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利用廢水為水處理廠提供電力

Chemical Engineering Progress，2010，106(11):5

美國內(nèi)華達(dá)雷諾大學(xué)的1項(xiàng)將廢水污泥轉(zhuǎn)化為電力的實(shí)驗(yàn)研究已通過首次中試。該工藝是將污泥干燥，使其適用于氣化。研究人員希望該技術(shù)最終可為內(nèi)華達(dá)Truckee Meadows水回收廠提供一種原位的電力源。

該工藝采用的污泥干燥器是一個在大約160℉(1℉=5/9℃)下運(yùn)行的低溫流化床，由大約215℉的熱源加熱。流化床內(nèi)填充有沙子等惰性固體粗粒，沙粒的粒徑經(jīng)過特殊選擇，使其可呈流化態(tài)并可快速加熱及物質(zhì)傳遞。流化床中的氣泡可以破碎濕污泥，從而促進(jìn)污泥的快速干燥。

干燥的污泥粉末被流化床中的空氣帶走并移出流化床，成為一種容易被過濾器收集的燃料。濕污泥的進(jìn)料速率和空氣的流速協(xié)同作用，可精確控制干燥燃料產(chǎn)品的濕度。由于該流化床是在如此低的溫度下運(yùn)行，因此它可以僅僅由污泥廢水加熱，而不需額外燃料。生產(chǎn)出的干燥燃料可完美地在原位進(jìn)行氣化，應(yīng)用于發(fā)電、產(chǎn)熱或熱電聯(lián)產(chǎn)。

在Truckee Meadows水回收廠的試驗(yàn)中使用的是1臺冰箱大小的連續(xù)進(jìn)料示范裝置，可將大約20 lb/h(1 lb=0.453 6 kg)的污泥轉(zhuǎn)化為3 lb/h的干燥粉末。研究人員正在評估這種固體產(chǎn)物作為燃料用于氣化的適用性，并正在測定工業(yè)化運(yùn)行的最佳條件。他們估計1個實(shí)際規(guī)模的處理系統(tǒng)大概可以為該水回收廠提供25 000 kW·h/d的電能。

該工藝的優(yōu)點(diǎn)是所有裝置均設(shè)計為原位運(yùn)行，節(jié)省了運(yùn)輸費(fèi)用及污泥處置費(fèi)。它將工藝廢熱用于驅(qū)動發(fā)電，而且還免于進(jìn)行污泥填埋。

研究人員的下一步工作是在1個大型裝置上進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，以使投資人及工廠操作人員相信該技術(shù)的耐久性。該示范項(xiàng)目由美國內(nèi)華達(dá)州雷諾市與斯帕克斯市合作。美國內(nèi)華達(dá)雷諾大學(xué)的技術(shù)交流辦公室計劃使該系統(tǒng)適用于其他社區(qū)的廢水處理廠。例如，據(jù)研究人員稱，加利福尼亞州的各城市每年可產(chǎn)生大約700 000 t干污泥，這將可供2.4×106kW·h/d的電力生產(chǎn)。

(以上由葉晶菁供稿)

可消減碳捕集費(fèi)用的新型多相接觸器

Chemical Engineering，2010，117(10):12

美國Westec Environmental Solutions(WES)公司開發(fā)了一項(xiàng)氣液吸收技術(shù)，可顯著增強(qiáng)氣液吸收、萃取及洗滌系統(tǒng)的物質(zhì)交換。該公司專利的WES吸收器采用同向直流式操作，并可產(chǎn)生微沫層以強(qiáng)化物質(zhì)交換。同向直流方式可使吸收柱的氣速遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于常規(guī)逆流氣液吸收器，而且沒有明顯的因夾帶和溢液而造成的溶劑損失。

在實(shí)驗(yàn)室小試中，高為0.5 m WES吸收器的1級吸收即可達(dá)到理論上的10級吸收。由于具有專利結(jié)構(gòu)的填料，該吸收器在達(dá)到相同水平的CO2吸收量時所需要的質(zhì)量傳遞高度不到常規(guī)吸收柱的1/5。因此，在用于煙氣吸收時，該吸收器將比常規(guī)式、填料式或塔盤式吸收器的總高度減少大約50%。

為了進(jìn)一步研究該工藝，2010年9月，WES公司與澳大利亞Process Group公司簽署了一項(xiàng)聯(lián)合開發(fā)合同。WES吸收器的首套中試示范裝置將在澳大利亞QER頁巖液化項(xiàng)目中使用。Process Group公司是CO2捕集工廠的簽約設(shè)計公司。據(jù)說該試驗(yàn)將為WES吸收器技術(shù)的工業(yè)化提供一個捷徑。

通過減小吸收器尺寸以及促進(jìn)溶劑的CO2吸收量，WES吸收器技術(shù)具有使碳捕集費(fèi)用降低30%的潛力。該技術(shù)適用于所有溶劑法碳捕集及碳存儲工藝，及其他運(yùn)用于天然氣、煉油、石化等企業(yè)的氣液吸收工藝。

可降低環(huán)境安全危害的煤炭回收系統(tǒng)

Chemical Engineering Progress，2010，106(11):6

美國維吉尼亞工學(xué)院高級分離技術(shù)中心(CAST)的研究人員發(fā)明了一項(xiàng)用于去除超細(xì)煤炭泥漿中水分的高壓離心技術(shù)。該技術(shù)已在一座洗煤廠進(jìn)行了工業(yè)化試驗(yàn)，將有助于降低美國對成百上千噸蓄積污泥所產(chǎn)生的環(huán)境及安全擔(dān)憂。

美國所產(chǎn)的大部分煤炭是粗煤，采用水清洗的方法可以容易地去除硫及灰分等雜質(zhì)。留存于煤炭中的任何濕分由于會降低熱值并增加運(yùn)輸費(fèi)用，且還會堵塞管道、儲槽和槽罐，因此均需要去除。簡單的脫水工藝是使用普通的篩分系統(tǒng)或常規(guī)粗煤離心機(jī)，可去除粗顆粒表面的濕分。

采掘出來的煤炭有一部分是超細(xì)粉末，粒徑小于30～40 μm(與滑石粉相當(dāng))。由于如此細(xì)小的粉末具有非常大的比表面積，對其進(jìn)行脫水是十分困難的。工業(yè)用戶一般要求細(xì)煤炭粉末的濕度小于20%，由于目前沒有將超細(xì)煤炭粉末脫水至合格水平的經(jīng)濟(jì)可行的方法，這些粉末經(jīng)常被丟棄在廢物堆積場。這種行為造成潛在的環(huán)境危害，導(dǎo)致有價自然資源的損失，并且減少了煤炭企業(yè)的利潤。

為了解決這些問題，CAST的研究人員發(fā)明了一項(xiàng)超細(xì)粉末脫水的高壓離心技術(shù)。該技術(shù)通過氣體壓力和離心力的聯(lián)合作用促進(jìn)脫水效果，可達(dá)到高的脫水率和低的煤粉濕度。最初的中試試驗(yàn)可將煤炭泥漿脫水至濕度小于20%;隨后的工業(yè)化試驗(yàn)采用Decanter機(jī)械公司制造的設(shè)備在某洗煤廠進(jìn)行，也取得了成功。

美國煤炭企業(yè)每年都向煤泥堆積池排放(7～9)×107t的粉末廢棄物。該技術(shù)的應(yīng)用為從源頭解決煤炭泥漿堆積問題提供了可能，并且將幫助煤炭企業(yè)回收所有采掘出的煤炭。該技術(shù)也可應(yīng)用于回收現(xiàn)有煤泥堆積池中的煤炭。

該項(xiàng)高壓離心技術(shù)由Decanter機(jī)械公司實(shí)現(xiàn)商品化，離心機(jī)的注冊商標(biāo)為Centribaric。該技術(shù)可作為CAST早期開發(fā)的微濾柱技術(shù)的補(bǔ)充，用于煤粉在燃燒前的礦物質(zhì)及其他雜志的分離。美國國家能源技術(shù)實(shí)驗(yàn)室為這兩項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)提供了經(jīng)費(fèi)。

(以上由葉晶菁供稿)