末端治理與清潔生產兩者並非互不相容,也就是說推行清潔生產還需要末端治理,這是由於:工業生產無法完全避免汙染的產生,最先進的生產工藝也不能避免產生汙染物;用過的產品還必須進行最終處理、處置。因此清潔生產和末端治理永遠長期並存。隻有共同努力,實施生產全過程和治理汙染過程的雙控製,才能保證環境最終目標的實現。
一、廢氣處理技術
(一)二氧化碳的回收利用
1.二氧化碳的危害
二氧化碳雖然沒有毒性,但是由於它的存在影響了人或動物體對氧的攝取,使肌體內氧合血紅蛋白減少,造成窒息,嚴重時可引起死亡。
由於二氧化碳比空氣重,一般彌散在車間下部,應注意通風,防止人身事故發生。
2.二氧化碳的用途
隨著科學的進步,二氧化碳的用途日益廣泛,通常用於食品工業製備碳酸飲料。而工業發達國家主要用於快速冷凍、食品保鮮、氣體保護焊接、化學工業以及科研領域深度冷凍和超臨界萃取等。也因此對二氧化碳的純度提出越來越高的要求。
當前製約二氧化碳生產發展和更廣泛應用的主要問題有兩方麵:一是二氧化碳生產工藝有待進一步改進,以便大幅度降低能耗和成本,為用戶提供更多更好的廉價二氧化碳;二是要進一步開發二氧化碳利用的途徑,以促進二氧化碳生產更健康地發展。兩者是相輔相成的。
3.二氧化碳的生產
發酵生產排出的二氧化碳純度可達99%以上,但由於含有少量的醇類、醛類、酯類以及有機酸等雜質,因此必須經水、高錳酸鉀溶液洗滌,活性炭、矽膠或分子篩等吸附劑淨化幹燥後,再經造氣壓縮機壓縮成液體二氧化碳裝瓶使用或售出。國外已開始使用大型恒溫貯罐和槽車裝運低溫二氧化碳,以提高致冷量和工作效率,降低成本,減輕勞動強度。
液體二氧化碳經蒸發,可得到雪狀幹冰,但雪狀幹冰升華較快,體積太大。而經壓冰機可製得晶狀幹冰。這種幹冰運輸方便,致冷量大,因而擴大了二氧化碳的應用範圍。
啤酒廠也可生產大量二氧化碳供出售和自用。每百升啤酒可回收3~5kg二氧化碳。當前我國啤酒廠多用壓縮空氣背壓和衝管道,而將發酵生成的高純度二氧化碳白白放掉,這十分可惜。
4.二氧化碳不同生產工藝的比較
目前,國內二氧化碳生產工藝主要有以下三種:
(1)低壓法二氧化碳氣體壓力為0.6~0.8MPa,采用國產壓縮機將二氧化碳壓縮淨化後,直接送到用氣點。在這一壓力下,二氧化碳的液化溫度為-50~-42℃,一般的冷凍機是無法將它們液化的。因此無法以液態方式貯存。當無發酵氣體時便無法回收供氣,這種方法和設備已基本淘汰。
(2)中壓法二氧化碳氣體壓力為1.6~2.5MPa,采用國產專用壓縮機,將二氧化碳壓縮淨化後,在-25~-12℃冷凍液化,其時相對密度約為994~1052kg/m3。可低溫貯存,二氧化碳純度可達99.98%以上。液態二氧化碳氣化減壓後,可直接輸送到用氣點,也可經增壓泵將液體二氧化碳充裝到高壓鋼瓶中。由於這種設備生產的二氧化碳純度高,貯液效率高,使用方便,國內大多數廠家,特別是有冷凍設備的啤酒廠多采用此法。此法的缺點是需要冷凍設備,但也因此使液化壓力大大降低。增加冷凍設備,使投資費用略高於其他方法。
(3)高壓法二氧化碳的壓力為6.0~9.0MPa,它是最傳統的方法,由於壓力高,二氧化碳可在常溫下液化。將二氧化碳壓縮至中壓時進行淨化,然後返回壓縮機再壓縮至6~9MPa;經冷卻液化直接充裝到高壓鋼瓶中。高壓下二氧化碳不易氣液分離,所以二氧化碳的純度由氣源質量決定。由於初投資費用低,這種工藝設備為大多數酒精廠選用。
以上三種方法中,低壓法由於其局限性而被淘汰。中壓法因其有許多優點,代表了發展的主流。高壓法雖有許多不足,但由於操作簡單,投資少,故在國內市場仍占一席之地。高壓法與中壓法相比能耗基本相同。
(二)好氣發酵係統排放廢氣的利用和防範
大家知道,好氣發酵係統中大量能量消耗在空氣係統中。壓縮空氣經過濾除菌後通入發酵罐。但是由於氧氣溶解度很小,通入的無菌空氣實際上其中的氧消耗很少,因此進出發酵罐的氣體中含氧量變化不大。
俄羅斯的學者提出,用特製的過濾除濕設備過濾排出的空氣,使之與新鮮無菌空氣混合再進入發酵罐使用,以節省用於通風的電耗。該項新技術已投入工業化生產並申請了專利。
對於排放氣體中可能對環境和生產造成汙染的發酵係統,則應在排氣管處設置連續滅菌裝置,以便將汙染程度控製在最低限度。
二、廢水處理技術
(一)廢水檢測的項目與含意
通常的指標和檢測項目如下。
1.生物化學需氧量(簡稱生化需氧量)BOD
BOD指在溫度時間都一定的條件下,微生物在分解、氧化水中有機物過程中,所消耗的遊離氧的數量,其單位為mg/L或kg/m3。
水溫對反應速度有很大影響。一般以20℃為標準。目前國際上都以5天為測定BOD的標準時間,一般記為BOD5。而以20天的BOD近似地作為完全生化需氧量,記為BODu。
BOD是確定廢水處理係統規模的主要依據,也是確定工業廢水排入市政係統時征收排汙費的一個主要依據。
2.化學需氧量COD(或CODcr)
COD係指用強氧化劑,如重鉻酸鉀在酸性條件下將有機物氧化為H2O和二氧化碳,此時所測定的耗氧量即為化學需氧量。與生化需氧量相比較,COD測定時間短,而且不受水質限製。
COD在數值上一般高於BOD。兩者的差值可粗略地表示出不能被微生物所降解的有機物。