1、固體廢物的處理與處置 IIGDOU 2013-20141 固體廢物的熱化學(xué)處理隨著人民生活水平的提高和城市生活垃圾分類(lèi)收集的實(shí)施，固體廢物中可燃性和可熱分解性有機(jī)物組分不斷增加。這些廢物可通過(guò)熱化學(xué)分解處理方法回收其中的能量和資源。熱化學(xué)分解處理是將固體廢物進(jìn)行高溫分解和深度氧化，改變其物理、化學(xué)、生物特性或組成的處理方法。常用的熱化學(xué)分解處理技術(shù)主要包括焚燒和熱解兩種。熱化學(xué)分解處理的優(yōu)點(diǎn)：減容效果好；消毒徹底；能回收資源和能源。2焚燒焚燒技術(shù)在許多國(guó)家得到廣泛應(yīng)用，該技術(shù)已成為固體廢物無(wú)害化、減量化和資源化的重要手段。34熱值能否采用焚燒技術(shù)處理城市垃圾，以及在使用焚燒技術(shù)處理城市垃圾時(shí)應(yīng)

2、該采用何種焚燒爐，主要取決于垃圾的三成分，即水分、灰分和可燃分，三者均是設(shè)計(jì)焚燒廠的關(guān)鍵因素。此外，固體廢物中可燃分的熱值也是一個(gè)非常重要的參數(shù)，幾乎所有的有機(jī)和可燃性無(wú)機(jī)固體廢物，只要其熱值達(dá)到一定的數(shù)值，均可直接用焚燒法處理。1.粗熱值：固體廢物在一定溫度下反應(yīng)到達(dá)最終產(chǎn)物時(shí)的焓變。2.凈熱值：其含義同粗熱值。區(qū)別：粗熱值扣除煙氣中水蒸汽消耗的汽化熱就是凈熱值。5二、固體廢物熱值的利用方式固體廢物焚燒熱的利用包括發(fā)電和供熱，但由于固體廢物的有效熱值往往不夠大，故發(fā)電時(shí)熱效率不高，所以多用于供熱。三、焚燒過(guò)程從工程技術(shù)的觀點(diǎn)看，物料從送入焚燒爐起，到形成煙氣和固體殘?jiān)恼麄€(gè)過(guò)程，可總稱(chēng)為焚燒

3、過(guò)程。它包括三個(gè)階段：干燥加熱階段、焚燒階段和燃盡階段。上述三個(gè)階段是焚燒過(guò)程的必由之路，但三個(gè)階段并非界限分明。6干燥加熱階段從物料送入焚燒爐起到物料開(kāi)始析出揮發(fā)分著火這一階段稱(chēng)為干燥加熱階段。（1）該階段的主要問(wèn)題：干燥階段時(shí)間太長(zhǎng)。一般情況下，城市垃圾的含水率較高；城市垃圾中植物性物質(zhì)較多，含水率一般高于30%；如果將其中的大部分無(wú)機(jī)物除去，其含水率還將上升；在干燥階段，物料的水分是以蒸汽形態(tài)析出，因此需要吸收大量的熱量-水的汽化熱。因此，物料含水分越大，爐內(nèi)溫度降的越低，干燥階段越長(zhǎng)，著火燃燒就會(huì)變得困難。7（2）具體的解決方案：投入輔助燃料燃燒，提高爐溫，改善干燥著火條件；采用干燥段

4、與焚燒段分開(kāi)的設(shè)計(jì)，保證燃燒段有良好的燃燒條件。8焚燒階段物料基本上完成了干燥過(guò)程后，如果爐內(nèi)溫度足夠高，且又有足夠的氧化劑，物料就會(huì)很順利地進(jìn)入真正的燃燒階段。焚燒階段的三個(gè)典型的化學(xué)反應(yīng)模式：（1）熱解盡管焚燒要求確保有50%-150%的過(guò)剩空氣量，以提供足夠的氧與物料有效接觸，但仍有部分物料沒(méi)有機(jī)會(huì)與氧接觸，處于無(wú)氧或缺氧的條件下。這部分物料在高溫條件下就要進(jìn)行熱解，析出氣態(tài)可燃成分，如CO、CH4、H2等。9（2）強(qiáng)氧化反應(yīng)包括產(chǎn)熱和發(fā)光二者的快速氧化過(guò)程。（3）原子基團(tuán)碰撞燃燒出現(xiàn)的火焰實(shí)際上是富含原子基團(tuán)的氣流，該氣流包括了單原子的H、O、Cl等，雙原子的CH、CN、OH等，多原子

5、的基團(tuán)HCO、NH2、CH3等，以及更復(fù)雜的原子基團(tuán)氣流。10燃盡階段燃盡階段的特點(diǎn)是可燃物濃度減少，惰性物增加，氧化劑的量相對(duì)較大，反應(yīng)區(qū)溫度降低。要使物料中未燃的可燃成分燃盡，即改進(jìn)燃盡階段工況采取的措施：翻動(dòng)、撥火等有效地減少物料外表面的灰層；增加物料在爐內(nèi)的停留時(shí)間。11影響固體廢物焚燒過(guò)程的因素1.固體廢物本身的性質(zhì)。熱值：廢物的熱值越高，燃燒過(guò)程越易進(jìn)行，焚燒效果越好；粒度：廢物粒度越小，比表面積越大，與空氣接觸越充分，燃燒越完全，燃燒效果越好。一般燃燒時(shí)間與其粒度的1-2次方成正比。2.停留時(shí)間一般停留時(shí)間越長(zhǎng)，焚燒效果越好；停留時(shí)間過(guò)短會(huì)引起大量的不完全燃燒；但停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)減

6、少焚燒爐的處理量。3.溫度的影響一般溫度越高，停留時(shí)間越短，焚燒效率也越高；但溫度過(guò)高，會(huì)對(duì)爐體材料產(chǎn)生影響。124.過(guò)量空氣系數(shù)過(guò)量空氣系數(shù)：實(shí)際空氣量與理論空氣量之比值。一般增大過(guò)量空氣系數(shù)，有利于焚燒（提供過(guò)量氧及增加爐內(nèi)湍流度）；但過(guò)剩空氣會(huì)導(dǎo)致燃燒溫度的降低，給燃燒帶來(lái)副作用。通常，過(guò)剩空氣量應(yīng)控制在理論空氣量的1.7-2.5倍。5.其他因素比如廢物在爐內(nèi)的運(yùn)動(dòng)方式、廢物層的厚度及湍流程度等。13燃燒過(guò)程中污染物的產(chǎn)生與防治1.二噁英的產(chǎn)生與防治（1）二噁英簡(jiǎn)介：含有兩個(gè)氧鍵連接兩個(gè)苯環(huán)的有機(jī)氯化物，是持久性有機(jī)污染物。二噁英能引起人和動(dòng)物組織的破壞，是一種致癌物質(zhì)。14有2-8個(gè)氯

7、原子可以取代如圖所示的位置上，生成多種不同的化合物。二噁英的來(lái)源固體廢物本身含有二噁英，不完全焚燒后排出的廢氣中含有二噁英；燃燒過(guò)程中重新合成二噁英；15二噁英的防治控制燃燒溫度。二噁英的最佳生成溫度是300，維持燃燒溫度高于1000；提高燃燒效率和充足供氧；源頭控制。控制垃圾中氯及重金屬含量高的物質(zhì)，以及易產(chǎn)生二噁英的物質(zhì)進(jìn)入垃圾焚燒廠；加強(qiáng)煙道氣溫度的控制。必須在短時(shí)間內(nèi)將煙氣溫度降至150以下；加化學(xué)藥劑。向煙道中噴入NH3或CaO等吸收HCl；活性炭吸附（二噁英）；飛灰污染控制。二噁英可以在飛灰上被吸附或生成。16熱解熱解：固體廢物的熱解是利用有機(jī)物的熱不穩(wěn)定性在無(wú)氧或缺氧的條件下使其

8、受熱分解的過(guò)程。熱解與燃燒的區(qū)別：供氧條件不同：焚燒是充入過(guò)量空氣的條件下進(jìn)行，而熱解則是在無(wú)氧或缺氧的條件下進(jìn)行的；過(guò)程不同：焚燒是放熱反應(yīng)，而熱解為吸熱反應(yīng)；結(jié)果不同：焚燒的產(chǎn)物主要是二氧化碳和水，還有大量的廢氣和部分廢渣；熱解的結(jié)果是可燃?xì)夂陀偷取Ｒ虼耍瑹峤獾哪茉椿厥招院茫h(huán)境污染小，這也是熱解處理技術(shù)最優(yōu)越、最有意義之處。17有機(jī)固體廢物氣體（H2、CH4、CO、CO2等）+液體（有機(jī)酸、芳烴、焦油等）+固體（炭黑、爐渣等）熱解原理固體廢物的熱解過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的、連續(xù)的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，包含大分子鍵的斷裂、異構(gòu)化和小分子的聚合等反應(yīng)，最后生成各種較小的分子。熱解過(guò)程可用下式表示:18熱解反

9、應(yīng)的影響因素1.溫度：溫度變化對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)量和成分影響很大，較低溫度下，產(chǎn)物以油類(lèi)為主；較高溫度下以燃料氣為主。例：（1）聚乙烯熱解時(shí)，控制溫度在550左右生成物以燃料油為主，超過(guò)此溫度則以燃料氣為主；（2）廢輪胎熱解時(shí)，控制溫度在450-550以下時(shí)，油的產(chǎn)率最高，600以上時(shí)則以燃料氣為主。2.加熱速率：加熱速率增加，熱解產(chǎn)品中燃料氣含量增加。3.反應(yīng)時(shí)間：反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，熱解氣態(tài)和液態(tài)產(chǎn)物越多。194.熱解方式：直接熱解：熱解爐同一斷面物料基本上處于等溫狀態(tài)；間接熱解：存在溫度差。直接熱解所需時(shí)間短。5.催化劑的影響：催化裂解反應(yīng)需要的活化能較低，催化裂解在較低溫度下就可使廢塑料等有機(jī)物熱解。

10、在相同溫度下，催化裂解反應(yīng)速度比普通裂解反應(yīng)速度快。6.其他因素：物料的尺寸、分子結(jié)構(gòu)等。20固體廢物的生物降解處理21一.堆肥化的定義及適用對(duì)象堆肥化是指在人工控制條件下，利用自然界廣泛分布的細(xì)菌、放線菌和真菌等微生物將固體廢物中可生物降解的有機(jī)組分分解，向比較穩(wěn)定的腐殖質(zhì)進(jìn)行生化轉(zhuǎn)化的微生物過(guò)程。廢物經(jīng)過(guò)堆肥化處理，制得的成品叫堆肥。適于堆肥化處理的廢物：城市生活垃圾：需通過(guò)預(yù)處理糞便：可直接作為堆肥原料城市生活污水及工業(yè)廢水污泥：可直接利用農(nóng)林廢物：需作預(yù)處理，才能用于堆肥堆肥22堆肥化的發(fā)展歷史堆肥能實(shí)現(xiàn)固體廢物的無(wú)害化和資源化。堆肥處理法是一種古老而又現(xiàn)代的有機(jī)固體廢物的生物處理技術(shù)

11、。大家熟知的農(nóng)家肥即是一種最常見(jiàn)的堆肥。據(jù)記載，農(nóng)家肥的制作方法在中國(guó)、印度已有1000多年的歷史。堆肥規(guī)模化、系統(tǒng)化后：1925年英國(guó)人霍華德于印度在堆肥系統(tǒng)化、工廠化方面取得巨大進(jìn)展-印多爾法；后來(lái)該法進(jìn)一步發(fā)展，將固體廢物與農(nóng)家肥分層交替堆積，稱(chēng)為貝蓋洛爾法；（印度、德國(guó)、英國(guó)、美國(guó)、新西蘭、澳大利亞、非洲等）1932年，意大利人貝卡里采用厭氧-好氧法堆肥，并申請(qǐng)專(zhuān)利；1933年在丹麥出現(xiàn)了達(dá)諾法，是一種利用回轉(zhuǎn)窯發(fā)酵倉(cāng)進(jìn)行好氧發(fā)酵的方法，在西歐和日本得到廣泛應(yīng)用；1940年，厄普-托馬斯法，在美國(guó)使用機(jī)械化的發(fā)酵槽，導(dǎo)致高速堆肥迅速發(fā)展。23此后，堆肥化技術(shù)得到迅速發(fā)展，歐美各國(guó)已開(kāi)發(fā)

12、了十多種機(jī)械化的快速堆肥工藝。60年代，日本已建成堆肥廠30多座。但70年代初，許多堆肥廠陸續(xù)關(guān)閉，主要原因：垃圾中塑料、織物等無(wú)法生物降解的成分日益增加且日趨復(fù)雜；施用方便、價(jià)格低廉的化肥大規(guī)模生產(chǎn)和使用；堆肥養(yǎng)分含量低；堆肥設(shè)備故障多，產(chǎn)生強(qiáng)烈臭氣。24近年來(lái)，垃圾堆肥化又得到重新肯定：垃圾填埋和焚燒場(chǎng)地選址越來(lái)越困難，而且由于垃圾填埋和焚燒過(guò)程形成的二次污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，使人們轉(zhuǎn)向?qū)ふ姨娲夹g(shù)；大量使用化肥造成土壤耕作能力下降，有機(jī)肥的需求日趨增加。25好氧堆肥原理26在好氧堆肥過(guò)程中，有機(jī)廢物主要有兩種形式，即可溶性有機(jī)物和固體、膠體有機(jī)物，這兩類(lèi)有機(jī)物在堆肥過(guò)程中的變化過(guò)程不同，具體

13、表現(xiàn)為：1.可溶性有機(jī)物：直接透過(guò)微生物的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜而被微生物所吸收利用；2.固體、膠體有機(jī)物：先附著在微生物體外，由微生物所分泌的酶分解為可溶性小分子物質(zhì)，再滲入細(xì)胞而被利用。27好氧堆肥過(guò)程在好氧堆肥過(guò)程中，有機(jī)物質(zhì)生化降解會(huì)產(chǎn)生熱量，如果這部分熱量大于向環(huán)境的散熱，堆肥物料的溫度則會(huì)上升。此時(shí)，熱敏感的微生物就會(huì)死亡，耐高溫的細(xì)菌就會(huì)快速生長(zhǎng)、大量繁殖。根據(jù)堆肥的升溫過(guò)程，可將堆肥過(guò)程分為三個(gè)階段：1.中溫階段（又稱(chēng)起始階段）：嗜溫細(xì)菌活躍，其分解有機(jī)物中最易分解的可溶性物質(zhì)（葡萄糖、脂肪、碳水化合物等），所產(chǎn)生的熱量使堆肥物料溫度不斷升高。282.高溫階段當(dāng)堆肥物料溫度上升到45以

14、上時(shí)，堆肥過(guò)程便進(jìn)入高溫階段。在高溫階段，嗜溫性微生物受到抑制，甚至死亡，而嗜熱性微生物逐漸替代了嗜溫性微生物。在該階段，除可溶性有機(jī)物外，半纖維素、纖維素和蛋白質(zhì)等復(fù)雜有機(jī)物也開(kāi)始強(qiáng)烈分解。當(dāng)溫度升至70以上時(shí)，微生物大量死亡或進(jìn)入休眠狀態(tài)。一般認(rèn)為，堆肥溫度在50-60、持續(xù)6-7天，可達(dá)到較好的殺滅蟲(chóng)卵和病原菌的效果。293.降溫階段該階段是微生物內(nèi)源呼吸期，發(fā)熱量減少，溫度下降，嗜溫性微生物再占優(yōu)勢(shì)。該階段腐殖質(zhì)逐漸積累且穩(wěn)定化。根據(jù)以上分析，可以認(rèn)為堆肥過(guò)程是微生物生長(zhǎng)、死亡的過(guò)程，也可以認(rèn)為是堆肥物料溫度上升和下降的動(dòng)態(tài)過(guò)程。30好氧堆肥微生物在好氧堆肥中參與的微生物包括兩類(lèi)：嗜溫

15、菌和嗜熱菌。兩類(lèi)微生物生活、繁殖的溫度范圍為：因此，在好氧堆肥過(guò)程中：中溫階段：以嗜溫菌為主；高溫階段：以嗜熱菌為主；降溫階段：嗜溫菌再占優(yōu)勢(shì)。微生物最低（）適宜（）最高（）嗜溫菌15-2525-4043嗜熱菌25-4540-508531影響好氧發(fā)酵過(guò)程的主要因素1.有機(jī)物含量堆肥中適宜的有機(jī)物含量為20-80%。若過(guò)低，則發(fā)酵過(guò)程不能提供足夠的熱能；若過(guò)高，往往造成供氧不足，而發(fā)生部分厭氧過(guò)程（惡臭）。因此，在堆肥之前，若原料中有機(jī)物含量過(guò)高或過(guò)低，均需要進(jìn)行調(diào)整。2.碳氮比微生物的生長(zhǎng)速度與堆肥物料中的C/N有關(guān)，因此C/N直接影響物料的發(fā)酵過(guò)程。最佳C/N=（25-35）：1。32一般，

16、堆肥原料的C/N高于最佳值，故需要加入調(diào)節(jié)劑進(jìn)行調(diào)節(jié)。下面為幾種物料常見(jiàn)的C/N：堆肥物料C/N鋸木屑300-1000秸稈70-100垃圾50-80活性污泥5-8生污泥5-1533在堆肥過(guò)程中，碳主要為微生物生命活動(dòng)提供能源，氮?jiǎng)t用于合成細(xì)胞原生質(zhì)。因此，隨著堆肥發(fā)酵的進(jìn)行，在整個(gè)過(guò)程中C/N逐漸下降。3.含水率一般含水率按質(zhì)量計(jì)以50-60%為最佳。若堆肥原料中含水率較低，可通過(guò)添加污水、污泥等調(diào)節(jié)；若水分含量過(guò)高，可采取如下補(bǔ)救措施：若場(chǎng)地、時(shí)間允許，可將物料攤開(kāi)進(jìn)行攪拌以促進(jìn)水分蒸發(fā)；在物料中添加松散和吸水物，如稻谷、干葉、木屑、堆肥產(chǎn)品等。4.溫度溫度的主要作用是影響微生物的生長(zhǎng)，一般

17、認(rèn)為嗜熱菌對(duì)有機(jī)物的降解效率高于嗜溫菌。因此，在堆肥過(guò)程中堆肥物料溫度應(yīng)控制在50-65，且在55-60時(shí)比較好。345.通風(fēng)供氧通風(fēng)的主要作用：為微生物的好氧發(fā)酵過(guò)程提供氧氣；通過(guò)供氣量調(diào)節(jié)溫度；去除堆肥物料中的水分。堆肥過(guò)程中合適的氧濃度應(yīng)大于18%，最低氧濃度不能小于8%。356.pH值pH值是微生物生長(zhǎng)的重要條件。pH值在5.5-7.5時(shí)，是大多數(shù)微生物活動(dòng)的最佳范圍。如果沒(méi)有特殊情況，一般不必調(diào)整pH值。7.其他因素粒度、C/P比等。36堆肥質(zhì)量主要從三個(gè)方面反映堆肥質(zhì)量：堆肥的成分與養(yǎng)分、堆肥的無(wú)害化及堆肥的腐熟度。1.堆肥的成分與養(yǎng)分堆肥的含水率、pH值及碳含量大體一致，但氮、磷

18、、鉀低。2.堆肥的無(wú)害化主要從堆肥中重金屬含量和致病微生物的數(shù)量上進(jìn)行考察。目前，我國(guó)堆肥廠的成品基本上能達(dá)到無(wú)害化標(biāo)準(zhǔn)。373.堆肥的腐熟度（1）腐熟度的概念：是指堆肥中有機(jī)質(zhì)經(jīng)過(guò)礦化、腐殖化過(guò)程最后達(dá)到穩(wěn)定的程度。它包括兩個(gè)基本含義：通過(guò)微生物的作用，堆肥產(chǎn)品要達(dá)到穩(wěn)定化、無(wú)害化，即不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不良影響；堆肥產(chǎn)品的使用不影響作物的生長(zhǎng)和土壤的耕作能力。（2）腐熟度的評(píng)定方法3839評(píng)估堆肥成熟的方法常用方法：直觀經(jīng)驗(yàn)法（表觀鑒別法）成品堆肥顯茶褐色或暗灰色，沒(méi)有惡臭味，具有土壤的霉味，無(wú)明顯的纖維。淀粉測(cè)試法主要根據(jù)淀粉在發(fā)酵過(guò)程中隨時(shí)間增加而減少，在成品堆肥中應(yīng)不含淀粉。可用碘液進(jìn)行測(cè)試

19、，但該法有一定的局限性。耗氧速率法將堆層中的氣體抽吸到O2/CO2測(cè)定儀，通過(guò)儀器自動(dòng)顯示堆層O2或CO2濃度在單位時(shí)間內(nèi)的變化值，以評(píng)定堆肥腐熟度。40厭氧發(fā)酵的原理厭氧發(fā)酵制沼氣41厭氧發(fā)酵是在厭氧的條件下，通過(guò)微生物的代謝活動(dòng)而使有機(jī)固體廢物被穩(wěn)定化，同時(shí)伴有CH4和CO2的產(chǎn)生。厭氧發(fā)酵主要可分為兩個(gè)階段：產(chǎn)酸階段：產(chǎn)酸菌將大分子有機(jī)物降解為小分子的有機(jī)酸和醇類(lèi)等物質(zhì)。其中的有機(jī)酸以醋酸為主。因此，醋酸是厭氧發(fā)酵中最重要的中間產(chǎn)物，約72%的甲烷來(lái)自醋酸鹽。產(chǎn)甲烷階段：產(chǎn)甲烷菌分解有機(jī)酸和醇，產(chǎn)物主要是CH4和CO2。42二.影響厭氧發(fā)酵的因素1.厭氧條件必須創(chuàng)造良好的厭氧環(huán)境。2.溫

20、度：溫度是影響產(chǎn)氣量的關(guān)鍵因素。在一定溫度范圍內(nèi)，溫度越高，產(chǎn)氣量越大。厭氧發(fā)酵通常采用三種發(fā)酵溫度：低溫發(fā)酵：t20，產(chǎn)氣量不高，這種發(fā)酵不能殺滅病源微生物；中溫發(fā)酵： t=37左右，是甲烷菌的第一個(gè)最佳活性溫度區(qū)，細(xì)菌是活躍的；高溫發(fā)酵： t=53左右，甲烷菌的第二個(gè)最佳活性溫度區(qū)。以上三種發(fā)酵過(guò)程的產(chǎn)氣量（1）（2）（3），但（3）需要加熱及保溫，成本高，且管理麻煩。433.pH值和堿度產(chǎn)甲烷細(xì)菌的最佳pH值范圍是6.8-7.5，即需要維持弱堿性環(huán)境。若pH值低，將產(chǎn)生大量水溶性有機(jī)酸和硫化氫，抑制甲烷菌的生長(zhǎng)。一般通過(guò)加石灰乳調(diào)節(jié)料漿的pH值。4.原料配比與好氧微生物一樣，厭氧微生物對(duì)

21、原料的碳氮比也有一定的要求。一般厭氧發(fā)酵的碳氮比以（20-30）：1為宜。5.攪拌攪拌的目的是使池內(nèi)各處溫度與發(fā)酵原料分布均勻，增加微生物與發(fā)酵基質(zhì)的接觸，防止底部物料出現(xiàn)酸積累，從而提高產(chǎn)氣量。44固體廢物的固化穩(wěn)定處理及材料化利用45固體廢物的固化穩(wěn)定處理及材料化利用一.固化定義固化處理是利用物理或化學(xué)方法將危險(xiǎn)固體廢物固定或包容在惰性固體基質(zhì)內(nèi)，使之呈現(xiàn)化學(xué)穩(wěn)定性或密封性的一種無(wú)害化處理方法。二.固化處理機(jī)理1.化學(xué)過(guò)程：將有害廢物進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)變或?qū)⑵湟肽撤N穩(wěn)定的晶格中。2.物理過(guò)程：將有害廢物用惰性材料加以包容。46三.固化技術(shù)的發(fā)展固化技術(shù)始于上世紀(jì)50年代初期，當(dāng)時(shí)是為了解決放射性

22、固體廢物處理問(wèn)題。歐洲、日本應(yīng)用固化技術(shù)較早，得到發(fā)展，并應(yīng)用于其他固體廢物。我國(guó)在放射性固體廢物的固化處理方面作了大量工作，并已進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用階段。47浸出率：指固化體浸于水中或其他溶液中時(shí)，其中有害物質(zhì)的浸出速度。增容比：所形成的固化體體積與被固化有害固體廢物體積的比值。增容比是評(píng)價(jià)固化處理方法最終成本的一項(xiàng)重要指標(biāo)。綜合兩指標(biāo)，對(duì)固體廢物固化的要求：一般要求在保障浸出率不超標(biāo)的情況下，盡量減小增容比。衡量固化處理效果的主要指標(biāo)48固化方法的分類(lèi)通常根據(jù)固化劑類(lèi)型的不同分為水泥固化、瀝青固化、塑料固化、玻璃固化、石灰固化等。49水泥固化水泥固化是以水泥為固化劑將有害固體廢物進(jìn)行固化的一種方

23、法。一.水泥固化原理污泥中的重金屬離子會(huì)由于水泥的高pH值作用而生成難溶的氫氧化物或碳酸鹽等；由于水泥具有水合和水硬膠凝作用，其在對(duì)有害物質(zhì)進(jìn)行固化時(shí)，水泥與水反應(yīng)生成了3CaOSiO3的水化結(jié)晶體，污泥微粒被包進(jìn)了晶體內(nèi)，從而使污泥中的有害物質(zhì)被封閉在固化體內(nèi)，達(dá)到無(wú)害化的目的。50515253水泥及添加劑1.水泥可用作固化劑的水泥種類(lèi)很多，普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、沸石水泥等都可以作為固化劑。具體固化劑的選擇可根據(jù)固體廢物的種類(lèi)、性質(zhì)等來(lái)選擇。2.添加劑在被處理的廢物中，往往含有妨礙水合作用的物質(zhì)，僅用普通水泥處理時(shí)，有時(shí)固化體的強(qiáng)度不大，物理化學(xué)性質(zhì)也不穩(wěn)定，這是需要加入添加劑。5

24、4添加劑的作用：（1）吸收有害物質(zhì)，促進(jìn)固化體凝固；（2）增加固化體的強(qiáng)度；（3）降低有害組分的浸出率；（4）減少水泥用量。例：活性氧化鋁具有助凝作用，將其加入普通水泥，再加入25-30%的污泥混煉，高溫下生成的固化體重金屬的浸出率低，強(qiáng)度也高。采用硅石作添加劑，可以起到骨料作用和吸水作用，能增強(qiáng)固化體強(qiáng)度，降低其中有害物質(zhì)的浸出率。對(duì)于含有Cr6+的污泥采用水泥固化時(shí)，若Cr6+的浸出率較高，則可添加高爐礦渣，就能大大降低Cr6+的浸出率。55影響水泥固化的因素影響水泥固化的因素很多，為達(dá)到滿(mǎn)意的固化效果，在固化操作時(shí)要嚴(yán)格控制以下操作參數(shù)。pH值：在水泥固化過(guò)程中，pH值應(yīng)控制在8以上，因

25、為在堿性條件下，某些金屬以不溶性的氫氧化物或碳酸鹽的形式存在，這些金屬就可以以此形式轉(zhuǎn)入固化體的晶格中。水泥與廢物之比：其是影響固化體性能的重要因素，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。若廢物中含有妨礙水合反應(yīng)的物質(zhì)時(shí)，可適當(dāng)增大水泥配比。水灰比：為了確保水泥充分的水合和具有良好的和易性，必須選定適宜的水灰比，一般控制水灰比1：2為宜。凝固時(shí)間：一般初凝時(shí)間應(yīng)大于2小時(shí)，終凝時(shí)間在48小時(shí)以下。添加劑：前已詳述。6.養(yǎng)護(hù)條件：養(yǎng)護(hù)是水泥固化的重要環(huán)節(jié)，一般在室溫條件下，相對(duì)濕度大于80%，養(yǎng)護(hù)時(shí)間約為28天。56水泥固化的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，固化劑便宜易得，固化體的強(qiáng)度、耐熱性、耐久性好。缺點(diǎn)：但水泥固化

26、產(chǎn)品的增容比較大。57瀝青固化該法屬于熱塑性材料固化，類(lèi)似的材料還有石蠟、聚乙烯等。一.瀝青簡(jiǎn)介瀝青是一種高分子碳?xì)浠衔锏幕旌衔铮哂休^好的化學(xué)穩(wěn)定性，不溶于水，具有良好的包容性、粘結(jié)性和一定的塑性、彈性，故可以用來(lái)固化固體廢物。瀝青的組成：瀝青的主要成分是脂肪烴和芳香烴的混合物。我國(guó)用于放射性固體廢物固化處理的瀝青為60號(hào)，其中含瀝青質(zhì)11.77%、膠質(zhì)42.19%、油分41.15%等。5859瀝青固化的原理主要是瀝青在一定的堿度條件下發(fā)生了皂化反應(yīng)，使有害廢物均勻地包容在其中，形成固化體。皂化反應(yīng)：油脂類(lèi)的堿性水解稱(chēng)為皂化。60固化技術(shù)的新發(fā)展一.國(guó)外在工業(yè)化國(guó)家，隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)

27、，對(duì)固體廢棄物的處置標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，這也有力地促進(jìn)了固化技術(shù)的開(kāi)發(fā)研究和實(shí)際應(yīng)用。1.美國(guó)主要以無(wú)機(jī)固化劑處理為主，正在運(yùn)行的裝置大部分仍采用水泥固化和石灰固化。有機(jī)固化工藝（瀝青、塑料）由于成本和能耗較高，其應(yīng)用受到限制，一般僅用于放射性固體廢物的處理。612.日本日本由于國(guó)土狹窄、人口密集，所以減量化一直是強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)，除了水泥固化外，其他固化技術(shù)均考慮了減量化的因素。上世紀(jì)70年代初，日本在焚燒的基礎(chǔ)上研究熔融固化，并在80年代加以推廣。近年來(lái)又研究開(kāi)發(fā)了化學(xué)藥劑固化技術(shù)，并已部分應(yīng)用：62（1）結(jié)晶化玻璃固化，該技術(shù)是由日本動(dòng)力反應(yīng)堆核燃料開(kāi)發(fā)事業(yè)團(tuán)與日本電氣玻璃公司共同研制成功的，用于高

28、能放射性廢棄物的固化處理，在世界上屬首創(chuàng)。固化過(guò)程：該技術(shù)固化時(shí)，固化劑的主要成分為硅酸47%，氧化鋁6.8%，氧化鈣6.8%，氧化鎂6.8%，氧化鐵9.5%，氧化鈦2.7%，其余為廢棄物。將這些物質(zhì)先在 1300左右的高溫下熔融，然后在800左右進(jìn)行熱處理，達(dá)到結(jié)晶化，完成固化過(guò)程。該法產(chǎn)生的固化體的優(yōu)點(diǎn)：玻璃在制造過(guò)程中已處于均勻的熔融狀態(tài)，故整個(gè)固化體是均一的；結(jié)晶化能使固化體形成熱穩(wěn)定狀態(tài)；有時(shí)固化體也會(huì)形成陶瓷狀態(tài)，具有較高的機(jī)械強(qiáng)度。63（2）高分子固化劑日本開(kāi)發(fā)上市了兩種高分子固化劑，用于含重金屬煙灰的固化處理。固化原理：高分子固化劑是水溶性的螯合高分子，其母體高分子具有親水性螯

29、合基，可與重金屬離子反應(yīng)形成強(qiáng)力的螯合結(jié)合，生成不溶于水的高分子絡(luò)合物，使煙灰中的重金屬固定化。固化效果：經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，用高分子固化劑處理，比其他方法更穩(wěn)定、更安全。日本曾對(duì)某垃圾焚燒場(chǎng)用高分子固化劑處理的煙灰進(jìn)行測(cè)試，經(jīng)過(guò)一年多時(shí)間也沒(méi)有變化，能完全防止重金屬的溶出，呈現(xiàn)良好的固定效果。應(yīng)用：日本已有十多個(gè)垃圾處理場(chǎng)使用高分子固化劑進(jìn)行煙灰無(wú)害化處理，在運(yùn)行中未發(fā)現(xiàn)任何問(wèn)題，而且設(shè)備費(fèi)用和處理成本低廉。此外，在用水泥固化處理固體廢物時(shí)，高分子固化劑也可作為輔助藥劑，以更好地防止重金屬的溶出。64二.國(guó)內(nèi)在國(guó)內(nèi)固化技術(shù)的應(yīng)用也是從放射性固體廢物的固化處理起步的，經(jīng)過(guò)不斷的研究和實(shí)踐，在水泥固化和

30、瀝青固化方面積累了許多經(jīng)驗(yàn)。這些方法已被用于危險(xiǎn)廢物的處理。此外，也對(duì)其他固化技術(shù)進(jìn)行了嘗試。1.藥劑固化用于爆炸廢物的處理在深圳市爆炸廢物的安全處理過(guò)程中，清華大學(xué)首次將藥劑固化技術(shù)用于實(shí)際，取得了良好的效果，砷、鋇、氟、有機(jī)磷等主要污染物全部達(dá)到了規(guī)定的入場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)，為無(wú)害化處理積累了經(jīng)驗(yàn)。652.垃圾固化復(fù)合塊上海一達(dá)生物化工研究院在垃圾中摻入一定比例的固化劑，再進(jìn)行攪拌、振蕩、加壓，幾小時(shí)后就自然凝固成垃圾固化復(fù)合塊。這種復(fù)合塊強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好，壽命長(zhǎng)，無(wú)毒無(wú)害無(wú)氣味，可用來(lái)鋪路或圍海修堤。用這種復(fù)合塊試鋪的兩條路，經(jīng)一年多的使用仍堅(jiān)實(shí)如初，即使25噸的挖掘機(jī)也可在上面開(kāi)行。663.我國(guó)固

31、化技術(shù)研究的重點(diǎn)傳統(tǒng)的固化技術(shù)雖已有較長(zhǎng)的應(yīng)用歷史，經(jīng)驗(yàn)成熟，但也存在增容比較大、費(fèi)用較高等問(wèn)題。因此，今后研究的重點(diǎn)是：開(kāi)發(fā)新型化學(xué)藥劑固化技術(shù)和設(shè)備；篩選和研制高效固化藥劑；在對(duì)廢棄物進(jìn)行無(wú)害化處理的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)其最小量化。67固體廢物的最終處置68固體廢物的產(chǎn)生不可避免，這些固體廢物自行降解能力很弱，含有有害成分，可能長(zhǎng)期停留在環(huán)境中，對(duì)環(huán)境的污染和破壞。因此，為了防止和減少其對(duì)環(huán)境的污染和破壞，必須對(duì)這些固體廢物進(jìn)行最終處置，使其安全化、穩(wěn)定化和無(wú)害化。一.固體廢物處置的概念Disposal of solid wastes,指最終處置或安全處置，是解決固體廢物的歸宿問(wèn)題。固體廢物處置69

32、二.固體廢物處置的目的和基本要求目的：使固體廢物最大限度地與生物圈隔離，防止其對(duì)環(huán)境的擴(kuò)散污染，確保現(xiàn)在和將來(lái)都不會(huì)對(duì)人類(lèi)和環(huán)境造成不可接受的危害。基本要求：處置場(chǎng)地應(yīng)安全可靠，通過(guò)天然屏障或人工屏障使固體廢物被有效隔離，使污染物質(zhì)不會(huì)對(duì)附近生態(tài)環(huán)境造成危害，更不能對(duì)人類(lèi)活動(dòng)造成影響；選擇處置方法時(shí)，既要簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)又要確保符合要求，保證目前及將來(lái)的環(huán)境效益；盡可能減少進(jìn)行最終處置的固體廢物量，以及其中有害成分的含量，同時(shí)為減少處置投資費(fèi)用和延長(zhǎng)處置場(chǎng)使用時(shí)間，對(duì)固體廢物應(yīng)盡量進(jìn)行最大壓縮；必須有完善的環(huán)保監(jiān)測(cè)設(shè)備，保證固體廢物處置工程得到良好的管理和維護(hù)；處置場(chǎng)地設(shè)施結(jié)構(gòu)合理，封場(chǎng)后要定期對(duì)場(chǎng)地

33、進(jìn)行維護(hù)和監(jiān)測(cè)。70固體廢物的最終處置海洋處置陸地處置土地耕作土地填埋工程庫(kù)貯存深井灌注衛(wèi)生土地填埋安全土地填埋處置方法的分類(lèi)海洋傾倒遠(yuǎn)洋焚燒以海洋作為處置場(chǎng)所，該處置遠(yuǎn)離人群，防止對(duì)生態(tài)可能產(chǎn)生的直接污染。71土地耕作土地耕作處置是基于土壤的離子交換、吸附、微生物生物降解等綜合作用機(jī)制。土地耕作處置要在好氧條件下進(jìn)行，土壤中必須保持適宜空氣。因此只有在旱田中操作，土壤中適宜的含水率為6-20%。由于生物降解作用受溫度的顯著影響，必須根據(jù)季節(jié)進(jìn)行操作，溫度低于0時(shí)，不宜操作。72海洋處置海洋處置具有填埋處置的顯著優(yōu)點(diǎn)而又不需要填埋覆蓋。該法在國(guó)際上爭(zhēng)議很大。觀點(diǎn)一：海洋具有無(wú)限的容量，是處置多

34、種工業(yè)廢物的理想場(chǎng)所，即使有毒有害物質(zhì)進(jìn)入海洋，也會(huì)通過(guò)海洋的稀釋擴(kuò)散作用，不危害環(huán)境和人體健康。觀點(diǎn)二：長(zhǎng)期大量?jī)A倒會(huì)造成海洋污染，殺死海洋生物，破壞海洋的生態(tài)環(huán)境。73海洋傾倒海洋傾倒是利用海洋的巨大環(huán)境容量，將固體廢物直接投入海洋處置的一種方法。理論依據(jù)：海洋是一個(gè)巨大的廢物接受體，對(duì)投入其中的污染物質(zhì)有極大的稀釋和擴(kuò)散能力，對(duì)用容器包裝的危險(xiǎn)廢物，即使容器破裂，污染物質(zhì)泄漏，海洋也會(huì)通過(guò)它的自然稀釋和擴(kuò)散作用，使污染物質(zhì)保持在環(huán)境容許水平的限度。747576777879海洋傾倒時(shí)廢物的分類(lèi)被禁止傾倒的廢物：鹵素化合物、原油、高放廢物等。需獲得特別批準(zhǔn)才能傾倒的廢物：氰化物、氟化物、重金屬等。需獲普通許可證即可傾倒的廢物：低毒或無(wú)毒的廢物。80遠(yuǎn)洋焚燒1.基本概念：利用焚燒船在遠(yuǎn)海對(duì)固體廢物進(jìn)行焚燒處理處置的一種方法。2.處理對(duì)象：主要用于處理鹵化廢物。3.具體操作：產(chǎn)生的廢氣通過(guò)氣體凈化裝置和冷凝器，冷凝液和殘?jiān)苯优湃牒Ｖ小?182深井灌注深井灌注（Deep Well Injection），就是將廢液灌注到與人類(lèi)日常生活環(huán)境隔絕的地質(zhì)深層，從而實(shí)現(xiàn)安全處置。作為一種環(huán)