生活垃圾焚燒過(guò)程的危害物質(zhì)及四大污染物詳析

1.3重金屬

垃圾焚燒煙氣中的金屬化合物一般由垃圾中所含的金屬氧化物和鹽類(lèi)組成。這些金屬來(lái)源于垃圾中的油漆、電池、燈管、化學(xué)溶劑、廢油、油墨等，其中含有汞、鎘、鉛等微量有害元素。重金屬在焚燒過(guò)程中不能被生成和破壞，它們將發(fā)生遷移和轉(zhuǎn)化，最后幾乎以相同的數(shù)量排入環(huán)境，最終通過(guò)大氣、飲水、食物等渠道為人體所攝取而造成危害。

在焚燒過(guò)程中，揮發(fā)態(tài)的重金屬及其化合物隨著煙氣離開(kāi)焚燒區(qū)域后將經(jīng)歷冷凝過(guò)程，形成直徑很小的顆粒，這些富集了有毒金屬的細(xì)小顆粒會(huì)被排放到大氣中，亦會(huì)一直停留在灰燼及其它殘余物內(nèi)。垃圾焚燒排放粉塵中所含的重金屬主要存在于可吸入顆粒物中，這些粉塵可溶于水和酸中。

重金屬不能被微生物分解且能在生物體內(nèi)富集，或形成其它毒性更強(qiáng)的化合物，對(duì)人體的組織器官產(chǎn)生致癌、致變作用。目前隨著空氣污染控制技術(shù)的不斷改良，除汞外焚燒爐煙氣中的重金屬含量已大為降低。然而，現(xiàn)代化焚燒爐所排放的重金屬數(shù)量，仍有可能在環(huán)境和人體中累積起來(lái)。并且煙氣中重金屬的含量降低將意味著更多的重金屬進(jìn)入灰燼中，當(dāng)灰燼隨意被棄置時(shí)仍會(huì)造成環(huán)境污染。

1.4煙塵

主要是煙氣中夾帶的不可燃物質(zhì)及燃燒產(chǎn)物。垃圾中可燃組分因燃燒不完全會(huì)形成黑煙，黑煙中含有大量的碳粒子，對(duì)人體危害大的重金屬主要集中于小于3μm的顆粒物中。

垃圾焚燒煙氣污染控制

垃圾焚燒生成的污染物來(lái)源于垃圾組分，其存在形式及數(shù)量與焚燒條件和凈化系統(tǒng)密切相關(guān)。從污染物的產(chǎn)生及其排放過(guò)程看，控制垃圾焚燒產(chǎn)生的二次污染可以采取以下措施。

2.1垃圾的收集與預(yù)處理

按照《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18485-2014）的要求，危險(xiǎn)廢物不得進(jìn)入生活垃圾焚燒廠處理，因此要控制污染物的產(chǎn)生，必須從源頭上加以避免，所以應(yīng)積極開(kāi)展垃圾分類(lèi)收集，通過(guò)分類(lèi)收集或預(yù)分揀控制生活垃圾中氯和重金屬含量高的有害物質(zhì)進(jìn)入垃圾焚燒廠。

2.2控制煙氣污染物的產(chǎn)生

根據(jù)煙氣污染物的形成機(jī)理，控制垃圾焚燒條件，使燃燒處于良好狀態(tài)，減少有害物質(zhì)的生成。

2.2.1運(yùn)用合適的爐膛和爐排結(jié)構(gòu)，使垃圾在焚燒爐得以充分燃燒。而衡量垃圾是否充分燃燒的指標(biāo)之一是煙氣中CO的濃度，CO濃度越低說(shuō)明燃燒越充分，比較理想的CO濃度指標(biāo)是低于60mg/m3。

2.2.2控制焚燒爐內(nèi)煙氣出口溫度不低于850℃，煙氣在爐膛及二次燃燒室內(nèi)的停留時(shí)間不小于2s，O2的濃度不少于6%，并合理控制助燃空氣的風(fēng)量、溫度和注入位置。

2.2.3由于NOx在高溫充分氧化的條件下更易生成，與減少二惡英的控制條件矛盾，一般在燃燒實(shí)際運(yùn)行中保證在垃圾可燃組分充分燃燒的基礎(chǔ)上，再兼顧NOx的產(chǎn)生?，F(xiàn)在普遍處理措施是在煙氣處理系統(tǒng)中增加脫硝裝置。

3.煙氣凈化處理

煙氣凈化系統(tǒng)是城市生活垃圾焚燒污染控制的關(guān)鍵，煙氣凈化后各種污染物的排放濃度應(yīng)達(dá)到新國(guó)標(biāo)的規(guī)定。目前國(guó)內(nèi)煙氣凈化普遍采用半干法+干法+活性炭吸附+布袋除塵工藝，分為兩步：第一步脫酸，除去酸性氣體；第二步除塵，收集顆粒物、重金屬和二噁英類(lèi)有機(jī)物。

3.3.1除塵

除塵器是煙氣凈化系統(tǒng)的末端設(shè)備。國(guó)標(biāo)GB18485-2014中規(guī)定生活垃圾焚燒爐除塵裝置必須采用袋式除塵器。袋式除塵器不僅收捕一般顆粒物，而且能收除揮發(fā)性重金屬或其氯化物、硫酸鹽或氧化物凝結(jié)成直徑≤0.5μm的氣溶膠，還能收除吸附在灰分或活性炭顆粒上的二惡英等有機(jī)類(lèi)污染物。

袋式除塵系統(tǒng)中的布袋是由玻璃纖維制成濾布，對(duì)尾氣進(jìn)行過(guò)濾，達(dá)到除塵及吸附二噁英的目的。煙塵顆粒在濾布表面堆積形成致密的薄層，因此布袋式除塵器對(duì)粉塵去除率一般都很高。受布袋玻璃纖維的耐熱強(qiáng)度限制，尾氣溫度一般須控制在250℃左右，低于二噁英的再合成溫度。

3.3.2二惡英類(lèi)和重金屬污染物的去除

二噁英及重金屬在飛灰和爐渣中的比例差別很大。由于飛灰的比表面積很大，對(duì)二噁英有很強(qiáng)的吸附作用，導(dǎo)致飛灰中二噁英濃度很高，通常占焚燒過(guò)程二惡英總排放量的70%左右。而大部分的重金屬（＞70%）都仍留存于爐渣中，僅Hg和Cd在高溫下?lián)]發(fā)，進(jìn)入飛灰中或小部分隨焚燒煙氣排放。

為提高煙氣中二噁英類(lèi)和重金屬污染物的去除率，可以采取以下方法：（1）減少煙氣在200~350℃溫度域的停留時(shí)間，有利于減少二噁英類(lèi)污染物再次生成，控制除塵器入口煙氣溫度低于200℃，有利于有機(jī)類(lèi)及重金屬污染物的脫除，即在設(shè)計(jì)和運(yùn)行中采用“溫度控制”；（2）在噴霧反應(yīng)塔和除塵器之間，通過(guò)混粉器在煙氣中噴入活性炭或多孔性吸附劑，可吸附二噁英類(lèi)和重金屬污染物，再用布袋除塵器捕集。

3.3.3酸性氣體的去除

酸性氣體HCl、SOx、HF通常利用Ca（OH）2、NaOH等堿性物質(zhì)采用濕法、干法或半干法中和吸收去除。其中，濕法技術(shù)效率高，可達(dá)97%以上，但有大量污水排出，造成再次污染。干法技術(shù)無(wú)污水排放，但脫除效率僅達(dá)60%～70%。半干法技術(shù)有較高的脫除效率（可達(dá)90%左右），藥品用量少，且無(wú)污水排放，因此為煙氣脫酸的主要適用技術(shù)。

半干法脫酸裝置包括給料系統(tǒng)、混合系統(tǒng)和反應(yīng)系統(tǒng)，一般設(shè)置在除塵器之前。脫酸劑CaO在給料系統(tǒng)制成粉狀Ca（OH）2，再進(jìn)入混合系統(tǒng)與煙氣、少量的水充分混合，最后以噴霧狀進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)。HCl、SOx、HF等酸性成分被吸收，生成中性、干燥的細(xì)小固體顆粒，隨煙氣進(jìn)入下一步凈化系統(tǒng)。

主要反應(yīng)有：

2HCl+Ca（OH）2＝CaCl2+2H2O

SO2+Ca（OH）2＝CaSO3+H2O

半干法工藝要充分考慮固體物質(zhì)的干燥問(wèn)題，防止固體物質(zhì)在收集時(shí)發(fā)生堵塞與粘附。

3.3.4脫硝

常采用氨接觸還原法來(lái)控制NOx的排放。起還原作用的氨水與煙氣中的NOx反應(yīng)，在充當(dāng)催化劑的活性炭的作用下，NOx被還原為無(wú)害的氮?dú)夂退?。NOx的排放量可減少90%以上，脫硝效果好。

化學(xué)反應(yīng)如下：

4NO+4NH3＋O2＝4N2+6H2O

6NO2+8NH3＝7N2+12H2O

3.3.5灰渣處理

除塵設(shè)備收集的焚燒飛灰與垃圾焚燒爐渣應(yīng)分別收集、貯存和運(yùn)輸。飛灰按危險(xiǎn)廢物處理，而爐渣按一般固體廢物處理。除塵器收集下來(lái)的飛灰，經(jīng)過(guò)添加螯合劑固化后送至飛灰暫存間，經(jīng)檢測(cè)合格后用專(zhuān)用密閉車(chē)輛送出填埋。由于飛灰中含有大量重金屬及有機(jī)類(lèi)污染物是危險(xiǎn)廢物，填埋前必須先進(jìn)行固化處理或穩(wěn)定化處理。爐渣中重金屬濃度非常低，可以認(rèn)為基本上沒(méi)有什么毒性，被收集與冷卻后，輸送至爐坑，再由運(yùn)輸車(chē)送往填埋場(chǎng)作最終處理，或用作路基或建筑材料。

總之，以上所述技術(shù)的充分應(yīng)用，能保證垃圾焚燒處理產(chǎn)生污染物的控制排放。是不是有更潔凈的燃燒技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒污染物的近“零排放”呢？

當(dāng)今，發(fā)電企業(yè)節(jié)能減排中最據(jù)前沿和炙手可熱的富氧燃燒技術(shù)和二氧化碳捕捉技術(shù)，特別值得垃圾焚燒污染物實(shí)現(xiàn)近“零排放”借鑒！

富氧燃燒技術(shù)被發(fā)達(dá)國(guó)家稱(chēng)之為“資源創(chuàng)造性潔凈燃燒技術(shù)。城市垃圾焚燒處理，富氧燃燒會(huì)使垃圾著火點(diǎn)下降，火焰溫度升高。而且由于焚燒產(chǎn)生的煙氣多次被循環(huán)處理，大大低于排放標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)近零排放！因富氧燃燒助燃?xì)怏w中惰性成分的氮?dú)鉂舛却蟠蠼档停蟠鬁p少了這部分的熱損失，無(wú)謂的能源消耗大幅度降低，同時(shí)煙氣無(wú)需外加脫硝處理即可實(shí)現(xiàn)“近零”排放。

富氧燃燒，大大提高了燃燒溫度，大幅度減少煙氣在200∽350℃溫度域的停留時(shí)間，同時(shí)徹底解決了由于NOx在高溫充分氧化的條件下更易生成，與減少二噁英強(qiáng)化燃燒的控制條件矛盾。相關(guān)的實(shí)驗(yàn)證明，高溫下，酸性氣體、微量有機(jī)化合物、噁英等較低溫會(huì)大幅度的減少生成。同時(shí)由于煙氣的多次循環(huán)利用，減少了燃燒氣體的排放總量。從而，有效地控制了焚燒煙氣污染物的排放！

總之，通用垃圾焚燒產(chǎn)生煙氣后的處理，會(huì)因富氧燃燒垃圾技術(shù)的應(yīng)用，變成了焚燒前的有效控制，從源頭上實(shí)現(xiàn)污染物的控制。盡管此技術(shù)在實(shí)際操作中還有很多的問(wèn)題有待研究，但其在垃圾焚燒處理上的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，必將成為超低排放的技術(shù)發(fā)展方向，為實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒處理超低排放開(kāi)拓出一條實(shí)用而經(jīng)濟(jì)的新技術(shù)。