據上海昌吉地質儀器有限公司調查了解到工業危險廢液的安全處理處置是控制和防止危險廢物污染環境,保障環境安全和人體健康的重要舉措。超臨界水氧化是近年來廣泛應用于危險廢液減量化、無害化處置的新工藝,該工藝的設計及穩定運行,則是以進料廢液的熱值為關鍵參數,因此進料熱值的準確測定對保障工藝的正常運行至關重要。然而,因危廢液高含水多相難燃的特性,目前針對危廢液的系統、穩定、準確的熱值測試方法鮮有研究。
熱值的典型測定方法為直接燃燒法即絕熱彈式量熱計法,對于高熱值易燃液體/固體物料可實現快速準確測定。然而,該方法應用于含水率較高的工業危險廢液熱值測定時,存在無法點燃或者燃燒不充分、大量添加助燃劑則容易掩蓋樣品的本身熱值等問題,無法準確測定出實際熱值。為改善高含水物料的可燃性,以往研究采用冷凍或高溫干燥等預處理方法將低熱值物料中水脫除,然后采用燃燒法測定。本文上海昌吉地質儀器有限公司針對危廢液的高含水多物相難燃特性,提出直接燃燒協同間接估算熱值的系統性思路,對其復雜組分辨識后,將多種混合物的碳、氫、氧、氮、硫歸納推導出統一的化學計量式,通過間接估算確定其熱值的方法,并探討以化學需氧量(COD)為熱值間接表征參數的可行性。以部分工業危險廢液為樣本,將熱值測定系統性方法進行應用,驗證方法的普適性,以期為工業危險廢液的熱值計量提供系統、穩定、可靠的方法。
上海昌吉XRY-1A氧彈熱量計
儀器:絕熱式氧彈熱量計 (XRY-1A);上海昌吉地質儀器有限公司
估算方法應用對象及注意事項
上海昌吉本方法較適用于高含水率低有機物濃度的工業危險廢液。高含水率低有機物濃度的廢液由于熱值低,難以直接利用氧彈燃燒法測定,如果添加大量的固體助燃劑容易掩蓋液體本身熱值,誤差過大,因此適合采用本方法測定。對于有機組分濃度相對較低的工業危險廢物,有機物可以認為是無限稀釋狀態,萃取過程中,相互惰性的各組分之間相互影響較小,多次萃取過程中可以認為有機物的分配系數保持不變,這也是本方法提出的假設條件。但在實際應用中,總會存在一些特殊情況影響估算結果,具體如下:
① 有機物濃度較高時,有機物之間相互影響,導致多次萃取分配系數改變;
② 實際應用中,單一萃取劑可能難以對所有有機組分均具有良好萃取效果,因此可能出現部分有機組分萃取效率過低而被忽略,影響測定結果;
③ 含有熱敏性有機組分危廢液,容易在蒸餾分離過程中發生反應,影響測定結果。因此,為提高方法準確性,在實際應用中建議預先對工業危險廢液中有機組分進行定性分析,以廢液可能含有的有機組分為依據選用適宜的萃取劑,同時對于含有熱敏性組分的廢液,應采用低溫減壓蒸餾法分離。
(1) 本文上海昌吉針對于工業危險廢液成分未知且高含水多相難燃的特性,構建了氧彈直接燃燒法結合間接估算法的系統性方案。其中對于低熱值含水餾出物,提出基于氣相色譜-質譜法對工業危險廢液成分化學式及物質量相對比例的判斷,通過統一化學計量式計算熱值的間接估算法。
(2) 對模擬廢水的熱值估算驗證了間接估算法的準確性,同分異構體現象對熱值估算的影響較小。同時提出通過構建熱值與COD的關聯比,在實際工業中采用COD估算的熱值的思路。
(3) 對天津地區7類代表性行業的工業危廢液熱值實測,在危廢液成份及物化特征差異巨大的情況下,證明了氧彈直接燃燒法結合間接估算法的普適性。