吸附有二噁英的活性炭的回收技术探讨

环境污染与防治网络版第4期2015年4月吸附有二噁英的活性炭的回收技术探讨吸附有二噁英的活性炭的回收技术探讨胡堃1,2李黎1,2(1.重庆赛迪冶炼装备系统集成工程技术研究中心有限公司，重庆401122；2.国家钢铁冶炼装备系统集成工程技术研究中心，重庆400013)摘要摘要以某钢铁企业烧结烟气二噁英脱除为例，基于低温脱氯分解二噁英技术，提出了吸附后活性炭的回收方案：(1)首先通过低温脱氯法将布袋收集的除尘灰中的二噁英分解，实现除尘灰的无害化；(2)再通过“水浸除盐+浮选收碳”工艺，将除尘灰中的活性炭分离，实现活性炭的回收利用。经核算，该技术系统的设备投资费用约为15万元，运行成本约175元/h。关键词关键词活性炭二噁英回收低温脱氯二噁英被称为“地球上毒性最强的毒物”，近年来成为了社会公众广泛关注的大气污染物之一。大气环境中的二噁英来源较复杂，主要来源包括钢铁冶炼、有色金属冶炼、焚烧生产、汽车尾气等。活性炭是一种常用的二噁英吸附剂，携流式活性炭吸附二噁英工艺因投资少、结构简单、脱除效率高而成为了广泛使用的烟气二噁英末端治理方法[1]。携流式活性炭吸附二噁英工艺也存在几个明显的缺点：二噁英仅从气相转移到了固相，吸附二噁英后的活性炭成为危险固废，存在二次污染的隐患；吸附有二噁英后的活性炭难以回用，活性炭消耗成本巨大。本研究针对吸附二噁英后活性炭的无害化及回收的技术进行了探讨，以寻求合理可行的技术方案。1固相中二噁英的处理技术固相中二噁英的处理技术目前，针对固相中二噁英的脱除技术主要包括高温加热熔融法及低温脱氯分解法[2-3]。此外，超临界水氧化分解、光化学分解、低温等离子体分解等新技术也被应用于固相中二噁英的处理研究，但相关技术还不成熟且处理成本过高，仅处于实验室研究阶段[4-5]。高温加热熔融法是通过将含二噁英的固体加热到1350～1500℃左右的熔融温度，使其中的二噁英分解，具有灰渣减量近半、避免二噁英再次生成的优点，是美国、德国、日本等国家推荐的生活垃圾焚烧飞灰处理技术[6]。但由于处理温度较高，同时挥发的低熔点金属（如Hg）需进行无害化处理，导致成本较高，难以推广[7]。低温脱氯分解二噁英技术最早是由HAGENMAIER提出的，他发现垃圾焚烧过程产生的飞灰能够在低温（250～450℃）、缺氧条件下促进二噁英和其他氯代芳香化合物发生脱氯/加氢反应[8]，或是切断与氧气交联结构的反应，从而实现二噁英的分解，也称为低温脱氯还原法。STIEGLIZ等[9]对低温加热条件下固相中二噁英的热分解特性进行了系统研究，结果表明气氛、加热温度和加热时间对飞灰中二噁英的分解效率以及脱附气体中二噁英的含量都有较大影响。用低温脱氯还原法处理二噁英，当氧浓度增加时，在低温范围内会出现二噁英的再生反应，因此必须严格控制气氛中氧含量；加热时间一般都在1～2h，时间过长二噁英的分解效率反而不高；加热温度一般在250～400℃之间，对于不同种类的尘1第一作者：胡堃，男，1985年生，博士，工程师，主要从事钢铁行业能源环保相关技术的研发工作。1环境污染与防治网络版第4期2015年4月灰，存在一个使其中二噁英分解效率最高的最佳加热温度，这需要通过实验来确定。表1总结了国内外采用低温脱氯还原法处理尘灰中二噁英的实验结果。表1低温脱氯还原法处理固相中二噁英的实验结果低温脱氯还原法处理固相中二噁英的实验结果二噁英设备温度/℃反应时间/h反应气氛原灰/(ngTEQ·g-1)处理后/(ngTEQ·g-1)尾气/(ngTEQ·m-3)去除率/%文献实验室高温反应釜3501.0氮气0.6840.02696.2[10]实验室焚烧炉3002.0氮气296.00025.00091.6[11]实验室管式加热器4001.0氮气206.60003.53100.0[12]实验室管式加热器4001.0氮气68.6500.20099.7[13]现场电热反应器(500kg/h)3501.0氮气0.6000.00299.7[14]现场电热反应器(80kg/h)4151.2氮气3.5000.0190.00299.5[15]低温脱氯还原法解决了熔融法等高温处理方法处理成本高的问题，两者建设费用和运行费用的对比详见表2。由表2可见，低温脱氯还原法由于操作简便、能耗低，且活性炭上的二噁英脱附后可以回收再利用，是目前脱除固相中二噁英最经济、有效的方法之一。表2熔融法和低温脱氯还原法的费用比较熔融法和低温脱氯还原法的费用比较(处理规模处理规模1t/h)项目熔融法低温热分解法建设费11/6耗电/（kW·h）980330配制面积/m2480170运营人员10名不需要专业运营人员人工费/万元108722吸附有二噁英的活性炭的回收方案吸附有二噁英的活性炭的回收方案基于上述低温脱氯还原法，以钢铁企业烧结烟气二噁英处理为