第四章固體廢物的物化處理

促進(jìn)泡沫形成，增加分選界面，與捕收劑聯(lián)合使用。如：松醇油、脂肪醇等。2.起泡劑氣泡氣泡氣泡氣泡起泡劑圖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調(diào)整捕收劑作用及介質(zhì)條件的藥劑。

3.調(diào)整劑活化劑（金屬陽離子、HS-、HSiO3-）、抑制劑（O2、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）等三、浮選工藝過程（P93)1.調(diào)漿：調(diào)節(jié)浮選前料漿濃度。2.調(diào)藥：藥劑的種類、數(shù)量、濃度調(diào)節(jié)與控制等，通過實(shí)驗(yàn)確定。3.調(diào)泡：調(diào)節(jié)氣泡的過程。a.正浮選：有用物質(zhì)浮入泡沫產(chǎn)物，無用或回收價(jià)值不大的物質(zhì)留在料漿中。b.反浮選：無用物質(zhì)浮入泡沫產(chǎn)物，有用物質(zhì)留在料漿中。當(dāng)廢物中含有兩種或兩種以上有用物質(zhì)，采用優(yōu)先浮選、混合浮選方法。影響浮選效果因素：物料性質(zhì)（如顆粒的潤濕性、顆粒的大小等）、藥劑條件（如藥劑的種類、用量、藥劑組合等）、操作條件（如充氣量的大小、液面高低等）四、浮選設(shè)備（P94)目前應(yīng)用最廣泛的浮選機(jī)是機(jī)械攪拌式浮選機(jī)。氣泡在浮選機(jī)內(nèi)運(yùn)動(dòng)狀況：充氣攪拌區(qū)；分離區(qū)；泡沫區(qū)。第二節(jié)固體廢物穩(wěn)定化/固化處理（1）對(duì)危險(xiǎn)廢物進(jìn)行處理，滿足后續(xù)處理或填埋要求；（2）其它處理過程中產(chǎn)生殘?jiān)臒o害化處理；（3）對(duì)被有害污染物污染的土壤進(jìn)行去污。一、概述（P107)1.穩(wěn)定化/固化目的2.穩(wěn)定化:將有害污染物轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿芙庑?、低遷移性及低毒性物質(zhì)的過程?；瘜W(xué)穩(wěn)定化：通過化學(xué)反應(yīng)使有毒物質(zhì)變成不溶性化合物。物理穩(wěn)定化：通過物理過程將污染物直接摻合到惰性材料中。3.固化將危險(xiǎn)廢物轉(zhuǎn)為不可流動(dòng)固體或形成緊密固體的過程。一種特定的穩(wěn)定化過程。4.限定化：將有毒化合物固定在固體粒子表面的過程。5.包容化：用穩(wěn)定劑/固化劑將有毒物質(zhì)或危險(xiǎn)廢物顆粒包容或覆蓋的過程。二.穩(wěn)定化/固化效果評(píng)價(jià)指標(biāo)vn—浸出速率，cm/d；mn—第n個(gè)浸提劑更換期內(nèi)浸出的污染物質(zhì)量，g；m0—樣品中原有的污染物質(zhì)量，mg；Ae—樣品暴露表面積，cm2；V—樣品體積，m3；tn—第n個(gè)浸提劑更換期的時(shí)間，d。（1）浸出速率vn越小，固化效果越好。Vn實(shí)際上是“遞減浸出速率”。評(píng)價(jià)固化體浸出速率目的：對(duì)固化工藝/方法進(jìn)行比較；預(yù)測(cè)固化體在不同環(huán)境中的性能。固化體浸于水或其他溶液中時(shí)，固化體中危險(xiǎn)物質(zhì)的浸出速度。（2）增容比CRV2—固化體體積，m3；V1—固化前廢物體積，m3。CR越小，固化效果越好。（3）抗壓強(qiáng)度保證固化體安全貯存的重要指標(biāo)。抗壓強(qiáng)度高，危險(xiǎn)組分浸出速率低。三、固體廢物藥劑穩(wěn)定化處理（P109）（一）重金屬離子的穩(wěn)定化1、中和法處理含重金屬的酸、堿性泥渣。根據(jù)廢物的酸堿性、含量、藥劑的來源等選擇中和劑。酸渣：石灰石、石灰。堿渣：硫酸或鹽酸。還原劑：FeSO4/Na2S2SO4/NaHSO3等。Cr6+Hg2+As5+Cr3+Hg0As3+氧化還原反應(yīng)2、氧化還原法3、化學(xué)沉淀法（1）氫氧化物沉淀法：投加堿性物質(zhì)，pH是關(guān)鍵。（2）硫化物沉淀法無機(jī)硫化物沉淀：大多數(shù)重金屬硫化物溶解度<氫氧化物溶解度，pH>8。有機(jī)硫化物沉淀：（3）硅酸鹽沉淀水和金屬離子與二氧化硅或硅膠不同比例結(jié)合，pH范圍2～11）（4）碳酸鹽沉淀:應(yīng)用不廣泛。(5)共沉淀如氫氧化鐵、碳酸鈣產(chǎn)生共沉淀。（6）無機(jī)及有機(jī)螯合物沉淀4、吸附技術(shù)通過吸附劑吸附廢物中的重金屬離子和有機(jī)污染物。5、離子交換技術(shù)溶液中的重金屬離子與離子交換劑發(fā)生交換反應(yīng),去除重金屬離子。(二）有機(jī)污染物的氧化解毒處理向廢物中投加強(qiáng)氧化劑，將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為CO2和H2O，或毒性很小的中間有機(jī)物。CH3CHO+O3

紫外線

CH3COOH+O21、臭氧氧化解毒:NaCN+O3NaCNO+O2優(yōu)點(diǎn)：氧化性強(qiáng)，與有機(jī)物反應(yīng)徹底、完全。缺點(diǎn)：費(fèi)用高；臭氧在空氣中極易解離，需現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)。2、過氧化氫氧化解毒:反應(yīng)如下：CI2+H2OHCIO+H++CI-

HCIO

H++CIO-CN-+ClO-CNO-+Cl-

NaCNO+3Cl2+4NaOHN2+2CO2+NaCl+2H2O(一）水泥固化1.基本理論（1）水泥固化基材及添加劑四、固體廢物固化處理3、氯氧化解毒表4-4水泥主要成分及含量變化范圍無機(jī)添加劑：粘土、水玻璃、骨料等；有機(jī)添加劑：硬脂酸丁酯、檸檬酸等。（2）水泥固化的化學(xué)反應(yīng)(P117)2.水泥固化工藝及影響因素（1）固化工藝：廢物、水泥、添加劑+水→攪拌混合→養(yǎng)護(hù)→固化體。（2）影響因素①pH>8，但過高金屬離子形成羥基絡(luò)合物，溶解度升高；②水、水泥與廢物比例：③凝固時(shí)間：初凝時(shí)間>2h，終凝時(shí)間48h以內(nèi)；④添加劑：3.應(yīng)用及特點(diǎn)(1)應(yīng)用：如電鍍污泥、含汞泥渣、含砷泥渣的固化處理。

圖4-11電鍍污泥固化處理工藝流程圖

(二）石灰固化（P119)

1.固化原理:以石灰和具有火山灰活性的物質(zhì)為固化基材的處理方法。2.應(yīng)用及特點(diǎn)（1）應(yīng)用：如重金屬污泥、石油冶煉污泥等。（2）特點(diǎn)：方法簡單，費(fèi)用低；增容比大；固化體強(qiáng)度低。(2)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備和工藝簡單，費(fèi)用低；技術(shù)成熟。缺點(diǎn)：固化體浸出率高，增容比大。水泥的堿性易使氨離子轉(zhuǎn)變?yōu)榘睔庖莩觯?三）瀝青固化1.固化原理（P119）瀝青與危險(xiǎn)廢物在一定的溫度、堿度和攪拌作用下發(fā)生皂化反應(yīng)，使有害廢物包容在瀝青中，形成固化體。2.固化工藝包括廢物預(yù)處理、廢物與瀝青混合、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)：150～230℃暫時(shí)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——冷卻硬化圖4-12放射性廢物的高溫熔化混合蒸發(fā)法3.應(yīng)用及特點(diǎn)應(yīng)用：低、中放射性殘?jiān)?，焚燒灰渣等。特點(diǎn)：浸出率低、增容比小、抗侵蝕性強(qiáng)。高溫操作，易造成二次污染。（四）塑性材料固化法1.固化原理（1）熱固性塑料固化

熱固性有機(jī)單體和廢物混合，在助凝劑和催化劑的作用下產(chǎn)生聚合,將廢物包容。（2）熱塑性塑料固化：用熔融的熱塑性物質(zhì)在高溫下與危險(xiǎn)廢物混合，達(dá)到廢物穩(wěn)定化。(五）玻璃固化1.固化原理將玻璃與廢物按一定的比例混合，在高溫下熔融，冷卻后形成穩(wěn)定的固化體。2.應(yīng)用:高放射性廢物的處理。3.特點(diǎn)：固化體浸出率??；增容比?。谎b置復(fù)雜，費(fèi)用高。2.應(yīng)用及特點(diǎn)（1）應(yīng)用：低水平放射性廢物。（2）特點(diǎn)：增容比小，不可燃。操作復(fù)雜、價(jià)格昂貴；圖4－14硼酸鹽玻璃固化工藝流程（六）自膠結(jié)固化1.原理利用廢物自身的膠結(jié)性能來固化廢物。圖4-15煙道氣脫硫灰渣自膠結(jié)固化工藝流程圖2.特點(diǎn)：工藝簡單；固化體浸出率低；強(qiáng)度高；適用于含硫酸鈣、亞硫酸鈣的廢物；P126：1、2、3、4、5、6、7復(fù)習(xí)思考題表4-2某些廢物對(duì)不同固化處理技術(shù)的適應(yīng)性廢物成分處理技術(shù)水泥固化石灰等材料固化熱塑性魏包容法大型包容法有機(jī)物有機(jī)溶劑和油影響凝固，有機(jī)氣體揮發(fā)影響凝固，有機(jī)氣體揮發(fā)加熱時(shí)，有機(jī)氣體揮發(fā)先用固體材料吸附固態(tài)有機(jī)物可適應(yīng)，能提高固化體的耐久性可適應(yīng)，能提高固化體的耐久性有可能作為凝結(jié)劑使用可適應(yīng)，可作為包容材料使用無機(jī)物酸性廢物水泥可中和酸可適應(yīng)，能中和酸應(yīng)先進(jìn)行中和處理應(yīng)先進(jìn)行中和處理氧化劑可適應(yīng)可適應(yīng)會(huì)引起基料的破壞甚至燃燒會(huì)破壞包容材料硫酸鹽影響凝固，除非使用特殊材料，否則引起表面脫落可適應(yīng)會(huì)發(fā)生脫水反應(yīng)和再水合反應(yīng)而引起泄漏可適應(yīng)鹵化物很容易從水泥中浸出，妨礙凝固妨礙凝固，會(huì)從水泥中浸出會(huì)發(fā)生脫水反應(yīng)和再水合反應(yīng)可適應(yīng)重金屬鹽可適應(yīng)可適應(yīng)可適應(yīng)可適應(yīng)放射性廢物可適應(yīng)可適應(yīng)可適應(yīng)可適應(yīng)表4-3無機(jī)廢物固化法和有機(jī)廢物包封法的優(yōu)缺點(diǎn)無機(jī)廢物固化法有機(jī)廢物包封法優(yōu)點(diǎn)①設(shè)備投資費(fèi)用及日常運(yùn)行費(fèi)用低；②所需材料比較便宜而豐富；③處理技術(shù)已比較成熟；④材料的天然堿性有助于中和廢水的酸度；⑤由于材料含水量范圍內(nèi)使用，不需要徹底的脫水過程；⑥借助于有選擇地改變處理劑的比例，處理后產(chǎn)物的物理性質(zhì)可從軟的黏土一直變化到整塊石料；⑦用石灰為基質(zhì)的方法可在一個(gè)單一的過程中處置兩種廢物；⑧用黏土為基質(zhì)可用于處理某些有機(jī)廢物。①污染物遷移率比無機(jī)固化法低；②與無機(jī)固化法相比需要的固定程度低③處理后材料的密度較低，從而可以降低運(yùn)輸成本；④有機(jī)材料可在廢物與浸出液之間形成一層不透水的邊界層；⑤此法可包封較大范圍的廢物；⑥對(duì)大型包封法而言，可直接應(yīng)用現(xiàn)代化的設(shè)備噴涂樹脂，無需其他能量開支缺點(diǎn)①需要大量原料；②原料（特別是水泥）是高能耗產(chǎn)品；③某些廢物如那些含有有機(jī)物的廢物在固化時(shí)會(huì)有一些困難；④處理后產(chǎn)物的質(zhì)量和體積都有較多增加；⑤處理后產(chǎn)物容易被浸出，尤其容易被稀酸浸出，因此可能需要額外的密封材料；⑥穩(wěn)定化的機(jī)理尚未了解。①所以的材料較昂貴；②用熱塑性及熱固性包封法時(shí)，干燥、熔化及聚合化過程中能源消耗大；③某些有機(jī)聚合物是易燃的；④除大型包封法外，各種方法均需要熟練的技術(shù)工人及昂貴的設(shè)備；⑤材料可降解的，易被有機(jī)溶劑腐蝕；⑥某些這些材料在聚合不完全時(shí)自身會(huì)造成污染。技術(shù)適用對(duì)象主要優(yōu)點(diǎn)主要缺點(diǎn)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(duì)廢物中化學(xué)性質(zhì)的變動(dòng)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(diǎn)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(huì)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(jià)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(shí)間；2.有較大的體積膨脹，增加清運(yùn)和處置的困難瀝青

固化法重金屬、

氧化物、

廢酸1.有時(shí)需要對(duì)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(fèi)用與運(yùn)行費(fèi)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(duì)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