[發(fā)明專(zhuān)利]一種皮革污泥熱裂解生成的碳質(zhì)材料的冷封閉方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410227707.6
• 申請(qǐng)日: 2014-05-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104016727A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳楷翰;李小文;陳志偉;吳啟輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 泉州師范學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): C04B41/89
• 分類(lèi)號(hào): C04B41/89
• 代理公司: 泉州市文華專(zhuān)利代理有限公司 35205
• 代理人: 陳雪瑩

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及一種皮革污泥熱裂解生成的碳質(zhì)材料的冷封閉方法。

【背景技術(shù)】

皮革行業(yè)是我國(guó)輕工行業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)和重要的出口創(chuàng)匯型行業(yè)。從全球皮革行業(yè)看，皮革年總需求量約為2億多m2，相當(dāng)于約3億張牛皮(標(biāo)準(zhǔn)皮)的產(chǎn)量，中國(guó)皮革產(chǎn)量折合標(biāo)準(zhǔn)皮近7000萬(wàn)張，約占全球皮革產(chǎn)量的23.33％。泉州市是福建省皮革行業(yè)主要集中地之一，年產(chǎn)值在百億元以上，歷史上環(huán)境污染問(wèn)題較為嚴(yán)重。經(jīng)各年整改搬遷，目前尚留在當(dāng)?shù)氐拇笮推髽I(yè)鉻液回收、灰皮水回收和減量、綜合廢水處置、含鉻危廢處置等多已達(dá)標(biāo)，但綜合皮革污泥處置是一項(xiàng)國(guó)內(nèi)外公認(rèn)難題，由于皮革工藝特點(diǎn)，在尚無(wú)法廢除鉻鞣的情況下，污泥中不可避免含有大量鉻、鐵、硫酸鈣、鉛、銅、硫、鹽度及其他有機(jī)污染物等，由于環(huán)保壓力傳統(tǒng)回收作為工業(yè)明膠的途徑進(jìn)一步萎縮，如用于填埋和堆肥則導(dǎo)致大量污染物釋放及土地鹽堿化，如用于焚燒則大量極其惡臭的氣體和二惡英等生成，均遭到居民與焚燒/填埋場(chǎng)的大力抵制，隨著環(huán)保意識(shí)的提高，皮革污泥處置壓力迅速增大，如未能迅速解決，則以往200-300元/噸的污泥處理費(fèi)將為2000-3000元/噸的危險(xiǎn)廢物處理費(fèi)所替代，嚴(yán)重危及該行業(yè)生存。

對(duì)現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外皮革污泥處置技術(shù)，使用陳楷翰—李小文建立的生態(tài)因子調(diào)度理論雛形從皮革污染物遷移角度分析：

一.采取填埋和堆肥等方式處理時(shí)，污染物主要遷移途徑有：1.可溶性有機(jī)物和重金屬通過(guò)徑流水長(zhǎng)程遷移和地下水滲透。2.土地固定。3.向植物和微生物遷移。4.以氣體污染物和粉塵方式向大氣遷移。由于皮革污泥降解過(guò)程是一個(gè)高含量天然高分子有機(jī)物和皮革添加劑自然降解和礦化過(guò)程，對(duì)供氧總量要求很高。

存在問(wèn)題是：1.該類(lèi)污泥本身粘性強(qiáng)，干燥過(guò)程板結(jié)現(xiàn)象嚴(yán)重，堆放時(shí)阻礙空氣氧進(jìn)入土壤和料堆，因此現(xiàn)有堆肥和填埋過(guò)程主要以厭氧發(fā)酵降解為主，厭氧過(guò)程產(chǎn)生的甲烷和異味氣體將大量向空氣遷移導(dǎo)致嚴(yán)重環(huán)境污染，解決該問(wèn)題所需調(diào)度技術(shù)應(yīng)包括低溫干燥/尾氣處理與污泥多孔化技術(shù)研發(fā)，預(yù)計(jì)設(shè)備投入較多，費(fèi)效比不好；2.皮革污泥為高鹽度污泥且不易洗脫，對(duì)常規(guī)桿菌，放線菌等發(fā)酵菌種以及堆肥后植物生存與吸收不利；3.污泥中的污染物鉻不易被土壤礦物和離子固定，淋濾去除又因堆肥高保水性特點(diǎn)難以工業(yè)化。若采用厭氧發(fā)酵液肥技術(shù)，則因皮革污泥中礦物質(zhì)含量很高，無(wú)法避開(kāi)大量沼渣處置問(wèn)題，因此該類(lèi)工藝的進(jìn)一步發(fā)展需進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的技術(shù)突破，且工業(yè)化風(fēng)險(xiǎn)較大，預(yù)計(jì)發(fā)展前景不佳。

二.采取焚燒方法處理時(shí)，污染物主要遷移途徑有：1.高溫降解后向空氣中排放。2.污染物被固定后排入地下。

存在問(wèn)題是：1.在800攝氏度以下焚燒時(shí)，因O,Cl等元素同時(shí)大量存在二惡英大量生成的問(wèn)題難以解決，且焚燒灰不易形成高穩(wěn)定性的玻璃相封閉燒渣(昂貴的硼酸鹽玻璃相除外，且硼酸鹽玻璃相的分相溶出問(wèn)題依然難以解決)，高于800攝氏度時(shí)重金屬氯化物的揮發(fā)嚴(yán)重但容易形成有效的玻璃相封閉；焚燒過(guò)程皮革裂解氣惡臭高硫，如采用傳統(tǒng)焚燒去除裂解氣思路需要大量空氣補(bǔ)充，相應(yīng)加大了能耗和尾氣處理難度，催化補(bǔ)燃則因大量焚燒飛灰存在需要復(fù)雜的前處理設(shè)備，為目前焚燒廠無(wú)法接受；2.污染物的固定可靠性問(wèn)題，主要包括固定相耐候性，溶出量，機(jī)械強(qiáng)度等，由于皮革污泥中含有大量的可溶性鹽類(lèi)，需要外加大量的玻璃相生成物方可有效包裹之，這意味著制建筑磚(粗陶質(zhì))、傳統(tǒng)陶粒等傳統(tǒng)途徑同樣存在很大的危險(xiǎn)性，且預(yù)計(jì)成本會(huì)較高。因此該類(lèi)工藝發(fā)展前景尚存在較大技術(shù)門(mén)檻。

三.采取最新的熱裂解處理技術(shù)時(shí)，污染物主要遷移途徑為：1.低溫裂解產(chǎn)生裂解油和裂解氣收集進(jìn)行燃燒處理，燃燒氣體再行凈化；2.裂解物為碳質(zhì)多孔材料，包埋皮革污泥中所含有的重金屬和鹽類(lèi)廢渣。

存在問(wèn)題：常規(guī)300-700攝氏度熱裂解處理后的皮革污泥是一種黑色多孔的碳顆粒，內(nèi)部包埋大量無(wú)機(jī)鹽類(lèi)，機(jī)械強(qiáng)度不高易破碎，在酸堿環(huán)境中水分進(jìn)入空隙導(dǎo)致重金屬容易析出，各項(xiàng)性能也不能完全滿足<固體廢棄物毒性浸出方法>GB5086.2-1997；陶粒國(guó)標(biāo)《輕集料及其試驗(yàn)方法》GB/T17431.1—1998等主要檢測(cè)方法。

據(jù)上述分析需要解決的問(wèn)題為：1.吸水性問(wèn)題。需要解決顯氣孔過(guò)高問(wèn)題。2.機(jī)械強(qiáng)度問(wèn)題。3.重金屬溶出問(wèn)題。4.成本問(wèn)題。

目前，現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)公開(kāi)如下：