中國城市生活垃圾焚燒處理分析

張磊　孫琪琛　劉寧　蕭謙

摘要：我國城市垃圾量大，分類現狀不合理，且現處理方式仍處于粗放式處理階段。垃圾的焚燒處理具有資源化、占地少、經濟效益高等諸多優勢，為我國垃圾處理的必行之路。從目前焚燒處理的技術難題出發，綜合分析了焚燒處理可能導致的二噁英等污染物的產生和垃圾車滲濾液等問題并提出解決措施。最后進行了總結展望。

關鍵詞：城市生活垃圾；焚燒技術；二次污染防治 ；資源化

中圖分類號：X799.3 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）06-0032-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.018

Abstract ： There is a large amount of urban waste in China. The status quo of classification is irrational， and the processing method is still in the extensive treatment stage. The incineration disposal of garbage has many advantages such as being resource-reserved， occupying less land， and having higher economic benefits， and it is a necessary way for Chinas garbage disposal. Based on the current technical problems of incineration， a comprehensive analysis of the possible causes of pollutants such as dioxin and landfill leachate that may be caused by incineration and their solutions have been proposed. Finally， it concludes with a summary.

Keywords： Municipal solid waste； Incineration technology； Secondary pollution prevention； Resource

中國城市環境衛生協會2016年統計，我國每年產生近10億噸垃圾，其中生活垃圾產生量約4億噸，建設垃圾5億噸左右，此外，還有餐廚垃圾1000萬噸左右，現行的填埋、露天堆放等處理方法已遠遠不能滿足處理需求，城市垃圾未能及時處理會造成：（1）侵占土地；（2）污染土壤和水；（3）污染大氣；（4）傳播疾病；（5）引發爆炸事故等危害。

城市生活垃圾處理一般都經過了四個階段：第一階段：著重進行垃圾的無害化處理，體現在保護環境上；第二階段：在垃圾無害化的基礎上避免二次污染的產生；第三階段：著重提高垃圾的資源化；第四階段：以垃圾的源頭避免為主，資源化實現高度發展。我國大多數城市都處在第一階段，向第二階段過渡。

1 城市生活垃圾焚燒法處理

1.1 焚燒法評述

1.1.1 焚燒發電及其現狀

垃圾焚燒會產生大量的熱能，將其產生的大量余熱進行發電是現在采用的最主要也是最普遍的資源化方式，也可利用余熱進行供暖、制冷及垃圾的干燥處理等。

晉江市垃圾焚燒發電綜合處理廠一期工程建成投產發電，在機爐正常運行250天后，累計焚燒生活垃圾14.3萬t，發電4128.57kW[12]。上海浦東新區生活垃圾焚燒廠、浦西江橋生活垃圾焚燒廠、廣州垃圾發電廠、深圳市南山區垃圾發電廠等幾座垃圾發電廠達到每天垃圾處理能力1000t以上，達到當前國際領先水平[13]。

1.1.2 焚燒發電優點和局限性

優點：垃圾焚燒發電能實現垃圾的資源化、無害化、減量化和穩定化、占用土地較少，選址余地大、回收與恢復比較容易，經濟效益大。但是相應具有局限性如下： 焚燒過程會產生的二次污染的處理技術比較復雜、二次污染處理設備運行費用昂貴、建設與運作管理要求高、建設投資比較大、城市生活垃圾處理量允許變動范圍較小、對相關政策敏感。

1.2 我國垃圾焚燒技術面臨的問題

首先是我國的垃圾焚燒技術大多從國外引進，在國內生產制造，焚燒設備的造價過高，而且維修不方便。其次，從國外引進的技術需要適應我國國情，由于國內外垃圾成分和特點的差異性使焚燒爐需要進行改進。另外，我國垃圾焚燒的總體技術水平較低，不利于環境保護。最后是對焚燒產生的劇毒物質二噁英的分析檢測技術相對落后。

2 垃圾焚燒二次污染問題

2.1 控制污染的重要性

焚燒法的二次污染控制，特別是二噁英的污染與控制，是人們重點關注的問題，城市生活垃圾焚燒產生的二次污染物主要有焚燒尾氣和焚燒滲濾液，焚燒尾氣中主要包含顆粒物和氣態污染物，焚燒廠滲濾液屬于高濃度有機廢水，需處理后進行達標排放。焚燒尾氣中的二惡英、細顆粒、重金屬、HCl、SOX、NOX等，如果不進行嚴格的防護和控制，會對環境和人體健康產生較大的危害。

2.2 焚燒尾氣中二噁英的生成及控制

2.2.1 生成機理

生成機理：生活垃圾焚燒中生成二噁英的機理相當復雜。它的主要生成溫度范圍是200～650℃，當大于800℃時，二噁英會發生分解。隨著溫度的降低，當溫度低于800℃以后，一部分高溫中分解的二噁英會通過各種方式反應，重新生成二噁英。

2.2.2 二噁英的控制

難度：在垃圾焚燒的過程中，垃圾剛進焚燒爐常有升溫的過程，焚燒完畢后又有降溫的過程，此時最易處在二噁英的生產溫度區間，且在高溫時分解的二噁英又會隨著溫度的降低重新生成，使得二噁英的生成變得難以控制。

控制方法及措施：在垃圾焚燒爐中，尾氣在850℃的溫度停留2s以上可以使絕大部分二噁英分解，在垃圾焚燒過程中，應盡可能控制垃圾焚燒的最高溫度和溫度停留時間，使得二噁英能夠充分分解，以減少它的生成[7]。

焚燒前采用垃圾分類收集加工的方式，盡量減少焚燒垃圾中含氯有機物與重金屬的含量。焚燒中改善燃燒技術和爐內燃燒條件，如采用3T燃燒技術，使爐膛出口溫度在850℃以上、爐內最高溫度滯留時間不低于2s并采用二次空氣噴入法。或采用低CO燃燒技術，通過調整二次風的分配，使垃圾充分燃燒，CO的濃度越低，則燃燒越充分，最理想的CO濃度是低于60mg/m3[8]。焚燒后的煙氣中的二噁英的控制，采用活性炭吸附、選擇性催化分解、堿性物質吸附等方法處理。

2.3 焚燒尾氣中其他污染物的生成與控制

焚燒尾氣中的顆粒物主要含有飛灰、重金屬、有機污染物等。氣態污染物主要含有HCl、SOX和NOX等。

2.3.1 產生原因

物理原因產生的顆粒物是指燃燒空氣卷起的微小不燃物、可燃物的灰分等，在燃燒不完全時，未燃碳分、紙灰等也會成為顆粒物的一部分。熱化學反應產生的顆粒物是指高溫燃燒室內氮化的鹽類，在煙氣冷卻后凝結成鹽顆粒。焚燒尾氣中的HCl主要來源于垃圾中有機氯燃燒分解產生HCl，或無機氯化物與其他物質反應生成HCl。焚燒尾氣中的SOX主要來源于垃圾中含硫化合物的焚燒氧化，如紙張和廚房垃圾。焚燒尾氣中的NOX可分為熱力型和燃料型，熱力型NOX來源于空氣中N2和O2在高溫下生成，所占含量較少；燃料型NOX由垃圾中氮元素形成，占70%～80%。多來源于廚房垃圾。

2.3.2 控制方法

小于1.1um的顆粒易于進入肺泡，吸附的有害物質易被人體吸收進入到血液中。細顆粒上吸附的重金屬元素包括：Hg、Pd 、Cd、Cr、Cu、Ni、Zn、Mn等。進行控制的方法有：焚燒前采用垃圾分類分揀的方法；焚燒中使溫度控制在600～650℃左右，使得重金屬不升華；焚燒后采取降溫、噴活性炭吸附和催化轉變等方式進行控制[9]。HCl的控制可通過向爐內噴入磨碎的氫氧化鈣、氫氧化鎂等吸收劑或采用煙氣處理裝置進行處置。SOX 可采用采用堿性介質吸收法，常用的介質有消石灰。NOX采用燃燒控制和燃燒后尾氣處理的方法控制。

2.4 垃圾焚燒廠滲濾液的處理

垃圾在堆酵過程瀝出的水分，即為垃圾焚燒廠滲濾液，產生量約占垃圾處理量的5%～28%[10]。其成分受垃圾本身的初始含水率、垃圾組分、貯倉溫度空氣濕度等的影響，極其復雜。

2.4.1 產生原因

垃圾焚燒廠產生的滲濾液主要來自焚燒前儲存在貯坑內的垃圾受到一定的擠壓作用后排出的水分和垃圾中有機質在貯坑內酸性發酵產生的廢水。

2.4.2 處理方式

①在處理后可直接排放或回用；②在預處理達標后送至污水處理廠處理；③直接運至垃圾填埋場滲濾液處理站處理；④濃縮后回噴到焚燒爐中焚燒。

3 總結展望

3.1 垃圾分類

3.1.1 “互聯網+”模式

垃圾分類可融入“互聯網+”的創新模式，建立手機APP客戶服務平臺整合資源，或引進企業從事垃圾分類回收工作的開展，如“志達模式”采取的政府主導下的企業負責公民參與的垃圾分類回收模式[3]。打破了長期以來政府獨家壟斷公共供給的局面，通過利益關聯機制使得政府、企業和公民共同參與到垃圾分類這項工作中來，通過合作共治實現三方共贏的目的。

3.1.2 A-B-C理論

生活垃圾循環利用行為是個體對循環利用所持有的態度變量和外部環境共同作用的結果。如圖，在第一象限，人一定會實施循環利用行為；在第三象限，人一定不會實施循環利用行為；在第二象限，只有態度的數值大于外部條件的數值時會發生循環利用；在第四象限，只有只有外部條件的數值大于態度的數值時會發生循環利用。

3.2 焚燒技術

我國的垃圾焚燒技術在現階段主要依靠從國外引進，缺乏自主研制的垃圾焚燒技術。由于各國基本國情的差異，從國外引進技術和設備需耗費大量資金，又不能實現最好的處理效果。研制出我國自己的城市生活垃圾焚燒技術成為刻不容緩的事情。

3.3 焚燒污染物控制

垃圾焚燒污染物的控制并不是一件容易的事情，特別是焚燒尾氣的控制具有難以把控的特點。我國應吸取國外的經驗，致力于技術的創新，實現我國垃圾焚燒污染控制的新高度。

3.4 焚燒資源化

垃圾焚燒資源化具有較大的開發市場，垃圾焚燒發電廠已經成為垃圾焚燒熱能的一種重要的利用方式，垃圾焚燒灰渣經過處理后也能做為路基等建筑工程材料實現很好的資源利用。我國應在垃圾焚燒資源化上投入更多的精力和資金，使垃圾焚燒實現最大的效益化。

參考文獻

[1]李晶，華絡，王學江.國內外城市生活垃圾處理的分析與比較[X].首都師范大學學報（自然科學版），2004，25（3）：73-80.

[2]夏莉.北京試點推廣智能垃圾分類回收機.中國環境報，2016，008：1-2.

[3]陳智鵬.探索垃圾分類中的多元主體合作共治模式——基于南京“志達模式”的實證研究[A].江蘇第二師范學院學報（社會科學），2016，32（5），39-42.

[4]曲英.城市居民生活垃圾源頭分類行為的理論模型構建研究.生態經濟，2009，12：135-141.

[5]杜軍，王懷彬，金霄.國內外垃圾焚燒爐技術概述[A].工業鍋爐， 2003，5：15-19.

[6]徐艷萍，黃力華，崔方娜.國內城市生活垃圾焚燒技術應用現狀與進展[J].廣東化工，2015，42（12）：140-141.

[7]毛庚仁，張涌新，文雯等.我國城市生活垃圾處理現狀及焚燒法的可行性分析[A].城市發展研究，2010，17（9）：12-16.

[8]孔火良，金保升，吳慧芳等.城市生活垃圾焚燒過程中二噁英的產生、危害與控制[A].南京建筑工程學院學報，2002，2：31-37.

[9]李詩媛，別如山.城市生活垃圾焚燒過程中二次污染物的生產與控制.環境污染治理技術與設備，2003，4（3）：63-67.

[10]楊柳，耿曉麗.城市生活垃圾焚燒廠滲濾液特點及處理現狀[A].中國沼氣，2014，32（4）：24-27.

[11]吳世杰，張海霞，趙嘉歡.城市生活垃圾焚燒底灰的特性及資源化利用途徑分析[A].環境衛生工程，2015，23（1）：11-17.

[12]易碧丹.晉江垃圾焚燒發電綜合處理廠工程實例[B].中國環保產業，2006：22-24.

[13]魏剛，王曉梅，張媛.國內外垃圾焚燒發電項目最新進展[A].天津化工，2004，18（6）：36-37.

[14]周潔.“避鄰”沖突治理背景下公眾環境意識的培養.2016：1-70.

收稿日期：2018-05-18

基金項目：安徽省社會科學創新發展研究課題項目“安徽循環經濟產業園區產業集群綠色升級模式研究”（2016CX069）

江蘇高校哲學社會科學研究項目（資助）：“環境倫理學視野下的霧霾問題研究”（2015SJD001）.

作者簡介：張磊（1983-），男，本科，中級，研究方向為環境管理和大氣污染物防治。

通訊作者簡介：劉寧（1973-），男，博士，副教授，研究方向為環境系統分析、環境管理和環境政策。