第四章固體廢物的物理化學(xué)處理課件

固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

第四章固體廢物的物化處理固體廢物浮選

固體廢物化學(xué)浸出

固體廢物穩(wěn)定化處理

固體廢物固化處理

…

固體廢物的物化處理方法固體廢物處理與處置TreatmentandDisp1固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

浮選..影響浮選效果的因素浮選工藝浮選原理浮選藥劑浮選設(shè)備料漿/浮選藥劑/擴(kuò)大不同組分的可浮性差異/無數(shù)細(xì)小氣泡/目的顆粒粘附在氣泡上上浮捕收劑

起泡劑

調(diào)整劑調(diào)漿調(diào)藥調(diào)泡機(jī)械攪拌式

充氣攪拌式

充氣式

氣體析出式

物料性質(zhì)藥劑條件操作條件固體廢物處理與處置TreatmentandDisp2固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

捕收劑:能夠選擇性地吸附在欲選的顆粒上,使目的顆粒表面疏水,增加可浮性,使其易于向氣泡附著的藥劑?？煞譃楫悩O性（黃藥、油酸）和非極性油類（煤油、柴油、燃料油、變壓器油）兩類。

起泡劑:能促進(jìn)泡沫形成，

增加分選界面的藥劑。

異極性的有機(jī)物和表面活性劑。

調(diào)整劑:調(diào)整捕收劑的作用及介質(zhì)條件。活化劑（金屬陽離子、HS-、HSiO3-）、抑制劑（氧、SO2、淀粉、單寧等）、分散劑（水玻璃、磷酸鹽）、絮凝劑（腐殖酸、聚丙烯酰胺）、pH調(diào)整劑（酸、堿）等。圖4-1起泡劑在氣泡表面的吸附

圖4-2起泡劑與捕收劑相互作用固體廢物處理與處置TreatmentandDisp3固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

穩(wěn)定化／固化處理Stabilization&Solidifacationof

Physical-ChemicalTreatmentofSolidWaste固體廢物處理與處置TreatmentandDisp4固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

1概述1.1穩(wěn)定化/固化處理的重要性1.2穩(wěn)定化/固化處理所涉及概念和方法

2藥劑穩(wěn)定化處理2.1重金屬離子的穩(wěn)定化

2.2有機(jī)污染物的氧化解毒處理3固體廢物固化處理3.1水泥固化3.2石灰固化內(nèi)容提要固體廢物處理與處置TreatmentandDisp5固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

3.3瀝青固化3.4塑性材料固化3.5玻璃固化3.6自膠結(jié)固化內(nèi)容提要固體廢物處理與處置TreatmentandDisp6固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

1概述穩(wěn)定化/固化入門

對危險廢物（冶煉殘渣、焚燒飛灰、被污染土壤等）進(jìn)行處理，使危險廢物中所有污染組分呈現(xiàn)化學(xué)惰性或被包容起來，減少后續(xù)處理與處置的潛在危險。穩(wěn)定化(Stabilization),

將有毒有害污染物轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿芙庑?、低遷移性及低毒性的過程。化學(xué)穩(wěn)定化：化學(xué)反應(yīng)得不溶物并使之穩(wěn)定在晶格內(nèi)；物理穩(wěn)定化：半固體(污泥)與疏松物料（粉煤灰等）混合成堅實固體。固化(Solidifacation),

在危險廢物中添加固化劑，使其轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢闪鲃庸腆w或形成緊密固體的過程。限定化：有毒化合物固定在固體顆粒表面；包容化：用固化劑凝聚，將有毒/危險廢物顆粒包容或覆蓋。固體廢物處理與處置TreatmentandDisp7第四章固體廢物的物理化學(xué)處理課件8固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

1概述穩(wěn)定化/固化入門

具備一定的性能，即①抗浸出性；②抗干濕性、抗凍融性；③耐腐蝕性、不燃性；④抗?jié)B透性（固化產(chǎn)物）；⑤足夠的機(jī)械強(qiáng)度（固化產(chǎn)物）。

評價指標(biāo)增容比浸出速率抗壓強(qiáng)度裝桶貯存:0.1-0.5MPa作建筑材料：>10MPa放射性固化體：前蘇>5MPa,英>20MPa固體廢物處理與處置TreatmentandDisp9固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

2藥劑穩(wěn)定化處理利用化學(xué)藥劑通過化學(xué)反應(yīng)具有相對持久性

有毒有害物質(zhì)Cr、Cd、Hg、Pb、Cu、Zn等重金屬的化學(xué)穩(wěn)定化技術(shù)含氯的揮發(fā)性有機(jī)物、硫醇、酚類、氰化物等有機(jī)污染物的氧化解毒技術(shù)固體廢物處理與處置TreatmentandDisp10固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

重金屬溶出法離子交換中和法氧化還原法吸附法化學(xué)沉淀法將固體廢物中可以發(fā)生價態(tài)變化的某些有毒有害組分通過氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無毒/低毒化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的組分

吸附劑

可逆吸附具有選擇性：活性炭-有機(jī)物；活性氧化鋁-鎳離子酸堿泥渣

中和劑罐式機(jī)械攪拌/池式人工攪拌氫氧化物沉淀硫化物沉淀硅酸鹽沉淀碳酸鹽沉淀共沉淀無機(jī)/有機(jī)螯合物沉淀離子交換樹脂、天然或人工合成沸石、硅膠

昂貴可逆重金屬化學(xué)穩(wěn)定化固體廢物處理與處置TreatmentandDisp11固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

毒Cr6+Hg2+As5+氧化還原劑Cr3+Hg

As3+氧化還原反應(yīng)毒2藥劑穩(wěn)定化重金屬離子的穩(wěn)定化

硫酸亞鐵/硫代硫酸鈉/亞硫酸氫鈉/二氧化硫/煤炭/紙漿廢液/鋸木屑/谷殼氧化還原法固體廢物處理與處置TreatmentandDisp12固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

2藥劑穩(wěn)定化重金屬離子的穩(wěn)定化

吸附劑

活性炭活性炭有機(jī)物粘土

金屬氧化物：氧化鐵、氧化鎂、氧化鋁天然材料：鋸末、沙、泥炭、沸石、磁鐵礦、硫鐵礦等人工材料：飛灰、粉煤灰、高爐渣、活性氧化鋁、有機(jī)聚合物吸附法鎳離子固體廢物處理與處置TreatmentandDisp13固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

2藥劑穩(wěn)定化重金屬離子的穩(wěn)定化

氫氧化物沉淀法

堿性物質(zhì)：氫氧化鈉、石灰、碳酸鈉等固化基材：硅酸鹽水泥、石灰窯灰渣、碳酸鈉等

硅酸鹽固化（pH2~11）

水和金屬離子與二氧化硅或硅膠不同比例結(jié)合碳酸鹽沉淀鋇、鎘、鉛碳酸鹽溶解度低——pH低，CO2溢出；pH高，氫氧化物沉淀化學(xué)沉淀法pH~溶解度固體廢物處理與處置TreatmentandDisp14固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

2藥劑穩(wěn)定化重金屬離子的穩(wěn)定化

硫化物沉淀法

無機(jī)硫化物沉淀：應(yīng)用僅次于氫氧化物沉淀法——大多數(shù)金屬硫化物溶解度低。一般保持pH大于8。有機(jī)硫化物沉淀：較高的分子質(zhì)量——沉淀物易沉降、脫水和過濾；沉淀徹底，適用pH范圍廣。適用于含汞廢物及含重金屬的粉塵（焚燒灰及飛灰等）共沉淀永久磁鐵吸住?；瘜W(xué)沉淀法溶解度Mn2+Zn2+Ni2+

Mg2+Cu2+Cd2+鐵氧體Ⅱ:Ⅲ=1:1~1:2固體廢物處理與處置TreatmentandDisp15固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

2藥劑穩(wěn)定化重金屬離子的穩(wěn)定化

無機(jī)及有機(jī)螯合物沉淀

廢物中含有配合劑：磷酸酯、檸檬酸鹽、葡萄糖酸、氨基乙酸、EDTA等與重金屬離子形成穩(wěn)定可溶螯合物。螯環(huán)Pb2+、Cd2+、Ag+、

Ni2+、Cu2+,98%Co2+、Cr2+,85%;乙二胺化學(xué)沉淀法強(qiáng)氧化劑、高溫破壞高pH破壞，Na2S高分子有機(jī)硫穩(wěn)定劑，更穩(wěn)定螯合物螯合效應(yīng)鰲環(huán)的形成使螯合物比相應(yīng)非螯合物具有更高的穩(wěn)定性固體廢物處理與處置TreatmentandDisp16固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

2藥劑穩(wěn)定化有機(jī)污染物氧化解毒臭氧氧化解毒過氧化氫解毒氯氧化解毒理論上1058g臭氧/度電實際150g/度電，費用高自由能高，強(qiáng)氧化劑有紫外線照射時：鐵做催化劑產(chǎn)生OH·35%~50%，紫外線功率500W/L五氯酚污染的土壤，99.9%，有機(jī)碳氯和漂白粉。用氯的氧化物破壞劇毒的氰化物是一種經(jīng)典方法：在pH〉10固體廢物處理與處置TreatmentandDisp17固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

3固化處理水泥固化

固化材料

廢物被摻入水泥的基質(zhì)中,水泥與廢物中的水分或另外添加的水分,發(fā)生水化反應(yīng)后生成堅硬的水泥固化體

水泥主要成分：鋁、硅、鐵、鈣的氧化物固化基材:普通硅酸鹽\礦渣硅酸鹽/火山灰硅酸鹽等無機(jī)添加劑：蛭石、沸石、多種粘土礦物、水玻璃等有機(jī)添加劑：硬脂肪酸丁酯、檸檬酸等基本理論危險廢物、水泥、水、添加劑固體廢物處理與處置TreatmentandDisp18固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

3固化處理水泥固化

水泥固化影響因素固化效果添加劑pH凝固時間配料比pH高，利于氫氧化物沉淀和碳酸鹽沉淀；過高，金屬絡(luò)合物產(chǎn)生，溶解度↑，Cu：9，Zn：9.3；改善固化體質(zhì)量。吸附劑——沸石或蛭石加入含硫酸鹽的廢物中，防止其與水泥成分反應(yīng)生成硫酸鋁鈣導(dǎo)致體積膨脹和破裂。水、水泥和廢物的量比水分過少，不能保證水泥的充分水合作用；水分過大，出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，影響固化強(qiáng)度。投加促凝劑、緩凝劑來控制凝結(jié)時間，一般初凝時間>2h,終凝>24h（且<48h），保證混料后有足夠時間輸送、裝桶或澆注。固體廢物處理與處置TreatmentandDisp19固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

3固化處理水泥固化

應(yīng)用：無機(jī)類的廢物，尤其是含有重金屬污染物廢物（如電鍍污泥）；含有氯乙烯和二氯乙烷的廢物、硫化物等，eg.多氯聯(lián)苯、油和油泥；低、中放射性廢物；垃圾焚燒廠產(chǎn)生的焚燒飛灰等危險廢物。對象固體廢物處理與處置TreatmentandDisp20固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

3固化處理水泥固化

特點

①設(shè)備和工藝過程簡單，無需特殊的設(shè)備，設(shè)備投資、動力消耗和運行費用都比較低；②水泥和添加劑價廉易得；③對含水率較低的廢物可直接固化，無需前處理；④在常溫下就可操作；⑤處理技術(shù)已相當(dāng)成熟，對放射性固體廢物的固化容易實現(xiàn)安全運輸和自動控制等。

優(yōu)點缺點

①固化體的浸出率較高，通常為10-4～10-5g/(cm2·d)，主要是由于它的空隙率較高所致，因此需作涂覆處理；②固化體的增容比較高，達(dá)1.5～2；③有的廢物需進(jìn)行預(yù)處理和投加添加劑，使處理費用增高；④水泥的堿性易使銨離子轉(zhuǎn)變?yōu)榘睔庖莩?；⑤處理化學(xué)泥渣時，由于生成膠狀物，使混合器的排料較困難，需加入適量的鋸末予以克服。

固體廢物處理與處置TreatmentandDisp21固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

3固化處理石灰固化

概念應(yīng)用及特點

以石灰和具有火山灰活性的物質(zhì)（如粉煤灰、垃圾焚燒灰渣、水泥窯灰等）為固化基材對危險廢物進(jìn)行穩(wěn)定化與固化處理的方法。重金屬被吸附于膠體結(jié)晶中，得到將廢物包裹起來的粘結(jié)性物質(zhì)。概念應(yīng)用

適用于穩(wěn)定石油冶煉污泥、重金屬污泥、氧化物、廢酸等無機(jī)污染物。

簡單，物料來源方便，操作不需特殊設(shè)備及技術(shù)，比水泥固化法便宜，并在適當(dāng)?shù)奶幹铆h(huán)境，可維持波索來反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行。石灰固化處理得到固化體的強(qiáng)度較低，所需養(yǎng)護(hù)時間較長，并且體積膨脹較大，增加清運和處置的困難，因而較少單獨使用。特點固體廢物處理與處置TreatmentandDisp22固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

3固化處理石灰固化

應(yīng)用及特點一般被用來處理中、低放射性蒸發(fā)殘液、廢水化學(xué)處理產(chǎn)生的污泥、焚燒爐產(chǎn)生的灰分，以及毒性較大的電鍍污泥和砷渣等危險廢物。對象與水泥固化基本相同應(yīng)用

（1）固化體的空隙率和固化體中污染物的浸出速率均大大降低。另外，由于固化過程中干廢物與固化劑之間的質(zhì)量比通常為1：1～2：1，因而固化體的增容較??；（2）固化劑具有一定的危險性，固化過程中容易造成二次污染，需采取措施加以避免。另外，對于含有大量水分的廢物，由于瀝青不具備水泥的水化作用和吸水性，所以需預(yù)先對廢物進(jìn)行濃縮脫水處理。因此，瀝青固化工藝流程和裝置往往較為復(fù)雜，一次性投資與運行費用均高于水泥固化法；（3）固化操作需在高溫下完成，不宜處理在高溫下易分解的廢物、有機(jī)溶劑以及強(qiáng)氧化性廢物。特點固體廢物處理與處置TreatmentandDisp23固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

3固化處理瀝青固化

原理與工藝

以瀝青類材料作為固化劑，與危險廢物在一定的溫度、配料比、堿度和攪拌作用下發(fā)生皂化反應(yīng)，使有害物質(zhì)包容在瀝青中并形成穩(wěn)定固化體的過程。瀝青－憎水性物質(zhì)、良好的黏結(jié)性、化學(xué)穩(wěn)定性、較高的耐腐蝕性。石油蒸餾的殘渣，其化學(xué)成分包括瀝青質(zhì)、油分、游離碳、膠質(zhì)、瀝青酸和石蠟等。原理

固廢預(yù)處理——廢物與瀝青熱混合——二次蒸汽凈化放射性廢物瀝青固化基本方法：高溫融化混合蒸發(fā)：熔融瀝青（150~230℃）-加入廢物-混合蒸發(fā)-冷卻暫時乳化：混合——脫水——干燥，雙螺桿擠壓機(jī)化學(xué)乳化：廢物與乳化瀝青混合——干燥脫水——冷卻硬化工藝固體廢物處理與處置TreatmentandDisp24固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

3固化處理塑性材料固化

概念及原理

以塑料為固化劑，與危險廢物按一定的比例配料，并加入適量催化劑和填料進(jìn)行攪拌混合，使其共聚合固化，將危險廢物包容形成具有一定強(qiáng)度和穩(wěn)定性固化體的過程。概念熱固性塑料固化（脲醛樹脂、聚酯、聚丁二烯、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂）用熱固性有機(jī)單體和經(jīng)過粉碎處理的廢物充分混合，在助凝劑和催化劑的作用下產(chǎn)生聚合以形成海綿狀的聚合物質(zhì)，從而在每個廢物顆粒的周圍形成一層不透水的保護(hù)膜。（包封）

部分液體廢物遺留，需干化。熱塑性材料固化（瀝青、石蠟、聚乙烯、聚丙烯等）：用熔融的熱塑性物質(zhì)在高溫下與干燥脫水危險廢物混合，以達(dá)到對廢物穩(wěn)定化的目的的過程。

固體廢物處理與處置TreatmentandDisp25固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

3固化處理應(yīng)用及特點

特點：引入的物質(zhì)密度較低，添加劑數(shù)量較少，固化體密度??；但操作過程復(fù)雜，熱固性材料自身價格高昂。由于操作中有機(jī)物的揮發(fā)，容易引起燃燒起火，所以通常不能在現(xiàn)場大規(guī)模應(yīng)用。

熱固性材料固化特點：浸出速率低；需要的包容材料少，在高溫下蒸發(fā)了大量的水分，增容率較低。缺點是高溫操作，耗能較多；會產(chǎn)生大量的揮發(fā)性物質(zhì)，其中有些是有害的物質(zhì)；有時廢物中含有熱塑性物質(zhì)或某些溶劑，影響穩(wěn)定劑和最終的穩(wěn)定效果

熱塑性材料固化應(yīng)用：低水平有機(jī)放射性廢物（如放射性離子交換樹脂）、穩(wěn)定非蒸發(fā)性的、液體狀態(tài)的有機(jī)危險廢物固體廢物處理與處置TreatmentandDisp26固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

3固化處理玻璃固化

概念固化劑特點

玻璃原料為固化劑，將其與危險廢物以一定的配料比混合后，在1000～1500℃的高溫下熔融，經(jīng)退火后形成穩(wěn)定的玻璃固化體。

概念

鈉鉀玻璃溶解度高，硅酸鹽玻璃熔點高，制造困難。磷酸鹽：含鹽量低、放射性極高的危廢；

硼酸鹽玻璃：高放廢液+固化劑——煅燒，升溫1100~1150℃，退火，含高放射性廢物的玻璃固化體。浸出速率最低、增容比最小、高溫操作，燒結(jié)過程需配備尾氣凈化系統(tǒng)、成本高、穩(wěn)定性和耐久性差特點固化劑固體廢物處理與處置TreatmentandDisp27固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

3固化處理自膠結(jié)固化

原理應(yīng)用及特點

利用廢物自身的膠結(jié)特性來達(dá)到固化目的的方法。

該技術(shù)主要用來處理含有大量硫酸鈣和亞硫酸鈣的廢物，如磷石膏、煙道氣脫硫廢渣等。概念CaSO4﹒2H2O或CaSO3﹒2H2O經(jīng)煅燒成具自膠結(jié)作用的半水化合物，遇水后迅速凝固和硬化。

不需要加入大量添加劑，廢物也不需要完全脫水，工藝簡單；固化體化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有抗?jié)B透性高、抗微生物降解和污染物浸出速率低的特點，并且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高；但只限于含有大量硫酸鈣的廢物，應(yīng)用面較為狹窄。此外還要求熟練的操作和比較復(fù)雜的設(shè)備，煅燒泥渣也需要消耗一定的熱量。特點原理應(yīng)用固體廢物處理與處置TreatmentandDisp28固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

技術(shù)

適用對象

主要優(yōu)點

主要缺點

水泥

固化法

重金屬、

氧化物、

廢酸

1.水泥攪拌，技術(shù)已相當(dāng)成熟；2.對廢物中化學(xué)性質(zhì)的變動承受力強(qiáng);3.可由水泥與廢物的比例來控制固化體的結(jié)構(gòu)缺點與防水性；4.無需特殊的設(shè)備，處理成本低；5.廢物可直接處理，無需前處理。

1.廢物如含特殊的鹽類，會造成固化體破裂；2.有機(jī)物的分解造成裂隙，增加滲透性，降低結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；3.大量水泥的使用可增加固化體的體積和質(zhì)量

石灰

固化法

重金屬、

氧化物、

廢酸

1所用物料來源方便，價格便宜；

2操作不需特殊設(shè)備及技術(shù)；

3.產(chǎn)品通常便于裝卸，滲透性有所降低

1.固化體的強(qiáng)度較低，需較長的養(yǎng)護(hù)時間；2.有較大的體積膨脹，增加清運和處置的困難

瀝青

固化法

重金屬、

氧化物、

廢酸

1.有時需要對廢物預(yù)先脫水或濃縮；

2.固化體空隙率和污染物浸出速率均大大降低；3.固化體的增容較小1.需高溫操作，安全性較差；

2.一次性投資費用與運行費用比水泥固化法高

塑性

固化法

部分非極性有機(jī)物、氧化物、廢酸

1固化體的滲透性較其他固化法低；

2對水溶液有良好的阻隔性

3接觸液損失率遠(yuǎn)低于水泥固化與石灰固化。

1.需特殊設(shè)備和專業(yè)操作人員；2.廢物如含氧化劑或揮發(fā)性物質(zhì)，加熱時會著火或逸散，在操作前先對廢物干燥、破碎

玻璃

固化法

不揮發(fā)高危性廢物，核廢料

1固化體可長期穩(wěn)定；

2可利用廢玻璃屑作為固化材料；

3對核能廢料的處理已有相當(dāng)成功的技術(shù)

1不適用于可燃或揮發(fā)性的廢物

2高溫?zé)崛谛柘拇罅磕茉矗?/p>

3需要特殊設(shè)備及專業(yè)人員

自膠結(jié)

固化法

硫酸鈣和亞硫酸鈣的廢物

1燒結(jié)體的性質(zhì)穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高；

2燒結(jié)體不具生物反應(yīng)性及著火性

1應(yīng)用面較狹窄；

2需要特殊設(shè)備及專業(yè)人員

固體廢物處理與處置TreatmentandDisp29固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

固體廢物的化學(xué)浸出本節(jié)內(nèi)容浸出理論基礎(chǔ)浸出工藝與設(shè)備目的組分提取與分離固體廢物處理與處置TreatmentandDisp30固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

目的：提取或除去礦業(yè)、化工和冶金等過程排出的成分復(fù)雜廢渣中所嵌布的微細(xì)低含量有價成分酸浸浸出方法堿浸鹽浸水浸浸出的理論基礎(chǔ)浸出：溶劑選擇性地溶解分離固體廢物中某種目的組分的工藝過程浸出劑：浸出過程所用的藥劑浸出液：浸出后含目的組分的溶液浸出渣：浸出后的殘渣浸出效果衡量固體廢物處理與處置TreatmentandDisp31固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

酸浸簡單酸浸

適用于簡單金屬氧化物、金屬含氧鹽及FeS、NiS()、CoS、MnS、Ni3S2;以及大部分金屬鐵酸鹽,砷酸鹽和硅酸鹽，不適于大部分金屬硫化物

Me2Oy+H+Mey++H2O;MeO·SiO2+H+Me2++H2SiO3eg.從含銅廢物中浸出銅：孔雀石（CuCO3·Cu(OH)2）、藍(lán)銅礦（CuCO3·Cu(OH)2）、黑銅礦（CuO）、赤銅礦（Cu2O）、硅孔雀石（CuSiO3·2H2O）、銅藍(lán)（CuS）、輝銅礦（Cu2S+O2）、黃銅礦（CuFeS2+O2）、自然銅包括簡單酸浸、氧化酸浸和還原酸浸。常用的酸浸劑有稀硫酸、濃硫酸、鹽酸、硝酸、王水、氫氟酸、亞硫酸等。固體廢物處理與處置TreatmentandDisp32固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

氧化酸浸

控制酸用量及氧化劑（常用Fe3+、Cl2、O2、HNO3、NaClO、MnO2、H2O2等）用量，幾乎所有金屬硫化物中金屬元素被氧化溶解，硫被還原為單質(zhì)硫或硫酸根。MeS+H++氧化劑Me2++S0

或SO42-還可浸出某些低價金屬化合物（eg.赤銅礦（Cu2O）、輝銅礦（Cu2S）等）。濃硫酸強(qiáng)氧化性可將大部分金屬氧化物和氫氧化物轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的硫酸鹽MeS+H2SO4

MeSO4+SO2+S+H2O

還原酸浸

變價金屬的高價金屬氧化物和氫氧化物MeXOY(或Me(OH)Y)+H++還原劑Men++H2O工業(yè)上常用金屬鐵、Fe2+、SO2等浸出有色金屬生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的鎳渣、錳渣、鈷渣等。MnO2+Fe2++H+

Mn2++Fe3++H2OMnO2+Fe+H+Mn2++Fe3++H2OCo(OH)3+SO2+H+Co2++SO42-+H2ONi(OH)3+SO2+H+Ni2++SO42++H2O固體廢物處理與處置TreatmentandDisp33固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

堿浸氨浸

適用于含金屬銅、鈷、鎳及其氧化物的廢物浸出。

黑銅礦CuO+NH4OH+(NH4)2CO3Cu(NH3)4CO3+H2O

孔雀石CuCO3Cu(OH)2+NH4OH+(NH4)2CO3

Cu(NH3)4CO3+H2O

而金屬銅通過氧化還原反應(yīng)浸出Cu+Cu(NH3)4CO3

Cu2(NH3)4CO3Cu2(NH3)4CO3+NH4OH+(NH4)2CO3+O2

Cu(NH3)4CO3+H2O

Cu、Co、Ni的硫化物常壓氨浸常因溶解不完全而留在浸渣中。采用高壓氧化氨浸反應(yīng)式如下：斑銅礦Cu2FeS4+NH3+CO2+O2+H2O

[Cu(NH3)4]SO4+[Cu(NH4)2]CO3+Fe2O3·nH2O黃銅礦CuFeS2+NH3+O2+H2O

[Cu(NH3)4]SO4+(NH4)2SO4+Fe2O3·nH2O常用的堿浸劑有氨水、碳酸鈉、苛性鈉、硫化鈉等。固體廢物處理與處置TreatmentandDisp34固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

碳酸鈉溶液浸出

較酸浸能力弱、但選擇性好設(shè)備防腐問題較易解決。適用于含碳酸鹽含量高、含鎢廢料、硫化鉬氧化焙燒渣、含磷廢物（P2O5）、含釩廢物（V2O5）、黑鎢礦（(Fe,Mn)WO4）等的浸出。

eg.白鎢礦CaWO4+Na2CO3Na2WO4+CaCO3苛性鈉溶液浸出

苛性鈉是拜爾法生產(chǎn)氧化鋁的主要浸出劑，也用于高含硅廢物中有價成分的浸出。

eg.方鉛礦PbS+NaOHNa2WO4+CaCO3

還可用于浸出閃鋅礦（ZnS）、白鎢礦、黑鎢礦、鋁土礦（Al2O3·nH2O）硫化鈉溶液浸出

硫化鈉可分解砷、銻、錫、汞等硫化物，使他們生成可溶性硫代酸鹽的形態(tài)轉(zhuǎn)入浸液中。

eg.As2O3(Sb2O3、SnS2

、HgS)+Na2SNa3AsS3(Na3SbS3、Na2SnS3、Na2HgS2)為防止硫化鈉水解，提高浸出率，實踐中常用硫化鈉和苛性鈉的混合液作為浸出劑。固體廢物處理與處置TreatmentandDisp35固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

鹽浸

氯化鈉浸出

如含鉛廢物。eg.PbSO4+NaClPbCl2+Na2SO4PbCl2+NaClNa2PbCl4常用的鹽浸劑有氯化鈉、高價鐵鹽、氯化銅和次氯酸鈉等高價鐵鹽浸出

含鉍廢物，是浸出金屬硫化礦廢物的良好。eg.Bi+FeCl3

BiCl3+FeCl2Bi2S3+FeCl3BiCl3+FeCl2+S0氯化銅浸出

是浸出金屬硫化礦廢物的良好。

可浸出FeS2、CuFeS2、PbS、ZnS、Cu2S等。eg.Cu2S+CuCl2

CuCl+S0次氯酸鈉浸出

可浸出難被高價鐵鹽及高價銅離子浸出的金屬硫化物。eg.MoS2+NaClO+NaOHNa2MoO4+NaCl+Na3SO4+H2O固體廢物處理與處置TreatmentandDisp36固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

浸出效果衡量設(shè)廢物干質(zhì)量為Q(t),廢物中某組分的含量為a（%），浸出液體積為V(m3),該組分在浸出液中的含量為C(t/m3),浸出渣干質(zhì)量為m(t),浸出渣中該組分含量為（%）浸出率(浸)選擇性系數(shù)（）固體廢物處理與處置TreatmentandDisp37固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

浸出工藝與設(shè)備滲濾浸出（尾礦）攪拌浸出（廢渣）順流浸出逆流浸出錯流浸出滲濾浸出槽機(jī)械攪拌浸出槽空氣攪拌浸出槽流態(tài)化逆流浸出槽高壓釜工藝設(shè)備固體廢物處理與處置TreatmentandDisp38固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

目的組分提取與分離離子沉淀離子交換置換沉淀電沉積提取和分離方法溶劑萃取固體廢物處理與處置TreatmentandDisp39固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

水解沉淀

除了部分堿金屬和個別堿土金屬外。

Men++OH—

Me(OH)n

包括水解沉淀、硫化物沉淀和其他難溶鹽沉淀。離子沉淀

硫化物沉淀

大部分的金屬離子.常用Na2S,H2S作沉淀劑。其他鹽類的沉淀

某些金屬的磷酸鹽、砷酸鹽、碳酸鹽、草酸鹽、氟化物、

氯化物等。

eg.Li++Na2CO3Li2CO3+Na+WO42-+CaCl2CaWO4+Cl-

Th4++C2O42-Th(C2O4)2

固體廢物處理與處置TreatmentandDisp40固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

Fe+Cu2+Fe2++Cu

根據(jù)熱力學(xué)原理，任何較負(fù)電性的金屬均可從溶液中置換出較正電性的金屬，直到兩種金屬的可逆電位相等為止。置換沉淀固體廢物處理與處置TreatmentandDisp41固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

Men++H2

Me+H+

利用還原劑H2、CO、SO2等在一定條件下直接從溶液中還原金屬的過程。氣體還原沉淀固體廢物處理與處置TreatmentandDisp42固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

謝謝QUESTION？固體廢物處理與處置TreatmentandDisp43固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

第四章固體廢物的物化處理固體廢物浮選

固體廢物化學(xué)浸出

固體廢物穩(wěn)定化處理

固體廢物固化處理

…

固體廢物的物化處理方法固體廢物處理與處置TreatmentandDisp44固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

浮選..影響浮選效果的因素浮選工藝浮選原理浮選藥劑浮選設(shè)備料漿/浮選藥劑/擴(kuò)大不同組分的可浮性差異/無數(shù)細(xì)小氣泡/目的顆粒粘附在氣泡上上浮捕收劑

起泡劑

調(diào)整劑調(diào)漿調(diào)藥調(diào)泡機(jī)械攪拌式

充氣攪拌式

充氣式

氣體析出式

物料性質(zhì)藥劑條件操作條件固體廢物處理與處置TreatmentandDisp45固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

捕收劑:能夠選擇性地吸附在欲選的顆粒上,使目的顆粒表面疏水,增加可浮性,使其易于向氣泡附著的藥劑?？煞譃楫悩O性（黃藥、油酸）和非極性油類（煤油、柴油、燃料油、變壓器油）兩類。

起泡劑:能促進(jìn)泡沫形成，

增加分選界面的藥劑。

異極性的有機(jī)物和表面活性劑。

調(diào)整劑:調(diào)整捕收劑的作用及介質(zhì)條件。活化劑（金屬陽離子、HS-、HSiO3-）、抑制劑（氧、SO2、淀粉、單寧等）、分散劑（水玻璃、磷酸鹽）、絮凝劑（腐殖酸、聚丙烯酰胺）、pH調(diào)整劑（酸、堿）等。圖4-1起泡劑在氣泡表面的吸附

圖4-2起泡劑與捕收劑相互作用固體廢物處理與處置TreatmentandDisp46固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

穩(wěn)定化／固化處理Stabilization&Solidifacationof

Physical-ChemicalTreatmentofSolidWaste固體廢物處理與處置TreatmentandDisp47固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

1概述1.1穩(wěn)定化/固化處理的重要性1.2穩(wěn)定化/固化處理所涉及概念和方法

2藥劑穩(wěn)定化處理2.1重金屬離子的穩(wěn)定化

2.2有機(jī)污染物的氧化解毒處理3固體廢物固化處理3.1水泥固化3.2石灰固化內(nèi)容提要固體廢物處理與處置TreatmentandDisp48固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

3.3瀝青固化3.4塑性材料固化3.5玻璃固化3.6自膠結(jié)固化內(nèi)容提要固體廢物處理與處置TreatmentandDisp49固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

1概述穩(wěn)定化/固化入門

對危險廢物（冶煉殘渣、焚燒飛灰、被污染土壤等）進(jìn)行處理，使危險廢物中所有污染組分呈現(xiàn)化學(xué)惰性或被包容起來，減少后續(xù)處理與處置的潛在危險。穩(wěn)定化(Stabilization),

將有毒有害污染物轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿芙庑?、低遷移性及低毒性的過程?；瘜W(xué)穩(wěn)定化：化學(xué)反應(yīng)得不溶物并使之穩(wěn)定在晶格內(nèi)；物理穩(wěn)定化：半固體(污泥)與疏松物料（粉煤灰等）混合成堅實固體。固化(Solidifacation),

在危險廢物中添加固化劑，使其轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢闪鲃庸腆w或形成緊密固體的過程。限定化：有毒化合物固定在固體顆粒表面；包容化：用固化劑凝聚，將有毒/危險廢物顆粒包容或覆蓋。固體廢物處理與處置TreatmentandDisp50第四章固體廢物的物理化學(xué)處理課件51固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

1概述穩(wěn)定化/固化入門

具備一定的性能，即①抗浸出性；②抗干濕性、抗凍融性；③耐腐蝕性、不燃性；④抗?jié)B透性（固化產(chǎn)物）；⑤足夠的機(jī)械強(qiáng)度（固化產(chǎn)物）。

評價指標(biāo)增容比浸出速率抗壓強(qiáng)度裝桶貯存:0.1-0.5MPa作建筑材料：>10MPa放射性固化體：前蘇>5MPa,英>20MPa固體廢物處理與處置TreatmentandDisp52固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

2藥劑穩(wěn)定化處理利用化學(xué)藥劑通過化學(xué)反應(yīng)具有相對持久性

有毒有害物質(zhì)Cr、Cd、Hg、Pb、Cu、Zn等重金屬的化學(xué)穩(wěn)定化技術(shù)含氯的揮發(fā)性有機(jī)物、硫醇、酚類、氰化物等有機(jī)污染物的氧化解毒技術(shù)固體廢物處理與處置TreatmentandDisp53固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

重金屬溶出法離子交換中和法氧化還原法吸附法化學(xué)沉淀法將固體廢物中可以發(fā)生價態(tài)變化的某些有毒有害組分通過氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無毒/低毒化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的組分

吸附劑

可逆吸附具有選擇性：活性炭-有機(jī)物；活性氧化鋁-鎳離子酸堿泥渣

中和劑罐式機(jī)械攪拌/池式人工攪拌氫氧化物沉淀硫化物沉淀硅酸鹽沉淀碳酸鹽沉淀共沉淀無機(jī)/有機(jī)螯合物沉淀離子交換樹脂、天然或人工合成沸石、硅膠

昂貴可逆重金屬化學(xué)穩(wěn)定化固體廢物處理與處置TreatmentandDisp54固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

毒Cr6+Hg2+As5+氧化還原劑Cr3+Hg

As3+氧化還原反應(yīng)毒2藥劑穩(wěn)定化重金屬離子的穩(wěn)定化

硫酸亞鐵/硫代硫酸鈉/亞硫酸氫鈉/二氧化硫/煤炭/紙漿廢液/鋸木屑/谷殼氧化還原法固體廢物處理與處置TreatmentandDisp55固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

2藥劑穩(wěn)定化重金屬離子的穩(wěn)定化

吸附劑

活性炭活性炭有機(jī)物粘土

金屬氧化物：氧化鐵、氧化鎂、氧化鋁天然材料：鋸末、沙、泥炭、沸石、磁鐵礦、硫鐵礦等人工材料：飛灰、粉煤灰、高爐渣、活性氧化鋁、有機(jī)聚合物吸附法鎳離子固體廢物處理與處置TreatmentandDisp56固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

2藥劑穩(wěn)定化重金屬離子的穩(wěn)定化

氫氧化物沉淀法

堿性物質(zhì)：氫氧化鈉、石灰、碳酸鈉等固化基材：硅酸鹽水泥、石灰窯灰渣、碳酸鈉等

硅酸鹽固化（pH2~11）

水和金屬離子與二氧化硅或硅膠不同比例結(jié)合碳酸鹽沉淀鋇、鎘、鉛碳酸鹽溶解度低——pH低，CO2溢出；pH高，氫氧化物沉淀化學(xué)沉淀法pH~溶解度固體廢物處理與處置TreatmentandDisp57固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

2藥劑穩(wěn)定化重金屬離子的穩(wěn)定化

硫化物沉淀法

無機(jī)硫化物沉淀：應(yīng)用僅次于氫氧化物沉淀法——大多數(shù)金屬硫化物溶解度低。一般保持pH大于8。有機(jī)硫化物沉淀：較高的分子質(zhì)量——沉淀物易沉降、脫水和過濾；沉淀徹底，適用pH范圍廣。適用于含汞廢物及含重金屬的粉塵（焚燒灰及飛灰等）共沉淀永久磁鐵吸住?；瘜W(xué)沉淀法溶解度Mn2+Zn2+Ni2+

Mg2+Cu2+Cd2+鐵氧體Ⅱ:Ⅲ=1:1~1:2固體廢物處理與處置TreatmentandDisp58固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

2藥劑穩(wěn)定化重金屬離子的穩(wěn)定化

無機(jī)及有機(jī)螯合物沉淀

廢物中含有配合劑：磷酸酯、檸檬酸鹽、葡萄糖酸、氨基乙酸、EDTA等與重金屬離子形成穩(wěn)定可溶螯合物。螯環(huán)Pb2+、Cd2+、Ag+、

Ni2+、Cu2+,98%Co2+、Cr2+,85%;乙二胺化學(xué)沉淀法強(qiáng)氧化劑、高溫破壞高pH破壞，Na2S高分子有機(jī)硫穩(wěn)定劑，更穩(wěn)定螯合物螯合效應(yīng)鰲環(huán)的形成使螯合物比相應(yīng)非螯合物具有更高的穩(wěn)定性固體廢物處理與處置TreatmentandDisp59固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

2藥劑穩(wěn)定化有機(jī)污染物氧化解毒臭氧氧化解毒過氧化氫解毒氯氧化解毒理論上1058g臭氧/度電實際150g/度電，費用高自由能高，強(qiáng)氧化劑有紫外線照射時：鐵做催化劑產(chǎn)生OH·35%~50%，紫外線功率500W/L五氯酚污染的土壤，99.9%，有機(jī)碳氯和漂白粉。用氯的氧化物破壞劇毒的氰化物是一種經(jīng)典方法：在pH〉10固體廢物處理與處置TreatmentandDisp60固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

3固化處理水泥固化

固化材料

廢物被摻入水泥的基質(zhì)中,水泥與廢物中的水分或另外添加的水分,發(fā)生水化反應(yīng)后生成堅硬的水泥固化體

水泥主要成分：鋁、硅、鐵、鈣的氧化物固化基材:普通硅酸鹽\礦渣硅酸鹽/火山灰硅酸鹽等無機(jī)添加劑：蛭石、沸石、多種粘土礦物、水玻璃等有機(jī)添加劑：硬脂肪酸丁酯、檸檬酸等基本理論危險廢物、水泥、水、添加劑固體廢物處理與處置TreatmentandDisp61固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

3固化處理水泥固化

水泥固化影響因素固化效果添加劑pH凝固時間配料比pH高，利于氫氧化物沉淀和碳酸鹽沉淀；過高，金屬絡(luò)合物產(chǎn)生，溶解度↑，Cu：9，Zn：9.3；改善固化體質(zhì)量。吸附劑——沸石或蛭石加入含硫酸鹽的廢物中，防止其與水泥成分反應(yīng)生成硫酸鋁鈣導(dǎo)致體積膨脹和破裂。水、水泥和廢物的量比水分過少，不能保證水泥的充分水合作用；水分過大，出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，影響固化強(qiáng)度。投加促凝劑、緩凝劑來控制凝結(jié)時間，一般初凝時間>2h,終凝>24h（且<48h），保證混料后有足夠時間輸送、裝桶或澆注。固體廢物處理與處置TreatmentandDisp62固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

3固化處理水泥固化

應(yīng)用：無機(jī)類的廢物，尤其是含有重金屬污染物廢物（如電鍍污泥）；含有氯乙烯和二氯乙烷的廢物、硫化物等，eg.多氯聯(lián)苯、油和油泥；低、中放射性廢物；垃圾焚燒廠產(chǎn)生的焚燒飛灰等危險廢物。對象固體廢物處理與處置TreatmentandDisp63固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

3固化處理水泥固化

特點

①設(shè)備和工藝過程簡單，無需特殊的設(shè)備，設(shè)備投資、動力消耗和運行費用都比較低；②水泥和添加劑價廉易得；③對含水率較低的廢物可直接固化，無需前處理；④在常溫下就可操作；⑤處理技術(shù)已相當(dāng)成熟，對放射性固體廢物的固化容易實現(xiàn)安全運輸和自動控制等。

優(yōu)點缺點

①固化體的浸出率較高，通常為10-4～10-5g/(cm2·d)，主要是由于它的空隙率較高所致，因此需作涂覆處理；②固化體的增容比較高，達(dá)1.5～2；③有的廢物需進(jìn)行預(yù)處理和投加添加劑，使處理費用增高；④水泥的堿性易使銨離子轉(zhuǎn)變?yōu)榘睔庖莩觯虎萏幚砘瘜W(xué)泥渣時，由于生成膠狀物，使混合器的排料較困難，需加入適量的鋸末予以克服。

固體廢物處理與處置TreatmentandDisp64固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

3固化處理石灰固化

概念應(yīng)用及特點

以石灰和具有火山灰活性的物質(zhì)（如粉煤灰、垃圾焚燒灰渣、水泥窯灰等）為固化基材對危險廢物進(jìn)行穩(wěn)定化與固化處理的方法。重金屬被吸附于膠體結(jié)晶中，得到將廢物包裹起來的粘結(jié)性物質(zhì)。概念應(yīng)用

適用于穩(wěn)定石油冶煉污泥、重金屬污泥、氧化物、廢酸等無機(jī)污染物。

簡單，物料來源方便，操作不需特殊設(shè)備及技術(shù)，比水泥固化法便宜，并在適當(dāng)?shù)奶幹铆h(huán)境，可維持波索來反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行。石灰固化處理得到固化體的強(qiáng)度較低，所需養(yǎng)護(hù)時間較長，并且體積膨脹較大，增加清運和處置的困難，因而較少單獨使用。特點固體廢物處理與處置TreatmentandDisp65固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

3固化處理石灰固化

應(yīng)用及特點一般被用來處理中、低放射性蒸發(fā)殘液、廢水化學(xué)處理產(chǎn)生的污泥、焚燒爐產(chǎn)生的灰分，以及毒性較大的電鍍污泥和砷渣等危險廢物。對象與水泥固化基本相同應(yīng)用

（1）固化體的空隙率和固化體中污染物的浸出速率均大大降低。另外，由于固化過程中干廢物與固化劑之間的質(zhì)量比通常為1：1～2：1，因而固化體的增容較??；（2）固化劑具有一定的危險性，固化過程中容易造成二次污染，需采取措施加以避免。另外，對于含有大量水分的廢物，由于瀝青不具備水泥的水化作用和吸水性，所以需預(yù)先對廢物進(jìn)行濃縮脫水處理。因此，瀝青固化工藝流程和裝置往往較為復(fù)雜，一次性投資與運行費用均高于水泥固化法；（3）固化操作需在高溫下完成，不宜處理在高溫下易分解的廢物、有機(jī)溶劑以及強(qiáng)氧化性廢物。特點固體廢物處理與處置TreatmentandDisp66固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

3固化處理瀝青固化

原理與工藝

以瀝青類材料作為固化劑，與危險廢物在一定的溫度、配料比、堿度和攪拌作用下發(fā)生皂化反應(yīng)，使有害物質(zhì)包容在瀝青中并形成穩(wěn)定固化體的過程。瀝青－憎水性物質(zhì)、良好的黏結(jié)性、化學(xué)穩(wěn)定性、較高的耐腐蝕性。石油蒸餾的殘渣，其化學(xué)成分包括瀝青質(zhì)、油分、游離碳、膠質(zhì)、瀝青酸和石蠟等。原理

固廢預(yù)處理——廢物與瀝青熱混合——二次蒸汽凈化放射性廢物瀝青固化基本方法：高溫融化混合蒸發(fā)：熔融瀝青（150~230℃）-加入廢物-混合蒸發(fā)-冷卻暫時乳化：混合——脫水——干燥，雙螺桿擠壓機(jī)化學(xué)乳化：廢物與乳化瀝青混合——干燥脫水——冷卻硬化工藝固體廢物處理與處置TreatmentandDisp67固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

3固化處理塑性材料固化

概念及原理

以塑料為固化劑，與危險廢物按一定的比例配料，并加入適量催化劑和填料進(jìn)行攪拌混合，使其共聚合固化，將危險廢物包容形成具有一定強(qiáng)度和穩(wěn)定性固化體的過程。概念熱固性塑料固化（脲醛樹脂、聚酯、聚丁二烯、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂）用熱固性有機(jī)單體和經(jīng)過粉碎處理的廢物充分混合，在助凝劑和催化劑的作用下產(chǎn)生聚合以形成海綿狀的聚合物質(zhì)，從而在每個廢物顆粒的周圍形成一層不透水的保護(hù)膜。（包封）

部分液體廢物遺留，需干化。熱塑性材料固化（瀝青、石蠟、聚乙烯、聚丙烯等）：用熔融的熱塑性物質(zhì)在高溫下與干燥脫水危險廢物混合，以達(dá)到對廢物穩(wěn)定化的目的的過程。

固體廢物處理與處置TreatmentandDisp68固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

3固化處理應(yīng)用及特點

特點：引入的物質(zhì)密度較低，添加劑數(shù)量較少，固化體密度??；但操作過程復(fù)雜，熱固性材料自身價格高昂。由于操作中有機(jī)物的揮發(fā)，容易引起燃燒起火，所以通常不能在現(xiàn)場大規(guī)模應(yīng)用。

熱固性材料固化特點：浸出速率低；需要的包容材料少，在高溫下蒸發(fā)了大量的水分，增容率較低。缺點是高溫操作，耗能較多；會產(chǎn)生大量的揮發(fā)性物質(zhì)，其中有些是有害的物質(zhì)；有時廢物中含有熱塑性物質(zhì)或某些溶劑，影響穩(wěn)定劑和最終的穩(wěn)定效果

熱塑性材料固化應(yīng)用：低水平有機(jī)放射性廢物（如放射性離子交換樹脂）、穩(wěn)定非蒸發(fā)性的、液體狀態(tài)的有機(jī)危險廢物固體廢物處理與處置TreatmentandDisp69固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

3固化處理玻璃固化

概念固化劑特點

玻璃原料為固化劑，將其與危險廢物以一定的配料比混合后，在1000～1500℃的高溫下熔融，經(jīng)退火后形成穩(wěn)定的玻璃固化體。

概念

鈉鉀玻璃溶解度高，硅酸鹽玻璃熔點高，制造困難。磷酸鹽：含鹽量低、放射性極高的危廢；

硼酸鹽玻璃：高放廢液+固化劑——煅燒，升溫1100~1150℃，退火，含高放射性廢物的玻璃固化體。浸出速率最低、增容比最小、高溫操作，燒結(jié)過程需配備尾氣凈化系統(tǒng)、成本高、穩(wěn)定性和耐久性差特點固化劑固體廢物處理與處置TreatmentandDisp70固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

3固化處理自膠結(jié)固化

原理應(yīng)用及特點

利用廢物自身的膠結(jié)特性來達(dá)到固化目的的方法。

該技術(shù)主要用來處理含有大量硫酸鈣和亞硫酸鈣的廢物，如磷石膏、煙道氣脫硫廢渣等。概念CaSO4﹒2H2O或CaSO3﹒2H2O經(jīng)煅燒成具自膠結(jié)作用的半水化合物，遇水后迅速凝固和硬化。

不需要加入大量添加劑，廢物也不需要完全脫水，工藝簡單；固化體化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有抗?jié)B透性高、抗微生物降解和污染物浸出速率低的特點，并且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高；但只限于含有大量硫酸鈣的廢物，應(yīng)用面較為狹窄。此外還要求熟練的操作和比較復(fù)雜的設(shè)備，煅燒泥渣也需要消耗一定的熱量。特點原理應(yīng)用固體廢物處理與處置TreatmentandDisp71固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

技術(shù)

適用對象

主要優(yōu)點

主要缺點

水泥

固化法

重金屬、

氧化物、

廢酸

1.水泥攪拌，技術(shù)已相當(dāng)成熟；2.對廢物中化學(xué)性質(zhì)的變動承受力強(qiáng);3.可由水泥與廢物的比例來控制固化體的結(jié)構(gòu)缺點與防水性；4.無需特殊的設(shè)備，處理成本低；5.廢物可直接處理，無需前處理。

1.廢物如含特殊的鹽類，會造成固化體破裂；2.有機(jī)物的分解造成裂隙，增加滲透性，降低結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；3.大量水泥的使用可增加固化體的體積和質(zhì)量

石灰

固化法

重金屬、

氧化物、

廢酸

1所用物料來源方便，價格便宜；

2操作不需特殊設(shè)備及技術(shù)；

3.產(chǎn)品通常便于裝卸，滲透性有所降低

1.固化體的強(qiáng)度較低，需較長的養(yǎng)護(hù)時間；2.有較大的體積膨脹，增加清運和處置的困難

瀝青

固化法

重金屬、

氧化物、

廢酸

1.有時需要對廢物預(yù)先脫水或濃縮；

2.固化體空隙率和污染物浸出速率均大大降低；3.固化體的增容較小1.需高溫操作，安全性較差；

2.一次性投資費用與運行費用比水泥固化法高

塑性

固化法

部分非極性有機(jī)物、氧化物、廢酸

1固化體的滲透性較其他固化法低；

2對水溶液有良好的阻隔性

3接觸液損失率遠(yuǎn)低于水泥固化與石灰固化。

1.需特殊設(shè)備和專業(yè)操作人員；2.廢物如含氧化劑或揮發(fā)性物質(zhì)，加熱時會著火或逸散，在操作前先對廢物干燥、破碎

玻璃

固化法

不揮發(fā)高危性廢物，核廢料

1固化體可長期穩(wěn)定；

2可利用廢玻璃屑作為固化材料；

3對核能廢料的處理已有相當(dāng)成功的技術(shù)

1不適用于可燃或揮發(fā)性的廢物

2高溫?zé)崛谛柘拇罅磕茉矗?/p>

3需要特殊設(shè)備及專業(yè)人員

自膠結(jié)

固化法

硫酸鈣和亞硫酸鈣的廢物

1燒結(jié)體的性質(zhì)穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高；

2燒結(jié)體不具生物反應(yīng)性及著火性

1應(yīng)用面較狹窄；

2需要特殊設(shè)備及專業(yè)人員

固體廢物處理與處置TreatmentandDisp72固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

固體廢物的化學(xué)浸出本節(jié)內(nèi)容浸出理論基礎(chǔ)浸出工藝與設(shè)備目的組分提取與分離固體廢物處理與處置TreatmentandDisp73固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

目的：提取或除去礦業(yè)、化工和冶金等過程排出的成分復(fù)雜廢渣中所嵌布的微細(xì)低含量有價成分酸浸浸出方法堿浸鹽浸水浸浸出的理論基礎(chǔ)浸出：溶劑選擇性地溶解分離固體廢物中某種目的組分的工藝過程浸出劑：浸出過程所用的藥劑浸出液：浸出后含目的組分的溶液浸出渣：浸出后的殘渣浸出效果衡量固體廢物處理與處置TreatmentandDisp74固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

酸浸簡單酸浸

適用于簡單金屬氧化物、金屬含氧鹽及FeS、NiS()、CoS、MnS、Ni3S2;以及大部分金屬鐵酸鹽,砷酸鹽和硅酸鹽，不適于大部分金屬硫化物

Me2Oy+H+Mey++H2O;MeO·SiO2+H+Me2++H2SiO3eg.從含銅廢物中浸出銅：孔雀石（CuCO3·Cu(OH)2）、藍(lán)銅礦（CuCO3·Cu(OH)2）、黑銅礦（CuO）、赤銅礦（Cu2O）、硅孔雀石（CuSiO3·2H2O）、銅藍(lán)（CuS）、輝銅礦（Cu2S+O2）、黃銅礦（CuFeS2+O2）、自然銅包括簡單酸浸、氧化酸浸和還原酸浸。常用的酸浸劑有稀硫酸、濃硫酸、鹽酸、硝酸、王水、氫氟酸、亞硫酸等。固體廢物處理與處置TreatmentandDisp75固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

氧化酸浸

控制酸用量及氧化劑（常用Fe3+、Cl2、O2、HNO3、NaClO、MnO2、H2O2等）用量，幾乎所有金屬硫化物中金屬元素被氧化溶解，硫被還原為單質(zhì)硫或硫酸根。MeS+H++氧化劑Me2++S0

或SO42-還可浸出某些低價金屬化合物（eg.赤銅礦（Cu2O）、輝銅礦（Cu2S）等）。濃硫酸強(qiáng)氧化性可將大部分金屬氧化物和氫氧化物轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的硫酸鹽MeS+H2SO4

MeSO4+SO2+S+H2O

還原酸浸

變價金屬的高價金屬氧化物和氫氧化物MeXOY(或Me(OH)Y)+H++還原劑Men++H2O工業(yè)上常用金屬鐵、Fe2+、SO2等浸出有色金屬生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的鎳渣、錳渣、鈷渣等。MnO2+Fe2++H+

Mn2++Fe3++H2OMnO2+Fe+H+Mn2++Fe3++H2OCo(OH)3+SO2+H+Co2++SO42-+H2ONi(OH)3+SO2+H+Ni2++SO42++H2O固體廢物處理與處置TreatmentandDisp76固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

堿浸氨浸

適用于含金屬銅、鈷、鎳及其氧化物的廢物浸出。

黑銅礦CuO+NH4OH+(NH4)2CO3Cu(NH3)4CO3+H2O

孔雀石CuCO3Cu(OH)2+NH4OH+(NH4)2CO3

Cu(NH3)4CO3+H2O

而金屬銅通過氧化還原反應(yīng)浸出Cu+Cu(NH3)4CO3

Cu2(NH3)4CO3Cu2(NH3)4CO3+NH4OH+(NH4)2CO3+O2

Cu(NH3)4CO3+H2O

Cu、Co、Ni的硫化物常壓氨浸常因溶解不完全而留在浸渣中。采用高壓氧化氨浸反應(yīng)式如下：斑銅礦Cu2FeS4+NH3+CO2+O2+H2O