危險廢物焚燒污染控制標準及技術探討

姜啟英　徐效民

(1.淄博市輻射環境和危險物監督管理中心，山東 淄博　255000；2.淄博市環境監測站，山東 淄博　255000)

危險廢物焚燒污染控制標準及技術探討

姜啟英1徐效民2

(1.淄博市輻射環境和危險物監督管理中心，山東 淄博255000；2.淄博市環境監測站，山東 淄博255000)

【摘要】焚燒作為危險廢物安全處置的重要手段之一，二次污染的防治問題不容忽視，現行的國家標準已不能滿足危險廢物焚燒的污染控制要求。本文對國內外相關的危險廢物焚燒排放控制標準進行對比研究，并對危險廢物焚燒煙氣污染控制最佳實用技術進行分析，為焚燒污染防治和地方標準的制定提供參考。

【關鍵詞】危險廢物；焚燒；標準；技術

引言

目前危險廢物處置主要采取的技術措施有：化學反應、物理分離、焚燒、填埋等，焚燒處置是最有效、最快捷的處置方式，不僅適合于處理各種危險廢物中的有機廢物，還能夠針對有毒有害物質進行處理[1]。然而焚燒過程有可能造成二次污染，在處理處置危險廢物的同時，如何更好地解決危險廢物處理處置設施的環境污染問題已經逐步成為當今世界環境保護所面臨的重要問題，也是我國現階段必須解決的主要環境問題。

1國內外危險廢物焚燒污染物排放控制標準對比

對國內外不同國家、地區危險廢物焚燒污染物排放控制標準進行對比可知(表1)，由于各國情況不同，在排放指標的設置上略有出入，污染排放的控制水平也有一定的差距。但總體而言，國外發達國家和地區的標準排放限值設置更加嚴格，我國現行的國家標準《危險廢物焚燒污染控制標準》GB18484 -2001與歐盟等國外排放限值標準相比，標準限值要求偏低、差距較大，也不能體現出近十年來我國危險廢物焚燒煙氣控制技術裝備進步的狀況[2]。目前，北京、上海已相繼制定了嚴于國家標準的焚燒排放標準，尤其是上海市于2013年制定的《上海市危險廢物焚燒大氣污染物排放標準》，與發達國家或地區的同類標準相比，大多數指標基本相近甚至嚴于這些標準[3]。

表1　不同國家和地區危險廢物焚燒部分排放限值比較

2危險廢物焚燒煙氣主要污染因子和控制措施

焚燒產生的煙氣根據污染物性質的不同，可將其分成煙塵(顆粒物)、酸性氣體、重金屬、有機污染物和CO等類型，而其中的主要有害物質包括煙塵、酸性氣體、重金屬和二噁英等。

2.1　煙塵(顆粒物)

煙塵是焚燒過程中產生的微小顆粒性物質，主要是被燃燒空氣和煙氣吹起的小顆粒灰分、未充分燃燒的碳等可燃物、因高溫而揮發的鹽類和重金屬等在煙氣冷卻處理過程中冷凝或發生化學反應而產生的物質，包括金屬的氧化物和氫氧化物、碳酸鹽、磷酸鹽及硅酸鹽、來源于垃圾中的不熔氧化物、不揮發金屬及不完全燃燒的有機物等。

2.2　酸性氣體

焚燒煙氣中的酸性氣體主要由HCl、HF、NOx、SO2組成。NOx主要來源于各類廢物中含氮化合物的分解轉換和空氣中氮氣的高溫氧化，主要成分為NO；HC1、HF主要是垃圾中的含氯化合物、塑料(如PVC)燃燒時產生的，同時，廢物中所含的堿金屬氯化物(如NaCl，在煙氣中與SO2、O2等反應也會生成HC1氣體；SOx 由各類廢物中的含硫化合物氧化燃燒生成，主要成分為SO2。

2.3　重金屬

許多危險廢物中的可燃和不可燃部分都含有金屬和金屬化合物，在燃燒過程中，廢物中的部分不可燃組份與其所含的金屬物質一起被助燃空氣裹攜出燃燒爐。在整個過程中，重金屬不會被破壞和生成，只發生遷移和轉化，形成金屬及化合物蒸氣或亞微米顆粒，重金屬及其化合物又可根據沸點及揮發性再加以區分，部分重金屬的沸點小于1100℃，因此焚燒中更容易揮發至煙氣中，鉛的沸點為1700℃，大部分存在于爐渣中[4]。

2.4　二噁英

二噁英實際上是二噁英類(Dioxins)的一個簡稱，它指的并不是一種單一物質，而是結構和性質都很相似的包含眾多同類物或異構體的兩大類有機化合物，二噁英不是天然產物，而是含氯的碳氫化合物在燃燒過程中形成的，主要產生于廢物焚燒、農藥生產等過程，有氯和金屬元素存在條件下的有機物燃燒均會產生二噁英[5]。二噁英在850℃以上會很快分解，但在250～350℃溫度下，在銅等作催化劑和CO濃度較高的還原條件下很容易合成。

3危險廢物焚燒裝置煙氣污染控制最佳實用技術

國家原環保總局在2001年發布的《危險廢物污染防治技術政策》中鼓勵研究開發高效、實用的危險廢物焚燒成套技術和設備，包括危險廢物焚燒爐技術、危險廢物焚燒污染控制技術和危險廢物焚燒余熱回收利用技術等。危險廢物焚燒煙氣污染物的控制主要從控制燃燒條件，酸性氣體凈化、有毒有害物質的吸附和除塵等方面著手，因此了解目前煙氣污染控制最佳實用技術對于污染防治和排放限值的設定具有重要意義。

3.1　煙塵控制技術

危險廢物及其它工業固體廢物焚燒煙塵是煙氣成分中毒性最大的物質的集合，不僅包含大量重金屬及其氧化物質，還含有大量以顆粒形態存在的二噁英類物質，所以煙氣中顆粒物的控制對于減少焚燒爐對環境空氣的影響具有非常重要的意義。由于飛灰中二噁英類有害物質在采用濕法除塵時會造成水的二次污染問題，通常都采用干法除塵，最常用的除塵方法為電除塵和布袋除塵。早期垃圾焚燒煙氣的高效除塵器以電除塵器為主，但是由于其初期投資和運行費用較高，對粒徑較小的焚燒爐飛灰的除塵效率有限，再提高的可能性不大，且國外己發現靜電除塵器內有二噁英與呋喃的再合成現象[6]。因此，自上世紀90年代以來，焚燒煙氣除塵基本以布袋除塵為主，濾料的品質是決定焚燒煙氣顆粒物凈化效果和運行可靠性的關鍵，目前應用較多效果較好的濾料品種是聚四氟乙烯濾料、P84、PPS等，聚四氟乙烯濾料的性能最佳，設計運行良好的布袋除塵器可將焚燒煙氣中顆粒物的排放濃度控制在10mg/m3以下，但成本也很高。

3.2　酸性物質控制技術

通常情況下，脫酸工藝主要包括干式脫酸、濕式脫酸和半干式脫酸三種處理方式，半干式脫酸法由于設備相對簡單，可利用煙氣的高溫加強脫酸效果，不會產生二次污染，同時在資金投入方面也不大，在垃圾焚燒煙氣處理中應用廣泛。從危險廢物和醫療廢物焚燒過程產生的原始HCl，HF 濃度要較生活垃圾焚燒煙氣高，通過半干法脫酸+脈沖袋式除塵器的脫酸方式基本可將HCl的排放濃度控制在50mg/m3以下，國內外很多焚燒單位通過對半干法脫酸+脈沖袋式除塵器精心設計和運行，并在在布袋除塵器下游增設洗滌塔的方式已實現穩定控制HCl排放濃度在10mg/m3以下。煙氣中SO2的排放量主要取決于焚燒物中的還原硫含量，從技術角度出發，煙氣凈化系統中的酸性氣體洗滌過程對SO2也有一定的去除作用，半干法脫酸+脈沖袋式除塵器對煙氣中的SO2也有較好的凈化效果。

NOx排放的控制途徑主要采用低氮燃燒和煙氣還原脫硝，在煙氣脫硝方法中，主流技術是選擇性催化還原(SCR)和選擇性非催化還原(SNCR)，實際工程中應用最多的足SCR法脫硝[7]，其NOx的脫除效率達到80%～90%。目前，SCR脫硝系統的整體造價較高，主要原因在于催化劑完全依賴進口，單純依靠SCR系統進行脫硝，要耗用較多的催化劑，且催化劑的再生較麻煩，應該在SCR脫硝系統的基礎上，聯合使用爐內脫硝技術。由于大多焚燒企業脫硝和脫硫系統幾乎均是獨立設置，成本和運行維護工作量大，聯合脫硫脫硝技術將是今后一段時間內焚燒煙氣凈化的發展方向。

3.3　重金屬控制技術

控制煙氣中重金屬的濃度，首先要做好廢物的分類處理工作，將含有重金屬的廢物(如電池、日光燈管、殺蟲劑、印刷油墨等)先回收處理。焚燒煙氣中揮發狀態的重金屬污染物，部分在溫度降低時可自行凝結成顆粒、在飛灰表面凝結或被吸附，從而被布袋除塵器收集去除，因此，焚燒煙氣凈化系統的溫度越低，則重金屬的凈化效果越好[8]。部分無法凝結及被吸附的重金屬的氯化物，經濕式洗氣塔洗滌后從廢氣中吸收脫除。通常情況下，良好的顆粒物凈化技術可以同時得到良好的重金屬凈化效果，當在布袋上游噴入活性炭時往往也可進一步提高重金屬凈化效果。

3.4　二噁英控制技術

根據二噁英的形成原理，控制危險廢物焚燒工藝中二噁英的形成源、切斷二噁英的形成途徑以及采取有效的二噁英凈化技術是防治二噁英污染最為關鍵的問題，因此可以從“燃燒前、燃燒中和燃燒后”三個環節對其實現全面控制。燃燒前對廢物進行預處理盡量減少進入焚燒系統中對二噁英的生成起作用的物質的量，源頭控制垃圾中氯和重金屬含量高的物質進入焚燒爐，從而減少二噁英合成反應中所需的反應物和重金屬催化劑的量。燃燒過程中確保燃燒溫度保持在1100℃以上，在高溫區送入二次空氣，充分攪拌混合增強湍流度，延長氣體在高溫區的停留時間。采用急冷的方法降低煙氣溫度，縮短煙氣在處理和排放過程中處于300～500℃溫度區域的時間，避開二噁英產生的溫度區域，控制煙氣進入除塵器入口的溫度低于200℃，防止焚燒后再合成[9]。在煙氣處理過程中噴入活性炭吸附煙氣中的二噁英也是世界上控制二噁英排放的比較通用和成熟的技術，國外發達國家的經驗表明，當采用活性炭噴射+布袋凈化工藝時，高效的顆粒物凈化系統是保證排放煙氣中二噁英濃度低于0.1TEQng/m3的必要條件。

4結論

現行危險廢物焚燒污染控制標準中部分污染因子排放限值相對國內現在煙氣凈化技術、經濟發展水平而言較為寬松，為了使焚燒工藝真正做到安全無害，避免焚燒過程造成二次污染，除采用必要的煙氣凈化處理技術和有效的管理方式外，相應的法律法規、污染物排放標準也應逐步完善，而在國家標準制定之前，地方政府可結合當地經濟發展水平制定相對嚴格的地方排放標準。

參考文獻：

[1]王單.我國危險廢物處理處置技術現狀研究環境與可持續發展，2014，4：76.

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[3]上海市環境保護局.危險廢物焚燒大氣污染物排放標準[M]．上海：環境保護局，2013.

[4]張海龍，李祥平.垃圾焚燒過程中重金屬分布遷移機理和控制技術[J].安徽農業科學，2013，41(4)：1699-1703，1715.

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[8]許志波，高蓓蕾.典型垃圾焚燒企業重金屬排放影響因素[J].污染防治技術，2013，26(6)：30-32.

[9]孫寧，吳舜澤.我國醫療廢物焚燒處置污染控制案例研究[J].環境與可持續發展，2011，5：37-41.

引用文獻格式：姜啟英等.危險廢物焚燒污染控制標準及技術探討[J].環境與可持續發展，2015，40(1)：93-95.

Discussion on the Standard and Technology of Hazardous Waste Incineration Pollution Control

JIANG Qiying1XU Xiaomin2

(1.Zibo Supervisionand Management Center for Radioative Environment and Hazardous Wastes，Shandong Zibo，255000；

2.Zibo Environmental Monitoring Station，Shandong Zibo，255000)

Abstract：As an important way of safe disposal of hazardous wastes，the secondary pollution of incineration can't be ignored. We must recognize that the existing national standards have been unable to meet the requirements of pollution control of hazardous waste incineration. In this paper，domestic and foreign emission standards of hazardous waste incineration were compared，and the best practical technology were analyzed，in order to provide references for the control of pollution and formulation of local standard.

Keywords：hazardous waste；incineration；standards；technology

中圖分類號：X21

文獻標識碼：A

文章編號：1673-288X(2015)01-0093-03

作者簡介：姜啟英，工程師，博士，從事危險廢物監督管理工作