液體推進劑污染治理及泄漏防控技術

《液體推進劑污染治理及泄漏防控技術》編者針對航天發射場液體推進劑的環境污染治理和泄漏應急防控需求，開展了長期的研究工作，構建了液體推進劑的環境安全保障技術體系，研制了系列裝置，研究成果應用于航天發射場和推進劑生產企業，取得了很好的軍事效益和環境效益，為航天發射活動提供了重要的環境安全保障。

侯瑞琴，63921部隊，研究員，1989年畢業于清華大學化學工程專業，長期從事航天發射液體推進劑環境安全保障技術研究，發明了系列技術及裝備用于液體推進劑廢氣廢液廢水污染治理和安全防控中，獲國家科技進步二等獎一次，軍隊及環保部科技進一等獎4次，獲國家發明專利14項，發表學術論文數十篇，參加編寫學術著作5部，榮立二等功一次，2018年獲批軍隊拔尖人才。

《液體推進劑污染治理及泄漏防控技術》介紹了航天發射場液體推進劑的環境污染控制及泄漏應急處置技術。第1章介紹了液體推進劑的定義、分類、污染來源及其危害、常用的衛生環境質量標準；第2章介紹了推進劑污染物的常用監測技術；第3章介紹了推進劑的廢氣處理技術；第4章介紹了推進劑廢液回收資源化利用及無害化處理技術；第5章介紹了推進劑廢水污染處理技術；第6章介紹了推進劑泄漏污染物擴散模擬評估技術；第7章介紹了推進劑泄漏的粉劑處置技術及其裝置；第8章介紹了液氫推進劑的泄漏防控技術；附錄1是常用推進劑的物理化學性質；附錄2是推進劑水污染物排放標準。 本書涵蓋了航天發射場液體推進劑廢棄物的資源化、污染物的環境監測、廢氣廢液廢水污染物的無害化處理、泄漏模擬評估及粉劑處置技術，既有理論研究，又有工程應用。 本書適用于從事液體推進劑研究、生產、運輸和使用的管理及其科研技術人員，也可作為高等院校相關專業師生的參考書。

第1章 概論  001
1.1 液體推進劑定義	001
1.2 液體推進劑分類及性質	001
1.2.1 液體推進劑的分類	001
1.2.2 硝基氧化劑類推進劑	003
1.2.3 三肼及單推-3推進劑	005
1.2.4 液氫推進劑	005
1.2.5 液氧推進劑	007
1.2.6 烴類燃料推進劑	008
1.3 液體推進劑的環境污染及危害	010
1.3.1 液體推進劑的污染來源	010
1.3.2 液體推進劑的泄漏危害	012
1.3.3 肼類推進劑的毒性及危害	013
1.3.4 硝基氧化劑類推進劑的毒性及危害	015
1.4 液體推進劑污染治理對策及標準規范	017
1.4.1 清潔生產	017
1.4.2 污染物分類處置	018
1.4.3 環境質量衛生標準和污染物排放標準	019
參考文獻	021

第2章 液體推進劑環境污染監測技術  022
2.1 液體推進劑氣體污染監測技術	022
2.1.1 推進劑氣體污染物監測指標	022
2.1.2 推進劑氣體污染監測的模式	023
2.1.3 推進劑氣體監測的點位布設	023
2.1.4 推進劑氣體污染物常用檢測技術	023
2.1.5 空氣中推進劑污染檢測方法	033
2.1.6 基于氣體檢測儀的區域監測及定位系統	044
2.2 液體推進劑水污染監測技術	046
2.2.1 推進劑水污染物監測指標	046
2.2.2 推進劑水污染監測模式	046
2.2.3 推進劑水污染監測點位布設	046
2.2.4 推進劑水污染檢測方法	047
2.3 航天發射場推進劑污染監測技術展望	056
參考文獻	057

第3章 液體推進劑廢氣處理技術  059
3.1 液體推進劑廢氣來源	059
3.2 吸收技術處理推進劑廢氣	061
3.2.1　氣體吸收處理的一般設計選型原則	061
3.2.2　吸收法處理肼類推進劑廢氣	062
3.2.3　溶液吸收法處理二氧化氮廢氣	065
3.3 吸附法處理推進劑廢氣	070
3.3.1　吸附原理及常用吸附劑	070
3.3.2　活性炭吸附處理肼類推進劑廢氣	072
3.3.3　活性炭吸附處理氧化劑廢氣	073
3.4 等離子體技術處理推進劑廢氣	074
3.4.1　等離子體技術處理廢氣原理	074
3.4.2　等離子體光催化氧化處理推進劑廢氣	075
3.5 推進劑廢氣的燃燒處理技術	076
3.5.1　熱力燃燒法處理推進劑廢氣	076
3.5.2　熱力燃燒處理推進劑廢氣工藝設計	077
3.5.3　熱力燃燒處理推進劑廢氣工程應用	081
3.5.4　低溫催化燃燒處理推進劑廢氣	084
3.6 催化氧化/催化還原技術處理推進劑廢氣	088
3.6.1　空氣催化氧化處理肼類廢氣	088
3.6.2　TiO2光催化氧化處理推進劑氣體	089
3.6.3　氨催化還原處理二氧化氮氣體	090
3.6.4　活性炭催化還原處理二氧化氮氣體	091
3.7 生物法處理推進劑廢氣	093
3.7.1　生物法處理廢氣的原理	093
3.7.2　生物法處理氮氧化物廢氣	094
3.8 四氧化二氮廢氣冷凝回收利用技術	095
3.8.1　四氧化二氮廢氣冷凝回收理論計算	095
3.8.2　四氧化二氮廢氣冷凝回收工藝實驗室小試	097
3.8.3　四氧化二氮廢氣冷凝回收工程裝置及運行結果	098
3.8.4　四氧化二氮廢氣冷凝回收工藝尾氣處理及其技術經濟性	103
3.9 推進劑廢氣處理技術展望	104
參考文獻	105

第4章 液體推進劑廢液回收再利用及無害化處理技術  106
4.1 液體推進劑廢液來源及污染	106
4.2 液體推進劑廢液回收再利用技術	109
4.2.1　推進劑氧化劑回收利用技術	109
4.2.2　推進劑肼類廢液回收利用技術	114
4.2.3　低溫推進劑回收利用技術	117
4.3 液體推進劑廢液熱力燃燒處理技術	119
4.3.1　推進劑廢液燃燒處理原理	120
4.3.2　燃燒爐形式的選擇	122
4.3.3　廢液燃燒處理試驗研究	123
4.3.4 廢液燃燒處理設備設計	130
4.3.5 廢液燃燒處理設備運行	134
4.4 液體推進劑廢液超臨界水氧化處理技術	135
4.4.1 超臨界水技術概述	135
4.4.2 超臨界水處理偏二甲肼廢液技術	139
4.5 硝基氧化劑廢液吸收處理技術	147
4.5.1 工藝原理	147
4.5.2 工藝流程	147
4.5.3 工藝計算	148
4.5.4 主要設備	149
4.6 推進劑廢液處理技術展望	149
參考文獻	150

第5章 液體推進劑廢水處理技術  153
5.1 液體推進劑廢水污染來源	153
5.2 酸堿中和處理氧化劑廢水	155
5.2.1 碳酸鈉中和紅煙硝酸廢水	155
5.2.2 堿中和四氧化二氮廢水	157
5.3 吸附處理推進劑廢水	157
5.3.1 吸附處理推進劑廢水機理	157
5.3.2 活性炭吸附處理偏二甲肼廢水	159
5.3.3 凹凸棒粉劑吸附處理偏二甲肼廢水	168
5.3.4 沸石及其改性材料處理偏二甲肼廢水	170
5.4 氯化氧化法處理推進劑廢水	171
5.4.1 常用的含氯氧化劑	171
5.4.2 次氯酸鈉氧化處理偏二甲肼廢水	172
5.4.3 二氧化氯氧化處理偏二甲肼廢水	173
5.5 臭氧氧化法處理推進劑廢水	174
5.5.1 臭氧及其特性	174
5.5.2 臭氧氧化處理肼類廢水作用機理	177
5.5.3 光催化氧化處理有機物機理	182
5.5.4 臭氧-紫外線催化氧化處理肼類廢水研究	186
5.5.5 臭氧-紫外線催化氧化處理偏二甲肼廢水工程應用	192
5.5.6 臭氧-紫外線催化氧化處理偏二甲肼廢水排水的水生物毒性試驗	194
5.5.7 臭氧-紫外線催化氧化處理單推-3廢水工程應用	195
5.6 濕式催化氧化法處理推進劑廢水	198
5.6.1 濕式空氣催化氧化處理偏二甲肼廢水工藝	198
5.6.2 濕式空氣催化氧化處理偏二甲肼廢水影響因素	199
5.7 Fenton試劑法處理推進劑廢水	202
5.7.1 Fenton試劑法處理廢水基礎理論	202
5.7.2 Fenton試劑法處理偏二甲肼廢水	206
5.8 H2O2/UV/O3聯合氧化法處理推進劑廢水	208
5.8.1 工藝流程	209
5.8.2 影響因素正交試驗	210
5.8.3 不同工藝組合優化	210
5.8.4 H2O2預處理的影響	211
5.8.5 紫外燈的影響	214
5.8.6 臭氧投加劑量的影響	215
5.8.7 氧化中間產物的降解效果及分析	216
5.8.8 反應動力學分析	217
5.9 推進劑廢水處理技術小結	217
參考文獻	219

第6章 液體推進劑泄漏危害及模擬  221
6.1 液體推進劑泄漏原因及危害	222
6.1.1 推進劑使用流程	222
6.1.2 推進劑泄漏主要原因	222
6.1.3 推進劑泄漏危害	224
6.2 推進劑泄漏過程傳質分析與模擬	225
6.2.1 液體推進劑的泄漏物理過程	225
6.2.2 液體推進劑泄漏傳質分析與模擬	226
6.2.3 液體推進劑的泄漏汽化模擬	229
6.2.4 推進劑氣態污染物的擴散傳質與模擬	231
6.2.5 泄漏模型試驗驗證	237
6.2.6 主要結論	238
6.3 推進劑泄漏模擬小結	238
參考文獻	239

第7章 液體推進劑泄漏處理粉劑及裝置  240
7.1 粉劑處理N2O4泄漏理論基礎	240
7.1.1 N2O4泄漏專用處理粉劑篩選	240
7.1.2 粉劑處理泄漏的化學反應可行性	242
7.1.3 處理粉劑的結構性能要求	243
7.2 處理N2O4泄漏專用粉劑制備	246
7.2.1 推進劑污染物吸附劑制備方法	246
7.2.2 吸附劑表征方法	247
7.2.3 CaO消化法制備Ca(OH)2吸附劑及表征	248
7.2.4 均相沉淀法制備Ca(OH)2吸附劑及表征	253
7.2.5 吸附劑對氮氧化物吸附性能比較	256
7.3 N2O4處理粉劑及專用裝置	258
7.3.1 處理粉劑的技術性能要求	258
7.3.2 專用處理裝置	260
7.3.3 處理粉劑及裝置技術性能評估	261
7.3.4 處理裝置的現場評估	265
7.4 處理偏二甲肼泄漏粉劑	267
7.4.1 粉劑處理偏二甲肼泄漏理論基礎	268
7.4.2 粉劑處理偏二甲肼泄漏初步篩選試驗	273
7.4.3 粉劑處理偏二甲肼泄漏揮發氣體定量試驗	275
7.4.4 粉劑處理偏二甲肼泄漏液體定量試驗	277
7.4.5 偏二甲肼泄漏處理粉劑性能及評估	278
7.5 推進劑泄漏分類及綜合處理技術	280
7.5.1 泄漏分類	280
7.5.2 推進劑泄漏綜合處置技術	281
7.6 推進劑泄漏處理小結	284
參考文獻	285

第8章 低溫推進劑泄漏及防控  287
8.1 液氫/液氧推進劑的安全性能	287
8.1.1 凍傷窒息危害	288
8.1.2 氫的危險性	288
8.1.3 氧的危險性	289
8.2 氫系統泄漏故障原因及危害	289
8.2.1 氫系統故障的主要形式	289
8.2.2 氫泄漏的危害	291
8.2.3 氫泄漏著火處理	295
8.3 氫泄漏評估	295
8.3.1 液氫溢出實驗及分析	296
8.3.2 氫與空氣/氧發生爆燃的計算	297
8.3.3 氫氣與空氣/氧混合發生爆炸的計算	298
8.3.4 氫泄漏擴散狀態評估	299
8.3.5 液氫泄漏擴散數值模擬	300
8.4 氫排放的環境安全處理	304
8.4.1 氫高空排放	305
8.4.2 火炬燃燒處理排放氫氣	307
8.4.3 燃燒池燃燒處理排放氫氣	308
參考文獻	310

附錄1 常用液體推進劑物理化學性質  311

附錄2 推進劑水污染物排放標準  313