第三章 固体废物的预处理.doc

第三章 固体废物的预处理
第一节 固体废物的压实
第二节 固体废物的破碎
第三节 固体废物的分选
第四节 污泥的浓缩和脱水
第五节 固体废物的稳定和固化
第一节 固体废物的压实
一、压实的目的和原理
二、压实设备
三、压实工程设计要点
一、压实的原理和目的
(一)压实的概述
原理：利用机械的方法减少垃圾的空隙率，将空气挤压出来增加固体废物的聚集程度。
压实的目的：
１）增加容重和减小体积，便于装卸和运输，确保运输安全与卫生，降低运输成本；
２）制取高密度惰性块料，便于贮存、填埋或作建筑材料。
固体废物压实处理的优点：
１）减轻环境污染；
２）快速安全造地；
３）节省填埋或贮存场地。
（二）压实的物理基础
固体废物三相物理组成：固体颗粒和颗粒之间的空隙（空气和水分）
Vm=Vs+Vv
其中
Vm为固体废物总体积
Vs为固体颗粒体积（包括水分）
Vv为固体颗粒之间的空隙体积
描述固体废物空隙物理指标
空隙比e = Vv/Vs
空隙率n= Vv/Vm

固体废物总质量Wm=Ws+Ww
Ws:固体颗粒质量，Ww：固体中水分质量
固体废物湿密度：ρw= Wm/ Vm
固体废物干密度：ρd= Ws/ Vm

(三)固体废物的压实表示方法
容重:即为固体废物的干密度。

固体废物的密度多采用容重表示，主要因为容重易于测量，并可以用它来比较废物的压实程度。
某种废物的固体废物的压实程度可以用压缩比来表示。
压缩比即固体废物经压实处理后体积减小的倍数，用下式来表示:
R=Vf / Vi
式中，R为固体废物体积压缩比; Vf为废物压缩后的最终体积; Vi为废物压缩前的原始体积。

所谓压实处理，就是通过消耗压力能来提高废物的容重。
固体废物经压实处理后，体积减小的程度叫压缩比。废物压缩比决定于废物的种类及施加的压力。一般压缩倍数为3~5。同时采用破碎与压实二种技术可使压缩倍数增加到5~10。
生活垃圾的收集都采用压实机械以减少垃圾体积、增加垃圾车的收集量。一般，生活垃圾压实后，体积可减少60%~70%（压缩倍数为：2.5~3.3）。
日本采用高压压实方法处理城市垃圾，
压力=258kg/m3，垃圾密度=1125.4~1380 kg/m3
BOD从6000ppm降到2OOppm
COD从800Oppm降到15Oppm
垃圾块成为均匀的类塑料结构的惰性材料，自然暴露在空气中三年，没有任何明显的降解痕迹。
二、压实设备
1、压实设备：
1）金属类废物压实器
A.三向联合式压实
B.回转式压实器
2）城市垃圾压实器
A.高层住宅垃圾压实器
B.城市垃圾压实器

２压实流程
3. 压实器的选择
主要针对压缩比，应当选择合适的压缩比和使用压力。
应注意压缩过程中的情况，如城市垃圾压缩过程中会出现水分，塑料热压时会粘在压头上等，应对不同的废物采用不同的压缩机。
在城市垃圾的综合利用中，垃圾压实后产生水分，在风选分离纸时是不利的，因此，是否选用压实装置与后继处理过程也有关、应当综合考虑。
三、固体废物压实工程设计要点
1．被压实废物的物理特征；
2．供料传输方式；
3．对压实后废物的处理方法与利用途径；
4．压实机械特征参数；
5．压实机械的操作特性；
6．操作地点选择。
第二节 固体废物的破碎
一、破碎原理和目的
二、破碎方法
三、破碎设备

一、破碎原理和目的
定义：通过人力或机械等外力的作用，破坏物体内部的凝聚力和分子间作用力而使物体破裂变碎的操作过程统称破碎。破碎是固体废物处理技术中最常用的预处理工艺。
原理：利用外力克服固体废物质点间的内聚力而使大块固体废物分裂成小块的过程。
目的
1）原来不均匀的固体废物经破碎或粉磨之后容易均匀一致，可提高焚烧、热解、熔烧、压缩等作业的稳定性和处理效率；
2）固体废物粉碎后容积减少，便于压缩、运输、贮存和高密度填埋和加速复土还原；
3）固体废物粉碎后，原来联生在一起的矿物或联结在一起的异种材料等单体分离，便于从中分选、拣选回收有价物质和材料；
4）防止粗大、锋利废物损坏分选、焚烧、热解等设备或炉腔；
5）为固体废物的下一步加工和资源化作准备。
破碎比、破碎段与破碎流程
1.破碎比
①定义：原废物粒度与破碎产物粒度的比值称为破碎比。破碎比表示废物粒度在破碎过程中减少的倍数。
②类型：
破碎比=碎前max直径/碎后max直径（粒）
i=Dmax/Dmax ------极限破碎比，应用于机械选择
破碎比=碎前平均粒度/碎后平均粒度
i=Dcp/Dcp------真实破碎比，应用与科研理论研究中

2、破碎段
固体废物每经过一次破碎机或磨碎机称为一个破碎段。
对于固体废物进行多次破碎，破碎比
i=各段破碎比之乘积即：
i=i1·i2 ·i3 · · · · ·in
破碎比对于破碎要求程度，破碎机选择以及几种破碎机的组合都有参考价值。但是破碎段数越多，破碎流程就越复杂，工程投资相应增加，因此，在可能的条件下，应尽量采用一段或两段破碎流程。

3.破碎流程
二、 破碎方法
1）非机械破碎法：低温破碎，热力破碎，减压破碎和超声波粉碎法。
2）机械破碎法：
选择破碎机因素
①破碎程度能力；
②固体废物性质（硬度、材料性质、形状、水分）；
③对产品要求；粒径、形状
④供料方式；
⑤现场环境条件
三、破碎设备

1. 颚式破碎机
1）简单摆动颚式破碎机
2）复杂摆动颚式破碎机
2. 冲击式破碎机
1）反击式破碎机
2）锤式破碎机
（1）BJD型普通锤式破碎机
（2）BJD型破碎金属切屑锤式破碎机
（3）Hammer Mills型锤式破碎机
（4）Novorotor型双转子锤式破碎机
3. 辊式破碎机
4. 剪切式破碎机 1）往复式剪切破碎机
2）Lindemann式剪切破碎机
3）旋转剪切破碎机
5. 球磨机
6. 特殊破碎设备 1）低温冷冻破碎； 2）湿式破碎； 3）半湿式选择性破碎分选。
颚式破碎机的主要类型（用于压碎+劈断+及折断）
颚式破碎机出现于1858年。
优点：构造简单，工作可靠，制造容易，维修方便。
类型： 1. 动颚作简单摆动（见图2-7）
2.动颚作复杂摆动（见图2-8）
简单摆动颚式破碎机（偏心轴与颚板不一）
皮带轮带动偏心轮转动时，偏心顶点牵动连杆上下运动，也就牵动前后推力板作舒张及收缩运动，从而使动颚时而靠近固定颚，时而离开固定颚。动颚对破碎腔内的物料进行压碎、劈裂及折断。破碎后的物料自动从破碎腔内落下。
复杂摆动颚式破碎机（偏心轴与颚板合一）
复杂摆动颚式破碎机的构造比较简单，但动颚运动较简单摆颚式破碎机复杂，动颚在水平方向有摆动，同时在垂直方向上也运动，是一种复杂运动，故称为复杂摆动颚式破碎机。
优点：破碎产品较细，破碎比大（一般可达4~8，简摆只能达到3~6）。
Hazemag型冲击式破碎机
锤式破碎机 （用于压碎+劈断+折断）
BJD型普通锤式破碎机
BJD型破碎金属切屑锤式破碎机
Hammer Mills型锤式破碎机

Novorotor型双转子锤式破碎机
辊式破碎机
辊式破碎机
双辊式破碎机
剪断破碎（剪切破碎）
往复式剪切破碎机
Lindemann式剪切破碎机
旋转剪切破碎机
该机的缺点是当混进硬度大的杂物时，易发生操作事故。
球 磨 机
球磨机主要由圆柱形筒体、端盖、中空轴颈、轴承和传动大齿圈等部件构成。
主要用途：用煤矸石生产水泥、砖瓦、矸石棉、化肥和提取化工原料等，用钢渣生产水泥、砖瓦、化肥、溶剂以及对垃圾堆肥深加工等。
低温冷冻破碎
原理：
主要针对在常温下难以破碎的固体废物，可利用其低温变脆的性能而有效地破碎，亦可利用不同的物质脆化温度的差异进行选择性破碎。
固体废物各组分物质在低温冷冻 (-60~-120℃)条件下易脆化，且脆化温度不同，其中某些物质易冷脆，另一些物质则不易冷脆。
利用低温变脆既可将一些废物有效地破碎，又可以利用不同材质脆化温度的差异进一步进行选择性分选。

在低温破碎技术中，通常需要配置制冷系统，低温破碎通常采用液氮作制冷剂（液氮具有制冷温度低、无毒、无爆炸危险和货源充足等优点）。
但是所需的液氮量较大，因而费用昂贵。例如以塑料加橡胶复合制品为例，每吨需300kg液氮
破碎对象仅限于常温难以破碎的废物，如橡胶和塑料。
低温破碎应用：1.塑料低温破碎；2.回收各种金属的低温破碎；3汽车轮胎的低温破碎。
塑料的低温破碎
有关塑料的低温破碎的研究成果可以归纳如下
(1)各种塑料的脆化点：
PVC(聚氯乙烯): -5 ℃~-20 ℃
PE (聚乙烯): -95 ℃~-135 ℃
PP(聚丙烯): 0 ℃~20 ℃
(2)低温时，冲击破碎动力比常温时要小得多
3)膜状塑料难于低温破碎
(4) 低温破碎机应选择以冲击力为主、拉力和剪切力为次要考虑因素的破碎机为合适。
从混合物中回收金属的低温破碎
利用低温破碎技术从有色金属混合物、包覆电线等固体废弃物中回收铜、铝、锌
采用液氮冷冻后冲击破碎 (-72℃，1min)，
破碎产物中25mm以上者，含铜97.2%，铝100%;
25mm以下者，锌100%(铜2.8%，铝0%)。
低温冷冻破碎工艺流程
低温破碎汽车轮胎
湿 式 破 碎
湿式破碎的优点：
1）使含纸垃圾变成均质浆状物，可按流体处理；
2）不会滋生蚊蝇和恶臭，卫生条件好；
3）不会产生噪声、发热和爆炸等；
4）脱水有机残渣的质量、粒度大小和水分等变化小；
5）在化学物质、纸和纸浆、矿物等处理中均可使用，但更适用于回收垃圾中的纸纤维、玻璃、铁和有色金属。
半湿式选择性破碎分选
利用各种不同物质在一定均匀湿度下，因固体废物的强度、脆性（耐冲击性、耐压缩性、耐剪切性）不同而破碎成不同粒度的原理来分选不同物质。
半湿式选择性破碎分选装置系统示意图见右图。
第三节 固体废物分选
一、 筛分
二、 重力分选
三、 磁力分选
四、 电力分选
五、 浮选
六、 其他分选方法
七、 分选回收工艺系统
一、 固体废物分选----筛分
（一）定义----筛分是利用筛子将物料中小于筛孔的细粒物料透过筛面，而大于筛孔的粗粒物料留在筛面上，完成粗、细料分离的过程。
粒度差，一定孔径的筛网上振动,通过筛孔的和不能通过的粒子群分开的过程。
（二）筛分原理
1、筛分过程
①易于穿过筛孔的颗粒，能穿过物料层到达筛面
②穿过筛孔

2、筛分条件
①筛面上物料层松散状态、利于粒度分层；
②物料和筛子运动使堵在筛孔上颗粒脱离筛面
其中：
难筛颗粒：粒度接近于筛孔的渣粒
易筛颗粒：粒度小于筛孔3/4的颗粒
筛分概率：颗粒通过筛孔的可能性

四 筛分设备
1. 固定筛
2. 滚筒筛
3. 惯性振动筛
4. 共振筛
筛分设备：固定筛
固定筛的筛面有许多平行排列的筛条组成，可以水平安装或倾斜安装。
优点：结构简单、不耗用动力、设备费用低和维修方便。
型式： 1）格筛 2）棒条筛
筛分设备：滚筒筛
滚筒筛也叫转筒筛，这是一种特制的筛。筛面为带孔的圆柱形筒体。在传动装置带动下，筛筒绕轴缓缓转动。一端进料，筒体出细料，另一端出粗料。
惯性振动筛
惯性振动筛是通过有不平衡物体的旋转所产生的离心惯性力使筛箱产生振动的一种筛。
惯性振动筛适用于细粒废物（0.1~15mm）的筛分，也可用于潮湿及粘性废物的筛分。
共振筛
共振筛是利用连杆装有弹簧的曲柄连杆机构驱动，使筛子在共振态下进行筛分。
共振筛的工作过程是筛箱的动能和弹簧的位能相互转化的过程。
优点：处理能力大、筛分效率高、耗能少，结构紧凑。
缺点；制造工艺复杂，机体笨重、橡胶弹簧易老化。
二、重力分选
定义和原理：重力分选是根据固体废物在介质中 比重（或密度差）进行分选的一种方法。它利用不同物质颗粒间的密度差异，在运动介质中受到重力、介质动力和机械力的作用，使颗粒群产生松散分层和迁移分离。从而得到不同密度的产品。
分类：按介质不同，固体废物的重力分选可分为：
1. 重介质分选，2. 跳汰分选，
3. 风力分选，4. 摇床分选，
5. 惯性分选

（一） 风力分选
1 定义：风力分选简称风选，又称气流分选，在气流作用下使固体废物颗粒按密度和粒度大小进行分选。
2 原理：不同密度、粒度和形状的颗粒在介质运动时，所受阻力的大小是不同的，因此，不同颗粒在介质中自由下落的速度也是不同的。在同一种介质中，颗粒密度及粒度越大，其沉降末速度就越大，反之则小，从而达到废物分离的目的。
3 风力分选设备：1）水平气流风选机；2）垂直气流风选机；3）倾斜式分离器。
沉降末速度
当颗粒在静止介质中自由沉降时，开始时速度为零，这时介质对颗粒的阻力也为零，然后颗粒在重力作用下作加速度沉降。随着颗粒的沉降速度的增加，介质作用于颗粒的阻力也会不断增加。最后，当介质阻力增加到和颗粒的重力相等时，沉降的加速度就将减少到零，此时颗粒就会以等速沉降，这个速度就称为沉降末速度。

颗粒在空气中的沉降末速度V0为

1、下降气流(自由落体）-----空气中

2、上升气流

3 水平气流应用

水平气流风选机结构流向示意图
此种装置的基本结构和气流流向如右图所示；
实用设备见下页。
垂直气流风选机结构图
曲折形风选机(立式)结构图
美国立式多段垃圾风力分选机
（二）重介质分选
定义和原理：通常将密度大于水的介质称为重介质。在重介质中使固体废物中的颗粒群按密度分开的方法称为重介质分选。
条件：所选的重介质密度（rc）应介于固体废物中轻物料密度（rL）和重物料密度（rW）之间。 rL< rc< rW
重介质分选
凡颗粒密度大于重介质密度的重物料都下沉，集中于分选设备的底部成为重产物，颗粒密度小于重介质密度的轻物料都上浮，集中于分选设备的上部成为轻产物，它们分别排出，从而达到分选的目的。
重介质是由高密度的固体微粒和水构成的固液两相分散体系，它是密度高于水的非均匀介质。高密度固体微粒起着加大介质密度的作用，故称为加重质。
常用的加重质有硅铁、磁铁矿等。
重介质分选
重介质应具有密度高、粘度低、化学稳定性好（不与处理的废物发生化学反应）、无毒、无腐蚀性、易回收再生等特性。

固液混合介质（重介质分选）
原理: 向水中加入高密度固体微粒，使其混合介质密度加大调配成“目的比重介质”。
加重质的选择：硅铁、磁铁矿、粒度≤200目

重介质
（三）跳汰分选
跳汰分选是垂直变速介质中按密度分选固体废物的一种方法。它使磨细的混合废物中的不同密度的离子群，在垂直脉动运动介质中按密度分层、小密度的颗粒群位于上层，大密度的颗粒群（重质组分）位于下层，从而实现物料分离。

跳汰分选
磨细；混合废物；不同比重粒子群；垂直脉冲运动介质
介质：水、空气
类型：水力跳汰，风力跳汰
（四）摇床分选
摇床分选是细粒固体废物进行分选的最为常用的方法之一。
在横向水流和床面的不对称往复运动作用下，用惯性力、摩擦力和析离等综合作用，不同密度的颗粒最终在床面上呈扇形分布。
三、磁力分选
固体废物的磁力分选（简称磁选）是借助磁选设备产生了磁场使铁磁物质组分分离的一种方法。
磁选主要用于回收或富集黑色金属，或是在某些工艺中用以排除物料中的铁质物质。
固体废物分类：强磁性、中磁性、弱磁性和非磁性等。
原理：不同磁性的组分通过磁场时，磁性较强的颗粒就会被吸附到磁选设备上，而磁性弱和非磁性颗粒就会被输送到预定的区域内。
常用设备：1）辊筒式磁选机；2）悬挂带式磁力分选机；3）CTN型永磁圆筒式磁选机

磁力分选（磁力分选，磁流体分选）
基础：固体废物各组分的磁性差异
（一）磁选原理
1、磁选过程

固体废物：强磁性组分 吸着在磁选设备上
中磁性组分 也可以吸着
弱磁性组分 未被吸着
非磁性组分 未被吸着
磁区---------------------------------------非磁区
强、中磁性组分→ →运动→→脱落下来
条件：F1>F机> F2
F1：于强磁性颗粒上的比磁力
F2：于弱磁性颗粒上的比磁力
F机：与磁力方向相反的所有机械力的合力
辊筒式磁选机
此类磁选机主要由磁辊筒和输送皮带组成
永磁磁辊筒结构示意图如右图
辊筒磁选机分选工作示意图
悬挂带式磁选机
工作示意图见右图
在垃圾输送带的上方，离被分选物料的一定高度上（通常<500mm）悬挂一大型固定磁铁，并如图所示配有一传送带。
辊筒磁选机分选工作示意图见下页

CTN型永磁圆筒式磁选机
这种设备适用于粒度≦0.6mm强磁性颗粒的回收及从钢铁冶炼排出的含铁尘泥和氧化铁皮中回收铁，以及回收重介质分选产品中的加重质。
磁流体分选法
磁流体分选法（MHS）是利用磁流体作为分选介质，它在磁场或磁场和电场的联用下产生“加重”作用，按固体废物各组分的磁性和密度的差异或磁性、导电性和密度的差异，使不同组分分离。
磁流体是指某种能够在磁场或磁场和电场的联合作用下产生磁化、加重、对颗粒产生磁浮力作用的稳定分散液。
按分选原理和介质的不同分类：磁流体动力分选和静力分选。
四、 电力分选
定义:又简称电选,是利用固体废物中各种组分在高压电场中电性的差异而实现分选的一种方法。
原理：电选分离过程是在电选设备中进行的，废物颗粒在电晕-静电复合电场电选设备中的分离过程如右图所示。
电选设备及应用：1）静电分选技术；2）YD-4型高压电选机
静电分选技术及应用
这是一种利用各种物质的导电率、热电效应及带电作用的差异而进行物料分选的方法。
主要用于各种塑料、橡胶和纤维纸、合成皮革、胶卷、玻璃与金属的分离。（利用右图这种装置可清除玻璃中所含金属杂质的70%）
YD-4型高压电选机及应用
YD-4型高压电选机的构造如右图所示。
该机特点是具有较宽的电晕场区，特殊的下料装置和防积灰漏电措施。整机密封性能好，采用双筒并列式，结构合理，紧凑，处理能力大，效率高，
主要作为粉煤灰专用设备。
五、浮选
浮选原理
浮选工艺过程
浮选设备
浮选的应用
（一）浮选的原理
浮选是在固体废物与水调制的料浆中加入浮选药剂，并通入空气形成无数细小气泡，使欲选物质颗粒粘附在气泡上，随气泡上浮于料浆表面成为泡沫层，然后刮出回收；不浮的颗粒仍留在料浆内，通过适当处理后废弃。
浮选药剂是调整物质可浮性的主要外因条件，根据在浮选中的作用不同可分为捕收剂，起泡剂和调整剂三类。
常用的捕收剂有异极性捕收剂（黄药和油酸）和非极性油类捕收剂（脂肪烷烃和环烷烃（常用的是煤油））；常用的起泡剂有松油、松醇油和脂肪醇等。

浮选药剂

1、捕收剂：异极性捕收剂（极性、非极性）
非极性捕收剂（脂肪、环烷）
种类：油类、黄药、油酸、胺类
2、起泡剂：减小水表面张力和在水面上形成稳定泡沫
3、抑制剂：抑制物质可浮性、阻止捕收剂吸附
4、活化剂：促进可浮性、消除抑制
5、介质调整剂：调整料浆pH值
6、分散与混凝剂
捕收剂的典型分子式

H H S
[H C ---- C O C S ]- Me +
H H
（二）浮选技术的应用
粉煤灰浮选回收炭
浮选的工艺流程
1、料浆的调制
废物→破碎、磨碎→适当浓度的料浆
2、加药调整
捕收剂、起泡剂、介质调整剂（抑制剂、活化剂）
3、充气浮选-----浮选机
正浮选：浮选有用物质
反浮选：浮选无用物质

优先浮选：依次浮选，分别用捕收剂和抑制剂
混合浮选：共同浮选，用捕收剂和起泡剂

浮选的应用：
①粉煤灰中提取炭
②煤矸石中 回提硫铁矿
③焚烧灰渣中回收金属
浮选设备
浮选设备类型很多，我国使用最多的是机械搅拌式浮选机，其构造见右图。
浮选的应用
我国已应用于从粉煤灰中回收炭，从煤矸石中回收硫铁矿，从焚烧炉灰渣中回收金属等。
缺点：浮选前要破碎到一定的细度；要消耗大量的浮选药剂且易造成环境污染；需诸如浓缩、过滤、脱水和干燥等辅助工序。（在生产实践中究竟采用哪种分选方式，应根据固体废物的性质、经技术经济综合比较后确定）
泡末分选：将调好的固体废物悬液加到发育的泡末层上，疏水性物质粒子吸附在气泡上，富集于泡末层中，刮出而成泡末产品；亲水性物质粒子在重力作用下从分选机下部排出而成非泡末产品。
六、其他分选方法
光电分离技术
涡电流分离技术
摩擦与弹跳分选
光电分离技术
这是一种利用物质表面光反射特性的不同而分离物料的方法。
工作示意图见右图。
涡电流分离技术
这是一种在固体废物中回收有色金属的有效方法，具有广阔的应用前景。
其工作原理如右图所示。
摩擦与弹跳分选
摩擦与弹跳分选是根据固体废物中各组分摩擦系数和碰撞系数的差异，在斜面上运动或与斜面碰撞弹跳示产生不同的运动速度和弹跳轨迹而实现彼此分离的一种处理方法。
工作原理见右图。

第四节 污泥的浓缩与脱水
一、概述

（一）污泥的来源
（二）表征污泥性质的主要指标
1、含水率与含固率
2、挥发性固体
3、有毒有害物质
4、脱水性能
（三）污泥中的水分及其影响
（四）污泥处理后的最终出路
二、污泥的浓缩工艺

（一）重力浓缩法
（二）气浮浓缩法
（三）离心浓缩法
三、污泥的调理
（一）调理剂
1. 无机调理剂：适用于真空过滤和板框压滤
① 最有效、最便宜的是铁盐：FeCl3·6H2O,Fe2(SO4)·4H2OFeSO4·7H2O ，聚合硫酸铁(PFS)。
② 铝盐：Al2(SO4)2·18H2O、AlCl3、Al(OH)2·Cl ,聚合氯化铝(PAC)
铁盐常和石灰联用：在pH>12时，可提供Ca(OH)2絮凝体。
2.有机调理剂：阳粒子型聚丙烯酰胺等

（二）调理效果的影响因素
（三）污泥的调理方法
1、 化学调理
2、 淘洗
3、 加热加压调理
a.高温加压调理
b.低温加压调理
4、 冷冻融化调理
四、污泥的脱水
（一）自然干化
（二）机械脱水
1、真空过滤机 2、板框压滤机
3、带压式压滤机
4、污泥离心机技术和转筒式离心机
第五节 固体废物的稳定和固化
一、概述
二、包胶固化
三、玻璃固化
四、自胶结固化
五、水玻璃固化

一、概述
废物稳定处理主要包括中和法与氧化还原法。
废物固化是用物理-化学方法将有害废物固定或包封在惰性基材中使其稳定化的一种过程。
固化处理方法可按原理分为包胶固化、自胶结固化、玻璃固化和水玻璃固化。
包胶固化又可以分为水泥固化、石灰基固化、热塑性材料固化和有机聚合物固化等，包胶固化适用于多种类型的废物。
自胶结固化只适用于含有大量能成为胶结剂的废物。
玻璃和水玻璃固化一般只适用于极少量特毒废物的处理。
对固化处理的基本要求
①有害废物经固化处理后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等；
②固化过程中材料和能量消耗要低，增容比要低；
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。
衡量固化处理效果的两项主要指标是固化体的浸出率和增容比。

浸出率是指固化体浸于水中或其他溶液中时，其中有害物质的浸出速度。
测量和评价固化体浸出率的目的：
①在实验室或不同的研究单位之间，通过固化体难溶性程度比较，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的环境时的性能，可用以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。

增容比是指所形成的固化体体积与被固化有害废物体积的比值，是评价固化处理方法和衡量最终成本的一项重要指标。
抗压强度主要是用来评价固化体的抗破碎性，减少固化体对环境的污染的可能性。
二、包胶固化
包胶固化是采用某种固化基材对废物块或废物堆进行包覆处理。
水泥固化
沥青固化
热塑性材料固化
石灰固化
有机物聚合固化
水泥固化
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。此法非常适用于处理各种重金属的污泥。
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水泥固化的工艺过程
固化工艺的配方是根据水泥的种类、处理要求以及废物的处理要求制定的。
固化操作主要严格控制以下几个条件：
⑴pH值 因为大部分金属离子的溶解度与pH值有关，对于金属离子的固定， pH值有显著的影响。
⑵水、水泥和废物的量比 水分过小，则无法保证水泥的充分水合作用；水分过大，则会出现泌水现象，影响固化块的强度。
⑶凝固时间
⑷其他添加剂 蛭石、沸石、粘土矿物、骨料等
⑸固化块的成型工艺

混合方法及设备
外部混合法
将废物、水泥、添加剂和水在单独的混合器中进行混合，经过充分搅拌后再注入处置容器中。该法需要设备较少，可以充分利用处置容器的容积；但在搅拌混合以后混合器需要洗涤，不但耗费人力，还会产生一定的洗涤废水。
容器内混合法
直接在最终处置使用的容器内进行混合；该法的优点是不产生二次污染物；但在操作过程中受限太多。该法适用于处置危害性大但数量不多的废物。

水泥固化法的应用
最早用于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，而后发展到工业有害废物包括各种含重金属污泥的处理上。
在被处理废物中，往往含有妨碍水合作用的物质，需加入适当的添加剂，才能够吸收有害物质并促进水泥凝固。
水泥固化法的优点和缺点
优点：对含高毒重金属废物的处理特别有效，固化工艺和设备比较简单，设备和运行费用低，水泥原料和添加剂便宜易得，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、耐久性均好，产品适用于投海处置，有的产品可作路基或建筑基础材料。
缺点：增容比大，污染物浸出率高，需作涂覆处理；添加剂的使用使处理成本增加；水泥的碱性能使铵离子变成氨气释出。
沥青固化
沥青固化是以沥青为固化剂与有害废物在一定的湿度、配料比、碱度和搅拌作用下产生皂化反应，使有害废物均匀地包容在沥青中，形成固化体。
沥青具有良好的粘结性、化学稳定性与一定的弹性和塑性；对大多数酸、碱、盐类有一定的耐腐蚀性。此外，它还具有一定的辐射稳定性。
沥青固化一般用于处理中、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、砷渣等。
沥青固化
沥青固化的基本方法 ：
放射性废物沥青固化的基本方法有高温熔化混合蒸发法、暂时乳化法和化学乳化法三种。
1、高温熔化混合蒸发法
高温熔化混合蒸发法是将废液加入预先熔化的沥青中，在150~230℃下搅拌混合蒸发，待水分和其它挥发组分排出后，将混合物排至贮存器或处置容器中。

沥青固化
高温熔化混合蒸发法沥青固化流程。
主要设备有沥青预热器、给料设备和混合槽，以及废气净化系统。其操作步骤是将已熔化的沥青送入混合槽，并通过混合槽的加热装置使其维持在一定的温度范围内，然后将放射性废液以一定的速率加入混合槽内在约 220 ℃条件下高速搅拌，使沥青和废液充分混合。当加入的盐分与沥青的重量比达40%时，即可把混合物排至贮存桶内，待其冷却硬化后即形成沥青固化体。
混合蒸发过程产生的二次蒸汽含有一定量的油质。其中的重油组分可返回混合槽，轻油组分随二次水蒸汽进入冷凝器，待冷凝后予以排放。残余的含油废气通过油雾过滤器或静电除尘器进一步净化，最后经过木炭过滤，过滤后排入大气。
沥青固化
2 暂时乳化法
放射性泥浆的暂时乳化法沥青固化分三个步骤进行（1）将污泥浆、沥青与表面活性剂混合成乳浆状；（2）分离除去大部分水分;（3）进一步升温干燥，使混合物脱水。
双螺杆挤压机的暂时乳化法沥青固化流程。其工作过程是放射性污泥浆经转鼓真空过滤机除去部分水分，与沥青、表面活性剂一起加入双螺杆挤压机。此机分三段:第一段温度为90℃，固体物质在此与沥青产生混合和包容两种作用，分离出90%左右的水分；第二段将分离出的水分除去;在第三段混合物被升温至105~110℃，由双螺杆挤压机得到的混合物尚有5~7%伪水分，再送入螺旋干燥器，在140~150℃下使水分进一步减至0.5%以下。

沥青固化
根据所处理的泥浆性质不同，需采用的表面活性剂也不相同。当处理中放污泥浆时，可采用含20%活性成分（1/3烷基磺酸钠和2/3烷基苯磺酸钠)的阴离子乳化剂溶液，表面活性剂与干污泥的重量比约为6:1000。当处理高放污泥浆时，可采用含有90%活性成分 (主要是椰子壳中的氨基丙酮)的阴离子乳化剂。活性剂与干污泥的重量比约为5:100。
沥青固化
在暂时乳化法沥青固化中，其主要设备是双螺杆挤压机它主要由包括加料段、压缩段及蒸发段的两根不等距螺杆和沥青与料液加料口、二次蒸汽排出口、产品出口和分段加热的外筒组成。沥青和料液加入双螺杆挤压机后，被两根相向旋转的、相互咬合的螺杆不断搅拌，并沿着挤压机外筒内壁呈薄膜状向前推进。在推进和搅拌过程中，水分被分离和蒸发，而盐分却包容在沥青中由排出口挤出。
沥青固化
双螺杆挤压机具有的优点是：
(1)蒸发、固化和干燥在同一设备中进行，有利于简化流程;
(2)设备所占空间较小;
(3)沥青停留时间短 (约1.7min)，避免沥青因长期受热而降解及硬化等;
(4)混合物在挤压机内呈薄膜状分布，减少了蒸发时的夹带现象，
(5)强烈的挤压推送可使固化体有较高的含盐量 (60%)，从而大大降低运行费用。
其主要缺点是结构复杂，设备制造要求高，价格较贵。
沥青固化
化学乳化法的操作步骤也分三步进行:
（1）将放射性废物在常温下与乳化沥青混合;
（2）将混合物加热，脱去水分;
（3）将脱水干燥后的混合物排入废物容器，待冷却硬化后即形成沥青固化体。
沥青固化

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是它在水中的浸出率，辐照稳定性和化学稳定性。
影响沥青固化体浸出率的因素
1、沥青种类；
2、加入的废物量；
3、废物的化学组分及混合情况；
4、残余水分
5、某些表面活性剂的影响等。
沥青固化
影响沥青固化体化学稳定性的因素
在沥青固化过程中，沥青会与某些掺入的化合物、氧化剂等发生化学作用，从而影响固化体的化学稳定性。例如纯沥青的燃点一般为420℃左右，而在掺入硝酸盐、亚硝酸盐后，其燃点降至250~330℃，因而增加了燃烧的危险性。
热塑性材料固化
原理：用热塑性物质作固化剂，在一定温度下将废物进行包覆处理。热塑性物质在常温下呈固态，高温时变成粘液，可用来包覆废物。
优点：所得产品空隙少；污染物浸出率低；固化材料抗侵蚀性强；不需长时间养护。
缺点：热效率低；易产生气泡污染空气；不宜处理高放射性废物；设备费用高；对于在高温下易分解的废物、有机溶剂以及强氧化性废物不宜使用。
塑料固化
原理：以塑料为固化剂与有害废物按一定的配料比，并加入适量的催化剂和填料（骨料）进行搅拌混合，使其共聚和固化而将有害废物包容形成具有一定强度和稳定性的固化体。
根据它所用的塑料（树脂）不同，可分为热塑性塑料固化和热固性塑料固化；
热塑性塑料有：聚乙烯、聚氯乙烯树脂等，在常温下呈固态，高温时可变成熔融胶粘液体将有害废物掺合包容在塑料中，冷却后即形成塑料固化体。
塑料固化
热固性塑料有脲醛树脂和不饱和聚酯等。脲醛树脂是一种无色透明的粘稠液体。对多孔性极性材料有较好的粘附力，使用方便，固化速度快，常温或加热都能很快固化。与有害废物所形成的固化体具有较好的耐水性，耐热性及耐腐蚀性能，价格较其它树脂便宜。缺点是耐老化性能差。
不饱和聚酯树脂在常温下有适宜的粘度，可在常温、常压下固化成型，固化过程中无小分子形成，因而使用方便，容易保证质量，适用于对有害废物和放射性废物的固化处理。
塑料固化
不饱和聚酯树脂品种很多，按用途分有通用树脂、耐酸树脂和浇铸树脂等。
塑料固化的应用及其特点
塑料固化可以在常温下操作；为使混合物聚合凝结仅加入少量的催化剂即可；增容比和固化体的密度较小。该法既能处理干废渣，也能处理污泥浆。塑料固化体是不可燃的。
主要缺点是塑料固化体耐老化性能较差；固化体一旦破裂，污染物浸出会污染环境，因此，处置前都应有容器包装，因而增加了处理费用。如果以脲醛树脂为固化剂，通常采用强酸作催化剂，需要耐腐蚀的混合设备或有耐瘸蚀衬里的混合器。此外，在混合过程中释放有害烟雾，污染周圈环境。该法还需要熟练的操作技术，以保证固化质量。
石灰固化
石灰固化是用石灰作基材，以粉煤灰、水泥窑灰作添加剂，专用于处理含有硫酸盐或亚硫酸盐类泥渣的一种方法。
主要用于处理钢轨、机械工业酸洗钢铁部件时排除的废水和废渣、电镀工艺产生的含重金属污泥以及由于采用石灰吸收烟道气或石油精炼气而产生的泥渣等。
优点：使用的添加剂本身是废物，来源广，成本低，操作简单，不需要特殊设备，被处理的废物不要求完全脱水，在常温下操作，没有尾气处理问题。
缺点：固化产品比原废物的体积和重量增加较大，易被酸性介质浸蚀，要进行表面涂覆。
有机物聚合固化
原理：有机物聚合固化是将一种有机聚合物的单体与湿废物或干废物在一个容器或一个特殊设计的混合器里完全混合，然后加入一种催化剂搅拌均匀，使其聚合固化。
优点：在常温下操作时，添加的催化剂数量少，增容比小；应用范围广泛既能处理干渣，也能处理湿泥浆；固化体不可燃，密度小。
缺点：不够安全，操作过程中会使重金属溶出；要求使用耐腐蚀设备；某些有机聚合物能被生物降解；固化物老化破碎后，污染物可能再进入环境；此法要求操作熟练；最终产品处置前都应有容器包装。
三、玻璃固化
玻璃固化是以玻璃原料为固化剂，将其与有害废物以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玻璃固化体。
玻璃固化法主要用于固化高放废物。从玻璃固化体的稳定性、对熔融设备的腐蚀性、处理时的发泡情况和增容比来看，硼硅酸盐玻璃固化是最有发展前途的固化方法。

玻璃固化方法及工艺流程
玻璃固化方法
玻璃固化的方法可分为间歇式和连