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陶瓷廠各種污染源及產生原因、解決措施

陶瓷信息網2019-08-19 11:41:54

陶瓷信息 | 人們都知道現代社會的環境污染,但是很少有人去思考他的嚴重程度以及對我們和后代生存是否會有影響。近期各地區都有收到暴雨、臺風和持續高溫天氣對環境和生活帶來的危害,近幾年異常頻繁出現暴雨、暴雪、洪水、干旱、冰雹、雷電、臺風等極端氣候。

最近幾十年來,由于工業企業的迅猛發展,國內人為的環境污染加劇,大氣、水、土地資源等都受到不同程度的污染。在大氣污染方面,霧霾的危害巨大;在水污染方面,來自工業、農業和生活三大部分的污染源令水質不斷惡化;此外,在固體廢物對環境的污染方面,不僅來自于生活垃圾、一般工業固體廢物和危險廢物三種,還來自于農業固體廢物、建筑廢料及棄土。其中,與陶瓷行業息息相關的便是一般工業固體廢物,主要包括粉煤灰、冶煉廢渣、爐渣、尾礦、工業水處理污泥、煤矸石及工業粉塵。

瓷磚


陶瓷行業對環境污染的治理

1、顆粒物
(1)顆粒物污染產生的環節

陶瓷工業不僅在原料、輔料以及煤炭的運輸過程中,而且在粉碎、篩分、配料、成型、干燥、修坯以及燒制等整個生產過程中,都會產生顆粒物污染。其中,生產過程中產生的粉塵是顆粒物的主要來源。陶瓷生產過程中產生的顆粒物,一般分為兩種,一種為粉塵狀污染物,產生于原料稱配入磨、原料加工、泥坯料制備、釉料制備、壓制成形和施釉等工段;另一種為含顆粒的氣體,則產生于干燥和燒成工段。根據陶瓷企業的工藝特點及粉塵產生的狀況,一般采用脈沖袋式除塵器和濾筒除塵器對顆粒物進行去除。

(2)顆粒物處理工藝技術

采用脈沖袋式除塵器或濕法除塵器是陶瓷企業普遍采用的除塵工藝,相比濕法除塵而言,脈沖袋式除塵器效率較高且穩定。建筑陶瓷的噴霧塔采用的是脈沖袋式除塵器,濾袋的品質很重要,直接影響除塵效果,采用PTFE覆膜濾袋處理后的煙塵排放濃度小于10 mg/m3,窯爐除塵以前大多是利用濕法除氟去除窯爐煙氣的煙塵,一些采用干法除氟的企業在窯爐上也使用脈沖袋式除塵器。

噴霧塔煙氣溫度一般在80-115℃,當爐況發生變化時溫度可達150℃至更高,此時會發生燒袋現象;當煙氣含濕量大于35%,露點溫度70℃,除塵器會結露和糊袋。為了防止除塵器結露和糊袋以及由于溫度過高等而發生的惡性事故,除塵器的進風管道,本體及灰斗都采取了保溫措施,以防止除塵器結露;在除塵器的進風口處也安裝有溫度檢測與自動報警裝置,并在除塵器進風口設計了煙氣冷卻裝置,廢氣一旦超過除塵器的使用溫度范圍,則發出警報,自動采取溫控措施,以確保除塵器安全運行。

噴霧塔煙氣

2、二氧化硫

陶瓷生產廢氣中SO2主要來源于燃料及陶瓷原料中的硫。高溫時,原料中一部分硫形成SOX釋放到窯爐煙氣中。當陶瓷原料中含有CaCO3時,CaCO3與SOX反應可減少硫的排放,反應產物留在陶瓷坯體中。

SO2污染治理已有多種成熟技術,主要包括:①濕法拋棄法:石灰石/石灰法、雙堿法、加鎂的石灰石/石灰法、碳酸鈉法、海水法等。②濕法回收法:氧化鎂法、鈉堿法、檸檬酸鹽法、氨法、堿式硫酸鋁法。③干法拋棄法:主要有噴霧干燥法。④干法回收法:主要有活性碳吸附法。通常濕法脫硫工藝的效率可達95%以上,而干法和半干法工藝的效率通常在60-85%之間。

濕法脫硫工藝

從噴霧塔排出的煙氣經過除塵器,去除煙氣中的顆粒物后經引風機引入高效脫硫吸收塔進口煙道,與布置在進口煙道的噴淋裝置形成的水幕進行傳質換熱,煙氣在這里初步降溫、脫硫后的煙氣向下切向進入脫硫吸收塔。

煙氣螺旋上升進入布置在塔體中的氣動旋流裝置,與裝置上保持的一定液面首先進行接觸洗滌,同時托盤上的液體與經過各個區域布置的旋流板的高速旋動氣流的充分攪拌旋切作用下,與從塔內上部噴淋布水裝置大面積噴淋出來的吸收液形成一個充分霧化區,在霧化區煙氣與液體充分混合接觸,由于旋流裝置的合理設計,煙氣在塔內產生氣動旋流,強勁的上旋力與沖擊力對吸收液激烈攪動,獲得最佳的攪拌及霧化效果,單位體積的洗滌液表面積增加上千倍,霧化的洗滌液與二氧化硫充分攪拌,達到最理想的接觸面積與方式,吸收溶解及充分反應。

在脫除SO2的過程中,同步對除塵器未除盡的粉塵在碰撞、攔截、凝聚、粘附的機理中進一步脫除。

經過凈化后的煙氣繼續在塔體里上升,最終進入塔內設置的脫水裝置——專業脫硫除霧器進行氣液分離后,從而使經過脫水除霧后的煙氣中的含水量小。脫水除霧后的凈煙氣最終進入水平煙道、煙囪迅速抬升排放。

3、氮氧化物

(1)氮氧化物的產生的機理

A、熱力型NOx:燃燒時,空氣中的氮氣在高溫下氧化產生,隨著反應溫度的升高,其反應速率按指數規律增加。

B、快速型NOx:由于燃料揮發物中碳氫化合物高溫分解生成的 CH 自由基可以和空氣中氮氣反應生成 HCN 和 N ,再進一步與氧氣作用以極快的速度生成,在反應區附近會快速生成 NOx 。

C、燃料型NOx:由燃料中氮化合物在燃燒中氧化而成。在生成燃料型 NOx 過程中,首先是含有氮的有機化合物熱裂解產生 N、CN、HCN等中間產物基團,然后再氧化成 NOx 。

對于現代建筑衛生陶瓷工業來說,NOx幾乎都屬于熱力型。熱力NOx主要在燃料燃燒過程中生成,溫度低于1400℃時生成速度較慢,之后,隨溫度提高呈指數規律增加。根據配方的不同,建筑衛生陶瓷的完全瓷化溫度在1160-1260℃間,提供的高溫火焰溫度應該在1400℃左右,所以,控制坯體燒成溫度是業內減低氮氧化物的主要手段。近年來頗有成效的低溫快燒配方技術取得一定效果,但在建筑衛生陶瓷工業中,還沒有實施專門的脫硝處理工藝。

NOx主要在燃料燃燒過程中產生,其中氮少量來自燃料,大部分是空氣中的氮在高溫時同氧化合生成:NOx的生成速度與燃燒過程中的最高溫度及氧氮的濃度有關,NOx生成的濃度與氣體在高溫區停留的時間密切相關,停留的時間越長,煙氣中NOx的濃度越大,故在工藝中調整坯釉料配方,充分利用優質原料或工業廢渣,以及提高坯料細度等措施,以降低陶瓷的燒成溫度。如在高嶺石—蒙脫石質粘土中引入Li20時,液相出現的溫度由1170℃降至800℃,引入Na2O時降至815℃,引入K2O時降至925℃;又如添加1%的菱鎂礦和0.5%氧化鋅可使硬質瓷燒成溫度從1390℃降至1300℃等,這方面的例子很多。據報道,當其他條件相同時,燒成溫度每降低100℃,單位燃耗下降13%左右,而燒成時間每縮短10%,產量可增加10%。單位制品熱耗可降低4%。

故優化配方,縮短燒成時間,不但可以節約燃料,減少廢氣的排放量,提高窯爐熱效率,提高產量、質量,而且燒成溫度的降低,可大大減弱氮氧化物的生成條件,縮短燒成時間可抑制其生成過程。

(2)氮氧化物的主要處理方法

液體吸收法

此法是利用氮氧化物通過液體介質時被溶解吸收的原理,除去NOx廢氣。此方法設備簡單、費用低、效果好,故被化工行業廣泛采用,現在主要的方法有:

A、堿液吸收法:比較各種堿液的吸收效果,以NaOH作為吸收液效果最好,但考慮到價格、來源、操作難易以及吸收效率等因素,工業上應用最多的吸收液是Na2CO3。

B、仲辛醇吸收法:此法采用蓖麻油裂解的副產物—仲辛醇作為吸收液處理NOx尾氣。仲辛醇不但能有效地吸收NOx,且自身被氧化成一系列的中間產物,該系列中間產物可以氧化得到重要的化工原料己酸。吸收過程中,NOx有一小部分被還原成NH3,大部分被還原成N2。

C、磷酸三丁酯(TBP)吸收法:此法先將NOx中NO全部轉化為NO2后在噴淋吸收塔內進行逆流吸收,以TBP為吸收劑,在吸收NOx 后形成配合物TBP·NOx,其吸收率高達98%以上,配合物TBP·NOx與芳香醇(α-醇酸醋)反應能回收得到TBP,回收率高達99.2%,且 NOx幾乎全部被還原成氮氣,不會產生二次污染。

D、尿素溶液吸收法:應用尿素作為氮氧化物的吸收劑,此法運行費用低,吸收效果好,不產生二次污染。然而,只用尿素溶液吸收,尾氣中氮氧化物濃度仍高達0.06%-0.08%。為進一步提高凈化效率,用弱酸性尿素水溶液吸收,通??梢约恿蛩?、硝酸、鹽酸或者醋酸。吸收液的溫度控制在30℃-90℃,pH 值在1-3之間,吸收后尾氣中NOx的去除率高達 99.95%。

4、生產廢水循環利用

陶瓷廠的廢水有兩個共性,一是污水量大,二是污水中含泥量大。從目前廢水設施運轉情況來看,目前實現了回用這個基本要求,但也能從許多方面加以改進。

(1)加藥方式

目前都是在進水渠中投加藥劑,藥劑投加量靠以往的經驗來控制,污水紊流而使藥劑與水接觸反應,這樣的弊端在于,污水和藥劑難以充分的接觸,導致藥劑沒有完全利用,增加用藥量和產泥量,增加用藥成本和人力成本。在污水渠中安裝流量計,采用藥泵加藥,用流量計通過模擬信號控制加藥泵,避免水量波動導致的過渡用藥。同時在加藥點后,采用折流混合器,使得藥劑和污水充分接觸,提高藥劑的使用效率。

(2)加藥點的選擇

加藥點的選擇也有待改善,我們的污水渠,通常都是多股污水混合,有些污水,藥劑需求量少,如拋光廢水,而有些污水,藥劑需求量大,如原料廢水,不同的廢水,宜在未混合前分別加藥,提高加藥精度。同時加藥點不宜離沉淀池太遠,避免在水渠中沉淀造成水流不暢。

(3)藥劑選擇以及現場人員管理

污水處理投加的藥劑主要是PAC、PAM以及硫酸鋁,工人加藥,基本是配藥完后,一邊加自來水一邊出藥,這樣藥池的藥不斷的被稀釋,藥劑濃度難以保證。采用液態的PAC,用大型儲藥罐存儲藥劑,減少人為因素帶來的影響且可降低工人勞動強度。

通過全面的改造提升,不僅能回用水質更好,還能節約成本、降低工人勞動強度,一舉多得。
 

5、酚水的產生及處理

(1)煤氣發生爐酚水的產生

酚水主要是由煤氣發生爐燃燒原煤產生。煤氣站的含酚污水由酚類、氰化物、焦油、懸浮物等有害物質組成。其中酚類以一元酚為主,以苯酚含量最高,其次還有間對甲苯酚,含酚水主要來源于煤氣凈化過程中的間接冷卻器的冷凝水和水封水,其中含酚冷凝水的生成量取決于氣化煤質及所采用的工藝。

(2)酚水的危害

高濃度的酚影響農作物生長發育,使其植株變矮,根系發黑,葉片狹小,葉色灰暗,阻礙植物對水分養分的吸收和光合作用的進行,產量大大降低,嚴重時莊稼干枯顆粒無收。高濃度的酚在植物體內積累,產品食味惡化,帶酚味,品質下降,特別是蔬菜作物影響更大。酚類化合物是一種原型質毒物,所有生物活性體均能產生毒性,可通過與皮膚、粘膜的接觸不經肝臟解毒直接進入血液循環,致使細胞破壞并失去活力,也可通過口腔侵入人體,造成細胞損傷。高濃度的酚液能使蛋白質凝固,并能繼續向體內滲透,引起深部組織損傷,壞死乃至全身中毒,即使是低濃度的酚液也可使蛋白質變性。人如果長期飲用被酚污染的水能引起慢性中毒,出現貧血、頭昏、記憶力衰退以及各種神經系統的疾病,嚴重的會引起死亡。酚口服致死量為530mg/kg(體重)左右,而且甲基酚和硝基酚對人體的毒性更大。

(3)煤氣發生爐含酚水處理幾種常規方法

A、蒸汽化學脫酚法

用強烈的高溫蒸汽加熱含酚污水,使污水中的酚蒸發后隨蒸汽逸出,然后再通入堿液吸收成為酚鈉鹽,從而達到脫酚的目的。該法操作簡單,投資也較少,但蒸汽耗量較大,且脫酚效率不夠理想,一般達不到徹底治理之目的。

B、蒸汽脫酚法

將含酚污水加熱,使酚隨水蒸汽揮發出來,再將這部分含酚蒸汽通入發生爐爐底混入空氣中作為氣化劑使用,在爐內酚在高溫下燃燒分解成CO2和H2O最終達到脫酚的目的。其缺點在于此法只能脫除低沸點酚系物,且能耗較大,每蒸發1噸污水約需燃料折合標煤180公斤左右。

C、焚燒法

將含酚污水噴入焚燒爐,使酚類有機物在1100℃左右的高溫下,發生氧化反應,最終生成CO2和H2O排放,此法工藝簡單,操作方便,但能耗較大,每焚燒1噸含酚廢水其成本約在1200-1500元左右。利用焚燒法處理含酚污水另一個缺點在于一旦操作不慎,爐溫下降,往往會造成燃燒不完全,易形成二次污染。

D、溶劑萃取脫酚法

該法的主工藝分萃取和解吸兩部分,萃取過程是一個物質再分配過程,利用萃取劑將酚從污水中萃取出來;含酚萃取劑再與堿液相互接觸,萃取劑中的酚與堿發生反應生成酚鈉鹽,該過程是一個解吸過程。利用該種脫酚方法處理后的出水尚含100-200mg/l的酚,不能直接排放,而且萃取劑的流失會造成污水乳化,并形成二次污染。另外該方法須采用高效率的萃取劑及堿,運行成本較高。

E、樹脂脫酚法

該法主要工藝過程包括吸附和解吸,用樹脂吸附廢水中的酚,然后用堿液進行解吸,生成酚鈉,此法工藝過程較為復雜,且影響脫酚效率的因素較多,運行成本相對較高。

F、磺化煤吸附法

該法以磺化煤極性基團吸附酚,然后以堿液吸收而成酚鈉鹽脫酚,磺化煤吸附是間歇進行的,完成一次循環包括吸附和再生兩個環節。該法的主要缺點在于磺化煤的吸酚量過低,吸附周期太短,解析、再生也比較困難。

G、生化法樹脂脫酚法

對含酚污水進行生化處理是培養微生物,并利用微生物將污水中的酚類有機物消化吸收分解成H2O和CO2的過程。該方法根據微生物的承載方式及供氧方式的不同又可分為曝氣法、接觸氧化法、生物轉盤法及生物濾池法等。生化法對進入生化池的污水水質要求較為嚴格,污水中焦油及酚等有機物濃度不可超過微生物所能承受的濃度,否則,需要將污水稀釋后才能進入生化池,這樣便限制了處理水量。同時微生物馴化比較困難,進水濃度超標、環境溫度不適宜,都很容易限制微生物的生存。

(4)煤氣站酚水處理裝置及工作原理

水封循環槽7中的含酚污水過多時會從溢流管10溢出而進入到酚水箱1中。然后往蒸汽加熱管2中通入蒸汽對酚水箱1中的含酚污水進行加熱,加熱至合適溫度如90℃時,打開引流 閥111并啟動循環泵3,將含酚污水從酚水箱1中引出,通過酚水引出管14、緩存罐6及引流管11后,含污酚水被加壓引入酚水霧化器4,最后經霧化后噴出。與此同時,打開進氣閥81和排氣閥91,從進氣管8中引入空氣,上升的空氣與向下霧化的酚水進行逆向熱交換,經熱交換后的空氣能達到煤氣發生爐對氣化劑所需的飽和要求和溫度要求,即:經熱交換后的空氣可以作為煤氣發生爐的氣化劑,霧化后的酚水中的酚等有害物質被空氣攜帶著一起通過飽和排氣管9排出,并被送入煤氣發生爐底部,在煤氣發生爐中的火層1100-1200℃的高溫下,將酚等有害物質在高溫環境下燃燒生成無害的水和二氧化碳。在工作過程中,霧化量的大小可通過循環泵3進行調節。

工作一段時間后,當需要檢修或清理蒸汽加熱管2時,由于蓋板15設置成 可拆卸式結構,因此可將蓋板15及蒸汽加熱管2一起從酚水箱1中吊出進行檢 修或清理;另外,本裝置的飽和混合塔5內無需充裝任何填料,避免了由于填 料堵塞造成停機的事故。

總之,本實用新型設備不僅提高了處理量,而且員工也不會因清洗、更換飽和混合塔內的填料等原因而增加工作量以及與酚水進行直接接觸,提高了工作效率,消除了給人身帶來的安全隱患,杜絕了由于堵塞、清理、疏通而造成的環境污染現象。

瓷磚廢物利用

6、固體廢棄物的處理

(1)分類:將可用與不可用的固體垃圾分類存放,廢磚、廢粉、廢泥分為一類,將完全不可用的垃圾分為一類。

(2)再加工

A、加工工序造成的拋光、磨邊泥,原料漿料、粉料輸送遺漏的廢料經過水處理,加藥沉淀,在進行壓榨后配入坯體配方,或者改用水泥、環保磚的原料配方,即良好的處理了垃圾,又可有效的節約原料成本;

B、廢磚坯、廢磚渣,經過破碎后再加入坯體配方中使用。

(3)不可用的垃圾物,統一集中按當地政府部門的要求進行統一處理。

總結語:“社會生活你我他,環境保護靠大家”。奮戰在陶瓷行業的同仁們,你們開辦企業、技術創新本身就是造福社會、造福人類的莫大功德。若在我們為社會創造物質財富、精神財富的同時,將環境保護理念時刻滲透到我們工作地每時每刻,滲透到投資辦廠、生產實踐的每一個細小環節中都時刻謹慎的保護著我們的家園,保護著我們的生存環境,那么,何愁天不藍、水不碧?文/陶瓷生產技術職業經理人王銀川(本文著作解釋權歸作者所有)

(來源:中瓷網)

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