等离子污泥处理技术简介
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中国科学院力学研究所研发成功等离子体生活垃圾气化发电技术我国生活垃圾处理方式主要是填埋和焚烧。
填埋不仅侵占大量土地,还污染地下水,是不得已而为之的选择。
尽管如此,对于土地资源紧张的地区已没有多少场地可供填埋使用。
焚烧法虽然减容比高,并能回收能量,但却因二噁英等污染问题遭到公众强烈反对,急需发展新一代的绿色环保、节能降耗的替代焚烧技术。
等离子体是物质第四态,具有许多异于固态、液态和气态的独特的物理化学性质,如温度和能量密度都很高、可导电和发光、化学性质活泼并能加强化学反应等,环保性能优良。
通过电弧放电产生高达7000 C的等离子体,将垃圾加热至很高的温度,从而迅速有效地摧毁废物。
可燃的有机成分充分裂解气化,转化成可燃性气体,可以用于能源回收,一般称为“合成气”(主要成分是CO+H)。
不可2燃的无机成分经等离子体高温处理后成为无害的渣体。
采用等离子体处理垃圾是目前减容效果最显著、无害化最彻底、资源化程度最高的绿色环保技术。
与焚烧法相比,等离子体技术最突出的优点有:(1)处理温度高:有害物质摧毁更彻底,二噁英前驱体被彻底破坏分解;(2)可采用还原性气氛或部分氧化性气氛,采用电能作为外加热源,二次污染物排放比焚烧低2-3个数量级,裂解底渣是无害的;(3)合成气流量约为焚烧烟气量的5-10%,易于净化,后处理设备尺寸大大减小,节约了投资成本;(4)能源回收效率高,将筛上物制成合成气,后续利用气体发动机发电,发电效率可高达39%,而焚烧法采用蒸汽轮机,发电效率很难超过22%;(5)等离子体系统可快速启动与停机,等离子体核心工艺灵活,可根据不同的处理目的搭配不同的配套系统;(6)整套设备紧凑,占地小,经济效益好。
更为重要的是,等离子体技术将垃圾看作是生产合成气的原料,符合新能源、环保、零碳排放以及可持续发展的概念。
等离子体法不仅在技术上比焚烧先进,而且经济效益也要更好,但投资略高。
等离子体工艺配套的后处理设备及发电系统与焚烧配套的差异很大,这也会影响系统造价及经济效益。
低温等离子体在污水处理中的应用I. 背景介绍随着人口的不断增长和经济的快速发展,废水污染日益严重。
这些废水不仅会对地下水和河流造成污染,而且它们中的有毒物质也会对环境和人类健康造成影响。
传统的污水处理方法在很大程度上已经不能满足当今日益增长的废水处理需求。
低温等离子体技术作为新兴的污水处理方法在近年来得到了越来越多的关注与应用。
II. 低温等离子体的基本原理低温等离子体技术是一种利用气体电离后形成的离子和自由基对废水进行氧化分解的方法。
它包括了三个阶段:电离、光化学反应和永久化学反应。
该技术使用的等离子体电子能量较低,工作温度通常在室温下。
与高温等离子体技术相比,低温等离子体技术更加节能、环保、安全,因此在污水处理领域具有更好的应用前景。
III. 低温等离子体技术在废水处理中的应用1. COD去除COD是评估废水有机物含量的重要指标。
低温等离子体技术可以通过产生活性氧化剂来降解水中有机物,使COD得到去除。
2. NH3-N去除氨氮是指废水中的游离氨和铵离子形成的氮元素总和。
低温等离子体技术可以将NH3-N转化为NO3-N和NO2-N,同时氨氧化酶的活性也可以得到提高,有效去除氨氮。
3. 重金属去除低温等离子体技术可以通过氧化作用把废水中的重金属离子转化为低毒环境配位物,使废水中重金属的浓度得到有效降低。
IV. 低温等离子体技术在废水处理中的优点1. 能够对含有高浓度有机污染物的废水有效处理;2. 能够同时去除多种污染物,颗粒物和气体等;3. 技术成本低,能耗低、安全环保;4. 能在宽范围内适应不同污染负荷、水流量、温度、 pH值等污染物特征。
V. 发展趋势及展望低温等离子体技术在污水处理中的应用前景广阔,但也存在一些挑战。
当前,技术仍面临着如何处理高浓度污染物的难题,同时需进一步优化处理效果和运行稳定性。
未来,低温等离子体技术有望通过人工智能、大数据等技术手段的不断应用,实现智能化、自动化生产和运行管理,从而更好地满足人们对清洁环境和可持续发展的需求。
等离子体火炬含油污泥工业污泥焚烧处理技术方案等离子体火炬是一种高温焚烧设备,适用于处理含油污泥和工业污泥等废弃物。
其工艺原理是利用等离子体通过高温氧化反应将废弃物完全燃烧,将有害物质转化为无害物质。
下面是一个关于等离子体火炬处理含油污泥和工业污泥的技术方案。
1.废弃物预处理首先,将含油污泥和工业污泥进行分离和预处理。
对于含油污泥,可以通过离心脱水和浓缩等处理方法降低其含水率,将污泥中的水分剥离出来。
对于工业污泥,可以通过筛分和物理方法去除其中的杂质和颗粒物。
2.等离子体产生使用等离子体发生器产生高温等离子体。
等离子体是一种高能、高温、高速运动的高电离气体,具有极高的反应活性和化学能,能够有效分解污染物和有机物。
3.燃烧室设计将预处理后的含油污泥和工业污泥送入燃烧室,进行高温焚烧处理。
燃烧室应根据废弃物的性质和产生的气体进行合理设计,保证焚烧过程中污染物得到彻底燃烧,同时减少二次污染的产生。
4.净化系统焚烧过程中产生的气体需要经过净化系统进行处理。
该系统由除尘器、吸附装置、脱臭装置等组成,可以有效去除气体中的颗粒物、有机物和气味等污染物。
除尘器可采用静电除尘器或布袋除尘器,吸附装置可采用活性炭或吸附树脂,脱臭装置可采用氧化脱臭或化学吸收等方式。
5.残渣处理焚烧后产生的残渣称为飞灰,一般含有少量的重金属等有害物质。
飞灰可以进行资源化利用,如制备水泥材料、填埋场建设等。
对于含有重金属的飞灰,需要进行中和处理或稳定化处理,以降低其对环境的潜在危害。
6.废气排放经过净化处理的废气可达到国家标准,可以通过烟囱排放到大气中。
对于特殊行业和环境敏感区域,可以增加脱硝装置,以降低废气中氮氧化物的排放。
通过等离子体火炬处理含油污泥和工业污泥,可以实现废弃物的无害化处理和资源化利用。
该技术方案具有高效、节能、环保等特点,在实际应用中已经得到广泛使用和验证。
同时,还需要根据具体情况进行工程设计和操作管理,以确保处理效果和安全运行。
等离子清洗机工作原理等离子清洗机是一种采用等离子技术进行清洗的设备,主要用于去除各种物体表面的污垢、氧化物和有机物等杂质。
其工作原理可以分为四个步骤:等离子产生、等离子注入、物体表面清洗和等离子去活。
首先,等离子清洗机通过电场产生等离子。
设备中的电源提供高电压,通过放电装置产生高频高压电流。
这个高压电流通过电极系统,如磁控溅射电极或干法蒸发电极,在设备内部形成了强电场。
当电场达到一定强度时,气体原子或分子中的电子会被强电场轰击而脱离,形成正离子和自由电子混合的等离子体。
其次,产生的等离子通过注入物体表面进行清洗。
等离子会通过设备中的管道和喷嘴被导入到处理室中,然后喷洒在待清洗物体的表面。
等离子在喷嘴处受到高速气体的冲击,加速并且流经物体表面,使得等离子能够更好地与物体表面接触并附着。
然后,等离子清洗机利用等离子对物体表面进行清洗。
在接触物体表面时,等离子会与表面的污垢、氧化物和有机物等杂质发生作用,如碰撞、吸附和解离等。
碰撞作用会通过撞击力将污垢带入物体表面的溶液中,使其分散;吸附作用会通过等离子的静电作用将离子吸附在物体表面,形成吸附层,保护物体表面不被流失;解离作用会通过等离子对有机物分子进行解离,使其分解。
最后,等离子清洗机通过等离子去活来结束清洗过程。
将清洗好的物体从处理室中取出,等离子清洗机会通过减小电场强度,使得等离子重新组合成普通的气体状态,即去活。
这样可以保持物体表面的洁净,并且避免等离子对物体产生不良的影响。
综上所述,等离子清洗机通过等离子产生、等离子注入、物体表面清洗和等离子去活等步骤,实现了对物体表面的清洗。
其工作原理是利用高压电场产生等离子,并且通过气体流动将等离子导入到处理室中,接触物体表面进行清洗,最后通过去活使得等离子重新组合成普通的气体状态。
这种清洗方式具有高效、无污染和全面覆盖等优点,广泛应用于半导体、显示器、光学器件等行业。
等离子清洗机的原理及应用1. 等离子清洗机简介等离子清洗机是一种利用等离子体技术进行清洗的设备,可以有效去除物体表面的污垢和有机物质,广泛应用于电子、航空航天、半导体等领域。
2. 等离子清洗机的工作原理等离子清洗机的工作原理是利用气体放电产生的低温等离子体对物体表面进行清洗。
具体过程如下: - 步骤1: 空气或其他气体被注入到清洗室中,形成一定的气压。
- 步骤2: 清洗室内的电极产生高压电场,导致气体分子离子化形成等离子体。
- 步骤3: 等离子体中的电子和离子以高速碰撞物体表面,将污垢和有机物质击碎。
- 步骤4: 清洗室内的真空泵将产生的气体和污垢抽出,完成清洗过程。
3. 等离子清洗机的主要组成部分等离子清洗机主要由以下几个组成部分组成: - 清洗室:用于装载待清洗的物体,通常是一个封闭的空间。
- 电极系统:包括正极和负极,产生高压电场和气体离子化。
- 高频电源:提供电能以产生等离子体。
- 抽真空系统:用于控制清洗室内的气压,同时抽出产生的气体和污垢。
- 控制系统:用于控制整个清洗过程的参数,如电场强度、气压等。
4. 等离子清洗机的应用等离子清洗机在各个领域都有广泛的应用,主要包括以下几个方面: - 电子行业:用于清洗半导体芯片、集成电路、显示屏等电子元器件,可以去除表面的有机物质和金属离子,提高元器件的可靠性和性能。
- 航空航天行业:用于清洗航空发动机叶片、涡轮、航天器外壳等零部件,可以去除表面的油脂、污垢和氧化层,提高零部件的使用寿命和工作效率。
- 医疗行业:用于清洗医疗器械、手术工具等,可以去除表面的细菌和血液等有害物质,提高器械的卫生安全性。
- 光学行业:用于清洗镜片、光学元件等,可以去除表面的指纹、油脂等污垢,提高光学器件的透光性和成像质量。
- 汽车行业:用于清洗汽车零部件,例如发动机缸体、气缸套等,可以去除表面的油污和氧化物质,提高零部件的使用寿命和性能。
5. 等离子清洗机的优势相比传统的清洗方法,等离子清洗机具有以下优势: - 高效清洗:等离子体产生的高速离子可以快速击碎物体表面的污垢和有机物质,清洗效率高。
工艺方法——等离子体处理危险废物技术工艺简介等离子体处理危险废物技术是利用等离子体炬产生的高温热等离子体将危险废物快速分解破坏,其中有机物热解为可燃性的小分子物质,无机物被高温熔融后生成类玻璃体残渣。
该技术具有反应速度快、二次污染小、适用范围宽等特点,它克服了传统处理技术如焚烧、化学处理等二次污染大、工艺复杂、对废物有选择性等缺点,特别适合于医疗垃圾、石棉、焚烧飞灰、电池、轮胎、放射污染等固体危险废物的环保处理。
与常规焚烧技术相比,等离子体处理技术是一种环境友好技术,处理彻底,无二次污染,碳排放少。
等离子体通常是含有大量电子、离子、分子、原子以及自由基的电离气体,但其宏观上呈电中性,并具有很高的化学活性。
热等离子体的中心温度可高达2万℃,火炬边缘温度也可达到3000℃。
等离子体技术能彻底摧毁各种有毒有害物质,是一种有效消除污染,用途广泛的新技术。
等离子体处理废弃物工艺的核心技术是等离子体发生器(等离子体炬),就发生器而言,应用最多的是直流电弧等离子体。
等离子体处理危险废物的独特处理方法表现出安全、高效、无二次污染和广泛适用性,它为危险废物及城市固体废物的无害化、减容和资源化回收提供了一个十分科学有效的方法。
技术特点由于高温、高焓、高能粒子密度大的热等离子体处理固体废弃物具有以下特点:反应速率快,处理量大,减重率、减容率高;高温反应环境可以得到较大的淬冷速率,反应器中陡峭的温度梯度也对淬冷过程有利;开、停车时间短;所需氧化气体少、气流量小、易于控制,且降低了所需的后续净化处理的成本及温室气体排放量;可集成性高,能够原产地处理废物;处理后的残渣也可回收利用。
因此其被认为是最适合用作废物处理的方法之一。
目前等离子技术应用于综合的废物处理及能量回收利用已经成为了一种重要的变废物为能量的技术,在日本、美国、加拿大、欧洲、马来西亚都出现了或是中试或是已经工业化的等离子体气化应用,各国的研究者们也在等离子技术处理废物方面做了很多积极有意义的工作。
技术研究等离子体技术在处理污泥中的应用探讨近年来,等离子火炬技术作为引领科技前沿的技术工艺,因其经济、高效,世界各国竞相研究,并成功将该技术工艺广泛应用于污泥及固体废弃物的处理处置。
等离子火炬污泥焚烧装置概况等离子火炬污泥焚烧装置由等离子火炬、等离子火炬电源、进出料装置、隧道窑(由多个窑炉单元组合而成)、搅拌输送、尾气处理系统组合而成。
此装置同样适用固态、半固态、粘稠油状、液态废弃物处理。
等离子火炬污泥焚烧装置各部件(包括隧道窑)均为标准化设计,自成体系,可以单独运行或根据需要(处理工艺、处理量)级联、组合工作。
隧道窑由多个窑炉单元级联组合而成,窑炉单元由不锈钢炉体、耐火材料炉衬、等离子火炬、等离子火炬电源、控制器、搅拌输送装置组合而成,窑炉单元自成体系,炉温、工作模式可单独设置,独立运行。
等离子火炬污泥焚烧装置产品优势1、利用焚烧烟气和余热回收装置加热工作气体注入隧道窑,干燥含水污泥可节约一定能源。
2、等离子火炬热效率高于90%,使用寿命长。
3、低运营成本:可直接焚烧含水率90%的污泥,无需进行脱水处理或添加辅助燃料。
4、设备及厂房投资低。
4、焚烧炉体可模块化设计,根据实际处理量自由组合拼装,维护成本低。
5、烟气排放量小:烟气排放量、粉尘排放量不到常规技术一半。
案例比较:以日处理100吨工业污泥设备投资为例a、回转窑设备投资额3-4千万元(包括烟气处理设备),而同等规模的等离子火炬隧道窑(包括烟气处理设备),设备投资额在2千万左右。
b、回转窑每两年大修费用近千万元,而同等规模的等离子火炬隧道窑,每年维护费(包括等离子火炬枪)不超过50万元。
c、回转窑需要400千瓦电力配置,此外每小时消耗40立方天然气,二燃室每小时消耗50-80立方天然气,平均吨处理成本1-1.5千元。
而同等规模的等离子火炬隧道窑(包括烟气处理设备),不消耗天然气或其他诸如燃油等辅助能源,只需要400千瓦电力配置,初步测算平均吨处理成本4百元左右。
低温等离子体处理污水的技术与应用目前,城市化进程加速,城市污水处理成为一个重要的环境问题。
传统的污水处理方法往往存在诸多问题,如处理时间长、效果不佳等,而低温等离子体处理污水成为一种新型的污水处理技术。
本文将介绍低温等离子体处理污水的技术原理、优势及其应用。
一、低温等离子体处理污水技术原理低温等离子体处理污水,是一种先进的氧化技术。
该技术主要是通过产生等离子体来降解污水中的有机物和氨氮等有害物质,从而达到净化污水的效果。
在低温等离子体处理污水中,等离子体通常包括氮和氧等原子的激发态和离子态,并且温度很低(在常温下),因此被称为低温等离子体。
低温等离子体处理污水的主要反应为氧化反应,即等离子体通过氧化污水中有机物,将其转化为二氧化碳和水等不含有害物质。
同时,氮氧化为硝酸盐,其中部分也将氨氮等有害物质转化为无害物质。
在低温等离子体处理污水的过程中,还会产生一些自由基和有害物质,但这些物质会在反应后很快被转化为无害物质,因此对环境影响非常小。
二、低温等离子体处理污水技术优势1. 安全环保:低温等离子体处理污水过程中,不需要添加任何化学药剂,也不需要投加其他物质,因此对环境污染极小,非常安全环保。
2. 处理效果好:低温等离子体处理污水的技术能够将我国主要水质指标CODcr、NH4+-N、TP去除率分别达到98%、85%、80%以上。
3. 适用范围广:低温等离子体处理污水的技术适用于各种污水处理,如城市生活污水、农村污水、工业污水等。
4. 维护成本低:低温等离子体处理污水的设备维护成本低,设备运行维护成本大约在传统处理工艺的1/3左右。
三、低温等离子体处理污水技术应用低温等离子体处理污水技术具有实用性,目前已经广泛应用于污水处理领域。
其中,主要应用于以下方面:1. 市政污水处理:低温等离子体处理污水技术适用于城市废水处理,效果好,成本低,便于运维,因此在城市污水处理中应用较为广泛。
2. 工业废水处理:工业废水中污染物种类繁多,有机物质含量较高,传统的污水处理技术效果不佳。
等离子体处理技术在废水处理中的应用随着经济的发展和人口的不断增加,废水的治理问题也成为当今社会面临的重要问题。
废水是指各种工业、家庭生活和农业活动所排放的污水,其中含有大量的有毒有害物质,对环境和人类健康都造成了很大的威胁。
因此,如何有效地治理和处理废水,成为了当今社会所面临的一项重要课题。
近年来,等离子体处理技术在废水处理中得到了广泛的应用,成为了一种新的废水处理手段。
等离子体处理技术是一种利用等离子体作用处理废水的新型技术。
等离子体是指在气态中离子数目与中性粒子数目几乎相等的一种状态,其具有很强的化学反应能力和分解能力。
利用等离子体处理废水时,将废水引入等离子体反应器中,利用等离子体的强氧化作用和高温作用,将废水中的有害物质进行分解和转化,从而达到治理和处理废水的目的。
等离子体处理技术具有许多优点。
首先,等离子体具有很强的氧化作用和分解作用,可以将废水中的有害物质彻底分解,减少了环境和人类健康的危害。
其次,等离子体处理技术具有高效性和可靠性,可以在短时间内处理大量的废水。
再次,等离子体处理技术操作简单、易于维护和管理。
最后,等离子体处理技术处理后的废水可以达到排放标准,可以实现废水的零排放,大大减少了对环境的污染。
等离子体处理技术的应用范围非常广泛。
在工业和农业生产中,可以利用等离子体处理技术处理废水和废气,大大减少了工业和农业产生的污染物对环境的影响。
在城市的污水处理中,可以利用等离子体处理技术处理污水和废水,提高污水处理的效率和质量。
在水源净化方面,利用等离子体处理技术可以去除水源中的有机物和臭味物质,提高水质。
在海水淡化方面,可以利用等离子体处理技术去除海水中的盐分,实现海水淡化。
在医疗和生活中,可以利用等离子体处理技术处理废水和废气,达到排放标准,保护环境和人类健康。
但是,等离子体处理技术仍然存在一些不足之处和难点。
首先,等离子体处理技术的高能消耗和高成本是其发展的瓶颈。
其次,等离子体处理技术对反应器的材料和耐受性有很高的要求,反应器的建造和维护都需要专业的技术和设备。
等离子污泥处理技术简介等离子体技术处理危险废物是一种新型环保技术,主要用于工业污水固粒饱水污泥、焚烧炉产生的飞灰及炉渣、工业危险废弃物等危险废物的处理工作。
(1) 等离子技术基本原理等离子体是与固态、液态和气态并列的第四种物质存在状态,它可以存在的参数范围相当宽广(其密度、温度以及磁场强度都可以跨越十几个数量级)。
当一股强电流通过惰性气体(例如氮气)产生电离,即可形成等离子体。
如果等离子体的形态和性质受到外加电磁场的强烈影响,就会发生强烈的粒子集体运动。
此时能量发生瞬时集中,产生极高的电热效率(85%—95%),等离子体温度即时升高上千度。
这种极高的温度可完全分解有毒物质中存在的有机物或无机物分子,同时完全分解了焚烧过程中可能形成的二氧化物类物质。
整个过程在瞬间即可完成,产生的高温可以还原一切难以还原和难熔性的物质。
等离子体弧心温度可达7000℃,而反应器工作温度可在3000℃内调整。
(2) 等离子体处理工业污泥技术试验分析全国各危险废物处置中心的工业污泥处理技术和能源化研究现状,采用荷兰PANalytical公司Magix(PW2403)X射线荧光光谱仪测定了广西省和海南省主要城市取样工业污泥的组成和热值(试验用脱水污泥含水量74.3%,污泥干基固体挥发份含量62.9%),测试结果示于表1。
利用等离子体产生的瞬时高温突跃,进行了电弧等离子体技术的高温T-jump特性作用于工业污泥的处理试验。
在数千度的高温下引起快速反应,使工业污泥中有机物质发生高温下物理化学变化,如挥发、裂解、氧化、聚合等。
反应后的固体残渣表面明显碳化或呈现玻璃态,含水率与挥发成份含量明显下降,性质状态非常稳定。
其中受到电弧直接作用的污泥反应后显熔融态,分解彻底。
得到了类似水煤气的气体产物(主要成分CO和CH4气体)。
这种物质可以直接点燃,火焰温度高达750℃—850℃。
至此,初步完成了高温突跃T-jump处理工业危险废物活性污泥的可能性的实验。
等离子体电化学法在污水处理中的应用
等离子体电化学法是一种有效的污水处理技术,可以有效去除污水中的有机物、重金属离子和微生物。
它的原理是通过在污水中产生的电离自由基来改变污水中的物质结构,从而达到净化污水的目的。
等离子体电化学法在污水处理中的应用主要有以下几点:
1、去除有机物。
等离子体电化学法可以有效去除污水中的有机物,如石油、染料、酚类等有机物,从而达到污水净化的目的。
2、去除重金属离子。
等离子体电化学法可以有效去除污水中的重金属离子,如铅、镉、铬、铜、锌、铝等,从而降低污水中重金属的污染。
3、杀灭病原体。
等离子体电化学法可以有效杀灭污水中的病原体,如细菌、病毒等,从而提高污水的水质。
4、改善水质。
等离子体电化学法可以改善污水中的水质,减少污水中的悬浮物、有机物、重金属离子和病原体的含量,从而提高污水的水质。
低温等离子体应用于污水处理的工艺研究一、引言污染水体的问题一直是人们关注的问题之一。
如何处理污水已经成为人们一直探索的方向。
低温等离子体作为一种前沿技术被运用于污水处理中,能够有效地解决污染问题。
本文将探讨低温等离子体在污水处理中的应用工艺。
二、低温等离子体技术在污水处理中的应用低温等离子体技术是指在较低的温度下,s通过电场作用使气体中的游离电子增多而形成的一种高能量、化学反应活性非常强的物质。
在污水处理中,低温等离子体技术主要应用于以下三种方法:1.等离子体氧化技术等离子体氧化技术是利用等离子体中的高能量电子对污染物进行氧化降解。
在低温等离子体的作用下,分子中的化学键被断裂,使有机物降解为一系列反应物分子,并释放热能。
这个过程将污染物转化为更小分子,从而使废水得到了水平的改善。
2.等离子体聚合技术等离子体聚合技术是通过等离子体的作用使得污染物发生聚合反应,从而使大分子化合物降解成小分子化合物。
这个过程能够加速废水污染物的降解,通过减少高分子的化合物,有效地降低了废水的难度。
3.等离子体改性技术等离子体改性技术是通过等离子体的作用将废水中的杂质物质从废水中分离出来。
这个过程主要是利用等离子体气相化学反应环境,将污染物中的杂质物质化为分子,再用分离设备将分子从废水中分离出来,这个过程能够有效清除废水中的重金属离子等垃圾物。
三、低温等离子体技术在污水处理中的优势和局限性低温等离子体技术在污水处理中具有以下优势:1.高效性等离子体技术的能量和化学反应的强度强于普通的化学氧化技术,所以这个技术能够在较短的时间内达到较高的废水降解效果。
2.安全性低温等离子体技术没有使用较高温度和气体,不会产生二次污染和危害人体健康,从而能够增加人们使用它来处理废水的信心。
3.适用性低温等离子体技术可以用于处理各种类型的废水。
其废水处理表现优异,可以在水源受到重度污染时发挥重要作用。
但是,低温等离子体技术在污水处理中也有一些局限性:1.高成本等离子体技术的能耗、设备成本和运维成本相对较高,所以这个技术的大规模实践可能会受到限制。
中国采用冷等离子技术处理污泥获得突破冷等离子技术,是将空气激发为等离子状态的新技术,其工作进气温度范围在-25—40℃之间,区别于国际上现有的高温等离子和低温等离子技术,是我国独有的高科技技术,已经获得国家发明专利(专利号:ZL 2010 1 0586363.X)。
冷等离子技术应用广泛,莱州市庆智环保设备研究所采用本技术,对市政污泥进行实验研究,发现一种低成本、无二次污染、低能耗的污泥处理新技术,世界领先。
国内外现有的污泥处理技术有:污泥制肥、焚烧、卫生填埋、土地利用、建材利用等,这些技术都存在一定缺陷,要做到低成本、无公害、无污染尚属于一个世题。
例如:欧美等国家的污泥,部分用于做农田肥,如果常年使用污泥做的肥料,重金属离子会在土壤中产生累积,导致土壤重金属超标,农作物吸收重金属离子,危及食品安全。
同样,污泥焚烧工艺,不可避免地会产生大量的污染物,如微尘颗粒物、酸性气体、重金属以及二恶英。
日本多年来,一直以焚烧工艺作为处理污泥的优选,所占污泥总量的比例是66.9%,每吨含水率80%污泥,焚烧成本500元以上。
日本年产污泥约896万吨(含水率80%),处理费450.4亿日元(约27.52亿元人民币),焚烧工艺的缺陷,带来的巨额资源浪费。
(数据来源:中国水母网)应国家环保要求,为解决污泥处理难题,莱州市庆智环保设备研究所采用自主研发的“冷等离子技术”(以下简称“本技术”),针对污泥处理工艺经过多年研究实验,设计出一套全新的污泥处理技术。
冷等离子污泥处理技术:其工艺流程如下:图1采用本技术,将空气中水分子(H2O)裂解为羟基自由基(OH),将氧气合称为臭氧、并剥离原子核外电子,得到自由电子,将含有臭氧、羟基自由基、自由电子的空气对含水率98%的污泥进行氧化曝气,羟基自由基氧化电位高达2.8v,可杀灭污泥中的细菌,并破开其细胞壁,释放出细胞质,使污泥减量(见图1)。
自由电子补偿污泥中离子状态的核外电子,结合羟基自由基和臭氧高级氧化,使有毒、有害物质被改性,成为稳定的、无机的化合物。
利用低温等离子体实现废水中有机物的降解低温等离子体技术已经成为了一种高效、绿色的化学处理技术,广泛应用于废水处理。
这种技术可以有效地降解废水中的有机物,消除水污染。
利用低温等离子体技术可以有效降低废水处理的成本,提高废水处理的效率。
一、低温等离子体的定义及工作原理所谓低温等离子体,是指在大气压下,在气体与等离子体之间形成的一种电离状态的气体。
在低温等离子体体系中,离子与原子、分子的电荷平衡得以维持。
我们可以用放电的方式来产生低温等离子体。
低温等离子体技术的工作原理可简单概括为:(1)利用电极来产生放电区,从而产生低温等离子体。
(2)在离子空腔中形成等离子体。
(3)等离子体中的气体分子可以通过化学反应或碰撞作用被激发到高能级,从而发生有害有机物降解反应。
二、低温等离子体技术在废水处理中的应用低温等离子体可以用于废水处理中,可以有效地降解水中各种有害有机物。
利用低温等离子体技术处理废水的优点如下:(1)可以利用空气等常见气体作为处理药剂,因此化学药品消耗少,易于操作,并且对环境影响小。
(2)低温等离子体可以降解水中各种有害有机物,缩短了处理时间,提高了处理效率。
(3)低温等离子体可以用于处理各种水体,而且可以适应各种规模的污水处理厂。
三、低温等离子体技术处理废水的影响因素低温等离子体技术处理废水时,影响处理效果的因素很多,如下:(1)气体流速和温度:气体流速和温度可以影响低温等离子体产生的电子密度和能量,从而影响处理效果。
(2)电极结构:电极的材料和形状可以影响等离子体的生成和稳定性。
(3)水质参数:水质参数,如pH值、溶解氧、总有机碳等,对等离子体的产生和有害有机物的降解都有一定的影响。
四、低温等离子体技术处理废水的应用前景近年来,低温等离子体技术在废水处理领域中得到了广泛应用。
随着国家相关政策的出台,低温等离子体技术有望在未来得到更广泛的应用。
不仅如此,随着技术的进步,低温等离子体技术处理废水的应用前景也非常广阔。
环境工程污水处理中等离子体技术的运用发表时间:2019-04-11T09:33:32.140Z 来源:《工程管理前沿》2019年第01期作者:李海涛[导读] 本文针对等离子技术的应用情况进行分析和总结,希望可以让更多人对该技术有所了解,从而给污水处理相关工作的开展提供一些参考。
哈尔滨华春药化环保技术开发有限公司 150000【摘要】随着经济和社会和发展,我国的工业化建设已经取得了一定的成就,但是在过去一段时间的发展中,也造成了一定程度的污染,其中水体污染是较为严重的问题。
工业污水如果在没处理的情况下直接排放到自然径流当中,无疑会造成严重的污染,给人们的身体健康造成一定的威胁。
本文针对等离子技术的应用情况进行分析和总结,希望可以让更多人对该技术有所了解,从而给污水处理相关工作的开展提供一些参考。
【关键词】环境工程;污水处理;等离子体技术当前我国的工业生产中污水生成量较高,但是其回收利用率低下,如果污水仅仅在简单处理之后就直接排放,就会造成一定的环境污染。
现在我国很多河流的水质污染严重,所以需要我们对污水处理给予相应的重视,并且针对现有的污水处理技术进行革新和完善,推动处理技术和处理设备的更新换代。
等离子体技术在环境工程当中的应用已经体现出了一定的优势。
一、我国水污染现状工业发展和人民生活水平提高都造成了一定的污水排放,尤其是城市的污水排放呈现出了总量大、处理不充分的特点,给环境带来了一定的影响和破坏。
在生活污水当中,有氮、磷等等元素,而工业废水中的重金属含量高,这些都会给地表径流带来较为严重的污染。
从整体上来看,我国河流中污染最为严重的是辽河和海河,其已经有一半以上的流域污染已经达到了劣V类,黄河水系的干流则以劣III-IV类水质为主,松花江水系也是如此。
所以不难看出,流经人口数量较大地区的河流以及工业较为发达的河流都存在较为严重的污染。
二、污水处理的现状与不足总体上来看,当前我国城市污水处理总量较大,但是在处理技术上也存在诸多不足,很多城市污水处理能力较低,同时很多地区也存在一定的乱排乱放问题。
低温等离子体处理废水的技术研究废水是指工业、农业、医疗等行业产生的污水,在经过处理后可以被排放到自然环境中,同时不会对环境造成二次污染。
低温等离子体处理技术是一种新兴的废水处理技术,不仅具有高效、节能、环保等优点,而且可以处理各种类型的废水,应用前景广泛。
一、低温等离子体处理废水的原理低温等离子体处理技术是基于等离子体化学的理论和技术原理,采用一定的电压、频率和电流,在一定的气体环境中产生等离子体,利用等离子体和废水中的污染物发生化学反应,将有机物、重金属、氨氮等废水中的污染物转化成低毒、低害的物质或者去除污染物。
该技术不需要加热,不会影响废水中的微生物,不会产生二次污染,同时不需要添加任何药剂,具有很高的环境友好性和应用价值。
二、低温等离子体处理废水的优点低温等离子体处理废水技术具有以下优点:1. 高效:该技术能够快速降解废水中的有机物和重金属,处理效率高达99%以上。
2. 节能:不需要额外加热,只需要输入电能即可,电压和电流均可控制,节约能源。
3. 环保:处理后的水质符合国家排放标准,无二次污染。
4. 适用范围广:适用于所有类型的废水处理,包括含有高浓度的有机物、重金属和氨氮等的废水。
5. 操作简单:工作稳定可靠,操作简单,不需要配备专业技术人员。
三、改性低温等离子体处理废水的应用改性低温等离子体技术是在传统低温等离子体技术的基础上,经过改进、创新和优化,提高处理效率和稳定性,特别适用于废水处理行业。
它采用导电性良好的材料包裹等离子区域,通过流体动力学分析和计算流体力学优化,保证等离子体和废水之间的接触面积大、传质速率快,从而提升处理效率。
改性低温等离子体处理废水的应用范围广,包括:1. 工业废水处理:钢铁、化工、纺织、造纸、印染等工业废水的处理。
2. 农业废水处理:农村生活污水、养殖污水的处理。
3. 医疗废水处理:医院废水、药厂废水的处理。
4. 市政污水处理:市区生活污水、社区污水的处理。
等离子污泥处理技术简介等离子体技术处理危险废物是一种新型环保技术,主要用于工业污水固粒饱水污泥、焚烧炉产生的飞灰及炉渣、工业危险废弃物等危险废物的处理工作。
(1) 等离子技术基本原理等离子体是与固态、液态和气态并列的第四种物质存在状态,它可以存在的参数范围相当宽广(其密度、温度以及磁场强度都可以跨越十几个数量级)。
当一股强电流通过惰性气体(例如氮气)产生电离,即可形成等离子体。
如果等离子体的形态和性质受到外加电磁场的强烈影响,就会发生强烈的粒子集体运动。
此时能量发生瞬时集中,产生极高的电热效率(85%—95%),等离子体温度即时升高上千度。
这种极高的温度可完全分解有毒物质中存在的有机物或无机物分子,同时完全分解了焚烧过程中可能形成的二氧化物类物质。
整个过程在瞬间即可完成,产生的高温可以还原一切难以还原和难熔性的物质。
等离子体弧心温度可达7000℃,而反应器工作温度可在3000℃内调整。
(2) 等离子体处理工业污泥技术试验分析全国各危险废物处置中心的工业污泥处理技术和能源化研究现状,采用荷兰PANalytical公司Magix(PW2403)X射线荧光光谱仪测定了广西省和海南省主要城市取样工业污泥的组成和热值(试验用脱水污泥含水量74.3%,污泥干基固体挥发份含量62.9%),测试结果示于表1。
利用等离子体产生的瞬时高温突跃,进行了电弧等离子体技术的高温T-jump特性作用于工业污泥的处理试验。
在数千度的高温下引起快速反应,使工业污泥中有机物质发生高温下物理化学变化,如挥发、裂解、氧化、聚合等。
反应后的固体残渣表面明显碳化或呈现玻璃态,含水率与挥发成份含量明显下降,性质状态非常稳定。
其中受到电弧直接作用的污泥反应后显熔融态,分解彻底。
得到了类似水煤气的气体产物(主要成分CO和CH4气体)。
这种物质可以直接点燃,火焰温度高达750℃—850℃。
至此,初步完成了高温突跃T-jump处理工业危险废物活性污泥的可能性的实验。
此外,在美国进行的测试已表明,经等离子体处理后的工业污泥可以完全分解,二噁英等致癌类再生物质实现零排放。
(3) 等离子体焚烧技术处理工业污泥工艺流程工业污泥成分是复杂的混和物,其成分、水分均随时间、随地点、随产生源种类的不同发生变化,组分各不相同。
与生活污泥、污水、生活垃圾相比,其处理难度更高。
等离子体焚烧工艺可以将成分复杂的固体废物和工业污泥在瞬间高压高温电弧的作用下完全分解。
整个处理工艺过程包括:①原料的破碎和捶打倒压。
当原料为固体工业危险废物时,首先要经过磨轮破碎设备,将要处理的原料破碎至粒径符合要求的颗粒。
在破碎过程中加入配置水。
经过磨轮破碎后的原料成干泥状物(含水率≤85%),才进入锤式倒压设备。
如果需要处理的原料为工业污泥,则原料可不经过磨轮破碎设备,直接进入锤式倒压设备。
经过该设备后的污泥成干饼状(含水率≤61.5% )。
②原料的焚烧处置。
经过破碎和倒压装置的原料,经石墨高聚物内衬管道送入等离子体焚烧设备—等离子体焚烧炉。
该焚烧炉与等离子体发生器相连。
当原料进入焚烧炉后,实时监控设备收到处理信号,在中控室的传输显示屏上出现启动提示。
如果炉内原料量达到可处理参数要求时(主要是炉内需处理废物体积达到焚烧炉容积的85%即自动停止进料),操作屏会自动显示可以进行处理提示。
选择进行处理命令后,等离子体发生器会先启动,高压直流电弧会通过工作气体—氮气形成等离子体,这时电磁发生装置会产生瞬时强磁场,磁场作用于等离子体,产生3000℃—7000℃的瞬时高温。
此时等离子体焚烧炉开始工作,炉膛内工作温度≥1200℃,同时在炉内产生负压,防止危险废物发生泄漏。
在该温度下,有毒有害物质和各类病毒全部分解,非挥发性物质发生碳化或呈稳定的玻璃态,产生的蒸气和可燃性气体被回收。
不会产生致癌物(目前WHO确认的致癌物质在900℃都会被完全分解,如二噁英、呋喃等)。
③气体处置装置。
工业污泥中含有大量金属元素(如电镀污泥等),经等离子体焚烧炉处理后的废物全部分解,在高温下产生金属蒸气和可燃性气体(主要为CO和甲烷)。
高温蒸气经过气体处置装置—箱式回收器,利用不同物质沸点不同的原理将蒸气分离,金属被回收形成熔融状物,在经冷却成型设备得到固态混合金属块体,可燃气体被回收进入可燃气体收集罐。
④脱酸洗涤和废酸的回收。
经等离子体焚烧炉处理后的废物会产生少量烟气,有时会含有酸性物质。
位于焚烧炉的出口处设置烟气成分微型检测装置。
该装置可对酸性气体发出报告。
当检测装置发出酸性成分报告时,与焚烧炉相连的脱酸洗涤装置自动启动。
出气控制阀关闭,脱酸洗涤输送口打开,脱酸洗涤器中产生负压,酸性气体进入洗涤器。
经脱酸洗涤处理后的气体成分达标,可以直接排放。
洗涤后产生的含酸废液进入废酸回收装置。
⑤废渣的后期处理。
经过等离子体焚烧炉处理后的污泥,会产生非挥发性的废渣。
处理后的废渣发生碳化或呈稳定的玻璃态,堆积于焚烧炉的底部。
在焚烧炉的底部设有废渣导排管道,管道的另一端与废渣收集箱相连。
焚烧炉、收集箱和废渣输送管道内壁均由特殊材料制成,可耐1500℃以上高温且不会与冷却后的废渣粘合,熔融态时经管道吸入收集箱,冷却后送往安全填埋场直接填埋(废渣成分符合国家规定的安全填埋要求)。
⑥辅料供给系统。
该系统由辅料配置罐和辅助给料器两部分组成,用于等离子体焚烧炉及尾气处置装置所需全部辅料的供给。
通过等离子体焚烧工艺流程简图(见图1),可以清楚地了解处置的全过程。
经过等离子体焚烧工艺处理后的工业污泥有部分物质被蒸发回收(主要为金属蒸气),同时非挥发物被变成废渣,剩余的微量尾气可直接外排。
复杂的工业污泥(主要成分为有机化合物)被分解为较简单的分子(大部分为一氧化碳和甲烷),全部过程在瞬间完成。
采用等离子体方法可以容易获得高于任何传统方法的温度(1200℃—1700℃),不会产生二噁英,垃圾焚烧会更彻底,且不会带来二次污染。
燃烧的垃圾残余灰减容为≤3%,燃烧后的垃圾可作为生活垃圾填埋。
3、等离子焚烧设备(1) 现状美国和日本在等离子体焚烧装置的技术研发方面处于世界领先的地位。
1998年美国研制成功了等离子体强热熔性焚烧炉,并已成功地用于工业废物和医疗废物的处置领域,但设备价格昂贵。
2001年日本也将该技术成功应用于生产实践。
我国近几年也已在该领域取得了一定成果,中国科学院力学所已自行研制成功用于处理“工业污泥及固体废物的等离子裂解装置”一次性试车成功并投入试运行。
此装置运用DCS控制,自动化程度高,有机物除却率可达到99.9%以上,烟气、氯化氢等实现达标排放的同时还可回收酸,处理成本较低,具有显著的环保效益和经济效益。
该设备作为国内第一套可抗氯化氢腐蚀、工业规模处理化工污水污泥(含放射性)及化工固体危险废物的等离子体装置,包括原料破碎、玻璃体造渣辅料配料、混合和进料的前处理系统,等离子体裂解炉和专用电源系统,尾气焚烧系统、脱酸洗涤和废酸回收系统,测量控制系统等4个部分。
主设备等离子体炉中有多个耐温1500摄氏度以上的部件,加工工艺复杂,精度要求高,涉及数十种材料(其中近10种为特种材料),反应器内衬和电极均采用石墨材料。
(2) 等离子体焚烧炉等离子体焚烧工艺主体设备等离子体焚烧炉目前有等离子强熔性焚烧炉、等离子IET电浆焚烧炉和等离子体裂解炉。
以等离子强熔性焚烧炉为例介绍特点与优点。
特点:①系统使用石墨取代金属电极。
②系统采用两套热源。
③直流电阻系统直接加热熔融玻璃。
④系统在开启时仅需维持交流电阻供电,节约能源。
⑤可以废弃物特性调整两套热源比例,提高能源利用率。
⑥耐火材料距离加热区域较远温度约为1400℃。
⑦不需要经常停机,耐火材料耐用3—5年。
⑧利用加热式控制阀控制玻璃物排放。
⑨玻璃停滞时间增长,排放绝对不熔出。
优点:①垃圾焚烧彻底,不污染空气、水源及周边环境。
由于炉膛温度大于1200℃,有机物包括传染性病毒、病菌及其它有毒有害物质都全部裂解分解,产生的气体、灰烬无毒害;垃圾燃烧后的灰烬体积量大大减少,大约为传统炉燃灰体积的五分之一,而排放的气体无黑烟,不需烟囱。
②装置结构比较简单,结构小型化,具有占地面积小的明显优点,如一个中型化工厂产生的污泥,使用该类设备只占地65M2,具有普及的可能。
③装置不用煤、燃油、天然气作燃料,只使用电与水,具有洁净、卫生的特点。
④操作简单、启动停机快、可全部实现自动控制、安全、可靠。
4、等离子体焚烧技术的优势与传统焚烧法相比,采用等离子体裂解焚烧工艺处理废物具有以下优势:(1) 可用于处理需高温裂解的多氯联苯(PCB)等高危险性废弃物;(2) 被处理的物料能够在瞬间达到高温;(3) 环保标准高,不产生二噁英(Dioxin)等剧毒物质,避免对人体和环境造成二次污染;(4) 尾气处理量非常小,仅为传统焚烧法的5%至10%,且尾气处理方法简单,可回收利用可燃性气体;(5) 产生的固体残渣为玻璃体,物理化学性质极为稳定,可安全填埋;(6) 处理工艺无废水排放;(7) 成本低廉,每吨工业污泥的处理成本为不到1000元;(8) 设备占地面积小,基建投资少;( 9 ) 工艺流程短,操作简便,安全可靠,各项指标均可达到国家环保要求。
综上,对工业污泥处置采用等子体焚烧技术,充分体现了科学、合理、先进、有效的特点,符合国际国内节能减排的新要求。
用电弧等离子体技术焚烧处理污泥;等离子体发生器采用氮气作为工作气体产生直流电弧等离子体;等离子体焚烧炉采用负压焚烧处理技术,消除处理系统可能发生的有毒物质外泄,保证处理安全。
采用直流电弧等离子体热源取代天然气热源,实现了能源节约、焚烧彻底,真正意义上做到了节能和减排双达标,具有保证可持续发展的积极作用。
该技术已成功应用于实际生产中,在国际上经过长周期运转证明采用的技术成熟、先进、安全可靠。
利用等离子体处理污泥技术,在我国国民经济的各个领域应该可以得到广泛应用。
在今后的生产实践中,等离子体焚烧技术还需要进一步深入探讨,以便为该技术的进一步开发和推广奠定基础。