干货放送丨危险废物实验室分析仪器与方法——水灰分析!

引言
危险废物的水分、灰分是危险废物处置的关键参数,准确获得其水分、灰分对指导危险废物终端处置工艺有重要意义。本文对危险废物实验室分析水分、灰分的常见问题及检测方法进行简单讨论,希望给从业人员在日常检测研究中提供一点参考。
1.危险废物水灰参数的作用
水、灰的分析测试是危险废物实验室分析中最简单的几个指标中的两个,同时其含量也是危废处置重要的过程参数。水含量高一般不是一件好事,如对焚烧处置来说,水分高会影响燃烧稳定性和热传导,降低焚烧窑的稳定性;对填埋来说,水分含量过高则会影响安全填埋,《GB 18598-2009 危险废物填埋污染控制标准》明确要求含水率小于60%的危险废物才能进入危废柔性填埋场。灰分主要是在废物焚烧处置中受到关注,其与废物的发热量、结渣性有不同程度的依赖关系,同时高灰分即意味着焚烧后灰渣量大,填埋处置成本高。
2.水灰的分析方法及仪器
灰分分析简单,检测主要有两种,一种是经典的高温灼烧重量法,另一种是使用如XRF、中子活化等高能射线直接测试出样品中各元素含量,然后进行推算灰分值,这类方法复杂,设备成本高,一般是作为测试各元素含量为主要目的附带获得,由于是推算,相对高温灼烧的经典方法偏差会大一些。水分测试的方法则有很多,常见的有烘箱重量法、微波法、卡尔费休方法等。烘箱重量法为常规的经典方法,实验室水分析最为常见;微波法则是近些年在在线测试中应用较多,利用的是水分子对特定频率微波吸收量进行测量,实验室应用不多;卡尔费休则主要是测液体中水含量,也是危险废物及油品等实验室水含量分析方法。这里主要对最常见的重量法分析样品水灰作说明。
2.1 重量法的水灰分析简
当前应用于废物处置中的水分、灰分的检测基本使用的都是重量法,主要参考的标准包括:《HJ 613-2011 土壤 干物质和水分的测定 重量法》、《GB/T 28733-2012 固体生物质燃料全水分测定方法》、《GB/T 211-2007 煤中全水分的测定方法》、《GB/T 212-2008 煤的工业分析方法》等,总体思想是:水分测试是将样品在105~110℃环境下烘干至恒重,灰分测试则是在空气中,最终于815℃灼烧至恒重。目前已有机构进行固体废物的水分、灰分分析方法的标准制定工作,但还没有发布,行业内主要还是参考和借用其他行业的标准。
这些参考标准其制定及相关验证均只是局限在其对应的行业内,而固体废物其本身来自于各个行业,所以参考标准必然有其局限性。举例来说,废物中有不少样品燃点温度就在100℃左右,对于这类样品,105~110℃的空气环境下的烘干明显是做不到的(样品在此温度下已经在燃烧了)。相应在烘干重量法中,标准HJ613-2011要考虑得更为充分,其注意事项10.2中明确提出,有机成分含量超过10%的样品,应考虑用50℃环境温度进行烘干测试水分含量,这一点实际上是将常规样品制备环节中的样品干燥纳入到水分检测中了,使得样品水分检测有更多可依据的方法,只是这种方法对干燥样品的外水效果不错,去除内水的效果不佳,所以不适合内水含量高的样品。
重量法本身作为温度条件的分析方法,所获得的检测结果实际就是样品在规定的环境条件下质量变化的测试结果,以测水分为例,严格来说,实际获得的是样品在105℃条件下挥发物的质量分数(包含水、有机成分等),由于通常情况下,此温度下样品中的有机成分挥发量很少,所占质量分数可忽略,统一将其定义为水的质量分数。只是针对不同的样品,这个分析方法得出的结果是否能参与到热值的计算,是需要评估有机成分是否占比较高,否则就应该选用其他测试方法来获得用于热值计算的水分的结果。
2.2 水灰的仪器分析
2.2.1 水灰的常规分立设备分析
重量法的水灰分析,常规使用的设备或装置包括:天平、烘箱、干燥器、马弗炉。
图1:样品分析流程
测量水分、灰分分别经历循环1和循环2:
循环1:称量好样品,置于105~110℃烘箱中干燥1~1.5h,再取出置于干燥器中冷却约0.5h(HJ 613-2011为45min)后,进行第一次干燥后称重,再置于烘箱中干燥约0.5h,取出置于干燥器中冷却约0.5h后,第二次干燥后称重...以此往复,当相邻两次干燥后称重差在要求范围内(即达到恒重目标),水分测试完成,水分含量为样品初始重量与恒重重量差值所占样品重量的百分比;
循环2:用单体设备测试固体废物一般推荐慢灰法,主要是快灰易导致样品燃烧不充分,结果测试偏差大,另外若是爆燃就需要重测,固体废物成分复杂,爆燃情况又比较常见,测试过程与水分测试类似,先高温灼烧约1.5h,后面再冷却,再称量,再灼烧,再冷却...
分立设备的测试效率相对较低,按最理想的情况计算,两次循环即达到恒重目标,则水分测试约2.5h、灰分测试约3h,主要是在于样品加热后,重新在天平中称重是需要等样品在干燥器中冷却后才能进行(一次水灰测试,4次干燥等待约需要2h),不然热的样品舟因为对气流的影响,会给称量造成很大的误差。一次循环就要一次冷却等待,需要消耗不少等待时间,特别遇到难干燥或灼烧的样品,需要多次循环确认其恒重。
2.2.2 水灰的自动化设备分析
自动化的仪器设备可以很大程度的节省人力,一次称重,就能自动获得所有过程重量并自动计算结果。自动化的分析设备实际就是将精密天平、高温设备集成在一起,如图2,是某家厂商的自动水灰分析设备,其主体部分包括:自动开关盖、高温炉、旋转升降样盘、天平模块几部分,关键技术涉及高温炉温度精准控制、炉腔内温场均匀稳定、天平隔热等。
图2:自动分析水灰设备剖面简图

整个测试过程自动完成,放入样品后,仪器自动关盖,并完成自动称量。仪器自动控制程序升温,升温过程中,样盘通过旋转和升降实现精密天平对样品的实时称量,因为样品处在温度稳定的炉腔内,可以直接进行称量,省去了单体天平称量需要等待样品冷却的过程,所以可以大大节省时间。温升到目标温度停留并检测到一段时间内样品重量没发生变化时,则当前流程完成,进入下一个流程...样品测试完成后,仪器自动开盖并降温冷却,上位机软件记录整个过程的数据,包括绘制过程分析的样品重量随时间和温度的变化的曲线,用于样品过程热重分析。相对分立的单体设备测试,无需人员记录数据,减少出错的可能。另外由于过程无需人员干扰,对于固体废物的测试来说,减少了实验人员与样品的接触次数,降低了接触危害。

3.小结
危险废物由于其复杂性,实际针对不同的废物的同一指标往往都有不同的检测方法,本文主要是对危险废物水灰测试的重量法进行了描述,并就分立设备与自动化设备测试过程中的一些问题进行了分析和讨论,将危险废物水灰测试从一个对比的视角展示给同行从业者,供行业共享与交流。

各会员单位、相关高校科研院所和企事业单位:

为进一步贯彻落实新《固体废物污染环境防治法》、《危险废物经营许可证管理办法》和《危险废物焚烧污染控制标准》等政策法规标准,推进我国工业危废处置与资源化利用水平持续提高,危废产业技术创新联盟、西南石油大学与中国危废技术网,将于2021年7月8日-10日在四川成都共同组织召开“2021年第四届工业危废处置于资源化利用战略合作峰会暨危废产业技术创新联盟年会”。与会专家和企业代表将充分交流推广和深度研判工业危废处置与资源化利用的前沿技术及应用实践。

欢迎各单位组织有关人员积极参会。相关信息请参阅附件或登陆

www.chinawfjsw.com、

https://www.swpu.edu.cn/、

https://www.swpu.edu.cn/wfyjy查看

附件:1.第四届工业危废处置与资源化利用战略合作峰会暨危废产业技术创新 联盟年会方案;

2.参会回执表。

附件一:

第四届工业危废处置与资源化利用战略合作峰会暨危废产业技术创新联盟年会方案

一、会议背景

2021年,是国家实施“十四五”规划的开局之年,2020年新版《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》实施、《国家危险废物名录(2021年版)》、《危险废物焚烧污染控制标准》等相关政策标准的修订颁布,“无废城市”试点建设次递推进,推动着我国危险废物处置工程建设及行业的规范化发展,为实现危险废物减量化、资源化和无害化利用水平持续提升,会议以“创新驱动、融合发展”为主题,结合“主题报告+展览展示+客户需求发布+解决方案推介+分模块交流”等形式,共同研判危废政策标准实施及新技术设备运行经验等行业热点。

二、会议主题
创新驱动、融合发展
三、组织单位

主办单位:

危废产业技术创新联盟

西南石油大学

中国危废技术网

协办单位: 

西南石油大学工业危废处置与资源化利用研究院

西南石油大学科研处

西南石油大学化学化工学院

国家环境保护危险废物处置工程技术(沈阳)中心

国家环境保护汞污染防治工程技术中心

中节能清洁技术发展有限公司

中国物资再生协会土壤修复专业委员会

西安石油大学

辽宁省环境科学学会

甘肃省环境保护产业协会

上海市发明协会环境保护技术专业委员会

山西省环保产业协会固废专业委员会

中海油能源发展股份有限公司安全环保分公司

支持单位:

固废/危废知库

中国石油化工科学研究院

中城投第十一集团生态环境有限公司

北京理工大学固废资源化研究所

天津大学精馏中心安达化工环保研究院

辽宁大学城市与能源环境国际工程研究院

山西科城环保产业协同创新研究院

成都兴蓉环保科技股份有限公司

宁夏环保集团有限责任公司

南京释加软件科技有限公司

赛威隆机电设备河北有限公司

上海埃格环保科技有限公司

媒体单位:

环境工程学报

四川新闻网-环保频道

环境保护科学

承办单位:

北京神州共创环境科技有限公司

四、会议时间、地点

时间:2021年7月8日-10日(7月8日报到)

地点:西南石油大学

地址:成都市新都区新都大道8号

五、会议主要内容

第一部分:特邀嘉宾高峰对话

第一场高峰对话:碳中和下的危废新亮点

(在碳中和新形势下,结合新标准,危废深度资源化利用发展趋势分析)

第二场高峰对话:竞争白热化-资本如何看危废

(具有影响力投行、券商共同分析危废市场动向)

第二部分:专题研讨

(一)危险废物最新政策解读

1.新《固废法》与《危险废物名录》重点解读;

2.工业固体废物、危险废物的界定与认定;

3.“十四五”危险废物处置设施能力建设思考;

4.四川省危险废物处置利用能力现状分析;

5.危险废物治理行业排污许可证申请与核发;

6.医疗废物污染控制标准技术规范体系;

7.危险废物经营许可证管理办法及市场监督。

(二)危险废物资源化利用

1.跨区域协同处置危险废物模式探讨;

2.综合型危废处置中心的规划设计与建设;

3.新标准下危险废物填埋场的选址及规划;

4.涉重危废资源化关键技术及环境风险管控;

5.水泥窑处置危废技术工艺及安全管理;

6.固/危废焚烧飞灰处理技术研究及资源化利用;

7.高浓度含盐废水无害化处理处置技术;

8.废酸适用性资源化利用技术现状及工艺研究;

9.等离子熔融技术处置危废的发展及项目案例分析;

10.危废物焚烧前破碎配伍预处理系统;

11.铝工业二次铝灰资源化全量利用技术;

12.世界一流绿色企业创建及危险废物零填埋探索;

13.“碳达峰、碳减排”对危废行业的影响。

(三)危险废物处理处置装备

1.危废协同处置技术装备与项目案例分享;

2.医疗废物的应急协同处置技术装备与案例;

3.基于物联网的危险废物智能监管平台;

4.生活垃圾焚烧飞灰高温熔融技术与设备;

5.危险废物预处理系统装备技术与实践。

(四)工业污泥、含油污泥处理新技术

1.含油污泥深度资源化利用技术;

2.热脱附技术在油泥治理和土壤修复中应用案例;

3.溶剂萃取法处置油泥技术;

4.含油污泥工业化处理成套工艺及装备;

5.炼化企业含油污泥减量化和资源化新技术;

6.电镀污泥和冶炼废渣中金属的回收技术。

第三部分:土壤污染修复安全发展研讨会

1.土壤修复行业政策法规解读;

2.土壤污染防治地方管理实践;

3.土壤及地下水污染调查、监测及溯源;

4.污染场地风险管控与修复技术及工程应用;

5.土壤环境大数据分析与信息化管理。

第四部分:危险废物处理处置技术测试与验证评价研讨会

1.危险废物的焚烧性能测试;

2.危险废物环境技术验证评价;

3.危废项目设施后评估;

4.危险废物焚烧、填埋污染控制标准;

5.危险废物蓄电池回收及汞废物处理。

第五部分:危废产业技术创新联盟2021年会

审议联盟年度工作总结报告以及下一年度工作计划等。

第六部分:危险废物处理处置项目融资对接征询

固/危废在建、扩建、准建项目(需提供项目简介)。

第七部分:市场推广、合作交流

1.将精准对接国内外危险废物资源化利用技术和设备信息,企业当前亟待解决的热点、焦点及疑难问题,推广最佳技术、设备及项目,解决危险废物利用设施和技术设备供需不对称问题,助力企业绿色健康发展。

2.为满足企业品牌宣传,进一步为企业搭建高端平台,构建企业与客户对话窗口,更好的为企业资源整合,寻找有效传播渠道,实现精准匹配。

第八部分:企业考察(考察单位待定)

六、会议亮点
1.政策标准:深度解析最新行业政策标准、把握固危废市场风向标,布局未来市场!
2.头脑风暴:特邀嘉宾、精彩演讲,结合两场高峰对话为您呈现危废领域饕餮盛宴!
3.精准圈层:将汇集危废领域知名企业、资深嘉宾等建立业内资深人脉资源!
4.精准服务:借鉴学习、共享资源,媒体宣传、提升业内知名度!
5.参会代表参与广泛,有机会获取更多市场前沿需求信息。
七、特邀与会嘉宾
各级政府规划、环保、城建、产业园区及行业管理部门;危废产业技术创新联盟成员单位;科研院校、专家学者以及技术解决方案及设备供应商;从事危险废物监管、产生、经营、收集、运输、处理处置、利用、检测等企业及投融资机构、行业媒体等。
八、企业风采

为推进工业危废处置与资源化利用工艺技术应用,促进“产学研”结合,企业可通过最新技术推广和产品介绍,展示最新的设备、产品和技术,并解答应用方面的问题。有意赞助或协办会议的企业请与大会组委会联系。

※赞助方案说明

为满足企业品牌宣传,进一步为企业搭建高端平台,构建企业与客户对话窗口,更好的为企业资源整合,寻找有效传播渠道,实现精准匹配。特提供一系列赞助服务方案。以确保贵公司能充分利用大会的各项资源来获得最佳的宣传效益,并可配合贵公司的需要进行适当调整。诚挚邀请贵公司赞助本次大会和参加展览展示,把握展示实力、推广产品与专家学者交流沟通的良好契机!具体赞助或参展请联系我们! 赞助方案

九、参会报名

参会可通过专用邮箱或扫描二维码在线报名。

1.第四届工业危废处置与资源化利用战略合作峰会暨危废产废产业技术创新联盟年会参会回执表(附件 2)

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