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        高氯高鹽有機(jī)質(zhì)類危險(xiǎn)廢物前處理的方法研究

        2023-08-01 07:59:26王兆豐周志杰李國豪
        云南化工 2023年7期
        關(guān)鍵詞:質(zhì)量

        王兆豐,周志杰,李國豪

        (山東郯創(chuàng)環(huán)??萍及l(fā)展有限公司,山東 臨沂 276100)

        危險(xiǎn)廢物簡稱危廢,具有毒害性、爆炸性、易燃性、腐蝕性、化學(xué)反應(yīng)性、傳染性、放射性等多種危害特性,若不經(jīng)處理,直接排放到環(huán)境中去,必然對(duì)環(huán)境造成污染,破壞生態(tài)環(huán)境,損害人體健康,對(duì)人類和整個(gè)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展造成難以估量的危害[1]。高氯高鹽有機(jī)質(zhì)類危廢是一類具有成分復(fù)雜、來源廣泛、毒性大、氯含量高、鹽含量高等特點(diǎn)的危廢,而且隨著我國工業(yè)的高速發(fā)展,此類危廢的產(chǎn)量也在急劇增加,能否及時(shí)、有效地對(duì)產(chǎn)生的危廢進(jìn)行處置,成為了環(huán)境保護(hù)和相關(guān)行業(yè)發(fā)展亟待解決的問題。

        高氯高鹽有機(jī)質(zhì)類危廢若是直接進(jìn)行焚燒存在兩個(gè)主要的弊端,其一是由于其氯含量較高,在焚燒時(shí)產(chǎn)生的酸性氣體氯化氫會(huì)對(duì)對(duì)焚燒設(shè)備造成高溫和低溫腐蝕,降低焚燒爐的使用壽命,影響焚燒設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行,同時(shí)氯化氫氣體可能與煙氣中不完全燃燒產(chǎn)物反應(yīng)生成氯苯、氯酚以及二噁英等劇毒物質(zhì)[2-4],造成環(huán)境污染,甚至是損害人的身體健康;其二是由于其含鹽量較高,在焚燒過程中廢鹽中的堿金屬鹽受熱而成熔融狀態(tài)(800 ℃ 以上時(shí)),熔融堿金屬鹽會(huì)對(duì)焚燒裝置的耐火襯里產(chǎn)生腐蝕,導(dǎo)致設(shè)備堵塞、腐蝕,損壞爐襯,造成頻繁的停爐—檢修—烘爐—點(diǎn)火再開車等問題[5-6],耗時(shí)耗力,影響焚燒爐的整體穩(wěn)定運(yùn)行,大大降低了焚燒爐的處置能力,增加了處置成本。目前針對(duì)氯含量高的危廢在焚燒過程中產(chǎn)生的氯化氫氣體及少量含氯的有機(jī)廢氣主要處理方式是傳統(tǒng)的焚燒爐脫酸技術(shù)-低溫?zé)煔鈨艋穹?、干法和半干法三種工藝。這三種工藝都有較大的弊端,濕法工藝的缺點(diǎn)是產(chǎn)生大量的廢水并嚴(yán)重腐蝕設(shè)備。干法和半干法工藝的缺點(diǎn)是脫酸效率低,且脫酸劑消耗量大。此外這三種工藝還有一個(gè)共同缺點(diǎn)就是焚燒后的飛灰處理,飛灰中含有高含量的氯化鈉等無機(jī)鹽,這就增大了固化的難度,增加了生產(chǎn)處置成本,而且占用大量的土地資源,容易造成二次污染環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)含鹽量高的危廢在焚燒時(shí)主要有兩種途徑,第一種方法是使用添加劑或者合適的流化介質(zhì)使之形成更高熔點(diǎn)的物質(zhì),但是不同種類的鹽需要選用不同的添加劑,且目前對(duì)于添加劑的選擇有較大的局限性[7],因此想要尋找合適的添加劑比較困難。第二種方法是控制焚燒爐溫度在這些鹽的熔點(diǎn)以下[8-9],這種方法通常是將溫度控制在 700 ℃ 以下,使無機(jī)鹽不發(fā)生熔融,這種方法雖然簡單、成本低,但是低溫焚燒容易造成二噁英等二次污染,但是目前尚未有研究對(duì)有害氣體進(jìn)行較為詳細(xì)的分析。

        針對(duì)高氯高鹽有機(jī)質(zhì)類危廢直接焚燒存在的問題,本文通過實(shí)驗(yàn),對(duì)高氯高鹽有機(jī)質(zhì)類危廢進(jìn)行前處理,實(shí)現(xiàn)此類危廢中有機(jī)質(zhì)和氯鹽的分離,有機(jī)質(zhì)直接進(jìn)行焚燒處置,氯鹽經(jīng)過烘干脫除有機(jī)溶劑后進(jìn)行剛性填埋處置。高氯高鹽有機(jī)質(zhì)類危廢經(jīng)過前處理后,不僅大大減少進(jìn)入焚燒系統(tǒng)物料中的氯含量,從而降低煙氣中的氯化氫的含量及焚燒時(shí)的耗堿量,進(jìn)而減少了焚燒廢水中的含鹽量,防止焚燒系統(tǒng)的腐蝕;還大大降低進(jìn)入焚燒系統(tǒng)物料中的含鹽量,防止焚燒爐的結(jié)焦,有利于焚燒系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,延長焚燒爐的使用壽命。

        1 前處理研究方案

        1.1 高氯高鹽有機(jī)質(zhì)危廢物料指標(biāo)

        高氯高鹽有機(jī)質(zhì)類危險(xiǎn)廢物的高位熱值 4100 cal/g,氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)42.10%,鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)62.60%,干基有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)28.35%。

        1.2 前處理方法設(shè)想

        向高氯高鹽有機(jī)質(zhì)類危險(xiǎn)廢物中加入適量的有機(jī)溶劑,使其中的有機(jī)質(zhì)完全溶解,從而使其中的有機(jī)質(zhì)溶解在有機(jī)溶劑中,過濾后實(shí)現(xiàn)大部分有機(jī)溶劑與鹽的分離。過濾后所得到的濾液(即溶有有機(jī)質(zhì)的有機(jī)溶劑)進(jìn)行焚燒處置,濾渣(即含有少量有機(jī)溶劑的氯鹽)先進(jìn)行烘干脫除有機(jī)溶劑,再進(jìn)行剛性填埋處置。

        1.3 主要試劑及儀器

        1.3.1 試劑

        高氯高鹽有機(jī)質(zhì)危險(xiǎn)廢物(某化工廠),無水乙醇(A.R,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)。

        1.3.2 儀器

        電熱鼓風(fēng)干燥箱(WGL-65B,天津泰斯特儀器有限公司),馬弗爐(XMT-8100,浙江余姚陸埠欣城儀器設(shè)備廠),全自動(dòng)氟氯測定儀(DHQFL-6S,鶴壁市創(chuàng)新儀器儀表有限公司),量熱儀(ZDHW-9000C,華諾電子)。

        1.4 主要實(shí)驗(yàn)方案

        取高氯高鹽有機(jī)質(zhì)類危險(xiǎn)廢物 50.00 g,用 25.00 g 無水乙醇洗滌后過濾得到 35.69 g 濾液1和 35.56 g 濾渣1(烘干脫除有機(jī)溶劑后的質(zhì)量為 32.75 g),濾渣1再用 25.00 g 無水乙醇洗滌后過濾得到 27.84 g 濾液2和 34.93 g 濾渣2(烘干脫除有機(jī)溶劑后的質(zhì)量為 32.13 g)。

        1.5 工藝流程圖

        圖1 前處理的工藝流程圖

        2 結(jié)果與討論

        2.1 處理前后氯的對(duì)比

        從表中可以得到(以 50.00 g 原樣計(jì)):高氯高鹽有機(jī)質(zhì)類危廢未經(jīng)前處理直接焚燒需處理氯的量為 21.05 g,而經(jīng)過前處理后僅需要處理 1.88 g 氯,二者相比較,經(jīng)過前處理后焚燒處置此危險(xiǎn)廢物所需要處理的氯由 21.05 g 減少至 1.88 g,減少了約90%。

        表1 高氯高鹽有機(jī)質(zhì)危廢前處理后氯的分布

        2.2 處理前后鹽的對(duì)比

        原樣中的鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為62.60%,濾渣2烘干后鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96.36%。以 50.00 g 原樣計(jì),原樣中的鹽為 31.30 g,濾渣2中的鹽為 30.96 g,經(jīng)過前處理后,進(jìn)入焚燒系統(tǒng)的鹽由原來的 31.30 g 減少至處理后的 0.34 g,經(jīng)過前處理后進(jìn)入焚燒系統(tǒng)的鹽相比較未處理前減少了約99%。

        2.3 有機(jī)溶劑用量對(duì)氯鹽中有機(jī)質(zhì)的影響

        原樣中的干基有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28.35%,用有機(jī)溶劑對(duì)高氯高鹽有機(jī)質(zhì)危廢進(jìn)行處理后,其有機(jī)質(zhì)的含量大大減少,有機(jī)溶劑的用量直接影響到處理后氯鹽中的有機(jī)質(zhì)的含量。從圖2中可以看出,當(dāng)有機(jī)溶劑與原樣的質(zhì)量比為0.4時(shí),干基有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)已經(jīng)降至4.25%,隨著有機(jī)溶劑用量的增加,氯鹽中的干基有機(jī)質(zhì)的含量還在逐漸減少,當(dāng)有機(jī)溶劑與干基有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量為1∶1時(shí),氯鹽中的干基有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)由原來的28.35%降至0.5%。

        圖2 有機(jī)溶劑用量對(duì)氯鹽中有機(jī)質(zhì)的影響

        2.4 洗滌次數(shù)對(duì)氯鹽中有機(jī)質(zhì)的的影響

        原樣中的干基有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28.35%,用質(zhì)量比為1∶1的有機(jī)溶劑對(duì)原樣進(jìn)行洗滌,洗滌的次數(shù)的多少會(huì)影響到氯鹽中的有機(jī)質(zhì)的含量。

        圖3 洗滌次數(shù)對(duì)氯鹽中有機(jī)質(zhì)的影響

        從圖中我們可以看出,當(dāng)有機(jī)溶劑用量相同時(shí),洗滌的次數(shù)不一樣,其氯鹽中有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相差較大,洗滌一次時(shí)為4.24%,洗滌兩次或者三次時(shí),氯鹽中的有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為約為0.5%。

        3 結(jié)論

        有機(jī)溶劑與高氯高鹽有機(jī)質(zhì)類危廢的質(zhì)量比為1∶1,洗滌次數(shù)為2次,可作為處理高氯高鹽有機(jī)質(zhì)類危廢的預(yù)處理方法,預(yù)處理效果較好,能夠成功實(shí)現(xiàn)高氯高鹽有機(jī)質(zhì)類危廢中有機(jī)質(zhì)和氯鹽的分離。

        高氯高鹽有機(jī)質(zhì)類危廢經(jīng)過前處理后,所得到的濾液進(jìn)行焚燒處置,濾渣烘干脫除有機(jī)溶劑后進(jìn)行填埋處置,而進(jìn)行焚燒處置的氯減少了約90%,鹽減少了約99%,滿足高氯高鹽有機(jī)質(zhì)危廢前處理方案的設(shè)想要求。

        高氯高鹽有機(jī)質(zhì)類危廢經(jīng)過前處理后的殘余危廢中的氯鹽量大大減少,減緩了物料對(duì)焚燒爐的腐蝕,更是防止了焚燒爐內(nèi)的結(jié)焦,不僅僅有利于焚燒爐的穩(wěn)定運(yùn)行,還大大延長了焚燒爐的使用周期。

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