固化处理71固化意义72固化原理与方法73固化处理程序74课件.ppt

1、p7.17.1固化意義固化意義p7.27.2固化原理與方法固化原理與方法p7.37.3固化處理程序固化處理程序p7.47.4固化再資源化固化再資源化對於某些廢棄物，尤其有害(hazardous)廢棄物，固化(solidification)處理可以說是最佳的中間處理方法。本章將深入淺出敘述固化處理的意義、固化原理與方法，固化處理程序，最後並介紹目前國內外應用之實例。固化處理法指利用水泥或其他固化劑，與事業廢棄物混合固化之處理方法。廣義之固化應解釋為：任何添加物質於廢棄物中，或包匣、覆蓋於廢棄物表面，以形成固形物或密封物之過程，而不論廢棄物與添加物間是否形成化學結合者。1.固定化(fixation

2、)2.安定化(stabilization)3.固化或稱為固形化(solidification)4.匣限化(encapsulation)(1)微匣限(microencapsulation)(2)巨匣限(macroencapsulation)而固化之目的為：1.使廢棄物形成固形體而不易流動，並提高應剪力。2.改變廢棄物的處理性質，以形成安定性。3.降低會發生轉移之污染物的表面積。4.當污染物曝露在滲透之液體中時，能降低其溶解度。固化處理所採用的固化劑或添加劑可粗分成兩大類：1.無機物系統：包含水泥、石灰、火山灰、石膏、矽酸鹽等之組合。2.有機物系統：如環氧樹脂(epoxy)、多元酯(polyest

3、er)、瀝青(asphalt/bitumen)、聚烯烴(polylefins)，和尿素甲醛樹酯(urea formaldhyde)。一、水泥固化法水泥主要成份為CaO、SiO2、Al2O3（組成如表8.1所示），該方法係將一般水泥和其他如飛灰(fly ashes)類之添加劑與大部份濕的廢棄物直接混合，而形成整塊狀(monolithic)或岩石狀成品。p固化劑中之卜特蘭水泥由3CaO、SiO2（簡稱C3S），2CaO、SiO2（簡稱C2S），3CaO、Al2O3（簡稱C3A），4CaO、Al2O3、Fe2O3（簡稱C4AF）等礦物成份組成固化之作用。水泥係固化劑加水首先產生如下之水合作用，此水合

4、作用具有膠結特性：3CaOAl2O3+6H2O3CaOAl2O36H2O3CaOAl2O36H2O+3CaSO42H2O+26H2O3CaOAl2O3CaSO432H2O2C3A+C3A 3CaSO4 32H2O+4H2O3C3A CaSO4 12H2O水泥固化法之優點為：1.固化劑價錢適中。2.水泥之混合及操作技術已發展完全。3.固化處理所須之工具，市面上均可買到。4.可容忍不同化學性質的污泥。5.其強度及滲透性可以水泥添加量加以控制。其缺點為：1.低強度水泥與廢棄物混合，易受酸性滲出液破壞，可能導致其所固著之廢棄物成份之分解和加速滲出污染因子。2.當廢棄物含有影響固化定形之成份時，需添加較

5、貴的水泥或藥劑以改良水泥之凝固及養護。3.增加廢棄物之體積及重量。國內最大水泥製造公司亦生產專為污泥固化處理之固化劑，此固化劑之成份與特性為：1.主要化學成份：以矽酸鈣(calcium silicate)為主成份。2.物理性質：(1)比重：2.553.10(2)細度：3,0005,000cm2/g(3)初凝時間(hr:min)：1:004:30(4)終凝時間(hr:min)：3:007:303.分類及用途第一型：適用於一般污泥之脫臭與固化。第二型：適用於處理含重金屬之污泥，並使之固化。（視各種重金屬之特性，添加不同之化學藥劑）。第三型：適用於高含水量、高有機物含量污泥之固化或一般污泥快 速固化

6、之用。第四型：適用於處理油基性污泥及強酸性廢料之固化。二、石灰固化法當石灰與水反應生成一種類似火山岩混凝土之硬物質，即俗稱的火山灰混凝土(pozzolanic concrete)。而實際應用上，石灰固化法常以飛灰、鼓風爐渣、水泥窯灰(cement-kilndust)和石灰燒爐灰(lime-kiln dust)為添加劑。aCaO+bSiO2+cH2OaCaObSiO2cH2OxCaO+yAl2O3+zH2OxCaOyAl2O3zH2OpCaO+qAl2O3+rSiO2+sH2OpCaOqAl2O3rSiO2sH2OCaO+Al2O3+SO3+tH2O3CaOAl2O33CaSO4tH2OCaO+

7、Al2O3+SO3tH2O3CaOAl2O3CaSO4tH2O（a,bs,t皆為未定化學計量係數）。而石灰固化法的優點為：1.台灣石灰產量多，是極易取得的固化材料。2.可使固化物的韌性隨時間而增加。3.凝固時間短，操作方便。然其主要缺點則為：1.增加固化物重量及體積，形成另一個處置上的考慮因素。2.固化物易受強酸性液破壞固化結構。三、熱塑型固化法本法係用固化劑之熱塑(thermoplastic)原理將廢棄物包結固化，而所謂熱塑性係指物體（多為高分子體）經加熱處理後，物性改變成具有可塑性或利於加工。此種固化法常用之固化劑有：石臘(paraffin)、聚乙烯(polyethylene)、瀝青或柏油

8、(asphalt)等 此方法之優點為：1.不會使固化後之廢棄物體積增加太大。2.內容物之滲出率遠低於其他方法。3.固化後產物對大部分溶液具抵抗性。4.熱塑性物質易與廢棄物形成良好之結合。此方法之缺點為：1.需要較貴之設備及較高技術。2.廢棄物中若含易揮發之物質需特別小心。3.通常熱塑性物質為可燃性。4.廢棄物需先乾燥後，才能與熱塑物質混合。四、聚合型固化法聚合型固化法是將廢棄物與固化劑（為有機單體物），在某些催化劑之催化作用(catalysis)下，攪拌混合使有機單體在聚合作用中，順便將廢棄物包結其間。當攪拌混合完成後，所形成之固化物，亦即聚合物(polymer)有如具有彈性之橡皮終產物。目前

9、常用於此法的固化劑有尿素甲醛聚酯(urea-formalde hydepol-yester)和聚乙烯樹脂(polyvinyl resin)等此方法之優點為：1.不會增加固化後之廢棄物體積。2.只需極少劑量即可使混合物凝固，降低處理成本。3.可應用於乾或濕污泥。4.與其他固定技術比較，產物之密度較小。此方法之缺點：1.廢棄物夾存於固化體中，僅形成鬆散之結構。2.因大部分聚合觸媒為強酸物，且金屬成份易溶於強酸中，故極易隨水滲出。3.有些有機聚合物易被微生物分解，不利最後掩埋處理。五、匣限固化法匣限固化法係利用具有安定性與非滲透性之物質，將廢棄物匣限(encapsulation)或包封之方法目前此種

10、處理方法不外以下述三種型式包封廢棄物：(一)型(二)型(三)型匣限固化法之優點為：1.適合高溶解性之廢棄物。2.廢棄物因被包裹而與環境完全隔絕，具有極高的防滲出功能。3.由於所包裹的物質非常穩定，而不需另裝於容器內。匣限固化法之缺點為：1.廢棄物需先預處理，如乾燥等。2.所用固化劑或匣限劑之材料費高，增加成本。3.通常需要特殊設備及熱處理。六、玻璃固化法由於玻璃的溶解度及內成份的溶出率均很低，所以將玻璃製造技術應用於處理極危險性、毒性廢棄物或具放射性之核能廢料，將之固定於玻璃材料中即為玻璃固化法。玻璃固化法之處理，對象一般需符合下列條件：1.不可含有汞(Hg)及砷(As)，因汞或砷之化合物的蒸

11、氣壓均高，當加熱至數百度時，幾乎全部蒸發。2.含鎘(Cd)、鋅(Zn)、鎳(Ni)者，須不含大量有機物等還原性物質，因鎘或鋅的化合物易被有機物中的碳還原成金屬而蒸發。3.不含氯化形式的重金屬，因鎘、鋅、銅(Cu)、鉛(Pb)的氯化物蒸氣壓均高，溫度約500C時即開始蒸發。4.不含大量氯化鈉等氯化物，單獨存在不會蒸發的重金屬化合物，若有氯化鈉或氯化鈣等共存時，會促使比重金屬氯化物蒸發。玻璃固化法之優缺點為：優點：1.終成物滲水性低。2.固化劑價格價便宜。缺點：1.處理過程中需加熱設備，需可達1,350C。2.易造成金屬燻煙溢出。3.處理設備、操作等費用均高。一、預處理二、混合攪拌三、養生四、模型

12、測試與溶出檢測影響整個固化程序操作效果的良劣有下列幾項因素需考慮：一、廢棄物特性二、程序型態及要求三、固化終成物處置四、法規五、經濟性影響經濟性的因素有：1.廢棄物特性2.運輸3.方法4.其他因素。一、國內現行資源化管理體系國內目前對由廢棄物資源化相關條文所構成的資源化管理體系，其架構可於相關法規條文中見其端倪。對於資源化之相關名詞之定義及解釋有再利用一詞，依據事業廢棄物貯存清除處理方法及設施標準定義有二：1.販賣或轉讓事業廢棄物之行為。2.有害事業廢棄物經固化處理後，其溶出試驗合乎標準，而加以利用之行為。二、固化處理後再利用之途徑三、管理作業流程四、應用實例(一)國內情形1.道路應用2.廣場

13、作用3.建材應用4.有害事業廢棄物再利用5.污染整治(二)國外情形目前較具代表性的水泥固化應用實例為已有專利的Chemfix固化與Sealosafe固化法。Envirosafe處理法為美國Envirosafe公司石灰固化法的商標名稱。Werner and Pfleiderer公司利用熱塑型固化法結合而處理核能廢料在各項淤泥、污泥處理方法中，美國某CF（代號）公司所開發的固化技術，有其獨特之處1.試解釋固化處理之意義？並說明它包含了那些狹義上的說法？2.若依固化處理所使用固化劑來分別，固化處理法可分成那幾類，其優缺又各為何？3.請分析評估下述性質之廢棄物，應採用那類型固化法較適合，為何？(1)來

14、源：電鍍廠之污泥餅(2)含水率：35%(3)pH：8.5(4)含高濃度之汞與砷(5)含不少硫酸鹽物4.請詳述水泥固化法之基本原則與作業流程？5.匣限固化法之特點為何？它常用那幾種包封方法，試詳述之？6.為何固化處理過程中必須作模型測試與溶出檢測？7.有那些重要因素會影響固化處理之成效？試詳述之？8.試輔以實例說明台灣在固化處理上之應用情形？9.試剖析固化處理後之固化物再利用或資源化的途徑？在我國現行法規如何管理此固化物之再利用行為？10.某技術顧問公司向地方政府提出利用固化法處理該地區之垃圾，並將固化物作為垃圾磚以回收再利用，根據該顧問公司聲稱此垃圾磚可作為建築材料應用於海堤、人工道路或一般圍牆之用，試依技術、成本、二次污染等因素，評析其可行性？