第6章危险固体废物的固化.ppt

第六章 危险固体废物的固化/稳定化,原理基本方法,6.1 概述,1.目的：是使危险废物中的所有污染组分呈现化学惰性或被包容起来，减小废物的毒性和可迁移性，同时改善被处理对象的工程性质，以便运输、利用和处置。2.途径：将污染物通过化学转变，引入到某种稳定固体物质的晶格中去；通过物理过程把污染物直接掺入到惰性基材中去。,3.专业名词定义固化：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。结构完整的整块密实固体，方便运输。稳定化：将有毒有害污染物转变为低溶解性、低迁移性及低毒性的物质的过程。化学稳定化不活性化合物，固定于晶格中 物理稳定化粗颗粒、有土壤状坚实度固体 实际操作中，这两种过程是同时发生的。固定化：具有固化和稳定化作用的过程。限定化：将有毒化合物固定在固体粒子表面的过程。包容化：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,4.方法水泥固化；石灰固化；塑性材料固化；有机聚合物固化；自胶结固化无机废物，尤其是一些含阳离子的废物。熔融固化(玻璃固化)和陶瓷固化。无机物包封法有机废物及无机阴离子废物,5.产品要求基本原则(1)所得到的产品应该是一种密实的、具有一定几何形状和较好物理性质、化学性质稳定的固体；(2)处理过程必须简单，应有有效措施减少有毒有害物质的逸出，避免工作场所和环境的污染；(3)最终产品的体积尽可能小于掺入的固体废物的体积；(4)产品中有毒有害物质的水分或其他指定浸提剂所浸析出的量不能超过容许水平(或浸出毒性标准)；,(5)处理费用低廉。(6)对于固化放射性废物产生的固化产品，还应有较好的导热性和热稳定性，以便用适当的冷却方法就可以防止放射性衰变热使固化体温度升高，避免产生自熔化现象，同时还要求产品具有较好的耐辐照稳定性。实际：没有一种固化稳定化方法和产品可以完全满足这些要求。若其综合比较效果尚优，在实际中就可得到应用和发展。,6.产品鉴定指标浸出率：固化体在浸泡时的溶解性能，最重要指标体积变化因数体积变化因数定义为固化稳定化处理前后危险废物的体积比，减容比、体积缩小因数、体积扩大因数，鉴别固化方法好坏和衡量最终处置成本的一项重要指标抗压强度：避免破碎和散裂一般的危险废物0.10.5MPa便可；如用作建筑材料，应大于l0MPa。放射性废物，其固化产品的抗压强度，前苏联要求5MPa，英国要求达到20MPa,6.2 固化/稳定化技术,（一）水泥固化：浸出率高，容易对污染物敏感1.水泥固化基材（无机胶结材料）水化加入添加剂坚硬水泥石块水泥固化基材：普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、矾土水泥、沸石水泥 石灰饱和度等指标 添加剂：无机添加剂有蛭石、沸石、多种粘土矿物、水玻璃、无机缓凝剂、无机速凝刘和骨料等。有机添加剂有硬脂肪酸丁酯、柠檬酸等。,2.适用范围：重金属电镀污泥等污泥无需脱水可以适用于具有不同化学性质的废物，对酸性废物也能起到一定的中和效果。,3.水泥固化的工艺过程混合养护固化工艺的配方：是根据水泥的种类处理要求以及废物的处理要求制定的，大多数情况下需要进行专门的试验。,4.影响因素：pH：较高容易形成金属盐和碳酸盐沉淀；过高？水、水泥和废物的量比：水合不够；泌水实验确定凝固时问：初凝2小时；终凝48小时内。加入促凝剂、缓凝剂控制促凝剂：偏铝酸钠、氯化钙、氢氧化铁等无机盐缓凝剂：有机物、泥沙、硼酸钠等其他添加剂：如？硫酸和硫酸盐；硫化物？固化块的成型工艺：达到预定机械强度。如建材要求10MPa以上,5.三种工艺外混法：搅拌、洗涤；耗时耗力容器内混合法：不产生二次污染：危害性大且数量少的危险废物注入法：粒度大或很不均匀，不便搅拌；滚动、产气/放热,（二）石灰固化,材料：基材：石灰添加剂：粉煤灰、水泥窑灰适用：专用于含硫酸盐或亚硫酸盐类泥渣特点：便宜、简单、无尾气问题；易于被侵蚀涂覆；不如水泥固化产物坚固不单独使用,（三）塑性材料固化法：热固性材料、热塑性有机性固化/固定化处理技术。1.热固性塑料：在加热时会从液体变成固体并硬化的材料，以后再加热不会重新液化或软化。适合：低水平有机放射性废物；非蒸发性的、液体状态的有机危险废物。由于操作中有机物的挥发，容易引起燃烧起火，所以通常不能在现场大规模应用。可以认为该法只能处理小量、高危害性废物，如剧毒废物、医院或研究单位产生的小量放射性废物特点：操作过程复杂，热固性材料自身价格高昂,2.热塑性塑料用熔融的热塑性物质在高温下与危险废物混合，如沥青、石蜡、聚乙烯、聚丙烯等缺点：在高温下进行操作会带来很多不方便且较为耗费能量；此外，操作时会产生大量的挥发性物质，其中有些是有害的物质。另外，有时在废物中含有影响稳定剂的热塑性物质或者某些溶剂，影响最终的稳定效果。,（四）熔融固化玻璃化,该技术是将待处理的危险废物与细小的玻璃质，如玻璃屑、玻璃粉混合，经混合造粒成型后，在10001100高温熔融下形或玻璃固化体，借助玻璃体的致密结晶结构，确保固化体的永久稳定。缺点：能耗大优点：可得到高质量建材（注意强度、耐腐蚀性和外观等）,（五）自胶结固化技术,自胶结固化是利用废物自身的胶结特性来达到固化目的的方法。该技术主要用来处理含有大量硫酸钙和亚硫酸钙的废物，如磷石膏、烟道气脱硫废渣等。在废物中的二水合石膏的含量最好高于80。优点是工艺简单，不需要加入大量添加剂，已经大规模应用缺点：应用面窄，操作要求熟练、有一定能量设备消耗,三、药剂稳定化处理,目的：有害有毒污染物变成低溶解性、低迁移率及低毒性物质。以处理重金属为主几种主要技术(1)重金属废物的药剂稳定化技术，其中包括pH值控制技术（中和）、氧化/还原电势控制技术、沉淀技术；(2)吸附技术；(3)离子交换技术(4)其他技术。,四、工程应用,铬渣化学解毒：干、湿式还原；熔融固化回收；烧结固化（回收建材）；胶结固化共同特点：六价铬三价铬放射性废物固化：水泥固化、沥青固化和玻璃固化含重金属废物化学处理：沉淀、氧化还原、固化,