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  • 海水淡化技术研究新进展和发展趋势分析

    当前,水资源短缺是各国均需要解决的问题,而通过海水淡化能够有效缓解水资源不足问题。本文对海水淡化技术进行简单介绍,对传统技术优点与缺点...快速预览

    海水淡化技术反渗透工艺淡化技术

    浏览量 26 中国电业 | 10天前

    海水淡化技术研究新进展和发展趋势分析

    海水淡化技术反渗透工艺淡化技术

    中国电业 | 10天前

    摘要:当前,水资源短缺是各国均需要解决的问题,而通过海水淡化能够有效缓解水资源不足问题。本文对海水淡化技术进行简单介绍,对传统技术优点与缺点进行简单阐述,并简单分析海水淡化技术研究现状与发展,最后,简单介绍核能、风能以及太阳能等新型淡化技术。希望能够为相关人员提供参考,促进我国海水淡化工艺发展,以提高人们用水质量。


    关键词:海水淡化技术;研究进展;发展趋势


    前言:水资源对人类生存有着重要作用,虽然水资源将大部分地球表面覆盖,然而96.5%属于海水,无法直接使用,而仅有0.26%的地下水、湖水与河水等淡水资源可以被人们直接利用。在社会快速发展过程中,人们在水资源需求量方面日益增加,而基于无节制浪费、水生态污染以及超限度开采等影响,导致世界水资源出现短缺问题,对经济发展产生一定影响。因此,世界各国正在积极开展海水淡化研究,对此需要加大相关工作研究力度。


    1 海水淡化技术现状


    1.1反渗透工艺


    RO工艺属于一种膜分离工艺,基于能量回收效率不断提升与膜组件持续改进,促使反渗透技术得到快速发展。该技术,具有造水成本低、工程量小、能耗小、常温操作、操作简单以及占地少等特点。然而该工艺在进料海水水质方面有着较高要求,因此预处理成本会有所增加。可以通过气浮或是超滤结合混凝和沉淀的方式,开展海水预处理工作,可以保证污染密度、水浊度以及化学需氧量等方面均满足进水要求。


    1.2多级闪蒸技术


    MSF主要通过将海加热至规定温度,之后借助闪蒸器快速实现气化,并通过蒸汽冷凝获得淡水。在热法中,MSF的应用非常广泛,具有维护量小与机容量大的特点。另外,其缺点也非常突出,比如能耗高、设备成本高、操作弹性小以及操作温度高等。


    1.3MED技术


    对于该技术,主要在低于70℃的温度条件中,通过蒸馏二次蒸汽加热蒸发下一效海水,进而获得纯净水。MED操作温度较低,能够降低设备结垢与腐蚀问题,借助廉价传热材料、工业废热等即可实现海水淡化,其具有操作弹性大、热效率高以及动力消耗小等优点。然而,由于地温余热缺少稳定性,效率低等特点,导致装置运行成本远远超出设计成本并且设备体积大,费用较高。


    2 研究现状和发展


    当前,在海水淡化工艺研究方面持续发展,在热法海水淡化工艺方面,低压蒸汽方法借助引射器使蒸发器达到真空状态,促使海水基于比常压沸点低的条件下实现蒸发。低压蒸汽系统主要受到给水口半径、给水温度以及流速等方面影响。高春林等人通过对淡化装置液汽引射器展开实验研究与数值模拟,借助实验研究与数值计算手段,深入研究引射器参数与工作特性,并得出系数与工作流体和引射流体之间的关系。


    3 新兴海水淡化技术


    3.1新能源淡化技术


    (1)核能。以反应堆所转化的电能或是热能为驱动能量,开展海水淡化工作。通过实践表明,核能淡化技术已经非常成熟,在各个国家中有着广泛利用。然而应用核能过程中,需要对核废料安全性与放射性进行充分考虑,需要保证核能具有良好可靠性,以保证淡水与周边环境不会受到放射破坏。


    (2)太阳能。太阳能淡化工艺主要为两种,①对太阳能进行热能转化,促使海水出现蒸发现象,就是太阳能光热淡化技术。②对太阳能进行电能转化,实现海水淡化,就是太阳能发电淡化技术。

    在当前发展中,仍然以太阳能的光热转换蒸馏工艺为主,其中,规模小、成本高、效率低与稳定性差等对太阳能技术应用产生较大影响,并且各个地区基于自身气象条件与地质位置等也会影响该技术使用,而通过太阳能开展海水淡化的优势也各不相同。要想有效促进太阳能利用效率,应该积极促进观点转化与集热等方面效率,另外,对海水淡化工艺不断加以优化,使太阳能实用性与经济性得到有效提升。


    (3)风能。此种淡化技术具有两种形式。①借助风力涡轮旋转作用,使风能可以实现机械能转换,直接使海水淡化设备运行。②借助风力发电机促使风能实现电能转化,之后为海水淡化设备提供动力。风力能够满足电渗析以及用能设备运行需求,然而风能缺少稳定性,而RO有着良好操作性与适应性,能够和风能实现互补。借助风能开展海水淡化工作还有一定不足,比如稳定性差与间歇性强等缺点非常明显,对风能与传统技术进行有机结合,是当前风能淡化工艺发展的重要途径。


    3.2集成淡化工艺


    (1)电渗析与RO集成。预脱盐工段通过电渗析来实现,以控制海水含盐量,之后借助反渗透膜实现海水淡化目标。此集成技术使得海水在金属管方面的腐蚀危害得到有效控制,并且是反渗透压力得到充分降低,实现节约能耗目标。


    (2)膜蒸馏。此种技术通过蒸馏手段实现膜分离,需要借助热源不断海水,通过蒸发水蒸气产生蒸汽分压。并且基于膜两侧蒸汽分压差,形成驱动力,保证水蒸气能够持续穿过疏水膜,在水分子完成气化之后,穿过膜并展开冷凝处理,进而达到水盐分离目的。该工艺融合了膜法与热工艺的优点,具有预处理要求较低、结构紧凑、简单、操作条件良好以及分离效率较高等特点。然而,其还处于研发阶段,并未满足工业化要求,需要提高热效率以及膜通量,促进膜蒸馏工艺发展。


    (2)MSF和RO集成。RO具有水质较差与产水效率高等特点,而FSM具有效率低、结垢问题明显以及产水水质好等特点,两者通过优势互补,能够有效减少产水成本,促进海水淡化效率。当前两种工艺已经实现商业化发展。


    3.3MVR改进技术


    MVR技术要借助压缩机对低品位蒸汽进行压缩,促使压力与温度快速升高,达到潜热持续循环目的。此种工艺在西方国家得到广泛应用,而在我国研究时间较短。其主要具有工程量小、操作简单以及节能环保等特点,在海水淡化方面需要选用低压缩比、高性能压缩机,并且保证换热管具有良好耐腐蚀性,并且蒸发温度适当。对此,青岛科技大学化工学院,在进行多年研究之后,构建MVR蒸发过程计算模型,使得MVR模拟局限性与物性数据不足等问题得到有效解决,同时,提出设计整套MVR工艺装置。主要针对以下方面进行改进:①对管路与设备材质进行科学设计。②合理选择压缩机,以满足MVR过程要求,是操作稳定性得到有效提升。③引进高效换热设施,使换热条件得到充分强化。④对换热设备压力、温度等操作条件进行合理设计。⑤对MVR凝气排放效果差问题进行充分改进,使传热效果得到有效强化。基于该工艺自动化程度良好、流程简单以及工程量小等特点,使得在石油平台、海岛、舰船等方面具有重大应用意义,并且有着良好的发展空间。


    结语:综上所述,在环境问题与能源问题持续加剧影响下,促使海水淡化工艺研究以及利用工作得到进一步发展。蒸馏法的经济性与能耗已经成为重点研究方向,同时对核能、太阳能、电厂余热以及风能等方面进行积极研究,获得更多研究成果,促进海水淡化工艺发展。膜法工艺在近年发展较为迅速,新膜材料研究以及应用,同时解决配套问题,已经成为膜法重点研究趋势。

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  • 生物菌应用——除臭工作原理

    在生活的应用,垃圾除臭,畜牧业养殖,蓝藻除臭,土壤非肥沃度的改善。快速预览

    浏览量 47 路易兴环保 | 26天前

    生物菌应用——除臭工作原理

    路易兴环保 | 26天前

    生物菌大家已经不陌生了,目前应用常见得。


    在生活的应用,垃圾除臭,畜牧业养殖,蓝藻除臭,土壤非肥沃度的改善。


    我们想要更适应大自然,我们就得需要运用大自然自己的力量,去净化,去调整,去改善我们的生活所给大自然造成得“影响”。


    1.png


    大自然的生物菌具有的高效吸附、吸收和降解作用。有些生物菌的也就在我们在处理环保问题的过程可以起到重要的作用,比如对生活污水和生活垃圾等散发的含硫、含氮等恶臭气体进行净化。


    生物除臭剂工作原理

    2.webp.jpg


    原理介绍


    将硫化氢、硫醇和氨气等恶臭成分转化为无害无臭的物质达到改善空气质量的目标。


    特点


    微生物除臭技术通过微生物的代谢过程来降解恶臭气体,具有无毒、无二次污染、所需设备简单、容易操作、运行费用低廉、处理效率较高、管理维护方便的特点。


    具体步骤


    1.png

    微生物除臭分为四个过程:


    1、恶臭气体由气相转变为液相的传质过程;


    2、溶于水中的臭气通过微生物的细胞壁和细胞膜被微生物吸收,不溶于水的臭气微生物分泌的细胞外酶分解为可溶性物质,再渗入细胞;


    3、臭气进入细胞后,在体内作为营养物质为微生物所分解、利用、使臭气得以去除;


    4、恶臭物质被微生物消化吸收后产生的代谢产物可以作为其他微生物的代谢底物,得以继续分解、利用,从而达到逐步降解恶臭物质的目的。


    路易兴生物菌


    路易兴多种生物菌

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    路易兴生物菌针对臭气污染,对特定细菌进行分离、筛选,驯化出相应的降解菌株,再将这些菌株按照特定比例进行复配,从而形成优势菌群。


    主要菌株:光合杆菌、芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、提取的特定菌群。


    简单列举几种菌株的作用:


    光合菌


    光合细菌在光照缺氧的条件下,利用光能进行光合作用,将H2 S、有机物等有害物质转化为无害物质H2 ;在黑暗条件下,利用有机物、有害气体( H2 S等)等作为基质,合成糖类、氨基酸类等生理活性物质。


    芽孢杆菌


    芽孢杆菌繁殖过程中产生的酒精能有效抑制有害细菌的活动,减少H2 S等恶臭气体产生。


    乳酸菌


    乳酸菌以光合细菌、酵母菌产生的糖类等物质为原料,产生乳酸,通过乳酸抑制有害菌群的活动,从源头减少H2 S等臭气污染物的产生。


    路易兴生物菌提取的特定菌群为混菌,含有上百种微生物,适应性强,可以适应多种温度和PH值范围,在低氧环境中也能发挥作用,尤其对氨气和有机臭味具有高效的吸附、吸收和降解作用。更具有分解降解能力。


    这些微生物共同作用,更有利于吸收、分解产生的SO2、H2S、CH4等具恶臭味的有害气体。同时,这些微生物又可以产生无机酸,形成不利于腐败微生物生活的酸性环境,并从根本上降解分解时产生恶臭气体的物质。

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  • 干雾抑尘在无组织粉尘排放领域的应用

    本文对干雾的“捕尘”机理进行了空气动力学、“云”物理学、“斯蒂芬流”的输送等方面分析。当水雾颗粒与粉尘颗粒大小相近、雾量充足时,二者碰...快速预览

    无组织排放粉尘防治干雾抑尘技术环保

    浏览量 82 输送派 | 26天前

    干雾抑尘在无组织粉尘排放领域的应用

    无组织排放粉尘防治干雾抑尘技术环保

    输送派 | 26天前

    摘要:文章对干雾的“捕尘”机理进行了空气动力学、“云”物理学、“斯蒂芬流”的输送等方面分析。当水雾颗粒与粉尘颗粒大小相近、雾量充足时,二者碰撞、接触、凝结的几率大。基于这一理论,我们研发出微米级干雾抑尘技术。该技术填补了国内在治理无组织排放5µm以下粉尘防治方面的空白,在港口、钢铁、电力、煤矿和化工等行业得到了广泛的应用。


    关键字:干雾;抑尘机理;无组织排放;呼吸性粉尘


    1.引言


    随着工业行业机械化、自动化水平的日益提高,以煤炭行业为代表的翻车机、破碎机、堆取料机和装卸船机等得到广泛应用。大型设备的使用加大了开采强度与粉尘的产生量,同时也使粒径小于5µm的无组织排放的呼吸性粉尘(呼吸性粉尘指粒径在5µm以下的能进入人体肺泡区的颗粒物)含量大幅度上升。这类粉尘的特点是:粒径小,分散度高,相对比表面积大,呼吸性强,稳定性高,扩散面宽,化学活性、吸附性能力强。此外,该粉尘不但容易吸附CO、氮氧化物等有毒有害污染物,导致矽肺、尘肺病的发生,对人体造成危害,而且还会降低粉尘的湿润与凝聚性能,加之受作业环境风流及各种搅动因素的影响,将长期浮游在空气中四处飘散,采用传统的负压除尘、高压喷水技术很难有效治理。因而无组织排放的呼吸性粉尘的防治就成为目前防尘工作的重点和难点。


    2.干雾的名词解释


    干雾是指没有使暴露面潮湿的雾,其粒径小于10µm,详见图1。干雾的特点是,与空气接触面积大,蒸发率高,能使含尘区水蒸汽迅速达到饱和状态。由于喷出的水雾雾量大,雾滴小,看上去像“烟”,因此称它为干雾。


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    图1 雾珠颗粒高速照片(小方格是2微米)


    3.干雾抑尘技术可行性分析


    干雾技术不仅能满足改善呼吸性粉尘湿润性所需要的条件,还能通过云物理学、空气动力学、斯蒂芬流的输送等多种机理实现对“呼吸性粉尘”的捕集。


    上世纪70年代末,美国Colorado矿业学校的斯考温德和布朗在一份研究报告中提出,采用微细水雾捕尘能解决呼吸性粉尘难治理的问题。一般的水雾去除呼吸性粉尘的效果不理想,这主要是因为水雾的粒径过大(粒径200-600µm)。从空气动力学原理来说,更细、更接近粉尘粒径的水雾除尘效果越明显。然而,随着水雾越来越细,人们开始担心水雾在捕捉到粉尘之前就会在相对湿度不到100%的空间迅速蒸发。后来经过斯考温德和布朗的进一步研究得知,当水雾蒸发为水蒸汽后就进入了云物理学范畴,这时另一种机理——冷凝核化将起重要作用,这就是水雾不断蒸发,使空气中的水蒸汽迅速饱和,饱和后的水蒸汽会直接在粉尘上凝聚,使尘粒不断增大到10-20µm时,可轻易被一般水雾去除。


    3.1空气动力学原理


    根据空气动力学原理,含尘气流绕过雾滴时,尘粒由于惯性会从绕流的气流中偏离而与雾滴相撞被捕捉,即通过粉尘粒子与液滴的惯性碰撞、拦截以及凝聚、扩散等作用实现捕捉,其被捕捉的几率与雾滴直径、粉尘受力情况有关。


    水雾颗粒的粒径越小,粒子之间的黏力就会越大。当水雾粒径达到干雾级时(即小于10µm),在“微细粉尘颗粒——微细干雾颗粒”二相流中,粒子与粒子之间很容易结合在一起,从而使整个粒子不停的变大,最终沉降下来,达到去除粉尘粒子的目的。


    3.2 “云”物理学原理


    由于雾滴微细,部分雾滴会在空气中迅速蒸发,使得局部密闭的捕尘空间中空气的相对湿度很快达到饱和,饱和后的水蒸汽以尘粒为核凝聚形成“云”,并进一步增大成为“雨”落下来。这种机理对抑制亚微米及微米级的粉尘特别有效。


    当微米级干雾抑尘装置工作时,瞬间会在相对密闭的区域产生大量微细干雾,使得该区域的空气湿度迅速饱和,饱和后的水蒸汽与粉尘充分的接触、凝结、沉降,达到抑尘的目的。


    3.3 “斯蒂芬流”的输送机理


    在喷雾区内,液滴迅速蒸发时,必然会在液滴附近区域内产生蒸汽组分的浓度梯度,形成由液滴向外流动扩散的斯蒂芬流;同样,当蒸汽在某一核上凝结时,也会造成核周围蒸汽浓度的不断降低,形成由周围向凝结核运动的斯蒂芬流。因此,悬浮于喷雾区中的“呼吸性粉尘”颗粒,必然会在斯蒂芬流的输送作用下运动,最后接触并粘附在凝结液滴上被湿润捕集。


    这也就是说当某一区域的粉尘被干雾捕集沉降后,其它高浓度区域的粉尘会在斯蒂芬流的输送作用下运动过来,进而持续的与干雾接触、碰撞,直至完成整个捕集的过程。


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    图2 “捕尘”机理


    如图2所示,当粒径较大的雾滴与粉尘颗粒接触时,由于雾滴的表面张力过大使得尘粒绕过雾滴继续向上运动,粉尘不但没有得到有效的抑制,相反水雾向下的冲力会使粉尘上扬的更多。而当雾滴粒径与粉尘粒径大小相近时,吸附、过滤、凝结的几率最大,抑尘效果最好。


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    图3粉尘颗粒与干雾碰撞、凝并


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    图4粉尘颗粒与干雾吸附、沉降


    图3和图4所示过程反映的是,当水雾颗粒的粒径小于10µm,达到干雾级的时候,雾滴的表面张力减小,粒子之间的黏力就会越来越大,所以,以粉尘粒子为核的“微细粉尘颗粒——微细水雾颗粒”二相流中,粒子与粒子之间很容易结合在一起,从而使整个粒子不停的变大,最终沉降下来,达到除去粉尘粒子的目的。


    综上所述,当水雾颗粒的粒径与粉尘颗粒的粒径大小相近,且雾量较大时,空气中的水蒸汽迅速饱和,饱和的水蒸汽与粉尘碰撞、接触并凝聚在一起,达到一定的重量后沉降下来,完成整个“捕尘”过程。经实践证明这一原理是正确的、可行的。因此微米级干雾抑尘技术的理论基础是切实的、经过实践检验的,进而为装置的研发奠定了坚实的基础。


    4.干雾抑尘技术在无组织粉尘排放领域中的应用


    4.1无组织排放的概念


    无组织排放是指大气污染物不经过排气筒或者排放高度低于15m的地面污染源的无规则排放,通常包括面源、线源和点源等。如露天堆放的煤炭、粘土、石灰石、油漆件表面的散失物等,均属面源的无组织排放;汽车在有散状物料的道路上行驶时的卷带扬尘污染物排放属于线源污染;散状物料在汽车装料机械落差起尘量以及汽车卸料时的扬尘污染排放等属于点状无组织排放源。干雾抑尘技术针对这类污染物有很好的治理效果。


    4.2传统除尘技术在无组织粉尘排放领域中的应用缺陷


    传统的粉尘治理多采用布袋除尘、静电除尘等干式除尘技术和水喷淋、洗涤塔等湿式除尘技术。这些传统的除尘技术在实际应用中反映出运行费用高、抑尘效果不佳等情况。现分别以布袋除尘器和水喷淋为例简述其在无组织粉尘排放领域中应用的缺陷。


    (1)布袋除尘器


    布袋除尘器主要是采用“负压集尘”的方式对粉尘进行收集。而对于无组织排放的粉尘,这样的负压空间不容易实现。这是因为现场环境是相对敞开的,不能达到布袋除尘器所需的过滤风量,加之现场浓度不断变化,直接影响到布袋除尘器的压力。当压力损失增大后,将会造成能量过大损耗,继而降低除尘效率。另外,袋式除尘器占地面积大,布袋易磨损、结露,运行维护费用高,产生“二次污染”,特别是在北方冬季作业时,会大大损失厂房的热量,因此无法正常使用。


    (2)水喷淋


    水喷淋除尘器是使含尘气体与水密切接触,利用水滴和颗粒的惯性碰撞及其它作用捕集颗粒或使粒径增大的装置。然而,在实际工作中,往往由于喷出的水滴粒径过大而使粉尘绕过雾滴继续飘散,未被 “捕集”。而且长期喷洒使得设备、管道腐蚀严重,污水、污泥等二次污染物堵塞坑道。如果设备安装在室外,还必须考虑冬季设备结冰的问题。


    因此,在选择除尘设备时,应充分考虑它的经济性、可靠性、实用性以及对粉尘的治理能力,综合上述情况,微米级干雾抑尘装置是比较理想的选择。


    4.3干雾抑尘技术在翻车机房的应用


    翻车机系统作为无组织粉尘排放的重要场所之一,是产尘量最多的地方,实测数据显示,粉尘浓度可高达800~3000mg/m3。其中粒径小于10μm的对人体危害最大的呼吸性粉尘占85%以上,且极易发生粉尘爆炸和粉尘吸入,严重威胁港口作业的安全和工人的身体健康。目前,我国各港口一般采用喷雾洒水进行除尘,但由于粉尘粒径小,而喷出的水雾粒径大,仍有大部分尘粒悬浮于空气中,工人们的作业环境未得到明显改善。再加上长期洒水导致翻车机房地坑内潮气大,机械设备腐蚀严重、电气设备故障频繁。针对这一现象,现以某港务局翻车机系统粉尘治理为例,简要说明干雾抑尘技术的应用。


    翻车机室内1台一翻翻车机,干雾抑尘系统的设计气流量与水流量应满足一套翻车机工作时的最大用水量与用气量。根据情况作了如下设计:在料池四周侧安装16个SLB-8B喷雾箱喷雾器总成(每个SLB-8B喷雾箱喷雾器总成含有8个USL03型喷头),其中翻车机前侧安装6个SLB-8B喷雾箱喷雾器、翻车机两端各2个SLB-8B喷雾箱喷雾器,翻车机后侧安装6个SLB-8B喷雾箱喷雾器总成,喷雾箱喷雾器安装高度、安装角度均为可调,根据现场情况可调节喷雾箱喷雾器总成的喷雾方向,以便达到最好的抑尘效果。设计喷雾时间约为25s。


    经某用户监测分析报告显示,改用微米级干雾抑尘技术后,监测到的TSP(总悬浮颗粒物)浓度的平均值为0.500mg/m3。而在原有水喷淋装置下,TSP浓度平均值为3.5mg/m3。由此可见,粉尘浓度降低了原来的6/7,抑尘效果非常显著。


    5.结语


    综上所述,微米级干雾抑尘技术从实验原理到现场应用,该技术已经得到港口、电力、钢铁、化工和煤矿等大中型企业的认可,实现了国内对无组织源封闭及半封闭环境下粉尘的防治。其综合经济和技术指标均达到同类抑尘装置的国际先进水平。产品的推广应用对提高我国抑尘设备技术含量、治理粉尘污染、推动行业进步都具有重要意义。

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  • 污泥培养与驯化的实战总结

    通过工程实例总结,如何缩短污泥培养与驯化的时间以及减少在过程中容易出现的问题,从污泥的投加、调试以及按设计废水的满负荷运行,确保好...快速预览

    污泥培养曝气装置生化污泥环保

    浏览量 55 环保工程师 | 26天前

    污泥培养与驯化的实战总结

    污泥培养曝气装置生化污泥环保

    环保工程师 | 26天前

    通过工程实例总结,如何缩短污泥培养与驯化的时间以及减少在过程中容易出现的问题,从污泥的投加、调试以及按设计废水的满负荷运行,确保好氧生化设施装置一次性运行正常。


    一、前期准备工作


    1、调试前检查


    鼓风机的油质、油位是否在视镜的2/3,盘动风机转鼓,检查是否正常,启动风机运行是否有异响。曝气装置的曝气盘是否破裂与紧固,管道是否有漏气以及各运转设备是否正常。检查生化池的竣工资料以及清洁、试漏等准备工作。


    2、物料准备


    1. 污泥准备


    a:好氧生化污泥按4-6g/l的干污泥计算,如果是可生化性较好的污水(食品、肉类加工)投加干泥的量可采取低值,可生化性较差的废水(化工制药、焦化、造纸、电镀等)或高cod、高氨氮废水投加污泥量采取高值,甚至多一点。


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    b:有条件尽可能用同类废水或相似的废水污泥,这样可减少污泥培养、驯化的时间。


    c:用市政废水污泥投加,则需要污泥的培养与驯化。污泥的投加量按85%的含湿计算:假如好氧生化池是500M3。则需要干污泥500*5kg=2500kg,一吨湿污泥含干污泥1000*(1-85%)=150kg,那么500M3的生化池需要17吨湿污泥。


    2. 辅料的准备


    碳源(葡萄糖、面粉)、尿素、磷酸二氢钾、片碱等。

    营养比:普通除碳工艺即废水中的碳、氮、磷之比,BOD:N:P=100:5:1。硝化反硝化工艺中的碳氮控制在COD:NH3-N=4-6。(这里不做解释)


    各类营养的当量:


    葡萄糖添加换成碳源(铬法):1g葡萄糖可换算成1.06g COD甲醇添加换算成碳源:1g甲醇可以换算成1.5g COD面粉添加换算成碳源(铬法):1g面粉可以换算成1.1gCOD。红糖添加换算成碳源:蔗糖的总量50%,1g红糖可换算成0.5gcod。尿素添加换算成氮源:添加1g N源,需添加尿素2.14 g磷酸二氢钾换算成磷源:添加1g P源,需添加磷酸二氢钾 7.35 g过磷酸钙不建议采用:钙增加水硬度,而且溶解于水较慢。过磷酸钙不建议采用:钙增加水硬度,而且溶解于水较慢。


    3. 仪器准备


    溶解氧测定仪、1000ml量筒、PH测定计(广谱试纸)显微镜等。


    4.制定运行记录


    制定生化运行记录本,并在运行过程中切实做好记录。


    二、污泥培菌的调试


    1、自然培菌法


    也称直接培菌法。它是利用废水中原有的少量微生物,逐步繁殖的培养过程。培菌过程也是微生物逐步适应废水性质并获得驯化的过程。由于培养周期过长,在前期运行过程中因产泥少,达不到一定的污泥浓度,微生物较少,导致污泥负荷过轻等因素,造成出水不达标。所以自然培菌法适用性差,不建议采用。


    2、接种污泥陪菌法


    培养时间短,见效快,是常用的活性污泥培菌、驯化法。适用于各类工业废水的处理。活性污泥驯化应遵循的原则循序渐进、有的放矢、精心控制,正确判断,科学总结。


    1. 污泥的投加


    先把生化池加满废水或池体积的四分之三(清水:污水=1~2:1,有条件的可以直接加清水),接种污泥投加量按池体积的5%干污泥计算。污泥投加一般采用把污泥投加到剩余污泥池用污泥潜水泵抽到生化池。


    2.悶爆


    a、污泥投加完毕后,开启鼓风机闷曝气,闷曝的目的:是为了激活休眠状态的微生物。要求:微生物被激活后就不需要闷曝了,也就是说污泥出现絮体,否则过度的曝气就会对活性污泥造成过度氧化,最终使活性污泥发生自分解而死亡。溶解氧控制在2~4mg/L的原因。


    闷曝的时间2~3d,直至污泥曝开、曝散,控制溶解氧含量,用风机变频转速或开启放空控制风量,注意观察曝气的大小,均匀,不能出现局部曝气很大。营养物的投加,分析检测指标。温度常温。注意观察污泥絮体的变化,可用沉降比(SV30)观察,可能水质还有点浑浊,污泥絮体颜色还有点黑,絮状大小不一,但能沉降。

    b、闷曝完毕后,可采取10~12小时为一个周期进行闷曝,停曝。闷曝时间8-9小时,停曝3-4小时,曝气、停曝是一个厌、好交替的过程,有助于污泥细菌的增长。也是防止曝气过量的一个因素,同时增强污泥絮体的沉降性能,帮助菌胶团的形成,增加污泥的活性。周期时间为3-4d。注意观察水质、污泥系统沉降性能,一般水质出现透明清澈,污泥逐渐变黄褐色,沉降比速率较快。


    c、闷、停曝周期结束后,可采取闷、停、进水方式对细菌培养、驯化,周期时间12小时,即4-4-2-2方式。闷曝4小时,进水4小时(进水量按设计的50%),闷曝2小时,停曝2小时,逐渐调整进水方式,5-5-1-1即闷曝5小时,进水5小时,闷曝1小时。停曝1小时,3-5天为小周期。直到闷曝6小时,进水6小时。根据运行情况,注意观察水质,沉降比,控制好溶解氧,检测指标等,每天进行镜检1-2次,菌胶团的形状变化。如果二沉池充满污水可进行回流,回流比控制进水量的100%。二沉池常见的有竖流式、折流斜管式、辐流式、平流式等。检测指标均有50-60%的去除率以上。以上周期总的需要时间12d左右。


    d、进入闷曝,进水各六小时,整个生化系统运行正常,出水稳定,可以按2d左右减少闷曝时间为周期,逐步提高进水时间,减少闷曝时间,直到停止闷曝,长周期进水。进水的水质一定要稳定,切忌忽高忽低,变化无常。最好是通过预处理后进入调节池调理好的废水。营养物的投加量可根据运行情况而适当减少,溶解氧的控制2-4mg/l。控制好污泥负荷0.3-0.5kg/(kg.d),剩余污泥要定期排放,注意排放量。保证污泥浓度在4-5g/l左右,常检测SV30和镜检。需要时间在10d左右。


    3.负荷提升


    停曝结束后,进水量是设计的50%,连续进水量可按10%递增,回流比也同时调整,直到设计的水量满负荷运行。首先要保证生化运行正常,二沉池出水达标,严格执行和控制生化各项指标。做到勤观察,勤检测,勤动脑,精心操作。调整进水量最好是≥2d,需要时间在10d左右。


    4、满负荷运行


    污泥培养驯化达到最终的满负荷,回流比可提高到进水量的1.5-2倍。运行的结果好坏就靠我们平时积累的经验,所以我们要严格执行活性污泥的运行参数去指导。


    生化好氧池正常运行,如果有较长时间停进水,则开始进水时按设计量的60%进水,6小时左右按20%升负荷,直到满负荷运行。

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  • 京宝焦化公司焦炉烟道气脱硫脱硝技术的改进

    概述了京宝焦化公司脱硫脱硝技术路线,介绍了脱硫脱硝工序及反应原理,分析了脱硝工艺技术特点; 根据实际情况在原装置的基础上配备了脱硝、消...快速预览

    京宝焦化公司焦炉烟道气脱硫脱硝技术的改进

    脱硫脱硝焦炉烟道气脱硝京宝焦化环保

    煤炭加工与综合利用 | 1月前

    摘要: 概述了京宝焦化公司脱硫脱硝技术路线,介绍了脱硫脱硝工序及反应原理,分析了脱硝工艺技术特点; 根据实际情况在原装置的基础上配备了脱硝、消白及余热利用回收装置,消除了白烟,降低了排放烟气中NOX指标,并实现了利用废热锅炉收集余热产生蒸汽用于生产。


    中国平煤神马集团平顶山京宝焦化有限公司( 以下简称京宝焦化) 于2017 年建成了一套焦炉烟道气氨法脱硫装置,并于2017 年11 月投入运行,烟道气含有的SO2由160 ~ 300 mg /m3 降低到10 mg /m3 以下,目前脱硫前烟气温度240 ~280 ℃。由于采用的脱硫技术是湿式氨法脱硫路线,排放的烟气容易产生白烟,尤其在冬季,容易影响附近居民感官和视觉。京宝焦化公司对国内多家焦化厂投产的脱硝和余热利用项目进行了考察,经反复论证并结合京宝焦化公司实际情况,对传统脱硝及余热利用工艺进行了优化改进。


    1 脱硫脱硝技术路线


    本项目的技术路线是先脱硫后脱硝。先脱硫除尘后排气量( 折合标准状态,下同) SO2质量浓度低于10 mg /m3,烟尘质量浓度低于5 mg /m3,为后续脱硝和余热回收提供了合适的烟气条件,有效保证了催化剂和废锅的高效、稳定、长周期运行。该项目的工艺流程如图1 所示。


    1.jpg


    烟道气温度240~280 ℃,先经过脱硝换热器换热降温到140 ℃,再由送风机鼓风送到脱硫塔,经氨法湿式脱硫后脱硫塔出口排气量SO2质量浓度低于10 mg /m3,烟尘质量浓度低于5 mg /m3,达到环保排放标准。同时,温度降到65 ℃。脱硫后的烟气经过消白再热器升温到110 ℃,再进入脱硝换热器,温度进一步升到220 ~ 250 ℃,此时再热器出口的温度比原烟气温度低20 ~30 ℃。换热升温后的烟气与氨气混合后进入脱硝反应器。经脱硝反应器后,出口烟气NOx。


    质量浓度低于30 mg /m3 的指标。脱硝后的烟气进入余热利用废锅,产出蒸汽7 ~ 10 t /h( 压力不小于0. 6 MPa) ,温度降到160 ~ 170 ℃; 再经过脱硝换热器,温度降到110~120 ℃,由新增的引风机直接送到原脱硫烟囱排放。


    2 脱硫脱硝工序及反应原理


    京宝焦化脱硫脱硝原设计为三层氨水喷淋单机循环。脱硫塔直径6. 9 m,循环泵流量350m3 /h。为了达到超低排放的脱硫脱硝和除尘效果,对原有设备进行了改造。改造后,脱硫塔氨水喷淋液分三层喷洒,不仅提高了烟气与循环氨水的接触效率,也优化了烟气的流速分布。为了加强烟气和液体的分离,脱硫系统增设除雾器和除湿器,从而降低了烟气中的含水量,降低了白烟的排放。脱硫塔中脱硫液与烟道气中SO2反应,其反应原理为:


    NH3 + SO2 + H2O = NH4HSO3

    NH4HSO3 + NH3 = ( NH4)2SO3

    ( NH4)2SO3 + SO2 + H2O = 2NH4HSO3

    ( NH4)2SO3 + 1 /2O2 + H2O = ( NH4)2SO4


    经脱硫后的烟道气经热水换热器( 低温换热)和热油换热器( 高温换热) ,温度达到220 ~ 250℃进入脱硝塔。脱硝系统采用低温选择性催化还原氨法脱硝工艺,其反应方程式为:


    4NO + O2 + 4NH3 = 4N2 + 6H2O


    在催化剂的作用下,氨将NOX还原为氮气和水,消除了污染。


    3 脱硝工艺


    3. 1 工艺特点


    焦炉烟道气脱硝与常规的电厂或锅炉烟气脱硝技术不同,锅炉烟道气同时具有高温区和低温区,使用常规的烟气脱硝技术就能满足气体排放指标; 而焦炉烟道气的温度在240 ~ 280 ℃之间,属于低温烟气,其温度低于硫酸氢铵的露点温度,所以不能采用常规的锅炉烟气脱硝工艺。京宝焦化公司根据焦炉烟道气的特点及长期的烟气脱硝技术考察和研究,提出了采用一种不同于锅炉烟气脱硝技术的催化体系,即采用以氨气为原料的还原法。此技术成熟可靠。


    氨还原法脱硝技术分为低温法和中温法,分别采用低温催化剂和中温催化剂。低温氨还原法催化剂中常见的为活性炭或以活性炭为载体的钒催化剂,故此技术称为活性焦法。活性焦法可以同时脱硫脱硝,在烧结机烟气脱硝中有所应用( 温度一般在150 ℃左右) 。但这种方法的脱硝效率不高,一般在60% ~ 80%。另外,活性焦法的投资和成本也相对较高。


    中温氨还原法脱硝技术在锅炉烟气上应用十分广泛且很成功,其温度的操作范围在320 ~ 380℃之间,采用钒钨钛催化剂,其中钒是活性组分,钨是电子结构助剂,钛是载体。当反应层温高于380 ℃时,会发生一系列副反应,即NH3被氧化为NO,SO2会被氧化为SO3。其反应式如下:


    NH3 + O2 = NO + H2O

    2SO2 + O2 = 2SO3


    这些副反应的发生不仅降低了脱硝效率,而且增加了硫酸铵的含量。当反应层温度过低时,也会出现脱硝技术一个常见的副反应: 烟气中的SO3( 一般情况下,烟气中约有0. 5% ~ 1. 0%的SO2被氧化为SO3) 与烟气中的水和脱硝加入的氨反应生成硫酸氢铵。反应方程式如下:


    NH3 + H2O + SO3 = NH4HSO4


    硫酸铵的特性: 熔点147 ℃,沸点350 ℃。


    根据有关的物化数据估计,当烟气中的SO3体积分数在1 μL /L 时( 相当于对应的SO2质量浓度约300 mg /m3 ) 。烟气中反应生成的硫酸氢铵露点为260 ℃。因此,烟气脱硝反应时将会出现硫酸氢铵结露堵塞催化剂孔道的问题。根据实际状况计算分析,硫酸氢铵在比烟气露点高出25 ℃左右时一般会出现结露现象。这样,对应的床层催化剂操作温度应在285 ℃以上。


    针对以上存在的问题,京宝焦化公司经计算论证,最终采取了切实有效的低温脱硝技术方法。在装填脱硝催化剂时比计算值多装一些,以延长反应器的运行时间,达到一个检修周期,停车检修时即可对所装填的催化剂进行再生利用。实际情况表明,烟气中的SO2质量浓度越低,催化剂的使用寿命越长,当质量浓度低于200 mg /m3时催化剂的使用寿命超过2 000 h,即3 个月。在反应器中的催化剂装填量合适的情况下,反应器中的填料可以半年再生一次。


    当烟气中的SO2质量浓度低于100 mg /m3 时,脱硝反应器的再生周期可延长至1 a。因此,京宝焦化公司采用先脱硫再脱硝的技术路线,能使脱硝反应器进口气中SO2的质量浓度降低到10 mg /m3 以下,从而可以确保脱硝催化剂3 a 以上的使用寿命。


    3. 2 脱硝剂加入方式


    该项目采用18%~ 20%的氨水为脱硝剂,为了生产运行的安全稳定,脱硫液以喷洒方式喷入反应层混合。脱硫液采用双流体喷枪,以雾化的形式喷入脱硝塔反应器前端的烟道总管,在烟道总管氨气与烟气充分混合均匀,氨水的喷洒量为0. 4~0. 6 m3 /h。


    3. 3 脱硝的热能消耗


    烟道气的温度在240 ~ 280 ℃,平均温度260℃。在冬天,烟道气温度降低,尤其在低负荷生产的状况下,烟道气温度会下降更低。本项目采用焦炉煤气燃烧补热的方式,用以提高进入脱硝反应器烟道气的温度,确保脱硝效率,以达到超低排放标准。烟道气补热温度在30 ~ 40 ℃,耗焦炉煤气量( 折合为标准状态) 为1 200 m3 /h。


    3. 4 脱硝反应器结构特点


    脱硝反应段位于反应器的前半部,余热锅炉的传热管位于后半部。脱硝反应段的流通界面面积为48 m2,设计平均温度240 ~ 260 ℃,催化剂装填量在116 m3 分3 层装填,每层高1. 2 ~ 1. 3m,烟道气从反应器下部进入,顶部流出。


    4 结语


    由于焦炉烟道气中SO2浓度与回炉煤气中硫元素形态、燃料氧含量等因素密切相关,NOX浓度则与回炉煤气温度、空气过剩系数、燃料气在高温火焰区停留时间等密切相关。如果不经治理,烟道气中的SO2和NOX浓度难以稳定达到国标限定值排放要求。目前,由于国家对环保的控制愈来愈严格,以脱硫脱硝为重点的烟气治理成为焦化企业共同的短板,严重制约着焦化企业的发展。因此,今后加快烟气脱硫技术和产业的研究已成为我国未来的一个重要发展方向。

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  • 医疗废物焚烧烟气污染控制可行技术

    以焚烧方式处置医疗废物推广的关键在于有效治理焚烧烟气所含污染物。本文根据医疗废物焚烧烟气污染物主要成分,归纳了可行治理技术,指出了工艺...快速预览

    医疗废物焚烧烟气污染控制可行技术

    医疗废物焚烧烟气烟气脱酸工艺医疗废物焚烧厂环保

    环境与发展 | 1月前

    摘要:以焚烧方式处置医疗废物推广的关键在于有效治理焚烧烟气所含污染物。本文根据医疗废物焚烧烟气污染物主要成分,归纳了可行治理技术,指出了工艺路线的关联性。


    作为一种特殊的危险废物,医疗废物的危害包括传播疾病和污染环境。焚烧法与非焚烧法是现阶段医疗废物处置的两大类方式。焚烧法适用于多种医疗废物,工艺设备相对成熟,应用最广。化学或微波消毒、高温蒸煮等属于非焚烧法,虽然应用较少,却被认为最具发展潜力。然而非焚烧法的缺点比较明显,首先对医疗废物适用范围较窄,其次处理效率相比焚烧法低。结合我国的具体情况以及各地已经建成的医疗废物集中处置厂所采用的工艺设备,现阶段仍首选焚烧法处理。医疗废物焚烧法的优点是,能有效分解长链有机物,杀灭致病菌;燃烧释放的热量可用来发电等。本文根据医疗废物焚烧烟气中污染物的主要成分,归纳了各类污染物的可行治理技术,给医疗废物焚烧厂筹建阶段选择污染物治理工艺路线提供参考。


    1 焚烧烟气污染物


    医疗废物的物理组成:有机物如棉签、纸、机体组织等约占80%;无机物如金属、玻璃等约占10%;其他如废药剂药品等约占10%。鉴于上述医疗废物成分,可以判断出焚烧废气所含污染物主要有:酸性气体(氯化氢、二氧化硫、三氧化硫、氮氧化物)、烟尘、二噁英及重金属。


    2 焚烧烟气控制措施


    2.1 源头控制


    医疗废物中塑料制品的占比相当大,其主要成分含有聚氯乙烯,是焚烧烟气中酸性气体、二噁英的主要来源[4]。塑料制品是可再生资源,强化医疗废物的前期管理,进行分类收集、联单储运及处置监管,将分类收集的塑料进行灭菌、消毒后再利用,其余废物可直接焚烧。这样既减少了资源浪费,又降低了参与焚烧的医疗废物中的氯含量, 从而减少二噁英和酸性气体的生成,降低了后续烟气处理的难度。


    2.2 医疗废物焚烧系统


    医疗废物焚烧处置系统主要包括:进料装置、焚烧炉、燃烧空气供给、余热利用、烟气净化、灰渣处理等。焚烧炉内分为一燃室和二燃室,是该技术的关键设备。物料在一燃室进行烘干和热解,在二燃室完全燃烧[8]。焚烧烟气净化系统一般包括以下工艺:急冷、除酸、吸附和除尘。


    2.3 酸性气体控制措施


    要去除烟气中的含酸物质(以氯化氢为主),可以采用湿法、半干法或者干法。湿法是将吸收剂配制成溶液或浆液,然后大量喷洒至筛板塔、喷淋塔、填料塔等净化设备内,此时烟气中的酸性污染物被中和吸收而去除。吸收剂常采用烧碱或生石灰。干法是将干粉吸收剂喷入烟道或其他反应器内,烟气中的酸性物质与吸收剂发生反应,再整体送至除尘装置,反应物及烟气中的其他颗粒一同被脱除。半干法工作原理同湿法相似,液态吸收剂喷入量应严格控制,以能被高温烟气蒸发生成粉状产物为准。


    半干法烟气脱酸工艺兼具干法和湿法的优点,能耗少,设备简单,在国内应用较多。半干法脱酸设备主要包括急冷塔和半干脱酸塔。

    焚烧烟气首先进入急冷塔,主要作用是使烟气迅速降温,减少二噁英类物质在300~500℃温度区间再次生成。经过换热设备后烟温降低到550℃左右,向急冷塔内喷入水作为直接冷却介质,烟气经过急冷塔时与雾化后的水接触,使得传热速度较快,迅速将烟温降低至200℃左右,控制这一过程的反应时间小于2 s。烟气与水雾在一同混合下落过程中实现了汽化,塔底基本不产生污水。


    烟气经过急冷塔后即进入半干脱酸塔,目的是去除烟气中酸性气体。入口烟温约200℃,出口烟温约170℃,采用喷吸收剂的方式,脱除烟气中大部分酸性气体。现以石灰浆为例说明,这一反应共分两步,首先:在半干脱酸塔内,待处理烟气与石灰浆雾滴充分混合,氯化氢等酸性气体与浆液雾滴中的碱性成分发生化学反应;第二阶段:烟气本身携带的热量使浆液雾滴中的水分蒸发,使得浆液中石灰及反应生成物变成固态颗粒,在塔下部以及后续的烟气处理设备内,与气态污染物继续发生反应,总的污染物净化效果有所提高。


    也可同步进行烟气急冷和半干法脱酸。采用喷射含碱水溶液急冷法(一种换热效率较高的换热方式),先用高效雾化喷嘴将氢氧化钠溶液雾化成极小的雾滴,尔后与烟气直接发生热交换,将水滴快速变成水蒸气,在短时间内(≤ 1s)即可将烟气温度降低至160 ~ 200℃,从而遏制“飞灰”在中温段发生异相催化,防止二噁英再次生成,同时中和大部分酸性污染物。


    为提高脱酸效率,有的工艺路线在急冷和半干法脱酸后,再加一步干法脱酸,将消石灰粉喷入烟道内,与烟气中的剩余酸性物质继续反应。由于急冷或半干法脱酸后烟气中仍含有部分水汽,用这种方法脱酸效果更佳。


    焚烧烟气中的氮氧化物也是常见的酸性污染物,通过控制燃烧条件来抑制其产生属于源头治理,接下来再考虑末端处理。氮氧化物的去除技术包括选择性非催化还原法、氨还原法以及烟气再循环法等。


    2.4 烟尘控制措施


    焚烧烟尘包括燃烧时产生的烟雾以及飞灰颗粒。烟雾一般指焚烧时产生的固体颗粒气溶胶,它是熔融物质挥发冷却后形成的气态物质冷凝物。飞灰可认为是随着燃烧烟气排出的较细灰分。收集焚烧产生的大颗粒飞灰(5~50mm)可采用沉降室和旋风除尘器,收集小颗粒飞灰最常用的是布袋除尘器,除尘效率可达99.9%。


    2.5 二噁英类控制措施


    二噁英是在焚烧过程中,不完全燃烧条件下烟气中苯环和氯离子于一定温度下结合生成的,在烟气和飞灰中含量较高。降低二噁英排放的途径主要有两种,一种是通过控制物料燃烧工艺,切断其生成条件:根据相关法规,医疗废物焚烧炉需设置二燃室,燃烧温度保持在 850 ℃以上,烟气停留时间大于等于2 s,是有效减少二噁英形成的必要条件。


    控制烟道内二噁英低温再合成,在前述急冷塔即可实现。另外一种是对燃烧烟气进行净化,可采用活性炭吸附或布袋除尘器捕集。

    去除已生成的二噁英主要有活性炭法,包括固定床吸附技术和粉末喷注吸附技术以及选择性催化还原法等。目前国内主要采用的是活性炭喷注吸附技术:喷入活性炭粉,利用活性炭颗粒对有机气体较强的吸收能力,进一步除去烟气中的二噁英。


    二噁英常附着在飞灰颗粒物上,布袋除尘器通过捕集99.9% 的颗粒物而将二噁英一并去除[14]。二噁英类物质的特点是沸点较高,气化压力较低。当烟气温度在 150 ~ 280 ℃时,二噁英以细小的颗粒状态存在,覆膜布袋除尘器是在常规的布袋表面涂覆一层有机聚合物,使滤袋形成初滤层,故覆膜布袋除尘器可以有效捕集二噁英。提倡以覆膜布袋除尘器代替普通布袋除尘器。


    2.6 重金属


    医疗废物焚烧时,烟气中还包含一些重金属如含汞、铬、砷、铜、铅等的物质。它们主要以各种盐类和氧化物的形式存在于烟气、飞灰中,目前尚无单独针对重金属的处理措施,可通过酸洗、活性炭吸附和布袋除尘等多种方法与烟气中其他污染物协同去除。


    2.7 医疗废物焚烧炉烟气处理工艺路线


    根据前述焚烧炉烟气中各种污染物的治理措施,结合焚烧炉技术参数,通常采用的工艺路线为:


    急冷、半干法脱酸→干法脱酸→喷活性炭粉末→覆膜布袋除尘器→排放应当看到,工艺路线中的各项治理措施并非独立存在,而是有机整体,例如急冷和半干法脱酸可以先后进行,也可以同时进行,冷却介质有所不同。而袋式除尘器在过滤颗粒物的同时,也截留了重金属和二噁英类物质。在工艺选择和设计时,不应忽略组合技术之间的联系和协同作用,宜统筹考虑其综合效果。


    3 结语


    结合现阶段我国的国情,焚烧法仍是处置医疗废物的主流技术,妥善处理焚烧烟气所含有害物质成为医疗废物焚烧处置的关键。焚烧法的缺点主要是焚烧烟气成分复杂,所含污染物种类较多。实现达标排放是基本条件,还应准备应对随时可能收严的排放标准。医疗废物焚烧烟气处置可行技术的研究,对于开展行业内示范工程、全面推广进而提高行业整体技术水平意义重大。


    作者:张静, 康宁

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  • 含油污泥无害化处理技术

    油田及炼化企业在生产过程中会产生大量的含油污泥,含油污泥的无害化处理技术研究,成为近年来研究的重点。本文主要围绕含油污泥无害化处理技术...快速预览

    含油污泥无害化处理技术

    含油污泥无害化处理含油污泥无害化环保

    建筑实践 | 1月前

    摘要:油田及炼化企业在生产过程中会产生大量的含油污泥,含油污泥的无害化处理技术研究,成为近年来研究的重点。本文主要围绕含油污泥无害化处理技术进行分析,以供参考。 


    关键词:含油污泥;无害化;处理技术


    一、含油污泥


    对于各种油田来说,含油污泥生产过程中最为常见的固体废弃物,在业内被称之为遭受石油污染的土壤物质。这种土壤中含有大量的石油烃生物,这是一种毒性有害物质,因此很多国家都将含油污泥视为危险的废弃物类型。当前如何将此种废弃物进行有效的无害化处理是各个油田企业面临的共同技术问题。目前存在多种相对成熟的处理技术,但是由于实际的处理对象和无害化标准存在差异,因此在处理过程中必须要结合污泥的组成成分、污泥形态等因素选择最为合适的无害处理技术,最终才能实现环保目标。


    二、含油污泥类型及来源分析


    一般来说,油田企业生产过程中,常见含油污泥的类型及来源主要可归纳为以下几种。


    第一种污泥类型称之为固态井场含油污泥。施工人员在进行修井作业的时候,一般会使用塑料膜或者专用容器等防渗物质回收井筒中的流体物质,但是在回收期间流体会发生少量泄露,遗留在作业区域中,这些物质与沙层接触之后就会形成固态的井场污泥。


    第二种类型被称之为脱水含油污泥。这种污泥通常是通过沉降处

    理、浮选处理之后,将悬浮的固体物质过滤出来从系统排出,再进行浓缩以及压滤处理之后最终形成脱水污泥。这种类型的污泥具有显著的油泥形态。


    第三种类型被称之为油罐底泥。原油集输系统在生产过程中的原油储罐和油水分离罐都需要定期进行清罐处理,此时会清理出部分排除物质,这些物质中多以泥浆和沙石为主,其中含油,因此被称之为油罐底泥。


    第四种类型被称之为综合污泥。其来源主要为井场、石油管道、站场或者事故泄露中清理出来的污染物质,在对其进行储存管理时,往往会混入一些杂质,其中不只有泥土,还可能包括建材垃圾、稻草或者塑料等等。


    三、含油污泥无害化处理技术分析


    1、生物处理技术


    (1)堆肥转化处理技术


    堆肥转化处理技术主要是借助自然环境种的微生物,来实现固体废弃物种的有机物降解反应,将其转化成为性质稳定的腐殖质。技术人员将含油污泥与相应的堆肥材料合理放置在一起,堆肥中的存在的微生物将会以废物中的有机物质作为生长养料,进行分解反应,将有害物质转化成为结构简单的无机物,根据转化反应过程中的氧气含量的多少,还可将此种技术细分为两种。一种为好氧堆肥转化技术,一种为厌氧堆肥转化技术。


    好氧堆肥转化技术主要是借助了氧气以及好样菌种,令油泥中的微生物在有氧环境中发酵,此时有机物会被降解,期间将消耗部分氧气,产生二氧化碳和大量氮磷钾等化合物质,这些物质能够作为腐殖质供植物所利用。其反应阶段大致可分为三个阶段,第一阶段为中温阶段,第二阶段为高温阶段,第三阶段为腐熟阶段。


    厌氧堆肥转化技术是指在无氧环境中,利用具有厌氧性质的微生物,来完成油泥中部分有机物质的降解反应,最终生成部分二氧化碳和水,以及硫化氢、氨以及其他有机酸性物质等。此种技术的应用时间较长,想要进行到腐熟阶段通常需要几个月。


    (2)土地耕作处理技术


    此种处理技术是指,将含油污泥覆盖在土地上,借助土壤中存在的微生物,对其实施降解处理,这种方式本质上也属于强化性生物修复处理技术的一种。


    2、物理化学处理技术


    (1)热解处理技术


    含油污泥的热解是在高温、缺氧的条件下,利用含油污泥中的有机物的热不稳定性而引起有机物的热分解的过程,最后得到含油污泥热解的三相产物,分别为气体、液体和固体,也被称为干化热解技术。含油污泥热解过程的温度通常控制在 100℃ ~120℃之间,进行的是物理干燥过程,主要吸收水分进行分离,没有出现可观察到的物质分解。


    当前常用热解处理技术主要有微波干化处理技术,此种技术主要是借助微波对油泥实施干化处理,其本质上是使用电磁波对于热解反应进高效催化,一般来说常见热解处理波频率为2450MHz。微波之所以能够有效处理油泥,主要是基于其独有的非热效应与热效应。此种微波的电磁场处于高频变化的状态,其中存在的分析一直在进行高度运动,在这种情况下,分子之间会相互摩擦并产生大量的热能,那么此时磁场中存在的所有物质将会受到均匀的加热。一般来说,极性分子对于微波具有较强的吸收能力,在此种情况下,油泥的稳定性会在高温环境中遭到破坏,导致其脱水性大大增强。由此可见,微波干化热解处理能够显著提升油泥中液相物质分子的运动速度,在最短时间内完成油水分离处理。


    (2)调质—机械分离技术


    这种处理技术是一种传统油泥无害化处理技术。应用此种方式时,技术人员需要在其中加入调质剂,这样一来会打破油泥原有的稳定状态,以便加快脱水速度。此外,技术人员还可以使用冷冻熔融处理技术进行调质。油泥的调质主要是指借助专业手段,改变其中的固体粒子群体的原有排列现状和形状,令其满足不同类型的脱水条件。进行机械分离处理的时候技术人员需要借助离心机设备来完成,当前使用频率设备较高的主要为三相离心机设备。


    (3)固化处理技术


    固化处理技术是指借助化学或物理手段将油泥进行固化处理,或者将其包入到惰性的固化基材当中,这样一来,能够有效消除油泥中的毒性物质。之所以要将油泥进行固化处理,主要目的是将其中存在的毒性污染组分进行惰性处理,便于后续的运输及利用。当前技术人员在进行固化处理的时候,常用技术类型主要有以下三种,分别为石灰固化技术、水泥固化技术以及粉煤灰固化技术等。


    (4)电脱水处理技术


    如果油泥处于电场当中,电场能够使得发生乳化反应的油滴带电,此时带电油滴会发生电泳反应,油泥中存在的大分子有机物也会受到电场的影响,发生复杂的还原反应,其效果与水解酸化反应或者裂解反应相类似,此时共价键会遭到严重破坏,大分子有机物会发生化学反应,转化成为小分子,由此油泥中的含油量也会大大降低,最终实现油泥中污油降解的目标。


    (5)超声波处理技术


    超声波处理技术技术原理为声控化及机械振动,其中,声控化原理是指,当目标液体中有强度大于该液体空化阀的超声传播强度的时候,液体的内部会出现大量的气泡,此时在超声波的促进作用下,微小泡核会被激活,对着超声波的持续振动,气泡将会持续增大,最会破裂或者分裂,发生分裂反应的气泡会再次生长或破灭。在循环经历了振荡、增大、缩小及崩裂等一系列过程之后,超声波能够利用油泥中气泡中的压力的变化值,促进油泥中有机物质的氧化反应速率,最终破坏其有害物质的稳定结构,将其分解成为水分和二氧化碳等其他无毒物质。


    (6)萃取处理技术


    一般来说,含油污泥经过药物与机械脱水处理之后,含水量通常控制在百分之八十五左右,其中的水分包括游离水分子,还有大部分间隙水分子、结合水分子以及附着水分子。利用常规的技术手段很难实现固体物质和油水混合物的有效分离,此时利用萃取技术是比较合适的,其将有机溶剂作为专用萃取溶液,最终实现含油污泥的溶解处理,最终分离出的原油还可进行二次回收利用。


    结语:含油污泥无害化处理工艺有效的解决了油田废弃物深度处理的难题,即保证了油气资源的再回收、再利用,又将环境污染源变废为宝,实现了油田含油污泥的有效降解,从根本上避免了油田含油污泥对周围环境的污染,保护了生态环境,提升油田污废物治理水平。

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  • 橡胶工业VOCs治理技术的研究进展综述

    作为细颗粒物(PM2.5)和臭氧(O3)形成的重要前体物,VOCs在一定条件下也会对气候变化产生影响。因此,近年来,国家对VOCs的重...快速预览

    橡胶工业VOCs治理技术的研究进展综述

    VOCs沸石转轮吸附浓缩橡胶工业环保

    VOCs治理减排技术 | 2月前

    作为细颗粒物(PM2.5)和臭氧(O3)形成的重要前体物,VOCs在一定条件下也会对气候变化产生影响。因此,近年来,国家对VOCs的重视程度也越来越高,在出台一系列强有力的法律法规后,京津冀及周边地区、长三角地区等的PM2.5污染已有改善明显,但是与以往相比,PM2.5浓度仍处于高位。与此同时,在京津冀等重点区域,VOCs仍然是现阶O3污染生成的主要因素之一。2017年,原环境保护部等部门联合发布了《关于印发〈“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案〉的通知》(环大气〔2017〕121号),文件要求,到2020年,实施重点地区、重点行业VOCs污染减排总量下降10%,尤其是橡胶等VOCs排放重点行业,在有必要的情况下,人们要结合环境空气质量季节性变化特征,研究制定行业生产调控措施。


    1 橡胶工业VOCs


    橡胶广泛用于制造轮胎、胶管、胶带和电缆等产品,是我国国民经济的重要基础产业之一。但是,炼胶过程中如纤维织物浸胶、烘干、压延和硫化都会产生VOCs,此外,在配料和存放时,树脂、溶剂及其他挥发性有机物也会产生有机废气。橡胶工业产生的废气排放量大,污染成分复杂,非甲烷总烃含量高,恶臭成分会对周边环境成严重污染。大气环境的改善迫在眉睫,总量减排势在必行。


    2 橡胶工业VOCs治理技术


    橡胶工业产生废气的主要来源包括密炼、硫化以及压延等过程,不同工艺车间产生的废气成分及浓度也存在一定的差异。


    目前,橡胶工业VOCs的治理方法包括低温等离子技术、吸附-回收技术、冷凝-除雾-催化氧化法、热氧化技术、沸石转轮吸附浓缩-RTO协同技术以及低温等离子体-光催化协同技术等。


    2.1 低温等离子技术


    低温等离子技术通过电离产生的活性粒子和废气中的污染物产生作用,以达到分解污染物的目的。赵忠林等以甲苯等代表性有机废气为研究对象,发现在净化300min时,净化率均达到90%。吴萧等则通过介质阻挡放电低温等离子体技术处理VOCs,降解率可达99%,降解效果还与电压和气速有关,如果气速从300L/h下降到100L/h,则降解率从78%提高到97%。


    虽然低温等离子体技术具有独特的性能,被认为是处理VOCs的有效方法,但是其通常只适用于大风量、低浓度的有机废气处理,对高浓度有机废气的处理效果并不理想。


    2.2 吸附回收法


    吸附回收法是利用活性炭吸附废气中的有机物,其原理是当有机废气的吸附量达到饱和,利用水蒸汽进行脱附冷凝,以达到回收部分有机物的目的。目前,根据内部结构,常用的活性炭主要分为颗粒活性炭和活性炭纤维,由于活性炭纤维具有非常高的比表面积和孔隙率,因此活性炭纤维吸附效果远高于颗粒活性炭。张俊香研究发现,球形活性炭上VOC分子的气体饱和吸附容量越大,吸附质所需脱附时间越长,不同VOC分子的气体回收难易还与活性炭的内部结构、VOC分子本身物性和化性相关。此外,吸附和回收时的温度、气体浓度和气体体积流率都对回收效率有比较大的影响,而且水蒸汽法要比热空气法脱附的效果好。不过,橡胶的VOCs中环己烷沸点较低,单一的吸附回收法无法回收环己烷,因此暂未发现单一活性炭吸附法在橡胶VOCs治理方面的成功案例。


    2.3 热氧化法


    根据燃烧温度和辅助介质的不同,热氧化法主要分为蓄热式燃烧法(RTO)和催化燃烧法(RCO),其主要原理是通过直接燃烧或添加催化剂进行燃烧,将有机废气氧化分解为CO2和H2O。


    2.3.1 蓄热式燃烧法


    蓄热式燃烧法(RTO)主要是将有机废气加热到不低于760℃,使其氧化分解为二氧化碳和水,同时将产生的热量存储于蓄热体,使蓄热体升温“蓄热”,而这些蓄积的热量可用于后续有机废气的预热,从而节省废气升温过程的燃料消耗,其间应控制废气中有机物的爆炸下限在25%以内。RTO处理法基本可以把非甲烷总烃转化为CO2和H2O。但是,根据防火规范要求,此方法需要的安全间距较大,在高温环境中,可能会产生氮氧化物等二次污染,需要严格控制反应条件。当处理废气浓度较低时,燃料消耗较大,导致运行费用较高。


    2.3.2 催化氧化燃烧法


    催化氧化燃烧法主要应用于VOCs浓度废气变化大且浓度高的工况,它主要是利用催化剂(温度保持在250~500℃)使VOCs中的非甲烷总烃等有害物发生氧化反应,生成水和二氧化碳等无害物质,同时产生大量热量。这些热量可以用来预热反应器进口的废气,从而实现热量重复利用,降低能耗成本。当废气含有能够引起催化剂中毒的硫、卤素有机化合物时,不宜采用催化燃烧法,因此是否使用催化氧化燃烧法,人们需要考虑废气主要成分。


    2.4 冷凝-除雾-催化氧化法


    橡胶工业产生的VOCs具有排放量大、污染物浓度的特点,废气中一般含环己烷等有机废气,使用传统单一的吸附回收法无法高效治理环己烷。赵磊等采用冷凝-除雾-催化氧化法治理橡胶生产过程中产生的尾气,冷凝技术利用气态污染物具有不同的饱和蒸气压,通过降低温度或加大压力,使VOCs冷凝从气体中分离出来,再借助不同的冷凝温度实现污染物的逐步分离。经过处理排放的废气,其非甲烷总烃浓度最高也仅有16.25mg/m3,甚至未检出,远低于国家规定的标准,总烃处理效率达到99.7%。此项技术已成功在中国石化燕山石化公司推广应用,废气排放浓度均低于20mg/m3。


    该方法可实现有机溶剂的回收,同时可处理多种混合成分的有机废气,适用于高浓度的废气处理。沸点较低的物质不适用这种方式,当废气浓度较低时,处理效果不好。


    2.5 沸石转轮吸附浓缩-RTO协同技术


    橡胶工业VOCs废气成分复杂,在实际工况应用中,仅靠单一的治理技术往往难以达到有机废气治理的要求。目前,越来越多的VOCs治理方案开始采取多技术协同治理工艺,不仅可以满足废气处理排放要求,还可以降低废气处理设备的运行费用。


    例如,当处理大风量、低浓度、低温度的有机废气时,直接燃烧会消耗大量燃料,将大幅增加设备运行成本,这时可采用沸石转轮吸附浓缩+RTO协同技术。橡胶有机废气先通过沸石浓缩转轮的吸附区被吸附,转轮每小时持续以一定的转速旋转,同时将吸附的VOCs传送至脱附区,脱附后的沸石转轮旋转至吸附区,持续吸附VOCs,脱附后的高浓度小风量有机废气送至RTO焚烧炉中,燃烧后转化成二氧化碳及水蒸气排放至大气中。这样大大减少了后续焚烧的气流量和RTO设备的体积,增加了单位时间内VOCs自身的燃烧热量。与同样条件下使用的单一蓄热式燃烧系统相比,沸石转轮吸附浓缩-RTO协同技术具有占地少、易操作、能耗低等特点,极大地降低了设备投资和运行费用。


    李大梅等采用沸石转轮吸附浓缩-RTO协同技术处理家具行业VOCs,发现去除效率可达到93%。潘辰研究发现,在汽车工业中,如果沸石转轮吸附浓缩-RTO协同技术配合安装余热回收系统,该技术的应用成本将会大大降低。


    这些方法对VOCs的削减效果较好,但是臭气处理效率不高,净化过程中耗能很高,碳排放量较大,许多企业反映不实用。


    2.6 低温等离子体-光催化协同技术


    低温等离子体-光催化协同技术利用放电反应产生的活性粒子(如高能电子等)与目标分子发生一系列的裂解、激化,使有害的VOCs在臭氧和氧等离子体协同催化剂的催化作用下转化成CO2、H2O等无害物质。姜楠等采用Ag/γ-Al2O3催化剂协同低温等离子技术催化降解苯,在加入一定量的Ag/γ-Al2O3催化剂后,苯的降解率由单一等离子技术降解时的65%提高到95%,协同效果明显。田建升等将纳米TiO2负载于γ-Al2O3载体,研究低温等离子协同催化剂降解甲苯的效率,发现负载光催化剂可以提高甲苯的降解率。


    天津某橡胶轮胎厂硫化车间废气治理工程采用“前置预处理+低温等离子+超微净化+光化学反应”工艺。废气处理量为60000m3/h,进气浓度波动范围为15~200mg/m3。经处理后,废气排放浓度小于10mg/m3,完全满足《工业企业挥发性有机物排放控制标准》(DB12/524—2014)的地方标准排放要求。


    由于橡胶工业废气本身的特点,低温等离子-光催化协同技术在处理橡胶废气方面具有很强的综合优势。但是,鉴于国家尚未出台相关技术标准,企业在选用此工艺时需要结合自身现状,以实际工况为基础制定合适的治理方案。


    3 结论


    随着新材料、新工艺、新技术的逐步应用,新型VOCs治理技术将更加成熟。然而,我国VOCs治理起步较晚,国内尚未形成成熟、统一的相关标准和规范,各个企业的治理设备存在设计不合理、不规范的问题,即使选择了高效的治理技术,也未取得预期的治理效果。


    橡胶工业产生的废气种类复杂,不同生产工艺产生的废气组分及浓度差异较大。针对不同性质的废气,企业需要采用不同的废气治理工艺。鉴于单一技术均存在一定的局限性,独立使用无法达到较好的治理效果,企业应采用两种或多种治理技术协同处理的方式,这是橡胶工业VOCs治理的未来发展趋势。例如,橡胶工业硫化车间废气可采用低温等离子体-光催化协同技术进行处理,而橡胶工业密炼车间废气浓度相对较高,可采用沸石转轮吸附浓缩-RTO协同技术进行处理。只要根据实际工况,合理规范设计,企业均能取得较好的处理效果。因此,新建或改造VOCs治理设施时,企业还应依据VOCs废气排放工况和生产工况等,选择合理的治理技术。

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  • 常见的垃圾渗滤液处理工艺

    近年来随着人们的生活水平提高,许多城镇都建了很多新的垃圾填埋场。同时也带来了关于垃圾渗滤液的处理难题。因为其不同于一般城市污水的特...快速预览

    垃圾填埋场垃圾渗滤液环保

    浏览量 107 中国污水处理网 | 2月前

    常见的垃圾渗滤液处理工艺

    垃圾填埋场垃圾渗滤液环保

    中国污水处理网 | 2月前

    近年来随着人们的生活水平提高,许多城镇都建了很多新的垃圾填埋场。同时也带来了关于垃圾渗滤液的处理难题。因为其不同于一般城市污水的特点,垃圾渗滤液BOD5和COD浓度高、金属含量较高、水质水量变化大、氨氮的含量较高,微生物营养元素比例失调等。


    在渗滤液的处理方法中,将渗滤液与城市污水合并处理是最简便的方法。但是填埋场通常远离城镇,因此其渗滤液与城市污水合并处理有一定的具体困难,往往不得不自己单独处理。


    垃圾渗滤液的常见处理工艺主要有以下三大类:


    一、生物处理+膜处理工艺


    (1)工艺流程:预处理—微生物处理—膜吸附过滤。


    (2)典型工艺:中温厌氧系统 +MBR+RO。


    (3)工艺内容:渗滤液通过调节池流入到中温厌氧池,经大分子有机污染物降解后进入缺氧段 MBR 反映器中,与回流水混合进入好氧段 MBR  进行曝气,去除渗滤液中的 TN,好氧池出水进入 MBR 分离器,将分离的污泥浓液回流至 MBR 缺氧段, MBR  出水进入反渗透系统,渗滤液经反渗透处理后实现达标排放。



    二、全膜吸附过滤处理工艺


    (1)工艺流程:预处理—两级反渗透膜过滤。


    (2)典型工艺:两级 DTRO 反渗透处理工艺。


    (3)工艺描述:垃圾填埋场渗滤液原液经由调节池进入到高压泵后,通过循环高压泵进入到一级 DTRO 反渗透膜过滤,出水后进入到二级 DTRO  反渗透系统,经两级反渗透过滤后出水达标排放,循环进入到系统进行处理。一级浓液回灌垃圾填埋区进行集中处理,二级浓液回流到总进水口,系统总产水率在 60%  左右。



    三、低耗蒸发 + 离子交换处理工艺


    (1)工艺流程:预过滤—蒸汽压缩分离水—吸收气体氨。


    (2)典型工艺:MVC 蒸发 +DI 离子交换。


    (3)工艺内容:填埋场垃圾渗滤液经调节池过滤器在线反冲过滤,除去渗滤液中的 SS、纤维,提高去除效率,再经 MVC  压缩蒸发原理,将渗滤液中的污染物与水分离,实现水质净化效果。通过特种树脂去除蒸馏水中的氨,达到水质的全面达标排放。在 MVC 蒸发过程中排出挥发性气体氨,利用  DI 系统吸收渗滤液中剩余盐酸气体。


    目前,三种工艺在渗滤液处理中的应用较为广泛,在实际应用中有着各自的优点和不足。主要表现在:


    (1)生物处理 +  膜深度处理工艺:其工艺原理为生化反应和物理处理工艺,由于生化系统运行过程中受到的影响因素较多,需要各单元之间密切协调配合,该工艺自控程度较高,技术风险较低,但对“老龄化”渗滤液处理难度较大。因此,总体来看该工艺投资较低,主体设备多为国产,污染物总量能够达到很好削减效果,管理较便捷。该工艺的不足之处在于出水率较低,增加了回灌的难度;生物处理效果不稳定,生物菌种需要培养、驯化,增加了运行成本;对“老龄化”渗液的生化效果极差;运行不能长时间停运,需要连续运行。


    (2)两级 DTRO  反渗透处理工艺:该工艺具有操作简便,能够间歇式运行,自动程度高,易于维护管理;膜产品类型多。其不足之处在于对渗滤液原水水质较为敏感,出水率容易受到  SS、电导率以及温度等因素的影响;两级反渗透处理工艺中,前级预处理缺乏,容易导致反渗透膜堵塞,更换频率高,增加处理成本;出水率低(正常状态下为  55%-70%),回灌难度大,增加运行成本。


    (3) MVC 蒸发 +DI 离子交换处理工艺。该工艺的优势在于受渗滤液的原始水质影响较小,出水率高,通常以可以达到90%,能够做到间歇式运行,自控程度较高、维护简单;浓液量较少。不足之处是蒸发工艺实际应用较为复杂,电耗等能耗较高,维护成本较大;设备材质要求较高,尤其是要具有较强的耐强酸、强碱腐蚀性;运行设备噪声较大;后期蒸发罐清洗频次较大,药剂成本高。


    我国真正能满足卫生填埋标准的填埋场并不多,许多填埋场因为投资所限无法按设计要求建造能达到环境保护要求的渗滤液收集系统。因此,宜发展投资省,效果好的渗滤液处理技术。对垃圾渗滤液的处理,我国尚处于研究探索阶段,为了建设标准化的城市垃圾卫生填埋场,对其渗滤液的处理应作更深入的研究。

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  • 试析水泥窑协同处置危险废物的处理

    本文简述了水泥窑协同处置危险废物技术特点,以及水泥窑协同处置危险废物的处理技术,旨在与广大同行共同探讨学习。快速预览

    试析水泥窑协同处置危险废物的处理

    水泥窑协同处置危险废物水泥窑设施环保

    《基层建设》 | 3月前

    摘要:文章主要从国内外研究及应用进展出发,分别简述了水泥窑协同处置危险废物技术特点,以及水泥窑协同处置危险废物的处理技术,旨在与广大同行共同探讨学习。


    关键词:水泥窑;协同处置;危险废物;处理


    一、国内外研究及应用进展


    采用水洗预处理能够有效去除垃圾焚烧飞灰中的氯离子、碱金属,也可以有效解决飞灰对水泥窑可能带来的结皮堵塞、腐蚀和产品质量问题。掺烧15%含砷污泥熟料的主要矿物相没有太大变化,其抗折和抗压实验结果与参照对比的水泥相似,也符合国家标准。水泥生料对Pb、Cd、As的吸附冷凝量随时间的增加而增加,随温度的升高而降低。水泥窑煅烧对As、Pb、Zn的化学稳定效果优于水泥固化稳定化,对于Cr则是水泥固化稳定化的化学稳定效果更好。多环芳烃类(PAHs)污染土经过600℃高温处理后,除少量菲残留外,其余有机物基本无残留。协同处置持久性有机污染物(POPs)污染土壤的试验表明SO 2、NO x、HCl、Hg、As、Ni、Pb、粉尘、二噁英的排放量均低于相应大气污染物排放要求限制,水泥熟料的化学成分满足相关规定,熟料产品质量达到相关标准。


    二、水泥窑协同处置危险废物技术特点


    水泥窑协同处置危险废物具有环境无害化、处置危险废物能力强等特点,利用现有的水泥窑设施开展水泥窑协同处置危险废物,有其独特优势:


    1.无害化处置效果好


    停留时间长,水泥窑燃烧过程充分,焚烧状态易于稳定,有机物彻底分解,重金属有效固熔,有效抑制二噁英的形成、降低有毒有害物质的排放,环保优势明显。


    2.资源化利用程度高


    废物可部分替代水泥生产使用的原燃料;可实现固体废弃物的资源化与再生化处理,生产过程协同资源化处理,成本较低,水泥窑协同处置单位投资额仅为新建/扩建专业焚烧炉的1/3左右,运营成本也显著低于专业焚烧炉,成本优势显著。


    3.焚烧空间大


    大空间的水泥窑焚烧的应用充分保障了大量危险废物得到有效处置,还可以使危险废物在焚烧过程中始终保持稳定;焚烧温度高,一些难以分解的稳定有机物也会得到完全的分解处置,高温条件下,能使危险废物中的重金属固化并稳定留存于矿物燃料中。


    三、水泥窑协同处置危险废物的处理技术


    1.综合利用(资源化)


    理论上,综合利用技术可以分为能源替代技术、物理化学处理技术、物质分离与回收技术、材料回收和土地还原技术等。目前,国内危险废物的综合利用主要集中于金属、废有机溶剂、废酸废碱、废油、电子废物等方面的回收利用,主要使用的是物理化学处理技术以及物质分离与回收技术,典型的有清洗、干燥、破碎、分选、中和、絮凝沉淀、氧化还原、结晶、烧结、热解、蒸馏、吸附、生物处理、磁选/电选等工艺手段。以废溶剂和废矿物油为例,废溶剂的回收利用主要包括吸附、吸收、冷凝、分离和提纯等工艺;废矿物油的再生则分为3类:净化(沉降、离心、过滤和絮凝等工艺),精制(化学精制和吸附精制等工艺),炼制(以蒸馏工艺为主)。


    2.预处理


    危险废物具有腐蚀性、毒性、易燃性、反应性或者感染性等特性,预处理即通过物理、化学、生物、固化等技术对不可综合利用的危险废物进行无害化和减量化处置。


    (1)生物处理


    生物处理是利用微生物、动物和植物的新陈代谢对危险废物中含有的有机物质进行降解处理,主要局限于处理有机废液和废水。相比较于其他预处理方法,生物处理在对危险废物降解处理的同时,还能一定程度上实现资源化回收,主要体现在产沼气、产肥料等方面。生物处理的缺点在于处理周期长,稳定性差,处理过程中有污染物扩散到环境土壤和水体中的风险,需要做好过程的详细记录和控制管理。


    (2)固态半固态危险废物协同处置的预处理


    ①挥发性危险废物协同处置的预处理


    挥发性固态、半固态危险废物经密闭罐车输送至密闭式储存区,计量后(若粒径较大不满足焚烧要求则先进行破碎、粉碎)通过密闭输送设备送入水泥窑窑尾,经高温焚烧处理去除有毒污染物,有用成分最终成为水泥熟料。


    ②非挥发性危险废物协同处置的预处理


    非挥发性危险废物根据其性质又可分为3类:可替代水泥产生线燃料类、可替代水泥生产线原料类以及不可替代原燃料类。可替代水泥产生线燃料类的危险废物首先经粉碎,然后通过卸料装置提升和计量设备计量后经密闭输送设备送入水泥窑窑头燃烧。可替代原料类的危险废物通过卸料装置和计量设备后经密闭输送设备送入生料磨,粉磨后与其他生料一起送入窑内焚烧。为满足存储及工艺要求,又不对水泥生产产生明显不利影响,入磨粉磨的非挥发性可替代原料类危险废物要求含水率需低于一定限度(大约40%),否则需加入适宜的低含水率固态危险废物进行调和,调和到满足要求的含水率后再进生料磨粉磨。不可替代原燃料类的危险废物首先经破碎、粉碎,然后加入其它适宜的同类危险废物或者液态危险废物,以调整其水分含量和可塑性,调和后的危险废物形成含水量约为60%的膏状混合物,计量后通过密封输送设备送至水泥窑窑尾进行高温焚烧。


    (3)废有机溶剂、废矿物油预处理


    废有机溶剂、废矿物油热值较高、含水率低,入窑前,需对其性质进行分析,主要包括分析粘度、低位热值、pH值、有机成分等性质。对于废有机溶剂、废矿物油液体废物的输送,通过耐腐蚀耐有机溶剂的密封容器和输送泵的输送方式从储存库至预处理设施,通常采用的预处理方式为搅拌、混合、配伍和中和,以保证液态废物中的污染物浓度始终处于适当的范围内。废有机溶剂、废矿物油通常不含有对水泥生产有害的元素成分,可用作水泥窑协同处置替代燃料,这些替代燃料一般不会对分解炉的气流的停留时间有额外的要求,采用正常的操作方式能满足废弃物的处置利用。废矿物油和有机废液作为替代燃料,可从主燃烧器投加,在投加时,需要控制通过泵力输送投加的液态废物不应含有沉淀物,避免燃烧器喷嘴堵塞。


    (4)液态危险废物协同处置的预处理


    危险废物中的废酸、废碱、废溶剂、废催化剂、废吸收剂以及废油等均属于液态危险废物,根据国内已有水泥窑协同处置危险废物的实际运行案例以及国内外研究结果,水泥窑协同处置液态危险废物时一般包括以下几种预处理方法:


    ①直接替代部分燃料。对于废有机溶剂、废油等热值较高、含水率低,不含对水泥生产有害的成分时,一般采取过滤后直接泵入水泥窑窑头助燃替代部分水泥生产线所需燃料的方式。对于该类液态危险废物,仅需分析其性质,计量后采取过滤的预处理方法即可。


    ②几种液态危险废物混合后与固态、半固态危险废物搅拌呈膏状再送入水泥窑。在确保没有不良反应及其他废物产生的情况下对几种液态危险废物进行混合、搅拌,使最终调配后的废液除了具有适量的热值外,废液酸碱度适宜,调配后的废液再与固态、半固态危险废物进行搅拌混合调质(在确保没有不良反应产生的情况下),最后送入水泥窑进行焚烧处置。


    结语


    总之,水泥窑协同处置危险废物能够有效解决危险废物的处理问题,达到可回收利用的目的。具体在处置过程中,首先对预处置的危险废物进行分类管理,然后进行预处理,如压缩、分割、粉碎处理,并将这些预处理好的危险废物送入高温炉内进行煅烧,最后将煅烧后的废物进行回收利用或者当作其他工业生产原料加以利用。


    参考文献:

    【1】张闻杰.利用新型干法水泥窑协同处置危险固体废物技术[J].南方农机,2018(12)

    【2】黎力.利用水泥窑协同处置危险废物分析探讨[J].建筑工程技术与设计,2018(9)

    【3】腾玲玲,余华林.水泥窑协同处置危险废物的研究分析[J].广州化工,2017(3)

    【4】王昕,刘晨,颜碧兰等.国内外水泥窑协同处置城市固体废弃物现状及应用[J].硅酸盐通报,2014(8)

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