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第四代固廢處理技术----高温绝氧裂解
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第四代固廢處理技术----高温绝氧裂解

概述:隨著我國社會經濟的快速發展、城市化進程的加快以及人民生活水平的迅速提高,城市生産與生活過程中産生的垃圾廢物也隨之迅速增加,生活垃圾占用土地,汙染環境的狀況以及對人們健康的影響也越加明顯。城市生活垃圾的大量增加,使垃圾處理越來越困難,由此而來的環境汙染等問題逐漸引起社會各界的廣泛關注。在我國城市垃圾産量不斷增加的同時,生活垃圾的分類、回收和處理能力與水平發展相對滯後,因此生活垃圾處理的技術的適用性成爲解決生活垃圾的一個非常重要的問題。生活垃圾處理技術的選擇往往成爲一個城市生活垃圾處理難題。我國要實現城市生活垃圾的産業化、資源化、減量化和無害化,就必須面對混合收集、可回收物質的含量和熱值低、垃圾含水率和可生物降解的有機含量高的生活垃圾。針對這些問題,多種多樣的技術也應用而生,包括回收利用、填埋、焚燒和堆肥等等
一、 目前流行的生活垃圾处理技术
生活垃圾一般可分为四大类:可回收垃圾、 厨房垃圾、有害垃圾和其它垃圾。常用的垃圾处理方法主要有卫生填埋、焚烧、热解和堆肥等。
填埋是大量消納城市生活垃圾的有效方法,也是所有垃圾處理工藝剩余物的最終處理方法,國內目前普遍采用直接填埋法。所謂直接填埋法是將垃圾填入已預備好的坑中蓋上壓實,使其發生生物、物理、化學變化,分解有機物,達到減量化和無害化的目的。
焚燒法是將垃圾置于高溫爐中,使其中可燃成分充分氧化的一種方法,産生的熱量用于發電和供暖。
垃圾堆肥將生活垃圾堆積成堆,保溫至70℃儲存、發酵,借助垃圾中微生物分解的能力,將有機物分解成無機養分。經過堆肥處理後,生活垃圾變成衛生的、無味的腐殖質。既解決垃圾的出路,又可達到再資源化的目的。
垃圾熱解法是利用有機物受熱分解的特點,采取有氧燃燒、厭氧氣化、無氧幹餾等綜合手段,使垃圾分解爲氣、液、固三相,達到無害化、減量化、資源化的處理目的。
二、 几种处理技术利弊分析
垃圾填埋
優點:
1、比起垃圾焚燒的成本要低很多
2、産生的有害物質比焚燒的少,工藝簡單
缺點:
1. 浪费土地资源
垃圾填埋需要极大的空间, 因为被填埋的垃圾体积不会随着时间而减小。填埋过的土地可以恢复植被, 但这块土地的使用受到很大的限制, 原因是填埋区会产生气体和填埋体的不稳定性。
2、技術的難點
垃圾填埋後在相當長時間內還産生很多危險因素。因爲垃圾的不均一性是使之在填埋後發展不固定.因此技術上很難准確的操作。填埋體內物質的不可及性也給有害物質的確定和處理帶來很大的困難。
3、副産品處理成本高。
填埋区渗滤液的收集和处理成本非常高(吨处理成本高达上千元),并且需要很多能源。很多老填埋区散发的气体也必须收集和处理, 这种气体不仅发出强烈的臭味, 而且给环境带来严重污染。对于住在填埋区附近的居民来说, 填埋区里的灰尘,气体和噪声(垃圾运输车和推土机的声音)都是很大的问题。
4、填埋區土壤恢複難度大
基于以上的問題填埋區必須要有一個長期的後續管理。有些填埋區的恢複期甚至要達到數百年以上。
垃圾堆肥 
優點:
1、成本低.
2、技術簡單
3、有機物分解後可作爲肥料再利用 
缺點:
1、对垃圾分类要求很高, 因可分解的只是有机成分,适用对象是厨余垃圾如剩饭剩菜和水果皮等, 园林垃圾如树枝杂草, 以及动物粪便等。
2、有氧分解過程産生的汙染是滲濾液和臭味。
焚燒垃圾
垃圾焚烧有二种,一种是单纯焚烧处理垃圾厂,另一种是焚烧发电厂,发达国家多采用此法。实践证明其弊端多多:一是消耗巨资,处理垃圾量却很少,上海拟出巨资在浦东建一座大型垃圾焚烧发电厂,也只能日处理2000吨生活垃圾,仅为上海日产垃圾的一个零头。广州正在兴建的李坑垃圾焚烧发电厂,投资6.3亿元人民币,日处理垃圾也只有1000吨,仅占目前广州垃圾总量的不足四分之一。二是严重浪费垃圾内含资源。一方面因为焚烧时必须混加助燃燃料,浪费能源,另一方面,把垃圾内的高值资源统统烧掉,也是个极大的浪费,况且焚烧后的残渣需二次处理,也存在后患。三是由于焚燒垃圾所产生的二恶英将严重污染环境,二恶英是剧毒致癌物。法国二恶英的年释放量是一公斤,其中40%是由垃圾焚烧产生的。二恶英在日本威胁甚大,据权威机构调查分析,日本人血液中二恶英的浓度与垃圾焚烧厂的距离成正比,这与该国大量采用焚烧的方法处理垃圾和处理二恶英不当有关。鉴于这种新发现,以焚燒垃圾发电为主处理垃圾的德国,目前已开始警觉,关闭了部分城市焚烧厂。广州正在兴建的李坑垃圾焚烧发电厂,单就处理二恶英装置就投入1亿多元人民币。足见焚燒垃圾发电厂危害之大,投资运营成本之巨。
垃圾熱解
熱解法是近年來較爲受到專家推崇的垃圾處理新技術,尤其在中小規模的垃圾處理上,具有投資規模小、運營成本低、汙染排放低等優點。但由于其依靠垃圾自身有氧燃燒産生的熱能支撐整個反應過程,無法杜絕二噁英、煙氣、飛灰等二次汙染。同時,由于整個反應混合了有空氣參,産出的燃氣含氮量高,品質極低,綜合熱值僅爲3—5MJ/M3,不具備商用價值。
三、 高温绝氧裂解技术的优势
絕氧裂解(也稱爲幹餾)技術在煤化工行業早已得到廣泛應用。在煤幹餾制焦、油汙泥幹餾制油和生物質幹餾制氣等領域,已經形成了規模化生産。
幹餾是固體或有機物在隔絕氧氣條件下加熱分解的反應過程。幹餾的結果是生成各種氣體、蒸氣以及固體殘渣,氣體與蒸氣的混合物經冷卻可得到可燃氣和焦油。幹餾是人類很早就熟悉和采用的一種生産過程,如幹餾木材制木炭,同時得到木精(甲醇)、木醋酸等。在第一次世界大戰前,工業上丙酮就是由木材幹餾所得的木醋酸用石灰中和,再經幹餾而制得的。
幹餾是一個複雜的化學反應過程,包括脫水、熱解、脫氫、熱縮合、加氫、焦化等反應。不同物質的幹餾過程雖各有差別,但一般均可分爲三個階段:
1、脫水分解。幹餾操作初期,溫度相對較低,物料首先脫水,隨著溫度升高,逐漸分解産生低分子揮發物。
2、熱解。隨著幹餾溫度的繼續升高,物料中的大分子發生鍵的斷裂,即發生熱解,得到液體有機物(包括焦油)。這些幹餾産物隨物料而異,如幹餾糠殼可得糠醛,幹餾油頁岩可得頁岩油和一些雜環化合物。
3、縮合和碳化。當溫度進一步提高時,隨著水和有機物蒸氣的析出,剩余物質受熱縮合成膠體。同時,析出的揮發物逐漸減少,膠體逐漸固化和碳化。隨著溫度升高、加熱時間延長,所生成的固體産物中的碳含量逐漸增多,氫、氧、氮和硫等其他元素含量逐漸減少。
綜合實驗數據,在反應終溫400—500°的條件下,液態産物較多;在反應終溫600—800°時,部分液態産物發生二次裂解反應,産氣量將大大增加。由于幹餾是在絕氧條件下的高溫分解,無燃燒過程,完全不會産生二噁英、飛灰等,真正做到無汙染、零排放。同時,所産氣體品質較高,熱值可以達到15—20MJ/M3,具備商用價值。一噸生活垃圾可産氣150—200立方(可發電250—350度),産焦油15—25公斤,産炭250—350公斤。如果這些産出物全部出售或自用,將大大降低運營成本。

高温绝氧裂解作为一种全新的垃圾处理技术,具有环保、占地少、运行成本低、对垃圾分类要求低等优点,非常适合我国垃圾混合投放的现状。同时,通过控制反应终温和反应时间,还可以对医疗固废、化工固废、电子垃圾等危险固废进行无害化处理,在污染农田土壤修複方面也有着不可比拟的优势。