固体废物的物化处理
固体废物的物化处理

固体废物的物化处理一、引言固体废物的物化处理是指通过物理和化学的方法对固体废物进行处理,以降低其对环境的影响和危害。
物化处理是固体废物管理中的重要环节,能有效地减少废物的体积和有害物质的含量,同时还能回收利用可再生资源,实现资源的循环利用。
本文将详细介绍固体废物的物化处理的标准格式文本。
二、物化处理方法1. 物理处理物理处理是指通过物理手段改变废物的物理性质,以达到减少体积和分离有用物质的目的。
常见的物理处理方法包括:压缩、粉碎、筛分、磁选、离心、过滤等。
(1)压缩:将固体废物进行压缩,减少其体积,方便运输和储存。
压缩设备应满足国家相关标准,具备稳定的压缩效果和安全的操作性能。
(2)粉碎:将固体废物进行粉碎,使其颗粒大小均匀,便于后续处理。
粉碎设备应具备高效的破碎能力和可靠的运行稳定性。
(3)筛分:将固体废物进行筛分,分离出不同大小的颗粒。
筛分设备应具备精确的筛分效果和良好的耐磨性能。
(4)磁选:利用磁性物质对固体废物中的磁性物质进行分离。
磁选设备应具备强大的磁力和高效的分离能力。
(5)离心:利用离心力将固体废物中的液态或悬浮物分离出来。
离心设备应具备高速离心和稳定的分离效果。
(6)过滤:将固体废物中的液态通过滤网进行分离。
过滤设备应具备精确的过滤效果和耐腐蚀的性能。
2. 化学处理化学处理是指通过化学反应改变废物的化学性质,以降低有害物质的含量和改善固体废物的稳定性。
常见的化学处理方法包括:氧化、还原、中和、沉淀等。
(1)氧化:利用氧化剂对固体废物中的有机物进行氧化反应,将其转化为无害的物质。
氧化剂应符合国家相关标准,具备高效的氧化能力和安全的使用性能。
(2)还原:利用还原剂对固体废物中的氧化物进行还原反应,降低其毒性和危害性。
还原剂应具备高效的还原能力和稳定的反应性。
(3)中和:利用酸碱中和反应将固体废物中的酸性或碱性物质中和至中性。
中和剂应具备良好的中和效果和安全的使用性能。
(4)沉淀:利用沉淀剂将固体废物中的悬浮物或溶解物沉淀下来,实现固液分离。
固体废物处理与处置(物化处理)

三、浸出工艺
为使废物中的目的组分充分暴露,增大浸出效果,浸出前 一般须进行破碎处理,也可焙烧后浸出。
1、根据浸出过程废物的运动方式,浸出分为渗滤浸出和搅 拌浸出。
重金属离子 (高pH 下) 氢氧化物或碳酸盐↓
(2)水泥与添加剂 固化剂:硅酸盐、火山灰质硅酸盐水泥等 添加剂:能够吸收有害物质并促进其凝固, 可减少水泥用量,加强固化体的强度,降低 有害组分的浸出率。 常用有吸附剂(活性氧化铝、粘土等)、缓 凝剂(酒石酸、柠檬酸、硼酸盐等)、促凝 剂(水玻璃、铝酸钠、碳酸钠等)和减水剂 (表面活性剂等)。
电镀污泥固化处理
(5)水泥固化的特点
优点: 固化工艺和设备比较简单,设备和运行费用低;水
泥和添加剂便宜易得; 对含水量较高的废物可以直接固化; 固化产品经过沥青涂覆能有效地降低污染物的浸出,
固化体的强度、耐热性、耐久性均好; 产品适于投海处置,有的产品可作路基或建筑物基
础材料。
(5)水泥固化的特点
用于:大部分金属硫化物。氧化剂:Fe3+、Cl2、 O2、HNO3、NaClO、MnO2、H2O2。
(3)还原酸浸
变价金属的高价金属氧化物氢氧化物 H 还原剂 还原酸浸Me2 H2O MnO2 4H 2Fe2 还原酸浸2Fe3 2H2O
2、碱浸
浸出能力一般比酸浸药剂弱,但选择性高, 浸出液较纯净,且设备防腐蚀问题较易解决。
缺点: 产品一般都比最终废物原体积增大1.5~2.0倍; 固化体中污染物的浸出率较高,须作涂覆处理; 废物有的需作预处理或需要加入添加剂,因而可能
固体废物的物化处理

浸出效果衡量
设废物干质为Q(t),废物中某组分的含量为a(%),浸 出液体积为V(m3),该组分在浸出液中的含量为(t/m3), 浸出渣干质量为m(t), 浸渣中该组分含量为(%)。
浸出率(浸)
ε浸
V Q
100%
Q m Q
100%
选择性系
数()
1 2
2.2
Cd2+
重 金
无机及有机螯合物沉淀 化
属 学 废物中含有的配合剂:磷酸酯、柠檬酸盐、葡萄糖酸、
离
氨基乙酸、EDTA等形成稳定可溶螯合物。
子 的 稳
螯强环氧化剂、高温破坏
沉
淀 Pb高2+、分子Cd有2+机、高硫ApgH稳+破定、坏剂,,N更a稳S 定螯合物
定
Ni2+、Cu2+,98%
化
Co2+、Cr2+,85%; 优于Na2S
定 化
法 人工材料:飞灰、粉煤灰、高炉渣、活性氧化铝、有机
聚合物
重 金 属 离
pH- 化
氢氧化物沉淀法 溶解度
碱性物质:氢氧化钠、石灰、碳酸钠等
学
固化基材:硅酸盐水泥、石灰窑灰渣、碳酸钠等
子 硅酸盐固化(pH 2~11) 沉
的
水和金属离子与二氧化硅或硅胶不同比例结合
稳
碳酸盐沉淀
淀
定
钡、镉、铅碳酸盐溶解度远小于其氢氧化物
调整剂:活化剂(金属阳离子、HS-、HSiO3-)、抑制剂(氧、SO2、淀 粉、单宁等)、分散剂(水玻璃、磷酸盐)、絮凝剂(腐殖酸、聚丙烯
酰胺)、pH调整剂(酸、碱)等。
图4-1起泡剂在气泡表面的吸 附
图4-2起泡剂与表面活性剂相互作 用
第四章 固体废物的物理化学处理

物质表面疏水性强,则可浮性好,可上浮从表面刮出 回收; 物质表面亲水性强,则可浮性差,将下沉从底部排出。
5
固体废物 资源化工程
(2)浮选药剂
第四章 物化处理
捕收剂:能够选择性地吸附在欲选的颗粒上,使其表面疏 水, 易于向气泡附着的药剂。——扩大目的物质与其他成 分的可浮性差异
苛性钠溶液浸出
苛性钠是拜尔法生产氧化铝的主要浸出剂,也用 于高含硅废物中有价成分的浸出。 eg. 方铅矿 PbS + NaOH Na2WO4 + CaCO3 还可用于浸出闪锌矿(ZnS)、白钨矿、黑钨矿、铝土矿(Al2O3· 2O) nH
硫化钠溶液浸出
硫化钠可分解砷、锑、锡、汞等硫化物,使他们 生成可溶性硫代酸盐的形态转入浸液中。 eg. As2O3(Sb2O3、SnS2、HgS)+ Na2S Na3AsS3(Na3SbS3、Na2SnS3、Na2HgS2) 为防止硫化钠水解,提高浸出率,实践中常用硫化钠和苛性钠的混合液作为 浸出剂。
14
固体废物 资源化工程
(2)浸出方法
根据浸出过程所用的药剂分为:
酸浸 盐浸 浸出 方法 水浸 碱浸
第四章 物化处理
中性浸出剂——水和盐
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固体废物 资源化工程
酸浸
第四章 物化处理
包括简单酸浸、氧化酸浸和还原酸浸。常用的酸浸剂有 硫酸、盐酸、硝酸、王水、氢氟酸、亚硫酸等。 简单酸浸 适用于简单金属氧化物、金属含氧盐及FeS、 NiS()、CoS、MnS、Ni3S2; 以及大部分金属铁酸盐,砷酸 盐和硅酸盐 Me2Oy + H+ Mey+ + H2O; MeO· 2 + H+ Me2+ + H2SiO3 SiO
第三章 固体废物的物化处理

氯化钠浸出 如含铅废物;
PbSO4 NaCl PbCl2 Na2SO4 PbCl2 NaCl Na2 PbCl4
高价铁盐浸出 含鉍废物,是浸出金属硫化矿废物的良好溶液。
Bi FeCl3 BiCl3 FeCl2 Bi2S3 FeCl3 BiCl3 FeCl2 S 0
抑制剂:抑制非欲浮颗粒的可 浮性。
介质调整剂:调整料浆性质, 使料浆对欲浮物有利,对非 欲浮物浮选不利。
分散与混凝剂:调整料中细泥 的分散、团聚与絮凝,以减 小细泥对浮选的不利影响, 改善和提高浮选效果。
常用类型
无机盐(硫化钠、 硫酸铜)
各种无机盐(水玻璃) 和有机物(淀粉)
酸和碱类
分散剂有无机盐类 (苏打)和高分子化 合物(聚磷酸盐);混 凝剂有明矾、聚内烯 酰胺等。
CO3
( NH
4
)2
CO3
2NH 3
H 2O
1 2
O2
2Cu(NH 3 )4 CO3 3H 2O
碳酸钠浸出液:控较酸浸能力弱、但选择性设备防腐问题较易解
决。适用于含碳酸盐含量高、含钨废料,硫化钼氧化焙烧渣、含磷废 物(P2O5)、含钒废物(V2O5)、黑钨矿等的浸出。
CaWO 4 Na2CO3 Na2WO 4 CaCO3
简单酸浸 适用于简单金属氧化物、金属含氧盐及FeS、MnS等金属 硫化物,以及大部分金属铁酸盐、砷酸盐和和硅酸盐。
Me2Oy 2yH 2Mey yH2O
MeO Fe2O3 8H Me 2 2Fe3 4H 2O MeAsO4 3H Me3 H 3 AsO4 MeO SiO2 2H Me 2 H 2 SiO3 MeS 2H Me 2 H 2 S
固体废物处理与处置(物化处理)

3. 热塑性材料固化
(1)原理
用热塑性物质作固化剂,在一定温度下 将废物进行包覆处理。热塑性物质在常 温下呈固态,高温时变成熔融胶粘性液 体,故可用来包覆废物。
常用的热塑性材料:沥青、石蜡、聚乙 烯、聚丙烯等。
(2)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。
不饱和聚酯树脂是由二元羧酸(或酸酐)与二元醇缩聚,并
CH2COOR CH2COOR CH2COOR NaOH △ CH2OH CH2OH CH2OH 3COONa
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: ③化学乳化法:
2、据浸出剂与被浸废料的相对运动方式的不同浸出 工艺可分为顺流浸出、错流浸出和逆流浸出三种。
浸出剂 被浸物料 送后续处理 物料
新浸出剂
浸渣
浸液 顺流浸出工艺流程 浸出剂 浸渣 被浸物料 错流浸出工艺流程
逆流浸出工艺流程
浸液
四、影响浸出过程的主要因素
物料粒度及其特性
一般来说,粒度细、比表面积大、结构疏
(1)原理
以石灰为固化剂,以粉煤灰、水泥窑灰为添 加剂,粉煤灰和水泥窑灰所含有的活性氧化 铝和二氧化硅与石灰、水反应→坚硬物质, 将废物包容的方法。 波索来反应:
Ca(OH)2+SiO2+H2O Ca(OH)2+Al2O3+H2O (CaO)x(SiO2)y(H2O)z (CaO)x(Al2O3)y(H2O)z
固体废物的物化处理

固体废物的物化处理是利用物理化学反应过程对固体废物进行处理的方法,常见的是浮选、溶剂浸出、稳定化/固定化处理等第一节 浮选一、 浮选原理浮选是在固体废物与水调制的料浆中,加入浮选药剂,并通过空气形成无数细小气泡,使欲选物质颗粒粘附在气泡上,随气泡上浮于料浆表面成为泡沫层,然后刮出回收;不浮的颗粒仍留在料浆内,通过适当处理后废弃。
二、浮选药剂:捕收剂、起泡剂、调整剂(1)捕收剂:主要作用是使欲浮的废物颗粒表面疏水,增加可浮性,使其易于向气泡附着。
异极性捕收剂:黄药类、脂肪酸类 常用的捕收剂非极性油类捕收剂:煤油、柴油等异极性捕收剂(heteropolar collector)异极性捕收剂的分子由极性基(亲固基)和非极性基(疏水基)组成,如黄药(ROCSSNa )和羧酸(RCOOH )或羧酸盐(RCOONa )等。
其捕收对象主要取决于极性基的选择性吸附。
非极性捕收剂(non-polar collector)不含极性基的有机烃类,如煤油、柴油等,对具有天然可浮性的物料具有增强作用。
(2)起泡剂:表面活性物质,主要作用在水-气界面上使其界面张力降低,促使空气在料浆中弥散,形成小气泡,防止气泡兼并,增大分选界面,提高气泡与颗粒的粘附和上浮过程中的稳定性,以保证气泡上浮形成泡沫层。
常用的起泡剂:松醇油、脂肪醇等。
松醇油的主要成分为α-萜烯醇(C10H17OH )结构式为:(3)调整剂:主要作用是调整捕收剂的作用及介质条件。
三、浮选工艺 包括调浆、调药、调泡三个程序。
(1)调浆:浮选前料浆浓度的调节,它是浮选过程的一个重要作业。
一般,调整剂系列pH 调整剂 活化剂 抑制剂 絮凝剂 分散剂 典型代表酸、碱 金属阳离子、阴离子HS -、HSiO3-等 O2、SO2和淀粉、单宁等 腐植酸、 聚丙烯酰胺 水玻璃 磷酸盐浮选密度较大、粒度较粗的废物颗粒,往往用较浓的料浆;反之浮选密度较小的废物颗粒,可用较稀的料浆。
第五章 固体废物的物化处理

4.1.1 浮选原理
• 天然可浮性对分选的影响
• 天然可浮性差异较小,利用天然可浮性分选物质, 效料中加入浮选药剂, 扩大不同组分的可浮性差异,再通入空气形成无 数细小气泡,使目的颗粒黏附在气泡上,并随气 泡上浮于浆料表面称为泡沫层后刮出,实现目的 物料与其他物料的分离
12NaNbO5+55H2O→7Na2O·6Nb2O3·32H2O+46NaOH NaCN溶液浸出含金废渣 2Au+4NaCN+H2O+1/2O2→2NaAu(CN)2+NaOH
酸性溶剂浸出
• 简单酸浸:适用于某些易被酸分解的金属 氧化物、金属含氧盐及少数的金属硫化物 • 氧化酸浸:氧气或浓硫酸作为氧化剂,使 低价金属离子转化为可溶性离子 • 还原酸浸:浸出变价金属的高价金属氧化 物,采用铁、亚铁、SO2等作为还原剂,使 高价不可溶金属变为低价可溶盐溶出
• • • • • • 物料性质 颗粒的润湿性、大小等 药剂条件 药剂种类、用量、组合等 操作条件 充气量大小、液面高低等
4.1.4 浮选设备
• 浮选机及其基本要求 • 良好的充气作用;搅拌作用;能形成比较 平稳的泡沫区;连续工作便于调节 • 浮选机分类 • 按充气或搅拌分为机械搅拌式浮选机、充 气搅拌浮选机、充气式浮选机和气体析出 式浮选机
固体废物的物化处理
浮选 Flotation 溶剂浸出 Solvent Extraction 固化/稳定化 Solidification & Stabilization
4.1 浮选
• 浮选:是根据不同物质被水润湿程度的差 异而对其进行分离的过程(水处理中称为 气浮,air flotation) • 润湿性:物质被水润湿的程度 • 亲水性物质:易被谁润湿的物质 • 疏水性物质:不易被谁润湿的物质
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同组分的可浮性差异/
无数细小气泡/目的颗
粒黏附在气泡上上浮
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
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评价指标
装桶贮存抗:压0.强1~度0.5MPa 作建筑材料:>10MPa
放射性固化体:前苏联
标
准 >5MPa, 英国标 准>20MPa
体积变化因C数R
V1 V2
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3.2 固体废物的药剂稳定化处理
利用化学药剂通过化学反应稳定固 体废物。具有相对持久性
含氯的挥发性有 机物、硫醇、酚 类、氰化物等 有机污染物的氧 化解毒技术。
有 Cr、Cd、Hg、
毒 有
Pb、Cu、Zn等
害 物
重金属的化学稳
质 定化技术。
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离子交换树脂、天 然或人工合成沸石、 硅胶
昂贵、可逆
离子交
换
溶出法
重金属化 学稳定化
氢氧化物沉淀 硫化物沉淀 硅酸盐沉淀 碳酸盐沉淀 共沉淀
无机/有机螯合 物沉淀
化学沉 重金
淀法
属 中和法
酸碱泥渣 中和剂 罐式机械搅拌/ 池式人工搅拌
吸附法
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3.1
固体废物稳定化/固化入门
对危险废物、其它处理过程残渣及被污染的土壤进 行处理。使危险废物中所有污染组分呈现化学惰性 或被包容起来,减少后续处理与处置的潜在危险。 稳定化(stabilization) , 将有毒有害污染物转变为低 溶解性、低迁移性及低毒性的过程。化学稳定化&物 理稳定化 固化(solidifacation), 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。
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图4-10 卧式高压釜结构示意图
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3 稳定化/固化处理
3.1 固体废物稳定化/固化入门 3.2 固体废物的药剂稳定化处理 3.3 固体废物的固化处理
浸出率(浸)
选择性系
数()
ε浸Q V 1% 0 0 Q Q m 1% 00
1 2
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2.2 固体废物浸出工艺与设备
工艺
渗滤浸出 搅拌浸出
顺流浸出 逆流浸出 错流浸出
剂
浸出液:浸出 后含目的组分 的溶液
水浸 浸出效果衡量
浸出渣:浸出 后的残渣
提取或除去矿业、化工和冶金等过程排出的成 分复杂废渣中所嵌布的微细低含量有价成分
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浸出效果衡量
设废物干质为Q(t),废物中某组分的含量为a(%),浸 出液体积为V(m3),该组分在浸出液中的含量为(t/m3), 浸出渣干质量为m(t), 浸渣中该组分含量为(%)。
2 固体废物的化学浸出
目的组分提取与分离
本节内容
浸出理论基础
浸出工艺与设备
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2.1 固体废物浸出的理论基础
浸出:溶剂选 择性地溶解分 离固体废物中 某种目的组分 的工艺过程
盐浸
酸浸
浸出 方法
碱浸
浸出剂: 浸出过程 所用的药
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1 固体废物的浮选
机械搅拌式 充气搅拌式
充气式 气体析出式
捕收剂 起泡剂 调整剂
影响浮
选效果
的因素
..
物料性质 药剂条件 操作条件
浮选设
备 浮选 浮选工
艺
调浆 调药 调泡
浮选药
剂
浮选原
理
料浆/浮选药剂/扩大不
2.4 固体废物浸出工艺与设备
溜槽 转鼓 锥形置换器
主要由水泥地沟、槽底木制方格组 成,产物为海绵铜。该法铁耗较高、 劳动强度大,适合于从稀酸中回收 金属;
为梨形转鼓, 由于置换材料不断更 新表面,置换速率快,劳动强度较溜 槽轻;
倒锥形,回旋上升的溶液冲刷下沉积 物剥落并得到浓集,从锥体中部的网 格流出,而贫液从上部流出。处理量 大,置换材料耗量低。
设备
渗滤浸出槽 机械搅拌浸出槽 空气搅拌浸出槽 流态化逆流浸出塔
高压釜Biblioteka 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
离子沉淀
置换沉 淀
提取和 分离方
法
溶剂萃 取
电沉积
离子交换
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固化过程
固化剂 限定化 包容化
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
具备一定的性能,即①抗浸出性;②抗干湿性、抗
冻融性;③耐腐蚀性、不可燃性;④抗渗透性(固化
产物);⑤足够的机械强度(固化产物)。
Rn
an /浸A0出速率 (F /V)tn
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 固体废物的物化处理
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
1 固体废物浮选 2 固体废物化学浸出 3 固体废物固化处理 4 固体废物解毒处理
…
固体废物的物化处理方法
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图4-4 含锰、锌渣溶剂浸出工艺流程图
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图4-5 渗滤浸出槽结构示意图
图4-6 机械搅拌浸出槽结构示意图
图4-8 流态化逆流浸出塔结构示意图