北京市某生活垃圾焚燒廠應(yīng)急處置涉疫生活垃圾案例分析

陸廣博，羅院生，艾 揚(yáng)，李 松

（1.北京環(huán)境衛(wèi)生工程集團(tuán)有限公司，北京 100101；2.北京南宮生物質(zhì)能源有限公司，北京 100162）

1 工程背景概述

新冠肺炎疫情暴發(fā)以來，醫(yī)療廢物產(chǎn)生量呈現(xiàn)井噴式增長［1］，而且新冠患者或者疑似新冠患者產(chǎn)生的涉疫生活垃圾也按照醫(yī)療廢物進(jìn)行處置［2］，導(dǎo)致醫(yī)療廢物處理能力嚴(yán)重不足。為及時(shí)高效處置新冠肺炎疫情醫(yī)療廢物，生態(tài)環(huán)境部印發(fā)了《新型冠狀病毒感染的肺炎疫情醫(yī)療廢物應(yīng)急處置管理與技術(shù)指南（試行）》，明確了生活垃圾焚燒設(shè)施作為新冠肺炎疫情醫(yī)療廢物處置設(shè)施的可行性。上海市是較早開展醫(yī)療廢物應(yīng)急處置實(shí)踐的城市，2014 年上海市第1 次利用生活垃圾焚燒設(shè)施協(xié)同處置醫(yī)療廢物。新冠肺炎疫情暴發(fā)后，廣東省汕尾市、珠海市及山東省東營市等部分城市陸續(xù)啟用生活垃圾焚燒設(shè)施協(xié)同處置醫(yī)療廢物，如上海老港再生能源利用中心通過設(shè)備改造［3］，醫(yī)療廢物應(yīng)急處置總量可達(dá)150 t/d，此外美國、挪威、日本等國家明確了醫(yī)療廢物可由生活垃圾焚燒設(shè)施應(yīng)急處置，均有實(shí)際應(yīng)用的成功案例［4］。經(jīng)北京市人民政府同意，北京市某生活垃圾焚燒廠按照《新型冠狀病毒感染的肺炎疫情醫(yī)療廢物應(yīng)急處置管理與技術(shù)指南（試行）》要求，依托現(xiàn)有焚燒設(shè)施，分兩期進(jìn)行應(yīng)急處置改造，其中一期通過局部改造具備協(xié)同處置涉疫生活垃圾的能力。二期為新建一套涉疫生活垃圾應(yīng)急處置設(shè)施，并對(duì)一期接收環(huán)節(jié)進(jìn)行完善。兩期改造后，該焚燒廠具備超過200 t/d 的涉疫生活垃圾應(yīng)急處置能力，緩解了重大疫情期間醫(yī)療廢物的應(yīng)急處置壓力。本研究以該應(yīng)急處置改造項(xiàng)目二期為例，介紹其工藝設(shè)計(jì)、測(cè)試方法、運(yùn)行效果和效益情況，可為同類型生活垃圾焚燒廠應(yīng)急處置涉疫生活垃圾的工程改造提供參考。

2 工藝流程與設(shè)計(jì)參數(shù)

2.1 工藝流程

涉疫生活垃圾由專用的運(yùn)輸車輛運(yùn)輸，為避免與普通生活垃圾運(yùn)輸車輛出現(xiàn)時(shí)空交叉，該廠調(diào)整了涉疫生活垃圾和普通生活垃圾的接收時(shí)間，實(shí)現(xiàn)錯(cuò)峰接收。工藝流程如圖1 所示。

圖1 工藝流程示意Figure 1 Schematic of the process flow

涉疫生活垃圾運(yùn)輸車輛進(jìn)廠后，通過地磅系統(tǒng)自動(dòng)完成車輛識(shí)別、稱質(zhì)量、信息上傳等工作，全程無人員接觸。當(dāng)涉疫生活垃圾日接收量小于50 t 時(shí)，車輛通過自動(dòng)消毒通道后進(jìn)入二期自動(dòng)上料區(qū)進(jìn)行卸載，將包裝好的涉疫生活垃圾放置在尺寸為0.73 m×0.53 m×0.58 m 的周轉(zhuǎn)箱內(nèi)，周轉(zhuǎn)箱通過Z 型連續(xù)式垂直輸送機(jī)提升至往復(fù)式投料平臺(tái)，然后通過滾式輸送裝置傳輸至2#焚燒爐投料口進(jìn)行投料，投料后周轉(zhuǎn)箱再返回至地面，清洗消毒后備用。當(dāng)涉疫生活垃圾日接收量大于50 t時(shí)，超出部分車輛進(jìn)入一期涉疫生活垃圾應(yīng)急處置卸料平臺(tái)，涉疫生活垃圾由皮帶輸送機(jī)輸送到垃圾倉內(nèi)，由垃圾抓斗投放至2#焚燒爐。

涉疫生活垃圾采用摻燒的方式進(jìn)行焚燒，爐渣外運(yùn)至有相應(yīng)資質(zhì)的單位進(jìn)行處置。煙氣污染物采用“半干法脫酸+活性炭吸附+袋式除塵器+選擇性催化還原法”工藝處置，飛灰外運(yùn)至有相應(yīng)資質(zhì)的單位進(jìn)行處置。應(yīng)急處置過程中產(chǎn)生的廢水收集至滲濾液調(diào)節(jié)池，通過“上流式厭氧污泥床反應(yīng)器+膜生物反應(yīng)器+二級(jí)反滲透”工藝進(jìn)行集中處置，處理后的廢水不外排，進(jìn)行回收利用。

2.2 工藝參數(shù)

2.2.1 稱量計(jì)量系統(tǒng)

地磅現(xiàn)有兩臺(tái)汽車衡（圖2），臺(tái)面尺寸20.0 m×3.4 m，最大稱量能力Qmax=60 t。通過新建一套車輛識(shí)別控制系統(tǒng)，并將涉疫生活垃圾運(yùn)輸車輛信息提前錄入控制系統(tǒng)中，在汽車衡前后加裝兩組車輛識(shí)別系統(tǒng)攝像頭，車輛信息被實(shí)時(shí)傳輸至控制系統(tǒng)中，自動(dòng)完成車牌識(shí)別、單據(jù)打印、抬杠放行和信息上傳工作。

圖2 地磅稱量計(jì)量系統(tǒng)（2022 年3 月項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)）Figure 2 Weight monitoring system of weighbridge（March 2022，Project site）

2.2.2 物流通道消毒系統(tǒng)

在廠區(qū)物流通道進(jìn)出廠處，新建兩套紅外識(shí)別霧化消毒裝置（圖3），每套消毒通道的尺寸為8.0 m×4.5 m×5.0 m。通道左右兩側(cè)各布置3 組消毒裝置，每組裝置安裝10 個(gè)長方形霧化噴頭（1.0 mm×0.5 mm），流量為15 mL/s。當(dāng)涉疫生活垃圾運(yùn)輸車輛以5 km/h 的速度進(jìn)入消毒通道時(shí)，紅外線感應(yīng)裝置會(huì)自動(dòng)感應(yīng)，啟動(dòng)霧化噴槍，從前、后、左、右4 個(gè)方向?qū)囕v進(jìn)行全面消毒。

在新課標(biāo)的教改中加入了很多經(jīng)典之作，不僅需要學(xué)生朗讀通順，而且高考語文中明確規(guī)定要求默寫，課程標(biāo)準(zhǔn)也推薦了50篇(段)背誦篇目。由于高中生課堂時(shí)間確實(shí)十分緊張。所以每天可以設(shè)置晨讀，日積月累，長久堅(jiān)持，學(xué)生不僅能背誦指定的課文，還能養(yǎng)成朗讀的良好習(xí)慣。

圖3 物流消毒通道（2022 年7 月項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)）Figure 3 Logistics disinfection channel（July 2022，Project site）

2.2.3 自動(dòng)上料系統(tǒng)

自動(dòng)上料系統(tǒng)（圖4）包括直線輸送單元、提升單元、投料單元和周轉(zhuǎn)箱清洗單元等組件。直線輸送單元距地面0.8 m，采用雙鏈輪滾筒輸送周轉(zhuǎn)箱，滾筒材質(zhì)為304 不銹鋼，直徑0.5 m，寬度0.7 m。提升單元采用Z 型連續(xù)式垂直輸送機(jī)，功率1.5 kW，提升高度20.8 m，具備剎車和變頻調(diào)速功能，碳鋼機(jī)架四周采用藍(lán)色透明有機(jī)玻璃密封。投料單元位于20.8 m 高的垃圾倉平臺(tái)上，由往復(fù)式垂直輸送機(jī)和投料機(jī)組成，采用雙層滾道設(shè)計(jì)，輸送和投料速度為1 min/桶。周轉(zhuǎn)箱清洗單元由消毒、箱內(nèi)沖洗和箱外清洗3 個(gè)工位組成，清洗機(jī)長7.5 m，采用標(biāo)準(zhǔn)球型噴嘴，水泵為離心耐腐泵。

圖4 自動(dòng)上料區(qū)域（2022 年7 月項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)）Figure 4 Automatic feeding area（July 2022，Project site）

2.2.4 焚燒系統(tǒng)

涉疫生活垃圾被投入該廠現(xiàn)有的2#焚燒爐內(nèi)進(jìn)行焚燒，2#焚燒爐主要技術(shù)參數(shù)如表1 所示。

表1 焚燒爐主要技術(shù)參數(shù)Table 1 Major technical parameters of incinerator

2.2.5 煙氣處理系統(tǒng)

焚燒煙氣處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理能力為109 000 m3/h。半干法脫酸工藝使用的輔料為15% 濃度的石灰漿，脫硝工藝使用的輔料為20%濃度的氨水，活性炭碘的吸附值≥800 mg/g、比表面積≥900 m2/g。凈化后的煙氣經(jīng)過污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后，從高80 m 的煙囪排放至大氣，煙氣污染物排放指標(biāo)執(zhí)行GB 18485—2014 生活垃圾焚燒污染物控制標(biāo)準(zhǔn)以及環(huán)評(píng)批復(fù)中要求的2000/76/EU 歐盟垃圾焚燒污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.6 廢水處理系統(tǒng)

采用現(xiàn)有的滲濾液處理系統(tǒng)處理廢水，設(shè)計(jì)處理能力為100 m3/d。調(diào)節(jié)池（容積768 m3）中的滲濾液在停留72 h 后，進(jìn)入上流式厭氧污泥床反應(yīng)器，厭氧去除有機(jī)物，固液分離后，液體進(jìn)入膜生物反應(yīng)器再進(jìn)行好氧處理，最后出水經(jīng)過反滲透后，分離出上清液和濃縮液，其中濃縮液回噴至焚燒爐處理，上清液排入容積為300 m3的回用水池，回用水執(zhí)行GB/T 18920—2020 城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)中的車輛沖洗水標(biāo)準(zhǔn)限值。

3 測(cè)試指標(biāo)與分析方法

1） 爐膛溫度指標(biāo)：利用現(xiàn)有的集散控制（DCS）系統(tǒng)監(jiān)控爐膛內(nèi)焚燒產(chǎn)生的煙氣溫度、兩臺(tái)焚燒爐的生活垃圾入爐焚燒量和2#焚燒爐涉疫生活垃圾入爐焚燒量，爐膛溫度采用接觸式熱電偶測(cè)量，并實(shí)時(shí)上傳至生活垃圾焚燒發(fā)電廠自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)公開平臺(tái)，以5 min 爐膛溫度均值為分析指標(biāo)。

2）煙氣指標(biāo)：焚燒過程中產(chǎn)生的煙氣污染物主要有NOx、CO、SO2、HCl、顆粒物以及二英，其中NOx、CO、SO2、HCl、顆粒物濃度的小時(shí)均值可由2#焚燒爐污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)直接讀取，分別采用傅里葉紅外吸收法在線測(cè)定NOx、CO、SO2、HCl 濃度，抽取式激光前散射透射法在線測(cè)定顆粒物濃度。二英濃度采用手工監(jiān)測(cè)，測(cè)定方法為同位素稀釋高分辨氣相色譜-高分辨質(zhì)譜法。

3）輔料消耗指標(biāo)：在煙氣污染物處理過程中，由DCS 控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄投加的環(huán)保輔料氨水、石灰、活性炭消耗量。

4）廢水指標(biāo)：該項(xiàng)目產(chǎn)生的廢水由現(xiàn)有的滲濾液處理系統(tǒng)集中處理，滲濾液處理設(shè)施出水口水質(zhì)指標(biāo)pH、COD 和氨氮濃度采用手工監(jiān)測(cè)，測(cè)定方法分別為玻璃電極法、重鉻酸鹽法和納氏試劑比色法。

5）固體廢物指標(biāo)：垃圾焚燒后產(chǎn)生的固體廢物主要為爐渣和飛灰，其中爐渣為一般固體廢物，檢測(cè)指標(biāo)為熱灼減率，按照HJ/T 20—1998 工業(yè)固體廢物采樣制樣技術(shù)規(guī)范的要求，每日檢測(cè)1 次，合格后外運(yùn)至有資質(zhì)的固體廢物處置單位進(jìn)行處置。飛灰為危險(xiǎn)廢物，外運(yùn)至有資質(zhì)的危險(xiǎn)廢物處置單位進(jìn)行處置。

6）感染病例指標(biāo)：在應(yīng)急處置涉疫生活垃圾過程中，每日對(duì)在廠的所有員工（包括外委隊(duì)伍）進(jìn)行核酸檢測(cè)。

4 運(yùn)行效果分析

4.1 設(shè)備運(yùn)行情況

新冠肺炎疫情防控期間，該工程應(yīng)急處置了大量的涉疫生活垃圾，有效緩解了北京市醫(yī)療廢物集中處置的壓力。由于該工程為應(yīng)急改造項(xiàng)目，從設(shè)計(jì)、安裝到運(yùn)行周期短，在涉疫生活垃圾自動(dòng)上料系統(tǒng)運(yùn)行初期，周轉(zhuǎn)箱由提升單元輸送至投料單元處容易出現(xiàn)卡箱現(xiàn)象，這是因?yàn)閆 型連續(xù)式垂直輸送機(jī)與往復(fù)式垂直輸送機(jī)之間銜接不穩(wěn)定導(dǎo)致的。對(duì)于其他新建的自動(dòng)上料系統(tǒng)項(xiàng)目，在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮各個(gè)設(shè)備部件的兼容性，安裝時(shí)要重點(diǎn)優(yōu)化轉(zhuǎn)向、銜接等薄弱環(huán)節(jié)。

4.2 焚燒爐膛溫度情況

進(jìn)入該廠的涉疫生活垃圾的包裝方式為“兩袋一箱”，主要成分為塑料袋、硬質(zhì)紙箱（60 cm×50 cm×40 cm），熱值相對(duì)較高，可達(dá)9 500 kJ/kg，比普通生活垃圾高27%。該廠摻燒涉疫生活垃圾的比例為10%～25%。2022 年4—6 月2#焚燒爐入爐垃圾共計(jì)45 400 t，其中普通生活垃圾入爐量為39 000 t，涉疫生活垃圾入爐量為6 400 t，實(shí)際摻燒比例為14%。在實(shí)際摻燒過程中可能會(huì)產(chǎn)生垃圾堵料現(xiàn)象，而且涉疫生活垃圾密度小、熱值高，當(dāng)投入涉疫生活垃圾時(shí)，爐膛溫度最高可達(dá)1 250 ℃，極易造成投料口回火。為避免架橋現(xiàn)象引發(fā)火災(zāi)，可以縮小包裝尺寸、降低涉疫生活垃圾摻燒比例，同時(shí)應(yīng)在設(shè)計(jì)階段采取防火等技術(shù)措施。

長期焚燒高熱值的涉疫生活垃圾，可能會(huì)加劇爐膛結(jié)焦，不利于焚燒爐穩(wěn)定運(yùn)行，通過采取增加爐膛二次風(fēng)量，降低推料器行程、爐排運(yùn)行速度和一次風(fēng)溫度等措施可減輕爐膛熱負(fù)荷［5］。未來在應(yīng)急處置前需做好焚燒準(zhǔn)備工作，不斷優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)，避免系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)垃圾穩(wěn)定燃燒和污染物達(dá)標(biāo)排放。

4.3 環(huán)保達(dá)標(biāo)情況

在涉疫生活垃圾應(yīng)急處置過程中，對(duì)2022 年4—6 月煙氣污染物排放濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，煙氣中NOx、CO、SO2、HCl、顆粒物和二 惡英的排放濃度均符合標(biāo)準(zhǔn)要求（表2），能夠?qū)崿F(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。煙氣處理過程中環(huán)保輔料氨水、石灰、活性炭噸垃圾消耗量分別為0.73、7.69、0.71 kg，其中石灰和活性炭的消耗量比單一焚燒生活垃圾時(shí)分別增加了28% 和32%，氨水的消耗量基本持平，這是因?yàn)樯嬉呱罾邪罅克芰希趹?yīng)急處置時(shí)煙氣中的酸性氣體含量會(huì)增加［6］，為保證酸性氣體和二英的去除效率，可適當(dāng)提高石灰和活性炭的投加量。

表2 煙氣污染物排放濃度Table 2 Emission concentration of flue gas pollutants

4.4 滲濾液處理情況

滲濾液出水pH 和氨氮均符合標(biāo)準(zhǔn)限值要求（表3），該廠現(xiàn)有的滲濾液處理工藝能夠滿足廢水處理要求。

表3 滲濾液出水水質(zhì)Table 3 Leachate effluent quality

4.5 固體廢物指標(biāo)情況

2022 年6 月，摻燒涉疫生活垃圾爐渣的熱灼減率范圍為1.08%～1.30%，低于環(huán)評(píng)批復(fù)標(biāo)準(zhǔn)（≤3%）和GB 18485—2014 限值（≤5%）。噸垃圾爐渣和飛灰產(chǎn)生量分別為0.180 t 和0.019 t，其中爐渣產(chǎn)生量比單一焚燒生活垃圾時(shí)降低了20%，飛灰產(chǎn)生量增加了11%。這可能是因?yàn)樯嬉呱罾鵁嶂递^高，容易燃盡導(dǎo)致爐渣產(chǎn)生量降低，而在煙氣處理過程中，石灰和活性炭的用量增加，會(huì)相應(yīng)提高飛灰的產(chǎn)生量。

4.6 感染情況

涉疫生活垃圾應(yīng)急處置期間，對(duì)相關(guān)作業(yè)人員進(jìn)行專門的崗前防疫安全培訓(xùn)和安全生產(chǎn)培訓(xùn)，培訓(xùn)合格方可參與應(yīng)急處置。所有作業(yè)人員均采取閉環(huán)管理，居住在廠區(qū)單獨(dú)的管控區(qū)域內(nèi)，按照二級(jí)防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)備足防護(hù)用品，其他人員非必要不進(jìn)入管控區(qū)域。作業(yè)人員每日進(jìn)行體溫測(cè)量和抗原檢測(cè)，并組織對(duì)廠區(qū)內(nèi)所有人員包括外委隊(duì)伍，進(jìn)行每日核酸檢測(cè)，應(yīng)急處置期間未發(fā)生人員感染，未發(fā)生生產(chǎn)安全事故。

5 結(jié)論

該工程是在現(xiàn)有的生活垃圾焚燒系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)改造，除物流通道消毒系統(tǒng)和自動(dòng)上料系統(tǒng)為新建單位工程，其他均為改造工程，具備建設(shè)周期短、投資金額少和項(xiàng)目見效快等特點(diǎn)。通過兩期改造和實(shí)踐，形成了一套科學(xué)合理、應(yīng)急高效的生活垃圾焚燒廠協(xié)同處置涉疫生活垃圾的模式，應(yīng)急處置能力超過200 t/d，提升了北京市醫(yī)療廢物應(yīng)急處置能力。

1）應(yīng)急處置涉疫生活垃圾有利于實(shí)現(xiàn)100%減量化、無害化處置，能夠?yàn)楸本┦协h(huán)境衛(wèi)生質(zhì)量的不斷改善提供助力，具有良好的社會(huì)效益和環(huán)境效益。與此同時(shí)，涉疫生活垃圾經(jīng)焚燒處置后轉(zhuǎn)化為電能，接入電網(wǎng)后還能獲得電費(fèi)收入，不僅實(shí)現(xiàn)了涉疫生活垃圾資源化利用，還能有效提高焚燒廠的經(jīng)濟(jì)效益。

2）生活垃圾焚燒爐摻燒高熱值的涉疫生活垃圾會(huì)增加爐膛的熱負(fù)荷，一方面有利于垃圾燃盡，噸垃圾爐渣產(chǎn)生量降低了20%；但另一方面爐膛會(huì)面臨結(jié)焦過快的問題，通過及時(shí)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)可以降低對(duì)焚燒爐的沖擊，確保涉疫生活垃圾穩(wěn)定燃燒和焚燒爐安全運(yùn)行。

3）該生活垃圾焚燒廠現(xiàn)有的煙氣處理系統(tǒng)和滲濾液處理系統(tǒng)能夠滿足污染物處理的要求，其中在煙氣污染物處理過程中，石灰和活性炭噸垃圾消耗量分別增加了28% 和32%，確保了酸性氣體和二英能夠達(dá)標(biāo)排放，同時(shí)噸垃圾飛灰產(chǎn)生量隨著環(huán)保物料用量的增加而增加11%。

4）應(yīng)急處置涉疫生活垃圾期間，通過對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行崗前培訓(xùn)，作業(yè)期間嚴(yán)格落實(shí)個(gè)人防護(hù)措施，正確合理使用防護(hù)用品，同時(shí)加強(qiáng)人員健康監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了人員零感染。