文档介绍：第九章固体废物的固化处理技术
内容
固化处理的原理
固化处理的基本步骤
固化处理效果
水泥固化法
石灰固化法
热塑性材料固化法
热固性材料固化法
玻璃固化法
自胶结固化和大型包封法
固化处理的原理
①定义:利用物理或化学的方法将有害的固体废物与能聚结成固体的某种惰性基材混合,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。
②固化过程:有的是将有害物质通过化学转化或引入某种稳定的晶格中的过程,也有的是将有害废物用惰性材料加以包容的过程,或是上述两种过程兼而有之。
③目的:将有毒废物转化为化学或物理上稳定的物质,因此要求处理后所形成的固化体应有良好的抗渗透性,抗浸出性、抗冻融性并具有一定的机械强度和稳定的物理化学性质。
④固化剂和固化体:固化所用的惰性材料称为固化剂,经固化处理后的固化产物称为固化体。
固化处理的基本步骤
(1)废物预处理为避免废物中所含的许多化合物干扰固化过程,必须对收集的固体废物必须进行分选、干燥、中和、破坏氰化物等物理的和化学的预处理。
例如用水泥做固化剂时,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;
(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的废物的特性将固化体填埋或加以利用(如做建筑材料)。
固化处理效果
衡量固化处理效果的两项主要指标:固化体的浸出率和增容比。
(1)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。因为固化体中的有害物质对环境和水源的污染,主要是由于有害物质溶于水所造成的。所以,可用浸出率的大小预测固化体在贮存地点可能发生的情况。浸出率的数学表达式如下:
(9-1)
Rin为标准比表面的样品每天浸出的有害物质的浸出率,g·d-1·cm-2);ar为浸出时间内浸出的有害物质的量,mg;A0为样品中含有的有害物质的量,mg;F为样品暴露的表面积,cm2;M为样品的质量,g;t为浸出时间,d。
(2)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,
(9-2)
ci——增容比;V2——固化体体积,m3;V1——固化前有害废物的体积,m3。
增容比是评价固化处理方法和衡量最终成本的一项重要指标。
根据所用固化剂的不同,固化技术可分为水泥固化、石灰固化、热塑性材料固化、热固性材料固化,自胶结固化、玻璃固化和大型包封法等。下面介绍几种常用的固化方法。
水泥固化法
(1)水泥固化原理:
A、含义:水泥固化是以水泥为固化剂,将有害固体废物进行固化的处理方法。
B、固化过程:水泥是一种胶凝材料,当它与水反应后会形成一种硅酸盐水合凝胶,将有害的固体废物微粒包容在其中并逐步形成坚硬的固化体,使有害物质被封闭在固化体内,达到稳定、无害化的目的。
C、提高固化效果:为了改善固化条件,提高固化质量,有时还需加入适当的添加剂如吸附剂(活性氧化铝、粘土、蛭石等)、缓凝剂(如酒石酸、柠酸酸、硼酸盐等)、促凝剂(如水玻璃、碳酸钠等)和减水剂(表面活性剂)等。
(2)水泥固化法的应用
A、优点:水泥固化法具有工艺简单、材料来源广泛、处理费用低、固化体机械强度高等优点。
B、缺点:水泥固化法的主要缺点是固化体的浸出率较高,~,有些废物还需进行预处理和投加添加剂,这些都会造成处理费用增大。
C、适用:特别适用于处理含重金属的污泥,原子能工业中的废料及其他有毒有害废物的处理中。
固化处理的基本方法
①电镀污泥的固化处理。电镀污泥的固化处理是最早开发的水泥固化技术,固化剂可采用425号硅酸盐水泥。干污泥、水泥和水的配比为(1~2): 20 :(6~10)。水泥固化体的抗压强度可达10~20MPa,铅、镉、铬的浸出浓度均低于毒性鉴别标准。电镀污泥的水泥固化处理工艺如图9-1。
固化处理的基本方法
电镀污泥
水泥
水/添加剂
配料
搅拌混合
成型
养护
图9-1 电镀污泥水泥固化处理工艺流程
②含汞废渣的水泥固化处理。汞渣水泥固化处理时,汞渣与水泥的配比为1 :(3~8),加水均匀混合后成型。再经蒸汽养护(60~70℃下养护24小时)使其凝结硬化为固化体然