5固体废物固化稳定化处理
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5固体废物固化稳定化处理
5固体废物固化稳定化处理第章固体废物固化稳定化技术第5章固体废物固化／稳定化处理技术5.1 固化／稳定化的定义及适用范围将危险废物变成高度不溶性的稳定的物质，这就是固化/稳定化。
5.1.1固化／稳定化的定义和技术稳技术1、固化／稳定化危险废物固化/稳定化的主要途径是①将污染物通过化学转变，引入到某种稳定团体物质的晶格中去；②通过物理过程把污染物直接掺入到惰性基材中去。
（1）固化（solidification）技术（lidifi i）技术在危险废物中添加固化剂，使其转变为非流动型的固态物或形成紧密的固体物。
由于产物是结构完整的块状密实固体，可以方便地进行运输。
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转变为低溶解性、低迁移性及低毒性的物质的过程。
（2）稳定化一般可分为化学稳定化和物理稳定化，化学稳定化是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；物理稳定化是将污泥或固体物质与种疏松物料(如粉煤灰)混合生成种粗颗粒，有土壤状坚实度的固体，这种固体可与一种疏松物料(如粉煤灰)混合生成一种粗颗粒有土壤状坚实度的固体这种固体可以用运输机械送至处置场。
实际操作中，这两种过程是同时发生的。
（3）固定化：具有固化和稳定化作用的过程。
（4）限定化：将有毒化合物固定在固体粒子表面的过程。
（5）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。
2．固化用定化技术及比较常用的固化／稳定化技十主要包括下列几种；常用的固化／稳定化技十主要包括下列几种①水泥固化．②石灰固化③塑性材料固化④有机聚合物固化⑤自胶结固化⑥熔融固化（玻璃固化）和陶瓷固化⑦化学稳定化己用于处理多种固体废物包括金属表面加工废物己用于处理多种固体废物，包括金属表面加工废物、电镀及铅冶炼酸性废物、尾矿、废水处理污泥、焚烧飞灰、食品生产污泥和烟道气处理污泥等。
实践资料表明，自胶食品生产污泥和烟道气处理污泥等实践资料表明结法更适用于处理无机废物，尤其是那些含阳离子的废物．有机废物及无机阴离子废物则更适宜用无机物包容法物有机废物及无机阴离子废物则更适宜用无机物包容法处理．5.1.3 固化/稳定化技术比较著《固体废物处置，5资源化》(化学上业出版社，2008)。
第4章固体废物固化物化与稳定化处理
27
固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
4.4 塑料固化
一 塑料固化原理 二 塑料固化的应用及其特点
28
固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
塑料固化原理
概念: 以塑料为固化剂，与危险废物按一定的比例配料，并加入适量催
化剂和填料进行搅拌混合，使其共聚合固化，将危险废物包容形成具有 一定强度和稳定性固化体。
➢固定化 ——具有固化和稳定化作用的过程。 ➢限定化 、包容化
4
固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
➢固化处理的基本要求 ① 所形成的固化体应具有良好的抗渗透性、抗浸出性、抗干
湿性、抗冻融性及足够的机械强度等，最好能作为资源加 以利用，如作建筑基础和路基材料 ② 固化过程中材料和能量消耗要低，增容比(即所形成的固化 体体积与被固化废物的体积之比)要低 ③ 固化工艺过程简单、便于操作 ④ 固化剂来源丰富，价廉易得 ⑤ 处理费用低
的
基
常温
本
方
法
24
固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
沥青固化体的性质及其影响因素
沥青固化体的主要性能指标： ① 水中的浸出率 ② 辐照稳定性 ③ 化学稳定性
25
固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
（一）影响沥青固化体浸出率的因素
1．沥青的种类
用不同类型的沥青所得固化体的浸出率不同，实验表明，采用直馏沥 青效果较好。较软的沥青比较硬的沥青所得固化体浸出率低。
➢固化途径
通过化学转变，将污染物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。
➢固化剂 ——固化过程所用的惰性材料。 ➢固化体 ——有害废物经过固化处理所形成的固化产物。 ➢稳定化 ——利用化学添加剂等技术手段，改变废物中有毒有害组分的赋
固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
4.4 塑料固化
一 塑料固化原理 二 塑料固化的应用及其特点
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固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
塑料固化原理
概念: 以塑料为固化剂，与危险废物按一定的比例配料，并加入适量催
化剂和填料进行搅拌混合，使其共聚合固化，将危险废物包容形成具有 一定强度和稳定性固化体。
➢固定化 ——具有固化和稳定化作用的过程。 ➢限定化 、包容化
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固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
➢固化处理的基本要求 ① 所形成的固化体应具有良好的抗渗透性、抗浸出性、抗干
湿性、抗冻融性及足够的机械强度等，最好能作为资源加 以利用，如作建筑基础和路基材料 ② 固化过程中材料和能量消耗要低，增容比(即所形成的固化 体体积与被固化废物的体积之比)要低 ③ 固化工艺过程简单、便于操作 ④ 固化剂来源丰富，价廉易得 ⑤ 处理费用低
的
基
常温
本
方
法
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固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
沥青固化体的性质及其影响因素
沥青固化体的主要性能指标： ① 水中的浸出率 ② 辐照稳定性 ③ 化学稳定性
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固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
（一）影响沥青固化体浸出率的因素
1．沥青的种类
用不同类型的沥青所得固化体的浸出率不同，实验表明，采用直馏沥 青效果较好。较软的沥青比较硬的沥青所得固化体浸出率低。
➢固化途径
通过化学转变，将污染物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。
➢固化剂 ——固化过程所用的惰性材料。 ➢固化体 ——有害废物经过固化处理所形成的固化产物。 ➢稳定化 ——利用化学添加剂等技术手段，改变废物中有毒有害组分的赋
工业固体废物固化和稳定化处理技术概述
工业固体废物固化和稳定化处理技术概述将危险废物变成高度不溶性的稳定的物质，这就是固化和稳定化。
废物固化和稳定化技术在危险废物管理工作中起到重要作用，其目的是使废物中的污染组分被固化材料包容或呈化学惰性，一般视为废物的最终处置的预处理技术。
一、固化和稳定化处理技术的定义1.固化技术固化技术是利用物理或化学方法将有害废物与能聚结成固体的某些惰性基材混合，从而使固体废物固定或包容在惰性固体基材中，使之具有化学稳定性或密封性的一种无害化处理技术。
固化所用的惰性材料为固化剂。
有害废物经过固化处理所形成的固化产物称为固化体。
这种固体可以以方便的尺寸大小进行运输，而无须任何辅助容器。
按照固化剂的不同，固化处理方法可以分为包胶固化、自胶结固化和水玻璃固化等方法。
2.稳定化技术稳定化技术是将有毒有害污染转变为低溶解性、低迁移性及低毒性的过程。
一般可分为物理稳定化和化学稳定化。
物理稳定化是将固体废物与一种疏松的物料（如粉煤灰）混合生成一种粗颗粒、有土壤状坚实度的固体，这种固体可以运送至处置场。
化学稳定化是指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。
实际操作过程中，固化和稳定化两个过程是同时发生的。
3.包容化技术包容化技术是指用稳定剂、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。
固化和稳定化处理的目的是使污染组分呈现化学惰性或将其包裹起来，降低废物中毒性向生物圈迁移的能力，同时便于运输、利用或最终处置。
固化过程是一种利用添加剂改变废物的工程特性的过程，可以看作是一种特定的稳定化过程。
稳定化过程是利用添加剂与废物混合来完成，固化与稳定化在概念上有一定的区别，但都是降低废物污染组分迁移性的处理方式。
二、固化和稳定化处理的基本要求（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强的抗压强度、抗冲击性、抗浸泡性、抗冻融性，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。
大学固体废弃物的处理方法经典课件——固体废物的固化与稳定化
原 理 应 用 及 特 点
图6-5
烟道气脱硫泥渣自胶结固化的工艺流程
技术
适用对象
重金属、 水泥 氧化物、 固化法 废酸
主要优点 主要缺点 1.水泥搅拌，技术已相当成熟；2.对废物中1.废物如含特殊的盐类，会造成 化学性质的变动承受力强;3.可由水泥与废固化体破裂；2.有机物的分解造 物的比例来控制固化体的结构缺点与防水性； 成裂隙，增加渗透性，降低结构 4.无需特殊的设备，处理成本低；5.废物可强度；3.大量水泥的使用可增加 直接处理，无需前处理。 固化体的体积和质量 1所用物料来源方便，价格便宜； 2操作不需特殊设备及技术； 3.产品通常便于装卸，渗透性有所降低
固化(Solidification)，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。 （2）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。
目的： 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。
1固化体的渗透性较其他固化法低； 1.需特殊设备和专业操作人员；2. 废物如含氧化剂或挥发性物质， 部分非极性有 2对水溶液有良好的阻隔性 塑性 加热时会着火或逸散，在操作前 机物、氧化物、3接触液损失率远低于水泥固化与石灰固化。 固化法 先对废物干燥、破碎 废酸 1固化体可长期稳定； 玻璃 不挥发高危性 2可利用废玻璃屑作为固化材料； 固化法 废物，核废料 3对核能废料的处理已有相当成功的技术 自胶结 硫酸钙和亚硫 1烧结体的性质稳定，结构强度高； 固化法 酸钙的废物 2烧结体不具生物反应性及着火性 1不适用于可燃或挥发性的废物 2高温热融需消耗大量能源； 3需要特殊设备及专业人员 1应用面较狭窄； 2需要特殊设备及专业人员
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
固体废物处理与利用第五单元：固化与稳定化处理
第五章 固化与稳定化处理
知识点：固化、稳定化处理的概念及适用 对象、适应性评价与适用性分析、 主要固化、稳定化技术及产物性能 评价。 重 点：固化、稳定化处理的技术原理、 主要方法及其适应性、适用性分析 与效果评价。 难 点：固化、稳定化处理技术适应性评 价和适用性分析、及产物性能评价。
1
第一节 概述
14
五、固化与稳定化技术适应性
固化处理技术
一、水泥固化技术 二、石灰固化技术 三、自胶结固化技术 四、塑性材料固化技术 五、熔融固化技术
17
方法
根据固化基材及固化过程，目前常用固化技术有： 包胶固化：水泥固化、塑性材料固化、石灰固化、 有机聚合物固化 自胶结固化： 熔融固化（玻璃固化） 实践表明：自胶结更适用于处理无机废物， 尤其是含阳离子废物；而无机基材包封（容）法 则更适用于有机废物或无机阴离子废物处理。
10
三、固化稳定化处理基本要求
1、固化体是密实的、具有一定几何形状和稳定的物理化学性质； 有一定的抗压强度 2、有毒有害组分浸出量满足相应标准要求，即符合浸出毒性标 准。 3、固化体的体积尽可能小，即体积增率尽可能地小于掺入的固 体废物的体积； 4、处理工艺过程简单、便于操作，无二次污染，固化剂来源丰 富，价廉易得，处理费用或成本低廉，。 5、固化体要有较好的导热性和热稳定性，以防内热或外部环境 条件改变造成固化体自融化或结构破损，污染物泄漏。尤其是放 射性废物的固化体，还要有交好的耐辐照稳定性。
它是鉴别固化/稳定化处理方法好坏和衡量最 终处置成本的一项重要指标，其大小取决于药剂 掺入量和有毒有害物质控制水平。
13
四、固化与稳定化效果评价指标
3、抗压强度：是固化体基本工程特性指标，目的 在于确保固化体在贮运过程和最终处置过程中不 至于出现结构破坏，甚至破裂和散裂现象而造成 暴露比表面积增加，污染环境的潜在可能性增大 情况发生。 对于一般的危险性废物，固化体如果进行处置 或桶装贮存，其抗压强度要求较低，控制在 0.10.5Mpa即可，固化体如果用作建材，硬大于10Mpa， 对于放射性的固化体，则抗压强度要求要高，英 国要求达到20 Mpa。
知识点：固化、稳定化处理的概念及适用 对象、适应性评价与适用性分析、 主要固化、稳定化技术及产物性能 评价。 重 点：固化、稳定化处理的技术原理、 主要方法及其适应性、适用性分析 与效果评价。 难 点：固化、稳定化处理技术适应性评 价和适用性分析、及产物性能评价。
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第一节 概述
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五、固化与稳定化技术适应性
固化处理技术
一、水泥固化技术 二、石灰固化技术 三、自胶结固化技术 四、塑性材料固化技术 五、熔融固化技术
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方法
根据固化基材及固化过程，目前常用固化技术有： 包胶固化：水泥固化、塑性材料固化、石灰固化、 有机聚合物固化 自胶结固化： 熔融固化（玻璃固化） 实践表明：自胶结更适用于处理无机废物， 尤其是含阳离子废物；而无机基材包封（容）法 则更适用于有机废物或无机阴离子废物处理。
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三、固化稳定化处理基本要求
1、固化体是密实的、具有一定几何形状和稳定的物理化学性质； 有一定的抗压强度 2、有毒有害组分浸出量满足相应标准要求，即符合浸出毒性标 准。 3、固化体的体积尽可能小，即体积增率尽可能地小于掺入的固 体废物的体积； 4、处理工艺过程简单、便于操作，无二次污染，固化剂来源丰 富，价廉易得，处理费用或成本低廉，。 5、固化体要有较好的导热性和热稳定性，以防内热或外部环境 条件改变造成固化体自融化或结构破损，污染物泄漏。尤其是放 射性废物的固化体，还要有交好的耐辐照稳定性。
它是鉴别固化/稳定化处理方法好坏和衡量最 终处置成本的一项重要指标，其大小取决于药剂 掺入量和有毒有害物质控制水平。
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四、固化与稳定化效果评价指标
3、抗压强度：是固化体基本工程特性指标，目的 在于确保固化体在贮运过程和最终处置过程中不 至于出现结构破坏，甚至破裂和散裂现象而造成 暴露比表面积增加，污染环境的潜在可能性增大 情况发生。 对于一般的危险性废物，固化体如果进行处置 或桶装贮存，其抗压强度要求较低，控制在 0.10.5Mpa即可，固化体如果用作建材，硬大于10Mpa， 对于放射性的固化体，则抗压强度要求要高，英 国要求达到20 Mpa。
固体废物的固化与稳定化
水泥原料和添加剂物廉易得；
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、耐热性和耐久性好； 产品适于投海处置或可作为路基、建筑材料。
缺点：
产品一般比最终废物原体积增大1.5~2倍；
固化体中污染物的浸出率较高，需作涂覆处理；
废物有的需作预处理或需要加入添加剂，因而可 能影响水泥浆的凝固，并会使成本增加，废物体 积增大； 水泥的碱性能使氨离子变成氨气释放出来。
③ 注入法
适用：粒度较大或十分不均匀不便于搅拌
的固体废物。
缺点：容易产气或放热，且容器不能完全充满。
可分为以下三种类型： A、水泥注入法：先把废物放入桶内，然后再将 水泥浆或水泥砂浆注入其中。适用于固化处理 空隙大的废物，不适于树脂和泥浆的固化。
B、废液注入法
先在桶内填充水泥、废物、混合材料，然后再将 废液注入其空隙中的办法。
（2）添 加 剂
作用：为了使固化体达到良好的性能，便于后期 处理和使用。
无机添加剂：有蛭石、沸石、粘土矿物、水玻璃、 无机缓凝剂（如焦磷酸钠 ）、无机速凝剂和骨料。
有机添加剂：有硬脂肪酸丁酯、柠檬酸等。
蛭石具有很高的隔热、隔音、防冻、保温作用。
主要用途：防火涂料、保温材料、饲料添加剂、摩擦 材料、油田助剂、花卉育苗、土地改良、橡塑填充、 香包、油墨、陶瓷、环保、军工产品等行业。
固化体在浸泡时的溶解性能，是鉴别固化体产 品性能的最重要一项指标；
估计有毒危险废物的固化体在储存或运输条件 下与水接触所引起的危险大小。
数学表达式
Rin=
第五章固体废物的固化和稳定化
（1）原理 ） 以石灰为固化剂，以粉煤灰、水泥窑灰为添加剂， 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 坚硬物质， 的方法。 石灰、水反应 坚硬物质，将废物包容 的方法。 （2）应用 ） 适用于固化钢铁、 适用于固化钢铁、机械的酸洗工序所排放的废液和废 电镀污泥、烟道脱硫废渣、石油冶炼污泥等。 渣、电镀污泥、烟道脱硫废渣、石油冶炼污泥等。 固化体养护后可作为路基材料或砂坑填充物。 固化体养护后可作为路基材料或砂坑填充物。
水泥固化法的应用
电镀干污泥的水泥固化
干污泥 ׃水泥 ׃水＝（1～2） ）01～6（׃ 02 ׃ 强度可达：10～20Mpa 浸出率：Hg<0.0002 mg/L Cd<0.02 mg/L Pb<0.002 mg/L Cr6+<0.02 mg/L As<0.01 mg/L
水泥固化法的特点
5.2固化技术
固化有两种方式，其机理也不尽相同： 将有害废物通过化学转变或引入到某种晶 格中达到稳定化。 将有害废物用惰性材料加以包容使之与环 境隔离。
根据上述基本原理，固化处理方法可划分为四类 四类： 包胶固化（又称凝结固化）
按固化剂：a.水泥固化；b.沥青固化；c.石灰固化；c. 塑料固化 按包胶结构： a.宏观包胶：将有害废物包裹在包胶体内，使其与 环境隔离。 b.微囊包胶：用包胶材料包覆废物的微粒。
测定各类废物固化体的抗浸出性能，预测其在长 期贮存条件下的安全性。选择聚乙烯或聚丙烯作 为浸出容器材料，以去离子水或合成海水作为浸 出剂，将一定尺寸的试验样品用尼龙丝悬挂于浸 出容器中，在25±5℃；40±2℃；70±2℃； 25 5 40 2 70 2 90±2℃ 的浸出温度下进行浸出至在试验误差范 围内浸出率实际恒定不变。一般从开始试验的第1， 3， 7， 10， 14， 21， 28，35和42 天后更换浸 出剂，以后每一个月更换一次。然后对浸出液 （包括溶解的、悬浮的、沉积的和吸附的）进行 分析，从而确定固化体的类型或组成。
水泥固化法的应用
电镀干污泥的水泥固化
干污泥 ׃水泥 ׃水＝（1～2） ）01～6（׃ 02 ׃ 强度可达：10～20Mpa 浸出率：Hg<0.0002 mg/L Cd<0.02 mg/L Pb<0.002 mg/L Cr6+<0.02 mg/L As<0.01 mg/L
水泥固化法的特点
5.2固化技术
固化有两种方式，其机理也不尽相同： 将有害废物通过化学转变或引入到某种晶 格中达到稳定化。 将有害废物用惰性材料加以包容使之与环 境隔离。
根据上述基本原理，固化处理方法可划分为四类 四类： 包胶固化（又称凝结固化）
按固化剂：a.水泥固化；b.沥青固化；c.石灰固化；c. 塑料固化 按包胶结构： a.宏观包胶：将有害废物包裹在包胶体内，使其与 环境隔离。 b.微囊包胶：用包胶材料包覆废物的微粒。
测定各类废物固化体的抗浸出性能，预测其在长 期贮存条件下的安全性。选择聚乙烯或聚丙烯作 为浸出容器材料，以去离子水或合成海水作为浸 出剂，将一定尺寸的试验样品用尼龙丝悬挂于浸 出容器中，在25±5℃；40±2℃；70±2℃； 25 5 40 2 70 2 90±2℃ 的浸出温度下进行浸出至在试验误差范 围内浸出率实际恒定不变。一般从开始试验的第1， 3， 7， 10， 14， 21， 28，35和42 天后更换浸 出剂，以后每一个月更换一次。然后对浸出液 （包括溶解的、悬浮的、沉积的和吸附的）进行 分析，从而确定固化体的类型或组成。
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1.固化体的强度较低，需较长的 养护时间；2.有较大的体积膨胀， 增加清运和处置的困难
沥青 固化法
重金属、 氧化物、 废酸
1.有时需要对废物预先脱水或浓缩；
1.需高温操作，安全性较差；
2.固化体空隙率和污染物浸出速率均大大 2.一次性投资费用与运行费用比
降低；3.固化体的增容较小
水泥固化法高
固塑化性法机部物分、非废氧极酸化性物有、3化12接固对。触化水液体溶损的液失渗有率透良远性好低较的于其阻水他隔泥固性固化化法与低石；灰固
化 特 但只限于含有大量硫酸钙的废物，应用面较为狭窄。此外 还要求熟练的操作和比较复杂的设备，煅烧泥渣也需要消
耗一定的热量。
点
Terra-Crete技术（见图4-15）
技术 适用对象
主要优点
主要缺点
水泥 固化法
重金属、 氧化物、 废酸
1.水泥搅拌，技术已相当成熟；2.对废物 1.废物如含特殊的盐类，会造成
实践证明，采用水泥固化处理各种含有重金属的污泥十分有 效。在固化过程中，由于水泥具有较高的pH值，使得污泥中的重 金属离子在碱性条件下，生成难溶于水的氢氧化物或碳酸盐等。 某些重金属离子也可以固定在水泥基体的晶格中，从而可以有效 地防止重金属的浸出。
12
二、水泥与添加剂 (一)水泥
(二)添加剂 在水泥固化处理过程中，为了改善固化条件，提高固化体的质量，有
在危险废物中添加固化剂，使其转变为非流动型的固态物或形成紧密的固体物。由 于产物是结构完整的块状密实固体，可以方便地进行运输。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。 （2）稳定化一般可分为化学稳定化和物理稳定化，化学稳定化是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；物理稳定化是将污泥或固体物质 与一种疏松物料(如粉煤灰)混合生成一种粗颗粒，有土壤状坚实度的固体，这种固体可 以用运输机械送至处置场。实际操作中，这两种过程是同时发生的。 （3）固定化：具有固化和稳定化作用的过程。 （4）限定化：将有毒化合物固定在固体粒子表面的过程。 （5）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。
固 磷酸盐：含盐量低、放射性极高的如普里克斯废液（见图4-13） 化 硼酸盐玻璃：高放废液+固化剂——煅烧，升温1100~
1150 ℃，退火
剂
化
特点
特 浸出速率最低、增容比最小、高温操作，烧结过程需配 点 备尾气净化系统、成本高、稳定性和耐久性差
概念 利用废物自身的胶结特性来达到固化目的的方法。
应用 该技术主要用来处理含有大量硫酸钙和亚硫酸钙的
石 灰 固 化
应 应用 一般被用来处理中、低放射性蒸发残液、废水化学
处理产生的污泥、焚烧炉产生的灰分，以及毒性较大的电 镀污泥和砷渣等危险废物。对象与水泥固化基本相同
用 特点 （1）固化体的空隙率和固化体中污染物的浸出速率均大
大降低。另外，由于固化过程中干废物与固化剂之间的质量比通
常为1：1～2：1，因而固化体的增容较小；
测量和评价固化体浸出率的目的： ①在实验审或不同的研究单位之叫，通过固化体 难溶性程度
的比较，可以对固化方法及工艺条件进行比较、改进或选择； ②有助于预计各种类型固化体暴露在不同环境时的性能，可 用于估计有毒危险废物的固化体在贮存或 运输条件下与水接
触所引起的危险大小。浸出率的具体测定方法参见蒋建国编 著《固体 废物处置，5资源化》(化学上业出版社，2008)。
及 在助凝剂和催化剂的作用下产生聚合以形成海绵状的聚合物质，
从而在每个废物颗粒的周围形成一层不透水的保护膜。
部分液体废物遗留，需干化。颗粒度、含水量等以及进行聚合的条件
原 热塑性材料固化（沥青、石蜡、聚乙烯、聚丙烯等）：是
用熔融的热塑性物质在高温下与干燥脱水危险废物混合，
以达到对废物稳定化的目的的过程。
物、有机溶剂以及强氧化性废物。
点
5.4塑料材料包容技危险废物按一定的比例配料，
并加入适量催化剂和填料进行搅拌混合，使其共聚合固化，
将危险废物包容形成具有一定强度和稳定性固化体的过程。
念
热固性塑料固化（脲醛树脂、聚酯、聚丁二烯、酚醛树脂、
环氧树脂）用热固性有机单体和经过粉碎处理的废物充分混合，
应用 适用于稳定石油冶炼污泥、重金属污泥、氧化物、 废酸等无机污染物。
特点 简单，物料来源方便，操作不需特殊设备及技术， 比水泥固化法便宜，并在适当的处置环境，可维持波索来 反应的持续进行。石灰固化处理得到固化体的强度较低， 所需养护时间较长，并且体积膨胀较大，增加清运和处置 的困难，因而较少单独使用。
及 （2）固化剂具有一定的危险性，固化过程中容易造成二次污染，
需采取措施加以避免。另外，对于含有大量水分的废物，由于沥
青不具备水泥的水化作用和吸水性，所以需预先对废物进行浓缩
特 脱水处理。因此，沥青固化工艺流程和装置往往较为复杂，一次
性投资与运行费用均高于水泥固化法；
（3）固化操作需在高温下完成，不宜处理在高温下易分解的废
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在普通硅酸盐水泥的水化过程中进行的主要反应如图4-1所示。
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5.2.2 水泥固化影响因素
pH 水、水泥和废物的量比 凝固时间
5.2.3 水泥固化工艺
其他添加剂 固化块的成型工艺
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水 泥 固 化
优点 ①设备和工艺过程简单，无需特殊的设备，设备投
资、动力消耗和运行费用都比较低；②水泥和添加剂价廉
中化学性质的变动承受力强;3.可由水泥与 固化体破裂；2.有机物的分解造
废物的比例来控制固化体的结构缺点与防 成裂隙，增加渗透性，降低结
水性；4.无需特殊的设备，处理成本低；5.构强度；3.大量水泥的使用可增
废物可直接处理，无需前处理。
加固化体的体积和质量
石灰 固化法
重金属、 氧化物、 废酸
1所用物料来源方便，价格便宜； 2操作不需特殊设备及技术； 3.产品通常便于装卸，渗透性有所降低
点 需进行预处理和投加添加剂，使处理费用增高；④水泥的
碱性易使铵离子转变为氨气逸出；⑤处理化学泥渣时，由
于生成胶状物，使混合器的排料较困难，需加入适量的锯
末予以克服。
5.3 石灰固化技术
概念 以石灰和具有火山灰活性的物质（如粉煤灰、垃圾 焚烧灰渣、水泥窑灰等）为固化基材对危险废物进行稳定 化与固化处理的方法。重金属被吸附于胶体结晶中，包裹 起来的粘结性物质
自胶结 硫酸钙和亚硫 1烧结体的性质稳定，结构强度高； 固化法 酸钙的废物 2烧结体不具生物反应性及着火性
1应用面较狭窄； 2需要特殊设备及专业人员
自
废物，如磷石膏、烟道气脱硫废渣等。
原
理 原理 CaSO4﹒2H2O或CaSO3﹒2H2O经煅烧成具自胶结
胶 结
作用半水，遇水后迅速凝固和硬化。
特点 不需要加入大量添加剂，废物也不需要完全脱水， 工艺简单；固化体化学性质稳定，具有抗渗透性高、抗微
应 用
固 及 生物降解和污染物浸出速率低的特点，并且结构强度高；
结法更适用于处理无机废物，尤其是那些含阳离子的废
物．有机废物及无机阴离子废物则更适宜用无机物包容法
处理．
2
3
4
5.1.3 固化/稳定化技术比较
5
6
7
8
9
2．质量鉴别指标
(1)浸出率 固化体在浸泡时的溶解性能，即浸出率， 是鉴别固化体产品性能的最重要一项指标。
Rn
=
a n / A0 (F /V )tn
配料比、碱度和搅拌作用下发生皂化反应，使有害物质包容在沥
青中并形成稳定固化体的过程。沥青－憎水性物质、良好的黏结
理 性、化学稳定性、较高的耐腐蚀性。石油蒸馏的残渣，其化学成
分包括沥青质、油分、游离碳、胶质、沥青酸和石蜡等。
与
工艺 固废预处理——废物与沥青热混合——二次蒸汽净化
放射性废物沥青固化基本方法： 高温融化混合蒸发：如图4-12，150~230℃
理
热固性材料固化
热塑性材料固化
¾特点：引入密度较低的物质， ¾特点：浸出速率低；需要的包
应
添加剂数量较少，固化体密
容材料少，在高温下蒸发了大
用 及
度小；但操作过程复杂 ， 热固性材料自身价格高昂。 由于操作中有机物的挥发，
量的水分，增容率较低。缺点 是高温操作，耗能较多；会产 生大量的挥发性物质，其中有
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§4.2 水泥固化
一、水泥固化原理
水泥固化是以水泥为固化剂将有害废物进行固化的一种处理 方法。
水泥是一种无机胶结剂，经水化反应后可形成坚硬的水泥块， 能将砂、石等添加料牢固地凝结在一起。
对有害污泥进行固化时，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。可以认为这种固化体的结构主要是水泥的水化反应产物 3CaO．SiO3水化结晶体内包进了污泥微粒，使得污泥中的有害物 质被封闭在固化体内，达到稳定化、无害化的目的。
时还掺入适宜的添加剂。常用的添加剂有吸附剂—(如活性氧化铝、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)和减水剂(表面活性剂)等。
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三、水泥固化的化学反应 水泥固化是一种以水泥为基材的固化方法。以水泥为基础的固化稳定化
技术是这样一个过程，让废物物料与硅酸盐水泥混合，如果废物中没有水 分，则需向混合物中加水，以保证水泥分子跨接所必须的水合作用。此过 程所涉及的水合反应主要有以下几个方面：
特
容易引起燃烧起火，所以通
些是有害的物质；有时废物中
点
常不能在现场大规模应用。
含有热塑性物质或某些溶剂， 影响稳定剂和最终的稳定效果