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    負(fù)離子垃圾熱解實驗研究

    2017-02-28 20:28:12孔維芳
    大陸橋視野·下 2016年11期
    關(guān)鍵詞:污染物

    孔維芳

    【摘 要】負(fù)離子垃圾熱解裝置是以一般產(chǎn)業(yè)廢棄物中有機物作為對象,熱分解的方法生成可回收利用無機物和木醋酸(碳化氫油)的裝置。本研究通過對負(fù)離子垃圾熱解裝置處理醫(yī)療廢棄物進(jìn)行監(jiān)測,結(jié)果得到熱解產(chǎn)物中液體含量65%,固體含量18%,氣體含量17%,經(jīng)檢測污染物的排放濃度均符合排放標(biāo)準(zhǔn),提高了醫(yī)療廢棄物處理減量化、無害化和資源化水平,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

    【關(guān)鍵詞】負(fù)離子垃圾熱解裝置;醫(yī)療廢棄物;污染物

    前言

    隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快,醫(yī)療水平不斷提高,隨著產(chǎn)生的醫(yī)療垃圾也日漸增多,醫(yī)療垃圾若管理不嚴(yán)或處置不當(dāng),會對環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅,為疾病的滋生和蔓延埋下了重大隱患,如何有效地處理醫(yī)療垃圾受到了廣泛的關(guān)注。目前高溫國內(nèi)處理醫(yī)療垃圾的技術(shù)主要有高溫焚燒法、高溫蒸汽消毒法、化學(xué)消毒法、微波滅菌法、等離子法、負(fù)離子熱解法等。高溫焚燒法產(chǎn)生二噁英等劇毒產(chǎn)物、PAN(多環(huán)芳香族化合物)、PCB(多氯聯(lián)苯)及有害氣體(如HCl,HF,SO2等),二次污染嚴(yán)重[1];消毒法處理規(guī)模小,過程產(chǎn)生的廢液處理復(fù)雜,處理后仍存在安全隱患[2];新型的微波滅菌、等離子體法處理等在國內(nèi)尚很少采用,在國外也屬于不成熟技術(shù),難以施行[3]。而負(fù)離子熱解法相對來說適用范圍廣、技術(shù)比較成熟、熱解回收率高、產(chǎn)生二噁英等污染少,具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。本研究將負(fù)離子爐應(yīng)用于醫(yī)療廢棄物處理,并檢測熱解產(chǎn)物含量和氣體成分,為醫(yī)療廢棄物的處理提供依據(jù)。

    一、材料與方法

    (一)實驗材料

    人工配置的醫(yī)療垃圾(原料分別為為野菜、豬肉、魚以及醫(yī)療垃圾),木炭,木屑。

    (二)實驗裝置

    1. 負(fù)離子爐結(jié)構(gòu).

    負(fù)離子熱解裝置規(guī)格尺寸:500mm*500mm*1200mm;材質(zhì)要求:要求材料耐高溫,裝置的溫度可能會達(dá)到500℃以上;頂部蓋子要求能打開,用于投放垃圾;裝置一個側(cè)面設(shè)置一個玻璃面,便于觀察裝置內(nèi)部垃圾的熱解情況,如下圖所示;進(jìn)氣管道距離裝置底150mm,進(jìn)氣管直徑DN40,分為兩支,做變徑,保護(hù)管內(nèi)徑20mm,伸入箱內(nèi)20mm,箱體外190mm;底部留有出渣口,L*H=300mm*200mm;頂部距離裝置頂部100mm留有煙氣導(dǎo)出管,管子向上500mm,相當(dāng)于一個煙筒,管徑DN50;溫度測量位置2個,一個是在底部,距離底板200mm,一個在上部,距離底板900mm,溫度深入內(nèi)部需接一節(jié)短管對溫度計的探頭進(jìn)行保護(hù),保護(hù)管要求:內(nèi)徑20mm,管長5 0mm。

    2. 原理.

    將負(fù)離子送入裝置內(nèi)形成還原霧團(tuán)氣,由于負(fù)離子的作用防止熱運動,裝置內(nèi)部達(dá)不到高溫,底部加熱區(qū)域正常運行;由于陶瓷內(nèi)發(fā)生的輻射熱,負(fù)離子有助于加熱運行,維持加熱領(lǐng)域的局部高溫;碳化有機物是原子、分子的共同結(jié)合,被輻射熱激發(fā)后有機物分解。熱解后的殘渣物作為陶瓷無機物剩下,還有干餾氣被送到下面的冷卻槽內(nèi),作為無害化木醋酸(碳化氫油)提取。

    (三)實驗方法

    將木炭鋪于陶瓷層上方加熱至500℃左右,待其在爐內(nèi)穩(wěn)定后投入醫(yī)療廢棄物,密封進(jìn)、出料口。一個小時取樣一次,測試產(chǎn)氣量、產(chǎn)生的陶瓷粉末量和冷凝液量,并測試熱解氣體成分。

    實驗分析方法:

    本實驗分別采用氣相色譜儀、色譜-質(zhì)譜聯(lián)用GC-MS和元素分析儀分析熱解氣成分、液體產(chǎn)物和固體產(chǎn)物。

    二、實驗結(jié)果

    (一) 熱解產(chǎn)物含量及分析

    醫(yī)療垃圾在負(fù)離子垃圾熱解裝置中得到的產(chǎn)物中,液體產(chǎn)物含量66%,固體產(chǎn)物含量18%,氣體產(chǎn)物含量17%。液體產(chǎn)物上層的焦油類液體可作為燃料,下層是木醋液,可用于防蟲或消毒;固體產(chǎn)物為陶瓷粉末,可回收利用無機物,用于工業(yè)領(lǐng)域。

    (二) 氣體成分

    熱解反應(yīng)后各氣體成分如表2所示,排放氣體成分均遠(yuǎn)低于國家的有關(guān)規(guī)定。其中氣體排出平均溫度為27℃,平均流速為3.7m/s

    排放濃度均符合《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18485-2014)

    三、結(jié)束語

    通過使用負(fù)離子垃圾熱解裝置對野菜、豬肉、魚以及醫(yī)療垃圾進(jìn)行熱解處理,通過分析實驗結(jié)果,發(fā)現(xiàn)垃圾熱解效果好,適合熱解利用;負(fù)離子垃圾熱解裝置可以使裂解反應(yīng)完全,適合連續(xù)生產(chǎn)并大規(guī)模推廣應(yīng)用,實現(xiàn)了能源的高效利用;產(chǎn)物附加值高;有害氣體的絕對排放量大大低于其他焚燒設(shè)備;負(fù)離子垃圾熱解工藝不僅解決了環(huán)境污染問題,也提供了一條變廢為寶的良性發(fā)展路線,具有一定的工業(yè)可行性。

    參考文獻(xiàn):

    [1] 張穎.我國北方醫(yī)療垃圾處理現(xiàn)狀及對策研究[J].臨床醫(yī)藥文獻(xiàn)雜志, 2015.

    [2] 劉鋒, 馬海斌. 醫(yī)療廢物處理技術(shù)研究[J]. 中國環(huán)保產(chǎn)業(yè), 2004, 2(5): 57-59.

    [3] 王宏坤. 醫(yī)療垃圾高溫蒸汽氣化實驗及熱力學(xué)研究[D]. 內(nèi)蒙古: 內(nèi)蒙古科技大學(xué), 2015.

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