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關(guān)鍵詞 :生物質(zhì)氣化 焦油 脫除轉(zhuǎn)化
一、了解焦油的基本情況
在我們?nèi)粘I钪心阋苍S會常常用到焦油的產(chǎn)品,很多人對焦油的了解不多,焦油是有機物經(jīng)過加熱干餾的產(chǎn)物,常見的為煤焦油,木材干餾也產(chǎn)生木焦油,泥炭干餾和石油分餾也產(chǎn)生焦油。焦油產(chǎn)生的途徑生物質(zhì)是一種豐富的資源,它作為可再生能源受到人們的關(guān)注,隨著能源危機意識的提高人們對其性能的研發(fā)不斷深入。生物質(zhì)熱化學轉(zhuǎn)化對于產(chǎn)生燃料、化學原料以及生物質(zhì)的完全燃燒和充分利用都是一種很有效的方法。
煤焦油是焦化工業(yè)的重要產(chǎn)品,其組成很復(fù)雜,大多情況下是由煤焦油工業(yè)專門進行分離、提純并且利用,可分離出多種產(chǎn)品,目前提取的主要產(chǎn)品有:萘、酚、蒽、菲 、咔唑、瀝青等幾種。目前焦油精制廠家已經(jīng)可以從焦油中提取230多種產(chǎn)品,并向大型化方向發(fā)展。
二、生物質(zhì)氣化及其過程
生物質(zhì)氣化是在一定的熱力學下,借助空氣、水蒸氣的作用,使生物質(zhì)發(fā)生熱解、氧化和還原反應(yīng),最終轉(zhuǎn)化為一氧化碳、低分子烴類等可燃氣體的過程。
中國可用的固體生物質(zhì)數(shù)量巨大,主要以農(nóng)業(yè)和木材廢物為主。生物質(zhì)分布分散,收集和運輸困難,在中國目前的條件下,難以采用大規(guī)模燃燒技術(shù),所以200―5000kW的中小規(guī)模的生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)在中國有獨特的優(yōu)勢。由于中國電力供應(yīng)緊張,而生物質(zhì)廢棄物浪費嚴重,價格低廉,所以生物質(zhì)氣化發(fā)電的成本具備進入市場競爭的條件。中國已完成了多種氣化爐的研制,已使用的氣化爐有上下吸式、敞口式和流化床等。各種氣化爐從原理上講都可以用于氣化發(fā)電,但目前研究完成并正常運轉(zhuǎn)的主要有三種,即敞口下吸式,下吸式及循環(huán)流化床,發(fā)電功率可以從幾千瓦到幾千千瓦,這為氣化發(fā)電技術(shù)的進一步發(fā)展提供了條件。氣化發(fā)電比較適合中國當前的經(jīng)濟和發(fā)展現(xiàn)狀。中國的生物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)較好,解決二次污染后就具備與其他常規(guī)發(fā)電技術(shù)競爭的條件。為了發(fā)展并盡快推廣生物質(zhì)氣化技術(shù),應(yīng)該研究焦油處理技術(shù),徹底消除二次污染;改進氣化發(fā)電技術(shù)與系統(tǒng),提高整體效率,進一步降低發(fā)電成本;制定保證政策,鼓勵生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用,使大眾較快得接受生物質(zhì)氣化發(fā)電。
三、重點推行熱解工藝及影響因素
(一)熱解工藝包含的類型
從對生物質(zhì)的加熱速率和完成反應(yīng)所用時間的角度來看,生物質(zhì)熱解工藝基本上可以分為慢速熱解和快速熱解(反應(yīng)時間少于0.5s時稱為閃速熱解)兩種類型。由于工藝操作條件不同,生物質(zhì)熱解工藝又可分為慢速熱解、快速熱解和反應(yīng)性熱解幾種。在慢速熱解工藝中又可以分為炭化和常規(guī)熱解。
慢速熱解,傳統(tǒng)上稱干餾工藝、傳統(tǒng)熱解工藝,已經(jīng)具有幾千年的歷史,是一種以生成木炭為目的的炭化過程,加熱溫度在500~580℃稱為低溫干餾,加熱溫度在660~750℃稱為中溫干餾,加熱溫度在900~1100℃稱為高溫干餾。將木材放在窯內(nèi)加熱,可以得到占原料質(zhì)量30%~35%的木炭產(chǎn)量。
快速熱解是將磨細的生物質(zhì)原料放在快速熱解裝置中,嚴格控制加熱速率(10~200℃/s左右)和反應(yīng)溫度(大概500℃左右),在缺氧并且被快速加熱到較高溫度時引發(fā)大分子的分解,產(chǎn)生了小分子氣體和可凝性揮發(fā)分以及少量焦炭產(chǎn)物??赡該]發(fā)分被快速冷卻成可流動的液體,成為生物油或焦油。快速熱解在極短的時間內(nèi)和強烈的熱效應(yīng)下直接產(chǎn)生熱解產(chǎn)物,然后迅速淬冷至350℃以下,最大限度地增加了液態(tài)油。
常規(guī)熱解是將所用原料放在常規(guī)的熱解裝置中,在中等溫度及反應(yīng)速率條件下,經(jīng)過數(shù)小時的熱解,得到占原料質(zhì)量的20%~25%的生物質(zhì)炭及10%~20%的生物油。
(二)熱解影響因素
總的來講,影響熱解的主要因素包括化學和物理兩大方面?;瘜W因素包括一系列復(fù)雜的一次和二次反應(yīng);物理因素主要是反應(yīng)過程中的傳熱、傳質(zhì)以及原料的物理特性等。具體的操作條件表現(xiàn)為:溫度、物料特性、催化劑、滯留時間、壓力和升溫速率。
在生物質(zhì)熱解過程中,溫度是一個很重要的影響因素, 它對熱解產(chǎn)物分布、組分、產(chǎn)率和熱解氣熱值都有很大的影響。生物質(zhì)熱解最終產(chǎn)物中氣、油、炭各占比例的多少,隨反應(yīng)溫度的高低和加熱速度的快慢有很大差異。一般地說,低溫、長期滯留的慢速熱解主要用于最大限度地增加炭的產(chǎn)量,其質(zhì)量產(chǎn)率和能量產(chǎn)率分別達到30%和50%。
溫度小于600℃的常規(guī)熱解時,采用中等反應(yīng)速率,生物油、不可凝氣體和炭的產(chǎn)率基本相等;閃速熱解溫度在500~650℃范圍內(nèi),主要用來增加生物油的產(chǎn)量,生物油產(chǎn)率可達80%;同樣的閃速熱解,若溫度高于700℃,在非常高的反應(yīng)速率和極短的氣相滯留期下,主要用于生產(chǎn)氣體產(chǎn)物,其產(chǎn)率可達80%。當升溫速率極快時,半纖維素和纖維素幾乎不生成炭。
四、生物質(zhì)的液化發(fā)展
世界石油儲量在逐步減少,而經(jīng)濟快速發(fā)展對能源得需求越來越多,未來的一定時期內(nèi)將需要煤炭和生物質(zhì)液化等代替性液體燃料。煤炭豐富、石油缺乏、燃氣匱乏是我國能源結(jié)構(gòu)的基本特點,2000 年左右,我國探明可采石油儲量可供開采二十年。我國煤炭占終端能源消費的比例高、煤炭消費方式落后、原煤轉(zhuǎn)化利用程度低,因此,我國煤炭資源利用效率低,生態(tài)環(huán)境污染嚴重。煤炭是最主要的一次能源,世界各國越來越重視高效潔凈能源的使用。煤液化技術(shù)是煤綜合利用的一種有效途徑,可以將煤炭轉(zhuǎn)化成潔凈高熱值的燃料油,減輕污染,還可以得到珍貴的化工產(chǎn)品。我國是生物質(zhì)資源豐富的農(nóng)業(yè)大國,每年農(nóng)作物秸稈、禽畜糞便總資源干物質(zhì)、全國城市生活垃圾產(chǎn)量、林業(yè)廢棄物和可資源利用的柴薪等生物質(zhì)能資源約為五十億噸標煤,充分利用生物質(zhì)能是解決石油資源不足的重要途徑。我國在生物質(zhì)資源的利用方式主要通過直接燃燒來獲得能量,效率低下,資源浪費,環(huán)境污染嚴重。因此,對煤和生物質(zhì)的高效利用技術(shù)的開發(fā)與研究在中國顯得迫切和重要。煤和生物質(zhì)的液化技術(shù)在理論方面和一些工藝技術(shù)上沒有得到很好的解決,主要包括:煤結(jié)構(gòu)的研究及其與液化反應(yīng)性的關(guān)系,催化劑的中毒、催化劑的研發(fā)、固固和固液分離及如何使反應(yīng)條件溫和化和產(chǎn)品的高附加值化。解決這些問題對發(fā)展煤化學理論、開發(fā)高效的煤液化工藝有重要的指導意義。
比如在不同的反應(yīng)條件下,進行稻草的加氫液化,考察了催化劑、壓力等因素對生物質(zhì)加氫液化的影響。在反應(yīng)溫度為300℃的條件下,隨著催化劑的量的增加轉(zhuǎn)化率、油氣收率顯著增加而焦渣的產(chǎn)率下降,可知加入的催化劑有助于稻草的加氫液化。在氫壓5.0Mp加入相同的催化劑的條件下,轉(zhuǎn)化率和油氣收率有所降低,焦渣和瀝青烯的收率上升而前里清晰的收率下降表示溫度的上升對稻草的加氫液化是不利的,由300℃和350℃的比較可知:此時溫度對于稻草加氫液化的影響不大。在同一溫度下、加入相同的催化劑條件下,在5%催化劑250℃條件下,轉(zhuǎn)化和油氣收率顯著提高而焦渣收率降低??芍獕毫Φ纳仙龑τ诘静莸募託湟夯兄@著的提高,有利于稻草的加氫液化,而且瀝青烯和前瀝青烯的收率無明顯的差別。。
參考文獻:
關(guān)鍵詞:污泥處理;填埋;焚燒;土地利用;干餾
中圖分類號:S141文獻標識碼: A
根據(jù)《中國污泥處理處置市場分析報告,2013版》,截止2013 年三季度末,全國城鎮(zhèn)污水處理量達到1.47 億m3/d。預(yù)計到2015 年末,污水處理廠濕污泥(含水率80%)全年產(chǎn)生量將達到3359 萬t,即日產(chǎn)污泥9.2 萬t。鑒于污泥中含有大量的有害成分如有機污染物、重金屬、病原菌、寄生蟲等,如此巨量的城市污泥,如果得不到妥善處置,將會對土地資源、水環(huán)境和城市衛(wèi)生環(huán)境等帶來巨大的威脅??茖W地處理處置污泥已成為一個亟待解決的環(huán)境問題。根據(jù)調(diào)查分析,我國污泥處理處置的主要方法中,土地利用占44.8%、填埋占31%、其他處置占10.5%、還有13.7%的污泥沒有得到任何處置[1]。傳統(tǒng)的污泥處理與處置方法各有利弊,需要權(quán)衡使用。安全可靠、經(jīng)濟合理的污泥處置方式是污泥產(chǎn)業(yè)必然的發(fā)展方向,具有重大的環(huán)境意義。
一、 填埋的現(xiàn)狀及優(yōu)缺點
污泥的衛(wèi)生填埋始于20 世紀60 年代,是一項比較成熟的污泥處置技術(shù)。填埋的優(yōu)點是處理容量大、見效快。但它也存在一些突出的問題。一是占用大量的土地資源,不少城市已經(jīng)很難找到合適的場地建設(shè)新的填埋場;二是填埋污泥可能造成填埋場滲濾系統(tǒng)的堵塞,大大縮短了填埋場的壽命;三是填埋污泥產(chǎn)生大量的滲濾液,有害成分的滲漏可能對附近的土地和地下水造成污染;四是對填埋氣進行資源化利用的填埋場較少,填埋氣體不但污染大氣而且對附近居民的健康造成隱患;五是由于污泥的流動性和不穩(wěn)定性,容易發(fā)生坍塌事故。調(diào)查還表明,建設(shè)完全規(guī)范的無害化污泥單獨填埋場,投資遠不如想象的節(jié)省。一個日填埋量1000t 的污泥單獨填埋場(20 年的使用期),需投資0.5~2 億元。每噸污泥的處理成本(含投資成本)達15~30 元,而且對污泥填埋的后續(xù)環(huán)境管理與處理成本還未考慮在內(nèi)。填埋法處置污泥過去在發(fā)達國家采用的較多,但目前可供填埋的場地越來越少,因此其所占比例
也越來越小。但是在發(fā)展中國家,由于監(jiān)管要求松、技術(shù)門檻低、初期投資少,這種方式目前仍然是主要的處置方式。
二、土地施用的現(xiàn)狀及優(yōu)缺點
目前我國的污泥農(nóng)用比例約44.8%,是主要的處理方式之一。我國污泥農(nóng)用起于1961 年北京高碑店污水處理廠的污泥農(nóng)用項目。在國外污泥處置方式中,農(nóng)用的比例也在逐年攀升。污泥農(nóng)用可以改善土壤結(jié)構(gòu),提供植物需要的氮、磷、鉀等營養(yǎng)成分。但在我國污泥農(nóng)用仍然存在著隱患和風險。一是我國關(guān)于污泥農(nóng)用風險的研究體系尚不健全,對于污泥處置的風險研究可用數(shù)據(jù)不充分,而且這些數(shù)據(jù)通常是基于短期(1~3a)的實驗獲得,長期(10a 以上)的田間實驗數(shù)據(jù)較為缺乏。多數(shù)研究表明,污泥的有害成分進入土壤后,其不利影響一般不會立刻表現(xiàn)出來,但若長期大量使用,其負面效應(yīng)就會明顯地表現(xiàn)出來[4];二是許多發(fā)達國家已對污泥的處置制定了詳細的法律法規(guī),對污泥的標準、施用地點的選擇、水源的保護、病原菌的控制、重金屬的允許施入量、運輸?shù)榷甲髁讼鄳?yīng)規(guī)定,而我國相關(guān)規(guī)定遠不及國外的細致周全。目前比較有指導意義的標準僅有一個2008 年制定的《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置農(nóng)用泥質(zhì)》;三是污泥土地利用,涉及到農(nóng)業(yè)、園林、市政、衛(wèi)生等多個部門資源分配、利益分配和管理權(quán)限分配,使得本來復(fù)雜的問題更加復(fù)雜,實施后問題也比較多。
三、焚燒的現(xiàn)狀及優(yōu)缺點
污泥焚燒可以達到95%左右的減量率,是一種一勞永逸的方法。而其它的處理方法如土地利用、填埋、建材利用等后續(xù)問題比較多,如果在監(jiān)管和污染控制方面存在漏洞,將會造成更加嚴重的二次污染[5]。雖然在價格上污泥焚燒成本是其他工藝的2~4 倍,但如果綜合計算所有成本,將后續(xù)監(jiān)測與管理等其它隱性費用計算在內(nèi),污泥焚燒的費用就不一定是
最高的了。但是初期投資成本過高成為制約污泥焚燒的一個重要因素。雖然焚燒法具有比較突出的優(yōu)點,但是也要注意幾個問題。一是焚燒廢氣的控制。焚燒可能產(chǎn)生二f英、氮氧化物、硫氫化物、稠環(huán)碳氫化合物等污染物。可以通過控制焚燒爐溫、利用煙氣凈化系統(tǒng)等方法做到焚燒廢氣達標排放[6]。二是焚燒飛灰和底渣的管理。污泥焚燒的飛灰屬于危險廢物,需要按照危險廢物進行處置。焚燒底渣需要按照相關(guān)規(guī)定進行鑒別,如果屬于危險廢物,按照危險廢物的標準進行處理。不屬于危險廢物的,可按一般固體廢物處置或者綜合利用。
四、水泥窯協(xié)同處置
污泥的再利用技術(shù)中比較成熟的是利用污泥制造水泥。利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理城市污泥,不僅能實現(xiàn)污泥的減容和減量,而且燃燒后的殘渣成為水泥熟料的一部分,不需要對焚燒灰進行處理,是一種兩全其美的水泥生產(chǎn)途徑。但是作為建材,污泥添加量過大會造成水泥品質(zhì)的降低,形成新的資源浪費。因此這種方法能夠處理污泥的量是有限的,很難滿足工業(yè)化污水處理規(guī)模需求的處理量,不能作為一種主要的處理方法。
五、污泥處置的新技術(shù)
污泥處置的其他方法如制造纖維板、生產(chǎn)陶粒、渦流熔爐處理污泥等均有一定的研究,但是商業(yè)化應(yīng)用還未成熟。目前商業(yè)化應(yīng)用比較成熟的一項污泥處置新技術(shù)是干餾法處理污泥。干餾是在密封、無氧、非燃燒、高溫狀態(tài)下進行的化學反應(yīng)過程。將燃料的燃燒與污泥的干餾分別在兩個獨立的空間進行。通過氣體燃燒室的階段性升溫,將污泥中的水分蒸發(fā),使有機物轉(zhuǎn)化可利用的冷凝水、可燃氣體和生物碳,同時來自污泥的重金屬被鈍化并固定在灰分中。干餾法具有突出的優(yōu)點:一是干餾處理污泥的過程是碳的還原過程,將有機碳元素轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機碳元素,干餾法處理污泥產(chǎn)生的副產(chǎn)品即生物碳具有很高的附加值,其化學性能穩(wěn)定,能夠長期保存,通常作為土壤改良劑用于園林、花卉、草原、農(nóng)業(yè)等;二是干餾處理污泥全過程是在密封、無氧、非燃燒、高溫狀態(tài)下進行,避免了產(chǎn)生二f英、氮氧化物和硫氧化物等有害物質(zhì);三是干餾處理污泥過程中產(chǎn)生的混合氣(水蒸汽、不凝可燃氣)經(jīng)過凈化、分離處理后可以再利用;四是污泥在污水處理廠只要新建一個污泥干餾處理車間就能處理自身產(chǎn)生的污泥,擺脫了污水處理廠在進行污泥處理時,所受到的外部條件制約;五是干餾法將污水處理廠產(chǎn)生的污泥直接輸送到干餾機組內(nèi)進行處理,避免了污泥在存放過程產(chǎn)生臭氣,污染大氣環(huán)境的問題。綜上所述,干餾法處置污泥投資相對節(jié)省、占地少、污染小、能實現(xiàn)資源的回收利用,具有傳統(tǒng)處置方法不可比擬的優(yōu)勢。隨著技術(shù)的進一步成熟,必將得到更廣泛的應(yīng)用。
六、 展望
中國的污泥產(chǎn)量大、成分雜亂,不是任何單一技能就可以處理的。從久遠的視點來看,污泥的處理技能應(yīng)當與污水處理的工業(yè)化、規(guī)?;^程相匹配。把污水―――污泥處置作為一條流水線上的兩個環(huán)節(jié),污泥到達終端處置耗費的時刻應(yīng)當大體與污水處理速度適當。不然,水處理的高效率會形成污泥處置的遲滯,帶來一系列的二次污染問題。污泥是個社會問題,涉及到環(huán)保部分、建設(shè)部分、農(nóng)業(yè)部分、疆土部分以及發(fā)改委等多個部分,一個部分無法單獨處理問題,各個部分要和諧管理。從完善的政策法規(guī)到科學有用的監(jiān)管,形成全體的管理鏈,污泥處理處置才能得到疾速的開展。
結(jié)語
綜上所述,我國對于污泥的處理處置的技術(shù)在不斷的完善和發(fā)展。其中最重要的兩種方式是對系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥進行相應(yīng)的尾部處理,另一種是對其原位進行減量的處理。促使污泥的量減少,使其沒有公害,具有一定的資源化以及穩(wěn)定化。所以,將這兩種的污泥處理方法結(jié)合在一起,就會減少污泥的產(chǎn)生,進而徐進我國污泥處理處置技術(shù)的發(fā)展。
參考文獻
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關(guān)鍵詞:循環(huán)經(jīng)濟 西安 可持續(xù)發(fā)展
現(xiàn)今化石能源消費的加劇及消費的同時帶來的環(huán)境污染,更嚴重的影響到了溫室效應(yīng),為了經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展的需要各個國家紛紛將眼光注視到了循環(huán)經(jīng)濟的體系建設(shè)。
現(xiàn)在歐美先進國家所采用的循環(huán)利用體系――可再生資源分級管理的可次序戰(zhàn)略:“減量-重復(fù)使用-循環(huán)利用-堆肥-處置”即首先減少廢棄物產(chǎn)生量,并在源頭對可循環(huán)利用物質(zhì)進行分離,提高重復(fù)利用物質(zhì)的質(zhì)量。不能減量的應(yīng)該盡可能重復(fù)使用。不能減量或重復(fù)使用的部分應(yīng)該進行循環(huán)利用。不能循環(huán)利用的廢棄物進行填埋。
對于西安而言西安市的可持續(xù)經(jīng)濟發(fā)展的必然之路也應(yīng)是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟建設(shè)。但是現(xiàn)在的循環(huán)經(jīng)濟的模式采用的是西方國家的模式??v觀西安本文認為再生資源回收利用存在幾方面的問題點:
一、資金、技術(shù)開發(fā)投入嚴重不足,資源回收率低,不易回收利用的再生資源丟棄現(xiàn)象嚴重。
由于資金投入少,技術(shù)開發(fā)能力弱,一些與再生資源加工處理相伴的環(huán)境污染物未能妥善處理。據(jù)測算,目前我國可以回收而沒有回收利用的再生資源價值達300~350億元。
二、西安的廢棄物的處理技術(shù)落后,處理率幾乎為零。
從統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示西安市的廢棄物處理92.4%是直接填埋處理,只有7.6%是焚燒處理,而且廢棄物的處理能力只達到69.2%,還存在不法投棄及未統(tǒng)計得到的廢棄物。
發(fā)達國家的城市生活垃圾處理技術(shù)首先是焚燒、堆肥等,其次是填埋處理。如日本只有10%的生活垃圾直接進入填埋場,而西安市對生活垃圾的處置幾乎全是直接填埋。
三、廢棄物的資源化和再利用問題的全民意識及社會及公民對資源的有限性
公眾意識的提高是開展資源循環(huán)再利用的前提條件。
針對以上的不足及差異,盲目的采用先進的循環(huán)體系,會加大自身的負擔及發(fā)展的腳步,產(chǎn)生的廢棄物不能及時的處理,日復(fù)一日越積累越多,不但浪費了土地、資源還污染了環(huán)境。因此我認為可以改變固有的循環(huán)體系模式,有簡單、省資金的循環(huán)體系方式先將廢棄物解決,隨著資金的不斷進入、技術(shù)的不斷改進將體系完善。
一、適當?shù)闹虚g處理法的介入
針對資金、技術(shù)、設(shè)施嚴重不足的問題的解決,可以采用適當?shù)腃DM事業(yè)的導入,及現(xiàn)狀的資金狀況下簡易技術(shù)處理手法的引入(可持續(xù)的簡易循環(huán)體系)。
CDM事業(yè)的導入是在《聯(lián)合國氣候變化框架公約》的《京都議定書》提出的可促進可再生資源循環(huán)利用的技術(shù)的提高和設(shè)施的完善率。主要是由工業(yè)發(fā)達國家提供資金和技術(shù),在發(fā)展中國家實施具有溫室氣體減排效果的項目,而項目所產(chǎn)生的溫室氣體減排量則列入發(fā)達國家履行《京都議定書》的承諾。
在這樣的前提下,很多CDM企業(yè)愿意投資到發(fā)展中國家來,可以借此機會引進資金和技術(shù)。快速的完善自己的循環(huán)經(jīng)濟利用體系。
二、建立具有西安特色的簡易可持續(xù)并不斷改進的循環(huán)利用體系。
采用簡易的循環(huán)體系(如圖簡易循環(huán)體系模式圖),西安市的固體廢棄物的成份主要是有機廢棄物,采用簡單易推廣的堆肥處理、氣體合成技術(shù),例如EM(有用微生物群)技術(shù)來進行,EM在越南等地開發(fā)試驗田進行的實驗研究,研究表明EM具有1.堆肥效率提高,生產(chǎn)周期縮短;2.生成物的臭氣減少,質(zhì)量提高;3.伴隨質(zhì)量的提高,需求量擴大使得資源的循環(huán)率提高,等的特點。同時它由于干凈衛(wèi)生,減少消毒、除臭的工序,還大大的降低了處理成本。我國和越南的環(huán)境狀況相似,建議西安可借鑒使用及推廣。
推廣生物煤氣的合成使用,不但可以解決生物廢棄物的產(chǎn)生,解決部分能源的需要。并利用產(chǎn)生的可燃性氣體發(fā)電及熱能力利用,是農(nóng)業(yè)大國的我國首選戰(zhàn)略。
BS:(BioMass Supply)生物量(biomass)或現(xiàn)存量,是生態(tài)學術(shù)語或?qū)χ参飳7Q植物量(phytomass)。是生物體構(gòu)成物質(zhì)的產(chǎn)業(yè)資源、安定化的生物物質(zhì)能源,也可稱之為生物燃料、經(jīng)濟燃料。是將紙張、糞便、食品的廢料、建筑廢料、下水污泥、有機垃圾、麥秸稈、殘木材、資源廢材、淀粉等加工后利用的生物廢棄物能源。
RDF:(Refuse Derived Fuel)就是指廢棄物固體燃料。它是用從家庭中分開搜集的有機垃圾、廢棄紙張、塑料制品等的可燃性廢棄物進行粉碎•干燥處理后并加入粘著劑•石灰等物質(zhì)提煉、壓縮而成的,體積可縮小到原來的5分之1。RDF可以作為廢棄物發(fā)電或干餾煤氣燃燒或是鍋爐等的燃料等等。
參考資料:
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[2]姜國剛;東北地區(qū)循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展研究[D];東北林業(yè)大學;2006年
關(guān)鍵詞 秸稈 問題 利用
職業(yè)教育尤其是農(nóng)林專業(yè)的教育目的,一方面是為了高一級院校輸送合格人才,將來在科研領(lǐng)域有所建樹,另一方面為農(nóng)村培養(yǎng)有知識懂技術(shù)熱愛本專業(yè)的農(nóng)村科技帶頭人。我在教學中不僅圓滿完成了教學內(nèi)容,還有意識引導學生關(guān)心農(nóng)村存在的一些問題?,F(xiàn)在農(nóng)民的生活水平普遍提高,農(nóng)戶大多都是小戶型,電飯鍋、電磁爐、天然氣的使用已經(jīng)非常普遍,過去普遍使用作物秸稈作為燃料做飯的做法已經(jīng)成為歷史。近日下鄉(xiāng)送教活動中看到農(nóng)村大街小巷都堆放了很多作物秸稈,更有因作物秸稈引起的火災(zāi)造成的損失已是屢見不鮮。作物秸稈的不合理利用,既造成了能源資源的浪費,也存在很多安全隱患。我就這個問題談一下自己的見解。
一、目前農(nóng)村處理秸稈中存在的問題
1.亂堆亂放。麥收秋收以后,在田邊地頭、電桿下、街道兩旁隨處可見堆放的作物秸稈,首先是影響了交通,影響了農(nóng)村環(huán)境,與新農(nóng)村建設(shè)格格不入。其次存在著巨大的安全隱患,一旦造成火災(zāi)直接危害了交通、通訊、電力設(shè)施,甚至威脅到人們的生命財產(chǎn)安全。
2.焚燒。焚燒作物秸稈一般在地里進行,存在很多弊端。(1)煙火沖天,造成煙塵污染及大量二氧化碳排放,甚至影響道路暢通。(2)造成養(yǎng)分的浪費,秸稈中有機物全部變成無機物,灰飛煙滅。(3)燃燒造成熟土層的破壞,使有機質(zhì)變性,有益生物死亡,土壤板結(jié),通透性變差,直接影響土壤的生產(chǎn)力。據(jù)報道,吉林一77歲的老人在焚燒秸稈時,因風向變化,燒死在火中,這是血的教訓啊!
3.草木灰墊圈墊廁。農(nóng)戶還有一些以秸稈為燃料做飯的,柴灰常用來墊廁墊圈,糞尿中的氨態(tài)氮與草木灰中的堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),釋放出氨氣揮發(fā)掉,造成糞尿中速效性氮肥的損失,廁所中還會存在一股嗆人的氨昧,危害人體健康。
二、鑒于以上存在的問題,提出作物秸稈綜合利用的一些建議,以便提高秸稈的利用率,變廢為寶,減少環(huán)境污染,增加農(nóng)民的收入
1.直接還田。在收完作物后,把秸稈粉碎直接還田。好處:有利于營養(yǎng)物質(zhì)歸還土壤,增加土壤有機質(zhì)的含量,提高土壤肥力;有利于改良土壤結(jié)構(gòu),土壤有機質(zhì)增加,在有機物分解過程中,促進土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成,增強了土壤的通透性的保水保肥能力,大大提高了土壤的生產(chǎn)力,有利于土壤的長期開發(fā)利用。目前有部分地塊已經(jīng)做到,但仍有一部分沒有做到。
2.高溫堆肥。把秸稈鍘短,混合人糞尿或家畜禽糞尿,進行堆肥,由于糞肥腐熟要產(chǎn)生大量的熱量所以叫做高溫堆肥。待充分腐熟后施到田間。優(yōu)點:養(yǎng)分齊全,由于通過充分腐熟,秸稈中的有機物轉(zhuǎn)化成無機物,當季作物就能見到效益,還可以減少化肥的使用量,節(jié)省投入,提高作物品質(zhì),適用于綠色食品的生產(chǎn)。也可起到改良土壤,提高土壤肥力的作用。
3.氣化處理。建沼氣池,以作物秸稈為主要原料,經(jīng)微生物的作用發(fā)酵后產(chǎn)生沼氣。沼氣即可做飯也可照明取暖,干凈衛(wèi)生環(huán)保,同時可以節(jié)約煤電資源。沼氣液可以作為速效肥料追施到菜地、農(nóng)田和果園,提高蔬菜、糧食和水果的品質(zhì)。沼氣渣可做緩效肥料,作為基肥,施入田間。
4,畜禽飼料。大力發(fā)展養(yǎng)殖業(yè),積極推一青貯、氨化、微貯、壓塊等技術(shù)混合其他營養(yǎng)成分,制作畜禽飼料,可以加速養(yǎng)殖業(yè)拘發(fā)展。提高生活水平,增加農(nóng)民收入,同時解決了秸稈問題,實現(xiàn)秸稈間接還田,促進生態(tài)良性發(fā)展。
5.食用菌生產(chǎn)。用作物秸稈作為基質(zhì),生產(chǎn)食用菌。食用菌含有人體需要的多種營養(yǎng)物質(zhì)和微量元素,可以豐富人們的餐桌,也為農(nóng)民增加了收入,同時變廢為寶。
6.干餾。在限氧情況下,利用自熱式熱解工藝和熱解氣體回收工藝,將作物秸稈跨化為生物質(zhì)的碳、燃氣、焦油和木醋酸等產(chǎn)品,生物質(zhì)的碳、燃氣可做生產(chǎn)生活燃料,焦油和木醋酸可用來加工化工產(chǎn)品。缺點是要求工廠化生產(chǎn),技術(shù)含量高。
7.熱解化處理。以秸稈為主要原料混以稻殼木屑及農(nóng)村可燃廢棄物在氣化爐中腔制燃燒情況下,產(chǎn)生二氧化碳、氫氣、甲皖等可燃性氣體,用來做燃料,可以提高利用率。
8.發(fā)展草編藝術(shù)。小麥、水稻、高粱、玉米等作物秸稈及其附屬物均可用來制作成草編工藝品,如草帽、草包、草簾、籃子、挎包、裝飾品、壁畫等,既可以豐富生活,變廢為寶,也可以增加農(nóng)民收入,最大特點是農(nóng)閑時節(jié)可以做,婦女和老年人也可以做。缺點是技術(shù)含量高,要經(jīng)過一定的專業(yè)技術(shù)培訓。目前我國的一些草編工藝品已經(jīng)走出國門,很受消費者歡迎。
【關(guān)鍵詞】高效混凝沉淀技術(shù) 煤化工 廢水處理
煤化工中的廢水主要是煤在高溫干餾、煤氣凈化以及化工產(chǎn)品精制過程中所產(chǎn)生的焦化廢水[1]。煤化工廢水的來源主要有以下兩個方面:第一方面是剩余氨水,它是由煉焦及煤氣在冷卻過程中產(chǎn)生的廢水,一般氨水量非常大;另一方面是高效混凝沉淀技術(shù)在應(yīng)用過程中產(chǎn)生的廢水,它主要來自煤氣凈化和化工產(chǎn)品精制過程中產(chǎn)生的分離水[2]。本文將高效混凝沉淀技術(shù)應(yīng)用在煤化工廢水處理中,能夠有效凈化水源,消除污染,達到了很好地處理效果。
1 煤化工廢水類型及特性
煤化工發(fā)展關(guān)鍵是煤炭焦化以及煤氣化與煤液化這三條較大的產(chǎn)業(yè)鏈,煤化工廢水也因此可以被分為焦化廢水以及煤氣化廢水和煤液化廢水這三大類。
1.1 焦化廢水
焦化也就是煤處于空氣隔絕狀態(tài)下,其受熱分解為煤氣以及焦油或者是粗苯與焦炭的整個過程,也就是所謂的煤干餾。焦化廢水可以說是主要源于煤煉焦以及煤氣凈化和相關(guān)化工產(chǎn)品的回收精制,并在這過程中所產(chǎn)生的廢水,以及廢水排放量較大,且成分極為復(fù)雜。與此同時,含有很難用生物進行降解的油質(zhì)以及吡啶等復(fù)雜環(huán)化合物以及聯(lián)苯和萘等各類多環(huán)芳香化合物。在焦化廢水有機成分中,大多是酚類以及苯類化合物處在好氧狀態(tài)下即可緩慢的進行生物降解,但是聯(lián)苯類以及喹啉類極難進行生物降解,并且難以進行生物降解的雜環(huán)化合物以及多環(huán)芳香化合物穩(wěn)定性極弱,一般情況下還會致癌或者是致突變,這時的危害更大,因此,焦化廢水良性處理也成為了化工業(yè)廢水處理的關(guān)鍵點。
1.2 煤氣化廢水
煤氣化也就是相關(guān)原料煤置于煤氣發(fā)生爐中,并施以一定溫度以及壓力和氣化劑,在其共同作用下生成煤氣的整個過程。煤氣化廢水可以說是氣化爐制作煤氣以及代天然氣時所形成的廢水,其關(guān)鍵是源于洗滌以及冷凝和分餾工程階段。該廢水污染物濃度極高,酚類以及油質(zhì)和氨氮的濃度較高,并且生化有毒和抑制性物質(zhì)極多,在進行生化處理時很難達到有機污染物充分降解,這屬于一種極為典型的高濃度、污染以及有毒,并且極難進行降解的有機廢水。
1.3 煤液化廢水
煤制油可以分為直接性液化以及間接性液化這兩類。煤直接液化主要是把破碎煤粉以及溶劑和催化劑充分配置為油煤漿,并且和氫氣一同放進反應(yīng)器中進行裂解和加氫等反應(yīng),然后再進入分離單元,其含有輕烴以及沒有反應(yīng)的氫氣之間大多氣相進行循環(huán),還有較小部分會外排。重質(zhì)油是循環(huán)溶劑,最終會返回配煤漿中,輕質(zhì)及中質(zhì)油通過有效提質(zhì)加工之后形成汽油以及柴油。還有液化殘渣的去氣化以及發(fā)電。煤的間接液化是首先將煤炭置于高溫下使其和氧氣以及水蒸氣進行反應(yīng),以便于促使煤炭全部氣化再有效轉(zhuǎn)化為合成氣,最終在催化劑不斷作用下就形成了合成液體燃料工藝技術(shù)。
2 煤化工廢水處理所存在的問題與發(fā)展
2.1 煤化工廢水處理所存在的問題
通常煤化工廢水水質(zhì)非常復(fù)雜,且所含的極難降解有機物質(zhì)與氨氮成分極高,這就導致了廢水處理方面不斷出現(xiàn)問題。很多時候煤化工廢水預(yù)處理不到位,相關(guān)酚類以及氨氮濃度極高,以至于之后的生物處理也就更難,還有其極難降解有機物質(zhì)成分極高,這也在很大程度上影響著廢水處理效果;并且,因為廢水水質(zhì)的水量波動較大,其生物處理的抗沖擊負荷能力偏低,通過生物方式處理很多極難降解的大分子有機物質(zhì)卻還是不能有效的清除,還需要下一步的處理;關(guān)于深度處理來講,混凝沉淀方式可以說是非常經(jīng)濟的,其吸附方式中的吸附劑用量較大,并且還需要再生,以至于成本較高。
2.2 煤化工廢水處理發(fā)展趨向
(1)預(yù)處理工藝的改善;科學合理的改善預(yù)處理工藝技術(shù),改善其除油以及脫酚和蒸氨等方面的技術(shù),充分的提升其預(yù)處理的最終效果,比如將隔油轉(zhuǎn)化為氣浮除油,該除油方式效果極好。煤化工廢水中極難降解成分含量極大,這也是預(yù)處理的關(guān)鍵點。預(yù)處理清除大分子極難降解有機物質(zhì),這不僅僅能夠合理提升廢水可生化性以及有效降低生物毒性,有助于進行生物處理,并且也能成分降低之后的處理負擔,或者是取消后續(xù)處理都是極有可能的,這樣可以合理的降低其處理成本。(2)優(yōu)勢菌種投加與新型反應(yīng)器開發(fā);煤化工廢水相關(guān)水質(zhì)所含成分是極為復(fù)雜的,經(jīng)過合理的投加相關(guān)優(yōu)勢菌種或者是科學開發(fā)新型反應(yīng)器,來充分的提升生化物質(zhì)的處理效果以及其處理效率。(3)關(guān)于深度處理;應(yīng)該說使用低溫氣化工藝技術(shù)相關(guān)爐氣化廢水和直接性液化工藝技術(shù)所形成的廢水中多環(huán)芳烴等極難降解的有機物質(zhì)成分極大,盡管是使用厭氧及好氧成分結(jié)合的方式之下的出水效果也還是不穩(wěn)定,仍需關(guān)于實際水質(zhì)狀況進行分析研究。
3 高效混凝沉淀技術(shù)
3.1 高效混凝沉淀技術(shù)工藝流程與工作原理
高效絮凝沉淀技術(shù)是包括著藥劑混合以及絮凝反應(yīng)與沉淀分離這三個主要步驟?;旌喜糠?,可以說該過程是初級混凝,也就是相關(guān)混凝劑的水解產(chǎn)物在廢水中的擴散。其廢水中的膠體顆粒會有效的被脫穩(wěn)凝聚,這也是得到較好絮凝效果的關(guān)鍵,更能夠有效的節(jié)省藥劑的投量;其絮凝的長大可以說是微小顆粒的良好接觸以及碰撞。絮凝池湍流微渦旋比例的有效增加,能夠充分的提升顆粒之間的碰撞次數(shù),以便于有效的改進絮凝效果。并且,能夠經(jīng)過絮凝池流動通道上面小孔眼格網(wǎng)的增設(shè)方式來有效實現(xiàn);沉淀部分,以往傳統(tǒng)式沉淀理論上是認為斜板以及斜管沉淀池間的水流處在層流狀態(tài)時。事實上是在斜管間較大礬花顆粒會在沉淀時和廢水出現(xiàn)相對運用,這時就會出現(xiàn)較小的漩渦,出現(xiàn)水流脈動。并且這些脈動會影響反應(yīng)不完全較小顆粒沉淀,以至于影響最終的出水水質(zhì)。因此,在高效絮凝設(shè)備上可以使用較小間距斜板沉淀裝置。
3.2 高效混合
動力學因素決定水處理反應(yīng)中亞微觀狀態(tài),采用高強度的微漩渦離心慣性能夠有效阻止亞微觀傳質(zhì)的阻力,從而增加亞微觀傳質(zhì)的傳播速率,使混凝劑盡快與水進行融合,擴散到水體的每一個細部,讓所有的膠體顆粒在一瞬間內(nèi)進行高效的混合,這就為水處理的高效組合提供了有利條件,這樣能夠節(jié)省藥量的投入,高效混合利用這種反應(yīng)原理,能夠使混凝土膠體顆粒和水充分的混合,達到凈水的目的。亞微觀擴散在水處理反應(yīng)中有著非常重要的意義,是水處理反應(yīng)中至關(guān)重要的動力學因素。
3.3 高效絮凝
絮凝工藝是給水處理中至關(guān)重要、必不可少的環(huán)節(jié)。絮凝效果的好壞直接決定了過濾池中水的質(zhì)量。傳統(tǒng)的絮凝工藝技術(shù)主要有:回轉(zhuǎn)組合式隔板反應(yīng)、傳統(tǒng)廊道反應(yīng)和回轉(zhuǎn)孔室反應(yīng)等。這些傳統(tǒng)的技術(shù)的缺點是:耗費時間長,絮凝不完全。水在設(shè)備中一般要停留30分鐘左右,而且經(jīng)過長時間絮凝后水中還是有很多未絮凝的小顆粒。
3.4 高效沉淀
近年來,采用了一些較為先進的技術(shù)工藝(斜管和斜板沉淀池),沉淀的速度明顯加快。但是沉淀的水的質(zhì)量依然沒有明顯改善。出現(xiàn)了低濁期和高濁期,而且在沉淀的過程中產(chǎn)生了大量的污泥,水質(zhì)惡化的情況也在進一步地加劇。當今,先進的高效沉淀提出了低脈動的理論,突破了傳統(tǒng)的斜管斜板沉淀水流層流狀態(tài)說。低脈動理論認為,斜管、斜板中的顆粒在沉淀的過程中會和水發(fā)生相對運動,在顆粒后面形成小漩渦,漩渦與水產(chǎn)生了水流的脈動現(xiàn)象。水流的脈動現(xiàn)象對大礬花顆粒的沉淀不會造成任何影響,對沉淀不完全的顆粒會起到一個頂托作用,因此,出水的水質(zhì)也得到了明顯的改善。
4 高效混凝沉淀技術(shù)的應(yīng)用
4.1 煤化工廢水處理
預(yù)處理技術(shù)也就是為了充分實現(xiàn)生化水質(zhì)相關(guān)要求,進行的除油以及脫酚和脫氨等程序;生化處理技術(shù),是運用相關(guān)微生物質(zhì)新陳代謝來對相關(guān)廢水中所含的有機污染物質(zhì)展開一定程度的分解及轉(zhuǎn)化,以便于充分的促使其轉(zhuǎn)化為二氧化碳以及水等無害物質(zhì)。其包括著改進好氧生化處理以及厭氧生物處理和厭氧及好氧結(jié)合處理等三種方式,以便于促使最終的煤化工廢水處理得到更好的處理效果;深度處理也就是在煤化工廢水通過生化處理之后,相關(guān)出水中還是存在一定量較難降解的污染物質(zhì)等,致使其水的色度以及CODcx濃度沒有達到排放標準以及回用標準化要求,從而進行的深層處理,目前常用的方式是混凝沉淀方式以及高級氧化方式。本文就高效混凝沉淀技術(shù)進行了分析探討。
4.2 高效混凝沉淀技術(shù)工藝
(1)高效混凝沉淀技術(shù)工藝概論;高效混凝沉淀是一項新型化工廢水處理技術(shù),其可以使用微渦來有效強化亞微觀擴散,促使混合快速充分,致使藥劑的力量盡早的有效發(fā)揮,并且可以節(jié)省30%左右的投藥量,還有就是水量所出現(xiàn)的變化對其影響不大;運用擾流翼片來有效加強微渦的傳質(zhì),以便于合理控制顆粒的碰撞,這樣科學合理的降低了其反應(yīng)時間;并且還有效的克服了斜管蜂窩的結(jié)構(gòu)排泥,這也很好的發(fā)揮出了淺池優(yōu)勢,可以很好的提升沉淀效率以及出水水質(zhì)。(2)高效混凝沉淀技術(shù)工藝參數(shù);其混合單元使用微渦管式混合裝置,是不銹鋼的材質(zhì),相關(guān)安裝的長度是3000毫米,裝設(shè)在反應(yīng)池前端進水管上,進行法蘭式連接,其混合時間是3s,流速大約控制在1m/s。并且其水頭的損失不能超出0.5米;相關(guān)的微渦折板絮凝池是使用一個系列,對應(yīng)設(shè)計水量是200平方米每小時,絮凝池的尺寸大約是長4.2米,寬是2.43米,深是3.33米,反應(yīng)時間應(yīng)該是11.2每分鐘。相關(guān)的高效微渦折板絮凝裝置是豎向布置的,并且是池中間進水再給兩側(cè)進行對稱配水;復(fù)合斜板沉淀池所設(shè)計的水量應(yīng)該為200平方米每小時,斜板是經(jīng)由乙丙共聚材料所制作的,其安裝傾斜角度為60度,對應(yīng)的清水區(qū)域上升流速為2.6毫米每秒,并且沉淀池平面尺寸是長5.6米,寬4.2米,深3.13米,對應(yīng)配水區(qū)域為1.83米,以及清水區(qū)域是1.10米,斜板區(qū)域為0.87米,相關(guān)沉淀池是使用斗式重力排泥。
4.3 高效混凝沉淀技術(shù)流程
高效混凝沉淀技術(shù)的工藝流程如下:如圖1,在圖中,直列式混合器采用不銹鋼材質(zhì)的微渦管式混合設(shè)備,安裝在反應(yīng)池進水管上,長度為3米,流速控制在1m/s,星形翼片絮凝池采用一個系列,設(shè)計水量達到每小時200立方米,按照標準的尺寸進行絮凝池的設(shè)計,V形斜板沉淀池利用乙丙共聚材料制作,安裝的傾角接近60°,并設(shè)手動閥門和電動閥門各一個,通過排污渠將回收到沉淀池內(nèi)。
圖1 高效混凝沉淀技術(shù)流程圖
4.4 高效混凝沉淀技術(shù)處理煤化工廢水
在煤化工廢水的處理中應(yīng)用高效混凝沉淀技術(shù),按照設(shè)計將設(shè)備安裝完畢之后,對煤化工廢水進行處理,首先,煤化工廢水由排放渠經(jīng)過直列式混合器中,在直列式混合器中加入混凝劑,經(jīng)過攪拌,使煤化工廢水與混凝劑均勻混合,將混合后的廢水排放到星形翼片絮凝池,再投加助凝劑在星形翼片絮凝池中經(jīng)過高效絮凝,然后經(jīng)過V形斜板沉淀池對污水進行沉淀,使得沉淀后的污水進入后續(xù)污水處理系統(tǒng),經(jīng)過沉淀絮凝和沉淀處理。得到處理后的干凈水源。
5 結(jié)語
高效混凝沉淀技術(shù)在處理煤化工懸浮物中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用與推廣,實驗證明,高效混凝沉淀技術(shù)處理效果好、時間短、水質(zhì)好。高效混凝沉淀技術(shù)處理煤化工廢水有著極好的效果,能夠很好的處理廢水中所含的懸浮物。該方式是使用高效混凝沉淀技術(shù),對應(yīng)出水混濁程度能夠有效降低3度,這遠低于以往傳統(tǒng)式工藝技術(shù)中混凝沉淀技術(shù)出水相關(guān)指標,并且降低了之后濾池的壓力,其對應(yīng)反沖洗時間被有效延長1倍,還有其上升流速提高了1倍,可以說其處理水量能夠?qū)崿F(xiàn)以往傳統(tǒng)式設(shè)計2倍。該技術(shù)有效的克服了傳統(tǒng)式廢水處理技術(shù)的各方面不足及缺陷,能夠?qū)Φ蜏氐蜐峄蛘呤俏⑽廴驹确浅L厥獾乃|(zhì)處理都能夠達到客觀的效果,也合理的降低了運行費用成本,提升了經(jīng)濟效益及社會效益??偠灾?,高效混凝沉淀技術(shù)在煤化工廢水處理中是一項利益可觀、前景廣闊的技術(shù)。
參考文獻:
關(guān)鍵詞:焦化 廢水處理 技術(shù)
焦化廢水是煤在高溫干餾過程中以及煤氣凈化、化學產(chǎn)品精制過程中形成的廢水,其中含有酚、氨氮、氰、苯、吡啶、吲哚和喹啉等幾十種污染物,成分復(fù)雜,污染物濃度高、色度高、毒性大,性質(zhì)非常穩(wěn)定,是一種典型的難降解有機廢水。它的超標排放對人類、水產(chǎn)、農(nóng)作物都構(gòu)成了很大危害。如何改善和解決焦化廢水對環(huán)境的污染問題,已成為擺在人們面前的一個迫切需要解決的課題。
目前焦化廢水一般按常規(guī)方法先進行預(yù)處理,然后再進行生物脫酚二次處理。但往往經(jīng)上述處理后,外排廢水中COD、氰化物及氨氮等指標仍然很難達標。針對這種狀況,近年來國內(nèi)外出現(xiàn)了許多比較有效的焦化廢水治理技術(shù)。這些方法大致分為物化法、生物法、化學法和循環(huán)利用等4類。
一、焦化廢水的預(yù)處理技術(shù)
焦化廢水中部分有機物不易生物降解,需要采用適當?shù)念A(yù)處理技術(shù)。
常用的預(yù)處理方法是厭氧酸化法。這是一種介于厭氧和好氧之間的工藝,其作用機理是通過厭氧微生物水解和酸化作用使難降解有機物的化學結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,生成易降解物質(zhì)。焦化廢水經(jīng)厭氧酸化預(yù)處理后,可以提高難降解有機物的好氧生物降解性能,為后續(xù)的好氧生物處理創(chuàng)造良好條件。
二、焦化廢水的二級處理技術(shù)
(一)物理化學法
(1)吸附法
吸附法處理廢水,就是利用多孔性吸附劑吸附廢水中的一種或幾種溶質(zhì),使廢水得到凈化。常用吸附劑有活性炭、磺化煤、礦渣、硅藻土等。這種方法處理成本高,吸附劑再生困難,不利于處理高濃度的廢水。
(2)利用煙道氣處理焦化廢水
由冶金工業(yè)部建筑研究總院和北京國緯達環(huán)保公司合作研制開發(fā)的“煙道氣處理焦化剩余氨水或全部焦化廢水的方法”已獲得國家專利。該技術(shù)將焦化剩余氨水去除焦油和SS后,輸入煙道廢氣中進行充分的物理化學反應(yīng),煙道氣的熱量使剩余氨水中的水分全部汽化,氨氣與煙道氣中的SO2反應(yīng)生成硫銨。
該方法投資省,占地少,以廢治廢,運行費用低,處理效果好,環(huán)境效益十分顯著,是一項十分值得推廣的方法。但是此法要求焦化的氨量必須與煙道氣所需氨量保持平衡,這就在一定程度上限制了方法的應(yīng)用范圍。
(二)生物處理法
生物處理法是利用微生物氧化分解廢水中有機物的方法。目前,活性污泥法是一種應(yīng)用最廣泛的焦化廢水好氧生物處理技術(shù)。這種方法是讓生物絮凝體及活性污泥與廢水中的有機物充分接觸;溶解性的有機物被細胞所吸收和吸附,并最終氧化為最終產(chǎn)物(主要是CO2)。非溶解性有機物先被轉(zhuǎn)化為溶解性有機物,然后被代謝和利用。
生物法具有廢水處理量大、處理范圍廣、運行費用相對較低等優(yōu)點,但是生物降解法的稀釋水用量大,處理設(shè)施規(guī)模大,停留時間長,投資費用較高,對廢水的水質(zhì)條件要求嚴格,這也就對操作管理提出了較高要求。
(三)化學處理法
(1)焚燒法
焚燒法治理廢水始于20世紀50年代。該法是將廢水呈霧狀噴入高溫燃燒爐中,使水霧完全汽化,讓廢水中的有機物在爐內(nèi)氧化,分解成為完全燃燒產(chǎn)物CO2和H2O及少許無機物灰分。
焚燒處理工藝對于處理焦化廠高濃度廢水是一種切實可行的處理方法。然而,盡管焚燒法處理效率高,不造成二次污染,但是處理費用昂貴使得多數(shù)企業(yè)望而卻步,在我國應(yīng)用較少。
(2)催化濕式氧化技術(shù)
催化濕式氧化技術(shù)是在高溫、高壓條件下,在催化劑作用下,用空氣中的氧將溶于水或在水中懸浮的有機物氧化,最終轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)N2和CO2排放。濕式催化氧化法具有適用范圍廣、氧化速度快、處理效率高、二次污染低、可回收能量和有用物料等優(yōu)點。但是,由于其催化劑價格昂貴,處理成本高,且在高溫高壓條件下運行,對工藝設(shè)備要求嚴格,投資費用高,國內(nèi)很少將該法用于廢水處理。
(3)化學混凝和絮凝
化學混凝和絮凝是用來處理廢水中自然沉淀法難以沉淀去除的細小懸浮物及膠體微粒,以降低廢水的濁度和色度,但對可溶性有機物無效,常用于焦化廢水的深度處理。該法處理費用低,既可以間歇使用也可以連續(xù)使用。
(4)臭氧氧化法
臭氧的強氧化性可將廢水中的污染物快速、有效地除去,而且臭氧在水中很快分解為氧,不會造成二次污染,操作管理簡單方便。但是,這種方法也存在投資高、電耗大、處理成本高的缺點。同時若操作不當,臭氧會對周圍生物造成危害。因此,目前臭氧氧化法還主要應(yīng)用于廢水的深度處理。在美國已開始應(yīng)用臭氧氧化法處理焦化廢水。
(5)光催化氧化法
目前,這種方法還僅停留在理論研究階段。這種水處理方法能有效地去除廢水中的污染物且能耗低,有著很大的發(fā)展?jié)摿?。但是有時也會產(chǎn)生一些有害的光化學產(chǎn)物,造成二次污染。由于光催化降解是基于體系對光能的吸收,因此,要求體系具有良好的透光性。所以,該方法適用于低濁度、透光性好的體系,可用于焦化廢水的深度處理。
(6)電化學氧化技術(shù)
電化學水處理技術(shù)的基本原理是使污染物在電極上發(fā)生直接電化學反應(yīng)或利用電極表面產(chǎn)生的強氧化性活性物質(zhì)使污染物發(fā)生氧化還原轉(zhuǎn)變。目前的研究表明,電化學氧化法氧化能力強、工藝簡單、不產(chǎn)生二次污染,是一種前景比較廣闊的廢水處理技術(shù)。
(四)廢水循環(huán)使用
高濃度的焦化廢水經(jīng)過脫酚,凈化除去固體沉淀和輕質(zhì)焦油后,送往熄焦池以供熄焦,實現(xiàn)酚水的閉路循環(huán)。從而減少了排污,降低了運行等費用。但是此時的污染物轉(zhuǎn)移問題也值得考慮和進一步研究。
三、結(jié)語
焦化廢水治理技術(shù)能否成功應(yīng)用,主要受3個因素制約:處理效果、投資運行費用以及是否會造成二次污染。目前的各種治理技術(shù)還不能完全滿足這三方面的要求。它們各有優(yōu)缺點,這就需要因地制宜地選擇適合自身特點的技術(shù)方法,以及對現(xiàn)有方法的有機結(jié)合來取得比較滿意的效果。同時,還要進一步研究開發(fā)處理效果更好、投資運行費用更低、無二次污染、易于操作管理的新技術(shù),這樣才能更加適合國情,才會有更廣闊的發(fā)展前景。
參考文獻:
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供需矛盾的加劇,加快油母頁巖開發(fā)已成為各界共識,油母頁巖產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。本文主要闡述了頁巖油的概念及組成,并對Paraho頁巖油加工流程生產(chǎn)液體燃料和利用頁巖油生產(chǎn)化工品進行了探討。
關(guān)鍵詞:頁巖油;加工;利用
中圖分類號:F407.22 文獻標識碼:A 文章編號:
一、頁巖油的概念及組成
頁巖油是油頁巖經(jīng)熱加工后,其有機質(zhì)受熱分解生成的產(chǎn)物,類似天然石油,但又比天然石油含有更多的不飽和烴,并含氮、硫、氧等非烴類有機化合物,而這些不飽和烴類及非烴類有機化合物又是造成油品膠質(zhì)增多、沉渣形成而導致安定性變差、顏色變黑的主要原因。
頁巖油常溫下為褐色膏狀物,帶有刺激性氣味。頁巖油中含有大量石蠟,凝固點較高,含瀝青質(zhì)較低,含氮量高,屬于含氮較高石蠟基油。世界各地所產(chǎn)的頁巖油由于組成和性質(zhì)不同,在密度、含蠟量、凝固點、瀝青質(zhì)、元素組成方面有很大差別,但各地頁巖油的碳氫重量比均在7~8左右,是最接近天然石油,最適于代替天然石油的液體燃料組成。
二、頁巖油生產(chǎn)成液體燃料
頁巖油性質(zhì)和天然石油相似, 因此, 天然石油加工制取輕質(zhì)油品工藝, 一般也適用于頁巖油。但和天然石油不同的是, 頁巖油含氮、硫、氧等非烴化合物量高, 不飽和烴多, 輕餾分少, 所以必須采用深度加工與精制的工藝餾程, 才能得到合格的汽柴油等輕質(zhì)液體燃料。下面將以美國Paraho 頁巖油為例子介紹常規(guī)加工流程, 然后進一步介紹利用頁巖油生產(chǎn)合格柴油的非加氫精制方法。
2.1 Paraho頁巖油加工流程
(1)加氫精制-催化裂化流程
采用Paraho干餾爐對美國科羅拉多油頁巖進行干餾生成頁巖油, 然后采用加氫精制-催化裂化工藝來加工頁巖油。圖1為Paraho 頁巖油加氫精制-催化裂化工藝流程圖。
圖1加氫精制- 催化裂化工藝流程圖
頁巖油經(jīng)常規(guī)脫水脫鹽后, 對其全餾分進行加氫精制, 然后經(jīng)常壓蒸餾塔切割為氣態(tài)烴、輕石腦油、重石腦油(180~350 oF) 、柴油餾分(350- 650 oF)和重餾分(>650 oF)。重餾分經(jīng)催化裂化過后, 在常壓塔內(nèi)分餾為氣態(tài)烴、輕質(zhì)和重質(zhì)裂化汽油餾分、裂化柴油餾分和渣油。其中渣油直接作為煉廠燃料, 裂化汽油與重整后的汽油餾分和輕石腦油一起調(diào)合生產(chǎn)車用汽油, 裂化柴油與柴油餾分經(jīng)過加氫精制生產(chǎn)合格柴油燃料。
(2)延遲焦化-加氫精制流程
圖2 為Paraho 頁巖油延遲焦化- 加氫精制工藝流程圖。
圖2延遲焦化- 加氫精制工藝流程圖
首先在焦化爐內(nèi)對頁巖油進行加熱裂解, 生成氣態(tài)烴、焦油和焦炭, 將產(chǎn)生的焦油進行加氫精制,然后經(jīng)常壓蒸餾塔切割為氣態(tài)烴、輕石腦油、重石腦油(180~350 oF) 、柴油餾分(350~650oF)和重餾分(>650 oF) 。重石腦油經(jīng)兩段重整后, 與輕質(zhì)石腦油調(diào)合生產(chǎn)車用汽油;柴油餾分大部分用于加氫精制生產(chǎn)柴油燃料, 小部分與重餾分一起用作煉廠燃料。
(3)加氫精制-加氫裂化流程
圖3 為Paraho 頁巖油加氫精制-加氫裂化工藝流程圖。
圖3加氫精制-加氫裂化工藝流程圖
對頁巖油全餾分進行加氫精制, 然后經(jīng)常壓和減壓蒸餾塔切割為氣態(tài)烴、輕石腦油、重石腦油(180~350 oF) 、柴油餾分(350-650 oF)和重柴油餾分(650-850 oF) 和煉廠燃料(>850 oF)。輕石腦油、重石腦油和柴油餾分的加工處理與前面兩個工藝相似, 這里不再介紹。而重柴油餾分經(jīng)加氫裂化后蒸餾, 產(chǎn)生的輕石腦油直接用于汽油調(diào)合, 重石腦油經(jīng)重整后作為調(diào)合原料, 同時, 還能分離出噴氣燃料(300-535 oF), 底部渣油將作為加氫裂化裝置返料。
2.2頁巖油柴油餾分非加氫精制
典型頁巖油中約含有30%的輕柴油餾分, 其十六烷值高, 但是其中含有的大量的不飽和烴及氧、氮、硫等雜原子化合物, 影響頁巖油柴油餾分顏色及安定性, 因此, 要成功地解決頁巖油輕柴油的合格問題, 關(guān)鍵在于如何脫除頁巖油中的氧、氮、硫等雜原子化合物。
目前, 工業(yè)上柴油的精制方法主要分為加氫精制和非加氫精制兩種。加氫精制生產(chǎn)的柴油穩(wěn)定性好, 產(chǎn)品收率高, 沒有三廢排放, 但其一次性投資大,所需的設(shè)備及操作費用也很高, 僅適合于大型煉油廠生產(chǎn)。而非加氫精制過程的設(shè)備投資小, 工藝操作簡單, 精制費用較低, 特別適合于撫順頁巖油廠這樣的中小型煉廠。目前非加氫精制過程在國內(nèi)外的中小型煉廠仍被廣泛地應(yīng)用。柴油的非加氫精制一般包括酸堿精制、溶劑精制、吸附精制、加入穩(wěn)定劑和催速老化法等。有時單一的方法往往不能滿足對柴油質(zhì)量的要求, 常常將上述兩種或三種方法聯(lián)合起來進行操作。而在頁巖油柴油精制中大多借鑒催化裂化柴油精制的實驗方法。
采用硫酸- 堿液洗滌的方法來處理頁巖油柴油餾分。結(jié)果表明, 頁巖油柴油餾分在酸油比1∶30、溫度30℃下進行酸洗, 然后以5% NaOH 溶液堿洗一次, 最后在60℃下用硅膠吸附, 可生產(chǎn)10 號合格品柴油。但處理過程中所產(chǎn)生的大量酸堿渣難以找到出路, 因而未見其工業(yè)應(yīng)用。
用TiCl4和CuCl2·2H2O 絡(luò)合分離頁巖油(
采用催速老化法對頁巖油進行脫氮。他首先將用強酸酸化的柴油加熱到85℃以上, 向油中通氧氣并用放射物輔照, 使吡咯類化合物生成不溶于油的縮合物, 再用液固分離技術(shù)除去該縮合物。
用復(fù)合溶劑法精制撫順頁巖油粗柴油, 然后對精制油進行堿洗, 在很大程度上改善了精制油的安定性, 尤其是精制油的色度,而且精制柴油收率達到80%左右, 溶劑回收率達到97%以上。
三、利用頁巖油生產(chǎn)化工品
從油頁巖中生產(chǎn)化工品的潛力非常大, Korth等人在管式加熱爐和氮氣條件下, 通過GC-MS從Duaringa頁巖油中獲得了700種化合物。
有些油頁巖低溫干餾所得的頁巖油中, 含有較多的各種酚類化合物。其中重質(zhì)酚類可以作為銅、鉛、鋅、磁鐵等礦物的浮選劑, 也是制造木材粘合劑、農(nóng)藥、殺蟲劑等的原料。重質(zhì)酚的230~300℃餾分,用1∶1 重量比的98%硫酸在40℃下磺化所得的重質(zhì)酚磺酸, 可作為磁鐵礦的浮選劑, 所得的鐵品位為52%, 尾礦為14%。愛沙尼亞頁巖油和俄羅斯彼得格勒地區(qū)生產(chǎn)的頁巖油含有50%的含氧化合物,其中酚類、二元酚類達20% 。因此, 頁巖油主要用于生產(chǎn)化工產(chǎn)品, 包括緩蝕劑、酸醛樹脂、間苯二酚、環(huán)氧樹脂、鞣革劑、瑪蹄脂、粘合劑、浸枕木油和殺蟲劑等, 共計50~60種。
利用頁巖油中豐富的烷烴和烯烴, 作為生產(chǎn)相關(guān)的有附加值的化學品。C6~C10餾分被用來生產(chǎn)增塑劑;C10~C13餾分中通過生物降解線形十二烷基苯所得的產(chǎn)品作為清潔劑原材料;C14~C18餾分作為脂肪醇和烷基硫化鹽產(chǎn)品的原材料;重質(zhì)烷烴餾分裂化以生產(chǎn)各種低分子量烯烴。頁巖油中高氮含量有利于生產(chǎn)新的物質(zhì)。
結(jié)束語
頁巖油必須經(jīng)過深度加工與精制的工藝餾程,才能得到合格的汽柴油等輕質(zhì)液體燃料。采用加氫精制-催化裂化、延遲焦化-加氫精制、加氫精制-加氫裂化這三種生產(chǎn)工藝加工Paraho 頁巖油, 都能生產(chǎn)出合格的汽柴油等液態(tài)燃料。
參考文獻:
關(guān)鍵詞:焦化廢水 處理方法
1.1 焦化廢水水質(zhì)
焦化廢水是煤在高溫干餾、煤氣凈化以及化工產(chǎn)品精制過程中所產(chǎn)生的廢水,其來源主要有兩個方面:一是剩余氨水,約占焦化廢水總量的一半以上,它是煉焦及煤氣冷卻過程中產(chǎn)生的廢水;二是工藝過程中產(chǎn)生的廢水,主要是來自煤氣凈化和化產(chǎn)品精制過程中產(chǎn)生的分離水,如煤氣終冷水和粗苯分離水等,這些水的數(shù)量與工藝配置及操作管理有關(guān)。焦化廢水中含有大量的酚、氰、苯、氨氮,還有少量的如吲哚、萘、茚等,這些有毒物質(zhì)必須經(jīng)過妥善處理達標后,才能允許外排。
焦化廢水中的NH3-N是一種不穩(wěn)定的物質(zhì),在微生物作用下發(fā)生硝化反 應(yīng),生成NO2-、NO3-。NO2-是一種致癌物質(zhì),并可引起胎兒畸形;NO3-會破壞血液結(jié)合氧的能力,若飲用NH3-N含量超過10mg∕L的水會引起高鐵血紅蛋白癥,甚至發(fā)生窒息現(xiàn)象。大量的氨氮排入水體會造成水體富營養(yǎng)化,其中一些藻類蛋白質(zhì)毒素可富集在水產(chǎn)生物體內(nèi),并通過食物鏈使人中毒。
焦化廢水中的酚類物質(zhì)會引起蛋白質(zhì)變性沉淀,對生物細胞直接產(chǎn)生毒害作用,使生物細胞失去活力、蛋白質(zhì)凝固,引起深部組織損傷、壞死。而多環(huán)與雜環(huán)類化合物多數(shù)也可致癌。
1.2 焦化廢水常用處理工藝
目前焦化廢水一般按常規(guī)方法進行預(yù)處理,然后進行生物脫酚二次處理。但是,焦化廢水經(jīng)上述處理后,外排廢水中氰化物、COD及氨氮等指標仍然很難達標。近年來國內(nèi)外學者開展了大量的研究工作,找到了許多比較有效的焦化廢水治理技術(shù)。這些方法大致分為生物法、化學法、物化法和循環(huán)利用等四類。
1.2.1 生物處理法
生物處理法是利用微生物氧化分解廢水中有機物的方法,常作為焦化廢水處理系統(tǒng)中的二級處理。目前,活性污泥法是一種應(yīng)用最廣泛的焦化廢水好氧生物處理技術(shù)。這種方法是讓生物絮凝體及活性污泥與廢水中的有機物充分接觸,溶解性的有機物被細胞所吸收和吸附,并最終氧化為最終產(chǎn)物(主要是CO2)。非溶解性有機物先被轉(zhuǎn)化為溶解性有機物,然后被代謝和利用。但是采用該技術(shù),出水中的CODCr、BOD5、NH3-N等污染物指標均難于達標,特別是對NH3-N污染物,幾乎沒有降解作用。近年來,人們從微生物、反應(yīng)器及工藝流程幾方面著手,研究開發(fā)了生物強化技術(shù):生物流化床,固定化生物處理技術(shù)及生物脫氮技術(shù)等。這些技術(shù)的發(fā)展使得大多數(shù)有機物質(zhì)實現(xiàn)了生物降解處理,出水水質(zhì)得到了很大改善,使得生物處理技術(shù)成為一項很有發(fā)展前景的廢水處理技術(shù)。
1.2.2 化學處理法
(1)催化濕式氧化技術(shù)
催化濕式氧化技術(shù)是在高溫、高壓條件下,在催化劑作用下,用空氣中的氧將溶于水或在水中懸浮的有機物氧化,最終轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)N2和CO2排放。該技術(shù)的研究始于20世紀70年代,是在Zimmerman的濕式氧化技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。在我國,鞍山焦化材料耐火設(shè)計院與中科院大連物化所合作,曾經(jīng)成功地研制出雙組分的高活性催化劑,對高濃度的含氨氮和有機物的焦化廢水具有極佳的處理效果。
濕式催化氧化法具有適用范圍廣、氧化速度快、處理效率高、二次污染低、可回收能量和有用物料等優(yōu)點。
(2)焚燒法
焚燒法治理廢水始于20世紀50年代。該法是將廢水呈霧狀噴入高溫燃燒爐中,使水霧完全汽化,讓廢水中的有機物在爐內(nèi)氧化,分解成為完全燃燒產(chǎn)物CO2和H2O及少許無機物灰分。
焦化廢水中含有大量NH3-N物質(zhì),NH3在燃燒中有NO生成,NO的生成會不會造成二次污染是采用焚燒法處理焦化廢水的一個敏感問題。楊元林等通過研究發(fā)現(xiàn),NH3在非催化氧化條件下主要生成物是N2,不會產(chǎn)生高濃度NO造成二次污染。從而說明,焚燒處理工藝對于處理焦化廠高濃度廢水是一種切實可行的處理方法。
(3)臭氧氧化法
臭氧是一種強氧化劑,能與廢水中大多數(shù)有機物、微生物迅速反應(yīng),可除去廢水中的酚、氰等污染物,并降低其COD、BOD值,同時還可起到脫色、除臭、殺菌的作用。
臭氧的強氧化性可將廢水中的污染物快速、有效地除去,而且臭氧在水中很快分解為氧,不會造成二次污染,操作管理簡單方便。在美國已開始應(yīng)用臭氧氧化法處理焦化廢水。
(4)等離子體處理技術(shù)
等離子體技術(shù)是利用高壓毫微秒脈沖放電所產(chǎn)生的高能電子(5~20eV)、紫外線等多效應(yīng)綜合作用,降解廢水中的有機物質(zhì)。等離子體處理技術(shù)是一種高效、低能耗、使用范圍廣、處理量大的新型環(huán)保技術(shù),目前還處于研究階段。有研究表明,經(jīng)等離子體處理的焦化廢水,有機物大分子被破壞成小分子,可生物降解性大大提高,再經(jīng)活性污泥法處理,出水的酚、氰、COD指標均有大幅下降,具有發(fā)展前景。其他的化學處理方法還有光催化氧化法、電化學氧化技術(shù)、化學混凝法等。
1.2.3 物理化學法
(1)吸附法
吸附法就是采用吸附劑除去污染物的方法。
活性炭由于具有良好的吸附性能和穩(wěn)定的化學性質(zhì),是最常用的一種吸附劑?;钚蕴课椒ㄟm用于廢水的深度處理。但是,由于活性炭再生系統(tǒng)操作難度大,裝置運行費用高,在焦化廢水處理中未得到推廣使用。上海寶鋼曾于1981年從日本引進了焦化酚氰廢水三級處理工藝,但在二期工程中沒有再建第三級活性炭吸附裝置,以上所述就是原因之一。
(2)利用煙道氣處理焦化廢水
由冶金工業(yè)部建筑研究總院和北京國緯達環(huán)保公司合作研制開發(fā)的“煙道氣處理焦化剩余氨水或全部焦化廢水的方法”已獲得國家專利。該技術(shù)將焦化剩余氨水去除焦油和SS后,輸入煙道廢氣中進行充分的物理化學反應(yīng),煙道氣的熱量使剩余氨水中的水分全部汽化,氨氣與煙道氣中的SO2反應(yīng)生成硫銨。
該方法以廢治廢,投資省,占地少,運行費用低,處理效果好,環(huán)境效益十分顯著,是一項十分值得推廣的方法。
1.2.4 生物化學法
目前物化法主要被用作生物處理的預(yù)處理或后續(xù)處理。生化法則是可以在單一的生物處理系統(tǒng)中去除多種污染物,而且操作簡單,運行費用也比物化法要低的多,因此生化處理方法一直是焦化廢水處理的主要手段。
主要有SBR工藝、硝化和反硝化工藝等。
(1)SBR工藝
SBR工藝是一種新近發(fā)展起來的新型處理焦化廢水的工藝,即為序批式好氧生物處理工藝,其去除有機物的機理在于充氧時與普通活性污泥法相同,不同點是其在運行時,進水、反應(yīng)、沉淀、排水及空載5個工序,依次在一個反應(yīng)池中周期性運行,所以該法不需要專門設(shè)置二沉池和污泥回流系統(tǒng),系統(tǒng)自動運行及污泥培養(yǎng)、馴化均比較容易。該法處理焦化廢水有著獨有的優(yōu)勢:一是不要空間分割,時序上就能創(chuàng)造出缺氧和好氧的環(huán)境,即具有A/O2的功能,十分有利于氨氮和COD的去除;二是該法的沉淀是一種靜止的沉淀,對焦化廢水這種污泥沉淀性能不好的廢水,固液分離效果非常明顯;三是該法可以省去二沉池,其占地面積相對要小一些。
(2)硝化和反硝化工藝
硝化和反硝化工藝典型即A/O法(包括A2/O、A/O2、A2/O2法),該法在國內(nèi)焦化廠實際應(yīng)用的時間雖然還不算很長,但從已運行的廠家來看,其處理效果還是比較好的。只要精心設(shè)計、操作得當,出水水質(zhì)是可以滿足排放標準要求的。
關(guān)鍵詞:外源添加物園林綠化廢棄物腐熟生態(tài)除廢
中圖分類號:K928.73 文獻標識碼:A 文章編號:
大量園林綠化廢棄物的出現(xiàn),給城市居民生活帶來了不變,而不合理的處理方式更是給環(huán)境造成了二次污染,阻礙了環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。堆腐方式的出現(xiàn),相比于傳統(tǒng)的填埋、焚燒有一定的優(yōu)越性,不會給環(huán)境帶來大的影響,但是也有其不足之處,比如說升溫速度過慢、需要堆積的時間過長,占據(jù)空間,夏天炎熱時還容易產(chǎn)生味道等。而不同外源添加物的使用,可以有效的避免堆腐過程中出現(xiàn)的問題,為環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展提供了解決方法。
一、外源添加物的選擇
炭化物和木酢液作為主要的外源添加物,可以在堆腐過程中起到加速綠化廢棄物升溫、縮短堆腐周期和除味的作用,是較理想的添加物選擇。炭化物多孔,本身自帶較多負電荷,有很強的吸附功能,是在少氧甚至缺氧的情況下有機物質(zhì)高溫裂解的產(chǎn)物。將炭化物添加到堆腐綠化物中,會增加廢棄物中微生物的生長比例,影響離子交換,改變綠化廢棄物的pH和EC值。而木酢液是酸性溶液,成分多樣,是一些生物材質(zhì)在干餾中熱解的產(chǎn)物。木酢液在高濃度下可殺菌抗菌,在低濃度下可促進微生物生長,還可防臭除蟲。另外木酢液對人畜無毒、無害、無污染,無殘留,可以放心在綠化廢棄物中添加。
二、實驗過程概述
實驗之前,收集園藝修剪中產(chǎn)生的樹枝樹葉等廢棄物進行加工粉碎處理,作為實驗的基本材料。另需準備膨化雞糞若干,并調(diào)節(jié)C/N比;EM菌劑若干;炭化物以及木酢液不等。堆腐物質(zhì)屬性分析具體如下:
材料準備完畢后,將粉碎后的廢棄物堆成1.5m(長)*1.5m(寬)*1m(高)的長方體,調(diào)節(jié)C/N為28,含水量為65%,然后進行外源添加物的添加。添加量為CK0,EM菌劑0.6kg,炭化物6kg,木酢液200mL。實驗需四個處理,每個重復(fù)3次。在第1、3、6、11、21、29、37、46、58天分別在上、中、下部采樣1000g,混合搖勻,等量分為四份。取出其中一份再均分,一半用來測試發(fā)芽指數(shù)(GI),一半取出晾干,進行全氮、有機質(zhì)含量、pH和EC值的測試。發(fā)芽指數(shù)的測算方法:取樣品若干,使其和去離子水按1:10的比率充分混合,經(jīng)過2個小時的震蕩后浸提,讓浸提液體在5000r/min 下離心20分鐘,取清液保存。在無菌培養(yǎng)皿中鋪圓形濾紙,上置8粒水芹種子,然后在培養(yǎng)皿中加入5mL保存清液,在恒溫下培養(yǎng)48小時。整個實驗重復(fù)3次,在實驗中要測試種子根長和發(fā)芽個數(shù)。這些數(shù)據(jù)處理完成后,可根據(jù)發(fā)芽指數(shù)的計算公司來計算。公式為:GI=(浸提液種子發(fā)芽率× 浸提液種子培根長度)/(去離子水種子發(fā)芽率× 去離子水種子培根長度)*100%。 在反應(yīng)堆距表面50cm處,用溫度計測固定時間溫度值,通過多次多點測量,取平均值待用。
三、實驗結(jié)論分析
(一)溫度的變化。溫度的變化對綠化廢棄物中微生物的生長有重要作用。根據(jù)實驗結(jié)果的顯示,整個過程經(jīng)歷了升溫、持續(xù)高溫和降溫。其中55℃-55℃是持續(xù)高溫,有5到7天的時間,這個期間段,是綠化廢棄物中致病微生物被消滅的過程,保證了堆腐的衛(wèi)生安全。同時還可以看出,添加了炭化物和木酢液的樣品明顯升溫快于自然升溫的樣品,而添加了炭化物和木酢液的樣品大于55℃的技術(shù)天數(shù)高于無添加劑和添加EM菌劑的樣品(如下圖)。因此可以證明外源添加物對于腐熟溫度有積極影響。
(二)pH的變化。PH的變化對腐熟過程也有著重要的影響。實驗表明,添加了CK,EM菌劑、炭化物和木酢液的樣品pH都先上升到了9.0,然后開始下降。在下降的過程中,添加了EM菌液和木酢液的樣品pH下降幅度大,從15天開始就一直保持在8.0-8.5的范圍內(nèi),而添加了CK和炭化物的樣品pH可以在兩個月內(nèi)保持8.5-9.0不變,而添加炭化物的樣品pH明顯高于添加了CK的樣品pH。由此可見,添加炭化物可以較長時間保持綠化廢棄物的pH。
(三)EC值的變化。EC值主要關(guān)注的是綠化廢棄物堆中可溶性鹽分的高低。如果在腐熟的過程中,可溶性鹽分過高,會對植物根部產(chǎn)生滲透逆作用。從實驗中,我們可以得出以下結(jié)論:添加四種添加物的樣品EC值都是先升后降,添加炭化物的樣品在第五天左右達到最大值2.4ms/cm,而其他三份樣品兩個月內(nèi)均未達到過此數(shù)值,究其原因是因為炭化物本身EC值比其他三種高帶來的影響。在52天到60天之間,添加了EM菌劑和木酢液的樣品EC值明顯低于添加CK的樣品。由此可見,木酢液作為外援添加劑對綠化廢棄物腐熟有其獨特的作用。
(四)C/N值的變化。C/N是腐熟程度的重要指標,如果C/N值小于20,那么就可以認為綠化廢棄物已經(jīng)處于腐熟狀態(tài)。通過下圖數(shù)據(jù)顯示,所示我們會發(fā)現(xiàn),在四個添加了各物質(zhì)的樣品中,C/N都是先升后降,在第21天的時候,除了添加CK的樣品其他三種都已進入腐熟期,這就說明,添加了EM菌劑、炭化物和木酢液的樣品腐熟開始早,腐熟時間較長。
(五)發(fā)芽指數(shù)的變化。發(fā)芽指數(shù)和C/N值一樣,都是評價腐熟的指標。如果發(fā)芽指數(shù)GI大于80%,我們就可以認為已經(jīng)進入腐熟期。通過實驗顯示,四種添加物的發(fā)芽指數(shù)都是呈現(xiàn)上升態(tài)勢。添加了CK的樣品進入腐熟期的時間晚,腐熟期時期短。其中三種進入腐熟期的時間差不多,腐熟時段延續(xù)的時間也大體一致。
四、結(jié)語
綜上所述,添加木酢液和炭化物對于綠化廢棄物升溫有明顯作用,可加速C/N值的下降,使得綠化廢棄物盡快進入腐熟期,延長腐熟時間,同時還可以降解綠化廢棄物中的有毒物質(zhì),增加腐熟的安全性,而添加木酢液降低pH和EC值的效果比其他好。由此可見,不同外源添加物對綠化廢棄物的作用不同,可根據(jù)實際情況分別使用和結(jié)合使用。
參考文獻: