生活垃圾焚烧主要污染防治措施分析

聂克泳

【摘要】：随着生活水平的不断提高，城镇化的高速推进，我国生活垃圾产生量逐年增加，生活垃圾的无害化处理率也在逐年提高，采用垃圾焚烧发电是国际上处理生活垃圾无害化主流技术，本文以某厂处理规模3000t/d，4条750吨/日垃圾焚烧生产线为例，从分析生活垃圾焚烧主要污染物入手，研究生活垃圾主要污染物防治工艺路线和防治措施，实现垃圾减量化、资源化、无害化为最终目的。

【关键词】：生活垃圾；焚烧；污染防治；措施

随着垃圾焚烧技术的日益成熟，垃圾焚烧处理以“减量化、无害化、资源化”的优势逐步被国内外政府和企业所接受，成为人多地少、垃圾围城、地下水位高等地区替代传统填埋方式处置垃圾的最佳选择垃圾，但在焚烧处理中，排气烟尘、NOX、SOX、HCL、臭气等去除技术是必需的，烟尘中所含的二恶英和重金属类物降低技术也至关重要。

1、生活垃圾焚烧主要污染物分析

1.1从焚烧垃圾处理设备中排出的气体含有灰尘、NOX、SOX、HCL、CO及二恶英等成份，对此物质的排放国家也制定出了相应的标准和法规，限制排放物质的排放标准。

1.2垃圾具备不少的细菌、病毒等不良的微生物，在垃圾卸料过程、垃圾贮存及渗滤液处理过程中易散发出的厌恶性气味，成分包括硫化氢、氨、甲硫醇等多种物质，恶臭的种类主要为复合型恶臭。

1.3垃圾焚烧后产生飞灰，飞灰产生量约为垃圾处理量的3%左右，飞灰属于危险固体废物。

1.4垃圾中往往混杂着部分无法燃烧且无经济价值的东西，主要包括灰土、玻璃、碎石、瓷片、玻璃纤维等不可燃物，是炉渣经综合利用后残存的渣，俗称“渣中渣”。

1.5垃圾在贮坑中发酵腐烂后，垃圾内的水分排出而产生渗滤液，其中污染物含量比较高，成分比较复杂，如果处理不当势必会对周边环境造成极大污染，一般约占垃圾量的20%。

2、生活垃圾焚烧污染物控制标准

2.1生活垃圾焚烧排放烟气中污染物浓度执行GB18485-2014中规定的限值，

2.2生活垃圾焚烧飞灰与焚烧炉渣应分别收集、储存、运输和处置，飞灰应按危险废物进行管理。

2.3生活垃圾渗滤液应收集并在生活垃圾焚烧厂内处理或生活垃圾填埋场渗滤液处理设施处理，处理后满足GB16889的要求。

2.4根据CJJ90-2009生活垃圾焚烧处理工程技术规范中关于恶臭污染物控制与防治，应符合GB14554-1993恶臭污染物排放标准的规定。

3、生活垃圾焚烧主要污染物处理工艺的选择

3.1脱酸工艺。根据垃圾焚烧厂烟气中污染物的浓度和排放控制标准，可以选择干法、湿法、半干法三种工艺，加之与袋式除尘器组合，以保证烟气净化效果达到规定的指标。垃圾焚烧过程中产生的酸性气体主要是HCl、Sox。干法与半干法工艺发展迅速，目前国内外应用广泛。湿法在火电站应用较多，湿法脱酸塔酸性气体去除效率高，吸收剂耗量又少，但会产生大量洗涤污水，处理成本较高。发达国家烟气排放标准严格，其垃圾焚烧厂应用湿法脱酸的较多。

3.2脱硝工艺。目前，NOX的净化方法有选择性催化还原法（SCR）、选择性非催化还原法（SNCR）、氧化吸收法和吸收还原法等多种形式，还原法主要是选择性催化还原法（SCR）和选择性非催化还原法（SNCR）两种，氧化法主要是光催化氧化法、电子束法等。

3.3二噁英控制工艺，国内外对二噁英控制主要采用3T燃烧技术进行高温燃烧分解，在低温段250～400oC控制其再合成；燃烧控制技术先进的可将二噁英控制在3ng TEQ/Nm3以内，一般情况5ng TEQ/Nm3左右。经过加活性炭吸附和袋式除尘后，国内一般也能达到0.1 ng TEQ/Nm3以下。在燃烧控制水平高和活性炭加入量足够时，排放浓度甚至更低。

3.4经高温焚烧后的水冷炉渣是一种密实和无菌的化学性质稳定的残渣，经筛分和磁选分离出一些金属物质，可以填埋或渣一般可用作铺路、围墙或作其它综合利用，以及可以制作成轻质灰渣砖。

3.5垃圾焚烧产生的灰分炉灰和烟气净化飞灰通过耦合进行填埋，或送至危险废物站进行危废处理。

3.6由于渗滤液的浓度高和成分复杂，对处理工艺提出了特殊的要求。对垃圾渗滤液进行处理，不能仅考虑某种工艺方法对渗滤液的处理效果，而更重要的是考虑该工艺方法对水质水量的灵活适应性，在当今世界范围内，生活垃圾渗滤液处理技术研究学者已达成共识：从生态及经济效益双赢的角度考虑，生化工艺是渗滤液处理整套过程中不可省略的预处理阶段，通常，充分的生化处理工艺可达到间接排放标准。但仅仅依靠生化阶段是无法满足直接排放要求，必须与其他工艺技术进行合理优化组合。

4、生活垃圾焚烧主要污染防治措施

4.1烟气净化装置

4.1.1 氮氧化物治理措施

氮氧化物在垃圾焚烧时产生，它的形成与炉内温度及空气含量有关，主要成份为NO，一般在1200℃以上开始生成。本工程的燃烧温度控制在850～1100℃，并控制过量空气系数，排放的氮氧化物浓度符合国家标准。

SNCR法是向烟气中喷氨水或尿素[（NH2）2CO]溶液，在高温（900～1100℃）区域，通过尿素分解产生的氨自由基与NOx反应，使其还原成N2、H2O和CO2，采用SNCR法可脱除燃烧产生NOx的40～60%，未处理前垃圾焚烧烟气中的NOx含量小于400mg/Nm3，经SNCR法处理后烟气中的NOx含量小于200mg/Nm3，达到脱除NOx的目的，尿素作为还原剂脱硝的反应机理如下：

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，由固废中的硫元素和氧燃烧合成。由于垃圾中的含硫量很低，属低硫份燃料，硫氧化物排放量较低，烟气中SO2经半干法加湿法的烟气处理系统的Ca（OH）2和NaOH中和后，脱除效率大于95%，其排放浓度低于允许标准，去除硫氧化物成分的化学反应方程式如下：

SO2+Ca（OH）2+H2O=CaSO4+2H2O

4.1.3氯化氢和氟化氢治理措施

氯化氢和氟化氢主要来自固废中的含卤化聚合物（如PVC塑料），在焚烧过程中，这些物质会分解反应生成HCl和HF气体。烟气中氯化氢经半干法和湿法脱酸工艺处理系统中和处理后，HCl和HF脱除效率可达99%，去除氯化氢和氟化氢成分的化学反应方程式如下：

2HCl+Ca（OH）2=CaCl2+2H2O

2HF+Ca（OH）2=CaF2+2H2O

4.1.4二噁英类污染物治理措施

控制焚烧垃圾所产生的二噁英类污染物的排放，需从控制来源、减少炉内形成、避免炉外低温再合成等三方面入手。首先，通过废物分类收集，加强资源回收，尽量减少含氯成分高的物质（如PVC料等）进入垃圾中；其次，从焚烧工艺上要尽量抑制二噁英的生成。选用合适的炉膛和炉排结构，使垃圾充分燃烧；炉温控制在850℃以上，停留时间不小于2秒，O2浓度不少于6%，并合理控制助燃空气的风量、温度和注入位置；缩短烟气在处理和排放过程中处于300～500℃温度域的时间（10秒内），以防二噁英重新合成；最后选用高效的袋式除尘器，并控制除尘器入口处的烟气温度不高于232℃，并在进入袋式除尘器前，在入口烟道上设置药剂喷射装置，进一步吸附二噁英；设置先进、完善和可靠的全套自动控制系统，使焚烧和净化工艺得以良好执行。如有条件，还可通过分类收集或预分拣，控制生活垃圾中氯和重金属含量高的物质进入焚烧厂。

4.2灰渣处理

4.2.1渣的处理

固废焚烧后产生的废渣主要由两部分组成：从焚烧系统中排出的炉渣、炉灰及烟气净化系统中排出的飞灰。按GB18485-2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》规定，焚烧炉渣可按一般固体废物处理，焚烧炉排出的炉渣，运往附近配套的的填埋场进行综合利用，剩余物填埋。

4.2.2飞灰处理

飞灰外送之前在厂内完成稳定化，飞灰稳定化处置采用飞灰、螯合剂、水泥固化工艺。根据检测结果，飞灰含水率小于 30%，二噁英含量低于3μgTEQ/kg，飞灰稳定化后按照 《固体废物 浸出毒性浸出方法 醋酸缓冲溶液法》 （HJ/T300） [10 ] 制备的浸出液中危害成分浓度低于 《生活垃圾填埋场污染控制标准》 （GB16889 -2008） 表 1 规定的限值，根据 GB16889 -2008 填埋废物的入场要求，可进入生活垃圾填埋场进行填埋处置。因此，稳定化处理后的混凝土砌块在厂内暂存库暂存，最终送至目前已经运行的、符合环保要求的城市生活垃圾填埋场单独划区进行填埋处置。

4.3渗滤液处理

4.3.1厌氧+A/O+UF+RO工艺

针对垃圾渗滤液的有机负荷高的特点，厌氧工艺是一个较为合适的选择，其原因在于：

1） 厌氧工艺不需要曝气，从而节省能源；

2） 产生的固体量低；

3） 进水水质、水量可以通过调节池稳定。

厌氧生物处理工艺具有节能、运行费低、能产生沼气等特点，所以一般认为针对高浓度有机废水处理较宜先采用厌氧工艺，然后再作进一步处理。通过2～3重A/O工艺去除渗滤液中的生物可降解有机污染物、氨氮和硝酸盐。由于A/O出水不能稳定达标，在A/O后增加MF和RO工艺。污水经过膜处理系统深度处理，最终达标排放。该工艺组合方式优点为厌氧反应效率高，为传统工艺的组合，运行经验较丰富。但生化池容积较大；污泥膨胀对工艺影响较大，沉淀效果易受影响。

4.3厌氧+膜生化反应器（MBR）+NF+RO

在膜生化反应器（MBR）中用膜分离（通常为超滤）替代了常规生化工艺的二沉池。与传统活性污泥法相比，MBR对有机物的去除率要高得多，因为在传统活性污泥法中，由于受二沉池对污泥沉降特性要求的影响，当生物处理达到一定程度时，要继续提高系统的去除效率很困难，往往需要延长很长的水力停留时间也只能少量提高总的去除效率，而在膜生物反应器中，由于分离效率大大提高，生化反应器内微生物浓度可从常规法的3～5g/L提高到15～30g/L，可以在比传统活性污泥法更短的水力停留时间内达到更好的去除效果，减小了生化反应器体积，提高了生化反应效率，出水无菌体和悬浮物，因此在提高系统处理能力和提高出水水质方面表现出很大的优势。MBR对渗滤中的氨氮有良好的去除效果，氨氮的去除率基本上维持在99%以上，这得益于膜的截留使世代周期长的硝化菌得以富集。

结语

根据《生活垃圾焚烧污染控制标准》 （GB18485 -2014）标准要求，生活垃圾焚烧厂充分利用现有的城市垃圾收集、贮存、运输及烟气处置设备、污染防治设施，对各产生污染环节有针对性地提出先进成熟、合理可行的污染防治措施，保证污染物排放满足 GB18485 -2014 的要求，真正实现垃圾减量化、资源化、无害化处理，变废为宝，使得垃圾焚烧得到可持续发展，为生活垃圾无害化处理提供可靠处理工艺，解决城市垃圾围城的困境。

【参考文献】：

[1]徐铭明. 某垃圾焚烧发电厂垃圾库数值模拟及通风方式优化[D].东华大学，2014.

[2]李文卓. 生活垃圾处理电站改扩建工程污染控制实例研究[D].吉林大学，2014.

[3]李松干. BM区城市生活垃圾焚烧发电项目可行性研究[D].广东工业大学，2014.

[4]隋龙娇. 我国二恶英污染防治法律对策研究[D].西南政法大学，2014.