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        負(fù)離子垃圾熱解實(shí)驗(yàn)研究

        2017-02-28 20:28:12孔維芳
        大陸橋視野·下 2016年11期
        關(guān)鍵詞:污染物

        孔維芳

        【摘 要】負(fù)離子垃圾熱解裝置是以一般產(chǎn)業(yè)廢棄物中有機(jī)物作為對(duì)象,熱分解的方法生成可回收利用無(wú)機(jī)物和木醋酸(碳化氫油)的裝置。本研究通過(guò)對(duì)負(fù)離子垃圾熱解裝置處理醫(yī)療廢棄物進(jìn)行監(jiān)測(cè),結(jié)果得到熱解產(chǎn)物中液體含量65%,固體含量18%,氣體含量17%,經(jīng)檢測(cè)污染物的排放濃度均符合排放標(biāo)準(zhǔn),提高了醫(yī)療廢棄物處理減量化、無(wú)害化和資源化水平,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

        【關(guān)鍵詞】負(fù)離子垃圾熱解裝置;醫(yī)療廢棄物;污染物

        前言

        隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快,醫(yī)療水平不斷提高,隨著產(chǎn)生的醫(yī)療垃圾也日漸增多,醫(yī)療垃圾若管理不嚴(yán)或處置不當(dāng),會(huì)對(duì)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅,為疾病的滋生和蔓延埋下了重大隱患,如何有效地處理醫(yī)療垃圾受到了廣泛的關(guān)注。目前高溫國(guó)內(nèi)處理醫(yī)療垃圾的技術(shù)主要有高溫焚燒法、高溫蒸汽消毒法、化學(xué)消毒法、微波滅菌法、等離子法、負(fù)離子熱解法等。高溫焚燒法產(chǎn)生二噁英等劇毒產(chǎn)物、PAN(多環(huán)芳香族化合物)、PCB(多氯聯(lián)苯)及有害氣體(如HCl,HF,SO2等),二次污染嚴(yán)重[1];消毒法處理規(guī)模小,過(guò)程產(chǎn)生的廢液處理復(fù)雜,處理后仍存在安全隱患[2];新型的微波滅菌、等離子體法處理等在國(guó)內(nèi)尚很少采用,在國(guó)外也屬于不成熟技術(shù),難以施行[3]。而負(fù)離子熱解法相對(duì)來(lái)說(shuō)適用范圍廣、技術(shù)比較成熟、熱解回收率高、產(chǎn)生二噁英等污染少,具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。本研究將負(fù)離子爐應(yīng)用于醫(yī)療廢棄物處理,并檢測(cè)熱解產(chǎn)物含量和氣體成分,為醫(yī)療廢棄物的處理提供依據(jù)。

        一、材料與方法

        (一)實(shí)驗(yàn)材料

        人工配置的醫(yī)療垃圾(原料分別為為野菜、豬肉、魚(yú)以及醫(yī)療垃圾),木炭,木屑。

        (二)實(shí)驗(yàn)裝置

        1. 負(fù)離子爐結(jié)構(gòu).

        負(fù)離子熱解裝置規(guī)格尺寸:500mm*500mm*1200mm;材質(zhì)要求:要求材料耐高溫,裝置的溫度可能會(huì)達(dá)到500℃以上;頂部蓋子要求能打開(kāi),用于投放垃圾;裝置一個(gè)側(cè)面設(shè)置一個(gè)玻璃面,便于觀察裝置內(nèi)部垃圾的熱解情況,如下圖所示;進(jìn)氣管道距離裝置底150mm,進(jìn)氣管直徑DN40,分為兩支,做變徑,保護(hù)管內(nèi)徑20mm,伸入箱內(nèi)20mm,箱體外190mm;底部留有出渣口,L*H=300mm*200mm;頂部距離裝置頂部100mm留有煙氣導(dǎo)出管,管子向上500mm,相當(dāng)于一個(gè)煙筒,管徑DN50;溫度測(cè)量位置2個(gè),一個(gè)是在底部,距離底板200mm,一個(gè)在上部,距離底板900mm,溫度深入內(nèi)部需接一節(jié)短管對(duì)溫度計(jì)的探頭進(jìn)行保護(hù),保護(hù)管要求:內(nèi)徑20mm,管長(zhǎng)5 0mm。

        2. 原理.

        將負(fù)離子送入裝置內(nèi)形成還原霧團(tuán)氣,由于負(fù)離子的作用防止熱運(yùn)動(dòng),裝置內(nèi)部達(dá)不到高溫,底部加熱區(qū)域正常運(yùn)行;由于陶瓷內(nèi)發(fā)生的輻射熱,負(fù)離子有助于加熱運(yùn)行,維持加熱領(lǐng)域的局部高溫;碳化有機(jī)物是原子、分子的共同結(jié)合,被輻射熱激發(fā)后有機(jī)物分解。熱解后的殘?jiān)镒鳛樘沾蔁o(wú)機(jī)物剩下,還有干餾氣被送到下面的冷卻槽內(nèi),作為無(wú)害化木醋酸(碳化氫油)提取。

        (三)實(shí)驗(yàn)方法

        將木炭鋪于陶瓷層上方加熱至500℃左右,待其在爐內(nèi)穩(wěn)定后投入醫(yī)療廢棄物,密封進(jìn)、出料口。一個(gè)小時(shí)取樣一次,測(cè)試產(chǎn)氣量、產(chǎn)生的陶瓷粉末量和冷凝液量,并測(cè)試熱解氣體成分。

        實(shí)驗(yàn)分析方法:

        本實(shí)驗(yàn)分別采用氣相色譜儀、色譜-質(zhì)譜聯(lián)用GC-MS和元素分析儀分析熱解氣成分、液體產(chǎn)物和固體產(chǎn)物。

        二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        (一) 熱解產(chǎn)物含量及分析

        醫(yī)療垃圾在負(fù)離子垃圾熱解裝置中得到的產(chǎn)物中,液體產(chǎn)物含量66%,固體產(chǎn)物含量18%,氣體產(chǎn)物含量17%。液體產(chǎn)物上層的焦油類液體可作為燃料,下層是木醋液,可用于防蟲(chóng)或消毒;固體產(chǎn)物為陶瓷粉末,可回收利用無(wú)機(jī)物,用于工業(yè)領(lǐng)域。

        (二) 氣體成分

        熱解反應(yīng)后各氣體成分如表2所示,排放氣體成分均遠(yuǎn)低于國(guó)家的有關(guān)規(guī)定。其中氣體排出平均溫度為27℃,平均流速為3.7m/s

        排放濃度均符合《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18485-2014)

        三、結(jié)束語(yǔ)

        通過(guò)使用負(fù)離子垃圾熱解裝置對(duì)野菜、豬肉、魚(yú)以及醫(yī)療垃圾進(jìn)行熱解處理,通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,發(fā)現(xiàn)垃圾熱解效果好,適合熱解利用;負(fù)離子垃圾熱解裝置可以使裂解反應(yīng)完全,適合連續(xù)生產(chǎn)并大規(guī)模推廣應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了能源的高效利用;產(chǎn)物附加值高;有害氣體的絕對(duì)排放量大大低于其他焚燒設(shè)備;負(fù)離子垃圾熱解工藝不僅解決了環(huán)境污染問(wèn)題,也提供了一條變廢為寶的良性發(fā)展路線,具有一定的工業(yè)可行性。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 張穎.我國(guó)北方醫(yī)療垃圾處理現(xiàn)狀及對(duì)策研究[J].臨床醫(yī)藥文獻(xiàn)雜志, 2015.

        [2] 劉鋒, 馬海斌. 醫(yī)療廢物處理技術(shù)研究[J]. 中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè), 2004, 2(5): 57-59.

        [3] 王宏坤. 醫(yī)療垃圾高溫蒸汽氣化實(shí)驗(yàn)及熱力學(xué)研究[D]. 內(nèi)蒙古: 內(nèi)蒙古科技大學(xué), 2015.

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