發(fā)布時(shí)間：2020-07-15 00:41

【摘要】：危險(xiǎn)廢物具有多種危害特性,焚燒是主要的處置方法。但隨著危險(xiǎn)廢物產(chǎn)量持續(xù)增加處,置能力嚴(yán)重不足,供需矛盾日趨加劇,委外成本逐年增高,減量化成為危廢管理的必然趨勢(shì)。涂料廢渣是一類典型的有機(jī)危險(xiǎn)廢物,產(chǎn)量巨大,含水率高,有機(jī)含量高,粘性大,閃點(diǎn)低,常規(guī)脫水方法的減量效果十分有限,熱干化過(guò)程能耗高,且面臨發(fā)生火災(zāi)和爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。課題組前期開(kāi)展的涂料廢渣堿性水熱實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示干重減量達(dá)52.1%,總減量為79.1%,但廢渣減量機(jī)制有待進(jìn)一步研究,且未對(duì)廢渣減量產(chǎn)物處理及對(duì)有機(jī)危廢水熱減量的普適性展開(kāi)系統(tǒng)研究,本文工作針對(duì)上述問(wèn)題集中展開(kāi):首先,涂料廢渣水熱產(chǎn)物特性分析結(jié)果表明,氣體產(chǎn)物的主要成分為烯烴和醇類。與廢渣原樣相比,堿性水熱剩余固體的生物毒性和對(duì)生態(tài)環(huán)境的綜合影響顯著增強(qiáng),發(fā)光抑制率從36.9%增加至41.6%。同時(shí),剩余固體的閃點(diǎn)從67.1°升高至85.7°,后續(xù)熱處置的安全性提高,熱值從26.2MJ/kg提高至27.0MJ/kg,具有開(kāi)發(fā)為燃料的潛能。脫水廢液呈褐色,pH=10.2,COD、TN和氨氮分別為142153mg/L、14156mg/L和13327mg/L,含有Ba、Cu、Ag、Zr、Se、Pd等重金屬元素,環(huán)境危害性極大。本文進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),涂料廢渣經(jīng)過(guò)堿性水熱處理后,1)脫水性能顯著改善:剩余固體接觸角從13.1°增加至106.8°,轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆杷晕镔|(zhì)。~(13)C-NMR數(shù)據(jù)分析處理后,疏水性指標(biāo)HI/HB從0.35(廢渣原樣)分別減小至0.34(水熱產(chǎn)物)和0.28(堿性水熱產(chǎn)物),疏水性顯著增強(qiáng)。FTIR光譜表明,廢渣水熱固體產(chǎn)物中O-H、N-H、C-O-C等極性鍵減少,C-H、C=C等非極性鍵則顯著增加,輸水官能團(tuán)增多。堿性水熱處理后,輸水官能團(tuán)的吸收峰進(jìn)一步增強(qiáng)。此外,帶負(fù)電親水官能團(tuán)的轉(zhuǎn)移增加了廢渣表面電荷,從-7.17±0.07mV(廢渣原樣)升高至-1.17±0.11mV(堿性水熱產(chǎn)物),顆粒間靜電斥力減小,利于團(tuán)聚,易于自由水分離。最終,廢渣中自由水含量從1.10g/gDS(原樣)增加至2.98g/gDS(水熱產(chǎn)物)和4.57g/gDS(堿性水熱產(chǎn)物)。2)干基轉(zhuǎn)化增強(qiáng):熱重曲線表明,水熱固體產(chǎn)物在310-320℃區(qū)間內(nèi)產(chǎn)生的失重峰顯著減小,堿性條件下該位置峰消失,轉(zhuǎn)移的有機(jī)物進(jìn)入液相,提高水熱液中COD和氨氮濃度。分子量分布表明,水熱處理后分子量分布向小分子方向移動(dòng),Mw1K的比例從0.04%(原樣)增加至8.24%(水熱產(chǎn)物)和17.54%(堿性水熱產(chǎn)物)。范式圖中隨溫度和時(shí)間的增加,廢渣脫水和脫羥作用明顯,增加NaOH濃度,脫甲基趨勢(shì)增強(qiáng),實(shí)驗(yàn)表明醚鍵斷裂并生成有機(jī)醇是導(dǎo)致堿性條件下廢渣強(qiáng)化脫甲基的具體原因。GC-MS分析表明,水熱液中存在大量醇類有機(jī)物,水熱液中PMMA單體甲基丙烯酸甲酯的發(fā)現(xiàn)證明了水熱過(guò)程中解聚的發(fā)生,堿性條件下酯發(fā)生皂化反應(yīng)也能生成醇。最終,廢渣中的有機(jī)物通過(guò)上述化學(xué)反應(yīng)充分進(jìn)入液相,實(shí)現(xiàn)干基減量�？偟膩�(lái)說(shuō),涂料廢渣分離的水分形成液相環(huán)境,有助于干基的溶解和加快化學(xué)傳質(zhì),固體中有機(jī)質(zhì)的減少改善固體表面的電負(fù)性和輸水性,幫助束縛水向自由水轉(zhuǎn)化,促進(jìn)脫水,即涂料廢渣水熱過(guò)程中水分和干基減量協(xié)同促進(jìn),加入NaOH后轉(zhuǎn)化更為徹底。廢渣減量分離出的水熱液有機(jī)污染嚴(yán)重,必須進(jìn)行無(wú)害化處理。利用吹脫脫氮法在pH=12,水溫50℃的條件下吹脫8h,可有效脫氮84.3%。H_2O_2投加量0.5ml/L,攪拌4h,第一級(jí)和第二級(jí)高級(jí)氧化作用對(duì)COD的去除效率分別為45.3%和24.5%,其中,第一級(jí)高級(jí)氧化主要依賴pH調(diào)節(jié)過(guò)程的酸析作用降低COD濃度,第二級(jí)高級(jí)氧化中羥基自由基發(fā)揮對(duì)有機(jī)物的強(qiáng)氧化作用。高級(jí)氧化出水按照回流比15:1進(jìn)入好氧生物系統(tǒng)(污泥濃度10g/L)停留4d后,有效降解COD61.7%。高通量分析表明活性污泥中微生物以變形菌和擬桿菌為主,對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng),還包括少量的放線菌和奇異球菌,能抵抗多種極端環(huán)境。生化系統(tǒng)出水深度高級(jí)氧化處理后去除COD47.4%,出水COD和氨氮分別為1175mg/L和112mg/L。由于廢水中剩余有機(jī)物降解困難,建議排入工業(yè)區(qū)廢水綜合處理站集中處理。為探究有機(jī)危險(xiǎn)廢物水熱減量的普適性和,實(shí)驗(yàn)采用單因素控制法考察了水熱溫度、反應(yīng)時(shí)間、物料含水率和催化劑投加量對(duì)六種有機(jī)危廢(蒸餾藥渣、制藥污泥、白色漆泥、生化污泥、含鉻污泥、磷化污泥)水熱減量效果的影響,其中,制藥污泥和白色漆泥具備開(kāi)展水熱減量工程應(yīng)用的潛能,因?yàn)槎吆屎陀袡C(jī)物濃度高,減量空間大。制藥污泥(含水率78.0%)中加入0.018g/gDS的硫酸,240℃水熱3h,污泥總減量和干重減量分別為74.9%和50.6%。白色漆泥(含水率70.3%,氫氧化鈉投加量0.13g/gDS)240℃反應(yīng)3h,減量效果為66.9%(總減量)和56.2%(干重減量)�？偟膩�(lái)說(shuō),水熱減量技術(shù)對(duì)有機(jī)危廢的基本要求是含水率不宜太低,有機(jī)濃度高且方便在設(shè)備中投入和排出。
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X703
【圖文】：

涂料廢渣催化水熱減量效能及機(jī)理研究2 實(shí)驗(yàn)材料與方法2.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料實(shí)驗(yàn)用涂料廢渣來(lái)自上海某汽車鎖具廠，含水率 77.5%，VA/TS 為 0.84，呈粘稠的半固態(tài)，有刺鼻氣味，如圖 2-1a。b，c，d 均取自浙江省臨海市醫(yī)化園區(qū)，味道刺鼻。b 為植物藥材經(jīng)蒸餾提取有用成分后產(chǎn)生的固體殘?jiān)ǚQ蒸餾藥渣），質(zhì)硬，粘性低，含水率僅為 15.6%。c 為制藥廢水在物化池絮凝產(chǎn)生的沉淀物（稱制藥污泥），呈粘稠的黑色膏狀物，含水率 78.0%。d 為白色漆泥，產(chǎn)生于醫(yī)療設(shè)備表面涂裝過(guò)程，呈純白色，粘度大，含水率約 70.3%。a b c d

圖 3-5 涂料廢渣水熱（Fig3-5 Hydrothermal (left) and alkaline hyd果的影響不大，COD 降解率（60.3%）然而，已有研究對(duì)于水熱液生物降解實(shí)作和長(zhǎng)達(dá)十天的生物停留時(shí)間很難在實(shí)更嚴(yán)重的堿性水熱液傳統(tǒng)生化降解工藝表 3-6 涂料廢渣水熱和Tab3-6 Physical and chemicalalkaline hydroth指標(biāo) 顏色 pH COD（mg/L水熱液 棕色 9.3 10209堿性水熱液 褐色 10.2 142153.6 腐蝕性測(cè)試

圖 5-26 磷化污泥水熱產(chǎn)物Fig5-26 Hydrothermal products of phosphating sludge機(jī)危廢水熱減量的特征技術(shù)與傳統(tǒng)熱干化和機(jī)械壓濾相比，優(yōu)勢(shì)在于降低干基質(zhì)量的同身的脫水性能，強(qiáng)化脫水效果。影響水熱技術(shù)減量效果的因素眾素（物料含水率、組成成分、粘性等）和外部因素（反應(yīng)溫度、體系壓力等），外在因素可通過(guò)單一變量控制法逐個(gè)優(yōu)化，但物料限性無(wú)法通過(guò)調(diào)整外在因素實(shí)現(xiàn)突破，因此，掌握物料基本物化特能否實(shí)現(xiàn)有效水熱減量的前提。表 5-2 有機(jī)危險(xiǎn)廢棄物的物化特性Tab5-2 Physicochemical Characteristics of Organic Hazardous Wast危險(xiǎn)廢物涂料廢渣蒸餾藥渣制藥污泥白色漆泥生化污泥含鉻污泥水率（%） 77.5 15.6 78.0 70.3 51.0 59.0 VS/TS 0.87 0.30 0.62 0.63 0.15 0.14

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4 任

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