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《等离子体处理固体废弃物技术》以固体废弃物(城市垃圾、工业固体废弃物及危险废弃物)等离子体处理的前沿研究成果为主要内容,共分为18章,第1章介绍固体废弃物来源与危害及现有治理技术, 第2章介绍等离子体热解、气化及熔融的技术原理及等离子体源, 第3章至第7章介绍废塑料、废橡胶、农林生物质垃圾、市政污泥、城市生活垃圾等固体废弃物的等离子体转化利用, 第8章至第18章介绍电子废弃物、电镀污泥、医疗垃圾、飞灰、含石棉废弃物、含氯废弃物、废旧武器弹药、舰船废弃物、化学武器、低放射性有机溶剂、中低放射性固体废弃物等工业固体废弃物及危险废弃物的等离子体无害化销毁。
20世纪60年代形成的等离子体科学与工程是涉及放电物理、放电化学、能源工程学等领域的一门交叉学科,进入20世纪80年代后,等离子体处理环境污染物技术成为国内外研究的热点领域之一。与其他污染治理技术相比,等离子体技术具有处理流程短、效率高、能耗低、适用范围广等特点。等离子体技术既可用于废气和废水处理,又可以处理有机固体废物,甚至危险废弃物。
等离子体可以分为高温等离子体和低温等离子体。高温等离子体指的是聚变等离子体,是星星中常见的一种等离子体,温度较高,温度范围为4000~20000K。而低温等离子体可以细分为热等离子体(直流电弧放电、射频放电等)和冷等离子体(电晕放电、辉光放电、介质阻挡放电等)。用于固体废弃物处理领域的等离子体主要是交流/直流等离子体、射频等离子体、微波等离子体,以及一些混合多级的热等离子体。等离子体用于固体废弃物处理领域已经有比较成熟而广泛的应用。利用等离子体可以处理各种类型的固体废弃物,如医疗垃圾、低放射性废物、生物质垃圾、城市垃圾等。
本书凝聚了近20年来包括中国、美国、法国、俄罗斯、日本、韩国、德国、波兰、捷克等国最前沿的等离子体处理固体废弃物研究成果,从等离子体热解、气化及熔融技术机理、等离子体发生器、有机固体废弃物资源化利用、危险废弃物销毁、气体和固体产物分析、技术与经济性分析到示范应用案例均做了详细论述。本书以固体废弃物(城市垃圾、工业固体废弃物及危险废弃物)等离子体处理的前沿研究成果为主要内容,共分为18章,第1章介绍固体废弃物来源与危害及现有治理技术, 第2章介绍等离子体热解、气化及熔融的技术原理及等离子体源,第3章介绍等离子体热解废塑料,第4章介绍等离子体热解废橡胶,第5章介绍等离子体热解气化农林生物质垃圾,第6章介绍等离子体气化熔融市政污泥,第7章介绍等离子体气化城市生活垃圾,第8章介绍等离子体热解熔融电子废弃物,第9章介绍等离子体熔融电镀污泥,第10章介绍等离子体热解熔融医疗垃圾,第11章介绍等离子体熔融固化飞灰,第12章介绍等离子体熔融玻璃化含石棉废弃物,第13章介绍等离子体热解销毁含氯废弃物,第14章介绍等离子体销毁废旧武器弹药,第15章介绍等离子体无害化处理舰船废弃物,第16章介绍等离子体销毁化学武器,第17章介绍等离子体降解低放射性有机溶剂,第18章介绍等离子体气化熔融中低放射性固体废弃物。
作者一直致力于等离子体环境技术的研发工作,积累了大量公开发表和未发表的等离子体技术资料和丰富的工程实践经验。现将等离子体处理固体废弃物的原理与技术前沿成果汇总,与读者进行分享交流,希望有更多的研究者关注等离子体环境技术,有更多的研究者关注等离子体环境技术的发展。本书可供从事环境、能源、等离子体、材料、化学等领域的科研人员及高等院校的师生参考。
第1章固体废弃物概述/001
1.1固体废弃物的认知001
1.1.1固体废弃物的定义001
1.1.2固体废弃物的分类及产生量002
1.1.3固体废弃物的污染与危害003
1.2固体废弃物的处理技术及分析004
1.2.1固体废弃物处理技术现状004
1.2.2固体废弃物处理的发展趋势005
参考文献005
第2章等离子体热解、气化及熔融的技术原理及等离子体源/007
2.1等离子体007
2.1.1等离子体的定义与分类007
2.2.2热等离子体的应用007
2.2等离子体处理固体废弃物技术的分类008
2.3用于处理固体废弃物的等离子体发生器008
2.3.1射频感应等离子体炬009
2.3.2微波等离子体炬009
2.3.3直流电弧等离子体炬010
2.3.4大功率交流电弧等离子体炬012
2.3.5小功率非热电弧等离子体炬013
2.3.6混合多级等离子体炬015
2.4等离子体处理固体废弃物进展017
参考文献018
第3章等离子体热解废塑料/021
3.1废塑料的危害与处理021
3.2等离子体热解废塑料系统021
3.2.1工艺流程021
3.2.2等离子体热解设备系统022
3.3技术影响参数与产物分析023
3.3.1等离子体反应器类型024
3.3.2水汽(反应气氛)和流量026
3.3.3输入能量与平衡027
3.3.4给料组分与尺寸027
3.3.5处理时间027
3.3.6气态产物028
3.3.7固体产物028
3.4等离子体裂解塑料机理分析029
3.5结论030
参考文献030
第4章等离子体热解废橡胶/031
4.1废橡胶处理现状031
4.2等离子体热解废橡胶技术原理032
4.3等离子体处理废橡胶系统033
4.3.1电弧等离子体炬033
4.3.2射频等离子体炬035
4.4技术影响参数与处理效果036
4.4.1等离子体反应器036
4.4.2载气成分037
4.4.3废橡胶与其他物质共同热解时的气相产物分布037
4.4.4取样位置对热解产物的影响038
4.4.5重金属迁移038
4.4.6电功率038
4.4.7进料速率039
4.4.8压力039
4.4.9气态产物分析与净化039
4.4.10固体产物分析与应用价值039
4.5结论040
参考文献042
第5章等离子体热解气化农林生物质垃圾/044
5.1农林生物质垃圾处理现状044
5.2等离子体处理农林生物质垃圾工艺流程044
5.3等离子体处理农林生物质垃圾系统045
5.3.1直流/交流电弧等离子体046
5.3.2微波等离子体047
5.3.3射频感应等离子体049
5.3.4多级等离子体处理系统050
5.4等离子体热解气化生物质原理052
5.5影响参数054
5.5.1等离子体反应器结构054
5.5.2原料特性055
5.5.3载气成分057
5.5.4输入功率058
5.5.5反应器压力058
5.5.6处理时间059
5.5.7温度059
5.5.8固体产物059
5.5.9气体产物060
5.6等离子体处理系统比较062
5.7能量平衡与成本分析063
5.8合成气用途064
5.9展望066
参考文献066
第6章等离子体气化熔融市政污泥/069
6.1市政污泥处理现状069
6.2等离子体处理市政污泥系统070
6.2.1处理工艺流程对比070
6.2.2处理系统对比072
6.3等离子体气化熔融污泥机理075
6.4技术影响参数075
6.4.1等离子体炉型075
6.4.2给料类型076
6.4.3载气成分076
6.4.4原材料含水量077
6.4.5处理时间077
6.5产物分析078
6.6等离子体气化熔融污泥模型079
6.7产能分析082
6.8示范工程083
6.9等离子体熔融污泥技术的对比分析083
参考文献084
第7章等离子体气化城市生活垃圾/086
7.1城市生活垃圾处理现状086
7.2等离子体气化垃圾技术原理087
7.3等离子体气化垃圾处理工艺089
7.4等离子体气化系统091
7.4.1美国西屋等离子体垃圾处理系统091
7.4.2欧洲等离子体公司的等离子体垃圾处理系统093
7.4.3加拿大普拉斯科能源公司垃圾处理系统093
7.4.4英国先进等离子体公司垃圾处理技术094
7.4.5美国综合环保技术系统095
7.4.6两级处理工艺096
7.4.7混合等离子体处理系统097
7.4.8微波等离子体垃圾处理系统097
7.4.9等离子体气化与氢气回收联合系统098
7.4.10双等离子体炬气化垃圾系统099
7.5等离子体处理垃圾技术的商业应用对比100
7.6技术影响参数101
7.6.1给料垃圾类型101
7.6.2载气成分103
7.6.3蒸汽-空气质量比104
7.6.4等离子体功率104
7.6.5当量比105
7.6.6温度105
7.6.7氧气燃料比106
7.6.8原料进料速率106
7.7等离子体气化产物分析107
7.7.1尾气净化和尾气组分107
7.7.2熔渣特征108
7.8等离子体气化垃圾的气化平衡模型111
7.8.1气化过程的平衡建模111
7.8.2灿用分析113
7.9等离子体气化熔融工艺模型115
7.10等离子体碳气化热力学平衡模型116
7.11应用实例与成本分析117
7.12展望119
参考文献120
第8章等离子体热解熔融电子废弃物/125
8.1电子废弃物处理现状125
8.2等离子体热解熔融电子废弃物原理126
8.3等离子体裂解电子废弃物系统128
8.3.1转移电弧系统129
8.3.2非转移电弧系统132
8.3.3微波系统132
8.4技术影响参数133
8.4.1放电功率133
8.4.2处理时间134
8.4.3给料组分134
8.4.4重金属迁移134
8.4.5热解温度135
8.5降解产物分析135
8.5.1气态产物135
8.5.2液态和固态产物135
8.5.3金属回收评估136
8.6应用实例与成本分析138
8.7等离子体热解熔融电子废弃物的比较分析140
参考文献141
第9章等离子体熔融电镀污泥/143
9.1电镀污泥的危害与处理143
9.2等离子体熔融电镀污泥机理144
9.3等离子体熔融电镀污泥系统145
9.3.1直流电弧等离子体系统145
9.3.2射频等离子体系统146
9.4技术影响参数147
9.4.1等离子体反应器类型147
9.4.2比能147
9.4.3添加剂148
9.4.4气相产物148
9.4.5固相产物149
9.5结论149
参考文献150
第10章等离子体热解熔融医疗垃圾/151
10.1医疗垃圾的危害与处理151
10.2等离子体热解医疗垃圾原理152
10.3等离子体热解医疗垃圾工艺流程153
10.4等离子体热解医疗垃圾系统154
10.4.1固定床系统154
10.4.2移动床系统155
10.4.3多级等离子体系统156
10.5技术影响参数159
10.5.1等离子体炉型与结构159
10.5.2载气成分159
10.5.3给料组分和给料条件159
10.5.4增塑剂、稳定剂或添加剂160
10.5.5等离子体炬数量的影响160
10.5.6停留时间的影响160
10.5.7等离子体处理温度的影响161
10.6热解熔融产物161
10.6.1气体产物161
10.6.2重金属迁移162
10.6.3熔渣特征162
10.7等离子体炉的模型162
10.8应用案例164
10.8.150kg/h等离子体处理医疗垃圾系统164
10.8.2等离子体特种垃圾焚烧炉165
10.9等离子体热解玻璃化医疗废物的比较与展望166
参考文献168
第11章等离子体熔融固化飞灰/170
11.1垃圾焚烧与垃圾焚烧飞灰处理170
11.2等离子体熔融玻璃化焚烧飞灰机理171
11.2.1二吖恶英分解机理171
11.2.2重金属固化机理173
11.3等离子体熔融焚烧飞灰系统173
11.3.1直流等离子体系统173
11.3.2交流等离子体系统181
11.3.3射频等离子体系统182
11.4技术影响参数183
11.4.1氧硅比183
11.4.2气氛183
11.4.3添加剂184
11.4.4等离子体能量184
11.4.5温度184
11.4.6处理时间185
11.4.7炉渣冷却方法186
11.4.8重金属迁移186
11.4.9反应器压力187
11.4.10原材料组成187
11.5熔融过程产物分析188
11.5.1固体产物特征与资源化利用188
11.5.2气态产物成分与净化190
11.6工程实例190
11.7等离子体系统的处理效果比较分析193
参考文献199
第12章等离子体熔融玻璃化含石棉废弃物/203
12.1废石棉的危害与处理203
12.2等离子体处理石棉废弃物的机理204
12.3等离子体处理石棉废弃物系统204
12.3.1电弧等离子体204
12.3.2微波等离子体205
12.4技术影响参数206
12.4.1等离子体反应器类型206
12.4.2温度206
12.4.3进料速率206
12.4.4载气类型207
12.4.5等离子体能量207
12.5熔融过程产物分析207
12.5.1气态产物207
12.5.2固体产物207
12.6工程实例208
参考文献208
第13章等离子体热解销毁含氯废弃物/210
13.1含氯废弃物的处理现状210
13.2等离子体处理含氯废弃物的机理211
13.3等离子体处理含氯废弃物系统212
13.3.1转移电弧212
13.3.2非转移电弧214
13.3.3电感耦合等离子体217
13.4技术影响参数219
13.4.1气氛219
13.4.2功率219
13.4.3氢气添加剂219
13.4.4等离子体炉温220
13.4.5熔渣黏度220
13.4.6进样速率和淬灭速率220
13.5裂解过程产物分析与机理221
13.5.1气态产物成分与净化221
13.5.2固体产物分析及资源化221
13.6能耗和成本分析222
13.7工程案例222
13.7.1氯硅烷废物资源化222
13.7.21MW等离子体裂解炉223
13.7.3PCB废料裂解224
13.7.4220吨城市垃圾和汽车废渣的工厂224
13.7.5PLASCON等离子体弧技术225
13.7.6等离子体转换系统225
13.7.7等离子体弧离心处理POPs226
13.7.8有机氟工业残渣的处理226
13.8等离子体销毁含氯废弃物系统对比226
参考文献228
第14章等离子体销毁废旧武器弹药/230
14.1旧武器弹药及处理方法230
14.2废旧武器弹药等离子体处理系统230
14.2.1固定式系统230
14.2.2移动式系统231
14.3处理产物232
14.3.1气相产物232
14.3.2固相产物232
14.4等离子体处理优势233
参考文献234
第15章等离子体无害化处理舰船废弃物/235
15.1舰船废弃物及处理方法235
15.2舰船废弃物等离子体处理系统235
15.2.1系统组成235
15.2.2常规固体废弃物处理237
15.2.3油泥废弃物处理238
15.3技术影响参数与降解结果239
15.3.1处理时间239
15.3.2气相产物239
15.3.3等离子体炬功率240
15.3.4过滤设备尺寸240
15.3.5白烟的去除240
15.4展望240
参考文献241
第16章等离子体销毁化学武器/242
16.1化学武器及处理方法242
16.2等离子体销毁系统与机理243
16.2.1微波系统243
16.2.2射频等离子体系统245
16.2.3等离子体旋转炉246
16.2.4热销毁-烟气等离子体净化组合系统246
16.2.5低温等离子体净化器247
16.3技术参数与销毁效果248
16.3.1等离子体反应器类型248
16.3.2添加气249
16.3.3进料速率249
16.3.4初始浓度250
16.3.5气、液相产物250
16.3.6固体产物250
16.4展望251
参考文献251
第17章等离子体降解低放射性有机溶剂/252
17.1低放射性有机溶剂来源252
17.2低放射性有机溶剂现有处理技术253
17.2.1热处理法253
17.2.2H2O2-Fe2 /TiO2处理法253
17.2.3等离子体法253
17.3等离子体降解低放射性有机溶剂机理与系统254
17.3.1等离子体降解有机溶剂机理254
17.3.2批量处理系统255
17.3.3连续循环处理系统256
17.4技术影响参数257
17.4.1等离子体反应器类型257
17.4.2处理时间258
17.4.3给料速率258
17.4.4载气类型258
17.5降解产物与降解动力学259
17.5.1气相产物259
17.5.2液相产物259
17.5.3降解动力学260
17.6结论260
参考文献261
第18章等离子体气化熔融中低放射性固体废弃物/262
18.1放射性固体废弃物处理现状262
18.2等离子体气化熔融放射性固体废弃物机制263
18.3等离子体处理放射性固体废弃物系统263
18.3.1转移电弧等离子体熔融炉263
18.3.2非转移电弧等离子体熔融系统265
18.3.3射频等离子体反应器267
18.4技术影响参数268
18.4.1给料类型268
18.4.2载气268
18.4.3停留时间268
18.4.4温度268
18.5气化熔融产物269
18.6展望270
参考文献270 2100433B
固体废弃物(Solid Waste)是指在社会的生产、流通、消费等一系列活动中产生的一般不再具有原使用价值而被丢弃的以固态和半固态存在的物质。固体废弃物问题是伴随人类文明的发展而产生的。人类最早遇到的...
4.1.1 固体废弃物的定义、研究目的固体废弃物(solid waste),简称“废物”,亦称“垃圾”,是人类生产、生活过程中不断废弃的各种固态或半固态(泥浆状)物质。应该指出的是,废物的概念具有相对...
固体废弃物的处置和固体废弃物的处理原则上没有什么区别对固体废物的基本处理(处置)方法 固体废物处理技术涉及物理学、化学、生物学、机械工程等多种学科,主要处理技术有如下几方面: (1) 固体废物的预处理...
固体废弃物垃圾外运记录表
日期 重量(吨) 安全监督 日期 重量(吨) 安全监督 1 17 2 18 3 19 4 20 5 21 6 22 7 23 8 24 9 25 10 26 11 27 12 28 13 29 14 30 15 31 16 固体废弃物垃圾外运量记录表 20 年 ( )月 总监:
固体废弃物处置记录表
序 号 日期 处置量 (吨) 处置人 利用单位名称 清运人 处置利用方式 备注 1 2 3 4 5 6 固体废弃物处置记录表
《固体废弃物处理》共分7章。第1章为绪论,讲述了固体废弃物的概念、来源、数量与分类、污染、污染控制措施与管理;第2章为固体废弃物的预处理,重点讲述了固体废弃物的收集、运输、压实与破碎;第3章介绍固体废弃物分选的常用方法与基本原理:第4章为固体废弃物的处置,主要介绍了固体废物的焚烧处理、热解处理、生物转化处理、土地填埋处理的原理与技术路线;第5、6、7章主要介绍了煤矸石、粉煤灰、尾矿等三种主要固体废弃物的来源、性质及其综合再利用的处理途径。
DDBD等离子体工业废气处理成套设备拥有独立自主知识产权,历经18年,该技术的发明为化工清洁生产奠定了基础,是近代化学工业生产的一次技术革命。 申请二十六项国家专利,在等离子体技术的工业化应用方面走在了世界最前列,国际领先、属于真正的中国创造。
与目前国内常用的异味气体治理方法相比较,DDBD等离子体工业废气处理技术具有以下特点:
DDBD低温等离子体技术应用于恶臭气体治理,具有处理效果好,运行费用低廉、无二次污染、运行稳定、操作管理简便、即开即用等优点。
①DDBD介质阻挡放电产生电子能量高,低温等离子体密度大,达到常用等离子技术(电晕放电)的1500倍,几乎可以和所有的恶臭气体分子作用;
②DDBD技术反应速度快,气体通过反应区的速度达到3-15米/秒,即达到很好的处理效果,其他技术气体通过反应区的速度0.01米/秒都很难达到DDBD的处理效果;
③气体通过部分,全部采用陶瓷、石英、不锈钢等防腐蚀材料,电极与废气不直接接触,根本上解决了低温等离子体技术设备腐蚀问题;其他技术是气体与电极直接接触,电极在3个月或1年内会造成严重腐蚀,即使通过的气体没有腐蚀性,自身所产生的臭氧也会把电极造成腐蚀;
④DDBD主机为成套工业废气处理装置,前面配有DDBD专用塔,能有效去除废气中的粉尘和水分,操作简单;
⑤自动化程度高,设备启动、停止十分迅速,随用随开,对于部分化工生产的不连续性,可以在生产时开启,不生产的间隙停止运行,大量的节约能源;
⑥运行成本较低,比常用的蓄热式燃烧炉RTO节约运行费用5-8倍,每立方米气量运行费用仅为0.3~0.9分钱,部分高浓度废气可以通过空气稀释后用DDBD技术处理;
⑦应用范围广阔,基本不受气温和污染物成分的影响,对恶臭异味的臭气浓度有良好的分解作用,恶臭异味的去除率达80-98%,处理后的气体臭气浓度达到国家标准;
⑧DDBD技术处理工业废气技术不是水洗技术,是通过高能量等离子体对污染物的直接击穿和直接轰击,使分子链断裂,并非污染物的转移;
⑨重要特点:以非甲烷总烃为例,用色谱法检测,非甲烷总烃去除率也许只有45%,但恶臭异味的去除率达93%。这是因为非甲烷总烃经过处理后,部分分子变成小分子,用色谱法检测时,依然表现为非甲烷总烃;恶臭异味的去除率高,表明实际已经分解了93%以上的污染物质,因为分解后的物质也有部分有异味;
⑩DDBD技术是真正的中国创造,欧美及亚洲国家正在引进我国技术,解决二恶英污染问题,DDBD技术对二恶英这个世界难题,已经是成熟工艺,因为二恶英类物质含有氯,多数是亲电子基团,更容易被电子轰击。
拥有自主知识产权的DDBD技术采用双介质阻挡放电(Double Dielectric Barrier Discharge,简称DDBD)形式产生等离子体,所产生等离子体的密度是其他技术产生等离子体密度的1500倍,该技术是派力迪公司与复旦大学共同研发成功的。自1994年由复旦大学开始研发,最初用于氟利昂类(Freon)、哈隆类(Halong)物质的分解处理,是国家为了研究保护地球臭氧层而设立的科研项目。后来与派力迪合作研发拓宽其应用领域,延伸至工业恶臭、异味、有毒有害气体处理。派力迪开创了DDBD技术大规模化工业应用的先河,该技术节能、环保,应用范围广,所有化工生产环节产生的恶臭异味几乎都可以处理,并对二恶英有良好的分解效果,侯立安院士评价说:"DDBD技术的发明,为化工清洁生产奠定基础,是近代化学工业生产的一次技术革命",该技术世界首创、国际领先,属于真正的中国创造。
DDBD等离子体工业废气处理技术是派力迪公司由复旦大学引进吸收,已研制出标准化废气治理设备,利用所产生的高能电子、自由基等活性粒子激活、电离(但化工医药场所一般不推荐使用,存在高压放电容易爆炸的危险)、裂解工业废气中的各组成份,使之发生分解,氧化等一些列复杂的化学反应,再经过多级净化,从而消除各种污染源排放的异味、臭味污染物,使有毒有害气体达到低毒化、无毒化,保护人类生存环境。
DDBD等离子体工业废气处理技术作为一种新的环境污染治理技术,由于其对污染物分子的高效分解且处理能耗低等特点,为工业废气的处理开辟了一条新的思路。该技术的应用,具有现代化工业生产里程碑的意义。