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第四章 固体废物稳定化与固化处理-4(2h)
(三) 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。 沥青固化工艺主要包括三部分:
固体废物的预处理 废物与沥青的热混合 二次蒸汽的净化处理
1. 沥青固化的基本方法
先将废物脱水,再同沥青在高温下混合; 或将废物与沥青共同加热脱水,再冷却、 固化。 ①高温熔化混合蒸发法 将废液加入预先熔化的
2.
1. 固化基本理论
废物固化 用物理-化学方法将有害废物 掺合并包容在密实的惰性基材中,使其 稳定化的一种过程。
利用添加剂改变废物的工程特性(例如渗透 性、可压缩性和强度等)的过程。
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。
2. 固化技术的适应性
2 3 2
氧化氰化物 NaCN O NaCNO O 3 2 缺点: O3发生昂贵,处理成本高; 容易分解为O2 ,需在现场即制即用。
2. 过氧化氢氧化解毒
过氧化氢 (H2O2)也是一种强氧化剂,氧化分解水中有机污 染物机理与臭氧类似,但当水中存在某种催化剂时,便会 使其产生氧化性能更高的 OH·,从而大大提高过氧化氢体 系的氧化性能,降低有机污染物毒性,使其达到稳定化。 Fe作为催化剂与 H2O2形成芬顿体系,产生OH·,氧化有机 物,反应过程:
危险废物种类繁多,并非所有的危险废物 都适于固化处理。
固化技术最早是用来处理放射性污泥和蒸发 浓缩液的。 固化技术特别适用于含重金属的废物。 目前已应用于处理电镀污泥、砷渣、汞渣、 氰渣、铬渣和镉渣。
3. 固化途径
通常,危险废物固化的途径是: ①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; ②通过物理过程把污染物直接掺入到惰性 基材中去。
4. 固化处理的基本要求
① 得到的固体产品密实、具有一定几何形状和较
好物理性质、化学性质稳定; ② 处理过程简单,应有有效措施减少有毒有害物 质的逸出; ③ 最终产品的体积尽可能小于掺入的固废体积;
④ 产品中有害物质的水分不能超过容许水平或浸
出毒性标准。 ⑤ 处理费用低廉; ⑥ 放射性废物的固化产品应有较好的导热性和热 稳定性。
RH OH R H2O
R H2O2 OH ROH
过氧化氢结合紫外下氧化有机物:
紫外线 CH2Cl2 2H2O2 CO2 2H2O+2HCl
应用:用过氧化氢在现场处理五氯芬污染的土壤,去除率 接近100%。
3. 氯氧化解毒
氯 (Cl2) 和氯化物 [Ca(ClO)2] 在废物处理中常被用作氧 化剂,主要是利用氯水解产生或氯化物中的ClO-进行 氧化污染物,离解过程受 pH值影响, pH高于 7.5 时, ClO-为主要存在形式,氧化效果最好。 氯的氧化作用破坏剧毒的氰化物是一种经典的方法( pH≥10):
5. 常用固化方法
目前常用的固化方法有: 水泥固化 石灰固化 塑性材料(沥青、塑料)固化 玻璃(熔融)固化 自胶结固化
(一)水泥固化
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。
水泥是最常用的危险废物稳定剂。 水泥是建筑用胶凝材料 , 按化学组成可分为硅 酸盐水泥、铝酸盐水泥和硫铝酸盐水泥三大类 。
主要包括下列处理技术
(一)重金属离子的稳定化技术:
中和控制技术; 氧化还原控制技术; 沉淀技术; 吸附技术; 离子交换技术;
(二)有机污染物氧化解毒技术:
臭氧氧化解毒; 过氧化氢氧化解毒; 氯氧化解毒;
(一)重金属离子的稳定化技术:
1. 中和法
在化工、冶金、电镀等工业生产中经常 产生大量的含重金属的酸、碱性泥渣, 威胁土壤水体,需进行中和处理,达到 中性,便于后续处理处臵。
4. 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;(形成氢氧化物沉淀或碳酸盐沉淀) ②水灰比在1:2左右;(过低水合不完全,过高出现泌水) 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;(改善固化条件,提高固化产品) ⑥养护条件:室温、相对湿度80%、28天;
固体废物稳定化/固化处理
内容提要
一、稳定化/固化涉及概念与方法 二、稳定化/固化效果评价指标 三、固体废物的药剂稳定化处理
1. 重金属离子的稳定化 2. 有机污染物的氧化解毒
四、固体废物的固化处理
1. 水泥固化 3. 沥青固化 5. 玻璃固化 2. 石灰固化 4. 塑性材料固化 6. 自胶结固化
2. 水泥固化添加剂
添加剂 改善水泥固化条件,提高固化体的 质量。
吸收有害物质并促进其凝固,减少水泥用量, 加强固化体的强度,降低有害组分的浸出率。
常用的添加剂:
吸附剂: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:表面活性剂等。
重要应用
常规的固化技术存在一些不可忽视的问题:
废物经固化处理后体积都有不同程度的增加,有的会 成倍的胀大; 废物的长期稳定性。
用药剂稳定化技术处理危险废物:
实现废物无害化,达到废物少增容或不增容,提高危 险废物处理处臵系统的总体效果和经济性。 通过改进螯合剂的构造和性能,使之与废物中危险成 分之间的化学螯合作用得到强化,进而提高稳定化产 物的长期稳定性,减少最终处臵过程中稳定化产物对 环境的影响。
3. 适用对象
水泥固化技术最适用于无机类型的废物
含有重金属污染物的废物。
由于水化水泥所具有的高pH值,使得几乎所有的重 金属形成不溶性的氢氧化物或碳酸盐形式而被固定 在固化体中。
汞仍然要以物理封闭的微包容形式与生态圈进 行隔离; 铅主要沉积于水泥水化物颗粒的外表面; 铬较为均匀的分布于整个水化物的颗粒之中。
一、稳定化/固化涉及的术语
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。
固化产物是结构完整的整块密实固体。
稳定化 将有毒有害废物转变为低溶解性、低迁移 性及低毒性的物质的过程。
化学稳定化 通过化学反应使有毒物质变成不 溶性化合物,使之在稳定的晶格内固定不动; 物理稳定化 将污泥或半固体物质与疏松的物 料(如粉煤灰)混合生成粗颗粒、有土壤状坚实 度的固体。
硅酸盐水泥是普遍常用的水泥,又称波特兰水泥, 铝酸盐水泥和硫铝酸盐水泥是特种用途的水泥 。
1. 水泥固化的原理
水泥是一种无机胶结剂,水泥与污泥中的 水分发生水化反应生成凝胶,将有害污泥 微粒分别包容,并逐步硬化形成水泥固化 体。 污泥中的有害物质被封闭在固化体内,达 到稳定化、无害化的目的。 固化剂:硅酸盐、火山灰质硅酸盐水泥等
酸性泥渣 采用石灰石、石灰、氢氧化钠或碳酸 钠等碱性剂进行中和处理。 碱性泥渣 常用硫酸、盐酸做中和剂。 对于同一地区均有两种泥渣产生的企业,通常 将二者互做中和剂,以达到经济有效的处理效 果。 工艺:罐式机械搅拌和池式人工搅拌。
2. 氧化还原法
As3+ As3+ As5+ As5+
3. 化学沉淀法_Page 1
固化与稳定化关系: 固化可以看作是一种特定的稳定化过程, 可以理解为稳定化的一个部分。 无论是稳定化还是固化,其目的都是减小 废物的毒性和可迁移性,同时改善被处理 对象的工程特性。
二、稳定化/固化处理效果评价指标
浸出速率 指固化体浸于水中或其它溶液中时,其中
有害物质的浸出速率。
mn m0 vn = Ae ( )tn M
沥青中,在150~230℃下搅拌混合蒸发,待水分 和其他挥发组分排出后,将混合物排至贮存器或 处臵容器中。 ②暂时乳化法 混合、去水、升温干燥、成型。
③化学乳化法 混合(乳化沥青)、加热脱水、冷却 成型。
2. 影响沥青固化体性质的因素
主要性能指标:固化体在水中的浸出率; 辐照稳定性;化学稳定性。 ①影响浸出率的因素:沥青的种类;废物 量、化学组成及混合状况;残余水分;某 些表面活性剂的影响。 ②影响化学稳定性的因素:废物中的化合 物或氧化剂。
3. 沥青固化的优点及适应性
优点:
沥青具有良好的粘结性、化学稳定性与一定的 弹性和塑性; 对大多数酸、碱、盐类有一定的耐腐蚀性。 此外,它还具有一定的辐射稳定性。
应用:
一般用于中、低放射水平的蒸发残液, 废水化学处理产生的沉渣, 焚烧炉产生的灰烬、塑料废物、电镀污泥、砷 渣等。
vn——浸出速率,g/(d·cm2); mn——浸出时间内浸出的有害物质的量,mg; m0——样品中含有的有害物质的量,mg; Ae——样品暴露的表面积,cm2; M ——样品质量,g; tn——浸出时间,d。
增容比
增容比是指稳定化/固化处理前后废物的体积 比值。 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。
稳定化/固化的应用
1.
是处理重金属废物和其他非金属危险废 物重要手段。 通常被应用于以下方面:
对具有毒性或强反应性等危险废物进行处理 ,使其满足填埋处臵的要求。 其他处理过程中产生的残渣,例如焚烧产生 的灰份的无害化处理,其目的是对其进行最 终处臵。 在大量土壤被有害污染物所污染的情况下对 土壤进行去污。
NaCN+Cl2 CNCl NaCl CNCl+2NaOH NaCNO H 2 O NaCl 2NaCNO+3Cl2 +4NaOH N 2 2CO2 6NaCl 2H 2O