垃圾焚烧发电厂技术研究

目前,我国许多城市陷入了垃圾包围的状态。垃圾不仅污染环境,威胁人类健康,庞大数量的垃圾更侵占了大量的土地。资料显示,全世界垃圾年均增长速度为8.42%,中国垃圾增长率达10%以上,中国已成为垃圾包围城市最严重的国家之一。垃圾数量日益增长,危害人类健康,压缩人们生活的空间。垃圾减量化、无害化、资源化处理,使“放错地方的资源”合理利用已经成为当务之急。 1垃圾处理途径和特点概述 填埋、堆肥和焚烧是垃圾处理的主要途径:垃圾填埋方式需占用大量的土地资源,填埋产生的恶臭气体(甲烷、二氧化碳)和渗滤液,直接污染大气、地表水源和地下水源。随着我国社会经济发展,垃圾填埋和城市化进程矛盾不断加深,城市生活垃圾填埋已经难以为继。堆肥是处理与利用垃圾的一种方法。利用垃圾或土壤中的微生物,使垃圾中的有机物降解,形成一种类似腐蚀质土壤的物质,常用作肥料改善土质。其优点是投资较低、技术简单、垃圾分解后作为肥料再利用;缺点是对垃圾分类要求高、分解中会产生气体污染环境。该方法适用于垃圾分类系统较完善、可降解有机物含量较高的城市垃圾处理。2013年欧盟人均产生481公斤垃圾,其中有43%被分类回收或堆肥。焚烧是垃圾处理“三化”的有效方式。焚烧后垃圾的质量、体积约为原来1/10和1/20,约2.5吨垃圾的热值和1t烟煤的热值相当,如将这些垃圾合理应用,我国每年可节煤约5000万吨,与填埋、堆肥方式相比有巨大的优势。西方发达国家在上世纪七十年代就投产了一批焚烧垃圾发电站。我国在深圳、杭州、珠海等城市也投建了多座垃圾焚烧发电站,并取得了良好的效果。近年我国出台了很多政策,例如垃圾处置补贴,垃圾焚烧发电电价补贴、税费减免等政策方针推动垃圾的资源化发展。在良好的政策引导和技术支持下,垃圾焚烧发电供热已发展成为我国城市垃圾“三化”处理的主要发展方向。 2垃圾焚烧的条件和方式 从燃料角度来说,燃烧热值达一定值时,才能从设备、能量的投入中获得收益。当垃圾发热值>5000kj/kg时燃烧稳定,燃烧效果较好;而发热值≤3344kj/kg时,燃烧不稳定,此时需投燃油助燃。垃圾中含水量较大,需要在焚烧前进行干燥处理,一些垃圾处理过程产生有害的剧毒物质,需进行分类,这些预处理和分类会加大设备和运行的投入。垃圾焚烧技术主要有三大类:层状燃烧技术,主要是炉排炉燃烧;旋转燃烧技术,主要是回转窑燃烧;流化床燃烧技术,主要是循环流化床燃烧。 2.1层状燃炉技术 炉排炉从上往下分为几层炉排,炉排由传动装置带动,上下各层炉排运动方向相反。垃圾燃料通过进料装置进入炉排随炉排依次由上往下移动、燃烧;燃烧产生的高温烟气经辐射和对流的方式传热给锅内给水产生高温高压蒸汽带动汽轮机发电机,低温烟气经除尘、脱硫脱销等设备达标后由烟囱排出。在炉排移动过程中,垃圾燃料依次通过干燥区、燃烧区和燃尽区。在干燥区完成垃圾燃料的干燥和加热,挥发出可燃气体等过程,是燃烧的准备阶段,需要的空气量少;在燃烧区完成垃圾燃料和可燃气体的燃烧,需要鼓入大量空气;燃尽阶段是燃料燃尽排渣阶段。垃圾组分不同,各阶段所需时间和空气量也同,合理控制炉排运转速度、给料层厚度和风量配比,才能获得更好的焚烧效果。这种燃烧方式对入炉垃圾要求不是很高,不需进行严格的预处理。但焚烧垃圾的炉排的材质规格和加工精度很高,传动机械的结构也较复杂,故设备的投入、运行和维护成本也较高。西方发达国家普遍采用这种燃烧技术,且已发展得较为成熟。 2.2回转炉技术 炉体为倾斜的圆筒形,内壁采用耐火砖砌筑或水冷壁敷设。炉筒由电机带动旋转,内壁上有挡板,垃圾燃料由筒体旋转从下部反复带到上部,靠自重落下,与鼓入的空气和高温烟气进行充分接触,因而燃烧比较完全。调节筒体转动速度和风量即可控制燃烧,操作简单,焚烧均匀、速度快,运行和维护成本较低。回转炉的热效率较低,燃烧中会伴随着臭味,需加装脱臭装置或导入高温后焚烧。国内外一般用于医用垃圾的焚烧。 2.3流化床技术 循环流化床的原理是燃料在流化状态下燃烧。一定颗粒燃料和脱硫用的石灰石经给料器进入炉床,空气通过炉床以一定速度向上吹入炉膛,粒状燃料在炉床上翻滚和燃烧,与空气和高温烟气充分接触,呈流化状。粗粒在下部燃烧,细粒在上部燃烧,吹出炉膛的粒子进入旋风分离器分离后,再进入炉膛中循环燃烧,燃尽后的灰渣经冷渣器后排出炉外。循环流化床着火稳定性很好,低负荷时燃烧稳定性也很好;燃料适用性广,对焚烧热值低、水份高的城市生活垃圾有很好的适用性;负荷调节范围较大,炉效率可达95%以上。循环流化床独特的燃烧方式和机理,其有害物质如氮氧化物、二英等的产生和排放量少于其他方式,循环流化床锅炉被公认是垃圾焚烧产生二英最少的锅炉。 3垃圾焚烧技术中的问题 3.1二噁英 二噁英是垃圾焚烧中含氯化合物产生的一种强致癌、毒性物质。目前抑制二噁英生的主要技术措施是“3T”原则:温度控制,提高炉膛温度;过程时间控制,提高高温区停留时间;过程扰动控制,提高扰动强度。另外控制燃烧的过量空气系数,采用活性炭吸附等措施也可减少二噁英的产生和排放。 3.2二氧化硫和氮氧化物 和化学燃料一样,垃圾焚烧会产生硫、氮的氧化物。垃圾焚烧电厂主要采用传统的脱硫脱硝工艺,使得烟气达到排放标准。 3.3焚烧的灰渣 垃圾焚烧会产生飞灰和炉灰渣。这些灰渣中不仅含有二英,还富含重金属元素(如铅、镉、铬、锌等),对人们健康的危害极大,须将垃圾焚烧后的灰渣作为危险固体废物进行处理。目前国内外主要采用飞灰固化和飞灰稳定化进行处理,如采用水泥固化填埋、密封填埋、和化学稳定后填埋等方式处理垃圾焚烧后灰渣。 3.4渗滤液 垃圾堆放和处理会产生大量成分复杂、危害较大的渗滤液,其COD>8000mg/L,BOD>5000mg/L,会污染地表水和地下水,必须进行无害化处理。采用垃圾渗滤液回喷燃烧装置将其送入炉中燃烧是焚烧垃圾发电站的一种做法。目前对垃圾渗滤液尚无成熟的处理工艺,各研究和科研机构的研究方向主要集中在电解、催化湿式氧化、膜生物反应器等。 4结束语 城市垃圾“三化”处理,不仅能缓解垃圾给大气、水源、土地带来的压力,还能充分利用再生能源,产生经济效益。随着社会进步和经济发展需要,越来越多的城市生活垃圾焚烧供电供热站将陆续投入运行,随之也带来了二噁英、重金属,等二次污染问题。我们只有不断深入学习和探索,不断研究和发展,完善垃圾焚烧技术并使之成熟,才能使社会生活、经济效益和环境保护和谐统一,才能促进社会经济环境资源的可持续发展。

道路雨水径流溶解性有机物(DOM)与重金属相互作用

1 引言(Introduction) 人类生产活动及交通活动中的汽油泄漏、尾气排放, 以及土壤有机物质和植物落叶腐败等过程, 致使地表径流中含大量溶解性有机物(DOM).地表径流中的DOM是极为活跃的一种有机组分, 可作为重金属的迁移载体或配位体, 与重金属离子之间发生交互作用, 形成复合污染, 进而影响重金属离子的迁移转化和生物有效性.Nason等(2012)利用吸附阴极溶出伏安法, 对美国俄勒冈州4个地点收集的公路雨水径流DOM对铜离子形态的影响进行了研究, 发现雨水径流DOM可以与铜离子形成DOM-Cu复合物, 降低Cu2+的生物有效性.Gnecco等(2008)发现, 机场雨水径流中的铜离子比锌离子更容易与雨水径流中的有机物进行结合, 发生同步迁移.因此, 考察径流DOM与重金属的结合作用, 对深入分析重金属的迁移转化行为, 进而有效控制DOM-重金属复合污染具有重要意义. 目前, 仅有少数学者对地表径流DOM与重金属的结合作用进行了研究, 多数研究集中于考察其他不同来源DOM与重金属的结合作用.如Wu等(2012)采用三维荧光猝灭滴定法考察了垃圾渗滤液DOM与Cd2+、Cu2+的结合作用, 发现Cu2+和DOM中的类蛋白质及类腐殖酸组分的结合作用都很强, 而Cd2+只同类蛋白物质发生结合作用.Guo等(2012)采用三维荧光光谱和红外光谱对湖泊沉积物中DOM与Cu2+的结合作用进行了研究, 并采用修正型的Stern-Volmer公式来计算络合条件稳定常数, 发现DOM中的类富里酸可为Cu2+提供更多配位点.赵萱(2012)运用三维荧光光谱和质子核磁共振研究了湖泊沉积物DOM与Cu2+的结合作用, 发现Cu2+与DOM中糖类官能团、醌基、羟基或酚基均可发生配位作用, 形成复杂的螯合物, 并应用修正型Stern-Volmer方程证实了DOM中可见光区类富里酸物质对Cu2+配位能力最强, 类蛋白物质次之.Chaminda等(2010)利用金属滴定和Scatchard线性公式拟合测定了道路雨水径流DOM与Zn2+、Cu2+之间的条件稳定常数及结合位点浓度, 发现DOM与Zn2+、Cu2+间的结合符合单配位模型.赵晨等(2016)采用三维荧光技术对北京市住宅区的雨水径流DOM与Cu2+的相互作用进行了探究, 并运用荧光猝灭模型拟合了DOM与Cu2+络合物的条件稳定常数和结合容量.由上可知, 在描述DOM与重金属结合作用时, 常借助于三维荧光光谱法、质子核磁共振法、红外光谱法等分析方法和仪器表征DOM分子结构和组成变化, 并使用配位模型拟合得到饱和结合量及络合常数等参数, 进而深入分析DOM与重金属之间的结合作用机制. 针对地表径流DOM污染, 笔者已对地表径流DOM物质及结构组成进行了系统研究, 发现道路雨水径流DOM中类色氨酸蛋白物质含量最多, 其次是富里酸物质和类络氨酸蛋白物质, 类腐殖酸物质和微生物代谢物含量较少;道路雨水径流DOM主要含有的官能团为—OH、—COOH、苯环等, 含有的不饱和键有C=O及苯环上的C=C双键等(于振亚等, 2018).由于地表径流DOM与重金属复合污染特性尚不全面、不明确, 本研究拟在前期研究的基础上, 采用三维荧光光谱、离子选择电极、超滤及红外光谱等技术深入研究道路雨水径流DOM与城市雨水径流中几种常见重金属Cu2+、Pb2+和Cd2+之间的结合作用, 并采用配位模型法分析发挥络合作用的主要物质和组分, 以期为进一步控制地表径流DOM-重金属复合污染提供研究基础. 2 材料与方法(Materials and methods)2.1 道路雨水径流DOM的采集 选取北京市西城区车公庄大街进行道路雨水径流样品的采集.采样点处道路下垫面、车流量状况等详见表 1.   道路雨水径流样品采集于2016年5月2日, 是2016年第一场形成地表径流的降雨.该场降雨持续时间9 h, 总降雨量为8.1 mm, 分别在12:00和15:00降雨量达到峰值1.8 mm·h-1, 每小时降雨量如图 1所示.降雨当日于道路产生地表径流后开始采集样品, 所采集的径流样品时间为:0(以地表形成径流时为0时刻)、15、20、25、160、260 min.采集各时段样品后, 对各时段样品进行混合用于提取道路径流DOM. 图 1   图 1采样当日降雨特征 将混合样品经0.45 μm玻璃纤维滤膜(预先经450 ℃灼烧后)过滤后, 采用RE-52AA旋转蒸发仪(30 ℃、140 r·min-1)进行浓缩至溶解性有机碳(DOC)浓度约为200 mg·L-1(MULTI N/C 3100总有机碳分析仪, 德国耶拿分析仪器股份公司)时, 停止旋转蒸发获得实验所用DOM样品溶液. 2.2 DOM-重金属荧光猝灭滴定 采用硫酸铜(CuSO4·5H2O)、硝酸铅(Pb(NO3)2)和氯化镉(CdCl2·2.5H2O)分别配制一系列浓度梯度(0、0.2、0.5、1、2、3、5、8、10、12、15 mg·L-1)的Cu2+、Pb2+和Cd2+溶液.取若干100 mL锥形瓶依次加入不同浓度梯度3种金属离子溶液各40 mL, 为了降低内滤效应(Hudson et al., 2010), 在重金属溶液中逐一加入2 mL浓缩后的DOM样品;避光条件下, 将锥形瓶放入DDHZ-300台式恒温振荡器(25 ℃、120 r·min-1)振荡反应24 h.振荡后的溶液分别使用Cu-US铜离子选择性电极、Pb-US铅离子选择性电极和Cd-US镉离子离子选择性电极(BANTE931, 上海般特仪器制造有限公司)测量溶液中游离态重金属离子浓度;与DOM络合态重金属离子浓度即为重金属溶液初始浓度与游离态浓度之差. 取5 mL振荡后的溶液采用F-7000型荧光分光光度计(日本日立公司)进行三维荧光光谱测定.设置荧光分光光度计的激发光源为150 W氙弧灯, PTM电压为700 V, 信噪比大于110.发射光及激发光的带通均为5 nm, 光谱仪扫描范围为激发波长/发射波长(λEx/λEm)=200~400 nm/250~550 nm, 扫描速度为1200 nm·min-1.扫描结束后, 使用Origin 9.0软件将λEx/λEm所对应的荧光强度(I)进行处理, 形成等高图.为定量描述重金属离子与雨水径流DOM的配位络合作用, 假设重金属离子与雨水径流DOM形成n:1配合物, 利用双对数回归曲线方程计算配位稳定常数(张冰卫等, 2011), 具体如公式(1)所示. (1) 式中, F0和F分别为DOM添加重金属前后三维荧光图中相关峰的荧光强度, M为金属溶液的浓度, n为被金属离子配位的结合位点(荧光基团的比例), K为条件稳定常数(络合常数). 2.3 DOM组分-重金属荧光猝灭滴定 采用超滤膜法对 < 0.45 μm的地表径流滤后水使用再生纤维膜通过搅拌式超滤装置(Amicon Stirred Cell Model 8200)进行多级超滤.在浓缩模式下, < 0.45 μm的滤后水先后被截留分子量为30 kDa(3 nm)、10 kDa(2.5 nm)和1 kDa(1 nm)的再生纤维膜分离.过滤时, 高纯氮气以不同的压力(0.4~2.7 kgf·cm-2, 1kgf·cm-2=1.033×105 Pa)充入超滤装置, 直到滤前水量和未过膜的量为6:1时, 超滤停止.超滤时, 在膜表面上方持续搅拌, 以减少膜上的浓度效应(Beckett et al., 1987). 同样, 将超滤分级后不同分子量区间的DOM样品进行旋转蒸发浓缩至DOC浓度约为200 mg·L-1后, 进行DOM组分与Cu2+、Pb2+和Cd2+的荧光猝灭滴定;并采用重金属离子选择电极测定各DOM组分与重金属结合后溶液中游离态重金属离子浓度. 2.4 红外光谱 分别取30 mL DOM原样和DOM-重金属络合后的溶液, 由德国Christ ALPHA 1-4 LSC冷冻干燥机(-55 ℃、6.8 Pa)冷冻干燥48 h至粉状, 之后采用光谱纯KBr压片, 在傅立叶变换红外光谱仪(NICOLET 6700型)上进行红外光谱分析. 3 结果与讨论(Results and discussion) 3.1 道路雨水径流DOM与不同重金属相互作用分析 3.1.1 雨水径流DOM-重金属络合作用 地表径流DOM与15 mg·L-1的Cu2+、Pb2+和Cd2+溶液荧光猝灭滴定前后的三维荧光光谱变化如图 2所示.通常三维荧光光谱图中不同位置的荧光峰代表了不同的物质, 如图 2所示, T1峰代表类络氨酸物质(λEx/λEm=200~230 nm/300~320 nm), T2峰代表类色氨酸物质(λEx/λEm=270~280 nm/330~370 nm), A峰代表类富里酸物质(λEx/λEm=240~250 nm/400~420 nm), 其中, 类络氨酸和类色氨酸物质均为类蛋白类物质, 类蛋白类物质的存在可能与芳香性化合物的存在有关(He et al., 2011;朱大伟等, 2015;Kalbitz et al., 1999;Santos et al., 2010).由图 2可知, 雨水径流DOM溶液中添加金属离子Cu2+、Pb2+后, 出现了荧光猝灭现象, 其三维荧光图中T1和T2两个峰的荧光强度明显下降, 表明雨水径流DOM中类蛋白类物质与Cu2+和Pb2+之间发生了配位络合作用, 且添加Cu2+后的荧光猝灭现象更显著, 说明DOM与Cu2+之间的络合作用更强;而雨水径流DOM溶液中加入重金属离子Cd2+后, 其三维荧光图中荧光峰的强度并没有发生明显的变化, 这可能是由于络合作用较弱, 并未产生荧光猝灭现象导致的. 图 2   图 2道路雨水径流DOM-重金属络合前后三维荧光光谱图 (a.DOM, b.DOM-Cu, c.DOM-Pb, d.DOM-Cd)Fig. 2 Three-dimensional fluorescence spectroscopy of DOM in road stormwater runoffs before and after complexation with heavy metals (a.DOM, b.DOM-Cu, c.DOM-Pb, d.DOM-Cd) 3.1.2 雨水径流DOM-重金属络合常数 根据双对数回归曲线方程(1)对雨水径流DOM与3种重金属之间的络合作用进行拟合, 求出络合常数K及被金属离子配位的结合位点n;拟合结果见图 3, 络合常数及结合位点的数值见表 2. 图 3)   图 3道路雨水径流DOM与3种重金属络合的双对数回归曲线 (a.DOM-Cu, b.DOM-Pb, c.DOM-Cd)   由图 3可知, 雨水径流DOM荧光强度变化与Cu2+、Pb2+和Cd2+浓度之间具有较强的线性关系, 说明DOM与Cu2+、Pb2+和Cd2+ 3种重金属离子均发生了络合作用.由荧光峰荧光强度变化可见, T1峰类络氨酸物质和T2峰类色氨酸物质均与Cu2+和Pb2+发生了配位作用, 而只有T1峰类络氨酸物质与Cd2+发生配位作用. 一般而言, DOM物质与重金属离子的络合常数越大, 络合作用越强.由表 2可见, 雨水径流DOM中的类络氨酸物质(T1峰)与Cu2+、Pb2+和Cd2+的络合常数K比类色氨酸物质(T2峰)大一个数量级, 分别为7.92×10-2、5.82×10-2和3.49×10-3, 说明雨水径流中的类络氨酸蛋白物质在DOM-重金属的络合中起主要配位作用.此外, 由T1峰和T2峰与Cu2+、Pb2+和Cd2+的络合常数大小可以看出, 雨水径流DOM与3种重金属离子的结合作用由强到弱依次是:Cu2+>Pb2+>Cd2+;DOM与Cd2+之间的络合作用很弱, 这与图 2络合前后荧光峰荧光强度变化的结果一致. 3.2 雨水径流DOM组分与重金属结合作用分析 利用双对数回归曲线方程(1)对超滤后4个不同分子量(X)区间的DOM组分与3种重金属离子之间的络合作用进行拟合, 求出二者之间的络合常数K, 结果如表 3所示.   由表 3可以看出, 雨水径流中不同分子量DOM组分与Cu2+、Pb2+和Cd2+之间的络合常数因重金属种类不同而不同.各分子量段DOM组分与Cu2+、Pb2+的络合常数普遍大于其与Cd2+的络合常数, 其中与Cu2+的络合常数最大;说明不同DOM组分与Cu2+、Pb2+的络合作用较强, 而与Cd2+的络合作用较弱, 其中与Cu2+的络合作用最强.这与雨水径流DOM和重金属络合前后荧光峰荧光强度变化的结果一致. 此外, 对不同重金属来说, 4种分子量DOM组分与重金属之间均发生了络合配位作用.DOM组分分子量越小, 与重金属之间的络合常数越大, 其中, 分子量 < 1 kDa的DOM组分同金属离子的络合常数最大;说明分子量小的DOM组分与金属离子的络合作用较强, 其中, 分子量 < 1 kDa的DOM组分同金属离子的络合作用最强. 3.3 雨水径流DOM-重金属络合前后重金属活性分析 离子选择性电极法是通过测量电极电位来测定离子活度的一类电化学方法, 可用于表征溶液中游离态重金属浓度(王中荣等, 2015).在不同浓度梯度的Cu2+、Pb2+和Cd2+溶液中加入径流DOM络合后, 使用离子选择性电极检测溶液中游离态重金属离子浓度, 并求出DOM络合态重金属浓度(即重金属总浓度与游离态重金属离子浓度之差), 结果如图 4所示. 图 4   图 4道路雨水径流DOM-重金属络合态浓度随初始重金属浓度的变化 由图 4可见, 3种重金属离子均与道路径流DOM发生了络合反应, 且随初始重金属浓度升高, 络合态重金属浓度呈现先快速升高后略降低的趋势.在初始重金属离子浓度相同时, 与道路雨水径流DOM发生络合的重金属浓度大小为:Cu2+>Pb2+>Cd2+;表明道路雨水径流同3种金属离子之间络合作用的强弱为:Cu2+>Pb2+>Cd2+, 这与荧光猝灭滴定模型中络合常数所指示的络合作用强弱结果一致. 3.4 雨水径流DOM组分-重金属络合前后重金属活性分析 利用选择性电极测定不同DOM组分与重金属离子络合后剩余的游离态金属离子浓度, 并求出络合态重金属浓度, 结果如图 5所示.由图 5可知, 不同道路径流DOM组分与3种重金属离子之间均发生了络合反应, 且随初始重金属浓度升高, 络合态重金属浓度呈现与总DOM络合相同的趋势, 先快速升高后略降低.在初始重金属离子浓度相同时, 与不同DOM组分发生络合的重金属浓度大小为:Cu2+>Pb2+>Cd2+, 这与荧光猝灭滴定模型中络合常数所指示的络合作用强弱结果一致. 图 5   图 5道路雨水径流DOM组分-重金属络合态浓度随初始重金属浓度的变化 (a.DOM-Cu, b. DOM-Pb, c. DOM-Cd) 此外, 对同一重金属来说, 随初始重金属浓度变化, 与不同DOM组分发生络合的重金属浓度变化趋势一致;分子量越小, DOM组分与重金属的络合度越大, 4个分子量区间DOM组分与重金属之间的络合度由高到低的顺序为:< 1 kDa组分、1~10 kDa组分、10~30 kDa组分、30 kDa~0.45 μm组分, 其中, 分子量 < 1 kDa的DOM组分同金属离子的络合度最大;这与络合常数所指示的道路雨水径流DOM组分与Cu2+、Pb2+和Cd2+络合作用强弱结果一致. 3.5 雨水径流DOM-重金属络合机理分析 将道路雨水径流DOM同Cu2+、Pb2+和Cd2+络合前后的样品进行红外光谱分析, 结果如图 6所示.由图 6可知, 道路雨水径流DOM红外光谱图在3396、1629、1429和1145 cm-1左右处均出现了较明显的吸收峰.雨水径流DOM与Cu2+和Pb2+络合后, 红外光谱特征峰明显减少, 3396、1629和1429 cm-1等特征峰变弱或消失;而与Cd2+发生络合后特征峰变尖.通常处于3396 cm-1处的峰为—OH的伸缩振动峰, 1629 cm-1处的峰表示醛、酮中—C=O的伸缩振动或芳香环上C=C的伸缩振动, 1429 cm-1处的峰是脂肪族上—CH3、—CH2的C—H振动, 1145 cm-1处的峰是C—C伸缩振动.由雨水径流DOM与Cu2+和Pb2+络合后, 红外光谱特征峰变弱或消失可以推断, Cu2+和Pb2+可能是通过羟基、甲基、羧基和芳香环上的羧基取代等途径实现与DOM络合(Wang et al, 2003;朱丽珺等, 2007;陈兆银, 2011);而由Cd2+与雨水径流DOM结合后红外光谱特征峰强度增加, 峰形变尖推断, 雨水径流DOM同Cd2+的结合并非通过化学反应, 而可能是通过氢键力、疏水键力或范德华力作用进行结合(Naidu et al., 1997;Bessbousse et al, 2012). 图 6   图 6道路雨水径流DOM-重金属络合前后红外光谱图 4 结论(Conclusions) 1) 道路雨水径流DOM及不同分子量DOM组分可与Cu2+、Pb2+和Cd2+发生络合, 与3种重金属离子的络合作用由强到弱依次是:Cu2+>Pb2+>Cd2+.初步判断, 雨水径流DOM中的类络氨酸蛋白物质在DOM-重金属的络合中发挥主要作用. 2) 道路雨水径流DOM组分分子量越小, DOM组分与重金属之间的络合作用越强.4个不同分子量区间的DOM组分与Cu2+、Pb2+和Cd2+之间的络合作用由强到弱的顺序为:< 1 kDa组分、1~10 kDa组分、10~30 kDa组分、30 kDa~0.45 μm组分.(来源:环科科学学报 作者:于振亚)

脱硫废水处理工艺中零排放技术应用探讨

燃煤电厂烟气产生的脱硫废水有较高的含盐量及复杂成分等特点,这种废水要想再次进行回用存在一定的难度,所以成为了严重影响电气废水实现零排放的重点组成部分。本文就针对排放脱硫废水的实际特征及再次回用现状进行分析,然后对脱硫废水处理工艺中零排放技术的应用进行探讨。 2015年国务院颁布了《水污染防治行动计划》(水十条),对企业用水提出了新的要求。燃煤电厂作为用水大户,应当积极响应国家政策的要求,开展节水提效工作,实现全厂水资源分级利用和水污染防治。脱硫废水因其具有高含盐量、成分复杂、腐蚀性和结垢性的特征,回用困难,成为制约燃煤电厂脱硫废水零排放实现的关键因素之一。 1、排放脱硫废水的实际特征 脱硫装置的石灰石、石膏去湿法排放废水量完全由工艺部水质、石灰石质量、锅炉烟气散发量、脱硫吸取塔内部的浆液CI-浓度等因素决策。在具体运转的过程中,电厂通常都利用对脱硫吸取塔内部的浆液CI-浓度标准进行控制才能明确具体的废水排放量。本文将某个600兆瓦的机组为例,需要将所吸收的塔浆液CI-浓度合理的控制在20kg/m3的同时,排放脱硫废水量应达到17.3m3/h。如果工艺水的质量较差或是必须合理的控制低于CI-的浓度,会在一定程度上增加排放脱硫的废水量。 2、脱硫废水回用现状 采用常规处理工艺脱硫废水,其中的氯离子浓度和含盐量仍然很高,在回用中易引起系统腐蚀和结垢,制约了脱硫废水处理后的再利用,国内电厂的脱硫废水回用率较低。 1)用于水力冲灰或灰场喷洒对于采用水力冲灰系统的燃煤电厂,可以将经过常规处理的脱硫废水排水作为冲灰水。也有部分采用干除灰的电厂,将脱硫废水用于干灰调湿、灰场喷洒,但消耗水量不大。随着电厂综合利用和节水措施的实施,大型机组和新建机组的除灰系统主要采用干除灰,粉煤灰一般能得到100%利用。因此,回用于水力冲灰或干灰调湿的脱硫废水量很小或没有。 2)用于除渣系统对于采用水力除渣或湿式除渣系统的燃煤电厂,可以将脱硫废水作为补水。但该途径会受到除渣系统闭式循环水量的限制,还会引起系统堵塞、设备及管道腐蚀问题而影响系统的可靠性。因此,脱硫废水回用于除渣系统受到很大限制。 3、废水零排放应用技术 3.1蒸发工艺 通过蒸发工艺技术,溶液得到浓缩,得到一定的固体溶质与纯净溶剂,其广泛应用于化工、海水淡化及食品等行业。在实际蒸发中,汽化热所需量比较大,因此这一过程也是大量热消耗的过程。现阶段,化工行业主要通过多效蒸发技术提高其加热蒸汽使用效率,传热条件得到改善,减少了单元能耗。新研发出的机械蒸汽再压缩技术,可以有效降低蒸汽耗损量。该技术是通过机械驱动压缩机压缩绝热将二次蒸汽压缩送入加热蒸发器,经过压缩后,二次蒸汽的温度不断升高,与蒸发器内的沸腾液体之间出现热温差,因此可以将其作为加热剂使用,在这种情况下,补充足够的压缩功力,就可以充分利用二次蒸汽中的潜在热能量。 3.2炉渣废热综合利用技术 燃煤机组多采用刮板捞渣机为主的湿排渣系统和风冷干式输渣机为主的干排渣系统,湿排渣系统冷却效果好、适用范围广,但运行中由于高温炉渣放热易导致渣水不断被蒸发浓缩,为维持水温和水位,需及时补水;且炉渣呈碱性,系统长期运行存在严重结垢、管道堵塞等问题。炉渣废热综合利用脱硫废水零排放技术是引入弱酸性脱硫废水以中和湿排渣系统中的碱性物质,并利用高温炉渣的余热实现脱硫废水的蒸发固化,从而实现脱硫废水零排放,同时补充了湿排渣系统因蒸发、排渣而消耗的水量。当脱硫废水水量大于湿排渣系统的必要补充水量时,需对废水进行减量化处理以满足水量平衡;当废水水量小于必要补充水量时可直接引入,具有投资省、运行方便等优点。但脱硫废水中高浓度的Cl-等在浓缩过程中可能造成设备腐蚀;脱硫废水中重金属等污染物与析出的结晶盐可能对炉渣的堆放、综合利用产生影响。发电厂将脱硫废水引入湿排渣系统,结果表明引入脱硫废水并未对湿排渣系统的正常运行产生影响,无明显的腐蚀和结垢现象,渣水中重金属含量很低。 但由于各电厂脱硫废水水质特性及湿排渣系统的运行方式存在差异,引入脱硫废水后设备腐蚀、脱水仓堵塞、管路结垢等问题不可忽视,需更多的实践和理论研究。 3.3烟道处理技术 该技术主要是指对烟道内的废水通过喷雾蒸发技术进行处理,其广泛应用与食品与化工等行业,在废水处理中却没有得到广泛应用。在脱硫废水中,通过烟道蒸发技术,首先选用喷射技术雾化脱硫废水并将其引入到除尘前的烟道内,经过高温烟气加热后的小液滴形式的废水快速蒸发,其含有的悬浮物与可溶性固体会转为细小的固体颗粒,在夹带作用下流入除尘器并得到去除,实现脱硫废水零排放工艺目标。 3.4脱硫废水与飞灰技术有机结合 在火电厂运行中,填埋处理飞灰,而脱硫废水对飞灰具有一定的增湿效果,因此在运输中可以降低粉尘的容积。如果在制砖或水泥添加剂中使用飞灰,对Cl-含量要求比较低。同时,通过该技术,将废水中含有的重金属转嫁至飞灰中,则会影响其利用效果。 3.5建立人工湿地 构建人工湿地,通过湿地中植物、土壤及微生物等的作用下,降低废水中金属、营养成分及悬浮颗粒物的含量浓度。人工湿地包含多个植物与细菌成分,火电厂可以根据其自身污染物处理情况合理选择成分。人工湿地必须在确保氯含量低的情况下,才能有效降低废水中金属、营养成分及悬浮颗粒物的含量浓度。 3.6蒸汽浓缩技术 该技术是通过将废水蒸发浓缩形成一定的蒸馏与浓缩水,通过结晶器或喷雾干燥器将浓缩不断蒸发,从而形成蒸馏水与固体废弃物,可回收或填埋处理此部分形成的物质。为了预防蒸发器出现结垢,要预处理废水水质,将其含有的钙镁离子清除掉。 4、影响因素 目前脱硫废水零排放工艺各不相同,但要实现经济合理的零排放,需考虑以下几个因素: 1)脱硫废水量。脱硫废水量的大小直接关系到零排放工艺的设计出力,因脱硫废水零排放的设备造价费用较高,所以脱硫废水产生量也决定了设备投资费用。脱硫废水产生量取决于脱硫系统吸收塔正常运行时所控制的Cl-含量,Cl-含量控制越低,产生的脱硫废水量越多。一般情况下Cl-的质量浓度控制在10~20g/L。 2)脱硫废水水质。脱硫废水的水质受燃烧煤种、运行工况、脱硫工艺水水质、锅炉负荷以及脱硫药剂的质量等因素的影响,因此零排放工艺的设计是无法精确到某一特定的水质,所以在设计时需要考虑一定的波动,提升整套工艺的适应性。 3)脱硫废水处理药剂。在火电厂燃烧煤种、脱硫工艺水水质、吸收塔中维持的Cl-含量一定时,添加的药剂石灰石是脱硫废水中的Mg2+的主要来源,脱硫废水中的Mg2+的质量浓度由2g/L升至9g/L时,处理每吨废水的成本由24元到77元,提高了3.5倍。脱硫废水零排放中的浓缩膜、蒸发器属于精贵设备,受Mg2+影响较大,应当在预处理工艺将其去除。 5、结语 综上所述,随着环境污染日益加剧,环境保护得到社会各界的重视,火电厂在其运行过程中,必须贯彻落实脱硫废水回用技术。在实际操作中,不但要确保蒸发能耗得到降低,还要重视降低污泥外排量,尽可能不适用化学品。经过大量实践证明,在预防薄膜结垢技术中,振动膜效果显著,提浓技术具有一定的可行性与经济价值,推动国家实现零排放目标。(来源:谷腾环保网 作者:杨得志)

河南召开学习贯彻习近平生态文明思想百场宣讲活动宣讲团交流座谈会

7月27日下午,河南省学习贯彻习近平生态文明思想百场宣讲活动宣讲团座谈交流和媒体见面会在省环保厅举行,省环保厅厅长王仲田出席并讲话。会议主要任务是通过座谈交流,进一步深入学习习近平生态文明思想,加深理解、加深认识,交流宣讲中经验、体会、做法,相互学习、相互借鉴、共同讨论,把下一步宣讲活动做得更扎实、更有效。百场宣讲活动宣讲团12名成员围绕前期宣讲的经验体会和做好下步宣讲工作的建议分别做发言交流,省委宣传部新闻处有关领导、中央驻豫和省直主要媒体记者围绕配合百场宣讲活动做好新闻宣传的成效、经验和建议进行了交流讨论。 会议认为,河南省委决定开展河南省学习贯彻习近平生态文明思想百场宣讲活动政治站位高,贯彻中央决策部署态度坚决。全国生态环境保护大会召开后,河南省委以高度的政治敏锐性和政治自觉性,坚持把学习宣传贯彻习近平生态文明思想作为一项重大政治任务,作为检验“四个意识”的重要标准,摆上重要议事日程,迅速作出了开展学习贯彻习近平生态文明思想百场宣讲活动的决定,要求通过百场宣讲活动在全省掀起学习贯彻习近平生态文明思想的热潮,切实让各级党委政府特别是领导干部提高政治站位、转变思想观念、转变发展理念、认清当前形势、增强责任意识,深刻认识有党的领导和制度的优越能够集中力量办大事的政治优势,认真解决我省生态环境突出问题。 会议指出,前一阶段百场宣讲活动进展顺利、成效明显、意义重大。6月28日,在省人民会堂举行了百场宣讲动员会暨首场宣讲报告会,省委王国生书记主持报告会并作动员讲话,生态环境部赵英民副部长应邀作首场宣讲,在动员讲话中,王国生强调,首场报告会既是百场宣讲活动的启动仪式和示范宣讲,也是省委理论学习中心组的一次集体学习;既是一次形势教育,也是一次警示教育。我们要以强烈的危机感,肩负起沉甸甸的责任,进一步理清思路、明确任务,扎扎实实解决问题,推动习近平生态文明思想在河南落地生根、开花结果。现职省级领导同志出席报告会,省辖市、省直机关、县(市、区)主要负责同志和省宣讲团成员,省环保厅、郑州市环保局机关干部等1000余人参加首场宣讲报告会。 7月10日起面向各市、县的宣讲陆续展开,宣讲团12名成员深入各市、县(市)积极开展宣讲,截至7月27日,已经完成96场。各市、县四大班子领导,党委各部委主要负责同志,纪委、监委领导班子成员,政府各部门班子成员,人大、政协各工作(专门)委员会主要负责同志,重点企业和高校主要负责同志,环保部门全体人员共53627人现场聆听了宣讲。通过宣讲,各级党委政府、广大干部职工收获满满,全省上下学习习近平生态文明思想的热潮高涨。大家普遍认为,这是一次政治宣讲,是打好污染防治攻坚战的作战动员,是对各级领导干部的一次学习培训,是对环境攻坚的一次业务指导,系统学习了习近平生态文明思想,明确了任务,压实了各级各部门责任,有效传递了责任压力。省环保厅还开展了送万册《习近平生态文明思想摘要》进基层活动,省环保厅编印了20000册向省直单位和全省各级党委政府机关、环保系统发送。宣讲活动始终坚持聚焦问题、以学促工,通过宣讲,真正达到学懂、弄通、做实。宣讲前,不仅召开了环保业务座谈会,省环保厅还以省攻坚办名义下发通知,要求驻地督察组上报各市、县环保攻坚战中的特色亮点、突出问题,为讲师团提供信息资料,确保宣讲活动更具针对性、更接地气。宣讲中,坚持做到切实把习近平生态文明思想重要论述、基本观点解读准确,让各级学深弄懂、有所收获;对环境形势、突出问题要分析透彻,敢于揭丑、不留面子;对责任压力、建议意见要传导清楚,切实触及灵魂,引起警觉。听完宣讲报告后,基层环保工作者纷纷表示,“要坚决把习近平生态文明思想转化为具体的行动遵循,努力做一名思想合格、能力匹配、素质优秀的环保人”,“报告会给各级党员干部、企业家、群众上了一堂生动的生态文明教育课,让基层干部绿水青山就是金山银山理念更加牢固了,勇夺环境攻坚战新胜利的使命感、责任感更加坚定了”。企业负责说,“一定把宣讲内容传递给公司的干部职工。企业必须勇于承担起治理污染、改善环境的主体责任和社会责任”。 会议强调,百场宣讲活动已开展近100场,在百场宣讲这个重要节点,下一步要进一步营造氛围、扩大宣传、广泛参与、再掀高潮,一鼓作气、趁热打铁,充分运用前段时间宣讲的成功经验和取得成果,积极谋划推进习近平生态文明思想宣讲活动进机关、进党校、进学校、进企业、进社区、进乡村,力争通过一段时间的努力,把习近平生态文明思想宣传到全省各行各业各个角落,形成全社会参与环境攻坚的合力,确保习近平生态文明思想在河南大地上落地生根、开花结果。努力把宣讲活动办成河南品牌、全国亮点,通过主题宣讲这一载体,带领全省干部群众在学习贯彻习近平生态文明思想上,往高处领、往深入领、往实处领,真正在全省上下把习近平生态文明思想学懂,把基本观点、基本理论、基本实践、基本方法、基本要求弄通,通过学习,把习近平生态文明思想与我们的生态建设实践紧密结合,把污染防治攻坚工作做实,打赢污染防治攻坚战。

地埋式一体化污水处理设备

洛阳雷蒙环保科技有限公司生产的地埋式生活污水处理设备采用国际先进的生物处理工艺,集去除BOD5、COD、NH3-N于一身,具有技术性能稳定可靠,处理效果好,投资省,占地少,维护方便等优点。同时,可根据客户要求同时配套中水回用设备。 一、地埋式污水处理设备产品特点 1.埋设于地表以下,设备上面的地表可作为绿化或其他用地,无需要建房及采暖、保温。 2.二级生物接触氧化处理工艺均采用推流式生物接触氧化,其处理效果优于完全混合式或二级串联完全混合式生物接触氧化池。并比活性污泥池体积小,对水质的适应性强,耐冲击负荷性能好,出水水质稳定,不会产生污泥膨胀。池中采用新型弹性立体填料,比表面积大,微生物易挂膜,脱膜,在同样有机物负荷条件下,对有机物去除率高,能提高空气中的氧在水中溶解度。 3.生化池采用生物接触氧化法,其填料的体积负荷比较低,微生物处于自身氧化阶断,产泥量少,仅需三个月(90天)以上排一次泥(用粪车抽吸或脱水成泥饼外运)。 4.该地埋式污水处理设备的除臭方式除采用常规高空排气,另配有土壤脱臭措施。 5.整个设备处理系统配有全自动电气控制系统和设备故障报警系统,运行安全可靠,平时一般不需要专人管理,只需适时地对设备进行维护和保养。 6.设备所有管道采用PVC管或不锈钢管,管道间连接用PVC粘结剂粘结或不锈钢焊接,填料采用悬浮型生物填料作生物载体,生物量大、易挂膜、不结球、不堵塞。 二、 地埋式污水处理设备的优点 1.能够处理生活系统综合性废水及其相类似的有机污水; 2.采用玻璃钢、不锈钢结构,具有耐腐蚀、抗老化等优良特性,使用寿命长达 50 年以上; 3.全套装置施工简单、操作容易,所有机械设备均为自动化控制,全部装置可设置于地表以下; 三、地埋式污水处理设备的适用范围 1.宾馆、饭店、疗养院、医院; 2.住宅小区、村庄、集镇; 3.车站、飞机场、海港码头、船舶; 4.工厂、矿山、部队、旅游点、风景区; 5.与生活污水类似的各种工业有机废水。 四、地埋式污水处理设备的基础安装、使用、维护 1.基础:LMS-D系列设备如放置在地坪以上,只需准备一块与设备外形相同的混凝土地坪作为基础。基础承压必须大于4T/m2,也同时要求水平、平整。如设备埋于地坪以下,基础标高必须小于或等于设备标高并保证下雨不积水,基础一般是素混凝土(是否配筋视当地地质情况而定)。 2.安装:根据安装图就位,各箱体依次就位,箱体的位置、方向不能放错,互相间距必须准确,并连接好管道。在设备内注入清水,检查各管道有无渗漏,若无则箱体四周覆土,直至设备检查孔,并平整地面。把电控箱控制线与水泵接通,电控箱与电源接通,接线时注意风机、电机的转向,必须与风机所指方向相同。 五、地埋式污水处理设备的工艺流程图

餐饮油烟净化高空排放解决方案

餐饮油烟是食物烹饪、加工过程中挥发出来的油脂、有机物及其它加热分解或破裂的产物。是由食用油和食物在高温下经过一系列反应生产的气体、固体和液体混合物,俗称油烟。油烟主要有烷烃类、脂肪类、酯类、醇类、酮类、醛类、杂环胺、多环芳类和突变源等有机化合物组成。影响社会公共卫生、对人体的健康也有很大的危害。油烟对人体的肺部和人体的呼吸道有一定的影响;油烟中存在能引起不同生物学效应的细胞遗传毒性物质,表现是致癌性的突变性,降低人体的免疫机能。 一、餐饮油烟废气量计算 根据厨房通风标准设计规范,烹饪厨具上方需安装集烟罩,通风工程排烟量需按照烟罩截面风速0.5-0.7m/s设计。 根据Q=3600V·S Q:排烟量—m³/h      V:截面风速—m/s      S:集烟截面—㎡ 截面风速按0.6设计,即每平方米烟罩截面排烟量为 Q=3600×0.6×1 =2160 m³/ 二、餐饮油烟治理目标及低空排放要求 1、 餐饮油烟治理目标 烟气排放出口符合《饮食业油烟排放标准》(GB18483-2001)的排放要求,实现达标排放; 附表 饮食业单位的油烟最高允许排放浓度和油烟净化设施最低去除效率 规模 小型 中型 大型 最高允许排放浓度(mg/m3) 2.0 净化设施最低去除效率(%)   60    70  85 2、餐饮油烟高空排放要求 在城市郊区,一般对餐饮油烟的排放要求比较低,油烟经过净化处理后,经由风管排出,在建筑物楼顶达标排放。即油烟排放达到《饮食业油烟排放标准》(GB18483-2001)的排放要求。额定风量下,油烟净化设备净化效率要求:85%以上。 三、油烟废气净化系统的设计 1、设计工艺和流程 针对厨房炒锅油烟特点及工程要求,治理采用森铭环保先进的高压静电净化技术,其工艺流程图如下: 2、静电式餐饮油烟净化设备的工作原理 洛阳雷蒙环保静电式餐饮油烟净化设备是利用阴极在高压电场中发射出来的电子,以及由电子碰撞空气分子而产生的负离子来捕捉油烟粒子,使油烟粒子带电,再利用电场的作用,使带电油烟粒子被阳极所吸附,以达到除油烟的目的。 由于电子的直径非常小,其粒径比油烟粒子的粒径要小很多数量级。而且电场中电子的密度很高(可达至到1亿/cm3的数量级),可以说无所不在。处在电场中的油烟粒子很容易被电子捕捉(即荷电),油烟粒子在电场中的荷电是遵循一定机理的必然现象,而不是简单的偶尔碰撞引起的。从理论上分析:包括电场荷电和扩散荷电。电场荷电是由于油烟粒子的相对介电常数大于1,在电场中油烟粒子周围的电力线发生变化,使电力线与油烟粒子表面相交,沿着电力线运动的离子必然与油烟粒子碰撞并将电荷传给油烟粒子;扩散荷电是离子在空气中因热运动而扩散,当接近尘粒时产生电像力互相吸引而荷电。 电场的设计使油烟粒子的运动速度较低,一般在零点几秒内便能使油烟粒子荷上足够的电荷,带电粒子在电场中会受到电场力(库仑力)的作用,其结果是油烟粒子被吸附到阳极上。因此电除油烟的除油烟率非常高,而且特别适用于捕捉粒径较小和重量较轻的油烟粒子。 在静电式餐饮油烟净化设备里,电功率主要是用来发射电子和推动油烟粒子,与空气几乎不产生作用,因此静电场的能耗较小。而且除油烟设备的阻力也较小,无须使用压力较大的风机。因此静电式油烟净化设备的总能耗比起其他的除油烟方式要小。 四、高空排放油烟净化设备安装示意图

袋式除尘器的工作原理及应用

袋式除尘器是一种干式滤尘装置。它适用于捕集细小、干燥、非纤维性粉尘。滤袋采用纺织的滤布或非纺织的毡制成,利用纤维织物的过滤作用对含尘气体进行过滤,当含尘气体进入袋式除尘器后,颗粒大、比重大的粉尘,由于重力的作用沉降下来,落入灰斗,含有较细小粉尘的气体在通过滤料时,粉尘被阻留,使气体得到净化。 一、袋式除尘器的除尘过程 1.含尘气流从下部进入圆筒形滤 袋,在通过滤料的孔隙时,粉 尘被捕集于滤料上。 2.沉积在滤料上的粉尘,可在机械振动的作用下从滤料表面脱落,落入灰斗中。 3.粉尘捕集机理:筛分、拦截、惯性碰撞、静电和扩散等。 新鲜滤料的除尘效率较低;粉尘初层形成后,成为袋式除尘器的主要过滤层,提高了除尘效率; 滤布则主要起着形成粉尘初层和支撑骨架的作用。 随着粉尘在滤袋上积聚,滤袈两侧的压力差增大,会把已附在滤料上的细小 粉尘挤压过去,使除尘效率下降。 除尘器压力过高,还会使除尘系统的处理气体量显著下降,因此要及时清灰。 清灰不能破环粉尘初层。 二、除尘效率及其影响因素 粒径:对于粒径为0.2~0.4 μm的粉尘,在不同状况下的过滤效率皆最低。 清灰:清洁滤料的滤尘效率最低,积尘后升高,清灰后有所下降。 粉尘层厚度 粉尘负荷W:每平方米滤布上沉积的粉尘质量;粉尘层厚度对不同结构的滤料的影响不同:对使用机织布滤料的 除尘效率的影响显著;对针刺毡 滤料影响较小 。 过滤速度:气体通过滤料的平均速度 滤料的粉尘负荷和表面过滤气 速对过滤效率的影响:一旦形成粉尘层,除尘效率即稳定; 随着过滤速度的增加,除尘效率下降。 三、袋式除尘器的清灰 清灰是袋式除尘器运行中十分重要的一环,多数袋式除尘 器是按清灰方式命名和分类的。常用的清灰方式有三种: 机械振动式、逆气流清灰、脉冲喷吹清灰。 机械振动清灰 过滤风速1.0~2.0m/min,压力损失800 ~ 1200Pa。 优点:性能稳定,清灰效果较好; 缺点:滤袋常受机械力作用,损坏较快,滤袋检修与更换工作量大。 逆气流清灰 过滤风速0.3~1.2m/min,压力损失1000 ~ 1500Pa;结构简单,清灰效果好,滤袋磨损少,特别适用于粉尘黏性小,玻璃纤维滤袋的情况。 脉冲喷吹清灰 利用4~7atm的压缩空气反吹,压缩空气的脉冲产生冲击波,使 滤袋振动,粉尘层脱落。 必须选择适当压力的压缩空气和适当的脉冲持续时间(通常为 0.1~0.2s)。 每清灰一次,叫做一个脉冲,全部滤袋完成一个清灰循环的时间称为脉冲周期,通常为60s。 四、袋式除尘器的设计 第一步:确定除尘器类型 1.圆袋:通常直径为120~300mm,袋长为2~12m。 圆袋受力较好,袋笼及连接简单,易获得较好的清 灰效果。 2.扁袋:板形、菱形、楔形、椭圆形、人字形等。 均为外滤式,内部都有相应的骨架支撑。扁袋布置 紧凑,在体积相同时,过滤面积能增加20%~40%。 3.内滤式:粉尘 被阻留在滤袋的 内表面。内滤式 多用于圆袋。机 械振动、逆气流 反吹等清灰方式 多用内滤式。 4.外滤式:粉尘被 阻留在滤袋的外表 面。滤袋内需设支 撑骨架。脉冲喷吹 类和高压反吹类多 为外滤式。 5.上进风:含尘气流从袋室上部进入除尘设备,粉尘 沉降方向与气流流动方向一致,有利于粉尘沉降。滤 袋需设置上、下两块花板。 6.下进风:含尘气流从滤袋室底部或灰斗上部进入除 尘设备。气流与粉尘的沉降方向相反,容易使粉尘重 返滤袋表面,影响清灰效果,并增加设备阻力。 7.侧进风:介于上进风和下进风方式之间,含尘气流 从滤袋室的侧面进入除尘设备,气流流动不影响粉尘 的沉降,且结构简单。 第二步:选择滤料种类 第三步:确定清灰方式 第四步:计算过滤面积 除尘器的总过滤面积由处理气体流量和速度确定: A=Q/(60VF) 简易清灰: VF = 0.20 ~ 0.75 m/min ; 机械振动清灰: VF = 1.0 ~ 2.0 m/min; 逆气流反吹清灰: VF = 0.5 ~ 1.2 m/min; 脉冲喷吹清灰: VF = 2.0 ~ 4.0 m/min。 第五步:确定除尘器规格尺寸 1.确定滤袋直径:一般为100~300 mm。直径小, 易堵灰;直径大,有效空间利用率低。 2.确定滤袋高度:袋长多为2~10 m。 3.计算每条滤袋的面积:a = πdl 4.计算滤袋条数:n = A/a 5.每组内相邻两滤袋之间的净距:50 ~ 70 mm; 6.组与组之间以及滤袋与外壳之间的距离: 600~800 mm。 五、袋式除尘器的应用 袋式除尘器作为一种高效除尘器,广泛用于各种工业部门的尾气除尘; 比电除尘器结构简单、投资省、运行稳定,可以回收高电阻率粉尘; 与文丘里洗涤器相比,动力消耗小,回收的干粉尘便于综合利用;对于微细的干燥粉尘,适宜采用袋式除尘器捕集;不适于净化含有油雾、凝结水及黏结性粉尘的气体,一般也不耐高温。 编辑:洛阳雷蒙环保科技有限公司-销售部 联系电话:15896639093 邮箱cnlyheat@163.com

活性炭的应用原理和再生方法

活性炭的应用原理和再生方法

活性炭,是黑色粉末状或块状、颗粒状、蜂窝状的无定形碳,也有排列规整的晶体碳。活性炭中除碳元素外,还包含两类掺和物:一类是化学结合的元素,主要是氧和氢,这些元素是由于未完全炭化而残留在炭中,或者在活化过程中,外来的非碳元素与活性炭表面化学结合;另一类掺和物是灰分,它是活性炭的无机部分,灰分在活性碳中易造成二次污染。活性炭由于具有较强的吸附性,广泛应用于生产、生活中。 活性炭材料是经过加工处理所得的无定形碳,具有很大的比表面积,对气体、溶液中的无机或有机物质及胶体颗粒等都有良好的吸附能力。活性炭材料主要包括活性炭(Activated Carbon , A C )和活性炭纤维(Activated Carbon Fibers, ACF )等。活性炭材料作为一种性能优良的吸附剂,主要是由于其具有独特的吸附表面结构特性和表面化学性能所决定的。活性炭材料的化学性质稳定,机械强度高,耐酸、耐碱、耐热,不溶于水与有机溶剂,可以再生使用,已经广泛地应用于化工、环保、食品加工、冶金、药物精制、军事化学防护等各个领域 。目前,改性活性炭材料被广泛用于污水处理、大气污染防治等领域,在治理环境污染方面越来越显示出其诱人的美好前景。 活性炭的主要原料几乎可以是所有富含碳的有机材料,如煤、木材、果壳、椰壳、核桃壳、杏壳、枣壳等。这些含碳材料在活化炉中,在高温和一定压力下通过热解作用被转换成活性炭。在此活化过程中,巨大的表面积和复杂的孔隙结构逐渐形成, 而所谓的吸附过程正是在这些孔隙中和表面上进行的,活性炭中孔隙的大小对吸附质有选择吸附的作用,这是由于大分子不能进入比它孔隙小的活性炭孔径内的缘故。活性炭是由含炭为主的物质作原料,经高温炭化和活化制得的疏水性吸附剂。活性炭含有大量微孔,具有巨大无比的表面积,能有效地去除色度、臭味,可去除二级出水中大多数有机污染物和某些无机物,包含某些有毒的重金属。 1.活性炭过滤和吸附的原理 1.1 过滤原理 活性炭过滤器是将水中悬浮状态的污染物进行截留的过程,被截留的悬浮物充塞于活性炭间的空隙。滤层孔隙尺度以及孔隙率的大小,随活性炭料粒度的加大而增大。即活性炭粒度越粗,可容纳悬浮物的空间越大。其表现为过滤能力增强,纳污能力增加,截污量增大。同时,活性炭滤层孔隙越大,水中悬浮物越能被更深地输送至下一层活性炭滤层,在有足够保护厚度的条件下,悬浮物可以更多地被截留,使中下层滤层更好地发挥截留作用,机组截污量增加。 从严格的理论上讲,活性炭所具有的对悬浮物的截留能力来自活性炭所提供的表面积。流速低时,机组的过滤能力主要地来自活性炭的筛除作用,而流速快时,过滤能力来自活性炭颗粒表面的吸附作用,在过滤过程中活性炭所提供的颗粒表面积越大,对水中悬浮物的附着力越强。 1.2 吸附原理 根据吸附过程中活性炭分子和污染物分子之间作用力的不同,可将吸附分为两大类:物理吸附和化学吸附(又称活性吸附)。在吸附过程中,当活性炭分子和污染物分子之间的作用力是范德华力(或静电引力)时称为物理吸附; 当活性炭分子和污染物分子之间的作用力是化学键时称为化学吸附。物理吸附的吸附强度主要与活性炭的物理性质有关,与活性炭的化学性质基本无关。由于范德华力较弱,对污染物分子的结构影响不大,这种力与分子间内聚力一样,故可把物理吸附类比为凝聚现象。物理吸附时污染物的化学性质仍然保持不变。 2.活性炭在环保行业中的应用 活性炭作为一种环境友好型吸附剂,具有较强的吸附性和催化性能,原料充足且安全性高,耐酸碱、耐热、不溶于水和有机溶剂、易再生等优点,对水中溶解的有机污染物如苯类化合物、酚类化合物、石油及石油产品等具有较强的吸附能力,而且对用生物法和其他化学法难以去除的有机污染物,如色度、亚甲基蓝表面活性物质、除草剂、杀虫剂、合成染料及许多人工合成的有机化合物都有较好的去除效果;此外,活性炭对电镀废水和冶炼工业废水中的重金属也有较强的吸附能力;对水质浑浊有明显的澄清作用,可以除去水中的异臭、异味,对细菌也有极好的过滤作用。因此,活性炭在水处理中越来越受到重视。但是,由于普通活性炭存在灰分高、孔容小、微孔分布过宽、比表面积小和吸附选择性能差等特点,加上其表面官能团及电化学性质的一些限制,使其对污染物的吸附去除作用有限,远远不能满足国内外市场的要求。因此,有必要对其结构和性质进行改性,以增大其吸附能力,缓解水污染压力。 目前,改性活性炭材料被广泛用于污水处理领域,在水环境污染治理方面越来越显示出其诱人的美好前景。 2.1 城市污水处理 废水中的一些有机物是难于为微生物或一般氧化法所氧化分解的,如酚、苯、石油及其产品、杀虫剂、洗涤剂、合成染料、胺类化合物以及许多人工合成有机物,经生化处理后很难达到对排放要求较高的水体中排放的标准,也严重影响废水的回用,因此需要深度处理。 由于活性炭对有机物的吸附能力大,在废水深度处理中得到广泛的应用,具有以下优点: ①处理程度高,城市污水用活性炭进行深度处理后,BOD可降低99%,TOC可降到1~3mg/L。 ②应用范围广,对废水中绝大多数有机物都有效,包括微生物难于降解的有机物。 ③适应性强,对水量及有机物负荷的变动有较强的适应性能,可得到稳定的处理效果。 ④粒状炭可进行再生重复使用,被吸附的有机物在再生过程中被烧掉,不产生污泥。 ⑤可回收有用物质,例如用活性炭处理含酚废水,用碱再生吸附饱和的活性炭,可以回收酚钠盐。 ⑥设备紧凑、管理方便。 2.2 污水处理、废气及有害气体的治理、气体净化 我国的煤炭燃烧过程中排放出的 SO2和 NOx 是主要的大气污染物,而改性后活性炭材料的脱硫、脱硝处理效果好,投资运行费用低,且易于再生利用等优点而引起人们的关注。 3.活性炭的再生方法 3.1 热再生法 热再生法是应用最多,工业上最成熟的活性炭再生方法。热再生法的原理是在加热条件下,使被吸附的有机物以解析、炭化、氧化的形式从活性炭基质上消除。热再生法虽然有再生效率高、应用范围广的特点,但在再生过程中,须外加能源加热,投资及运行费用较高。 3.2 生物再生法 生物再生法是利用经驯化过的细菌,解析活性炭上吸附的有机物,并进一步消化分解成H2O和CO2的过程。生物法简单易行,投资和运行费用较低,但所需时间较长,受水质和温度的影响很大。 3.3 湿式氧化再生法 在高温高压的条件下,用氧气或空气作为氧化剂,将处于液相状态下活性炭上吸附的有机物氧化分解成小分子的一种处理方法,称为湿式氧化再生法。 传统的活性炭再生技术除了各自的弊端外,通常还有三点共同的缺陷:⑴再生过程中活性炭损失往往较大;⑵再生后活性炭吸附能力会有明显下降;⑶再生时产生的尾气会造成空气的二次污染。

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