生活垃圾焚燒主要污染防治措施分析

聶克泳

【摘要】：隨著生活水平的不斷提高，城鎮(zhèn)化的高速推進(jìn)，我國(guó)生活垃圾產(chǎn)生量逐年增加，生活垃圾的無害化處理率也在逐年提高，采用垃圾焚燒發(fā)電是國(guó)際上處理生活垃圾無害化主流技術(shù)，本文以某廠處理規(guī)模3000t/d，4條750噸/日垃圾焚燒生產(chǎn)線為例，從分析生活垃圾焚燒主要污染物入手，研究生活垃圾主要污染物防治工藝路線和防治措施，實(shí)現(xiàn)垃圾減量化、資源化、無害化為最終目的。

【關(guān)鍵詞】：生活垃圾；焚燒；污染防治；措施

隨著垃圾焚燒技術(shù)的日益成熟，垃圾焚燒處理以“減量化、無害化、資源化”的優(yōu)勢(shì)逐步被國(guó)內(nèi)外政府和企業(yè)所接受，成為人多地少、垃圾圍城、地下水位高等地區(qū)替代傳統(tǒng)填埋方式處置垃圾的最佳選擇垃圾，但在焚燒處理中，排氣煙塵、NOX、SOX、HCL、臭氣等去除技術(shù)是必需的，煙塵中所含的二惡英和重金屬類物降低技術(shù)也至關(guān)重要。

1、生活垃圾焚燒主要污染物分析

1.1從焚燒垃圾處理設(shè)備中排出的氣體含有灰塵、NOX、SOX、HCL、CO及二惡英等成份，對(duì)此物質(zhì)的排放國(guó)家也制定出了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，限制排放物質(zhì)的排放標(biāo)準(zhǔn)。

1.2垃圾具備不少的細(xì)菌、病毒等不良的微生物，在垃圾卸料過程、垃圾貯存及滲濾液處理過程中易散發(fā)出的厭惡性氣味，成分包括硫化氫、氨、甲硫醇等多種物質(zhì)，惡臭的種類主要為復(fù)合型惡臭。

1.3垃圾焚燒后產(chǎn)生飛灰，飛灰產(chǎn)生量約為垃圾處理量的3%左右，飛灰屬于危險(xiǎn)固體廢物。

1.4垃圾中往往混雜著部分無法燃燒且無經(jīng)濟(jì)價(jià)值的東西，主要包括灰土、玻璃、碎石、瓷片、玻璃纖維等不可燃物，是爐渣經(jīng)綜合利用后殘存的渣，俗稱“渣中渣”。

1.5垃圾在貯坑中發(fā)酵腐爛后，垃圾內(nèi)的水分排出而產(chǎn)生滲濾液，其中污染物含量比較高，成分比較復(fù)雜，如果處理不當(dāng)勢(shì)必會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成極大污染，一般約占垃圾量的20%。

2、生活垃圾焚燒污染物控制標(biāo)準(zhǔn)

2.1生活垃圾焚燒排放煙氣中污染物濃度執(zhí)行GB18485-2014中規(guī)定的限值，

2.2生活垃圾焚燒飛灰與焚燒爐渣應(yīng)分別收集、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和處置，飛灰應(yīng)按危險(xiǎn)廢物進(jìn)行管理。

2.3生活垃圾滲濾液應(yīng)收集并在生活垃圾焚燒廠內(nèi)處理或生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理設(shè)施處理，處理后滿足GB16889的要求。

2.4根據(jù)CJJ90-2009生活垃圾焚燒處理工程技術(shù)規(guī)范中關(guān)于惡臭污染物控制與防治，應(yīng)符合GB14554-1993惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

3、生活垃圾焚燒主要污染物處理工藝的選擇

3.1脫酸工藝。根據(jù)垃圾焚燒廠煙氣中污染物的濃度和排放控制標(biāo)準(zhǔn)，可以選擇干法、濕法、半干法三種工藝，加之與袋式除塵器組合，以保證煙氣凈化效果達(dá)到規(guī)定的指標(biāo)。垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的酸性氣體主要是HCl、Sox。干法與半干法工藝發(fā)展迅速，目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用廣泛。濕法在火電站應(yīng)用較多，濕法脫酸塔酸性氣體去除效率高，吸收劑耗量又少，但會(huì)產(chǎn)生大量洗滌污水，處理成本較高。發(fā)達(dá)國(guó)家煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格，其垃圾焚燒廠應(yīng)用濕法脫酸的較多。

3.2脫硝工藝。目前，NOX的凈化方法有選擇性催化還原法（SCR）、選擇性非催化還原法（SNCR）、氧化吸收法和吸收還原法等多種形式，還原法主要是選擇性催化還原法（SCR）和選擇性非催化還原法（SNCR）兩種，氧化法主要是光催化氧化法、電子束法等。

3.3二噁英控制工藝，國(guó)內(nèi)外對(duì)二噁英控制主要采用3T燃燒技術(shù)進(jìn)行高溫燃燒分解，在低溫段250～400oC控制其再合成；燃燒控制技術(shù)先進(jìn)的可將二噁英控制在3ng TEQ/Nm3以內(nèi)，一般情況5ng TEQ/Nm3左右。經(jīng)過加活性炭吸附和袋式除塵后，國(guó)內(nèi)一般也能達(dá)到0.1 ng TEQ/Nm3以下。在燃燒控制水平高和活性炭加入量足夠時(shí)，排放濃度甚至更低。

3.4經(jīng)高溫焚燒后的水冷爐渣是一種密實(shí)和無菌的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的殘?jiān)?，?jīng)篩分和磁選分離出一些金屬物質(zhì)，可以填埋或渣一般可用作鋪路、圍墻或作其它綜合利用，以及可以制作成輕質(zhì)灰渣磚。

3.5垃圾焚燒產(chǎn)生的灰分爐灰和煙氣凈化飛灰通過耦合進(jìn)行填埋，或送至危險(xiǎn)廢物站進(jìn)行危廢處理。

3.6由于滲濾液的濃度高和成分復(fù)雜，對(duì)處理工藝提出了特殊的要求。對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行處理，不能僅考慮某種工藝方法對(duì)滲濾液的處理效果，而更重要的是考慮該工藝方法對(duì)水質(zhì)水量的靈活適應(yīng)性，在當(dāng)今世界范圍內(nèi)，生活垃圾滲濾液處理技術(shù)研究學(xué)者已達(dá)成共識(shí)：從生態(tài)及經(jīng)濟(jì)效益雙贏的角度考慮，生化工藝是滲濾液處理整套過程中不可省略的預(yù)處理階段，通常，充分的生化處理工藝可達(dá)到間接排放標(biāo)準(zhǔn)。但僅僅依靠生化階段是無法滿足直接排放要求，必須與其他工藝技術(shù)進(jìn)行合理優(yōu)化組合。

4、生活垃圾焚燒主要污染防治措施

4.1煙氣凈化裝置

4.1.1 氮氧化物治理措施

氮氧化物在垃圾焚燒時(shí)產(chǎn)生，它的形成與爐內(nèi)溫度及空氣含量有關(guān)，主要成份為NO，一般在1200℃以上開始生成。本工程的燃燒溫度控制在850～1100℃，并控制過量空氣系數(shù)，排放的氮氧化物濃度符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

SNCR法是向煙氣中噴氨水或尿素[（NH2）2CO]溶液，在高溫（900～1100℃）區(qū)域，通過尿素分解產(chǎn)生的氨自由基與NOx反應(yīng)，使其還原成N2、H2O和CO2，采用SNCR法可脫除燃燒產(chǎn)生NOx的40～60%，未處理前垃圾焚燒煙氣中的NOx含量小于400mg/Nm3，經(jīng)SNCR法處理后煙氣中的NOx含量小于200mg/Nm3，達(dá)到脫除NOx的目的，尿素作為還原劑脫硝的反應(yīng)機(jī)理如下：

CO（NH2）2 + H2O → 2NH3 + CO2

4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O

4.1.2硫氧化物治理措施

硫氧化物主要以SO2的形式存在，由固廢中的硫元素和氧燃燒合成。由于垃圾中的含硫量很低，屬低硫份燃料，硫氧化物排放量較低，煙氣中SO2經(jīng)半干法加濕法的煙氣處理系統(tǒng)的Ca（OH）2和NaOH中和后，脫除效率大于95%，其排放濃度低于允許標(biāo)準(zhǔn)，去除硫氧化物成分的化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

SO2+Ca（OH）2+H2O=CaSO4+2H2O

4.1.3氯化氫和氟化氫治理措施

氯化氫和氟化氫主要來自固廢中的含鹵化聚合物（如PVC塑料），在焚燒過程中，這些物質(zhì)會(huì)分解反應(yīng)生成HCl和HF氣體。煙氣中氯化氫經(jīng)半干法和濕法脫酸工藝處理系統(tǒng)中和處理后，HCl和HF脫除效率可達(dá)99%，去除氯化氫和氟化氫成分的化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

2HCl+Ca（OH）2=CaCl2+2H2O

2HF+Ca（OH）2=CaF2+2H2O

4.1.4二噁英類污染物治理措施

控制焚燒垃圾所產(chǎn)生的二噁英類污染物的排放，需從控制來源、減少爐內(nèi)形成、避免爐外低溫再合成等三方面入手。首先，通過廢物分類收集，加強(qiáng)資源回收，盡量減少含氯成分高的物質(zhì)（如PVC料等）進(jìn)入垃圾中；其次，從焚燒工藝上要盡量抑制二噁英的生成。選用合適的爐膛和爐排結(jié)構(gòu)，使垃圾充分燃燒；爐溫控制在850℃以上，停留時(shí)間不小于2秒，O2濃度不少于6%，并合理控制助燃空氣的風(fēng)量、溫度和注入位置；縮短煙氣在處理和排放過程中處于300～500℃溫度域的時(shí)間（10秒內(nèi)），以防二噁英重新合成；最后選用高效的袋式除塵器，并控制除塵器入口處的煙氣溫度不高于232℃，并在進(jìn)入袋式除塵器前，在入口煙道上設(shè)置藥劑噴射裝置，進(jìn)一步吸附二噁英；設(shè)置先進(jìn)、完善和可靠的全套自動(dòng)控制系統(tǒng)，使焚燒和凈化工藝得以良好執(zhí)行。如有條件，還可通過分類收集或預(yù)分揀，控制生活垃圾中氯和重金屬含量高的物質(zhì)進(jìn)入焚燒廠。

4.2灰渣處理

4.2.1渣的處理

固廢焚燒后產(chǎn)生的廢渣主要由兩部分組成：從焚燒系統(tǒng)中排出的爐渣、爐灰及煙氣凈化系統(tǒng)中排出的飛灰。按GB18485-2014《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，焚燒爐渣可按一般固體廢物處理，焚燒爐排出的爐渣，運(yùn)往附近配套的的填埋場(chǎng)進(jìn)行綜合利用，剩余物填埋。

4.2.2飛灰處理

飛灰外送之前在廠內(nèi)完成穩(wěn)定化，飛灰穩(wěn)定化處置采用飛灰、螯合劑、水泥固化工藝。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，飛灰含水率小于 30%，二噁英含量低于3μgTEQ/kg，飛灰穩(wěn)定化后按照 《固體廢物 浸出毒性浸出方法 醋酸緩沖溶液法》 （HJ/T300） [10 ] 制備的浸出液中危害成分濃度低于 《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》 （GB16889 -2008） 表 1 規(guī)定的限值，根據(jù) GB16889 -2008 填埋廢物的入場(chǎng)要求，可進(jìn)入生活垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行填埋處置。因此，穩(wěn)定化處理后的混凝土砌塊在廠內(nèi)暫存庫(kù)暫存，最終送至目前已經(jīng)運(yùn)行的、符合環(huán)保要求的城市生活垃圾填埋場(chǎng)單獨(dú)劃區(qū)進(jìn)行填埋處置。

4.3滲濾液處理

4.3.1厭氧+A/O+UF+RO工藝

針對(duì)垃圾滲濾液的有機(jī)負(fù)荷高的特點(diǎn)，厭氧工藝是一個(gè)較為合適的選擇，其原因在于：

1） 厭氧工藝不需要曝氣，從而節(jié)省能源；

2） 產(chǎn)生的固體量低；

3） 進(jìn)水水質(zhì)、水量可以通過調(diào)節(jié)池穩(wěn)定。

厭氧生物處理工藝具有節(jié)能、運(yùn)行費(fèi)低、能產(chǎn)生沼氣等特點(diǎn)，所以一般認(rèn)為針對(duì)高濃度有機(jī)廢水處理較宜先采用厭氧工藝，然后再作進(jìn)一步處理。通過2～3重A/O工藝去除滲濾液中的生物可降解有機(jī)污染物、氨氮和硝酸鹽。由于A/O出水不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，在A/O后增加MF和RO工藝。污水經(jīng)過膜處理系統(tǒng)深度處理，最終達(dá)標(biāo)排放。該工藝組合方式優(yōu)點(diǎn)為厭氧反應(yīng)效率高，為傳統(tǒng)工藝的組合，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)較豐富。但生化池容積較大；污泥膨脹對(duì)工藝影響較大，沉淀效果易受影響。

4.3厭氧+膜生化反應(yīng)器（MBR）+NF+RO

在膜生化反應(yīng)器（MBR）中用膜分離（通常為超濾）替代了常規(guī)生化工藝的二沉池。與傳統(tǒng)活性污泥法相比，MBR對(duì)有機(jī)物的去除率要高得多，因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)活性污泥法中，由于受二沉池對(duì)污泥沉降特性要求的影響，當(dāng)生物處理達(dá)到一定程度時(shí)，要繼續(xù)提高系統(tǒng)的去除效率很困難，往往需要延長(zhǎng)很長(zhǎng)的水力停留時(shí)間也只能少量提高總的去除效率，而在膜生物反應(yīng)器中，由于分離效率大大提高，生化反應(yīng)器內(nèi)微生物濃度可從常規(guī)法的3～5g/L提高到15～30g/L，可以在比傳統(tǒng)活性污泥法更短的水力停留時(shí)間內(nèi)達(dá)到更好的去除效果，減小了生化反應(yīng)器體積，提高了生化反應(yīng)效率，出水無菌體和懸浮物，因此在提高系統(tǒng)處理能力和提高出水水質(zhì)方面表現(xiàn)出很大的優(yōu)勢(shì)。MBR對(duì)滲濾中的氨氮有良好的去除效果，氨氮的去除率基本上維持在99%以上，這得益于膜的截留使世代周期長(zhǎng)的硝化菌得以富集。

結(jié)語(yǔ)

根據(jù)《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》 （GB18485 -2014）標(biāo)準(zhǔn)要求，生活垃圾焚燒廠充分利用現(xiàn)有的城市垃圾收集、貯存、運(yùn)輸及煙氣處置設(shè)備、污染防治設(shè)施，對(duì)各產(chǎn)生污染環(huán)節(jié)有針對(duì)性地提出先進(jìn)成熟、合理可行的污染防治措施，保證污染物排放滿足 GB18485 -2014 的要求，真正實(shí)現(xiàn)垃圾減量化、資源化、無害化處理，變廢為寶，使得垃圾焚燒得到可持續(xù)發(fā)展，為生活垃圾無害化處理提供可靠處理工藝，解決城市垃圾圍城的困境。

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