1、第五節(jié) 固體廢物的固化處理,原理和步驟 基本方法 水泥固化 石灰固化 熱塑性材料固化法 熱固性材料固化法 玻璃固化法 自膠結固化和大型包封法,固化處理,利用物理或化學方法將有害固體廢物固定或包容在惰性固體基質內，使之呈現(xiàn)化學穩(wěn)定性或密封性。 固化所用的惰性材料稱為固化劑。有害廢物經(jīng)過固化處理所形成的固化產(chǎn)物稱為固化體。,固化方法,水泥固化、石灰固化、熱塑性材料固化、有機聚合物固化、自膠結固化、玻璃固化,對固化處理的基本要求 （1）有害廢物經(jīng)過固化處理后所形成的固化體應具有良好的抗?jié)B透性、抗浸出性、抗干濕性、抗凍融性及足夠的機械強度等，最好能作為資源加以利用。 （2）固化過程中材料和能量消耗要低

2、，增容比要低。 （3）固化工藝過程簡單，便于操作。,水泥固化技術 (Cement solidification) 水泥固化：是以水泥為固化劑將有害廢物進行固化的一種處理方法,從而達到減小表面積、降低滲透性，使之能在較為安全的條件下運輸與處置的目的。 水泥固化原理：水泥是一種無機膠結劑，經(jīng)水化反應后可形成堅硬的水泥塊，能將砂、石等骨料牢固地凝結在一起。水泥固化有害廢物就是利用水泥的這一特性。 常用作固化劑的水泥：硅酸鹽水泥和火山灰質硅酸鹽水泥 。,在水泥固化處理過程中，為了改善固化條件，提高固化體的質量，有時摻入適宜的添加劑。常用的添加劑有： 吸附劑：如活性氧化鋁、粘土、蛭石等； 緩凝劑：如酒石

3、酸、檸檬酸、硼酸鹽等； 促凝劑：如水玻璃、鋁酸鈉、碳酸鈉等； 減水劑：如表面活性劑等。,應用,原子能工業(yè)固體與液體廢物處理 電鍍業(yè)污泥 含汞污泥 含砷泥渣,圖 電鍍污泥水泥固化處理工藝流程圖,操作條件與指標,水灰比,水泥與廢物的配比,pH值,初凝時間與終凝時間,添加劑,養(yǎng)護條件,固化產(chǎn)物的性能指標：機械強度、抗浸出性,一般控制在1:2為宜,應通過實驗確定,應控制在8以上,初凝:大于2h；終凝:48h以內,根據(jù)固化過程性質，通過實驗選擇添加劑種類與投配量(吸附劑/促凝劑/緩凝劑/減水劑)。,一般在室溫條件下，相對濕度大于80%，養(yǎng)護時間約28天。,以石灰和具有火山灰活性的物質（如粉煤灰、垃圾焚燒

4、灰渣、水泥窯灰等）為固化基材，活性硅酸鹽類為添加劑對危險廢物進行穩(wěn)定化與固化處理的方法。 適用于穩(wěn)定石油冶煉污泥、重金屬污泥、氧化物、廢酸等無機污染物，并已用于煙道氣脫硫的廢物的固化。 該法簡單，物料來源方便，操作不需特殊設備及技術，比水泥固化法便宜，并在適當?shù)奶幹铆h(huán)境，可維持波索來反應的持續(xù)進行。石灰固化處理得到固化體的強度較低，所需養(yǎng)護時間較長，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。,石灰固化處理（ Lime solidification ）,熱塑性材料固化（瀝青、石蠟、聚乙烯、聚丙烯等）：是用熔融的熱塑性物質在高溫下與干燥脫水危險廢物混合，以達到對廢物穩(wěn)定化的目的的過

5、程。 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，使有害物質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、良好的黏結性、化學穩(wěn)定性、較高的耐腐蝕性。石油蒸餾的殘渣，其化學成分包括瀝青質、油分、游離碳、膠質、瀝青酸和石蠟等。,熱塑性材料固化處理,注意：含水率較高的廢物需預先脫水；被固化的廢物中應盡量少含氧化性與導致瀝青粘度增大的物質。,圖 高溫熔化混合蒸發(fā)瀝青固化流程示意圖,熱固性材料固化處理（Plastic solidification）,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） 用熱固性有機單體和經(jīng)過粉碎處理的廢物充分混

6、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，從而在每個廢物顆粒的周圍形成一層不透水的保護膜。部分液體廢物遺留，需干化。 特別適用于對有害廢物和放射性固體廢物的固化處理,玻璃固化處理（ Glass solidification ）,自膠結固化（Self-cementation solidification ）,利用廢物自身的膠結特性來達到固化目的的方法。 該技術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。 CaSO42H2O或CaSO32H2O經(jīng)煅燒成具自膠結作用半水，遇水后迅速凝固和硬化。 該方法不需要加入大量添加劑，廢物也不需要完全脫水，工藝簡單；

7、固化體化學性質穩(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，并且結構強度高；但只限于含有大量硫酸鈣的廢物，應用面較為狹窄。此外還要求熟練的操作和比較復雜的設備，煅燒泥渣也需要消耗一定的熱量。,圖 煙道氣脫硫泥渣自膠結固化的工藝流程,水玻璃固化（Sodium silicate solidification） 水玻璃（硅酸鈉溶液）固化：以水玻璃為固化劑，無機酸類（如硫酸、硝酸、鹽酸和磷酸）為助劑，與有害污泥按一定的配料比進行中和與縮合脫水反應，形成凝膠體，將有害污泥包容，經(jīng)凝結硬化逐步形成水玻璃固化體。 水玻璃固化電鍍污泥時的配比為：水玻璃（3號硅酸鈉）混酸（純硫酸與純磷酸之比為91

8、）污泥為5.850.5593.6。,外部混合法,內部混合法,第六節(jié) 固體廢物的最終處置,土地填埋 衛(wèi)生土地填埋 安全土地填埋 深井灌注 海洋處置 海洋傾倒 遠洋焚燒,土地填埋處置是從傳統(tǒng)的堆放和土地處置發(fā)展起來的一項最終處置技術，不是單純的堆、填、埋，而是一種按照工程理論和土工標準，對固體廢物進行有控管理的綜合性科學工程方法，具有工藝簡單、成本較低、適于處置多種類型固體廢物的優(yōu)點。目前已成為固體廢物最終處置的一種主要方法。,土地填埋,土地填埋處置的種類很多，采用的名稱也不盡相同。 按填埋場地形特征可分為山間填埋、峽谷填埋、廢礦坑填埋； 按填埋場的狀態(tài)可分為厭氧性填埋、好氧性填埋、準好氧性填埋和

9、保管型填埋； 按填埋場地水文、氣象條件可分為干式填埋、濕式填埋和干-濕混合填埋； 按固體廢物污染防治法規(guī)，可分為一般固體廢物填埋和工業(yè)固體廢物填埋。,為了便于管理，一般可根據(jù)所處置的廢物種類以及有害物質釋出所需控制水平進行分類。通常把廢物分為四大類，因此土地填埋處置方法及場地也相應分為四類。 土地填埋處置的分類及分類處置廢物的種類 安全土地填埋 A組：有害廢物，還可處置B、C、D組廢物 工業(yè)土地填埋 B組：工業(yè)廢物，還可處置C、D組廢物 衛(wèi)生土地填埋 C組：城市廢物，還可處置D組廢物 惰性廢物填埋 D組：惰性廢物,土地填埋必須注意問題,土地填埋處置，首先需要進行科學的選址，在設計規(guī)劃的基礎上對

10、場地進行防護（如防滲）處理，然后按嚴格的操作程序進行填埋操作和封場，并制訂全面的管理制度，定期對場地進行維護和監(jiān)測。必須注意問題包括：,27,1、填埋場地的選擇 在規(guī)劃一個新的填埋場時，首先應對適宜處置廢物的填埋場場址進行現(xiàn)場調查，并根據(jù)所能收集到的當?shù)氐乩?、地質、水文地質和氣象資料，初步篩選出若干可供建設城市垃圾衛(wèi)生填埋場的地區(qū)。 在評價一個用于長期處置固體廢物的填埋場場址的適宜性時，必須考慮的因素主要有：運輸距離、場址限制條件、可以使用土地面積、入場道路、地形和土壤條件、氣候、地表和水文條件、當?shù)丨h(huán)境條件以及填埋場封場后場地是否可被利用等。,28,2、填埋場地的結構 填埋場結構與地形地貌、

11、水文地質條件、填埋廢物類別有關。按填埋廢物類別和填埋場污染防治設計原理，填埋場結構有衰減型和封閉型之分。 通常，用于處置城市垃圾的衛(wèi)生填埋場屬衰減型填埋場或半封閉型填埋場，而處置危險廢物的安全填埋場屬全封閉型填埋場。,(1)自然衰減型填埋場 自然衰減型填埋場允許部分滲濾液由填埋場基部滲透，利用下伏包氣帶土層和含水層的自凈功能來降低滲濾液中污染物的濃度，使其達到能接受的水平。理想的自然衰減型填埋場底部的包氣帶應為粘土層，粘土層之下是含砂潛水層，而在含砂水層下為基巖。包氣帶土層和潛水層應較厚。,（2)全封閉型填埋場 全封閉型填埋場是將廢物和滲濾液與環(huán)境隔絕開，將廢物完全保存相當一段時間（數(shù)十甚至上

12、百年）。這類填埋場通常利用地層結構的低滲透性或工程密封系統(tǒng)，來減少滲濾液產(chǎn)生量和通過底部的滲透泄露滲入蓄水層的滲濾液量，將對地下水的污染減少到最低限度，并對所收集的滲濾液進行妥善處理處置，從而達到使處置的廢物與環(huán)境隔絕的目的,30,3、地下水保護 土地填埋場內會產(chǎn)生大量的浸出液，浸出液的來源有：降水、地表徑流、地下水和垃圾含水四大部分。封閉型填埋場浸出液的來源與自然衰減型填埋場浸出液來源略有不同，對于衰減型土地填埋，在填埋過程中垃圾分解產(chǎn)生一定量的水。而對于封閉型土地填埋，浸出液主要來自廢物本身含水、地下水、降水及地表徑流。 防止措施：設置填埋場襯層系統(tǒng)，可盡量封閉滲濾液于填埋場中，使其進入滲

13、濾液收集系統(tǒng)；并能控制地下水，防止其形成過高的上升壓，防止地下水進入填埋場，因為地下水進入填埋場將使?jié)B濾液的產(chǎn)生量增加。常見防止?jié)B浸的具體方法 ：,31,（1）具有浸出液收集系統(tǒng)的單層襯層系統(tǒng) 具有浸出液收集系統(tǒng)的單層襯層系統(tǒng)是由上、下兩部分組成的，下部為低滲透性的粘土襯層或人造有機合成襯層；上部為具有浸出液收集系統(tǒng)的由30可滲透性礫石或砂質土壤構成的瀝濾系統(tǒng)。襯層系統(tǒng)的底部具有適當坡度傾向的積水坑，浸出液可以沿襯層坡度匯集到積水坑，以便監(jiān)測和抽出。,32,（2）具有浸出液收集系統(tǒng)的雙層襯層系統(tǒng) 具有浸出液收集系統(tǒng)的雙襯層系統(tǒng)包含兩層防滲層，兩層之間是排水層，以控制和收集防滲層之間的液體或氣體

14、。主襯層為人工合成有機襯層（如高密度聚乙烯），輔助襯層為人工合成有機薄膜和粘土構成的復合襯層。襯層上方為滲濾液收集系統(tǒng)，透過主襯層的滲濾液受到輔助襯層的阻擋而在中間的排水層中得到控制和收集。,37,4、常見的填埋方法 固體廢物填埋場的填埋方法與地形地貌有關，本節(jié)主要介紹山谷型填埋和平地-地上式填埋。,（1）山谷型填埋 我國大部分填埋場屬山谷型填埋場，通常的做法是在山谷出口處設一垃圾壩，在填埋場上方設擋水壩，在填埋場四周開挖排洪溝，嚴格控制地表排水不進入填埋場。對于安全土地填埋場，還需要采取防滲措施。山谷型填埋法主要是利用山坡地帶的地形，占地少，填埋量大，覆蓋土可不需外運。,（2）平地型填埋方法 平地型可分為地上式、地下式及半地下式。而地上式填埋通常適用于地下水位較高或者地形不適于挖掘的地方，是地下水位較高的平原區(qū)唯一可能采用的方法。,填埋操作制度,制定一套完整的填埋操作計劃，是保證填埋操作順利進行的重要保證。根據(jù)設計的填埋方法可以為操作人員制訂操作規(guī)程、定期操作進度表、意外事故應急計劃、交通線路、記錄和監(jiān)測程序及安全措施等。 對于干燥的廢物一定要注意防塵，并隨時覆蓋土層壓實，對于潮濕的廢物，應先進行脫水處理，或