論生活垃圾焚燒發(fā)電的污染源和環(huán)境保護(hù)策略

衛(wèi)文燦 孫超 梅玉峰

[摘要]最大限度地降低垃圾回收分類處理過(guò)程中對(duì)社會(huì)、環(huán)境的影響是論文的出發(fā)點(diǎn)。文章通過(guò)對(duì)“三廢”污染源的分析，其中廢氣從焚燒煙氣、粉塵廢氣以及惡臭三個(gè)方面進(jìn)行分析，而焚燒廢氣又分酸性組分、煙塵以及重金屬三方面分析;生活垃圾焚燒發(fā)電廢水來(lái)源主要是工業(yè)排水、化水排污、鍋爐循環(huán)水以及垃圾分揀用水和清理垃圾滲濾液排水五個(gè)方面進(jìn)行分析;固體廢棄物從金屬?gòu)U棄物、爐渣、飛灰、污泥等六個(gè)方面進(jìn)行分析。最后提出“三廢”以及廠區(qū)綠化和安全防護(hù)距離設(shè)置等方面進(jìn)行環(huán)境保護(hù)獻(xiàn)策。

[關(guān)鍵詞]生活垃圾焚燒發(fā)電;環(huán)境影響;環(huán)境保護(hù);二噁英;三廢

[DOI]1013939/jcnkizgsc202008114

人們的生活垃圾堆積成山，嚴(yán)重污染環(huán)境，其處理問(wèn)題備受關(guān)注。城市生活垃圾熱值焚燒發(fā)電是一條很好的利用途徑。在資源利用上和無(wú)害化處理上是比較理想的。但是，如果焚燒處理不當(dāng)，過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生的多環(huán)芳烴，揮發(fā)或者非揮發(fā)性重金屬以及耳熟能詳?shù)摹岸f英”，這些物質(zhì)都是污染水、大氣的罪魁禍?zhǔn)住?/p>

1生活垃圾焚燒發(fā)電的污染源分析

11廢氣

焚燒生活垃圾以及生活垃圾存儲(chǔ)過(guò)程中，都會(huì)產(chǎn)生大量的有害廢氣。

111焚燒煙氣

（1）酸性組分。在城市生活垃圾回收中，除了廚余垃圾外，還有很多塑膠制品以及各種有機(jī)氯化物制品，焚燒過(guò)程中就會(huì)產(chǎn)生含氯有害有機(jī)物。例如，PVC塑料，氯消毒或漂白廢棄物將在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生HCL無(wú)機(jī)氯化物鹽（例如NaCL）不會(huì)在廢棄物中產(chǎn)生氯，例如廚房垃圾。氟化物是通過(guò)廢棄物中的碳氟化合物的燃燒產(chǎn)生的，例如氟塑料廢料、含氟涂料等，其形成機(jī)理類似于HCL，但產(chǎn)生的量很少。還有SOx含硫有害有機(jī)物，部分由生活垃圾焚燒產(chǎn)生，在垃圾焚燒的焚燒爐停機(jī)點(diǎn)火過(guò)程也會(huì)產(chǎn)生SOx含硫有害有機(jī)物。焚燒廢氣中產(chǎn)生的NOx：它主要來(lái)源于含氮化合物的熱分解和氧化燃燒，以及空氣組分（低于1100℃）中氮的少量熱燃燒。焚燒廢氣中產(chǎn)生的COx：部分產(chǎn)生于燃料的不完全燃燒，部分來(lái)自廢碳化物的熱分解。

（2）煙塵。部分無(wú)機(jī)成分的生活垃圾燃燒產(chǎn)生灰燼會(huì)隨著引風(fēng)機(jī)或者送風(fēng)機(jī)進(jìn)入焚燒爐爐膛，還有凈化煙氣的材料，如活性炭、石灰石粉末等在高溫作用下產(chǎn)生的灰塵。

（3）重金屬。煙道氣中的重金屬通常通過(guò)金屬化合物或其中含有的鹽的熱分解產(chǎn)生。混合涂料、油墨、電池、燈具、含汞產(chǎn)品、電子電路板等中的金屬化合物都會(huì)分解重金屬。金屬化合物分解出揮發(fā)性的汞、鉛、銻、砷、銅、鋅等金屬，非揮發(fā)性金屬的鋁、鐵、鋇、鈣、鎂、鉀、硅等。這些金屬都留在了飛灰或者爐渣中。

112粉塵廢氣

垃圾焚燒的粉塵廢氣主要是在脫硫和灰渣筒倉(cāng)以及粉灰固化間等工藝裝置中產(chǎn)生，垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目都應(yīng)設(shè)置這三者粉煤灰固化系統(tǒng)。粉煤灰凝固過(guò)程是完全封閉的，該區(qū)域也與其他區(qū)域隔離。脫硫和灰渣筒倉(cāng)都設(shè)置石灰倉(cāng)，在石灰進(jìn)入筒倉(cāng)過(guò)程中就產(chǎn)生了灰塵。它由屋頂過(guò)濾器過(guò)濾，并通過(guò)商店門(mén)或窗戶或排氣扇擴(kuò)散到大氣中。

113惡臭

在垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)期間，垃圾貯存堆場(chǎng)、現(xiàn)場(chǎng)垃圾滲濾液處理站都會(huì)產(chǎn)生惡臭氣體（其中包括NH3和H2S等）。在正常情況下，整個(gè)垃圾貯存堆場(chǎng)是一個(gè)封閉的結(jié)構(gòu)，采用負(fù)壓系統(tǒng)，以確保氣味不會(huì)溢出，從垃圾儲(chǔ)存坑上方的水箱中提取氣體，并將其預(yù)熱到焚燒爐，用作燃料燃燒的助燃劑等。產(chǎn)生的惡臭氣體由現(xiàn)場(chǎng)垃圾滲濾液處理站結(jié)構(gòu)（調(diào)節(jié)槽，厭氧槽）被認(rèn)為是密封的。惡臭氣體被吸入垃圾貯存堆場(chǎng)的負(fù)壓區(qū)，以確保氣味不會(huì)溢出。另外，當(dāng)裝載和卸載垃圾存儲(chǔ)器時(shí)，存儲(chǔ)門(mén)的打開(kāi)和不完全抽吸也將導(dǎo)致一些惡臭氣體逸出。

12廢水

（1）排水。發(fā)電機(jī)組冷卻系統(tǒng)采用循環(huán)水供應(yīng)。在冷卻系統(tǒng)循環(huán)作業(yè)中，含有金屬化合物離子的排水，可以在粉塵固化、煙氣凈化等工藝階段進(jìn)行二次廢水回用。

（2）垃圾滲濾液。垃圾滲濾液是受垃圾種類影響很大，滲濾液的數(shù)量和成分受到許多不確定性因素的影響，垃圾貯存堆場(chǎng)、現(xiàn)場(chǎng)垃圾滲濾液處理站的滲濾液是難以處理的有機(jī)廢水之一。

（3）垃圾傾斜分揀平臺(tái)的沖洗廢水、日常沖刷生活用水。

（4）化學(xué)廢水。在鍋爐用水的處理階段，會(huì)再次化學(xué)反應(yīng)生成酸、堿二次產(chǎn)物，對(duì)該類二次產(chǎn)物進(jìn)行酸堿中和處理的廢水，可以進(jìn)行二次回收利用，譬如堆場(chǎng)或地面清洗。

（5）鍋爐廢水。在鍋爐除垢或水質(zhì)調(diào)節(jié)會(huì)產(chǎn)生鍋爐廢水，按規(guī)程規(guī)范要求，該類廢水可以進(jìn)入雨水排放系統(tǒng)，或者經(jīng)中和處理作為冷卻用水。

（6）生活污水。生活污水再利用，雖不需要中和處理，但需要進(jìn)行物理滲透處理再使用。

13固體廢棄物

垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目產(chǎn)生的固體廢棄物可以分為一般固體廢棄物與危險(xiǎn)固體廢棄物。一般固體廢棄物主要指金屬?gòu)U棄物、焚燒爐渣、SCR脫硝系統(tǒng)催化劑、污水處理污泥、生活垃圾等。廢離子交換樹(shù)脂、飛灰以及廢機(jī)油等屬于危險(xiǎn)固體廢棄物。

（1）金屬?gòu)U棄物。生活垃圾含有許多金屬氧化物廢棄物，在焚燒爐的高溫作用下，會(huì)分解產(chǎn)生大量的金屬?gòu)U棄物，由除渣系統(tǒng)中的振動(dòng)輸送帶上磁選機(jī)分揀分離。分解產(chǎn)生大部分金屬物回收進(jìn)行綜合利用。

（2）爐渣。焚燒后的灰渣經(jīng)除渣系統(tǒng)處理后再水冷卻進(jìn)入堆場(chǎng)。爐渣是一般固體廢棄物，其主要成分是硅、鈣、鋁、鐵、錳、鈉氧化物和廢金屬。

（3）飛灰。根據(jù)“國(guó)家危險(xiǎn)廢棄物清單”，粉煤灰是危險(xiǎn)廢棄物，焚燒爐焚燒殘?jiān)话慵s為廢棄物的3%。目前，國(guó)內(nèi)外使用的具體煙氣處理技術(shù)不同，但它們基本上是脫酸和除塵系統(tǒng)兩個(gè)部分。布袋除塵器與反應(yīng)塔組合工藝系統(tǒng)是主流飛灰處理裝置，活性炭粉末以及中和物中的堿性二次產(chǎn)物高溫反應(yīng)后產(chǎn)生飛灰。

（4）污泥。經(jīng)滲透或污水處理的沉淀物進(jìn)行污泥化處理，可以進(jìn)行熱值再提取，譬如污泥焚燒發(fā)電。

（5）其他生產(chǎn)廢棄物。廢離子交換樹(shù)脂、工藝系統(tǒng)催化劑以及機(jī)油等都定時(shí)進(jìn)行更換，廢棄物由特定有資質(zhì)企業(yè)進(jìn)行回收處理。

（6）生活垃圾。

2生活垃圾焚燒發(fā)電環(huán)境保護(hù)策略

21廢氣環(huán)境保護(hù)策略

垃圾焚燒產(chǎn)物除了高溫燃燒氣體、水、CO2和固體殘余物外，還有其他有害產(chǎn)物，在有害產(chǎn)物處理過(guò)程中，為了避免二次污染，應(yīng)采取不同于一般的污染控制設(shè)施處理，針對(duì)排放產(chǎn)物應(yīng)符合環(huán)保單位的排放要求。

城市生活垃圾固體廢棄物含有大量塑料，如塑料、橡膠和合成纖維。含氯物質(zhì)無(wú)處不在，大量的二噁英從這些物質(zhì)中分解出來(lái)。如果處理工藝或操作失誤，都會(huì)帶來(lái)土壤、大氣以及水體污染。“半干洗滌器+袋式過(guò)濾器”是垃圾焚燒電廠的主要處理工藝系統(tǒng)，該方法從三個(gè)方面開(kāi)始減少二噁英的產(chǎn)生：控制源減少爐內(nèi)的形成，避免爐外低溫再合成：第一步，進(jìn)行垃圾的嚴(yán)格分類，對(duì)譬如PVC含氯物質(zhì)分揀，杜絕含氯垃圾進(jìn)入焚燒燃料;第二步，進(jìn)行焚燒爐工藝系統(tǒng)處理，確保爐膛內(nèi)有充足的氧氣含量，減少二噁英的再合成。結(jié)合二噁英低壓以及高沸點(diǎn)特點(diǎn)，在低溫條件下，二噁英更容易轉(zhuǎn)化為細(xì)顆粒，導(dǎo)致氣相溫度降低。袋式過(guò)濾器可以更有效地去除二噁英。

22廢水環(huán)境保護(hù)策略

生活垃圾的特點(diǎn)是熱值低，含水量高。去除部分滲濾液，以便相應(yīng)地增加廢棄物的熱值，然后送入焚燒爐。垃圾滲濾液應(yīng)進(jìn)行中和與再滲透處理，不進(jìn)行處理的垃圾滲濾液在回爐過(guò)程中，會(huì)直接影響爐溫，間接帶來(lái)垃圾的燃燒不充分，必然產(chǎn)生有害氣體，其中就包括二噁英等產(chǎn)物。雖然可以通過(guò)添加助燃劑處理，但會(huì)導(dǎo)致能量損失和運(yùn)營(yíng)成本增加，垃圾滲濾液不應(yīng)考慮直接反噴法。考慮到廢棄物熱值的增加和某些工作條件下?tīng)t溫的調(diào)整，通常設(shè)計(jì)滲濾液反噴系統(tǒng)。用于此類項(xiàng)目的廠內(nèi)排水系統(tǒng)通常使用清潔的流體分離系統(tǒng)來(lái)制造。洗滌排水、排污用水以及垃圾滲濾液都屬于工業(yè)廢水，其中沖洗用水、實(shí)驗(yàn)排水污染濃度不高，在處理后可以進(jìn)行綠化再利用。其他高濃度污染廢水應(yīng)經(jīng)中和和滲透處理，部分可以進(jìn)行回爐焚燒，其他應(yīng)進(jìn)污水系統(tǒng)再處理，主要包括鍋爐排污以及化學(xué)排水等。

23固體廢棄物環(huán)境保護(hù)策略

生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生各種固體廢棄物，包括礦渣、粉煤灰、廢水處理污泥和生活垃圾。

（1）爐渣。爐渣主要是垃圾焚燒后的殘?jiān)ＴO(shè)置液壓排渣機(jī)。排渣機(jī)配有自動(dòng)加濕裝置，使排出的灰不會(huì)飛出。爐渣可用作制磚中的燃料，硅酸鹽產(chǎn)品的聚集體，道路建筑或屋頂?shù)臒岣綦x，以及建筑水泥原料。

（2）飛灰。煙氣處理裝置的袋式過(guò)濾器部分收集焚燒爐的煙灰、反應(yīng)吸收塔部分溢出物是粉灰的主要來(lái)源。規(guī)程規(guī)范要求，生活垃圾焚燒飛灰需強(qiáng)制獨(dú)立收集，避免與爐渣、焚燒燃料以及危廢物混合，杜絕長(zhǎng)期存放，不得簡(jiǎn)單處理或排放。

24其他環(huán)境保護(hù)策略

（1）廠區(qū)綠化。利用綠化植物的光合作用消納焚燒電廠氮、硫、碳等氧化物以及飛灰吸附作用，也充分利用植物的阻擋或削弱噪聲作用，應(yīng)主動(dòng)加強(qiáng)廠區(qū)綠化的物理隔離作用，增加植物綠化面積和密度。

（2）安全防護(hù)距離設(shè)置。生活垃圾焚燒發(fā)電不可避免地會(huì)對(duì)周邊居民造成影響，電廠應(yīng)與居民區(qū)保持安全距離，避免“三廢”產(chǎn)物對(duì)居民區(qū)生活帶來(lái)影響。生活垃圾焚燒發(fā)電的選址還應(yīng)考慮電廠地理和地質(zhì)環(huán)境，必須進(jìn)行環(huán)境評(píng)估，確保電廠不會(huì)對(duì)周邊環(huán)境帶來(lái)危險(xiǎn)。只有對(duì)選址環(huán)境進(jìn)行充分分析、論證和調(diào)查，才能與社會(huì)、環(huán)境和諧共處。

3結(jié)論

最大限度地降低垃圾回收分類處理對(duì)社會(huì)、環(huán)境影響成為每個(gè)城市必須面對(duì)的問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)外許多廢棄物處理方法包括焚燒、填埋、堆肥等，其中燃燒方法的效果是比較理想的。但是，如果處理不當(dāng)，在處理過(guò)程中產(chǎn)生的二噁英、多環(huán)芳烴和重金屬等物質(zhì)可能會(huì)對(duì)大氣和水環(huán)境造成一定程度的污染。文章通過(guò)對(duì)“三廢”污染源的分析，提出“三廢”以及廠區(qū)綠化和安全防護(hù)距離設(shè)置等方面進(jìn)行環(huán)境保護(hù)獻(xiàn)策。希望通過(guò)對(duì)生活垃圾焚燒發(fā)電的污染源分析和環(huán)境保護(hù)策略闡述，向有顧慮的國(guó)人傳遞發(fā)展垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)利國(guó)利民。

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