為實現北京“綠色奧運”承諾,改善城市環境質量,加快城市能源結構調整和產業結構調整步伐,各地政府部署實施了天然氣逐步取代城市焦爐煤氣、城區污染擾民企業搬遷等一系列重要舉措,如北京市的焦化廠:1998年以來,北京煉焦化學廠(以下簡稱北京焦化廠)不斷調整結構,壓縮煤氣供量,陸續停運了部分生產設施。2006年7月15日,根據北京市政府的決定,北京焦化廠正式進入停產程序,在確保安全的前提下,將用3至6個月的時間完成全部生產裝置停產工作。
伴隨著這些焦化企業的搬遷,搬遷后所遺留的污染問題顯的尤為嚴重。在焦化廠多年的生產過程中,由于很多原因導致的泄露使廠區的污染受到了嚴重的污染,如果該塊場地未來用作居住、商業等用地,必須清除風險后才能進行建設使用。這些情況的產生對相關修復技術的需求越加的迫切。
一.焦化廠生產工藝的研究
焦化廠主要是供應城市煤氣和焦炭,同時還生產硫銨、輕苯、工業萘、酚類等40多種化工產品。2002年以前焦炭產量穩定在230萬噸/年左右,2003年3#、4#焦爐停產后焦炭產量約為180萬噸/年。一般的工藝流程為:
原料煤經火車運至備煤分廠儲存,備煤分廠將加工配比合格的裝爐煤輸送至焦爐煤塔,通過裝煤車將煤裝入焦爐炭化室,煤通過在炭化室高溫干餾,分解出的荒煤氣,由炭化室頂部經上升管、橋管、集氣管至吸氣管,荒煤氣在橋管和集氣管中經氨水噴灑冷卻,溫度由700~850℃降到80~100℃。
荒煤氣中所含大量焦油(約70%)在集氣管中冷凝,隨氨水和荒煤氣一同經吸氣管至氣液分離器,在此荒煤氣與氨水、焦油分離。
與氨水、焦油分離后的荒煤氣被送至回收一分廠進一步冷卻至23℃以下,經電捕焦油器除去油霧后,由鼓風機送至煤氣精制分廠終冷脫硫、洗氨、洗苯后,再經回收二分廠的二級脫硫后,最終作為商品煤氣外送或焦爐回用。
與荒煤氣分離后的氨水和焦油經機械化澄清槽實現油水分離,分離出來的焦油經焦油貯槽送至焦油分廠,經過脫水、加熱、蒸餾、分離等工序進一步回收化產品或外銷。
經機械化澄清槽澄清后的氨水絕大部分供焦爐循環使用,剩余氨水則送至煤氣精制分廠,經過礫石過濾、脫酸蒸氨等工序生產硫銨。
在炭化室經過高溫干餾的煤變為焦炭,成熟的焦炭由推焦車經攔焦車導焦柵進入熄焦車,熄焦后放入涼焦臺,經皮帶輸送至篩焦樓,篩分成為不同等級的焦炭外銷。
二.生產所產生的污染物
根據一般焦化廠的生產工程,可以預期到在整個歷史中所可能產生的污染物主要為有機污染物,如多環芳烴、芳香類有機物等,具體如:苯、苯胺、苯并蓽、煙塵、煤粉塵、焦塵、SO2、NOX、酚、SO3、H2S等等。這些有機物不但毒性大,而已具有一定的揮發性。
三.有機污染物的處置技術
針對此類污染物,國外也已有很多成熟的修復技術,主要分為三大類,物化法、生物法和聯合修復法。
1.物化法
(1)蒸氣浸提修復技術
蒸氣浸提技術是指通過降低土壤空隙蒸氣壓,把土壤中的污染物轉化為蒸氣形式而加以去除的技術,是利用物理方法去除不飽和土壤中揮發性有機組分(VOCs)污染的一種修復技術。該技術適用處理污染物為高揮發性的化學成分,如汽油、苯、四氯乙烯等。
該技術的基本原理是在污染環境中引入清潔空氣產生驅動力,利用土壤固、液、氣相之間的濃度梯度,在欺壓降低的情況下,將其轉化為氣態的污染物排出土壤,排除的污染氣體在進行收集并在地上進行處理。為增加壓力梯度和空氣流速,很多情況下,也在土壤中安裝空氣注射井。
(2)固化/穩定化修復技術
固化/穩定化修復技術是指防止或者降低污染土壤釋放有害化學物質過程的一組修復技術,包括原位和異位固化/穩定化,通商用于重金屬和放射性污染土壤的無害化處理。
固化是指將污染物包裹起來,使之呈顆粒狀或大塊狀存在,進而使污染物處于相對穩定狀態,通常情況下,它主要是將污染土壤轉化為固態形式,即將污染物封裝在結構完整的固態物質中的過程。
穩定化是指將污染物轉化為不易溶解、遷移能力或毒性變小的狀態和形式,即通過降低污染物的生物有效性,實現其無害化或者降低對生態系統危害。
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