Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Термодесорбция – это технология восстановления окружающей среды, использующая тепло для повышения летучести загрязняющих веществ, что позволяет отделить их от твердой матрицы (обычно почвы, ила или фильтрационного осадка). Испарившиеся загрязнители затем либо собираются, либо термически разрушаются. Таким образом, система термодесорбции состоит из двух основных компонентов: самого десорбера и системы очистки отходящих газов. Термодесорбция – это не сжигание.
Environmental remediation using heat
the remediation technique
Thermal desorption is an environmental remediation technology that utilizes heat to increase the volatility of contaminants such that they can be removed (separated) from the solid matrix (typically soil, sludge or filter cake). The volatilized contaminants are then either collected or thermally destroyed. A thermal desorption system therefore has two major components; the desorber itself and the offgas treatment system. Thermal desorption is not incineration.
История
Термическая десорбция впервые появилась как технология очистки окружающей среды в 1985 году, когда она была указана в Решении по итогам рассмотрения для участка Superfund компании McKin в бассейне реки Роял в штате Мэн. Её часто называют "низкотемпературной" термической десорбцией, чтобы отличать от высокотемпературного сжигания. Одним из первых проектов прямого термического десорбирования стала обработка 8000 тонн токсифена (хлорированного пестицида), загрязнённой песчаной почвы на площадке S&S Flying Services в Марианне, штат Флорида, в 1990 году, а последующие проекты превысили 170 000 тонн на площадке угольной смолы Кейп-Фейр в 1999 году. Отчёт о состоянии Агентства по охране окружающей среды США показывает, что термическая десорбция применялась на 69 участках Superfund к 2000 финансовому году. Кроме того, сотни проектов по рекультивации были завершены с использованием термической десорбции на объектах, не входящих в программу Superfund. Среди вариантов очистки на месте только сжигание и стабилизация использовались на большем количестве участков Superfund. Сжигание сталкивается с негативным общественным восприятием. Стабилизация не обеспечивает постоянного решения, поскольку загрязняющие вещества остаются на месте. Термическая десорбция – широко признанная технология, обеспечивающая постоянное решение по экономически конкурентоспособной цене. Первая в мире крупномасштабная установка термической десорбции для обработки отходов, содержащих ртуть, была построена в Вёльзау для рекультивации химического завода Марктредвиц (основанного в 1788 году), который считался старейшим в Германии. Эксплуатация началась в октябре 1993 года, включая первый этап оптимизации. С августа 1993 года по июнь 1996 года было успешно обработано 50 000 тонн твёрдых отходов, загрязнённых ртутью. Из почвы и строительного мусора было извлечено 25 тонн ртути. К сожалению, завод в Марктредвице часто ошибочно представляется в литературе как пилотная установка.
Thermal desorption first appeared as an environmental treatment technology in 1985 when it was specified in the Record of Decision for the McKin Company Superfund site within the Royal River watershed in Maine. It is frequently referred to as "low temp" thermal desorption to differentiate it from high temperature incineration. An early direct fired thermal desorption project was the treatment of 8000 tons of toxaphene (a chlorinated pesticide) contaminated sandy soil at the S&S Flying Services site in Marianna Florida in 1990, with later projects exceeding 170,000 tons at the Cape Fear coal tar site in 1999. A status report from the United States Environmental Protection Agency shows that thermal desorption has been used at 69 Superfund sites through FY2000. In addition, hundreds of remediation projects have been completed using thermal desorption at non Superfund sites. For in situ on site treatment options, only incineration and stabilization have been used at more Superfund sites. Incineration suffers from poor public acceptance. Stabilization does not provide a permanent remedy, since the contaminants are still on site. Thermal desorption is a widely accepted technology that provides a permanent solution at an economically competitive cost. The world’s first large scale thermal desorption for treatment of mercury containing wastes was erected in Wölsau, for the remediation of the Chemical Factory Marktredwitz (founded in 1788) was considered to be the oldest in Germany. Operation commenced in October 1993 including the first optimising phase. 50,000 tons of mercury contaminated solid wastes were treated successfully between August 1993 and June 1996. 25 metric tons of mercury had been recovered from soil and rubble. Unfortunately the Marktredwitz plant is often misunderstood in the literature as a pilot scale plant only.
Обработка отработавших газов
Существует только три основных варианта обработки отходящих газов. Летучие загрязнители в отходящих газах могут быть выброшены в атмосферу, собраны или уничтожены. В некоторых случаях применяются системы как сбора, так и уничтожения. Помимо обработки летучих компонентов, твердые частицы (пыль), выходящие из десорбера, также должны быть удалены из отходящего газа. При использовании системы сбора отходящий газ необходимо охладить для конденсации основной массы летучих компонентов в жидкость. Отходящие газы покидают большинство десорберов в диапазоне температур от 350 до 900 °F. Затем отходящий газ обычно охлаждается до температуры от 120 до 40 °F для конденсации большей части испаренной воды и органических загрязнителей. Даже при 40 °F может присутствовать измеримое количество несконденсированных органических веществ. Поэтому после этапа конденсации обычно требуется дополнительная обработка отходящего газа. Охлажденный отходящий газ может быть обработан адсорбцией на активированном угле или термическим окислением. Термическое окисление может осуществляться с использованием каталитического окислителя, послесжигательной камеры или путем направления отходящего газа к источнику тепла сгорания десорбера. Объем газа, требующего обработки для десорберов с непрямым нагревом, составляет лишь часть объема, необходимого для десорберов с прямым нагревом. Это требует менее масштабных систем контроля загрязнения воздуха для газообразных выбросов процесса. Некоторые системы термической десорбции рециркулируют газ-носитель, тем самым дополнительно снижая объем газообразных выбросов. Конденсированная жидкость, полученная при охлаждении отходящего газа, разделяется на органическую и водную фракции. Вода либо утилизируется, либо используется для охлаждения обработанных твердых веществ и предотвращения пылеобразования. Конденсированная органическая жидкость удаляется с территории. В зависимости от ее состава жидкость либо рециркулируется в качестве дополнительного топлива, либо уничтожается в установке для сжигания отходов. Тепловой десорбер, удаляющий 500 мг/кг органических загрязнителей из 20 000 тонн почвы, произведет менее жидкой органики. По сути, 20 000 тонн загрязненной почвы можно сократить до объема, меньшего, чем один цистерновый грузовик извлеченного жидкого остатка для вывоза с территории. Десорберы, использующие системы уничтожения отходящих газов, используют сжигание для термического уничтожения летучих органических компонентов с образованием CO, CO2, NOx, SOx и HCl. Устройство уничтожения может называться послесжигательной камерой, вторичной камерой сгорания или термическим окислителем. Каталитические окислители также могут использоваться, если содержание органических галогенидов в загрязненной среде достаточно низкое. Независимо от названия, устройство уничтожения используется для термического уничтожения опасных органических компонентов, которые были удалены (испарены) из почвы или отходов.
There are only three basic options for offgas treatment available. The volatilized contaminants in the offgas can either be discharged to atmosphere, collected or destroyed. In some cases, both a collection and destruction system are employed. In addition to managing the volatilized components, the particulate solids (dust) that exit the desorber must also be removed from the offgas. When a collection system is used, the offgas must be cooled to condense the bulk of the volatilized components into a liquid. The offgas will exit most desorbers in the 350–900 °F range. The offgas is then typically cooled to somewhere between 120 and 40 °F to condense the bulk of the volatilized water and organic contaminants. Even at 40 °F, there may be measurable amounts of non condensed organics. For this reason, after the condensation step, further treatment of the offgas is usually required. The cooled offgas may be treated by carbon adsorption, or thermal oxidation. Thermal oxidation can be accomplished using a catalytic oxidizer, an afterburner or by routing the offgas to the combustion heat source for the desorber. The volume of gas requiring treatment for indirect fired desorbers is a fraction of that required for a direct fired desorber. This requires smaller air pollution control trains for the gaseous process vent emissions. Some thermal desorption systems recycle the carrier gas, thereby further reducing the volume of gaseous emissions. The condensed liquid from cooling the offgas is separated into organic and aqueous fractions. The water is either disposed of or used to cool the treated solids and prevent dusting. The condensed liquid organic is removed from the site. Depending on its composition, the liquid is either recycled as a supplemental fuel or destroyed in a fixed base incinerator. A thermal desorber removing 500 mg/kg of organic contaminants from 20,000 tons of soil will produce less than of liquid organic. In essence 20,000 tons of contaminated soil could be reduced to less than one tank truck of extracted liquid residue for off site disposal. Desorbers using offgas destruction systems use combustion to thermally destroy the volatilized organics components forming CO, CO2, NOx, SOx and HCl. The destruction unit may be called an afterburner, secondary combustion chamber, or thermal oxidizer. Catalytic oxidizers may also be used if the organic halide content of the contaminated media is low enough. Regardless of the name, the destruction unit is used to thermally destroy the hazardous organic constituents that were removed (volatilized) from the soil or waste.