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医疗垃圾焚烧烟气净化技术述评

2009-02-10 06:05 环卫科技网 王伟 卢欢亮 李明

医疗垃圾是指在对人和动物诊断、化验、处置、疾病预防等医疗活动和研究过程中产生的废弃物。医疗垃圾具有极强的传染性、生物毒性和腐蚀性,是《国家危险废物名录》(环发[1998]89号)文中列出的危险废物。焚烧法是破坏传染性有毒物质、减少体积和重量的最有效的方法之一。特别是2003年爆发非典疫情以后,国家明确规定医疗垃圾必须进行焚烧处理,以便有效控制病原体的扩散,保障人民身体健康。
医疗垃圾焚烧过程中将发生许多复杂的化学反应,因此焚烧烟气中含有大量对人体和环境有危害的二次污染物。与生活垃圾相比,医疗垃圾中有数量相当的含氯物质,可以达到35%左右,研究表明,氯元素是烟气中酸性气体HCl的主要来源,而且,氯容易与医疗垃圾中的重金属发生化学反应,生成颗粒粒径更小、挥发性更强的氯化物。医疗垃圾焚烧烟气中含有卤化氢、氮氧化物、硫氧化物、挥发性的重金属以及二恶英类等有毒有害的污染物。如果不经过有效处理,这些污染物极有可能在一定的条件下重新进入环境,造成二次污染。为此,必须采取严格的烟气净化措施,控制污染物的排放。我国于2001年颁布了《危险废物焚烧污染控制标准》(GB18484-2001),对医疗垃圾焚烧炉大气污染物排放浓度进行了限制。
1酸性气体的净化技术
根据吸附剂和反应产物的物质形态,酸性气体净化技术可分为湿法、半干法及干法三种。
1.1湿法
湿法是在填充塔中焚烧烟气与向下流动的碱液不断地在填料的空隙及表面接触并发生中和反应,使尾气中的污染气体有效地被吸收。基本工艺流程见图1。该法的最大优点为对酸性气体的去除效率高,并附带有去除高挥发性重金属物质(如汞)的潜力,但由于PCDD/PCDFs的水溶性甚低,故去除二恶英的效果不大。缺点是处理后的烟气需要再加热;产生的废液中通常有很多溶解性重金属盐类(如HgCl2、PbCl2等),氯盐浓度亦高达3%,必须进行再处理。

图1湿法净化工艺流程图
1.2半干法
半干法是利用高效雾化器将消石灰浆从塔底向上或从塔顶向下喷入干燥塔中,尾气与喷入的消石灰浆以并流或逆流的方式充分接触并发生中和作用。由于雾化效果佳(液滴的直径可低至30nm左右),气液接触面大,喷入的消石灰浆中水分可在喷雾干燥塔内完全蒸发,不产生废水,这样不仅可以有效降低烟气的温度,并且可以中和烟气中的酸性气体。其基本工艺流程见图2。

图2半干法净化工艺流程图
该法的优点是无废水处理;无须再加热;占地少;可同时去除其他酸性气体;运行费用比湿法低。缺点是喷嘴易磨损、结垢;石灰浆的输送线路易出故障;运行参数需严格控制以保证水分能完全蒸发。
1.3干法
干法是用压缩空气法将碱性固体粉末(消石灰或碳酸氢钠)直接喷入烟管或烟管上某段反应器内,使碱性消石灰粉与酸性废气充分接触和反应,从而达到中和烟气中的酸性气体并加以去除的目的。其基本工艺流程见图3。

图3干法净化工艺流程图
该法的优点是无废水产生;无烟气再加热系统;克服了半干法浆液的腐蚀、结垢、堵塞等问题;易操作易控制,运行成本低。缺点是吸附效率和吸附剂利用率低,这是由于固体与气体的接触时间有限且传质效果不佳。为了达到比较高的去除率,实际碱性固体的投加量约为理论量的2~3倍,这无疑增加了后续飞灰处理的压力。
1.4综合法
综合法是向高温烟气中喷入含有NaOH的降温水,在烟气降温的同时,NaOH与烟气中的酸性气体发生化学反应,降低烟气中的酸性气体、重金属和颗粒物的含量,随后向含水量很高的烟气喷入消石灰粉末,进一步净化烟气。其基本工艺流程图见图4。

图4综合法净化工艺流程图
该法的优点是结合了湿法、半干法和干法的优点提高吸收效率;可以使高温烟气迅速降温到200℃以下,避免二恶英的重新再合成。缺点是布袋除尘器的滤布容易受到湿废气的影响而阻塞,缩短使用寿命。
1.5几种净化技术的成本分析
一般地,湿法烟气净化系统的设备投资约占总投资的20~30%,半干法约占8~15%,干法低于8%;在运行管理方面,与湿法和半干法相比,干法工艺过程最简单,日常管理所需的费用最低;在中和药剂成本方面,则需要考虑中和药剂与酸性气体的摩尔比(即当量比)。图5表示了湿法、半干法和干法(烟道喷入和炉内喷入两种方式)三种净化技术对HC1的去除率与药剂当量比之间的关系。

图5HCI去除率与中和药剂当量比之间的关系图
从图5可以中看出,一方面,相同当量比条件下,湿法的效率最高,半干法次之,干法最低,而干法中烟道喷入方式要优于炉内喷入方式;另一方面,为达到85以上的去除率,所需的药剂量大约为干法:半干法:湿法=5:3:1。因此,在实际运行过程中,应根据所需的处理要求,充分结合湿法的高效率和干法的低成本,使总处理成本达到最小化。

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