生活垃圾气化水泥窑协同处置技术研究及应用

在3 200t/d新型干法生产线进行了100t/d生活垃圾气化炉的示范线建设及运行调试,并对80mm以下的生活垃圾筛下物进行气化入分解炉的工业试验。结果显示,气化炉对垃圾适应性强,实现了4.5t/h的处置量。调试过程中发现随着垃圾量增加,一次风量加大,气化炉出口温度增加,最高可达1 000℃以上,气化过程中产生的高温气体(含可燃组分),由分解炉系统的负压抽取经管道送入分解炉的在线柱体部分,与高温三次风和高温窑气进一步混合再燃,实现安全处置。中控数据显示,生料投料量基本无变化,但分解炉的用煤量略有下降,使用生活垃圾做为替代燃料有一定的节煤效果;熟料产量略有下降,但对生产运行几乎无影响,产品质量稳定合格。烟气气化气体测试结果表明,烟气中污染物的排放浓度符合国家及北京市地方排放标准,尤其是对垃圾气化过程中产生的二噁英的分解效果明显,窑尾烟气中二噁英的排放浓度仅为0.012 ng-TEQ/m^3,远低于0.1ng-TEQ/m^3。

矿化垃圾筛上物替代水泥窑燃料的工业性试验研究

采用螺旋输送的方式将再次加工后的热值为12500kJ/kg以上、含氯量为0.13%左右的矿化垃圾投入水泥窑分解炉焚烧以替代水泥燃料,结果表明:添加垃圾后,除NOx实测浓度和排放速率显著下降外,水泥窑窑尾废气测点中总悬浮颗粒物(TSPs)、HCl、HF、SO2、CO污染物实测浓度和排放速率均显著上升,而且波动很大。2.5t/h的垃圾投加量对窑系统的影响较小,主要工艺参数均正常,无较大幅度的波动,但分解炉喂煤量调整较为频繁。入窑热生料中的S含量无明显变化,而K、Cl的含量显著升高,但均在可控范围内。添加垃圾后烧制的水泥熟料,其抗压强度、抗折强度、标准稠度用水量均有所降低,但变化不显著;初凝时间和终凝时间有所升高,熟料饱和比显著下降。

膨润土对重金属污染土壤的稳定化效果研究

试验以膨润土为吸附材料,采用人工配制不同浓度重金属溶液的方法测定了膨润土对Pb、Zn、Cd重金属的稳定化效果。结果表明:在不同重金属溶液中加入一定量的吸附材料膨润土后,膨润土对Pb、Zn、Cd的沉淀率均达85%以上;电镜扫描结果显示吸附材料表面吸附大量金属离子;进一步借助X射线衍射分析,膨润土与重金属离子生成Cd CO_3、Pb(NO_3)_2等新的物质。因此,膨润土可用于重金属污染治理。

固氮添加剂降低厨余垃圾堆肥中NH_3和H_2S排放

为了降低厨余垃圾堆肥过程中NH3和H2S恶臭气体的排放,该研究通过向堆肥物料中添加H3PO4+Mg(OH)2、Ca(H2PO4)2、FeCl3和β环糊精4种不同的氮素控制材料,同时以不添加控制材料的处理作为对照,研究控制材料添加对NH3和H2S排放的影响。结果表明控制材料的添加降低了堆肥体系的pH值,明显降低了堆肥物料的损失率;从电导率(electric conductivity)和发芽率指数(germination index)来看,5个处理的堆肥产品均达到腐熟的要求;4种控制材料的添加均不同程度减少了NH3和H2S的排放,但是减排机理不尽相同。总体来看FeCl3对NH3和H2S的控制效果最好,与对照相比,NH3和H2S的累积排放量分别降低了64.2%和52.0%。该研究结果为厨余垃圾堆肥过程中恶臭物质控制材料的筛选提供参考。

污泥热干化恶臭原位控制

以污泥热干化恶臭为研究对象,分别测定了污泥在100℃下和300℃下干燥后释放的不同组分恶臭气体含量及臭气浓度,筛选出主要的恶臭物质是硫化物和苯系物.针对主要恶臭污染物,在实验室内合成了污泥有机无机复合的原位除臭剂.在污泥中添加1%的除臭剂后,在100℃和300℃下干燥,恶臭气体的含量及臭气浓度均显著降低,从而实现了原位除臭.

污泥衍生燃料最佳气化温度模糊评价

采用自制的气化装置对垃圾RDF进行了气化实验。随着气化温度的升高,可燃气体的产率持续增加,在900℃时达到65.5%的最高值;气化底渣的产率逐渐降低,分别从300℃时的78.9%降到了900℃时的25.6%,焦油产率呈现先升高后降低的趋势,在600℃时达到了最大的焦油产量,约为31%左右。随着气化温度的升高,可燃气体中CO2的含量明显降低,而H2和CO的产量明显增加,CH4的产量也略有增加。500℃时,重金属Hg已全部挥发到大气中,重金属Pb、Cd、As、Cu的挥发高峰均在800℃以上,8种重金属的挥发性排序为:Hg>Pb>Cd>As>Zn>Cu>Cr>Ni。适合于污泥RDF的最佳气化温度为700℃,此时重金属挥发率适中,产气量最高,焦油产生量较小。

垃圾衍生燃料焚烧时重金属在气固两态的分布特性

采用自制的实验装置，将垃圾衍生燃料（RDF）在500-900℃焚烧温度下持续加热60min后，垃圾RDF中的Hg几乎全部挥发到气相中。随着焚烧温度的升高，6种重金属在气相中的浓度显著增加，在残渣中的浓度显著减少。添加5％的氯可使8种重金属元素在气相中的浓度极显著增加，重金属元素Zn、Cu、Pb、Cd、Hg在残渣中的含量都极显著减少，当有机氯含量增加到一定程度时，难挥发重金属Ni、Cr在气相中的浓度比对照增加了30％左右，添加5％与10％PVC相比，差异不显著。垃圾中水分增加时，Pb、Zn在气相中的浓度减小和秤残渣中的增加略明显，但水分变化对Cu的影响较小，而对Hg、Cd、Ni、Cr几乎没有影响。

水泥窑污泥间接干化原位除臭工业试验

采用自制的原位除臭剂,以人工喷洒的方式在北京水泥厂进行了原位除臭实验。北京水泥厂的恶臭背景值以污泥的干化车间2层最高,添加除臭剂后,4个监测点的臭气浓度都下降,尤其是污泥仓下降极显著,幅度达到89%以上,证明除臭剂的原位除臭效果显著。由于污泥仓内没有污泥与除臭剂的混合装置,造成除臭剂分布不均匀,污泥的螺旋输送环节有漏泥现象,而污泥泵送环节压差变化较大。

旁路除氯技术在水泥窑协同处置废弃物生产线的应用

0绪论 沁阳金隅水泥有限公司成立于2011年,是由北京金隅集团（股份）公司利用昊华宇航沁阳氯碱分公司排放的电石废渣作为替代石灰石原料,建成的2 500t/d水泥熟料的新型干法水泥生产线。在利用电石渣生产水泥的过程中,由于电石渣含有较多的有害成分（钾、钠、硫、氯等元素）,这些有害成分会对水泥窑的正常运转和产品质量造成严重的影响,其中氯元素是最主要的一种有害成分。

填埋场陈腐垃圾理化特性与资源化利用研究

以北京市某生活垃圾填埋场作为研究对象,探究了正规填埋场陈腐垃圾资源化利用问题。填埋区多点采集样品,按不同粒径段筛分和人工分拣后,对其理化特性进行分析。结果表明:腐殖土粒径主要集中在<60 mm区间,占垃圾总量的53.08%,而塑料等易燃垃圾多集中在>60 mm,占总量的30.46%,采用60 mm筛进行筛分,可有效实现该填埋场中腐殖土和易燃垃圾的分类。参照GB 8172—1987《城镇垃圾农用控制标准》,腐殖土总氮含量低,个别点位蛔虫卵死亡率未达标,其他指标均符合标准,可通过堆肥、补充氮源、作为水泥窑替代原料实现再利用。易燃垃圾平均热值为23.13 MJ/kg,含水率和灰分分别为15.32%和10.21%,依据GB 50634—2010《水泥窑协同处置工业废物设计规范》,可作为水泥窑替代燃料进行再利用。

生活垃圾堆肥过程中恶臭物质分析

恶臭污染已成为生活垃圾堆肥过程中的主要环境问题。以15~80mm粒径段的生活垃圾作为研究对象,利用嗅觉测定法和GC-MS分析了不同阶段堆肥尾气的臭气浓度和恶臭化合物的种类及其排放浓度,并对不同堆肥阶段臭气浓度和恶臭物质排放浓度的相关性进行分析。结果表明,垃圾堆肥过程中共检测到50种挥发性有机物,其中含硫恶臭物质5种,烃类化合物25种,芳香烃类化合物14种,其他物质6种。通过相关性分析,发现硫化氢、甲硫醚、二硫化碳、二甲二硫、1,3二甲基苯和邻二甲苯均与臭气浓度呈极显著相关（p〈0.01）,结合各恶臭物质的嗅阈值,15～80mm粒径段垃圾堆肥过程中恶臭物质优先控制的顺序为硫化氢〉甲硫醚〉二甲二硫〉二硫化碳〉1,3二甲基苯〉邻二甲苯。甲硫醇的嗅阈值非常低,即使其排放浓度很低,也会带来严重的臭气污染;NH3虽然对臭气浓度的贡献相对较小,但是其排放量很大,因此也应该对这2种恶臭物质进行重点监测和控制。该研究结果为生活垃圾堆肥过程中恶臭物质的监测、制定控制策略提供参考。

水泥窑批量协同处置生活垃圾技术

结合金隅集团水泥企业的实际情况和需求阐述水泥窑大批量协同处置生活垃圾技术可行性研究及成果。该项技术的创新点是采用高热值可燃筛上物直接入分解炉和低热值筛上物热解气体入分解炉的组合路线，提高协同处置生活垃圾量；在大批量协同处置生活垃圾的同时，对水泥窑系统烟气平衡影响小，对分解炉内煤粉燃烧、传热和碳酸盐分解影响小，对水泥窑操作均衡稳定影响小。目前该技术原生垃圾的处理量可望达到0．25～0．40t／t熟料，燃料替代率达到29％～49％。热解灰渣、旁路放风系统的窑灰等都可以作水泥混合材料和其它建材产品原料。环境效益和社会效益显著。

垃圾衍生燃料气化后的无机底渣制备透水砖试验研究

通过对垃圾气化后的无机底渣在制备透水砖中不同掺量和集灰比的试验研究,依据JC/T945—2005《透水砖》中的要求,对其孔隙率,保水性,透水系数和抗压强度4项指标进行测定,探索了不同底渣掺量和集灰比下透水砖性能的简单变化规律,并综合优选出最佳配合比为A-2,即水灰比为2.8,集灰比为3.0,气化底渣掺量为20%。

自制固氯剂对垃圾衍生燃料(RDF)的固氯效果分析

在粉碎后的垃圾中分别添加5%的CaO、Ca(OH)2、ZYgl作为固氯剂,研究了RDF成型率、落下强度、热值、着火性能及固氯效果。研究表明:三种添加剂均有利于RDF成型,成型率和落下强度均以ZYgl最高,分别为90%和81.8%;三种RDF热值均在14229kJ/kg左右,高于原垃圾的10881kJ/kg,燃料的着火性能降低了25%。添加5%CaO、Ca(OH)2、ZYgl制备成的RDF在800℃下焚烧2h后,N元素100%挥发,但S、Cl元素的挥发率大幅度降低,尤其以添加5%的ZYgl效果显著,S、Cl元素在800℃下的挥发率分别降为53.33%和15.91%。

污泥热干化过程中的恶臭释放与控制

北京水泥厂处置的污泥,平均含水率在80%以上,污泥中以C、O元素及有机物含量较高,适合于焚烧处理。VOCs中含有25种化合物、SVOC含有14种化合物。污泥在100℃下的真空烘箱内烘干过程中所释放的尾气中,氨的浓度最高,另外含有硫化氢及多种有机成分组分。将污泥干化车间尾气通入水泥窑分解炉后,有助于降低水泥窑窑尾的NOx排放。

自制调理剂对垃圾生物干化和臭气排放的影响

采用自制的多孔吸附材料,同时以玉米秸秆为对照,探索了自制材料对生物干化和恶臭排放的影响,结果表明:垃圾中添加自制的调理剂后,在生物干化的第3天就开始快速升温且保持较长时间的高温期。同时,呼吸强度也快速增加,但在生物干化的后期应加强通风,使得有机物分解产生的水分快速散失。自制调理剂对H2S和NH3的排放有显著的抑制作用,可作为生物干化的优选。

通风量对厨余垃圾堆肥腐熟度和氨气排放的影响

以厨余垃圾和玉米秸秆作为堆肥原料,采用好氧堆肥的方法,探讨了不同通风量对堆肥氨气和腐熟度的影响。结果表明:从温度、pH、固相C/N、电导率(EC)和发芽率指数(GI)来看,只有A1处理的堆肥没有达到完全腐熟,其余2个处理均达到腐熟;从氨气的排放来看,通气量越小,NH3排放越少,氮的损失越低;反之,通气量越大,NH3挥发量越高,氮的损失越高。综合考虑堆肥无害化、最终产品的腐熟度、营养元素的保留以及动力成本,厨余垃圾堆肥(以添加质量为15%的玉米秸秆作为调理剂)的适宜通风量为0.2 L/(kg·min)。

垃圾筛上物衍生燃料(RDF)粘结剂筛选

分别以5%的煤粉、CaO、污泥、电石渣作为添加剂,制备的垃圾RDF成型率和落下强度优于未添加对照组,RDF热值、储存性能均高于原垃圾,其中:RDF成型率和落下强度以电石渣最高,分别为90%和81.8%。热值以添加煤粉最高,达15899.2kJ/kg以上。原垃圾筛上物经过4周的储存后,产生1590mL渗滤液、挥发分含量减少了20.23%,臭度为五级,而RDF中均无渗滤液产生、挥发分无变化、臭味强度降为1级以下。灰色关联度计算结果表明:电石渣>煤粉>污泥>CaO,因此,电石渣是最佳粘结剂。