一、 項目背景
意大利最大的石油化學(xué)生產(chǎn)商埃尼集團（ENI）于1999年關(guān)閉了位于意大利西北部山區(qū)的Cengio基地。該基地1882年建立，早期以生產(chǎn)炸藥為主，1919年前后轉(zhuǎn)產(chǎn)制藥中間體，1929年以后成為意大利國家化學(xué)公司（ACNA）的染料中間體生產(chǎn)基地，直到90年代，它一直是世界上高檔染料原料的主要供應(yīng)商，占有全球5%以上的份額。作為歐洲最后一個染料生產(chǎn)廠，它于1999年徹底停產(chǎn)。2000年12月4日，由意大利政府提供資助2500萬歐元，開始了為期8年的污染物清理和土壤恢復(fù)工作，治理總費用達1.55億歐元。
土壤恢復(fù)是在完整的調(diào)研基礎(chǔ)上進行的，他們將全部土地按照25×25米分成1000個地塊，從地面零到地下15米進行取樣，每一樣品至少由3個不同類型的土壤層構(gòu)成，與260項主要工業(yè)污染物參數(shù)進行比較，一共進行了664,000次檢測。
污染物處理的核心則是將自1987年以來積存在廠內(nèi)的約45萬立方米危險廢物進行干化深埋處置。1987年是歐洲的環(huán)境年，這一年，該廠所在的Bormida河谷被意大利環(huán)境部列為“高度環(huán)境風(fēng)險”地區(qū)，原因是該廠的生產(chǎn)廢水直排Bormida河，嚴(yán)重污染了橫貫意大利北部全境的最大河流波河。從那一年起，生產(chǎn)所形成的廢水不再直排，而是經(jīng)多效蒸發(fā)成為濃縮液，分別儲存在總占地面積27萬平方米、容積約50萬立方米的10個大型水泥池中。
這批污染物構(gòu)成極為復(fù)雜，經(jīng)檢測，為以硫酸鹽、鈉鹽為主的有機物，總數(shù)在400-500種以上，其中含有大量致癌物質(zhì)。染料行業(yè)常用的中間體為二萘酚(ß-Naphol，分子式C10H4O，分子量144.17)，典型生產(chǎn)工藝是精萘磺化堿熔法，每噸產(chǎn)品需耗用大量硫酸和燒堿，因此廢水中有很高的鹽含量，生化降解極為困難，采用多效蒸發(fā)方法，也只能將其濃縮至含固率30%左右。
類似高含鹽的濃縮廢液在世界上一般都是采用專用焚燒爐進行焚燒。除需添加大量燃料外，其環(huán)境排放存在較大變數(shù)。Cengio治理項目啟動后，業(yè)主向某德國著名廠商訂購的管式焚燒爐于2001年開始陸續(xù)到貨，但因中試排放不合格，焚燒項目被意大利政府否決，業(yè)主不得不在全球范圍內(nèi)緊急尋找替代方案。也就在此時，VOMM公司的渦輪薄層干化工藝進入了其視線。
由于含鹽量非常高，這種廢堿液有幾項特性：含固率30-35%時，它在常溫下為棕紅色液態(tài)；含固率50-60%，溫度為50-60度時仍為流動性很好的液態(tài)，但常溫時為粘稠液態(tài)，有結(jié)晶生成；干燥至90%、溫度為90度時仍有粘性，常溫下為固體硬塊；只有干燥至含固率98%以上、常溫下為有流動性的固體粉粒�；邴}分難失水的特性，采用常規(guī)干燥機械（如帶式），很難將其水分降至20%以下。從這一點看，混合鹽分必須在較高的顆粒溫度下，才能實現(xiàn)最后一部分水的脫除，而這些鹽分有很高的磨蝕性，它除了對干燥工藝的換熱有較高要求外，也對設(shè)備的耐磨損和機械可靠性提出了挑戰(zhàn)。
其時，在埃尼集團的拉文納（Lavenna）基地已有一套VOMM公司的干化設(shè)備，用于處理該基地（主要是SBR橡膠生產(chǎn)裝置和煉油）污水處理廠所產(chǎn)生的活性污泥。在VOMM實驗室的小型工業(yè)機上測試表明，渦輪薄層工藝可以實現(xiàn)堿液的濃縮，但持續(xù)性、大規(guī)模的深度干燥尚需進行進一步的工業(yè)級認(rèn)定。為此，業(yè)主每天將50噸的廢液用槽車從意大利西海岸到東海岸，運距400多公里，堅持做了兩個月的試驗，從而最終確認(rèn)了這種工藝的可行性。
埃尼集團SYNDIAL公司（負責(zé)集團內(nèi)污染治理的分公司）于2001年底最終確認(rèn)了訂單，設(shè)備于2002年上半年陸續(xù)交付。干化工廠安裝在一座四層舊廠房內(nèi)，VOMM提供一名技術(shù)指導(dǎo)，運行由客戶人員負責(zé)，每周開機5天，每天24小時，從2002年年底至2007年3月，在4年零4個月時間里，完成了全部污染物的干化處理工作。干化產(chǎn)品采用自動打包機裝大袋儲存，每周從工廠開出一列專列，載著約800噸干化產(chǎn)品駛往德國南部廢棄礦井深埋。
二、 項目的干化工藝構(gòu)成、能耗及其定位
由于污染物的特性使然，干燥難度較高，因此工藝采用濃縮和干燥兩級進行。
在濃縮段，將污染物從含固率30-32%濃縮至50-55%。采用了2條濃縮線，工質(zhì)為8公斤飽和蒸汽，升水蒸發(fā)量的蒸汽耗約1.35公斤。蒸發(fā)所產(chǎn)生的氣相廢氣與濃縮液一起經(jīng)過一個氣液分離罐的分離，濃縮液用泵打入一個帶加熱保溫的中間罐，然后再通過泵向干燥器喂料。氣相廢氣經(jīng)過一個直接噴淋的冷凝塔，蒸氣冷凝為水，被送往污水處理廠進行處理，廢氣則經(jīng)活性碳吸附排放。
在干燥段，將污染物從含固率50-55%濃縮至98-99%。采用了4條干燥線，工質(zhì)為導(dǎo)熱油，采用天然氣為燃料進行加熱，干燥段的升水蒸發(fā)量凈熱耗約為720 kcal。螺桿泵將中間罐含固率為50-55%的濃縮液泵送至干燥器入口，與經(jīng)過再加熱的工藝循環(huán)氣體一起進入干燥器，干燥后的粉狀產(chǎn)品與工藝氣體一起離開干燥器，經(jīng)過一個旋風(fēng)分離器進行氣相分離，干產(chǎn)品得到收集，經(jīng)過一系列帶冷水夾套的螺旋輸送機冷卻，進入一個產(chǎn)品罐，經(jīng)自動打包機裝袋儲存。離開旋風(fēng)分離器的廢氣經(jīng)過一個文丘里除塵器，首先將大部分粉塵除去，這部分粉塵經(jīng)過離心脫水重新回到濃縮段，經(jīng)過初步除塵的氣體再經(jīng)過一個渦輪冷凝器進行冷凝，洗去細塵，并將水蒸氣冷凝為水，送往污水廠處理。廢氣經(jīng)活性碳吸附排放。濃縮段和干燥段的冷凝廢水均經(jīng)過板式換熱器進行換熱冷卻，冷卻介質(zhì)為來自冷卻塔的冷卻水。
按照2004年的意大利物價水平，以電度單價0.18歐元、天然氣0.34歐元/立方米、人均年薪2.4萬歐元計，該項目上處理一噸廢堿液的直接成本不到40歐元，考慮建設(shè)費用折舊，總經(jīng)營成本不到70歐元/噸，4年總營運費用僅為3100萬歐元。而如果焚燒處理，按歐盟類似危廢焚燒的收費水平220歐元/噸測算，4年總營運成本可達9900萬歐元，將占去該項目總預(yù)算15500萬的64%。即便考慮運輸和深埋成本，干化較焚燒有極大的費用節(jié)約，這一點應(yīng)該是毫無疑問的。
在該項目中，干化產(chǎn)品的干基低位熱值高達12000 kcal/kg以上，實可作為熱值非常高的“燃料”。但由于污染物構(gòu)成的復(fù)雜性，最終還是采用了礦井深埋的方法，從這一點反映了意大利環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)之嚴(yán)格。事實上，也正由于意大利在環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)上的這種“保守性”，才使得廢物焚燒爐在亞平寧半島上寥寥無幾。在歐美的生活垃圾焚燒溫度普遍定為850度時，唯有意大利定為950度，這100度的溫差，足以使所有焚燒項目都具有更高的投資、更高的運行成本。這也是意大利廢棄物焚燒始終難以形成氣候的根本原因。
對“禁燒政策”的對錯不予置評，僅就化學(xué)、制藥、石化行業(yè)的廢液處理而言，本項目的成功之處在于，它以一種非常簡單、可靠的工業(yè)手段——干燥，完成了廢液這種難處理危廢的最大化減量處理，在節(jié)能、環(huán)境安全和工業(yè)可靠性方面，完全實現(xiàn)了最初的目標(biāo)，成為繼焚燒、生化處理之外的另一種可選手段。
三、廢液/污泥干化在化工和制藥領(lǐng)域的應(yīng)用前景
埃尼化學(xué)Cengio基地的廢液處理盡管是一個十分少見的個例，但該項目上所顯示出的污染物數(shù)量、濃度以及難點所在對化工制藥領(lǐng)域的廢液/污泥處理有重要借鑒意義。這是因為：
首先，它一般是根本無法界定化學(xué)構(gòu)成的有機化學(xué)混合物，污染物濃度高，成分復(fù)雜，不可能進行任何產(chǎn)品、原料級利用或回收，沒有任何可生化性，因此處置只剩下焚燒一途，焚燒則成本高昂，還面臨廢液焚燒的種種技術(shù)瓶頸（如結(jié)垢、粘壁等）；
其次，很多化學(xué)和制藥工業(yè)在化學(xué)品精制時會產(chǎn)生大量的堿液/鹽液和污泥，這些廢物普遍具有含鹽量高的特點；對其進行濃縮和干化，具有難失水、高磨蝕性、換熱面易結(jié)垢等一系列問題，一般中溫對流干燥手段無法提供所需的溫度，內(nèi)部水分難以失去；高溫對流干燥則可能在物料表面形成硬痂，使得內(nèi)部水分也難以析出；傳導(dǎo)干化所提供的溫度也難以提供充分的給熱強度，而鹽類的強磨蝕性足以使換熱面在幾個月內(nèi)報廢；
第三，廢液一般是由各種混合鹽類構(gòu)成的，有的可能還含油、烴、溶劑，可能在不同溫度下有不同的相態(tài)，產(chǎn)生不同的氣態(tài)伴生物，如果這些氣態(tài)物的閃點低，則還會給干化系統(tǒng)的安全帶來問題，而油脂、鹽類本身在不同溫度段的相態(tài)變化，將給中間停機和冷態(tài)輸送帶來困難。如果干燥器工作原理不適合，產(chǎn)品在某個特定含固率下，可能因為不正常停機或無法清空，而在干燥器內(nèi)或某些輸送位置上形成難以清除的結(jié)垢，就會使重啟十分困難。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
針對以上可能出現(xiàn)的問題，在渦輪薄層干化工藝的設(shè)計中做了多方面的考慮，積累了豐富經(jīng)驗，最終按時達成了處理目標(biāo)，同時也充分展現(xiàn)了這種工藝的強大和適應(yīng)性。
在國內(nèi)，化工行業(yè)會產(chǎn)生大量廢堿液，這是業(yè)界十分頭痛的難點廢棄物之一。高濃度廢堿液一直是嚴(yán)重影響污水處理廠正常運行的主要污染物來源。
此外，在制藥行業(yè)，高危廢物的菌絲體的安全處置一直沒有得到重視。受到抗生素、疫苗等污染的菌絲體（包括廢棄的雞蛋液和蛋殼）如果被偷排到環(huán)境中，會嚴(yán)重污染地下水和周邊土壤，對環(huán)境造成不可預(yù)料的破壞。有類于化工行業(yè)的廢液，在國外菌絲體的安全處置一向也只有高溫焚燒。渦輪薄層工藝基于其獨特的給熱強度，開發(fā)了高溫干燥滅菌的方法，可以對菌絲體進行徹底滅活，這一工藝成為焚燒之外一種安全的處置方式，當(dāng)然，在成本上要比焚燒便宜得多。
來自化工、制藥企業(yè)的污水處理廠的污泥，有可能屬于危廢，除焚燒之外，干化可能是最安全、有效、廉價的減量方法。
隨著國內(nèi)環(huán)保力度日益加強，化工、制藥企業(yè)的各種含水廢棄物大多尚未得到妥善處置，建立污泥的減量處理設(shè)施已經(jīng)被提上議事日程。根據(jù)國外的成熟經(jīng)驗，熱干化減量是實現(xiàn)一些高含水、難點廢棄物最終安全處置的必經(jīng)之路。來源：意大利VOMM設(shè)備與工藝公司
