污泥直接填埋氣凈化新工藝
中國(guó)污水處理工程網(wǎng) 時(shí)間:2011-9-1 10:09:34
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針對(duì)傳統(tǒng)工藝的缺陷,近年來(lái)人們不斷改進(jìn)單一工藝,發(fā)展聯(lián)合工藝。開(kāi)發(fā)新工藝,如將化學(xué)氧化吸收和吸附工藝相結(jié)合,利用吸附劑保護(hù)催化劑,使處理效率大大增加,對(duì)低濃度硫化氫取出具有明顯優(yōu)勢(shì)。典型的聯(lián)合工藝還有化學(xué)氧化洗滌,催化吸附等。新工藝發(fā)展最快的是生物過(guò)濾。澳大利亞、美國(guó)試驗(yàn)結(jié)果表明,該工藝具有操作簡(jiǎn)單,適用范圍廣,經(jīng)濟(jì)、不產(chǎn)生二次污染等許多優(yōu)點(diǎn),特別適于處理水溶性低的有機(jī)廢氣,已被認(rèn)為是最有前途的凈化工藝。以下根據(jù)回收利用方式不同,介紹一些填埋場(chǎng)氣體的凈化方法和工藝。
1. 活性炭和碳分子篩處理填埋氣的工藝流程
國(guó)外如美國(guó)、荷蘭、奧地利和德國(guó)已在使用將填埋場(chǎng)氣體轉(zhuǎn)化達(dá)到天然氣質(zhì)量的設(shè)備。處理后的氣體可以達(dá)到天然氣的質(zhì)量,而且可以用在任何按照天然氣設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備中而不需要進(jìn)一步的處理,其甲烷氣體的含量大約在85%~90%之間。
處理工藝包括活性炭吸附和分子篩處理,以及液體溶劑或水萃取兩個(gè)步驟。下圖中給出了利用活性炭和碳分子篩處理氣體的流程。利用活性炭吸附硫化氫和有機(jī)硫化合物的工藝已經(jīng)運(yùn)用了很長(zhǎng)的時(shí)間,填埋場(chǎng)氣體脫硫工藝是應(yīng)用多孔的碘注入的活性炭作為吸附和催化的場(chǎng)所。在催化吸附工藝的過(guò)程中,硫化氫在有氧和活性炭催化劑的作用下被氧化成單質(zhì)硫。硫化氫的催化氧化方程式如下:
反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的單質(zhì)硫被吸附,而反應(yīng)過(guò)程的另外一個(gè)產(chǎn)物水則從活性炭的表面解析出來(lái)。在通過(guò)固定的吸附床后剩余的硫化氫的濃度就已經(jīng)降到不足1mg/m3。由于在反應(yīng)過(guò)程中進(jìn)行的是缺氧氧化,所以只能注入一定數(shù)量的氧氣。一般采用兩個(gè)固定吸附床,以便在一個(gè)床吸附飽和后切換到另一個(gè)床吸附。當(dāng)進(jìn)氣硫化氫濃度為5×10-6且反應(yīng)單元運(yùn)行六個(gè)月以上時(shí)一般就要切換了,飽和的活性炭可以扔掉也可以再生后重復(fù)利用。
各種有機(jī)物的去除是在第二步處理過(guò)程中運(yùn)用選擇類型的活性炭完成的。這種類型的活性炭用在廢氣治理和溶劑再生中,用以吸附烴類和鹵帶烴類物質(zhì)。有機(jī)物被活性炭吸附,吸附能力決定于污染物的類型和數(shù)量,在實(shí)際的應(yīng)用中還與操作的方式有關(guān)。
處理工藝過(guò)程的設(shè)計(jì)要基于被處理的填埋場(chǎng)氣體中待去除物質(zhì)的最低和最高濃度,還要考慮吸附平衡,解析的能量等問(wèn)題。污染物負(fù)荷應(yīng)在0.1%~40%之間變化,而且物質(zhì)的沸點(diǎn)越高則允許的負(fù)荷就越大。下圖中給出了活性炭吸附單元的工藝流程圖。
2、碳分子篩選擇壓力吸附工藝
填埋場(chǎng)氣體的預(yù)處理工藝可以提高甲烷氣體的比例,比如用碳分子篩進(jìn)行的選擇壓力吸附工藝以去除二氧化碳,下圖給出了該工藝的流程圖。
當(dāng)二氧化碳被壓縮到5~10hPa時(shí)就能被吸附在碳分子篩上,少量的氮?dú)夂脱鯕庖矔?huì)積累并被去除。反向的壓力則能清洗飽和的碳分子篩,這些積累的氣體成分(CO2,N2,O2)此時(shí)就會(huì)被釋放到空氣中去。還可以選擇物理的或是化學(xué)的方法來(lái)清洗分子篩,例如用化學(xué)方法清洗時(shí)是用清洗劑固定二氧化碳。物理清洗是利用壓力水在10~30hPa的條件下進(jìn)行的,清洗后甲烷的產(chǎn)量明顯提高。
3、膜法
氣體滲濾是一個(gè)壓力驅(qū)動(dòng)的過(guò)程,氣體通過(guò)膜是由于膜兩側(cè)局部壓力的差異來(lái)實(shí)現(xiàn)的。物質(zhì)通過(guò)非多孔材料膜的過(guò)程至少可以分成以下三個(gè)步驟:
①膜表面氣體的吸附;
②溶解性氣體通過(guò)膜的兩側(cè);
③在膜的另一側(cè)氣體的脫附和蒸發(fā)。
在氣體滲濾過(guò)程中混合氣體的分離是根據(jù)不同氣體通過(guò)膜的速率各不相同而進(jìn)行的。對(duì)于填埋場(chǎng)氣體用傳統(tǒng)的膜材料進(jìn)行分離,氮?dú)夂图淄闅怏w的滲透性較差,而二氧化碳、氧氣、硫化氫和水蒸氣的滲透性較高。正是因?yàn)椴煌臐B透性,甲烷才能很容易的與二氧化碳分離。使處理后填埋氣體中CH4含量達(dá)到96%左右。
用膜法分離填埋場(chǎng)氣體的設(shè)備如下圖所示。氣體凈化系統(tǒng)的限制因素是氮?dú)庠谶M(jìn)氣中的比例。填埋場(chǎng)氣體中的微量污染物質(zhì)如氯乙烯、苯等,則由于各自性質(zhì)的差異而能夠得到不同程度的去除。無(wú)極性或極性較弱的物質(zhì)一般積累在甲烷氣體中,而極性物質(zhì)或易極化的物質(zhì)與二氧化碳有相似的滲透性能,就隨二氧化碳一同被去除。(藍(lán)白藍(lán)網(wǎng))