生物質(zhì)干餾技術(shù)

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生物質(zhì)干餾技術(shù)范文第1篇

經(jīng)過十年的努力，他終于發(fā)明了第三代垃圾干餾焚燒爐，實現(xiàn)不產(chǎn)生二f英、消滅廢氣排放的徹底無害化；變廢為寶、節(jié)能減排的真正減量化和經(jīng)濟效益顯著的充分資源化。從垃圾焚燒看，這是焚燒技術(shù)的技術(shù)革新；從垃圾綜合利用看，也是垃圾綜合利用技術(shù)的革新：即采用干餾的“熱分選法”代替過去的風選法或水選法，實現(xiàn)了垃圾焚燒和垃圾綜合利用的殊途同歸，過去的爭論也有了結(jié)果，同時也為生物質(zhì)新能源提供了一條發(fā)展的新路（專利號201410393458.8和ZL 201420451889.0）。

一、垃圾危機是挑戰(zhàn)、也是歷史機遇

哪里有人居住，哪里就有垃圾。垃圾不斷產(chǎn)生，日積月累，造成垃圾圍城，釀成全球的垃圾危機。為了破解垃圾危機，余式正先生長期致力于探索破解垃圾處理的創(chuàng)新之路。從2005年首次把干餾技術(shù)用于垃圾處理，發(fā)明高溫干餾垃圾焚燒爐開始，不斷探索，先后又發(fā)明了無二f英和廢氣排放的第二代垃圾干餾氣化爐和第三代垃圾干餾焚燒爐。

二、實現(xiàn)垃圾焚燒的三項技術(shù)革新

1.杜絕二f英的產(chǎn)生。

垃圾焚燒不可避免會產(chǎn)生二f英，受到群眾的強烈反對。余式正分析認為：二f英是由一個或兩個氧原子結(jié)合兩個被氯取代的苯環(huán)（下圖），可見它的產(chǎn)生必須具備兩個必要的條件：有氯存在和發(fā)生氧化反應(yīng)。垃圾成分復(fù)雜，混合垃圾不能沒有氯存在；焚燒是氧化反應(yīng)，剛好滿足二f英產(chǎn)生的兩個條件，據(jù)此可以判斷，垃圾焚燒不可避免會產(chǎn)生二f英。但同時也告訴我們，為杜絕二f英的產(chǎn)生就不能同時滿足產(chǎn)生二f英的兩個條件，對有氯存在的混合垃圾應(yīng)該先讓垃圾干餾。所謂干餾就是固體的有機物在隔絕空氣的狀態(tài)下加熱分解的化學反應(yīng)過程。垃圾干餾因為不發(fā)生氧化反應(yīng)就不產(chǎn)生二f英；干餾的結(jié)果垃圾中的有機物分解生成干餾煤氣和碳化物殘渣，再燃燒干餾煤氣或碳化物，因為沒有氯的存在也不會產(chǎn)生二f英。這是垃圾焚燒杜絕二f英產(chǎn)生的利器，也是杜絕二f英產(chǎn)生的理論根據(jù)。

2.消滅廢氣排放實現(xiàn)徹底的無害化。

垃圾焚燒生成大量溫室氣體，消滅廢氣排放就成為垃圾焚燒的第二次技術(shù)革新。垃圾干餾以后留下碳化物殘渣，燃燒碳化物為垃圾干餾和干燥提供熱量，同時也把碳化物加熱到高溫，高溫的碳化物把燃燒產(chǎn)生的CO2還原生成CO收集利用，于是，就消滅廢氣排放，實現(xiàn)垃圾焚燒既不產(chǎn)生二f英、又沒有廢氣排放的徹底的無害化。

3.變廢為寶、節(jié)能減排實現(xiàn)真正的減量化。

減量化的含義包括變廢為寶、節(jié)能減排和不增加新的污染。第三代垃圾干餾焚燒爐把廢棄的垃圾變成清潔燃氣，變廢為寶；可以替代化石燃料，實現(xiàn)節(jié)能減排；沒有飽含二f英的飛灰，垃圾日產(chǎn)日清，不產(chǎn)生臭氣和滲濾液，才是真正的減量化。

4.垃圾無需分類，利潤豐厚實現(xiàn)充分的資源化。

其實，垃圾中隱藏著豐富的熱力資源，利用熱力資源何需垃圾分類和分選！ 垃圾通過干餾就把有機物和無機物完全分開，既減少顯熱損失、簡化處理工藝、節(jié)省許多成本；又能夠多發(fā)電，經(jīng)濟效益明顯；也不產(chǎn)生二f英，于是，垃圾處理將告別政府補貼，成為利潤豐厚的新能源產(chǎn)業(yè)，垃圾成為名副其實的城市礦藏，獲得良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

三、垃圾干餾焚燒爐的技術(shù)創(chuàng)新

第三代垃圾干餾焚燒爐克服爐排爐的不足，采取以下的技術(shù)創(chuàng)新措施：

1.打破常規(guī)實現(xiàn)垃圾焚燒技術(shù)的革命、走杜絕二f英產(chǎn)生的治本之路。

2.消滅廢氣排放，實現(xiàn)垃圾處理徹底的無害化和真正的減量化。

3.通過垃圾處理的效率革新，大大降低成本，提高經(jīng)濟效益，無需政府補貼，仍有豐厚的利潤。

4.創(chuàng)建垃圾自上而下、熱流自下而上合理的立式干餾焚燒爐的結(jié)構(gòu)，垃圾徹底燃盡。

5.為了防止偏燒，獨創(chuàng)燃燒溫度分區(qū)閉環(huán)控制和最佳控制。

6.獨創(chuàng)負壓燃燒、設(shè)備簡化、防止臭氣泄漏、便于引入富氧燃燒獨樹一幟。

7.獨創(chuàng)單元組合，設(shè)備標準化生產(chǎn)，靈活組合實現(xiàn)產(chǎn)品系列化、大型化。

8.獨創(chuàng)自動撥火提高燃燒效率事半功倍。

9.可以封爐，實現(xiàn)垃圾日產(chǎn)日清，無需滲濾液處理、無需臭氣治理。

10.突破過去垃圾處理被認為是公益事業(yè)的觀點，今后將告別政府補貼，成為有厚利可圖的新能源產(chǎn)業(yè)，破解垃圾危機指日可待。

四、垃圾焚燒和垃圾綜合利用殊途同歸

垃圾進行綜合利用首先需要分選，分選不僅成本高，還僅僅是垃圾處理的開始，然后還要分類處理，門類多、工藝復(fù)雜、效益低，真正成功的案例不多，所以未被認可。

第三代垃圾干餾爐先讓垃圾干餾就是垃圾分選方法的革新，可稱之為“熱分選法”，垃圾通過干餾就把垃圾中的有機物和無機物分得一清二楚，既是垃圾處理的開始，也是垃圾處理的結(jié)束，并且同樣不產(chǎn)生二f英，既克服缺點，又保留了垃圾綜合利用的優(yōu)點，也就是垃圾綜合利用重大的技術(shù)革新。

于是，垃圾焚燒與垃圾綜合利用技術(shù)革新的結(jié)果都使用第三代垃圾干餾焚燒爐，相同的設(shè)備和相同的工藝，最終實現(xiàn)殊途同歸，垃圾焚燒和垃圾綜合利用兩種技術(shù)就統(tǒng)一起來了。

五、突破技術(shù)瓶頸、緩解能源危機

我國的能源資源匱乏，有希望成為替代化石燃料的新能源必須具備以下條件：

1.資源極大豐富。否則不能滿足能源的需求；

2.生產(chǎn)工藝簡單、生產(chǎn)成本低，才能有競爭能力；

3.能夠大規(guī)模生產(chǎn)才能滿足能源的需求；

4.可持續(xù)、可再生、沒有污染。

據(jù)此，可替代化石燃料的新能源是非糧生物質(zhì)能。過去國內(nèi)因為沒有找到把生物質(zhì)轉(zhuǎn)換為能源的適用技術(shù)而沒有引起足夠的重視。

生物質(zhì)干餾技術(shù)范文第2篇

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)熱解；研究進展；發(fā)展現(xiàn)狀；展望

0　引　言

通過生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)可高效地利用生物質(zhì)能源， 生產(chǎn)各種清潔能源和化工產(chǎn)品，從而減少人類對于化石能源的依賴，減輕化石能源消費給環(huán)境造成的污染。 目前，世界各國尤其是發(fā)達國家，都在致力于開發(fā)高效、無污染的生物質(zhì)能利用技術(shù)，以保護本國的礦物能源資源，為實現(xiàn)國家經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展提供根本保障。

生物質(zhì)熱解是指生物質(zhì)在沒有氧化劑（空氣、氧氣、水蒸氣等）存在或只提供有限氧的條件下，加熱到逾500℃，通過熱化學反應(yīng)將生物質(zhì)大分子物質(zhì)（木質(zhì)素、纖維素和半纖維素）分解成較小分子的燃料物質(zhì)（固態(tài)炭、可燃氣、生物油）的熱化學轉(zhuǎn)化技術(shù)方法。生物質(zhì)熱解的燃料能源轉(zhuǎn)化率可達95.5%，最大限度的將生物質(zhì)能量轉(zhuǎn)化為能源產(chǎn)品，物盡其用，而熱解也是燃燒和氣化必不可少的初始階段[1]。

1　熱解技術(shù)原理

1.1　熱解原理

從化學反應(yīng)的角度對其進行分析， 生物質(zhì)在熱解過程中發(fā)生了復(fù)雜的熱化學反應(yīng)，包括分子鍵斷裂、異構(gòu)化和小分子聚合等反應(yīng)。木材、林業(yè)廢棄物和農(nóng)作物廢棄物等的主要成分是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。熱重分析結(jié)果表明，纖維素在52℃時開始熱解，隨著溫度的升高，熱解反應(yīng)速度加快，到350～370℃時，分解為低分子產(chǎn)物，其熱解過程為：

(C6H10O5)nnC6H10O5

C6H10O5H2O+2CH3-CO-CHO

CH3-CO-CHO+H2CH3-CO-CH2OH

CH3-CO-CH2OH+H2CH3-CHOH-CH2+H2O

半纖維素結(jié)構(gòu)上帶有支鏈，是木材中最不穩(wěn)定的組分，在225～325℃分解，比纖維素更易熱分解，其熱解機理與纖維素相似[2]。

從物質(zhì)遷移、能量傳遞的角度對其進行分析，在生物質(zhì)熱解過程中，熱量首先傳遞到顆粒表面，再由表面?zhèn)鞯筋w粒內(nèi)部。熱解過程由外至內(nèi)逐層進行，生物質(zhì)顆粒被加熱的成分迅速裂解成木炭和揮發(fā)分。其中，揮發(fā)分由可冷凝氣體和不可冷凝氣體組成，可冷凝氣體經(jīng)過快速冷凝可以得到生物油。一次裂解反應(yīng)生成生物質(zhì)炭、一次生物油和不可冷凝氣體。在多孔隙生物質(zhì)顆粒內(nèi)部的揮發(fā)分將進一步裂解，形成不可冷凝氣體和熱穩(wěn)定的二次生物油。同時，當揮發(fā)分氣體離開生物顆粒時，還將穿越周圍的氣相組分，在這里進一步裂化分解，稱為二次裂解反應(yīng)。生物質(zhì)熱解過程最終形成生物油、不可冷凝氣體和生物質(zhì)[3，4]。

1.2　熱解反應(yīng)基本過程

根據(jù)熱解過程的溫度變化和生成產(chǎn)物的情況等， 可以分為干燥階段、預(yù)熱解階段、固體分解階段和煅燒階段。

1.2.1 干燥階段（溫度為120～150℃），生物質(zhì)中的水分進行蒸發(fā)，物料的化學組成幾乎不變。

1.2.2 預(yù)熱解階段（溫度為150～275℃），物料的熱反應(yīng)比較明顯，化學組成開始變化，生物質(zhì)中的不穩(wěn)定成分如半纖維素分解成二氧化碳、一氧化碳和少量醋酸等物質(zhì)。上述兩個階段均為吸熱反應(yīng)階段。

1.2.3 固體分解階段（溫度為275～475℃），熱解的主要階段，物料發(fā)生了各種復(fù)雜的物理、化學反應(yīng)，產(chǎn)生大量的分解產(chǎn)物。生成的液體產(chǎn)物中含有醋酸、木焦油和甲醇（冷卻時析出來）；氣體產(chǎn)物中有CO2、CO、CH4、H2等，可燃成分含量增加。這個階段要放出大量的熱。

1.2.4 煅燒階段（溫度為450～500℃），生物質(zhì)依靠外部供給的熱量進行木炭的燃燒，使木炭中的揮發(fā)物質(zhì)減少，固定碳含量增加，為放熱階段。實際上，上述四個階段的界限難以明確劃分，各階段的反應(yīng)過程會相互交叉進[5，6]。

2　熱解工藝及影響因素

2.1　熱解工藝類型

從對生物質(zhì)的加熱速率和完成反應(yīng)所用時間的角度來看，生物質(zhì)熱解工藝基本上可以分為兩種類型：一種是慢速熱解，一種是快速熱解。在快速熱解中，當完成反應(yīng)時間甚短（＜0.5s）時，又稱為閃速熱解。根據(jù)工藝操作條件，生物質(zhì)熱解工藝又可分為慢速、快速和反應(yīng)性熱解三種。在慢速熱解工藝中又可以分為炭化和常規(guī)熱解[5]。

慢速熱解（又稱干餾工藝、傳統(tǒng)熱解）工藝具有幾千年的歷史，是一種以生成木炭為目的的炭化過程，低溫干餾的加熱溫度為500～580℃，中溫干餾溫度為660～750℃， 高溫干餾的溫度為900～1100℃。將木材放在窯內(nèi)，在隔絕空氣的情況下加熱，可以得到占原料質(zhì)量30%～35%的木炭產(chǎn)量。

快速熱解是將磨細的生物質(zhì)原料放在快速熱解裝置中，嚴格控制加熱速率（一般大致為10～200℃/s）和反應(yīng)溫度（控制在500℃左右）， 生物質(zhì)原料在缺氧的情況下，被快速加熱到較高溫度，從而引發(fā)大分子的分解，產(chǎn)生了小分子氣體和可凝性揮發(fā)分以及少量焦炭產(chǎn)物。可凝性揮發(fā)分被快速冷卻成可流動的液體，成為生物油或焦油，其比例一般可達原料質(zhì)量的40%～60%。

與慢速熱解相比，快速熱解的傳熱反應(yīng)過程發(fā)生在極短的時間內(nèi)，強烈的熱效應(yīng)直接產(chǎn)生熱解產(chǎn)物，再迅速淬冷，通常在0.5s內(nèi)急冷至350℃以下，最大限度地增加了液態(tài)產(chǎn)物（油）。

常規(guī)熱解是將生物質(zhì)原料放在常規(guī)的熱解裝置中，在低于600℃的中等溫度及中等反應(yīng)速率（0.1～1℃/s）條件下，經(jīng)過幾個小時的熱解，得到占原料質(zhì)量的20%～25%的生物質(zhì)炭及10%～20%的生物油[7～9]。

2.2 熱解影響因素

總的來講，影響熱解的主要因素包括化學和物理兩大方面。化學因素包括一系列復(fù)雜的一次反應(yīng)和二次反應(yīng)；物理因素主要是反應(yīng)過程中的傳熱、傳質(zhì)以及原料的物理特性等。具體的操作條件表現(xiàn)為：溫度、物料特性、催化劑、滯留時間、壓力和升溫速率[10]。

2.2.1 溫度

在生物質(zhì)熱解過程中，溫度是一個很重要的影響因素， 它對熱解產(chǎn)物分布、組分、產(chǎn)率和熱解氣熱值都有很大的影響。生物質(zhì)熱解最終產(chǎn)物中氣、油、炭各占比例的多少，隨反應(yīng)溫度的高低和加熱速度的快慢有很大差異。一般地說，低溫、長期滯留的慢速熱解主要用于最大限度地增加炭的產(chǎn)量，其質(zhì)量產(chǎn)率和能量產(chǎn)率分別達到30%和50%（質(zhì)量分數(shù)）[11～13]。

溫度小于600℃的常規(guī)熱解時，采用中等反應(yīng)速率，生物油、不可凝氣體和炭的產(chǎn)率基本相等；閃速熱解溫度在500～650℃范圍內(nèi)，主要用來增加生物油的產(chǎn)量，生物油產(chǎn)率可達80%（質(zhì)量分數(shù)）；同樣的閃速熱解，若溫度高于700℃，在非常高的反應(yīng)速率和極短的氣相滯留期下，主要用于生產(chǎn)氣體產(chǎn)物，其產(chǎn)率可達80%（質(zhì)量分數(shù)）。當升溫速率極快時，半纖維素和纖維素幾乎不生成炭[5]。

2.2.2 生物質(zhì)材料的影響

生物質(zhì)種類、分子結(jié)構(gòu)、粒徑及形狀等特性對生物質(zhì)熱解行為和產(chǎn)物組成等有著重要的影響[3]。這種影響相當復(fù)雜，與熱解溫度、壓力、升溫速率等外部特性共同作用，在不同水平和程度上影響著熱解過程。 由于木質(zhì)素較纖維素和半纖維素難分解，因而通常含木質(zhì)素多者焦炭產(chǎn)量較大；而半纖維素多者，焦炭產(chǎn)量較小。在生物質(zhì)構(gòu)成中，以木質(zhì)素熱解所得到的液態(tài)產(chǎn)物熱值為最大；氣體產(chǎn)物中以木聚糖熱解所得到的氣體熱值最大[5]。

生物質(zhì)粒徑的大小是影響熱解速率的決定性因素。粒徑在1mm以下時，熱解過程受反應(yīng)動力學速率控制，而當粒徑大于1mm時，熱解過程中還同時受到傳熱和傳質(zhì)現(xiàn)象的控制。大顆粒物料比小顆粒傳熱能力差，顆粒內(nèi)部升溫要遲緩，即大顆粒物料在低溫區(qū)的停留時間要長，從而對熱解產(chǎn)物的分布造成了影響。 隨著顆粒的粒徑的增大，熱解產(chǎn)物中固相炭的產(chǎn)量增大。從獲得更多生物油角度看，生物質(zhì)顆粒的尺寸以小為宜，但這無疑會導(dǎo)致破碎和篩選有難度，實際上只要選用小于1mm的生物質(zhì)顆粒就可以了。

2.2.3 催化劑的影響

有關(guān)研究人員用不同的催化劑摻入生物質(zhì)熱解試驗中，不同的催化劑起到不同的效果。如：堿金屬碳酸鹽能提高氣體、碳的產(chǎn)量，降低生物油的產(chǎn)量，而且能促進原料中氫釋放，使空氣產(chǎn)物中的H2/CO增大；K+能促進CO、CO2的生成，但幾乎不影響H2O的生成；NaCl能促進纖維素反應(yīng)中H2O、CO、CO2的生成；加氫裂化能增加生物油的產(chǎn)量，并使油的分子量變小。

另外，原料反應(yīng)得到的產(chǎn)物在反應(yīng)器內(nèi)停留時間、反應(yīng)產(chǎn)出氣體的冷卻速度、原料顆粒尺寸等，對產(chǎn)出的炭、可燃性氣體、生物油（降溫由氣體析出）的產(chǎn)量比例也有一定影響[5]。

2.2.4 滯留時間

滯留時間在生物質(zhì)熱解反應(yīng)中有固相滯留時間和氣相滯留時間之分。固相滯留時間越短，熱解的固態(tài)產(chǎn)物所占的比例就越小，總的產(chǎn)物量越大，熱解越完全。在給定的溫度和升溫速率的條件下，固相滯留時間越短，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物中的固相產(chǎn)物就越少，氣相產(chǎn)物的量就越大。氣相滯留期時間一般并不影響生物質(zhì)的一次裂解反應(yīng)過程，而只影響到液態(tài)產(chǎn)物中的生物油發(fā)生的二次裂解反應(yīng)的進程。當生物質(zhì)熱解產(chǎn)物中的一次產(chǎn)物進入圍繞生物質(zhì)顆粒的氣相中，生物油就會發(fā)生進一步的裂化反應(yīng)，在熾熱的反應(yīng)器中，氣相滯留時間越長，生物油的二次裂解發(fā)生的就越嚴重，二次裂解反應(yīng)增多，放出H2、CH4、CO等，導(dǎo)致液態(tài)產(chǎn)物迅速減少，氣體產(chǎn)物增加。所以，為獲得最大生物油產(chǎn)量，應(yīng)縮短氣相滯留期，使揮發(fā)產(chǎn)物迅速離開反應(yīng)器，減少焦油二次裂解的時間[3～5]。

2.2.5 壓力

壓力的大小將影響氣相滯留期，從而影響二次裂解，最終影響熱解產(chǎn)物產(chǎn)量的分布。隨著壓力的提高，生物質(zhì)的活化能減小，且減小的趨勢漸緩。在較高的壓力下，生物質(zhì)的熱解速率有明顯的提高，反應(yīng)也更激烈，而且揮發(fā)產(chǎn)物的滯留期增加，二次裂解較大；而在低的壓力下，揮發(fā)物可以迅速從顆粒表面離開，從而限制了二次裂解的發(fā)生，增加了生物油產(chǎn)量[14，15]。

2.2.6 升溫速率

升溫速率對熱解的影響很大。一般對熱解有正反兩方面的影響。升溫速率增加，物料顆粒達到熱解所需溫度的相應(yīng)時間變短，有利于熱解；但同時顆粒內(nèi)外的溫差變大，由于傳熱滯后效應(yīng)會影響內(nèi)部熱解的進行。隨著升溫速率的增大，溫度滯后就越嚴重，熱重曲線和差熱曲線的分辨力就會越低，物料失重和失重速率曲線均向高溫區(qū)移動。熱解速率和熱解特征溫度（熱解起始溫度、熱解速率最快的溫度、熱解終止溫度）均隨升溫速率的提高呈線形增長。在一定熱解時間內(nèi)，慢加熱速率會延長熱解物料在低溫區(qū)的停留時間，促進纖維素和木質(zhì)素的脫水和炭化反應(yīng)，導(dǎo)致炭產(chǎn)率增加。氣體和生物油的產(chǎn)率在很大程度上取決于揮發(fā)物生成的一次反應(yīng)和生物油的二次裂解反應(yīng)的競爭結(jié)果，較快的加熱方式使得揮發(fā)分在高溫環(huán)境下的滯留時間增加，促進了二次裂解的進行，使得生物油產(chǎn)率下降、燃氣產(chǎn)率提高[16～18]。

3　熱解技術(shù)研究現(xiàn)狀

3.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

與歐美一些國家相比，亞洲及我國對生物質(zhì)熱解的研究起步較晚。近十幾年來，廣州能源研究所生物質(zhì)能研究中心、浙江大學、東北林業(yè)大學等單位做了一些這方面的工作。

廣州能源研究所生物質(zhì)能研究中心，目前研究方向重點為生物質(zhì)熱化學轉(zhuǎn)化過程的機理及熱化學利用技術(shù)。其研究內(nèi)容為：（1）高能環(huán)境下的熱解機理研究：等離子體熱解氣化、超臨界熱解等；（2）氣化新工藝研究：高溫氣化、富氧氣化、水蒸汽氣化等；（3）氣化技術(shù)系統(tǒng)集成及應(yīng)用：新型氣化裝置、氣化發(fā)電系統(tǒng)等；（4）生物質(zhì)氣化燃燒與直接燃燒：氣化燃燒技術(shù)、熱解燃燒技術(shù)、直接燃燒等。

浙江大學著眼于流化床技術(shù)在生物質(zhì)清潔能源規(guī)模化利用上顯示出的巨大潛在優(yōu)勢，在上世紀末成功開發(fā)了以流化床技術(shù)為基礎(chǔ)的生物質(zhì)熱裂解液化反應(yīng)器，并在先期成功試驗的基礎(chǔ)上，針對已有的生物質(zhì)熱裂解液化工藝中能源利用率不高以及液體產(chǎn)物不分級等缺點，采用獨特的設(shè)計方案研發(fā)了生物質(zhì)整合式熱裂解分級制取液體燃料裝置，得出了各運行參數(shù)對生物質(zhì)熱解產(chǎn)物的得率及組成的影響程度，適合規(guī)模化制取代用液體燃料。目前正在開展深層技術(shù)和擴展應(yīng)用的研究。

東北林業(yè)大學生物質(zhì)能研究中心研究方向： 轉(zhuǎn)錐式生物質(zhì)閃速熱解液化裝置。經(jīng)過一系列的調(diào)試、實驗和改進后，現(xiàn)已經(jīng)探索出了一些基本的設(shè)計規(guī)則和經(jīng)驗。現(xiàn)階段設(shè)備制造已完成，即將進入實驗階段，為今后設(shè)備改進及技術(shù)推廣打好堅實的基礎(chǔ)。

另外在快速熱裂解研究上，沈陽農(nóng)業(yè)大學在聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FTO）的協(xié)助下，從荷蘭的BTG集團引入一套50 kg/h旋轉(zhuǎn)錐閃速熱解裝置并進行了相關(guān)實驗研究；上海理工大學、華東理工大學、浙江大學、中國科學院廣州能源研究所、清華大學、哈爾濱工業(yè)大學和山東理工大學等單位也開展了相關(guān)實驗研究，目前正在開展深層技術(shù)和擴展應(yīng)用的研究。在現(xiàn)在技術(shù)的支持下，用于商業(yè)運行的只有輸運床和循環(huán)流化床系統(tǒng)[19，20]。

河南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)業(yè)部可再生能源重點開放實驗室也長期進行了生物質(zhì)熱解方面的研究。“YNO4型生物質(zhì)燃氣脫焦機”的誕生解決了現(xiàn)有生物質(zhì)熱解氣化機組凈化裝置復(fù)雜、脫焦效率低且焦油難收集等問題，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，避免了二次污染，系統(tǒng)運行可靠，維護費用低，經(jīng)濟效益顯著，適用于各類生物質(zhì)熱解氣化機組的配套及其商業(yè)化應(yīng)用，已于2001年11月通過省科技廳技術(shù)鑒定，并已在許昌機電廠投入批量生產(chǎn)。

同時，該實驗室與河南商丘三利新能源有限公司對生物質(zhì)熱解產(chǎn)物進行了綜合利用的研究，并形成了配套設(shè)備。根據(jù)農(nóng)作物秸稈資源存在著季節(jié)性、分散性的特點和運輸、儲存難的矛盾，采取了分散和集中的模式，即在農(nóng)作物秸稈易收集的范圍內(nèi)建造小型生物質(zhì)熱解裝置，就地使用生物質(zhì)燃氣， 然后將便于運輸?shù)纳镔|(zhì)炭、焦油、木醋液收集，建設(shè)若干集中加工廠，生產(chǎn)多種產(chǎn)品以供各種用途，較適合我國的國情。

3.2　國外研究現(xiàn)狀

生物質(zhì)熱解技術(shù)最初的研究主要集中在歐洲和北美。20世紀90年開始蓬勃發(fā)展，隨著試驗規(guī)模大小的反應(yīng)裝置逐步完善，示范性和商業(yè)化運行的熱解裝置也被不斷地開發(fā)和建造。歐洲一些著名的實驗室和研究所開發(fā)出了許多重要的熱解技術(shù)，20世紀90年代歐共體JOULE計劃中生物質(zhì)生產(chǎn)能源項目內(nèi)很多課題的啟動就顯示了歐盟對于生物質(zhì)熱解技術(shù)的重視程度。

但較有影響力的成果多在北美涌現(xiàn)，如加拿大的Castle Capital有限公司將BBC公司開發(fā)的10Kg/h～25Kg/h的橡膠熱燒蝕反應(yīng)器放大后，建造了1500Kg/h～2000 kg/h規(guī)模的固體廢物熱燒蝕裂解反應(yīng)器，之后，英國Aston大學、美國可再生能源實驗室、法國的Nancy大學及荷蘭的Twente大學也相繼開發(fā)了這種裝置。

荷蘭Twente大學反應(yīng)器工程組及生物質(zhì)技術(shù)（BTG）集團研制開發(fā)了旋轉(zhuǎn)錐熱裂解反應(yīng)器，由于工藝先進、設(shè)備體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，得到了廣泛的研究和應(yīng)用；Hamberg木材化學研究所對混合式反應(yīng)器鼓泡床技術(shù)進行了改進和發(fā)展，成功地采用靜電撲捉和冷凝器聯(lián)用的方式，非常有效地分離了氣體中的可凝性煙霧。ENSYN基于循環(huán)流化床的原理在意大利開發(fā)和建造了閃速熱解裝置（RTP），還有一些小型的實驗裝置也相繼在各研究所安裝調(diào)試。

傳統(tǒng)的熱解技術(shù)不適合濕生物質(zhì)的熱轉(zhuǎn)化。針對這個問題，歐洲很多國家己開始研究新的熱解技術(shù)，這就是Hydro Thermal Upgrading（HTU）。將濕木片或生物質(zhì)溶于水中，在一個高壓容器中，經(jīng)過15min（200℃，300bar）軟化，成為糊狀，然后進入另一反應(yīng)器（330℃，200bar）液化5～15min。經(jīng)脫羧作用，移去氧，產(chǎn)生30%CO2、50%生物油，僅含10%～15%的氧。荷蘭Shell公司證明：通過催化，可獲得高質(zhì)量的汽油和粗汽油。這項技術(shù)可產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)油（氧含量比裂解油低），且生物質(zhì)不需干燥，直接使用[21，22]。

4　前景與展望

面對化石能源的枯竭和環(huán)境污染的加劇，尋找一種潔凈的新能源成了迫在眉睫的問題。現(xiàn)在全世界都把目光凝聚在生物質(zhì)能的開發(fā)和利用上。生物質(zhì)能利用前景十分廣闊，但真正實際應(yīng)用還取決于生物質(zhì)的各種轉(zhuǎn)化利用技術(shù)能否有所突破。

隨著技術(shù)的不斷完善，研究的方向和重點也在拓寬，以前側(cè)重熱解反應(yīng)器類型及反應(yīng)參數(shù)，以尋求產(chǎn)物最大化，而現(xiàn)在整體利用生物質(zhì)資源的聯(lián)合工藝以及優(yōu)化系統(tǒng)整體效率被認為是最大化熱解經(jīng)濟效益、具有相當大潛力的發(fā)展方向；除此之外，提高產(chǎn)物品質(zhì)，開發(fā)新的應(yīng)用領(lǐng)域，也是當前研究的迫切要求。

我國生物質(zhì)熱解技術(shù)方面的研究進展緩慢，主要是因為研究以單項技術(shù)為主，缺乏系統(tǒng)性，與歐美等國相比還有較大差距。 特別是在高效反應(yīng)器研發(fā)、工藝參數(shù)優(yōu)化、液化產(chǎn)物精制以及生物燃油對發(fā)動機性能的影響等方面存在明顯差距。同時，熱解技術(shù)還存在如下一些問題：生物油成本通常比礦物油高，生物油同傳統(tǒng)液體燃料不相容，需要專用的燃料處理設(shè)備；生物油是高含氧量碳氫化合物，在物理、化學性質(zhì)上存在不穩(wěn)定因素，長時間貯存會發(fā)生相分離、沉淀等現(xiàn)象，并具有腐蝕性；由于物理、化學性質(zhì)的不穩(wěn)定，生物油不能直接用于現(xiàn)有的動力設(shè)備，必須經(jīng)過改性和精制后才可使用；不同生物油品質(zhì)相差很大，生物油的使用和銷售缺少統(tǒng)一標準，影響其廣泛應(yīng)用。以上問題也是阻礙生物質(zhì)高效、規(guī)模化利用的瓶頸所在[6]。

針對以上存在的差距和問題，今后的研究應(yīng)主要集中在如何提高液化產(chǎn)物收率，尋求高效精制技術(shù)，提高生物油品質(zhì)，降低運行成本，實現(xiàn)產(chǎn)物的綜合利用和工業(yè)化生產(chǎn)等方面。同時加強生物質(zhì)液化反應(yīng)機理的研究，特別是原料種類及原料中各種成分對熱化學反應(yīng)過程及產(chǎn)物的影響。在理論研究的基礎(chǔ)上，將現(xiàn)有設(shè)備放大，降低生物油生產(chǎn)成本，逐漸向大規(guī)模生產(chǎn)過渡，完善生物油成分和物理特性的測定方法，制定統(tǒng)一的規(guī)范和標準，開發(fā)生物油精制與品位提升新工藝，開發(fā)出用于熱化學催化反應(yīng)過程中的低污染高效催化劑，使其能夠參與化石燃料市場的競爭[23]。?

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生物質(zhì)干餾技術(shù)范文第3篇

[關(guān)鍵詞]工藝原理 、 煤氣、危害 、 預(yù)防措施

中圖分類號：TF055 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）45-0309-01

一、 煤氣的種類及性質(zhì)

我國居民生活用的燃氣最常見的有三種：

第一種是人工煤氣，一般用管道輸送。它是用煤煉制而成，主要成分是氫、甲烷和一氧化碳。為了安全，人工煤氣中加入一種臭味，以便泄漏時發(fā)現(xiàn)。

第二種是天然氣，一般用管道輸送。它是蘊藏在地層中天然生成的可燃氣體。本身三色三味。主要成分是甲烷，送往用戶時也加入特殊臭味。

第三種是液化石油氣，一般不瓶裝。它是石油煉制過程中的一種產(chǎn)品，在常溫下施加一定的壓力，變成液體，它的主要成分為丙烷和丁烷。

除以上三種外，還有水煤氣、礦井氣、沼氣和液化氣混空氣等，這些燃氣供應(yīng)量比較少。

在通常狀況下，一氧化碳是無色、無臭、無味、有毒的氣體，熔點―199℃，沸點―191.5℃。燃燒時發(fā)出藍色的火焰，放出大量的熱。因此一氧化碳可以作為氣體燃料。

二、 發(fā)生爐煤氣制造原理

工作原理是以煤為原料生產(chǎn)煤氣，供燃氣設(shè)備使用的裝置。固體原料煤從爐頂部加入，隨煤氣爐的運行向下移動，在與從爐底進入的氣化劑逆流相遇的同時，受爐底燃料層高溫氣體加熱，發(fā)生物理、化學反應(yīng)，產(chǎn)生粗煤氣。這樣在煤氣發(fā)生爐中形成了幾個區(qū)域，一般我們稱為“層”。

按照煤氣發(fā)生爐內(nèi)氣化過程進行的程序，可以將發(fā)生爐內(nèi)部分為六層：1灰渣層；2氧化層；3還原層；4干餾層；5干燥層；6空層；其中氧化層和還原層又統(tǒng)稱為反應(yīng)層，干餾層和干燥層又統(tǒng)稱為煤料準備層。

1、灰渣層：煤燃燒后產(chǎn)生灰渣，形成灰渣層，它在發(fā)生爐的最下部，覆蓋在爐篦子之上。其主要作用為：

a、保護爐篦和風帽，使它們不被氧化層的高溫燒壞；

b、預(yù)熱氣化劑，氣化劑從爐底進入后，首先經(jīng)過灰渣層進行熱交換，使灰渣層溫度降低，氣化劑溫度升高。

c、灰渣層還起了布風作用，使進入的氣化劑在爐膛內(nèi)盡量均勻分布。

2、氧化層：也稱為燃燒層。從灰渣中升上來的氣化劑中的氧與碳發(fā)生劇烈的燃燒而生成二氧化碳，并放出大量的熱量。

3、還原層：在氧化層的上面是還原層。赤熱的碳具有很強的奪取氧化物中的氧而與之化合的本領(lǐng)，所以在還原層中，二氧化碳和水蒸氣被碳還原成一氧化碳和氫氣。這一層也因此而得名，稱為還原層，其主要反應(yīng)為：CO C2CO

H2O CH2 CO

2H2O CCO2 2H2

4、干餾層： 就是把煤中的揮發(fā)份，焦油等物質(zhì)經(jīng)過加熱后所產(chǎn)生的CmHm化合物分離出來，然后再進入還原進行化學反應(yīng)，其高度為200厚

5、干燥層：干燥層位于干餾層上面，也即是燃料的面層，主要是把煤中的水發(fā)蒸發(fā)即可。

6、空層：空層即燃料層上部，爐體內(nèi)的自由區(qū)，其主要作用是匯集煤氣。然后出去2COCO2 C以及2H2O COCO2 H2

從上面六層簡單敘述，我們可以看出煤氣發(fā)生爐內(nèi)進行的氣化過程是比較復(fù)雜的，既有氣化反應(yīng)，也有干餾和干燥過程。而且在實際生產(chǎn)的發(fā)生爐中，分層也不是很嚴格的，相鄰兩層往往是相互交錯的，各層的溫度也是逐步過渡的，很難具體劃分，即使在專門的研究中，看法也是分歧的。

煤氣發(fā)生爐可以分為五層：灰渣層、氧化層、還原層、干餾層、干燥層。

鼓入的氣化劑，首先經(jīng)過渣層，并在層中得到預(yù)熱。當上升進入高溫的燃料層時，碳和氧發(fā)生下列反應(yīng)：2C+02=2CO+Q 2C+02=CO2+Q

由于這個層的反應(yīng)都是放熱的所以溫度很高，這一層稱為氧化層。氧化層的熱氣體繼續(xù)上升，與上層燃料接觸，產(chǎn)生了還原反應(yīng)。

主還原層的主要反應(yīng)是：CO2+C=2CO-Q C+2H2O=CO2+2H2-Q C+H2O=CO+H2-Q；次還原層主要生成的一氧化碳與過剩的水蒸汽反應(yīng)：CO+H2O=CO2+H2+Q；此外還有生成甲烷的副反應(yīng)：C+2H2=CH4+Q。

三、 還原層中產(chǎn)生的熱氣體再往上升時，加熱了上面的煤層，形成了干餾層和干燥層。

1、煤氣的用途

水蒸氣通過熾熱的焦炭而生成的氣體，主要成份是一氧化碳、氫氣，燃燒后排放水和二氧化碳，有微量CO、HC和NOX。燃燒速度是汽油的7.5倍，抗爆性好，據(jù)國外研究和專利的報導(dǎo)：壓縮比可達12.5。熱效率提高20-40%、功率提高15%、燃耗降低30%，尾氣凈化近歐IV標準，還可用微量的鉑催化劑凈化。比醇、醚簡化制造和減少設(shè)備，成本和投資更低。壓縮或液化與氫氣相近，但不用脫除CO，建站投資較低。

將水蒸氣通過熾熱的煤層可制得較潔凈的水煤氣，現(xiàn)象為火焰騰起更高，而且變?yōu)榈{色。化學方程式為C+H2O（高溫）CO+H2。這就是濕煤比干煤燃燒更旺的原因。

氣體燃料的一種。主要成分是氫和一氧化碳。由水蒸氣和赤熱的無煙煤或焦炭作用而得。工業(yè)上大多用蒸氣和空氣輪流吹風的間歇法，或用蒸氣和氧一起吹風的連續(xù)法。熱值約為10500千焦/標準立方米。此外，尚有用蒸氣和空氣一起吹風所得的“半水煤氣”。可作為燃料，或用作合成氨、合成石油、有機合成、氫氣制造等的原料。

另外一種低熱值煤氣。由蒸汽與灼熱的無煙煤或焦炭作用而得。主要成分為氫氣和一氧化碳，也含有少量二氧化碳、氮氣和甲烷等組分，各組分的含量取決于所用原料及氣化條件。主要用作臺成氨、合成液體燃料等的原料，或作為工業(yè)燃料氣的補充來源。

工業(yè)上，水煤氣的生產(chǎn)一般采用間歇周期式固定床生產(chǎn)技術(shù)。爐子結(jié)構(gòu)采用UGI氣化爐的型式。在氣化爐中，碳與蒸汽主要發(fā)生如下的水煤氣反應(yīng)：

C+H2OCO+H2 （高溫）

C+2H2OCO2+2H2 （高溫）

以上反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)，因此必須向氣化爐內(nèi)供熱。通常，先送空氣入爐，燒掉部分燃料，將熱量蓄存在燃料層和蓄熱室里，然后將蒸汽通入灼熱的燃料層進行反應(yīng)。

2、煤氣的危害

（1）煤氣中毒即一氧化碳中毒，是由于人本吸入高濃度一氧化氣體而導(dǎo)致中毒、缺氧引起的神經(jīng)系統(tǒng)嚴重受損的疾患，

（2）煤氣中毒的原因是吸入工業(yè)生產(chǎn)煤氣、礦井炮煙，內(nèi)燃機廢氣以及家庭中門窗緊閉，火爐不安煙窗，或煙窗不通、漏氣、倒風等 。一氧化碳吸入后，與血中血紅蛋白結(jié)合，形成碳氧血紅蛋白，使血液失去攜帶氧氣的能力，并能加重組織缺氧。

（3）輕度中毒者，感頭痛、眩暈、耳鳴、惡心、嘔吐、心悸、無力等。脫離中毒環(huán)境，吸入新鮮空氣，數(shù)小時后即可恢復(fù)，中度中毒者除以上癥狀加重外，尚有面色潮紅、口唇櫻桃紅色、脈快、多汗、煩燥、步態(tài)不穩(wěn)、嗜睡甚至昏迷。一般治療1-2天即可恢復(fù)，無明顯后遺癥。

四、 煤氣制造、輸送安全預(yù)防措施。

1、停用的煤氣管道一定要用蒸汽吹凈管道內(nèi)的剩余煤氣。操作人員萬萬不能麻痹大意而疏忽這一步驟，必須嚴肅認真執(zhí)行煤氣操作規(guī)程。

2、在加熱爐煤氣燒嘴前的總煤氣管道上，必須設(shè)置切斷水封，以在煤氣停用后，切斷火源與煤氣管道的連通，防止煤氣管道因吹掃不凈或其他使用中的煤氣管道因閥門滲漏而可能發(fā)生煤氣延燒而造成的爆炸事故。

3、煤氣管道上的設(shè)備要定期進行檢查。煤氣管道系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備實行經(jīng)常性維護和定期檢修制度，以保證閥門無滲漏和使用系統(tǒng)內(nèi)的一切設(shè)備處于完好狀態(tài)。

參考文獻：

生物質(zhì)干餾技術(shù)范文第4篇

關(guān)鍵詞：焦化廢水 生物處理 工業(yè)研究

中圖分類號：S961文獻標識碼： A

1緒論

1.1焦化廢水的來源、組成及危害

1.1.1來源與組成

焦化廢水是在煤的高溫干餾、煤氣凈化以及化工產(chǎn)品精制過程中所產(chǎn)生的，其主要來源有三個：一是剩余氨水，它是在煤干餾及煤氣冷卻過程中產(chǎn)生的污水，其水量占焦化廢水總量的一半以上，是焦化廢水的主要來源；二是在煤氣凈化過程中產(chǎn)生的污水，如煤氣終冷水和粗苯分離水等；三是在焦油、粗苯等精制過程及其它場合產(chǎn)生的污水。焦化廢水的組成十分復(fù)雜，濃度高、毒性大。

1.1.2危害

焦化廢水含有許多高毒性難降解的有機污染物，對生態(tài)環(huán)境危害極大，如酚類化合物可使蛋白質(zhì)凝固，對人類、水產(chǎn)及農(nóng)作物都有極大危害[5]。另外大量含氮污水排入自然水體會導(dǎo)致水體中溶解氧急劇降低，使水質(zhì)發(fā)臭；氨氮進入氯消毒的飲用水體，易生成氯胺等致癌物質(zhì)，危害公眾健康；水中氨氮含量達到0.3mg/L以上時，會引發(fā)魚類死亡，藻類過度繁殖，導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化等危害。

1.2焦化廢水的進水水質(zhì)

表1.1 進出水水質(zhì)

指標 pH CODcr

（mg/L） NH4＋－N（mg/L） 氰化物（mg/L） 酚

（mg/L） 石油類（mg/L） 色度

（倍）

焦化廢水 6.8－7.3 3500－5000 200－450 40－50 400－600 60－80 200

出水 7.3－7.8 80－100 0－8 0－0.1 0.2－0.5 2－6 20－50

1.3現(xiàn)場工藝流程圖

宏奧工貿(mào)有限公司廢水處理站污水處理包括前處理、生化處理、后混凝處理三個單元，處理后出水直接回用于廠區(qū)熄焦。具體工藝流程如圖1.1：

圖1.1工藝流程圖

2污水各處理單元的功能介紹及異常情況調(diào)整

2.1預(yù)處理單元

預(yù)處理采用除油系統(tǒng)去除油類，減小廢水中污染物對生化系統(tǒng)的沖擊，為后續(xù)處理打下基礎(chǔ)。生產(chǎn)廢水通過預(yù)處理后，可有效去除大部分油類物質(zhì)，保證生化系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，CODCr去除率可達10%以上。

2.1.1隔油池

經(jīng)蒸氨工段處理后蒸氨廢水通過提升泵送至重力隔油池，進行除油處理。分子量大，粘度較高的重油通過重力沉降進入重油收集區(qū)，通過重油提升泵進入重油罐。輕油通過輕油收集管進入輕油罐，重輕油罐的油類物質(zhì)滿罐后送至廠區(qū)油罐區(qū)進行集中處理。

現(xiàn)場異常狀況：水中含有大量油泥類物質(zhì)，廢水有機物濃度明顯提高。見圖2.1

圖2.1含油較高的隔油池進水

異常情況原因分析：化產(chǎn)回收車間除油處理效果不好，其中包括機械化澄清槽油水分離不徹底以及陶瓷膜過濾器阻塞，排油不及時，影響污水處理站焦化廢水中油含量，導(dǎo)致大量油類物質(zhì)出現(xiàn)。

解決措施：及時通知蒸氨工段操作人員及時調(diào)整，將含油高的廢水切至事故池，重復(fù)進行多次除油處理，保證油的去處效率。同時在污水處理工段，加強重油、輕油的排出，縮短排油時間，盡量減少后續(xù)生化處理的油的負荷。

2.1.2吸附池

經(jīng)重力除油后廢水自流進入吸附池，吸附池內(nèi)吸附介質(zhì)采用焦化廠產(chǎn)品焦炭，焦炭通過篩分后采用直徑為3~5cm進行吸附，較大的孔徑率及比表面積能吸附未處理完全的油滴及其他油類物質(zhì)，保證生化處理的水質(zhì)的穩(wěn)定。

2.1.3調(diào)節(jié)池及事故池

除油處理后出水與作為配水的工業(yè)水同時進入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池主要調(diào)節(jié)水質(zhì)水量的均衡，為生化進水創(chuàng)造穩(wěn)定的條件，同時調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)蒸汽加溫措施，保證冬季生化處理所需溫度。事故池與調(diào)節(jié)池合建，用于儲存生產(chǎn)事故水。事故池水通過泵打入調(diào)節(jié)池，通過調(diào)整工業(yè)配水水量，降低有機物污染濃度波動大對系統(tǒng)的影響和沖擊。

出現(xiàn)異常情況：調(diào)節(jié)池水面出現(xiàn)大量SS,此類物質(zhì)經(jīng)水力沖擊作用容易解體進入生化系統(tǒng)，影響處理效果及出水色度。如圖2.2

圖2.2調(diào)節(jié)池油泥混合物

異常情況原因分析：前段除油處理不徹底，而焦化廢水中含有大量的煤灰等懸浮物， 在調(diào)節(jié)池的水面形成厚厚的一層以油膜為載體的懸浮物層。

解決措施：加強前段管理，同時水面出現(xiàn)此類物質(zhì)，及時清撈，必須水力沖擊進入生化處理系統(tǒng)，以及部分在調(diào)節(jié)池內(nèi)部的長時間停留。

2.2生化處理單元

生化處理工藝是本套系統(tǒng)的核心，主要目的是通過微生物新陳代謝來降低污水中的有毒有害物質(zhì)，降低污水中的有機物、氨氮等污染物的含量，使其達到處理要求。

在生化反應(yīng)池內(nèi)掛有組合填料，填料上附著的大量微生物形成生物膜，當污水與生物膜接觸過程中，通過微生物的生化反應(yīng)，有效地降解污水中的有機物和氨氮，從而使水質(zhì)得到凈化。O/A/O工藝處理焦化廢水過程中，無需外加碳源，節(jié)省藥劑耗量，避免藥劑的二次污染，且脫氮率不受C/N比的限制，大大地提高了脫氮率。同時取消了硝化液的回流，節(jié)省了動力消耗，減小了構(gòu)筑物的容積，大大地縮短了處理時間，提高了處理效率，降低運行成本。

2.2.1O池

經(jīng)水質(zhì)水量調(diào)節(jié)后廢水通過泵進入一段好氧池，通過好氧微生物的新陳代謝作用，進行有機污染物向無機物的轉(zhuǎn)化。氨氮在好氧條件下，通過好氧菌(亞硝化毛桿菌屬和硝化桿菌屬)的作用被氧化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。

出現(xiàn)異常情況：

（1）好氧池有臭味

（2）污泥未成熟，絮粒瘦小；出水混濁，水質(zhì)差；游動性小型鞭毛蟲多

（3）好氧池中泡沫過多，顏色發(fā)白

（4）好氧池泡沫不易破碎，發(fā)粘如圖2.3

（5）好氧池泡沫茶色或灰色如圖2.4

（6）好氧池生物膜過厚，生物膜結(jié)球嚴重，如圖2.5、圖2.6

圖2.3好氧池發(fā)粘泡沫 圖2.4好氧池茶色泡沫

圖2.5好氧池過厚生物膜 圖2.6好氧池過厚生物膜

異常情況原因分析：

（1）好氧池供O2不足，出水氨氮偏高

（2）水質(zhì)成分濃度變化過大；廢水中營養(yǎng)不平衡或不足；廢水中含毒物或pH不足

（3）進水中所含表面活性劑或洗滌劑過量

（4）進水負荷過高，有機物分解不全

（5）污泥老化，泥齡過長解絮污泥附于泡沫上

（6）污泥增長過快，排泥不及時，營養(yǎng)鹽類物質(zhì)添加過量

解決措施：

（1）提高風機壓力，增加供氧量。

（2）使廢水成分、濃度和營養(yǎng)物均衡化，并適當補充所缺營養(yǎng)。

（3）增加噴淋水或消泡劑

（4）降低進水負荷，適當補充營養(yǎng)鹽

（5）增加進水負荷，增加排泥

（6）間歇停止好氧池曝氣，創(chuàng)造厭氧條件，通過厭氧發(fā)酵進行脫膜，發(fā)酵脫膜結(jié)束后采用高壓水進行沖刷，維持生物膜適宜厚度。

2.2.1A池

A池水解酸化廢水中所含的大鏈，環(huán)狀等復(fù)雜有機物，使之轉(zhuǎn)化為簡單有機物，通過二段好氧池進一步的降解去除。脫氮采用的是反硝化與厭氧氨氧化并行的工藝，此段利用好氧池硝化反應(yīng)產(chǎn)生的亞硝酸鹽和硝酸鹽及未反應(yīng)完全的氨氮作為厭氧反應(yīng)階段的底物，在兼氧厭氧菌以及厭氧氨氧化菌的作用下，生成氮氣，達到氮素的完全去除。

圖2.7厭氧池表面形成的氮氣泡

出現(xiàn)異常情況：

（1）污泥生長過慢，有機物水解酸化不完全。

（2）污泥流失

異常情況原因分析：

（1）營養(yǎng)物不足，微量元素不足；接種污泥不足

（2）氣體（氮氣）集于污泥中，污泥上浮

解決措施：

（1）增加營養(yǎng)物和微量元素；增加接種污泥含量

（2）增加污泥負荷，增加內(nèi)部水循環(huán)；

2.3后處理單元

2.3.1二沉池、混凝沉淀池

生化處理后出水經(jīng) 二沉池進行一級沉淀后進入混凝沉淀池，混凝沉淀處理工藝主要是通過混凝藥劑（PAC和PAM）對廢水中污染物質(zhì)的吸附聚集作用進一步降低出水中的懸浮物和有機物。

出現(xiàn)異常情況：

（1）沉淀池有大快黑色污泥上浮

（2）二沉池表面積累一層解絮污泥

（3）二沉池有細小污泥不斷外漂

（4）二沉池上清液混濁，出水水質(zhì)差

異常情況原因分析：

（1）沉淀池局部積泥厭氧，產(chǎn)生CH4、CO2，氣泡附于泥粒使之上浮

（2）微型動物死亡，污泥絮解，出水水質(zhì)惡化，COD上升，進水中有毒物濃度過高，或pH值異常。

（3）污泥缺乏營養(yǎng)，進水中氨氮濃度高，C／N比不合適；池溫超過40˚ C；

（4）污泥負荷過高，有機物氧化不完全

解決措施：

（1）防止沉淀池有死角，排泥后在死角處用壓縮空氣沖或高壓水清洗。

（2）停止進水，排泥后投加營養(yǎng)物，或引進生活污水，使污泥恢復(fù)，或引進新污泥菌種

（3）投加營養(yǎng)物質(zhì)或引進高濃度BOD水，如生活污水

（4）減少進水流量，減少排泥

2.3.2清水池

后處理后廢水自流進入清水池，通過泵提升至熄焦水池進行回用。

圖2.7 處理后清水池水

3結(jié)論

焦化廢水是污染物濃度高，較難處理的工業(yè)廢水之一，通過對現(xiàn)場調(diào)試過程中出現(xiàn)問題的總結(jié)及問題分析，得到適宜的解決問題的方法，并通過不斷的調(diào)整及控制手段的強化，使現(xiàn)場的運行逐漸平穩(wěn)，為焦化行業(yè)處理廢水提供可行的參考及借鑒。

參考文獻

[1]單明軍,呂艷麗,張海靈.生物脫氮新技術(shù)在焦化廢水處理中的應(yīng)用[J].冶金能源,2005,24(4):51~53

[2]鄧楚洲等.生物膜氧化法處理焦化廢水研究.環(huán)境科學與技術(shù)[J].2004,27(2):87~88.

[3] 國家環(huán)境保護總局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會編,水和廢水監(jiān)測分

生物質(zhì)干餾技術(shù)范文第5篇

關(guān)鍵詞：印刷電路板；金屬；回收

引言

隨著電子產(chǎn)品更新速度的加快，電子垃圾主要組成部分的印刷電路板（PCB）的廢棄數(shù)量也越來越龐大。廢舊PCB對環(huán)境造成的污染也引起了各國的關(guān)注。在廢舊PCB中[1]，含有鉛、汞、六價鉻等重金屬，以及作為阻燃劑成分的多溴聯(lián)苯（PBB）、多溴二苯醚（PBDE）等有毒化學物質(zhì)，這些物質(zhì)在自然環(huán)境中，將對地下水、土壤造成巨大污染，給人們的生活和身心健康帶來極大的危害。在廢舊PCB上，包含有色金屬和稀有金屬近20種，具有很高的回收價值和經(jīng)濟價值，是一座真正的等待開采的礦藏。

1 物理法

物理方法是利用機械的手段和PCB物理性能的不同而實現(xiàn)回收的方法。

1.1 破碎

破碎的目的是使廢電路板中的金屬盡可能的和有機質(zhì)解離，以提高分選效率。研究發(fā)現(xiàn)[2]當破碎在0.6 mm 時，金屬基本上可以達到 100%的解離，但破碎方式和級數(shù)的選擇還要看后續(xù)工藝而定。

1.2 分選

分選是利用材料的密度、粒度、導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性及表面特性等物理性質(zhì)的差異實現(xiàn)分離。目前應(yīng)用較廣的有風力搖床技術(shù)、浮選分離技術(shù)、旋風分離技術(shù)、浮沉法分離及渦流分選技術(shù)等。

2.超臨界技術(shù)處理法

超臨界流體萃取技術(shù)是指在不改變化學組成的條件下，利用壓力和溫度對超臨界流體溶解能力的影響而進行萃取分離的提純方法。與傳統(tǒng)萃取方法相比較，超臨界CO2萃取過程具有與環(huán)境友好、分離方便、低毒、少甚至無殘留、可在常溫下操作等優(yōu)點。

關(guān)于利用超臨界流體處理廢舊PCB主要研究方向集中在兩個方面：一、由于超臨界CO2流體具有對印刷線路板中樹脂及溴化阻燃劑成分的萃取能力[3]。當印刷線路板中的樹脂粘結(jié)材料被超臨界CO2流體去除之后，印刷線路板中的銅箔層和玻璃纖維層即可很容易地分離開，從而為印刷線路板中材料的高效回收提供可能。二、直接利用超臨界流體萃取廢舊PCB中的金屬。Wai 等[4]報道了以氟化二乙基二硫代氨基甲酸鋰（LiFDDC）為絡(luò)合劑，從模擬樣品纖維素濾紙或沙子中萃取 Cd2+、Cu2+、Zn2+、Pb2+、Pd2+、As3+、Au3+、Ga3+和 Sb3+的研究結(jié)果，萃取效率均在 90%以上。

超臨界處理技術(shù)也有很大的缺陷如：萃取的選擇性高需加入夾帶劑，對環(huán)境產(chǎn)生危害；萃取壓力比較高對設(shè)備要求高；萃取過程中要用到高溫因此能耗大等。

3 化學法

化學處理技術(shù)是利用PCB中各種成分的化學穩(wěn)定性的不同進行提取的工藝。

3.1 熱處理法

熱處理法主要是通過高溫的手段使有機物和金屬分離的方法。它主要包括焚化法、真空裂解法、微波法等。

3.1.1 焚化法

焚化法是將電子廢棄物破碎至一定粒徑，送入一次焚化爐中焚燒，將其中的有機成分分解，使氣體與固體分離。焚燒后的殘渣即為的金屬或其氧化物及玻璃纖維，經(jīng)粉碎后可由物理和化學方法分別回收。含有機成分的氣體則進入二次焚化爐燃燒處理后排放。該法的缺點是產(chǎn)生大量的廢氣和有毒物質(zhì)。

3.1.2 裂解法

裂解在工業(yè)上也叫干餾，是將電子廢棄物置于容器中在隔絕空氣的條件下加熱，控制溫度和壓力，使其中的有機物質(zhì)被分解轉(zhuǎn)化成油氣，經(jīng)冷凝收集后可回收。與電子廢料的焚燒處理不同，真空熱解過程是在無氧的條件下進行的，因此可以抑止二英、呋喃的產(chǎn)生，廢氣產(chǎn)生量少，對環(huán)境污染小[5]。

3.1.3 微波處理技術(shù)

微波回收法是先將電子廢棄物破碎，然后用微波加熱，使有機物受熱分解。加熱到1400 ℃左右使玻璃纖維和金屬熔化形成玻璃化物質(zhì)，這種物質(zhì)冷卻后金、銀和其他金屬就以小珠的形式分離出來，回收利用剩余的玻璃物質(zhì)可回收用作建筑材料[6]。該方法與傳統(tǒng)加熱方法有顯著差異，具有高效、快速、資源回收利用率高、能耗低等顯著優(yōu)點。

3.2 濕法冶金

濕法冶金技術(shù)主要是利用金屬能夠溶解在硝酸、硫酸和王水等酸液中的特點，將金屬從電子廢物中脫除并從液相中予以回收。它是目前應(yīng)用較廣泛的處理電子廢棄物的方法。濕法冶金與火法冶金相比具有廢氣排放少，提取金屬后殘留物易于處理，經(jīng)濟效益顯著，工藝流程簡單等優(yōu)點。

4 生物技術(shù)

生物技術(shù)是利用微生物在礦物表面的吸附作用及微生物的氧化作用來解決金屬的回收問題。微生物吸附可以分為利用微生物的代謝產(chǎn)物來固定金屬離子和利用微生物直接固定金屬離子兩種類型[7]。前者是利用細菌產(chǎn)生的硫化氫固定，當菌體表面吸附了離子達到飽和狀態(tài)時，能形成絮凝體沉降下來；后者是利用三價鐵離子的氧化性使金等貴金屬合金中的其他金屬氧化成可溶物而進入溶液，使貴金屬出來便于回收。生物技術(shù)提取金等貴金屬具有工藝簡單、費用低、操作方便的優(yōu)點，但是浸取時間較長，浸取率較低，目前未真正投入使用。

結(jié)語

電子廢棄物是寶貴的資源，加強電子廢棄物的金屬回收技術(shù)的研究和應(yīng)用，無論從經(jīng)濟還是環(huán)境的角度出發(fā)，均具有重大意義。由于電子廢棄物具有復(fù)雜、多樣的特點，單憑任一技術(shù)很難回收其中的金屬，未來處理電子廢棄物技術(shù)的發(fā)展趨勢應(yīng)該是：處理形式產(chǎn)業(yè)化，資源回收最大化，處理技術(shù)科學化。綜上所述，研究廢棄PCB的資源化，既可以保護環(huán)境、防止污染，又有利于資源的循環(huán)利用，節(jié)約了大量的能源，促進了經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

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[3]Wang H T，Maya H，Motonobu G，et al.Extraction of flame retardants from electronic printed circuit board by super-critical carbon dioxide[J].The Journal of Super-criticalFluids，2004，29（3）：251-256.

[4]Wai C M.Supercritical fluid extraction of trace metals from solid and liquid materials for analytical applications[J].Anal.Sci.，1995，11（1）：165-167.

[5]李愛民.有害固體廢物熱解焦油特性研究[J].重慶環(huán)境科學，2003，25（5）：2O-23.