吸附有二恶英的活性炭的回收技术研究_
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活性炭再生及新技术研究活性炭在水处理运行中存在使用量大、价高的问题,其费用往往占运行成本30%-45%。
用过的活性炭不经处理即行废弃,不仅对资源是很大的浪费,还将造成二次污染。
因此,将用过的饱和炭进行再生具有显著的经济价值。
活性炭再生(或称活化),是指用物理或化学方法在不破坏活性炭原有结构的前提下,将吸附于活性炭微孔的吸附质子以去除,恢复其吸附性能,达到重复使用目的。
1 活性炭再生的几种方法1.1 药剂洗脱的化学法对于高浓度、低沸点的有机物吸附质,应首先考虑化学法再生。
(1)无机药剂再生。
是指用无机酸(硫酸、盐酸) 或碱(氢氧化钠)等药剂使吸附质脱除,又称酸碱再生法。
例如吸附高浓度酚的炭,用氢氧化钠溶液洗涤,脱附的酚以酚钠盐形式被回收,再生工艺流程见图1。
吸附废水中重金属的炭也可用此法再生,这时再生药剂使用HCl等。
图1 吸附酚的饱和炭无机药剂再生工艺流程(2)有机溶剂再生。
用苯、丙酮及甲醇等有机溶利,萃取吸附在活性炭上的吸附质。
再生工艺流程见图2。
例如吸附高浓度酚的炭也可用有机溶剂再生。
焦化厂煤气洗涤废水用活性炭处理后的饱和炭也可用有机溶剂再生。
图2 有机溶剂再生工艺流程采用药剂洗脱的化学再生法,有时可从再生液中回收有用的物质,再生操作可在吸附塔内进行,活性炭损耗较小,但再生不太彻底,微孔易堵塞,影响吸附性能的恢复率,多次再生后吸附性能明显降低。
1.2 生物再生法利用经过驯化培养的菌种处理失效的活性炭,使吸附在活性炭上的有机物降解并氧化分解成C02 和H20,恢复其吸附性能,这种利用微生物再生饱和炭的方法,仅适用于吸附易被微生物分解的有机物的饱和炭,而且分解反应必须彻底,即有机物最终被分解为C02和H20,否则有被活性炭再吸附的可能。
如果处理水中含有生物难降解或难脱附的有机物,则生物再生效果将受影响。
生物再生试验流程见图3。
吸附试验时4柱串联运行,再生运行时4柱并联操作。
近年来利用活性炭对水中有机物及溶解氧的强吸附特性,以及活性炭表面作为微生物聚集繁殖生长的良好载体,在适宜条件下,同时发挥活性炭的吸附作用和微生物的生物降解作用,这种协同作用的水处理技术称为生物活性炭(Biological Activated Carbon,BAC)。
【备案号】A20150816【技术名称】活性炭吸附回收VOCs技术【技术内容】采用吸附、解析性能优异的活性炭(颗粒炭、活性炭纤维和蜂窝状活性炭)作为吸附剂,吸附企业生产过程中产生的有机废气,并将有机溶剂回收再利用,实现了清洁生产和有机废气的资源化回收利用。
废气风量:800~40000m3/h,废气浓度:3~150g/m3。
活性炭吸附回收技术是循环经济的一种良好应用,在不使用深冷、高压等手段下,达到节能降耗的目的,同时使净化效率达到90%以上,显著减少了二氧化碳等温室气体的排放,市场潜力巨大。
可广泛应用于包装印刷、石油、化工、化学药品原药制造、涂布、纺织、集装箱喷涂及合成材料等行业有机废气的治理。
环保部发布的《挥发性有机物(VOCs)污染防治技术政策》中明确提出:在工业生产过程中鼓励VOCs的回收利用,并优先鼓励在生产系统内回用;对于含高浓度VOCs的废气,宜优先采用吸附回收、冷凝回收技术进行回收利用,并辅助以其他治理技术实现达标排放;对于含中等浓度VOCs的废气,可采用吸附技术回收有机溶剂,或采用催化燃烧和热力焚烧技术净化后达标排放;对于含低浓度VOCs的废气,有回收价值时可采用吸附技术、吸收技术对有机溶剂回收后达标排放;不宜回收时,可采用吸附浓缩燃烧技术、生物技术、吸收技术、等离子体技术或紫外光高级氧化技术等净化后达标排放。
【适用范围】包装印刷、石油、化工、化学药品原药制造、涂布、纺织、集装箱喷涂及合成材料等行业典型案例【案例名称】高性能纤维生产线尾气吸附回收装置【项目概况】本项目包括二套碳氢清洗剂吸附-解吸附单元(回收工艺采用二级吸附);一套废水处理单元。
2012年9月开始进行产品设计,设备、安装后于2013年3月开车试运行。
2013年5月,经第三方检测,回收率达95%以上。
【主要工艺原理】(1)吸附-解吸附系统含溶剂的气体经过滤器去除其中的颗粒杂质冷却至35℃以下,进入第一个吸附器由活性炭纤维进行二级吸附,经过二级吸附的后达标排放,一级吸附饱和的活性炭纤维,用水蒸汽进行脱附,脱附出的溶剂和水蒸汽一起进入冷凝器进行冷凝至35℃以下,箱体冷凝液经螺旋板冷凝器冷却至3-5℃以下,碳氢清洗剂和冷凝水一起进入分层槽,经重力分层,上层的碳氢清洗剂液体自动溢流至储槽,然后经输送泵送出吸附回收装置,下层的冷凝水排入废水处理系统。
废弃活性炭再生技术研究摘要:饱和活性炭再生既有经济效益也有环保效益。
本文对热再生法、生物再生法和臭氧再生法等活性炭再生技术进行了简要的概述,并对多技术耦合再生方法进行了分析。
指出多技术耦合再生法的优势。
关键词:活性炭;再生技术;热再生;再生效果活性炭拥有发达的孔隙结构和比表面积,并且活性炭材料能耐酸、耐碱和具有再生能力[1]。
目前,随着活性炭的应用,废弃活性炭也得到高产。
然而,废弃活性炭如同固废将继续污染环境。
为了将活性炭进行合理的利用,研究人员着手活性炭再生的实验,实际上,活性炭再生是指使用物理方法或者化学方法对废弃饱和活性炭进行处理,再不影响活性炭固有结构情况下,使得活性炭再生[2]。
本文介绍了热再生技术、生物再生技术和臭氧再生技术,并对多技术耦合再生方法进行了讨论分析。
1传统热再生法传统热再生法是工业上应用最为广泛的再生技术,其原理是利用温度变化打破吸附平衡,使得活性炭孔隙打开进而在高温情况下对吸附质进行热分解。
目前低温再生技术主要是针对吸附饱和易脱附吸附质的活性炭,处理温度在100-200℃区间,再生过程简单,对吸附质要求过高。
高温加热法是工业上最为通用的活性炭再生技术。
再生过程主要分为三个过程[3],包括干燥阶段、炭化阶段和活化阶段。
其中活化阶段是在850℃-1000℃条件下,通过加入CO2等活化气体使炭化后的活性炭进行活化,使孔隙机物被氧化来恢复孔隙结构。
传统加热再生法对吸附质没有选择性而且再生效率高、时间短。
但缺点在于再生炭炭损失大、再生费用高、操作过程中产生有害气体。
目前,针对传统热再生法的改进一直在研究中,研究人员希望能将温度降低来保证能源的合理利用。
2臭氧氧化再生今年来,臭氧联合活性炭处理污水应用早已屡见不鲜,臭氧与具有催化能力的活性炭接触时能够催化产生更具有氧化能力的羟基。
臭氧再生法是以臭氧通过对吸附质的直接氧化和间接氧化来实现活性炭的再生[4]。
当废活性炭再生时,臭氧发生器利用氧气瓶制造臭氧,臭氧通过耐臭氧管进入活性炭再生柱来进行再生。
烧结烟气净化二恶英减排技术研究二恶硬具有较高毒性,是一种持久性有机物。
本文根据二恶英构成、特点、机理和发达国家减排技术经验进行分析,宝钢通过活性炭干法脱硫脱硝同步脱除二恶英的烟气净化技术。
根据活性炭的物理属性与集尘效果完成二恶英净化,其脱除率保持在98%.充分说明了烧结二恶英减排的有效作用。
对此,笔者根据实践研究,就烧结烟气净化二恶英减排技术进行简要分析。
二恶英素有“世纪之毒”之称,是生产阶段自然形成的持久性有机污染物,无法借助禁用、禁产形式进行污染控制。
二恶英排放主要源于钢铁,占据排人大气的12%.集中于烧结与电炉电钢加工阶段,其烧结排放量占据排放总量的94%.因此,对烧结技术中二恶英生成机理与减排技术进行深入分析,成为重要研究内容”l.1二恶英特点分析二恶英是多氯代二笨并二嗯应与多氯代二苯并呋喃的简称。
二恶英分子上的苯环氯原子取代参数具有一定产异性,分为8类同系物,不同类型同系物是跟随氯原子取代位置的差异而生产多种异构体。
其中,PCDD包含75个异构体、PCDF有135个异构体。
二恶英属于急性毒性物质,毒性和氯原子取代位置有着直接联系;其中,四氯二笨并二恶英毒性最大,等同于氰化钾的50—100倍,能够造成畸形、突变、致癌影响。
公认为目前为止毒性最强的化合物。
2烧结二恶英减排技术2.1控制技木(1)烧结原料:烧结阶段会产生较多氯元素,氯元素是二恶英产生的关键,通过氯元素含量低的原材料也是降低二恶英形成的主要方法。
所以,应尽可能降低氯元素的含铁回收物料使用量,或者利用清洁高温形式降低烧结原材料内的元素,减小二恶英形成量。
经过实践证明,铜对二恶英有一定催化效果,一些矿石内含有一定铜元素,这在一定程度上催化了二恶英的产生。
所以,在选择过程中应选择含铜量较少的铁矿石。
(2)烧结控制:烧结阶段的二恶英源于原料底端,想要降低烧结中二恶英的产生,则需要进行烧结条件优化。
例如:提升料层透气性、烧结阶段做好温度掌控,拉近烧结烟气在250—450摄氏度二恶英容易形成温度之间的停留时间,进而减小二恶英生成。
探究垃圾发电中的二噁英污染控制及治理技术所属行业: 固废处理关键词:垃圾发电二噁英垃圾焚烧发电垃圾发电是处理生活垃圾的重要手段之一,但其在焚烧中,却会产生二噁英,而这种物质又是一种毒性极强的致癌物质。
因此,重视对二噁英污染的控制与治理是垃圾发电领域的重要课题,本文将对此做简单地介绍。
二噁英实际上是二噁英类(Dioxins)一个简称,它是结构和性质都很相似的包含众多同类物或异构体的两大类有机化合物,主要包括210中化合物,无色无味。
此类物质飞铲更稳定,熔点较高,极难溶于水,可以溶于大部分有机溶剂,在标准状态下的蒸汽压极低,且可在土壤、空气和水中长存。
大气环境中的二噁英来源复杂,钢铁冶炼,有色金属冶炼,汽车尾气,焚烧生产(包括医药废水焚烧,化工厂的废物焚烧,生活垃圾焚烧,燃煤电厂等)。
城市生活垃圾焚烧产生的二噁英受到的关注程度最高,焚烧生活垃圾产生二噁英的机理比较复杂。
主要包括以下三种途径:(1)在对氯乙烯等含氯塑料的焚烧过程中,焚烧温度低于800℃,含氯垃圾不完全燃烧,极易生成二噁英。
燃烧后形成氯苯,后者成为二噁英合成的前体;(2)其他含氯、含碳物质如纸张、木制品、食物残渣等经过铜、钴等金属离子的催化作用不经氯苯生成二噁英。
(3)在制造包括农药在内的化学物质,尤其是氯系化学物质,像杀虫剂、除草剂、木材防腐剂、落叶剂(美军用于越战)、多氯联苯等产品的过程中派生。
近年来,城市生活垃圾的产量非常大,2014年的数据显示为1.68亿余吨。
为了解决这一问题,一般采用焚烧发电的处理方式,但如何处理其中产生的二噁英成了一大社会难题。
笔者从二噁英的生成机理出发,提出如下控制与治理措施:1 垃圾焚烧前预处理垃圾预处理的目的就是尽量减少进入焚烧系统中能对二噁英的生成起作用的物质的量,一方面通过预分拣的方法来减少生活垃圾中氯和重金属含量高的物质进入垃圾焚烧系统,从而减少二噁英合成反应中所需的反应物和重金属催化剂的量;另一方面采用高硫煤与城市生活垃圾混烧的方法,不但能够提高燃烧的稳定性,而且燃烧产生的SO2对二噁英的产生有抑制作用。
烟气中二噁英去除工艺综述二噁英(dioxins)是一类对人类和环境有害的高毒物质,广泛存在于废气中。
为了消除其对生态环境的危害,提高工业排放废气的环保排放水平,需要对烟气中的二噁英进行有效去除。
本文将综述烟气中二噁英去除的几种主要工艺,以期对二噁英去除技术的研究提供参考。
1. 活性炭吸附法活性炭吸附法是一种常见的烟气处理技术。
在烟气排放后,让其经过一层活性炭系统,将烟气中的有机物质,包括二噁英吸附在活性炭表面。
活性炭具有较强的吸附能力,可有效去除烟气中的二噁英等有害物质。
但活性炭吸附法去除效率较低,操作及维护成本较高。
2. 电除尘技术电除尘是烟气处理中重要的工艺之一,其可将烟气中的粉尘、重金属、二噁英等污染物去除。
电除尘原理是在电场作用下,将烟气中的带电粉尘集聚到电极上,从而去除二噁英等有害物质。
电除尘在操作过程中可适当调节电场强度和喷淋量以获得更高的处理效率。
然而,对于高浓度烟气处理效率较低。
3. 催化氧化技术催化氧化技术是一种在高温、高压、氧化或还原环境下,在催化剂存在下,将烟气中的有机物经氧化反应转化为无害物质的技术。
该技术包括催化燃烧、低温氧化和等离子氧化三种方法。
催化氧化技术能够实现烟气中二噁英的高效去除,具有处理效率高、操作简单等特点。
但如果催化剂不能正确选择,其作用效果将会大打折扣。
4. 活性氧氧化法活性氧氧化法在催化氧化技术中具有重要地位,其可以对烟气中的二噁英等污染物进行有效去除。
该技术基于活性氧气化反应原理,在加热条件下在催化剂存在下将污染物分解成二氧化碳和水等无害物质。
活性氧氧化法在操作过程中需注意氧气的组成、加热温度等因素的控制,同时催化剂的选择也至关重要。
综上所述,四种常用的烟气中二噁英去除技术各自具有其独特的优缺点。
对于不同的烟气成分以及去除环境的要求,需综合考虑不同技术的适用性,以达到更高的去除效率和节能减排的目的。
烟气中二噁英去除工艺综述烟气中二噁英是一种对人体和环境造成严重危害的有毒物质,世界各国都制定了严格的排放标准,要求对烟气中的二噁英进行有效去除。
为了实现这一目标,人们研发出了多种二噁英去除工艺,本文将对其中一些主要工艺进行综述。
一、物理吸附法物理吸附法是一种利用材料表面吸附剂对二噁英进行吸附的方法。
常用的吸附材料有活性炭、硫酸铜、活性铝、硫酸亚铁等。
这些材料具有较大的比表面积和一定的孔隙结构,可以将烟气中的二噁英吸附在表面上,从而达到去除的目的。
物理吸附法具有处理量大、投资费用相对较低等优点,但也存在着吸附剂易饱和和吸附剂再生困难的问题。
二、化学吸附法化学吸附法是一种通过吸附剂与二噁英发生化学反应,将其转化为无毒物质的方法。
常用的吸附剂有氯化钠、氯化钠酸性溶液等。
这些吸附剂可以与二噁英发生反应,生成易于处理的产物,从而实现去除。
化学吸附法具有处理效果好、处理速度快的优点,但也存在着吸附剂成本高和处理过程中产生废液等问题。
三、烟气冷凝法烟气冷凝法是一种通过将烟气冷却至低温,使其中的二噁英从气态转化为液态,进而去除的方法。
通过降低烟气温度,可以使二噁英发生冷凝并与烟气中其他化合物一同沉积在冷却设备中,从而实现去除的目的。
烟气冷凝法具有去除效果好、处理成本低等优点,但也存在着能源消耗大和冷凝设备易产生结垢的问题。
五、等离子体脱附法等离子体脱附法是一种利用等离子体将烟气中的二噁英分解的方法。
等离子体可以产生高能量电子和自由基,通过与二噁英发生反应,将其分解为无毒物质。
等离子体脱附法具有处理效果好、处理速度快的优点,但也存在着设备体积大和能耗高的问题。
针对烟气中的二噁英去除,可以采用吸附法、化学吸附法、冷凝法、光催化氧化法和等离子体脱附法等多种工艺。
不同的工艺具有各自的特点和适用范围,选取合适的工艺可以有效地去除烟气中的二噁英,保护人体和环境的健康。
烟气中二噁英去除工艺综述二噁英是一种高毒性有机物,其排放会对环境和人体健康产生很大的危害。
因此,烟气中二噁英的去除工艺一直备受关注。
本文对目前常见的烟气中二噁英去除工艺进行了综述。
一、物理吸附法物理吸附法是利用吸附材料对二噁英进行吸附和浓缩,并将其固定在吸附材料上。
常见的物理吸附材料包括活性炭、硅胶等。
活性炭是一种广泛使用的物理吸附材料,具有比表面积大、孔隙结构合适等优点。
但是,在工业生产中,由于烟气中存在其他污染物,活性炭吸附效果会有所降低。
硅胶是一种化学稳定性较好、吸附容量大的吸附材料,但其造价高,不适合大规模应用。
物理吸附法的优点是处理效率高,可用于烟气中低浓度二噁英的去除,但其吸附材料的再生处理困难,易造成二次污染。
二、化学吸收法化学吸收法是将吸收剂与烟气中的二噁英反应,并将其转化为低毒、低挥发的化合物,从而达到去除的目的。
化学吸收剂可分为碱性吸收剂和酸性吸收剂。
碱性吸收剂一般为氢氧化钠、氢氧化钙等,主要适用于含氯、含氟类的有机物吸收。
酸性吸收剂如硫酸、氢氧化铜等能将二噁英转化为易于吸收的溶解态,但其强酸性易腐蚀设备。
化学吸收法的优点是吸收剂可重复利用,吸收效率高,但其操作较为复杂,需要维护吸收剂的性质,设备要求高,投资和运营成本较高。
三、活性氧化法活性氧化法是利用活性氧化剂(如臭氧、过氧化氢等)氧化二噁英,使其转化为易于分离的氧化产物。
目前,活性氧化法更多地采用臭氧氧化技术。
臭氧氧化技术具有高效、能完全分解二噁英、无二次污染等优点。
但其需要设备复杂,所需能量较大,对操作人员安全要求高且副产物易引起新污染等缺点。
四、膜分离法膜分离法是指利用各种膜的分离功能,将二噁英从烟气中分离出去。
常见的膜分离技术包括逆渗透、超滤、气体渗透等。
逆渗透技术具有吸附效率高,不受污染物干扰等优点,但其成本高,膜易受腐蚀。
超滤技术主要是通过膜孔径大小,将烟气中的二噁英分离出去,具有处理效率高、膜具有抗污染能力等优点,但其处理量有限,对烟气中其他成分影响大。
吸附有二噁英的活性炭的回收技术研究胡 堃1,2李 黎1,2(1 重庆赛迪冶炼装备系统集成工程技术研究中心有限公司 2 国家钢铁冶炼装备系统集成工程技术研究中心重庆 401122 重庆 400013)【摘 要】对现行固相中二噁英的分解技术进行调研和比较,发现低温脱氯法操作简便、能耗低,是目前用于脱除固相 中二噁英最经济、有效的方法。
以低温脱氯法为基础,提出了吸附有二噁英的活性炭的回收方案,并以烧结烟气二噁英处理 过程为例,对回收方案的技术经济性进行分析。
含活性炭的除尘灰首先经低温脱氯实现其中二噁英的分解,据估算,一台 360m2 级烧结机对应的低温脱氯反应设备投资约 15 万元,运行成本约 175 元/h,折合约 2.1 元/tFe。
进一步,通过“水浸 除盐+浮选收碳”工艺分离无害化处理后除尘灰中的活性炭,实现活性炭的回收利用。
【关键词】钢铁企业;电除尘器;影响因素;改进措施二噁英被称为“地球上毒性最强的毒物”,近 年来成为了社会公众的广泛关注大气污染物。
大气 环境中的二噁英来源较复杂,其主要来源包括钢铁 冶炼、有色金属冶炼、焚烧生产、汽车尾气等。
活 性炭是一种常用的吸附二噁英的吸附剂,在烟气中 喷入活性炭粉末并联合布袋除尘的携流式脱除方 法因其投资少、结构简单、脱除效率高而成为广泛 使用的一种烟气二噁英末端治理方法 。
但上述“携流式活性炭吸附二噁英”工艺也 存在几个明显的缺点:1) 二噁英仅从气相转移到 了固相,吸附二噁英后的活性炭成为危险固废,二 噁英含量可达 10 ng-TEQ/g, 存在二次污染的隐患; 2) 吸附有二噁英后的活性炭难以回用,活性炭消 耗成本巨大。
本文针对吸附二噁英后的活性炭的无 害化及回收的相关技术进行探讨,以寻求合理可行 的用于回收吸附有二噁英的活性炭的技术方案。
[1]目前,针对固相中二噁英的脱除技术主要包 括高温加热熔融法及低温脱氯分解法[2-3]。
此外,超临界水氧化分解、光化学分解、低温等离子体分解 等新技术也有应用于固相中二噁英处理的研究,但 相关技术还不成熟且处理成本过高,仅处于实验室 研究阶段[4-5]。
高温加热熔融法是通过将含二噁英的固体加 热到 1350~1500℃左右的熔融温度, 使其中的二噁 英分解,具有灰渣减量近半、避免二噁英再次生成 的优点,是美国、德国、日本等国家的环保部门推 荐的生活垃圾焚烧飞灰处理技术 。
但由于处理温 度较高,同时挥发的低熔点金属(如 Hg)需进行无 害化处理从而引发高成本等问题,成为其推广应用 的主要障碍 。
低温脱氯分解二噁英技术最早是由 他发现垃圾焚烧过程产生的飞 agenmaier 提出的, 灰能够在低温(250~450℃)缺氧条件下促进二噁[8] [7] [6]1.固相中二噁英的处理技术.英和其它氯代芳香化合物发生脱氯/加氢反应或是切断与氧气交联结构的反应,从而实现二噁英的分 解,也称为低温脱氯还原法。
Stiegliz 等人 对低 温加热条件下固相中二噁英的热分解特性进行了 系统研究,结果表明气氛、加热温度和加热时间对 飞灰中二噁英的分解效率以及脱附气体中二噁英 的含量都有较大影响。
用低温脱氯技术处理 PCDDF/s,当氧浓度增加时,在低温范围内会出现[9]PCDDs 的再生反应,因此必须严格控制气氛中氧的 含量;加热时间一般都在 1~2h,时间过长二噁英 的分解效率反而不高; 加热温度一般在 250~400℃ 之间,对于不同种类的尘灰,存在一个使其中二噁 英分解效率最高的最佳加热温度,需要通过实验来 确定。
表 1 总结了国内外采用低温脱氯还原法处理 尘灰的二噁英的试验结果。
表 1 低温脱氯还原法处理固相中二噁英的试验结果PCDD/F 浓度 设备 温度 ℃ 350 300 400 400 350 415 1h 2h 1h 1h 1h 1.2h 反应时间 反应 气氛 氮气 氮气 氮气 氮气 氮气 氮气 原灰 ng-TEQ/g 实验室高温反应釜 实验室焚烧炉 实验室管式加热器 实验室管式加热器 现场电热反应器 500kg/h 现场电热反应器 80kg/h 0.684 296 206.6 68.65 0.6 3.5 处理后 ng-TEQ/g 0.026 25 0 0.2 0.002 0.019 0.002 3.53 尾气 ng-TEQ/m3去除率 % 96.2 91.6 100 99.7 99.7 99.5文献[10] [11] [12] [13] [14] [15]低温脱氯还原法解决了熔融法等高温处理方 法处理成本高的问题,如熔融法相比,其建设费用 和运行费用的对比情况详见表 2。
可以看出,低温 脱氯法由于操作简便、能耗低,且活性炭上的二噁 英脱附后可以回收再利用,是目前用于脱除固相中 二噁英最经济、有效的方法。
表 2 熔融法和低温脱氯还原法费用比较(处理规模 1t/h)项目 建设费 电力使用 配制面积 运营人员 人工费 熔融法 1 980kW/h 480m2 10 名 108 万 CNY[10]2. 吸附有二噁英的活性炭的回收方案 基于上述低温脱氯分解二噁英技术,针对“携 流式活性炭吸附二噁英”工艺中吸附有二噁英的活 性炭,以钢铁企业烧结烟气二噁英处理为例,可采 用以下的活性炭回收方案。
2.1 固相吸附二噁英的无害化处理 携流式活性炭吸附二噁英工艺中,通过向烟道 中喷入活性炭粉吸附烟气中的二噁英后,吸附后的低温热分解法 1/6 330kW/h 170m2 不需要专业运营人员 72 万 CNY活性炭与烟气中本身的灰尘由布袋除尘器捕集。
由 于活性炭与灰尘都吸附有二噁英,因此首先需采用 低温脱氯法对其中的二噁英进行分解,实现其无害 化处理,相应的工艺流程及处理设备示意图分别见 图 1 和图 2。
① 将布袋收集的除尘 灰装入低温脱氯反 应器中② 往反应器中通入氮气,并 将反应器中的尘灰加热至 预定温度(300℃~400℃)③ 惰性气氛下,尘灰 在预定温度下持续 加热1h④ 完成加热后,在惰性 气氛下对尘灰进行冷 却,直至60℃以下图 1 低温脱氯法处理除尘灰中二噁英的流程 如图 2 所示,收集到的除尘灰存于储料仓中, 储料仓通过软连接、旋转阀与加热炉炉体相连。
加 热炉中设有旋转动力系统,以使加热物料在加热炉 中搅拌均匀,并以一定速度逐步将物料推送至活性 炭冷却器。
加热系统中的加热方式包括电加热,采 用缠绕金属加热丝,并在加热炉外包覆保温材料。
惰性气体系统为加热炉炉体、活性炭冷却器以及相 应的连接管道提高惰性气体氛围,以保证整个加热 及冷却过程中,装置内的氧含量低于 0.1%。
加热炉 炉体出口与活性炭冷却器的物料入口相连,活性炭 通过旋转输送,在冷却器中经水冷作用快速冷却。
反应设备还设有控制系统,用于控制惰性气体气体 的流量、 冷却水流量、 旋转动力系统的转速等参数, 以满足工艺要求。
活性炭冷却至 60 ℃ 以下时,通过 活性炭冷却器出口的旋转阀排出反应器。
烧结电除尘后的烟气粉尘浓度约为 350mg/Nm ,喷 入的活性炭吸附剂按 150mg/Nm ,布袋除尘效率按 100%考虑,一台 360m 级的烧结机(其烟气流量为 100 万 Nm /h)布袋后搜集的除尘灰约为 0.5t/h。
若 采用一套处理能力为 1t/h 的低温脱氯反应器,设 备投资约 15 万元, 电耗约 330kW/h (按 0.5 元/kW.h 计),N2 消耗量(按 0.2 元/Nm 计)约为 50m /h,运① 将收集的除尘灰与水混 合在搅拌槽中洗涤后, 通过压滤实现固液分离 ② 压滤后的除尘灰浆液投入浮选 机,以煤油为捕收剂,通过鼓泡 浮选,实现碳与烧结灰的分离 ③ 回收的碳通过加热 炉烘干、活化,重 新回用3 3 3 2 3 31、储料仓; 2、旋转动力系统; 3、惰性气体系统; 4、活性炭冷却器; 5、加热系统; 6、加热炉炉体; 7、控制系统行成本约 175 元/h,折合约 2.1 元/tFe(tFe 对应 的烧结烟气量按 1.2 万 Nm 计)。
3图 2 低温脱氯法处理除尘灰中二噁英的设备示意图 2.2 活性炭的分离及回收 上述经无害化处理的布袋除尘灰中约含 30%的 活性炭,该部分活性炭上吸附的二噁英已经脱附, 可回收在利用。
回收活性炭的思路主要是将其与其中的灰尘分 离。
有研究者采用“浮选法”实现了高炉除尘灰中碳 借鉴上述工艺, 的回收, 其回收率可达 92.8% [16-17]。
利用活性炭和烧结灰的特性,采用“水浸除盐+浮选 收碳”工艺将活性炭进行分离,具体流程如图 3 所 示。
洗涤液可精制K盐浮选机底部尘泥,洗涤后 返烧结用图 3 活性炭回收利用工艺流程烧结烟尘中主要成分为 Fe 和以 K 为主的金属氧 化物以及 Cl。
为了将活性炭与烧结烟尘组成的混合 物中的活性炭分离处理,首先可通过水浸将烧结烟 尘中 KCl 等盐分去除,洗涤液可用于提取 KCl 盐。
再利用活性炭的疏水性,以煤油为捕收剂,辅以分 散剂和起泡剂,经过粗选和扫选,实现活性炭的分 离。
而剩余的部分主要是烧结灰泥浆,可返回烧结 的混料工序用作烧结原料。
回收后的活性炭经过烘 干、活化后可以回用。
5 4 3electrode[J]. Thin Solid Films, 2001, 386(2): 183-188. 纪莎莎, 李晓东, 徐旭, 等. 关于医疗垃圾飞灰中二 噁英在惰性气氛下的低温热脱附研究[J]. 环境科学, 2012, 33(11): 3999-4005. Sommer S, Kamps R, Kleinermanns K. Photooxidation of exhaust pollutants—V. Photooxidation and photoreduction dibenzo-p-dioxins fly-ash[J]. 2221-2227. Kulkarni P S, Crespo J G, Afonso C A M. Dioxins sources and current remediation technologies—a review[J]. Environment international, 2008, of and polychlorinated dibenzofurans 1996, onChemosphere,33(11):3.小结 针对“携流式活性炭吸附二噁英”工艺中吸附 二噁英后的活性炭的回收利用,本文首先对固相中 二噁英的处理技术进行了全面调研,通过比较发现, 低温脱氯法操作简便、能耗低,是目前用于脱除固 相中二噁英最经济、有效的方法。
以钢铁企业烧结烟气二噁英脱除为例,基于低 温脱氯分解二噁英技术,提出了吸附有二噁英的活 性炭的回收方案: 1) 首先通过低温脱氯法将布袋收集的除尘灰中 的二噁英分解,实现除尘灰的无害化。