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1、第七章 危险废物处理处置工程,第一节 危险废物的定义与特征,第二节 危险废物的收集、贮存与运输,第三节 危险废物处理处置技术,第四节 水泥固化,第五节：其它固化,1,课件优选,第一节 危险废物的定义与特征,1.1 危险废物的定义 危险废物是指除放射性废物以外的那些废物（固 体、污泥、液体和容器盛装的气体），由于它们的化 学反应性、毒性、易爆性、腐蚀性或其它特性引起对 人类健康或环境的危害。不管它是单独的或与其它废 物混在一起，不管是产生或被处置的或正在运输中的， 在法律上都称为危险废物。这是联合国环境规划署 （UNEP)对危险废物给出的定义。,2,课件优选,1.2 危险废物的特征,中华人民共和
2、国固体废物污染环境防治法将危险废物定义为“列入国家危险废物名录，或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有危险性的废物。,危险废物往往具有毒害性、腐蚀性、传染性、化 学反应性等一种或几种以上的危害特性，且以它特有 的性质对环境产生污染。 危险废物会对人类健康和生态造成严重的潜在性危害，如急性中毒、火灾或爆炸等；如慢性中毒、致癌、致畸，污染地下水等。,3,课件优选, 是在自然界中不能被降解或具有很高的稳定性； 能被生物富集； 能致命或因累积引起有害的影响。,与安全相关的性质：腐蚀性、爆炸性、可燃性、反应性。,与健康相关的性质：致癌性、传染性、刺激性、突变性、毒性、放射性、致畸变性。,
3、危险废物是指对人类或其他生物构成危害或潜在危害的废物及其混合物。危险废物之所以有危害性是因为：,4,课件优选,5,课件优选,6,课件优选,浸出毒性：用规定方法对废物进行浸取，在浸取液中若有一种或一种以上有害成分，其浓度超过规定标准，就可认定具有毒性。 急性毒性：指一次投给实验动物加大剂量的毒性物质，在短时间所出现的毒性，通常是用一群实验动物出现半数死亡的剂量即半致死剂量表示，按照涉毒方式又可分口服毒性、吸入毒性和皮肤吸收毒性。 其它毒性：包括生物富集性、刺激性、遗传变异性、水生生物毒性及传染性等。,7,课件优选,表1 浸出毒性、急性毒性初筛和腐蚀性的鉴别标准,8,课件优选,第二节 危险废物的收
4、集、贮存与运输,2.1 危险废物的收集,图2.1 危险废物收集及转运方案,9,课件优选,2.2 危险废物的贮存 危险废物的包装装置：钢桶、钢罐、塑料桶、塑 料袋等，一旦危险废物产生出来，必须依照法律规定 迅速将它们妥善地存放于这些装置内，并在容器或贮 罐外壁表明内盛物的类别、数量、装进日期以及危害 说明。,需要密闭包装的危险固体废物,10,课件优选,例如： 与水接触会发生剧烈反应或产生有毒气体和烟雾的废物； 氰酸盐或硫化物含量超过1的废物； 腐蚀性废物； 含有高浓度刺激性气味物质（如硫醇,硫化物等） 含有挥发性有机物（如丙烯酸、醛类、醚类 及胺类等）的废物; 含杀虫剂及除草剂等农药的废物; 含
5、有可聚合性单体的废物、强氧化性废物等。,11,课件优选,2.3 危险废物的运输 公路运输通常是危险废物的主要运输方式，为确保 安全，应采取如下控制措施： 承担危险废物运输车辆必须经过主管单位检查，并 持有有关单位签发的许可证，车身需有明显的标志或 适当的危险符号，以引起关注；在公路上行驶时，须 持有运输许可证，其上应注有废物的来源、性质和运 往地点。 司机要经过培训，须有专业人员负责押运工作。 制定出周密的运输计划，确定好行驶路线，并提出 废物泄漏时的有效应急措施。,12,课件优选,第三节：危险废物处理处置技术,危险固体废弃物的处理、处置方法很多。通常优先考虑的是在源头生产过程以及使用过程中的
6、减量化和回用等。,处置技术：物化处理、热处理、生物处理、固化和稳定技术等。其中包括：蒸发、脱卤作用、旋转窑处理、流化床热氧化处理、水泥要处理、热分解处理、玻璃熔炉处理、远洋焚烧、好氧处理、厌氧处理、堆肥、土地处理等。,13,课件优选,3.1 危险废物的固化处理 3.1.1 固化的定义和方法 危险废物固化处理指利用物理、化学方法将危险 废物固定或包封在密实的惰性固体基材中，使其达到 稳定化，目的是使危险废物中的所有危险组分呈现化 学惰性或被包容起来，以便运输、利用或处置。 固化机理十分复杂，目前仍然在研究和发展中。 有的将危险废物通过化学转变引入到某种固体物质的 晶格中，有的是通过物理过程将危险
7、废物用惰性材料 加以包容；有的则兼有上述两种过程。,14,课件优选,固化剂：固化所用的惰性材料称为固化剂； 固化体：经过固化处理形成的固化产物称为固化体。 固化方法：目前常用的固化技术主要包括水泥固化、 沥青固化、塑料固化、玻璃固化、石灰固化等。 3.1.2 固化处理的基本要求 （1）固化处理后所形成的产品应是一种密实的、具有 一定几何形状和良好物理性质、化学性质稳定的固体， 最好作为资源加以利用，如作建筑基材和铺路材料等； （2）固化工艺简单，便于操作，且应有有效措施减少 有毒有害物质的易出，避免工作场所和环境的污染；,概述：,15,课件优选,（3）增容比要小； （4）产品用水或其它指定溶剂
8、浸提时，有毒有害物 质的浸出量不能超过允许水平或浸出毒性指标； （5）固化剂来源丰富，价廉易得，处理费用低廉； （6）固化体应有较好的导热性和热稳定性，还要有 较好的耐热辐射稳定性。 3.1.3 固化效果评价 固化效果采用浸出率、增容比、抗压强度等物理、 化学指标予以衡量。,16,课件优选,浸出率：指固化体浸入水中或其它溶剂中时有害物质 的浸出的量。浸出率的数学表达形式： Rin：标准比表面的样品每天浸出的有害物质的浸出率 ，g/(d.cm2) ar：浸出时间内浸出的有害物质的量，mg A0 ：样品中含有的有害物质的量，mg F：样品暴露的表面积，cm2 M：样品的质量，g t：浸出时间，d,
9、17,课件优选,关键词：固化效果评价,增容比：形成固化体体积与被固化危险废物体积 的比值，它是鉴别固化处理方法好坏和衡量最终 成本的一项重要指标。数学表达式： 增容比 V2 固化体体积，m3 V1 固化前有害废物的体积，m3。 抗压强度：经固化后得到的固化体，若进行处置或装 桶贮存，抗压强度控制在0.10.5MPa，若用作建筑材 料，应大于10MPa。对放射性废物，英国要求达到 20MPa。,18,课件优选,第四节：水泥固化,4.1 水泥固化的化学反应 水泥与废物中的水分或另外添加的水分发生水化 反应生成凝胶，将废物中的有害微粒分别包容起来， 并逐步硬化成水泥固化体。常用的是普通硅酸盐水泥 ，
10、它的主要成分是硅酸二钙（2Ca.SiO2）和硅酸三钙 （3Ca.SiO3）。此过程所涉及的水和反应主要有： 硅酸三钙的水合反应： 3Ca.SiO2+xH2O 2CaO.Si O2.yH2O+Ca(OH)2 CaO.SiO2.mH2O+2Ca(OH)2 2(3 CaO.SiO2 )+xH2O 3CaO.2SiO2.yH2O+3Ca(OH)2 2(CaO.SiO2.mH2O)+4Ca(OH)2,19,课件优选,2Ca.SiO2+x H2O 2CaO.SiO2.xH2O CaO.SiO2.mH2O+Ca(OH)2 2(2Ca.SiO2)+xH2O 3CaO.2SiO2.yH2O Ca(OH)2 2(
11、CaO.2SiO2.mH2O )+2Ca(OH)2 铝酸三钙的水合反应 3CaO.Al2O3+xH2O 3CaO.Al2O3 如有氢氧化钙存在，则变为： 3CaO.Al2O3+xH2O Ca(OH)2 4CaO.Al2O3.mH2O, 铝酸四钙的水合反应,4CaO.Al2O3.mH2O + Fe2O3+ xH2O,3CaO.Al2O3.mH2O+CaO.Fe2O3. nH2O,20,课件优选,4.2 固化工艺及其影响因素 水泥固化工艺比较简单,通常是将危险废物、水泥和其它添加剂一起与水混合,经过一定的养护时间形成坚硬的固化体,影响水泥固化的的因素很多,主要包括： （1）pH值 pH值对含重金属
12、污染物的危险废物的固化处理效果 有很大影响（为什么？）,21,课件优选,因为大部分金属离子的溶解度与pH值有关，当pH值 较高时，许多金属离子将形成氢氧化物沉淀，而且当 pH值高时，水中的碳酸盐浓度也较高，有利于生成碳 酸盐沉淀。但应注意的是，pH过高时，会形成带负电 荷的羟基络合物，溶解度反而升高，不利于金属离子 的固定。 （2）水、水泥和废物的质量比 水分过少，无法保证水泥实现充分的水合作用；水 分过多，则会出现泌水现象，影响固化体的强度。水 泥和废物的质量比通过实验来确定。,22,课件优选,水泥固化处理电镀污泥应用实例： 采用400500号硅酸盐水泥作固化剂，配比为： 电镀干污泥：水泥：
13、水=（12）：20：（68）。 这种固化体的抗压强度可达1020Mpa，重金属的浸 出浓度：Hg0.0002mg/L（原0.13-1.25mg/L)， Cd0.002mg/L(原1.080.6mg/L)，pb0.002mg/L(原 165243mg/L)，Cr+60.002mg/L(原0.30.4mg/L)， As0.01mg/L(原8.1411.0mg/L)。,23,课件优选,（3）凝固时间 初凝时间要大于2小时，终凝时间在48小时以内。 （4）添加剂的使用 为了改变固化条件，提高固化体质量，固化过程中 根据废物的性质掺入适量的添加剂。水泥固化所用添 加剂种类繁多，作用不一。例如，添加活性氧
14、化铝具 有助凝作用；使形成的固化体浸出率低且强度高；又 如，含有大量硫酸盐的废物，可加入适量的沸石，以 防止硫酸盐与水泥发生化学反应，生成水化硫酸铝钙 而导致固化体膨胀和破裂。,24,课件优选,4.3 水泥固化特点及应用 水泥固化技术最早应用，是在核工业系统处理离 子交换再生废液，报废的离子交换树脂，以及废液在 蒸发浓缩时产生的污泥等方面，而后发展到其它危险 废物尤其是各种重金属污泥的处理上。 特点：工艺和设备比较简单，运行费用低。对电镀污 泥十分有效 缺点：增容比相对较大，浸出率比较高。,25,课件优选,第五节：其它固化,沥青固化：是以沥青为固化剂与有害物质在一定温 度配料比、碱度和搅拌作用
15、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。 沥青固化处理范围: 处理中、低放射水平的蒸发残液，废水化学处理产 生的沉渣、焚烧炉产生的灰烬、塑料废物，电镀污泥 及砷渣等。,有害物质的浸出率比水泥固化小23个数量级;增容比小。,沥青固化特点:,26,课件优选,塑料固化法: 原理：塑料固化是以塑料为固化剂，使含有重金属的 废物按一定的配料比，并加入一定的催化剂和填料进 行搅拌混合，使其共聚合固化。 特点及应用： 与其它固化方法相比，所得的固化体比水泥固化体 的抗压抗拉强度大，因此体重量轻，具有光泽，外表 美观，可考虑作为轻型建筑材料使用。适用于有害废 物和放射性废物的固化处理。,2
16、7,课件优选,塑料固化的缺点：操作过程复杂，成本较高。 工程实例：电镀污泥的固化处理，向污泥中加入碳 酸钙使其干燥，然后加入不饱和聚酯树脂、催化剂、 促进剂及河砂（骨料）等，经过混合、加热形成固化 体。配比为：干污泥重量百分数为30%（质量比）左 右，塑料2035%，骨料3550%。,28,课件优选,玻璃固化 原理：玻璃固化是以玻璃原料为固化剂，与有害 废物按一定的配料比混合后，在高温900-1200下熔 融，经退火后即可转化为稳定的固化体。 玻璃固化应用： 玻璃固化法主要用于固化高放射性废物。 特点：玻璃固化是所有固化方法中效率最好；浸出率 最低； 增容比最小。 缺点：装置复杂，处理费用高。由于高温处理，装置 材料的耐热性、污泥重金属挥发飞散等问题待解决。,29,课件优选,实例：水玻璃（硅酸钠3号）：混酸（纯硫酸19份和纯磷酸1份的混合酸）：污泥5.86：0.55：93.6。,30,课件优选,
