于处理无机废物。
按照原理分为
(1)包胶固化:据固化剂类型分为水泥、热塑性材料固化(沥青、热塑性塑料)、石灰固化、有机聚合物固化。
(2)玻璃固化。
(3)自胶结固化。
(4)水玻璃固化。
(二)包胶固化
包胶固化是采用某种固化基材对于废物块或废物堆进行包覆处理。固化剂类型:水泥、石灰、热塑性材料固化有机物聚合固化。
(1)原理
以水泥为固化剂将有害废物进行固化的一种处理方法。适于各种含重金属的污泥。
重金属离子(高pH )氢氧化物或碳酸盐↓
(2)水泥与添加剂
固化剂:硅酸盐、火山灰质硅酸盐水泥等
添加剂:能够吸收有害物质并促进其凝固,可减少水泥用量,加强固化体的强度,降低有害组分的浸出率。
常用有吸附剂(活性氧化铝、粘土等)、缓凝剂(酒石酸、柠檬酸、硼酸盐等)促凝剂(水玻璃、铝酸钠、碳酸钠等)和减水剂(表面活性剂等)。
(3)水泥固化工艺
有害固体废物、水泥、添加剂+水→搅拌混合→养护→水泥固化体。
要求:
①pH >8;
②水灰比在1:2左右;
③水泥与废物比:由实验确定。
④凝固时间:初凝时间>2h,终凝时间在48h以内;
⑤选择适当的添加剂;
⑥养护条件:室温、相对湿度80%、28天;
固化产物性能:抗压强度、浸出性等。
混合方法:外部搅拌混合法;筒内混合法;注入法
(4)水泥固化法的应用
电镀污泥固化处理
(5)水泥固化的特点
优点:固化工艺和设备比较简单,设备和运行费用低;水泥和添加剂便宜易得;对含水量较高的废物可以直接固化;固化产品经过沥青涂覆能有效地降低污染物的浸出,固化体的强度、耐热性、耐久性均好;产品适于投海处置,有的产品可作路基或建筑物基础材料。
缺点:~,固化体中污染物的浸出率较高,须作涂覆处理;废物有的需作预处理或需要加入添加剂,因而可能影响水泥浆的凝固,并会使成本增加,废物体积增大;水泥的碱性能使铵离子变成氨气释出。
水泥固化法对含高毒重金属废物的处理特别有效,
(1)原理
以石灰为固化剂,以粉煤灰、水泥窑灰为添加剂,粉煤灰和水泥窑灰所含有的活性氧化铝和二氧化硅与石灰、水反应→坚硬物质,将废物包容的方法。
(2)应用
适用于固化钢铁、机械的酸洗工序所排放的废液和废渣、电镀污泥、烟道脱硫废渣、石油冶炼污泥等。
固化体养护后可作为路基材料或砂坑填充物。
(3)特点
使用的添加剂本身是废物,来源广,成本低;
操作简单,不需要特殊的设备,处理费用低;
被固化的废渣不要求脱水和干燥;
可在常温下操作,没有尾气处理问题等。
缺点:石灰固化体的增容比较大;固化体容易受酸性介质浸蚀,需对固化体表面进行涂覆。
(1)原理
用热塑性物质作固化剂,在一定温度下将废物进行包覆处理。热塑性物质在常温下呈固态,高温时变成熔融胶粘性液体,故可用来包覆废物。
常用的热塑性材料:沥青、石蜡、聚乙烯、聚丁二烯等。
(2)沥青固化
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。