垃圾填埋氣中微量揮發性有機物的凈化技術

  1前言

  垃圾填埋氣(LFG)是填埋場的最終產物之一。作為一種新興的清潔能源,世界上20多個國家每年從中回收的能量約相當于200萬噸原煤資源[1]。除用作發電,鍋爐燃料,管道供氣外,較新的LFG利用途徑還包括用作汽車的替代燃料,生產甲醇或者燃料電池等[2]。除主要組分CH4、CO2、N2等外,Young等[3]在英國3個填埋場的空氣中,共檢測出154種微量揮發性有機物(VOCs),其總體積濃度小于1%,有116種在各填埋場中均可檢到。鄒世春等[4]對廣州大田山填埋場LFG的測定結果表明,在檢測出的氯代烴類、苯系物、氯代烴等60多種VOCs中,有17種屬于USEPA優先控制的污染物。實踐表明,這些含量低、毒性大的微量VOCs不僅會造成二次污染、危害人類健康[5];其中的鹵代烴和硫化物等還能引起的腐蝕,降低鍋爐和內燃機的操作壽命,并對填埋氣的燃燒特性施加不利影響[6]。近年來,發達國家頒布了不少法令,限制VOCs的排放,并積極需求有效的凈化技術;我國新近頒布的《填埋氣利用國家行動方案》中,基于保護環境和回收資源考慮,也明確提出了控制填埋氣中微量VOCs的要求。

  2填埋氣中VOCs凈化的常規技術

  依據其存在形式,填埋氣中的VOCs可分為兩部分:少部分未經收集、即從垃圾填埋表面散逸到空氣中,這可通過改善覆蓋材料、增加收集井、采用植被吸收等預防性措施減少或消除;絕大部分VOCs經濃縮后與CH4一起貯存、需通過深度冷凝、吸附凈化、溶劑吸收、膜分離、生物過濾、催化燃燒等一種或多種物理、化學或生化工藝進行末端治理。目前,圍繞填埋氣中微量有害的VOCs,國內外采用的常規凈化技術主要有:

  2.1深度冷凝

  冷凝是利用各種VOCs在不同溫度和壓力下具有不同的飽和蒸氣壓,通過降低溫度或增加壓力,使某些有機物首先凝結出來。該法常作為凈化填埋氣中VOCs前處理,以降低有機負荷。冷凝法在理論上可達到很高的凈化程度,但是當其濃度低于約4.5×10-7mol/L時,需采取深度冷凍,這將使運行成本大大提高。硅氧烷是可引起內燃機嚴重磨損的雜質組分,Martin等[7]將過濾后的LFG冷卻到-23℃,使其蒸汽發生深度冷凝,經干燥和凈化分離后,硅氧烷即可除去。Markbreiter等[8]先將填埋氣壓縮至一臺加壓罐,通過等焓膨脹冷凝其中的水蒸氣;然后向氣體中注入甲醇,使其深度制冷;在甲醇冷凝液中,即包含有從深度制冷的填埋氣中脫除的VOCs雜質組分,經雜質分離脫除后的氣體,則可作進一步處理。

  2.2吸附凈化

  吸附凈化是通過吸附劑對氣體組分的選擇性吸附來實現的。可凈化VOCs的吸附劑有活性炭、硅膠、分子篩等,其中活性炭因其價廉易得、較大的表面積、良好的微孔結構、多樣的吸附效果、較高的吸附容量和高度的表面反應性等特征,應用最為廣泛[9]。該技術具有凈化效率高、可回收有用成分、設備簡單、操作方便等優點,適用于處理低濃度(≤5000mg/m3(標))的VOCs廢氣[10]。吸附效果取決于吸附劑性質、VOCs種類、濃度、性質和吸附系統的操作溫度、濕度、壓力等因素,常與吸收、冷凝、催化燃燒等方法聯合使用。存在的問題主要是:在吸附劑定期再生和更換的過程中,VOCs有散逸的可能;吸附操作對進氣濕度有較高要求,當相對濕度超過60%時,苯系化合物等VOCs的穿透時間和吸附容量迅速下降[11];由于全過程的復雜性,吸附操作費用相對較高,且會有廢棄吸附劑和再生廢液等引起的二次污染問題[12]。

  2.3溶劑吸收

  溶劑吸收是采用低揮發或不揮發溶劑對VOCs進行吸收,再利用有機分子和吸收劑物理性質的差異進行分離的VOCs控制技術,吸收效果主要取決于吸收劑的吸收性能和吸收設備的結構特征。存在的問題主要是:對吸收劑和吸收設備要求較高,而且吸收劑需要定期更換,過程較復雜,費用較高。Troost等[13]在0℃以下將填埋氣通過四乙醇二甲醚溶液,使其中的VOCs被溶液吸收,使用過的溶劑可通過加熱脫除其中的揮發性有機物,得以再生。另據報道[14],NHD(聚乙二醇二甲醚)溶劑具有良好的脫硫脫碳性能,對填埋氣中的部分VOCs有較好的脫除效果。


相關文章:
本文地址為:http://www.652492.live/tech/feiqichuchen/13513.html 轉載請注明出處...
Tags:
上一篇:氣箱脈沖袋式除塵器的維護及常見故障
下一篇:二氧化硫特性介紹及對人體健康的影響
江苏时时彩诈骗案 体彩江西11选五玩法 股票网站推荐 微乐家乡麻将下载 中国股票投资网 网上赚钱的软件是真的吗 华鼎股份股票最新消 幸运赛车结果 澳门百家乐论坛 45639王中王平特一肖 四川麻将血流成河换三张规则