[发明专利]一种皮革污泥热裂解生成的碳质材料的冷封闭方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种皮革污泥热裂解生成的碳质材料的冷封闭方法。

【背景技术】

皮革行业是我国轻工行业的支柱产业和重要的出口创汇型行业。从全球皮革行业看，皮革年总需求量约为2亿多m2，相当于约3亿张牛皮(标准皮)的产量，中国皮革产量折合标准皮近7000万张，约占全球皮革产量的23.33％。泉州市是福建省皮革行业主要集中地之一，年产值在百亿元以上，历史上环境污染问题较为严重。经各年整改搬迁，目前尚留在当地的大型企业铬液回收、灰皮水回收和减量、综合废水处置、含铬危废处置等多已达标，但综合皮革污泥处置是一项国内外公认难题，由于皮革工艺特点，在尚无法废除铬鞣的情况下，污泥中不可避免含有大量铬、铁、硫酸钙、铅、铜、硫、盐度及其他有机污染物等，由于环保压力传统回收作为工业明胶的途径进一步萎缩，如用于填埋和堆肥则导致大量污染物释放及土地盐碱化，如用于焚烧则大量极其恶臭的气体和二恶英等生成，均遭到居民与焚烧/填埋场的大力抵制，随着环保意识的提高，皮革污泥处置压力迅速增大，如未能迅速解决，则以往200-300元/吨的污泥处理费将为2000-3000元/吨的危险废物处理费所替代，严重危及该行业生存。

对现有国内外皮革污泥处置技术，使用陈楷翰—李小文建立的生态因子调度理论雏形从皮革污染物迁移角度分析：

一.采取填埋和堆肥等方式处理时，污染物主要迁移途径有：1.可溶性有机物和重金属通过径流水长程迁移和地下水渗透。2.土地固定。3.向植物和微生物迁移。4.以气体污染物和粉尘方式向大气迁移。由于皮革污泥降解过程是一个高含量天然高分子有机物和皮革添加剂自然降解和矿化过程，对供氧总量要求很高。

存在问题是：1.该类污泥本身粘性强，干燥过程板结现象严重，堆放时阻碍空气氧进入土壤和料堆，因此现有堆肥和填埋过程主要以厌氧发酵降解为主，厌氧过程产生的甲烷和异味气体将大量向空气迁移导致严重环境污染，解决该问题所需调度技术应包括低温干燥/尾气处理与污泥多孔化技术研发，预计设备投入较多，费效比不好；2.皮革污泥为高盐度污泥且不易洗脱，对常规杆菌，放线菌等发酵菌种以及堆肥后植物生存与吸收不利；3.污泥中的污染物铬不易被土壤矿物和离子固定，淋滤去除又因堆肥高保水性特点难以工业化。若采用厌氧发酵液肥技术，则因皮革污泥中矿物质含量很高，无法避开大量沼渣处置问题，因此该类工艺的进一步发展需进行实质性的技术突破，且工业化风险较大，预计发展前景不佳。

二.采取焚烧方法处理时，污染物主要迁移途径有：1.高温降解后向空气中排放。2.污染物被固定后排入地下。

存在问题是：1.在800摄氏度以下焚烧时，因O,Cl等元素同时大量存在二恶英大量生成的问题难以解决，且焚烧灰不易形成高稳定性的玻璃相封闭烧渣(昂贵的硼酸盐玻璃相除外，且硼酸盐玻璃相的分相溶出问题依然难以解决)，高于800摄氏度时重金属氯化物的挥发严重但容易形成有效的玻璃相封闭；焚烧过程皮革裂解气恶臭高硫，如采用传统焚烧去除裂解气思路需要大量空气补充，相应加大了能耗和尾气处理难度，催化补燃则因大量焚烧飞灰存在需要复杂的前处理设备，为目前焚烧厂无法接受；2.污染物的固定可靠性问题，主要包括固定相耐候性，溶出量，机械强度等，由于皮革污泥中含有大量的可溶性盐类，需要外加大量的玻璃相生成物方可有效包裹之，这意味着制建筑砖(粗陶质)、传统陶粒等传统途径同样存在很大的危险性，且预计成本会较高。因此该类工艺发展前景尚存在较大技术门槛。

三.采取最新的热裂解处理技术时，污染物主要迁移途径为：1.低温裂解产生裂解油和裂解气收集进行燃烧处理，燃烧气体再行净化；2.裂解物为碳质多孔材料，包埋皮革污泥中所含有的重金属和盐类废渣。

存在问题：常规300-700摄氏度热裂解处理后的皮革污泥是一种黑色多孔的碳颗粒，内部包埋大量无机盐类，机械强度不高易破碎，在酸碱环境中水分进入空隙导致重金属容易析出，各项性能也不能完全满足<固体废弃物毒性浸出方法>GB5086.2-1997；陶粒国标《轻集料及其试验方法》GB/T17431.1—1998等主要检测方法。

据上述分析需要解决的问题为：1.吸水性问题。需要解决显气孔过高问题。2.机械强度问题。3.重金属溶出问题。4.成本问题。

目前，现有技术的文献公开如下：