Войти
Термодесорбция - это технология восстановления окружающей среды, которая использует тепло для повышения летучести загрязняющих веществ таким образом, чтобы их можно было удалить (отделить) от твердой матрицы (обычно почвы, ила или фильтрационной корки). Затем испаряющиеся загрязнители либо собираются, либо термически уничтожаются. Таким образом, система термодесорбции состоит из двух основных компонентов; собственно десорбер и система очистки отходящих газов. Термическая десорбция - это не сжигание.
Термический десорбция впервые появилась как технология очистки окружающей среды в 1985 году, когда она была указана в Протоколе решения для участка McKin Company Superfund в водоразделе Ройал-Ривер в штате Мэн..
Это часто называют термической десорбцией «при низкой температуре», чтобы отличить ее от высокотемпературного сжигания. Первым проектом термодесорбции с прямым нагревом была обработка 8000 тонн загрязненной токсафеном (хлорированным пестицидом) песчаной почвы на территории SS Flying Services в Марианне, штат Флорида, в 1990 году, а в более поздних проектах превышение 170 000 тонн на Cape Fear месторождение каменноугольной смолы в 1999 году. Отчет о состоянии Агентства по охране окружающей среды США показывает, что термическая десорбция использовалась на 69 площадках Superfund в течение 2000 финансового года. Кроме того, были завершены сотни проектов по реабилитации с использованием термодесорбции на объектах, не входящих в фонд Superfund.
Для вариантов обработки на месте, только сжигание и стабилизация использовались на большем количестве участков Superfund. Сжигание страдает от плохого общественного признания. Стабилизация не является постоянным средством защиты, поскольку загрязняющие вещества все еще остаются на месте. Термодесорбция - широко распространенная технология, которая обеспечивает постоянное решение по экономически конкурентоспособной цене.
Первая в мире крупномасштабная термодесорбционная установка для обработки ртутьсодержащих отходов была построена в Вёльзау для восстановления химического завода Marktredwitz (основанного в 1788 году), который считался старейшим в Германии. Эксплуатация началась в октябре 1993 года, включая первую фазу оптимизации. В период с августа 1993 года по июнь 1996 года было успешно переработано 50 000 тонн загрязненных ртутью твердых отходов. Из почвы и завалов было извлечено 25 метрических тонн ртути. К сожалению, завод в Марктредвице часто неправильно понимается в литературе только как экспериментальный завод.
Сегодня доступно множество типов десорберов. Некоторые из наиболее распространенных типов перечислены ниже.
Большинство В роторных системах непрямого нагрева используется наклонный вращающийся металлический цилиндр для нагрева подаваемого материала. Механизм теплопередачи обычно теплопроводный через стенку цилиндра. В системах этого типа ни пламя, ни продукты сгорания не могут контактировать с сырьем или отходящими газами. Думайте об этом как о вращающейся трубе внутри печи, оба конца которой выходят за пределы печи. Цилиндр для полномасштабных мобильных систем обычно имеет диаметр от пяти до восьми футов с длиной нагрева от двадцати до пятидесяти футов. С кожухом из углеродистой стали максимальная температура твердых тел составляет около 1000 ° F, в то время как температура в цилиндрах из специального сплава достижима до 1800 ° F. Общее время пребывания в десорбере этого типа обычно составляет от 30 до 120 минут. Производительность обработки может составлять от 2 до 30 тонн в час для мобильных единиц.
Ротационные десорберы с прямым нагревом широко использовались на протяжении многих лет для обработки почв, загрязненных нефтью, и почв, загрязненных Законом о сохранении и восстановлении ресурсов опасными отходами в соответствии с определением США. Государственное агентство по охране окружающей среды. В статье 1992 года об обработке почв, загрязненных нефтью, было подсчитано, что от 20 до 30 подрядчиков имеют в наличии от 40 до 60 роторных сушильных систем. Сегодня это, вероятно, ближе к 6-10 подрядчикам с 15-20 коммерчески доступными портативными системами. В большинстве этих систем используется вторичная камера сгорания (дожигатель) или каталитический окислитель для термического разрушения летучих органических веществ. Некоторые из этих систем также имеют гашение и скруббер после окислителя, что позволяет им обрабатывать почвы, содержащие хлорированные органические вещества, такие как растворители и пестициды. Десорбционный цилиндр для полномасштабных транспортируемых систем обычно имеет диаметр от четырех до десяти футов с длиной нагрева от двадцати до пятидесяти футов. Максимальная практическая температура твердых частиц для этих систем составляет от 750 до 900 ° F в зависимости от материала, из которого изготовлен цилиндр. Общее время пребывания в десорбере этого типа обычно составляет от 3 до 15 минут. Производительность по переработке может составлять от 6 до более 100 тонн в час для мобильных единиц.
Винтовые системы с подогревом также являются системами с косвенным обогревом. Обычно они используют желоб с рубашкой и двойным зацепляющимся шнеком. Сами шнеки часто содержат каналы для теплоносителя для увеличения площади поверхности теплопередачи. В некоторых системах вместо теплоносителя используются электрические резистивные нагреватели и может использоваться один шнек в каждом корпусе. Шнеки могут иметь диаметр от 12 до 36 дюймов для полномасштабных систем и длиной до 20 футов. Узлы шнек / желоб можно подключать параллельно и / или последовательно для увеличения производительности. Продемонстрированы полномасштабные возможности до 4 тонн в час. Этот тип системы оказался наиболее успешным при переработке отходов нефтепереработки.
Раньше существовала непрерывная инфракрасная система, которая больше не используется. Теоретически микроволны были бы отличным техническим выбором, поскольку можно добиться равномерного и точно контролируемого нагрева без проблем с загрязнением поверхности теплопередачи. Можно только догадываться, что капитальные затраты и / или затраты на электроэнергию не позволили разработать микроволновый термодесорбер в промышленных масштабах.
Доступны только три основных варианта очистки отходящих газов. Летучие загрязнители в отходящих газах могут либо сбрасываться в атмосферу, либо собираться, либо уничтожаться. В некоторых случаях используются как система сбора, так и система уничтожения. Помимо удаления улетучивающихся компонентов, из отходящего газа необходимо также удалять твердые частицы (пыль), которые выходят из десорбера.
При использовании системы сбора отходящие газы необходимо охлаждать для конденсации большей части улетучивающихся компонентов в жидкость. Отходящий газ будет выходить из большинства десорберов в диапазоне 350–900 ° F. Затем отходящий газ обычно охлаждается до температуры от 120 до 40 ° F, чтобы сконденсировать основную часть летучей воды и органических загрязнителей. Даже при 40 ° F могут оставаться измеримые количества неконденсирующихся органических веществ. По этой причине после стадии конденсации обычно требуется дополнительная обработка отходящего газа. Охлажденный отходящий газ можно обрабатывать адсорбцией углем или термическим окислением. Термическое окисление может осуществляться с использованием каталитического окислителя, дожигателя или путем направления отходящего газа к источнику тепла сгорания для десорбера. Объем газа, требующий обработки для десорберов с непрямым нагревом, составляет часть объема газа, необходимого для десорбера с прямым нагревом. Это требует меньшего размера линий контроля загрязнения воздуха для газообразных технологических выбросов. Некоторые системы термодесорбции рециркулируют газ-носитель, тем самым дополнительно уменьшая объем газообразных выбросов.
Конденсированная жидкость от охлаждения отходящего газа разделяется на органическую и водную фракции. Вода либо утилизируется, либо используется для охлаждения обработанных твердых частиц и предотвращения образования пыли. Конденсированная жидкая органика удаляется с участка. В зависимости от состава жидкость либо рециркулируют в качестве дополнительного топлива, либо уничтожают в установке для сжигания отходов. Термодесорбер, удаляющий 500 мг / кг органических загрязнителей из 20 000 тонн почвы, произведет менее 3 000 галлонов США (11 000 л) жидких органических веществ. По сути, 20 000 тонн загрязненной почвы можно сократить до менее чем одной автоцистерны с извлеченными жидкими остатками для утилизации за пределами площадки.
Десорберы, в которых используются системы уничтожения отходящих газов, используют сжигание для термического разрушения испаряющихся органических компонентов, образующих CO, CO2, NOx, SOx и HCl. Блок разрушения может называться дожигателем, вторичной камерой сгорания или термическим окислителем. Каталитические окислители также могут использоваться, если содержание органических галогенидов в загрязненной среде достаточно низкое. Независимо от названия, установка для разрушения используется для термического разрушения опасных органических компонентов, которые были удалены (улетучились) из почвы или отходов.
T. Макгоуэн, Т., Р. Карнес и П. Хулон. Сжигание загрязненной пестицидами почвы на участке Суперфонда, документ по проекту реабилитации участка Суперфонда SS Flying Services, Марианна, Флорида, представленный на конференции HazMat '91, Атланта, Джорджия, октябрь 1991 г.
