CN113048480A - 一种高海拔低氧地区垃圾无害化处理方法 - Google Patents
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本发明公开了一种高海拔低氧地区垃圾无害化处理方法，在促进垃圾焚烧时充分燃烧的同时，二噁英的产生也能够得到有效控制。本发明的优点在于：在初燃室中喷洒硫代硫酸钠作为炉内抑制剂，分解产生二氧化硫，与垃圾焚烧时产生的氯气反应能够有效减少氯气的形成，并且能够使能促进二噁英生成的重金属催化剂中毒失活，还能够磺化分类前驱物，从多个方面入手，从源头上控制二噁英的生成。部分高温烟气进入二噁英催化降解装置，与待催化降解的尾气进行热交换，使待降解尾气的温度保持在催化剂的活性范围。二噁英在催化剂的作用下发生降解，二噁英抑制剂和催化降解联用，能够将二噁英的去除率提高至99.6％。
Description
技术领域
本发明涉及一种垃圾处理方法，特别是一种高海拔低氧地区垃圾无害化处理方法。
背景技术
焚烧是一种高温热处理技术，经过焚烧处理，废弃物中的有毒有害有机物在高温下被破坏，可以实现废弃物的减量化，并且可破坏有毒废物的组成结构，使其最终成为化学性质稳定的无害化灰渣，从而实现废弃物的无害化。固体废弃物经过焚烧处理，一般体积可以减少80％-95％，实现减量化。
二噁英是一种无色无味、毒性严重的脂溶性物质，二噁英是指结构和性质都相似的两大类有机化合物，分别是多氯二苯并二噁英(简称PCDDs)和多氯二苯并呋喃(简称PCDFs)，二噁英的毒性非常大，是氰化物的130倍，砒霜的900倍，即使在很微量的情况下，长期摄0`也会引起癌症、畸形等。二噁英非常稳定，熔点较高，极难溶于水，可以溶于大部分有机溶剂，是无色无味的脂溶性物质，常常以微小的颗粒存在于大气、土壤和水中，非常容易在生物体内积累。自然界的微生物和水解作用对二噁英的分子结构影响较小，环境中的二噁英很难自然降解消除。大气环境中的二噁英90％来源于城市和工业垃圾焚烧，尤其是当含氯垃圾不完全燃烧时，非常容易生成二噁英。尤其是当燃烧不充分的未燃尽物质遇到适量的触媒物质(主要为重金属，特别是铜等)时，在高温燃烧中已经分解的二噁英将会重新生成。
高海拔地区由于空气中的氧气含量低，在对固体废弃物垃圾进行焚烧处理时，容易出现燃烧不够充分的情况，在这种情况下一方面垃圾的焚烧效果不好，一方面也很容易导致过量二噁英的生成。因此，在高海拔地区进行垃圾无害化处理，热量的充分利用和二噁英的处理是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高海拔低氧地区垃圾无害化处理方法，在促进垃圾焚烧时充分燃烧的同时，二噁英的产生也能够得到有效控制。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种高海拔低氧地区垃圾无害化处理方法，其工艺步骤如下：
S1、对垃圾进行预处理；
S2、将打包后的垃圾进行破碎并利用元素分析法进行成分分析，分析垃圾中的氯元素含量；
S3、进行预处理后的垃圾被送入焚烧炉中的初燃室进行焚烧和热解，焚烧垃圾的同时向焚烧炉内加入硫代硫酸钠，硫代硫酸钠的加入量根据氯元素的含量按硫代硫酸钠：氯元素摩尔比1：3～5来确定，初燃室中产生的可燃烧高温烟气被送入二燃室进行燃烧；
S4、高温烟气在二燃室中燃烧后携带着热量被送入助燃空气加热室以及二噁英催化降解装置，以利用高温烟气的热量加热助燃空气和待催化降解二噁英的尾气，加热后的助燃空气被返送回焚烧炉，以帮助垃圾充分燃烧；高温烟气加热尾气，有利于将尾气保持在催化剂的活性温度范围内，避免催化剂的失活；
S5、从助燃空气加热室中排出的降温后的高温烟气和从二噁英催化降解装置中排出的降温后的高温烟气进入一级尾气处理装置进行布袋除尘；
S6、一级尾气处理后的尾气进入二级尾气处理装置，通过苛性钠吸收二氧化硫、二氧化碳、氯化氢等酸性气体；
S7、预先制备好活性物质为铈和锰的氧化物，载体为纳米二氧化钛、多层碳纳米管的催化剂并放置在二噁英催化降解装置中，从二级尾气处理装置中排出的气体进行二噁英催化降解装置中，系统中少量的二噁英得到有效降解；
S8、从二噁英催化降解装置中排出的尾气进入脱酸塔，通过石灰乳中和脱去酸性气体，从而达到排放标准。
进一步的，所述步骤S1中垃圾的预处理包括对垃圾进行物理处理和生化处理预处理，物理处理是将垃圾搅碎，并通过分离机磁选出金属，并将可燃物质与不燃物质分离，将可燃垃圾压缩成块，挤压脱水；生化处理是将上述压缩成块的可燃垃圾进行垃圾发酵和排液，然后利用垃圾打包机构压缩垃圾打包成小块。
进一步的，所述制备步骤S7中的催化剂按照如下工艺步骤进行制备：
S1、称取20-30千克纳米二氧化钛、10-20千克多层碳纳米管载体，将载体置于110℃真空烘箱内干燥5-6h，干燥完毕后取出降至室温；
S2、称取1-2千克硝酸铈、0.4-0.8千克硝酸锰放入反应罐一中，加入6-10升蒸馏水充分搅拌，直至活性物质前驱物硝酸铈和硝酸锰全部溶解，制得活性溶液；
S3、量取35-50升水加入反应罐二中，将步骤S2中配制的活性溶液加入反应罐二中，升温至45-60℃；
S4、将步骤S1中干燥完毕的二氧化钛和多层碳纳米管载体加入反应罐二中，在45-60℃下浸渍搅拌5h，然后在旋转蒸发炉中干燥，干燥至水分含量至60％；
S5、向步骤S4中形成的混合物中加入3-5千克膨润土、1.5-2.5千克羟甲基纤维素，加热、搅拌并混炼混合均匀形成催化剂混合物，直至催化剂混合物中水分含量至20％；
S6、将步骤S5中的催化剂混合物放置24h进行腐化；
S7、将腐化后的催化剂混合物挤出成型、干燥、切割，最后再450℃下煅烧1h，即制成催化剂制品。
本发明具有以下优点：
1、在初燃室中喷洒硫代硫酸钠作为炉内抑制剂，分解产生二氧化硫，与垃圾焚烧时产生的氯气反应能够有效减少氯气的形成，并且能够使能促进二噁英生成的重金属催化剂中毒失活，还能够磺化分类前驱物，从多个方面入手，从源头上控制二噁英的生成。硫代硫酸钠成本低廉，可以达到很好的二噁英生成抑制效果。
2、回收利用排放的烟气中的热量，二燃室排出的部分高温烟气用于加热助燃空气进入初燃室，有利于垃圾焚烧时充分燃烧，可以辅助减少二噁英的生成；部分高温烟气进入二噁英催化降解装置，与待催化降解的尾气进行热交换，使待降解尾气的温度保持在催化剂的活性范围。二噁英在催化剂的作用下发生降解，二噁英抑制剂和催化降解联用，能够将二噁英的去除率提高至99.6％。
3、本发明所采用的降解二噁英的催化剂制备工艺简单，以硝酸铈和硝酸锰作为前驱物、纳米二氧化钛和多层碳纳米管作为载体制备活性物质为铈和锰的氧化物的催化剂，能够将尾气中的二噁英催化氧化为CO2、H2O和HCl。催化反应通过二燃室排出的高温尾气进行加热，不需要额外供热对烟气进行再次加热。
4、将初燃室、助燃空气加热室、一级尾气处理装置、二级尾气处理装置、二噁英催化降解装置、脱酸塔以二燃室为圆心辐射布置，能够缩短二燃室中高温烟气向其它装置排放时的管道距离，避免高温烟气输送过程中热量的散失，实现对高温烟气热量的有效利用。
附图说明
图1为垃圾无害化处理系统俯视示意图；
图2为二噁英催化降解装置结构示意图。
具体实施方式
下面进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
垃圾无害化处理系统包括焚烧炉1、二燃室2、助燃空气加热室3、一级尾气处理装置4、二级尾气处理装置5、二噁英催化降解装置6、脱酸塔7，焚烧炉1具有初燃室，焚烧炉1的上端通过管道与二燃室2下端相连接从而垃圾热解产生的可燃烧高温烟气通过管道从焚烧炉1进入二燃室2，二燃室2通过管道分别与助燃空气加热室3和二噁英催化降解装置6相连接，高温烟气在二燃室2中燃烧以后携带着热量分别进入助燃空气加热室3和二噁英催化降解装置6，助燃空气加热室3通过管道分别与焚烧炉1和一级尾气处理装置4相连，以向焚烧炉输送加热后的助燃空气和向一级尾气处理装置输送降温后的高温烟气。二噁英催化降解装置通过管道与一级尾气处理装置4相连接，从而将完成热交换后降温的高温烟气输送回一级尾气处理装置进行处理。一级尾气处理装置4、二级尾气处理装置5、二噁英催化降解装置6、脱酸塔顺次相连，完成热交换后降温的高温烟气依次进入一级尾气处理装置4、二级尾气处理装置5、二噁英催化降解装置6、脱酸塔7进行处理以达到排放标准。
一级尾气处理装置4是通过布袋除尘器对尾气进行除尘处理，二级尾气处理装置5是通过苛性钠对尾气进行净化，针对从二噁英催化降解装置中排出的酸性气体，利用脱酸塔7中的石灰乳浆液作为中和剂，以净化尾气中的酸性气体。
初燃室、助燃空气加热室、一级尾气处理装置、二级尾气处理装置、二噁英催化降解装置、脱酸塔以二燃室为圆心辐射布置，能够有效避免高温烟气在从二燃室向助燃空气加热室和二噁英催化降解装置输送时的热量损失。
二噁英催化降解装置6的具体结构如下：装置包括反应器8、连接二级尾气处理装置的尾气进气管9、排出催化降解后尾气的尾气排气管11、尾气与高温烟气进行换热的尾气换热输送管道10、高温烟气进气管12、高温烟气排气管13、催化剂填料14、多孔板一15、多孔板二16，反应器被多孔板二16分隔为上下两个腔体，上腔体填充了催化降解二噁英的催化剂填料，尾气换热输送管道10排布在下腔体的空腔中，尾气进气管9连接在下腔体下端，尾气排气管11连接在上腔体上端，高温烟气进气管12连接在下腔体上端，高温烟气排气管13连接在下腔体下端，催化剂填料与尾气排气管11之间被多孔板一15隔挡。
从二级尾气处理装置排出的待催化降解的尾气从尾气进气管9进入尾气换热输送管道10，二燃室排出的高温烟气从高温烟气进气管12进入下腔体，尾气与高温烟气在换热输送管道10中发生热交换，被加热的尾气通过多孔板二16进入上腔体，在催化剂的作用下二噁英发生分解，然后通过多孔板一15进入尾气排气管11，尾气排气管11与脱酸塔相连接。完成热交换后降温的高温烟气从高温烟气排气管13排出，高温烟气排气管13与一级尾气处理装置相连接。
一种高海拔低氧地区垃圾无害化处理方法，其工艺步骤如下：
S1、对垃圾进行物理处理和生化处理预处理，物理处理是将垃圾搅碎，并通过分离机磁选出金属，并将可燃物质与不燃物质分离，将可燃垃圾压缩成块，挤压脱水；生化处理是将上述压缩成块的可燃垃圾进行垃圾发酵和排液，然后利用垃圾打包机构压缩垃圾打包成小块；
S2、将打包后的垃圾进行破碎并利用元素分析法进行成分分析，分析垃圾中的氯元素含量；
S3、进行预处理后的垃圾被送入焚烧炉中的初燃室进行焚烧和热解，焚烧垃圾的同时向焚烧炉内加入硫代硫酸钠，硫代硫酸钠的加入量根据氯元素的含量按硫代硫酸钠：氯元素摩尔比1：3～5来确定，初燃室中产生的可燃烧高温烟气被送入二燃室进行燃烧；
S4、高温烟气在二燃室中燃烧后携带着热量被送入助燃空气加热室以及二噁英催化降解装置，以利用高温烟气的热量加热助燃空气和待催化降解二噁英的尾气，加热后的助燃空气被返送回焚烧炉，以帮助垃圾充分燃烧；高温烟气加热尾气，有利于将尾气保持在催化剂的活性温度范围内，避免催化剂的失活；
S5、从助燃空气加热室中排出的降温后的高温烟气和从二噁英催化降解装置中排出的降温后的高温烟气进入一级尾气处理装置进行布袋除尘；
S6、一级尾气处理后的尾气进入二级尾气处理装置，通过苛性钠吸收二氧化硫、二氧化碳、氯化氢等酸性气体；
S7、预先制备好活性物质为铈和锰的氧化物，载体为纳米二氧化钛、多层碳纳米管的催化剂并放置在二噁英催化降解装置中，从二级尾气处理装置中排出的气体进行二噁英催化降解装置中，系统中少量的二噁英得到有效降解；
S8、从二噁英催化降解装置中排出的尾气进入脱酸塔，通过石灰乳中和脱去酸性气体，从而达到排放标准。
实施例1
二噁英降解催化剂按照如下工艺制备：
S1、称取20千克纳米二氧化钛、10千克多层碳纳米管载体，将载体置于110℃真空烘箱内干燥5-6h，干燥完毕后取出降至室温；
S2、称取1千克硝酸铈、0.4千克硝酸锰放入反应罐一中，加入6升蒸馏水充分搅拌，直至活性物质前驱物硝酸铈和硝酸锰全部溶解，制得活性溶液；
S3、量取35升水加入反应罐二中，将步骤S2中配制的活性溶液加入反应罐二中，升温至45-60℃；
S4、将步骤S1中干燥完毕的二氧化钛和多层碳纳米管载体加入反应罐二中，在45-60℃下浸渍搅拌5h，然后在旋转蒸发炉中干燥，干燥至水分含量至60％；
S5、向步骤S4中形成的混合物中加入3千克膨润土、1.5千克羟甲基纤维素，加热、搅拌并混炼混合均匀形成催化剂混合物，直至催化剂混合物中水分含量至20％；
S6、将步骤S5中的催化剂混合物放置24h进行腐化；
S7、将腐化后的催化剂混合物挤出成型、干燥、切割，最后再450℃下煅烧1h，即制成催化剂制品。
实施例2
二噁英降解催化剂按照如下工艺制备：
S1、称取25千克纳米二氧化钛、15千克多层碳纳米管载体，将载体置于110℃真空烘箱内干燥5-6h，干燥完毕后取出降至室温；
S2、称取1.5千克硝酸铈、0.6千克硝酸锰放入反应罐一中，加入8升蒸馏水充分搅拌，直至活性物质前驱物硝酸铈和硝酸锰全部溶解，制得活性溶液；
S3、量取42升水加入反应罐二中，将步骤S2中配制的活性溶液加入反应罐二中，升温至45-60℃；
S4、将步骤S1中干燥完毕的二氧化钛和多层碳纳米管载体加入反应罐二中，在45-60℃下浸渍搅拌5h，然后在旋转蒸发炉中干燥，干燥至水分含量至60％；
S5、向步骤S4中形成的混合物中加入4千克膨润土、2千克羟甲基纤维素，加热、搅拌并混炼混合均匀形成催化剂混合物，直至催化剂混合物中水分含量至20％；
S6、将步骤S5中的催化剂混合物放置24h进行腐化；
S7、将腐化后的催化剂混合物挤出成型、干燥、切割，最后再450℃下煅烧1h，即制成催化剂制品。
实施例3
二噁英降解催化剂按照如下工艺制备：
S1、称取30千克纳米二氧化钛、20千克多层碳纳米管载体，将载体置于110℃真空烘箱内干燥5-6h，干燥完毕后取出降至室温；
S2、称取2千克硝酸铈、0.8千克硝酸锰放入反应罐一中，加入10升蒸馏水充分搅拌，直至活性物质前驱物硝酸铈和硝酸锰全部溶解，制得活性溶液；
S3、量取50升水加入反应罐二中，将步骤S2中配制的活性溶液加入反应罐二中，升温至45-60℃；
S4、将步骤S1中干燥完毕的二氧化钛和多层碳纳米管载体加入反应罐二中，在45-60℃下浸渍搅拌5h，然后在旋转蒸发炉中干燥，干燥至水分含量至60％；
S5、向步骤S4中形成的混合物中加入5千克膨润土、2.5千克羟甲基纤维素，加热、搅拌并混炼混合均匀形成催化剂混合物，直至催化剂混合物中水分含量至20％；
S6、将步骤S5中的催化剂混合物放置24h进行腐化；
S7、将腐化后的催化剂混合物挤出成型、干燥、切割，最后再450℃下煅烧1h，即制成催化剂制品。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (3)
1.一种高海拔低氧地区垃圾无害化处理方法，其特征在于，其工艺步骤如下：
S1、对垃圾进行预处理；
S2、将打包后的垃圾进行破碎并利用元素分析法进行成分分析，分析垃圾中的氯元素含量；
S3、进行预处理后的垃圾被送入焚烧炉中的初燃室进行焚烧和热解，焚烧垃圾的同时向焚烧炉内加入硫代硫酸钠，硫代硫酸钠的加入量根据氯元素的含量按硫代硫酸钠：氯元素摩尔比1：3～5来确定，初燃室中产生的可燃烧高温烟气被送入二燃室进行燃烧；
S4、高温烟气在二燃室中燃烧后携带着热量被送入助燃空气加热室以及二噁英催化降解装置，以利用高温烟气的热量加热助燃空气和待催化降解二噁英的尾气，加热后的助燃空气被返送回焚烧炉，以帮助垃圾充分燃烧；高温烟气加热尾气，有利于将尾气保持在催化剂的活性温度范围内，避免催化剂的失活；
S5、从助燃空气加热室中排出的降温后的高温烟气和从二噁英催化降解装置中排出的降温后的高温烟气进入一级尾气处理装置进行布袋除尘；
S6、一级尾气处理后的尾气进入二级尾气处理装置，通过苛性钠吸收二氧化硫、二氧化碳、氯化氢等酸性气体；
S7、预先制备好活性物质为铈和锰的氧化物，载体为纳米二氧化钛、多层碳纳米管的催化剂并放置在二噁英催化降解装置中，从二级尾气处理装置中排出的气体进行二噁英催化降解装置中，系统中少量的二噁英得到有效降解；
S8、从二噁英催化降解装置中排出的尾气进入脱酸塔，通过石灰乳中和脱去酸性气体，从而达到排放标准。
2.根据权利要求1所述的一种高海拔低氧地区垃圾无害化处理方法，其特征在于，所述制备步骤S7中的催化剂按照如下工艺步骤进行制备：
S1、称取20-30千克纳米二氧化钛、10-20千克多层碳纳米管载体，将载体置于110℃真空烘箱内干燥5-6h，干燥完毕后取出降至室温；
S2、称取1-2千克硝酸铈、0.4-0.8千克硝酸锰放入反应罐一中，加入6-10升蒸馏水充分搅拌，直至活性物质前驱物硝酸铈和硝酸锰全部溶解，制得活性溶液；
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S7、将腐化后的催化剂混合物挤出成型、干燥、切割，最后再450℃下煅烧1h，即制成催化剂制品。
3.根据权利要求1所述的一种种高海拔低氧地区垃圾无害化处理方法，其特征在于，所述步骤S1中垃圾的预处理包括对垃圾进行物理处理和生化处理预处理，物理处理是将垃圾搅碎，并通过分离机磁选出金属，并将可燃物质与不燃物质分离，将可燃垃圾压缩成块，挤压脱水；生化处理是将上述压缩成块的可燃垃圾进行垃圾发酵和排液，然后利用垃圾打包机构压缩垃圾打包成小块。
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| CN116002723B (zh) * | 2023-01-20 | 2024-11-15 | 焦峰 | 一种焚烧处理含高有机盐废水并分离无机盐的方法 |
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