【正文】 害廢物體積的比值，即式中；ci—增容比； V2—固化體體積，m3； V1—固化前有害廢物的體積，m3。 增容比是評價固化處理方法和衡量最終成本的一項重要指標。 固化技術(shù)可按固化劑分為水泥固化，瀝青固化，塑料固化、玻璃固化，石灰固化等。167。2 水泥固化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。 水泥是一種無機膠結(jié)劑，經(jīng)水化反應(yīng)后可形成堅硬的水泥塊，能將砂，石等添加料牢固地凝結(jié)在一起。水泥固化有害廢物就是利用水泥的這一特性。對有害污泥進行固化時，水泥與污泥中的水分發(fā)生水化反應(yīng)生成凝膠，將有害污泥微粒分別包容，并逐步硬化形成水泥固化體?？梢哉J為這種固化體的結(jié)構(gòu)主要是水泥的水化反應(yīng)產(chǎn)物3CaOSiO3，水化結(jié)晶體內(nèi)包進了污泥微粒，使得污泥中的有害物質(zhì)被封閉在固化體內(nèi)，達到穩(wěn)定化，無害化的目的。水泥固化的化學(xué)反應(yīng)：首先讓廢物料與硅酸鹽水泥混合，如果廢物中沒有水分，則需向混合物中加水，以保證水泥分子跨接所必須的水合作用，所涉及的水合反應(yīng)主要有以下幾個方面：（1）硅酸三鈣的水合反應(yīng)：（2）硅酸二鈣的水合反應(yīng)： （3）鋁酸三鈣的水合反應(yīng)：（4）鋁酸四鈣的水合反應(yīng)：最終生成硅鋁酸鹽膠體的這一連串反應(yīng)是一個速率很慢的過程，所以為了保證固化體得到足夠的強度需要在有足夠水分的條件下維持很長的時間對水化的混凝土進行保養(yǎng)。對于普通硅酸鹽水泥，進行最為迅速的反應(yīng)是：該反應(yīng) 確定了普通硅酸鹽水泥的初始狀態(tài)。以水泥為基本材料的固化技術(shù)最適用于無機類型的廢物，尤其是含有重金屬污染物的廢物。由于水泥所具有的高pH值，使得幾乎所有的重金屬形成不溶性的氫氧化物或碳酸鹽形式而被固化在固化體中。另一方面，有機物對水化過程有干擾作用，使最終產(chǎn)物的強度減小，并使穩(wěn)定化過程變得困難。它可能導(dǎo)致生產(chǎn)較多的無定型物質(zhì)而干擾最終的晶體結(jié)構(gòu)形式。在固化過程中加入蛭石、粘土及可溶性的碳酸鈉等物質(zhì)，可以緩解有機物的干擾作用，提高水泥固化的效果。2CaOSiO2， 3CaOSiO2慢速中速2CaOSiO2水合物 2CaOSiO2水合物Ca(OH)2＋水化硅酸鈣膠體，加入若干Al2OFe2O3和SO3含有Al2O3的水化硅酸鈣膠體增加結(jié)晶產(chǎn)物3CaOAl2O3＋CaSO42H2O 4CaOAl2O3＋Fe2O3CaSO4＋2H2O＋Ca(OH)2生產(chǎn)更多的針狀3CaOAl2O3Ca[SO4(OH)2]水化物 生產(chǎn)更多3CaO（Al2O3Fe2O3）CaSO4水化物針狀結(jié)晶或固溶體六方形片狀固溶體3CaO(Al2O3CaSO4) 水化物 3CaO（Al2O3Fe2O3）CaSO4水化物或3CaO（Al2O3Fe2O3）Ca[SO4(OH)2]水化物六方形片狀固溶體3CaO（Al2O3Fe2O3）Ca[SO4(OH)2SiO3]以及可能的4CaO(Al2O3Fe2O3)水化物形成由于廢物組成的特殊性，水泥固化過程中常常會遇到混合不均，凝固過早或過晚，操作難以控制等困難，同時得到固化產(chǎn)品的浸出率高，強度較低。為了改變固化產(chǎn)品的性能，固化過程中需視廢物的性質(zhì)和對產(chǎn)品質(zhì)量的要求，添加適量的必要的添加劑。添加劑分為有機和無機兩大類，無機添加劑有蛭石、沸石、多種粘土礦物、水玻璃、無機緩凝劑、無機速凝劑和骨料等。有機添加劑有硬脂肪酸丁酯、δ糖酸內(nèi)酯、檸檬酸等。 實踐證明，采用水泥固化處理各種含有重金屬的污泥十分有效。在固化過程中，由于水泥具有較高的pH值，使得污泥中的重金屬離子在堿性條件下，生成難溶于水的氫氧化物或碳酸鹽等。某些重金屬離子也可以固定在水泥基體的晶格中，從而可以有效地防止重金屬的浸出。電鍍污泥固化處理；汞渣水泥固化處理。 水泥固化法的主要優(yōu)點是對電鍍污泥處理十分有效；設(shè)備和工藝過程簡單，設(shè)備投資，動力消耗和運行費用都比較低；水泥和添加劑價廉易得，對含水率較高的廢物可以直接固化，操作在常溫下即可進行，對放射性廢物的固化容易實現(xiàn)安全運輸和自動化控制等。水泥固化的缺點是①水泥固化體的浸出率較高，通常為104～105g/(cm2d)，主要是由于它的空隙率較高所致，因此，需作涂覆處理，②水泥固化體的增容比較高，～2；③有的廢物需進行預(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。167。3 瀝青固化 一、概述 瀝青固化是以瀝青為固化劑與有害廢物在一定的溫度，配料比、堿度和攪拌作用下產(chǎn)生皂化反應(yīng)，使有害廢物均勻地包容在瀝青中，形成固化體。 瀝青具有良好的粘結(jié)性、化學(xué)穩(wěn)定性與一定的彈性和塑性，對大多數(shù)酸、堿、鹽類有一定的耐腐蝕性。此外，它還具有一定的輻射穩(wěn)定性。瀝青固化一般用于處理中、低放射水平的蒸發(fā)殘液，廢水化學(xué)處理產(chǎn)生的沉渣，焚燒爐產(chǎn)生的灰燼、塑料廢物，電鍍污泥，砷渣等。二、瀝青固化的基本方法放射性廢物瀝青固化的基本方法有高溫熔化混合蒸發(fā)法，暫時乳化法和化學(xué)乳化法三種。三、瀝青固化體的性質(zhì)及其影響因素 瀝青固化體的主要性能指標是它在水中的浸出率，輻照穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。它們分別受到瀝青種類、加入的廢物量、廢物的化學(xué)組分和殘余水分等的影響。 (一)影響瀝青固化體浸出率的因素 1 瀝青的種類 用不同類型的瀝青所得固化體的浸出率不同，實驗表明，采用直餾瀝青效果較好。較軟的瀝青比較硬的瀝青所得固化體浸出率低。 2 廢物量、化學(xué)組成及混合狀況 由于瀝青與廢物之間存在復(fù)雜的物理和化學(xué)作用，過高的廢物量將導(dǎo)致固化體浸出率的急劇上升。鑒于操作和安全上的考慮，一般應(yīng)控制加入的廢物量與瀝青的重量比在40～50％。 3 殘余水分 固化體中的殘余水分對固化體的浸出率有顯著的影響。一般認為殘余水分的存在將增加瀝青中的細孔數(shù)量。為此，固化體中殘余水分的重量百分數(shù)應(yīng)控制在10％以下，％ 4 某些表面活性劑的影響 加入某些表面活性劑可導(dǎo)致固化體浸出率的升高。 (二)影響瀝青固化體化學(xué)穩(wěn)定性的因素 在瀝青固化過程中，瀝青會與某些摻入的化合物、氧化劑等發(fā)生化學(xué)作用，從而影響固化體的化學(xué)穩(wěn)定性。例如純?yōu)r青的燃點一般為420℃左右，而在摻入硝酸鹽，亞硝酸鹽后，其燃點降至250～330℃，因而增加了燃燒的危險性。167。4 塑料固化一、塑料固化原理 塑料固化是以塑料為固化劑與有害廢物按一定的配料比，并加入適量的催化劑和填料(骨料)進行攪拌混合，使其共聚合固化而將有害廢物包容形成具有一定強度和穩(wěn)定性的固化體，塑料固化技術(shù)按所用塑料(樹脂)不同，可分為熱塑性塑料固化和熱固性塑料固化兩類。 熱塑性塑料有聚乙烯，聚氯乙烯樹脂等，在常溫下呈固態(tài)，高溫時可變成熔融膠粘液體，將有害廢物捧合包容在塑料中，冷卻后即形成塑料固化體。熱固性塑料有脲醛樹脂和不飽和聚酯等。脲醛樹脂是一種無色透明的粘稠液體。對多孔性極性材料有較好的粘附力，使用方便，固化速度快，常溫或加熱都能很快固化。與有害廢物所形成的固化體具有較好的耐水性，耐熱性及耐腐蝕性能，價格較其它樹脂便宜。其缺點是耐老化性能差。不飽和聚酯樹脂在常溫下有適宜的粘度，可在常溫、常壓下固化成型，固化過程中無小分子形成，因而使用方便，容易保證質(zhì)量，適用于對有害廢物和放射性廢物的固化處理。不飽和聚酯樹脂品種很多，按用途分有通用樹脂，耐酸樹脂和澆鑄樹脂等。二、塑料固化的應(yīng)用及其特點(一)應(yīng)用實例 (二)塑料固化法的特點塑料固化可以在常溫下操作，為使混合物聚合凝結(jié)僅加入少量的催化劑即可；增容比和固化體的密度較小。該法既能處理干廢渣，也能處理污泥漿。塑料固化體是不可燃的。其主要缺點是塑料固化體耐老化性能較差，固化體一旦破裂，污染物浸出會污染環(huán)境，因此，處置前都應(yīng)有容器包裝，因而增加了處理費用。如果以脲醛樹脂為固化劑，通常采用強酸作催化劑，需要耐腐蝕的混合設(shè)備或有耐腐蝕襯里的混合器。此外，在混合過程中釋放有害煙霧，污染周圍環(huán)境。該法還需要熟練的操作技術(shù)，以保證固化質(zhì)量。167。5 玻璃固化一、玻璃固化原理玻璃固化是以玻璃原料為固化劑，將其與有害廢物以一定的配料比混合后．在高溫(900～1200℃)下熔融，經(jīng)退火后即可轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的玻璃固化體。玻璃固化法主要用于固化高放廢物。從玻璃固化體的穩(wěn)定性、對熔融設(shè)備的腐蝕性、處理時的發(fā)泡情況和增容比來看，硼硅酸鹽玻璃固化是最有發(fā)展前途的固化方法。玻璃的種類繁多，普通的鈉鉀玻璃熔點較低，制造容易，但在水中的溶解度較高，因而不能用于高放廢液的固化。硅酸鹽玻璃耐腐蝕能力強，但熔點高，制造困難。通常在高放廢液的玻璃固化中，研究較多的是磷酸鹽和硼酸鹽玻璃固化過程。二、玻璃固化方法及工藝流程(一)玻璃固化方法 玻璃固化的方法可分為間歇式和連續(xù)式兩種。1 間歇式固化法間歇式固化法，是一罐一罐地將高放廢液和玻璃原料—起加人罐內(nèi)，使蒸發(fā)干燥，煅燒，熔融等幾步過程都在罐內(nèi)完成。熔融成玻璃后，將熔化玻璃注入貯存容器內(nèi)成型。熔化罐可以反復(fù)使用，也可以采用棄罐方式，即熔化罐本身兼作貯存容器或最終處置容器用。2 連續(xù)式固化法連續(xù)式固化法是將蒸發(fā)、煅燒過程與熔融過程分別在煅燒爐和熔融爐內(nèi)完成，蒸發(fā)煅燒過程采用連續(xù)進料和排料的方式，而熔融過程既可連續(xù)進料和排抖，也可連續(xù)進料和間歇排料。(二)玻璃固化的工藝流程三、玻璃固化法的特點與高放廢液的其他固化法相比，玻璃固化法具有以下優(yōu)點：①玻璃固化體致密，在水及酸、堿溶液中的浸出率小，大約為107 g/(cm2d))；②增容比?。虎墼诓ＡЧ袒^程中產(chǎn)生的粉塵量少；④玻璃固化體有較高的導(dǎo)熱性，熱穩(wěn)定性和輻射穩(wěn)定性。玻璃固化法的缺點是裝置較復(fù)雜，處理費用昂貴、工件溫度較高、設(shè)備腐蝕嚴重，以及放射性核素揮發(fā)量大等。167。6 其他固化方法 一、石灰固化(一)石灰固化原理石灰固化是以石灰為固化劑，以粉煤灰，水泥窯灰為填料，專用于固化含有硫酸鹽或亞硫酸鹽類廢渣的一種固化方法。其原理是基于水泥窯灰和粉煤灰中含有活性氧化鋁和二氧化硅，能與石灰和含有硫酸鹽、亞硫酸鹽廢渣中的水反應(yīng)，經(jīng)凝結(jié)、硬化后形成具有一定強度的固化體。（二)石灰固化法的應(yīng)用及其優(yōu)缺點石灰固化法適用于固化鋼鐵、機械的酸洗工序所排放的廢液和廢渣，電鍍污泥、煙道脫硫廢渣、石油冶煉污泥等。固化體可作為路基材料或砂坑填充物。石灰固化法的優(yōu)點是使用的填料來源豐富，價廉易得，操作簡單，不需要特殊的設(shè)備，處理費用低，被固化的廢渣不要求脫水和干燥，可在常溫下操作等。其主要缺點是石灰固化體的增容比大，固化體容易受酸性介質(zhì)浸蝕，需對固化體表面進行涂覆。二、自膠結(jié)固化(一)自膠結(jié)固化原理自膠結(jié)固化是將含有大量硫酸鈣或亞硫酸鈣的泥渣，在適宜的控制條件下進行煅燒，使其部分脫水至產(chǎn)生有膠結(jié)作用的亞硫酸鈣或半水硫酸鈣()狀態(tài)，然后與特制的添加劑和填料混合成稀漿，經(jīng)凝結(jié)硬化形成自膠結(jié)固化體。其固化體具有抗透水性高，抗微生物降解和污染物浸出率低的特點。(二)自膠結(jié)固化法的優(yōu)缺點自膠結(jié)固化法的優(yōu)點是采用的填料飛灰是工業(yè)廢料，以廢治廢節(jié)約資源，固化體的化學(xué)穩(wěn)定性好，浸出率低，凝結(jié)硬化時間短，對固化的泥渣不需要完全脫水等。其主要缺點是該種固化法只適用于含硫酸鈣、亞硫酸鈣泥渣或泥漿的處理，需要熟練的操作技術(shù)和昂貴的設(shè)備，煅燒泥渣需消耗一定的能量等。三，水玻璃固化水玻璃固化是以水玻璃為固化劑，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(yīng)，形成凝膠體，將有害污泥包容，經(jīng)凝結(jié)硬化逐步形成水玻璃固化體。水玻璃固化法具有工藝操作簡便，原料價廉易得，處理費用低、固化體耐酸性強，抗透水性好，重金屬浸出率低等特點。此法目前尚處于試驗階段。Chap 7 可燃固體廢物的焚燒教學(xué)目標: 1. 理解并掌握焚燒廢氣污染形成機制教學(xué)重點：焚燒廢氣污染形成機制；主要焚燒參數(shù)計算；焚燒尾氣控制技術(shù)教學(xué)難點：主要焚燒參數(shù)計算；焚燒尾氣控制技術(shù)學(xué)時安排：4學(xué)時167。1 概述焚燒法是一種高溫?zé)崽幚砑夹g(shù)，是一種可以同時實現(xiàn)廢物無害化、減量化、資源化的處理技術(shù)。一. 焚燒廢氣污染形成機制 焚燒煙氣中常見的大氣污染物包括粒狀污染物、酸性氣體、氮氧化物、重金屬、一氧化碳與有機氯化物等。 (一)粒狀污染物 在焚燒過程中所產(chǎn)生的粒狀污染物大致可分為以下三類。 ，在焚燒過程中(較大殘留物)成為底灰排出，而部分粒狀物則隨廢氣而排出爐外成為飛灰。飛灰所占的比例隨焚燒爐操作條件(送風(fēng)量、爐溫等)、粒狀物粒徑分布、形狀與其密度而定。所產(chǎn)生的粒狀物粒徑一般大于10um。 ，在爐外遇冷而凝結(jié)成粒狀物，或二氧化硫在低溫下遇水滴而形成硫酸鹽霧狀微粒等。，～10um之間。由于顆粒微細，難以去除，最好的控制方法是在高溫下使其氧化分解。(二)一氧化碳當氧氣的含量越高越有利于一氧化碳生產(chǎn)二氧化碳。但是事實上焚燒過程中仍夾雜碳微粒。只要燃燒反應(yīng)進行，一氧化碳就可能產(chǎn)生，故焚燒爐二燃室較為理想的設(shè)計爐溫是在1000℃，廢氣停留時間為1s。(三)酸性氣體焚燒產(chǎn)生的酸性氣體，主要包括二氧化硫、氯化氫與氟化氫等，這些污染物都是直接由廢物中的硫、氯、氟等元素經(jīng)過焚燒反應(yīng)而形成。諸如含氯的PVC塑料會形成氯化氫，含F(xiàn)的塑料會形成HF，而含硫的煤焦油會產(chǎn)