固態(tài)廢棄物處理方法研究

王春燕

(呂梁市生態(tài)環(huán)境局孝義分局，山西 孝義 032300)

引 言

科技在帶領(lǐng)人類社會(huì)快速進(jìn)步的同時(shí)也極大地推進(jìn)了城市化進(jìn)程的加速，據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前城市內(nèi)固體垃圾的排放量正在以每年11%的速率遞增，給城市的正常運(yùn)轉(zhuǎn)帶來了極大的壓力，為滿足對(duì)固體垃圾快速處理的需求，目前多采用焚燒或者填埋的方式，不僅會(huì)產(chǎn)生極大的環(huán)境污染而且成本高、效率低，無法滿足新形勢下固體垃圾綠色處理的需求。

本文提出了一種新的以低溫?zé)峤鉃楹诵牡墓腆w垃圾快速處理方案，其根據(jù)固體垃圾的熱不穩(wěn)定特性，在低氧環(huán)境下對(duì)其進(jìn)行加熱，促使有機(jī)物快速裂解，轉(zhuǎn)換為可燃物質(zhì)，通過對(duì)可燃物質(zhì)的收集，將其進(jìn)行燃燒，燃燒的熱能用于集中供熱、供氣，解決了傳統(tǒng)供熱時(shí)石化燃料消耗多、成本高的缺陷。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用表明，新的固體垃圾處理方案能夠?qū)⑻幚沓杀窘档?4%，將處理效率提升7.6%，對(duì)推進(jìn)固體垃圾的無害化處理具有十分重要的意義。

1 低溫?zé)峤夤に囋?/h2>

低溫?zé)峤馐且环N新的固體垃圾處理工藝，利用固體垃圾的熱不穩(wěn)定特性，在低氧條件下對(duì)其加熱，促使有機(jī)物快速分解。在分解過程中產(chǎn)生熱解氣和熱解碳。熱解氣經(jīng)冷凝系統(tǒng)冷凝后，分離出不凝氣和可凝液體。不凝氣作為燃料返回?zé)峤馐胰紵瑸闊峤膺^程提供能量，可凝液體即為熱解液，然后經(jīng)過離心分離后得到熱解油和熱解水。熱解過程中產(chǎn)生的廢氣需要經(jīng)過尾氣處理塔的凈化處理后才能排放在空氣中，最大限度地降低對(duì)空氣的污染。在燃燒過程中形成的燃油、燃料碳和余熱等均可以轉(zhuǎn)換為新的低污染能源，實(shí)現(xiàn)了固態(tài)污染物處理的無害化、減量化和資源化，低溫?zé)峤庠砣鐖D1所示[1]。

2 低溫?zé)峤夤に嚵鞒?/h2>

由于城市固體垃圾類型多，各類有機(jī)和無機(jī)廢棄物堆積在一起，因此需要首先對(duì)固體垃圾進(jìn)行分選，將固態(tài)有機(jī)垃圾單獨(dú)進(jìn)行分類，然后進(jìn)行破碎處理，破碎后在加熱爐中干燥處理，脫去其中的水分，提高低溫?zé)峤獾男屎徒?jīng)濟(jì)性。整個(gè)低溫?zé)峤獾墓に嚵鞒炭杀硎鰹榉诸悺扑楹Y分—干燥脫水—熱解氣化—熱解渣冷卻—熱解渣出料—熱解氣凈化等，低溫?zé)峤庀到y(tǒng)結(jié)構(gòu)如第176頁圖2所示[2]。

圖2 低溫?zé)峤庀到y(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

該低溫?zé)峤馓幚硐到y(tǒng)采用了成熟的外掛式電加熱爐體，運(yùn)行功率為12 kW，在爐子的內(nèi)部設(shè)置有熱解反應(yīng)裝置，系統(tǒng)整體由不銹鋼制造，高度為400 mm，在反應(yīng)器的上側(cè)設(shè)置有熱電偶，分別分布在反應(yīng)器的四周，用于監(jiān)測在反應(yīng)時(shí)系統(tǒng)的溫度。為了確保在反應(yīng)過程中產(chǎn)生的可凝物質(zhì)充分的冷凝，在系統(tǒng)中增加了一組高效率冷凝器，其采用U型布置結(jié)構(gòu)，在U管的最下端設(shè)置有分液器，用于收集反應(yīng)時(shí)生成的冷凝物質(zhì)。在系統(tǒng)的冷凝器和流量計(jì)之間設(shè)置一個(gè)壓差計(jì)，用于監(jiān)測在熱解反應(yīng)過程中的壓力變化，根據(jù)壓差情況自動(dòng)調(diào)整熱解反應(yīng)的速率。

整個(gè)系統(tǒng)以PLC控制為核心[3]，具有數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算、報(bào)警及自動(dòng)糾偏等功能，可實(shí)現(xiàn)精確的熱分散恒溫供熱，主爐及燃燒室主體外側(cè)的溫度不超過(環(huán)境溫度+40 ℃)；具有超壓、危險(xiǎn)報(bào)警和氮?dú)庵脫Q、防護(hù)系統(tǒng)；具有專項(xiàng)的可除塵凈化系統(tǒng)，熱解氣經(jīng)過處理后作為燃料全部用于集中供熱，滿足高效、潔凈熱解需求。

3 熱解效果分析

為了對(duì)低溫?zé)峤夥椒ㄌ幚砉腆w垃圾的效果進(jìn)行分析，對(duì)熱解處理后固體凝結(jié)物的熱值變化情況及固體產(chǎn)物密度變化情況進(jìn)行了分析，結(jié)果如圖3所示。

圖3 熱解處理效果

由圖3a)可知，低溫?zé)峤膺^程中固體凝結(jié)物的熱值隨著熱解溫度的增加而減小，熱值量在22.9 kJ/kg～26.8 kJ/kg之間變化，遠(yuǎn)高于原始固體垃圾的熱值，說明經(jīng)過熱解處理后形成的固體凝結(jié)物具有很高的熱能儲(chǔ)備，可以作為燃燒物形成二次能量利用。低溫?zé)峤夂鬅嶂翟黾又饕窃诜磻?yīng)過程中脫去了固體垃圾中的氧元素，而使其中的碳元素的含量增加，因此增加了凝固物的熱值[4]。

由圖3b)可知，在熱解溫度內(nèi)，固體凝結(jié)物的密度在450 kg/m3～560 kg/m3之間，遠(yuǎn)高于固體垃圾234 kg/m3的密度，因此經(jīng)過低溫?zé)峤夂竽軌蛴行Ы档凸腆w垃圾的體積，減少運(yùn)輸和存儲(chǔ)的成本。同時(shí)，根據(jù)實(shí)際對(duì)比新的固體垃圾處理方案能夠?qū)⑻幚沓杀窘档?4%，將處理效率提升7.6%，對(duì)優(yōu)化固體垃圾處理方式、提高固體垃圾處理質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性具有十分重要的意義。

4 結(jié)論

為了解決傳統(tǒng)固體垃圾處理方案環(huán)境污染大、成本高、效率低的不足，本文提出了一種新的固體垃圾處理方案，以低溫?zé)峤鉃楹诵模瑢?shí)現(xiàn)了對(duì)固體垃圾的綠色處理。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用表明：

1)低溫?zé)峤馐歉鶕?jù)固體垃圾的熱不穩(wěn)定特性，在低氧環(huán)境下對(duì)其進(jìn)行加熱，促使有機(jī)物快速裂解，實(shí)現(xiàn)了固態(tài)污染物處理的無害化、減量化和資源化；

2)整個(gè)低溫?zé)峤獾墓に嚵鞒炭杀硎鰹榉诸悺扑楹Y分—干燥脫水—熱解氣化—熱解渣冷卻—熱解渣出料—熱解氣凈化，熱解氣凈化后作為燃料全部用于集中供熱，滿足高效、潔凈熱解需求。

3)熱解后能夠提高固體凝結(jié)物的熱值，同時(shí)提升其密度，減少運(yùn)輸和存儲(chǔ)的成本，新的固體垃圾處理方案能夠?qū)⑻幚沓杀窘档?4%，將處理效率提升7.6%，對(duì)推進(jìn)固體垃圾的無害化處理具有十分重要的意義。