陕西省农村生活垃圾处理处置研究

白昭++王瑶++马文鹏++范智超

摘 要：目前，陕西省的农村生活垃圾主要以卫生填埋为主，但垃圾填埋场的垃圾渗滤液处置相对滞后，这可能对周边土壤及地下水造成极大的安全隐患。特别是雨量丰富的地区及干旱生态脆弱区，如果处置不当，可能造成不可逆转的生态破坏。该文通过对国内不同焚烧炉型及焚烧烟气中不同污染物的处置工艺的分析比选，结合农村实际现状，确定出适合农村垃圾焚烧的最佳控制工艺。

关键词：陕西省；农村；生活垃圾；处置

中图分类号 X799.3 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）24-0077-03

Study on the Treatment of Rural Household Solid Wastes in Shaanxi Province

Bai Zhao1 et al.

（1Shaanxi provincial Environmental Monitoring Center Station，Xi'an 710054，China ）

Abstract：The rural household garbage in Shaanxi Province is mainly based on sanitary landfill，but landfill leachate disposal is lagging behind，which may cause great potential safety hazard to the surrounding soil and groundwater. Especially in the areas with abundant rainfall or the areas of drought ecological fragile areas，if disposed of improperly，it may cause irreversible ecological damage. In this paper，through the analysis of different pollutants in the domestic different incineration furnace，incineration flue gas treatment process，and the actual situation in rural areas，the best control technology suitable for rural garbage incineration was established.

Key words：Shaanxi Province；Rural；Household solid wastes；Disposal

1 前言

近年来，随着陕西省城市生活垃圾收集运输及处置体系的逐步完善，其城市生活垃圾已基本达到无害化处置。2015年陕西省城市生活垃圾清运量已达503.15万t，全省现有城市生活垃圾无害化处理厂17座，城市生活垃圾无害化处理率为98.07%[1]。与之相比，农村生活垃圾由于受到基础设施及地方监管等各方面因素的制约，收集处置相对滞后。

随着国家对农村环保工作的逐步重视，陕西省的农村环境面貌也得以改善。2012—2014年陕西省被财政部和环境保护部确定为全国农村环境连片整治示范省。全省43个县区率先开展农村环境连片整治工作，县级生活垃圾收运体系逐步建立，一批生活垃圾填埋场开工建设[2]。2015年陕西省县城生活垃圾清运量为263.3万t，生活垃圾填埋场已达80座，日填埋能力为10 023t[1]。

2 处置现状

对于农村生活垃圾，在不考虑土地成本及后期维护费用的前提下，其建设成本及运行成本相对较低，且垃圾填埋操作简单，处理对象要求低。所以目前陕西省农村生活垃圾处置仍以卫生填埋或简易安全填埋为主。随着县级生活垃圾处理场相继投入运行，环境问题也凸显出来。

农村生活垃圾的主要以无机物和有机物组成。其中，有机物占到垃圾总量的38.44%，有害垃圾占到垃圾总量的1.73%[3]。由于有机物含水率高，能产生大量的垃圾渗滤液，同时有害物质通过淋洗及化学反应，部分进入了垃圾渗滤液中，导致垃圾渗滤液成分复杂，COD和氨氮含量浓度高、重金属种类多，处理难度大，处理成本高[4]。

陕西南部地区属亚热带气候，年均降水量为839.56mm[5]。大量的降水将大大增加垃圾渗滤液的产生量。陕西北部地区属于干旱性生态脆弱区，地下水及土壤受到污染将严重影响该地区的生态系统。目前，由于受到资金及技术等条件的限制，县级垃圾填埋场的垃圾渗滤液处置还相对滞后，大量的垃圾渗滤液将对其周边的地下水、土壤带来极大的安全隐患。此外，生活垃圾长期在地下厌氧环境中易生成CH4可燃气体和NH3、H2S、等恶臭气体，能造成周边生态污染及火灾。

3 工艺比选

与垃圾填埋处置相比，垃圾焚烧处置具有占地少，减量化显著，处置周期短，热能二次利用等优点。目前，多数发达国家生活垃圾焚烧处理所占的比重较大。其中，日本垃圾焚烧率已达85%；丹麦的城市垃圾焚烧率已达75%[6]。我国的垃圾焚烧起步较晚。由于受到经济因素制约，我国的垃圾焚烧处置主要集中在东部发达省份。主要是由于（1）生活垃圾成分复杂，垃圾热值不稳地，需要添加辅助燃烧，造成运行成本的增加。（2）焚烧处理设备投资和运行费用高，废气处置工艺复杂。

对于农村生活垃圾进行焚烧处置，首先需要保证热值稳定。由于农村生活垃圾分散，垃圾产生量不大，且回收利用能产生社会效益。可通过人工初步分拣的方式，将垃圾分为可焚烧、可堆肥、可回用、有害物质4类。这样即可减少垃圾量，又可减少垃圾中的水分及有害物质，为后续尾气处理降低成本。其次，选用合适的焚烧炉及尾气治理系统，可以减少焚烧的运行成本及尾气中有害物质的含量。

4 污染控制

4.1 焚烧炉选型 目前，国内技术比较成熟的生活垃圾焚烧炉炉型主要有机械炉排炉、流化床焚烧炉、回转窑焚烧炉、热解焚烧炉4类。由于受到资金及人员等方面的限制，农村生活垃圾焚烧的炉型选择应区别于传统城市生活垃圾焚烧工艺。农村生活垃圾焚烧系统应具有投资及运行成本低，操作简单，维护方便等特点。

机械炉排炉是最常用、适用性最好的城市生活垃圾焚烧炉型，它通过垃圾在连续滚动的炉排上进行层状燃烧。但其造价及运行费用高，操作及维护要求较高，主要用于大型城市生活垃圾焚烧工艺。流化床焚烧炉是将石英砂加热后与破碎成颗粒状的垃圾混合后快速燃烧。它具有燃烧温度较低，燃烧效率高等特点，但其对垃圾的热值及破碎分选均有严格的要求，运行及维护的技术要求较高，且需要加煤助燃才能保证其正常运行。常用于日处理垃圾500t以下的中型垃圾焚烧工艺。回转窑焚烧炉是垃圾通过炉体旋转在重力的作用下不断进行搅拌燃烧。该炉型对垃圾适应性强，可进行高温燃烧。但续传动装置复杂，燃料消耗大，运行费用及维修费用较高，主要用于中型垃圾焚烧工艺及危险废物的焚烧处置[7]。

与前3种炉型相比，热解焚烧炉具有运行成本低、操作简单等特点。传统的焚烧工艺使用过剩空气，不仅带来大量的粉尘，而且增加除尘负荷，同时使动力消耗增加。由于焚烧废气中可燃成分极少，二燃室要添加大量的辅助燃料来维持850℃以上的高温状态，同时产生大量的NOx。热解焚烧炉采用缺氧-好氧的处置工艺。垃圾进入热解气化炉，在缺氧的环境中受热裂解，垃圾中可挥发性物质于高温缺氧状态下从固体物中分解挥发出来大量有机气体。这些热解气再进入二燃室，与氧气充分混合后燃烧。在此过程中，由于空气的使用量减少，灰尘产生量降低，使得鼓风机及除尘器的耗电量大大减少。同时，由于热解气中含有大量的CO、CH4等可燃气体，使二燃室只需添加少量的辅助燃料即可维持在850℃以上的高温状态，且废气中NOx含量减少，从而大大降低了运行成本。

根据《生活垃圾焚烧控制标准》[8]及《生活垃圾焚烧处置工程技术规范》[9]（CJJ90-2009）对焚烧炉的技术要求，热解焚烧炉可通过控制引风量及鼓风量，使整个系统处于一个微负压状态。根据燃烧工况参数调节燃烧供风量，实现热解气化炉和二燃室空气量的自动控制。确保二次燃烧室内温度达到950℃以上，烟气在此温度停留时间2s以上，消除烟气中二噁英、焦油等有害物质的生成。此外，热解气化炉中残留下来的可燃性固定碳可在炉床长时间停留，逐步转化成CO或CO2，使残渣具有较低的热灼减率。

4.2 尾气处置工艺 根据《生活垃圾焚烧控制标准》[8]要求，应采取有效手段控制烟气中的颗粒物、重金属、酸性氧化物、氮氧化物及二噁英的排放量。

（1）酸性气体去除—半干法除酸。垃圾焚烧过程中产生的酸性气体主要是HCl、HF、NOX及SO2。除酸原理是利用碱性物质作为吸收剂去除烟气中的酸性气态物质。酸性气体净化工艺可分为湿法、干法及半干法3种。湿法除酸法处置效率高，但会产生液态生成物，需要进一步处理。液态生成物的处理工艺复杂，投资及运行费用较高。干法脱酸反应产物为固态，可直接进行最终处理，但其去除效率较低。所以，目前常选用半干法脱酸工艺。该工艺介于湿法及干法脱酸之间，其酸性污染物去除率较高且产生固态产物，可直接去除。但其自动化控制要求较高，需要设备进行二次调试。

（2）颗粒物去除—袋式除尘器。目前，焚烧烟气常使用袋式除尘器或电除尘器进行颗粒物的除去。根据《生活垃圾焚烧处置工程技术规范》[9]要求，生活垃圾焚烧烟气必须设置布袋除尘器。主要是由于（一），生活垃圾中含有Cl元素，在高温焚烧条件下能生成次氯酸或氯酸，它能腐蚀电除尘器的金属元件，而袋式除尘器中的布袋通常使用尼龙原料，具有较好的抗腐蚀性。（二），与电除尘器相比，布袋除尘器寿命较长、设备占地小、投资及运行成本低、操作简单，可有效保证除尘效率。（三），布袋除尘器不受粉尘比电阻影响，不受负荷影响等特点[10]。此外，发达国家在生活垃圾除尘方面也基本采用袋式除尘器。

（3）重金属去除—活性炭吸附+袋式除尘器。焚烧烟气中的重金属以气态或吸附态的形式存在，吸附态及部分气态重金属在烟气降温过程中凝结，可随颗粒物一起被除尘器去除。仍以气态形式存在重金属，需加入活性炭喷射或使用带有活性炭布袋的袋式除尘器

（4）氮氧化物去除—SNCR脱硝。现有烟气中NOx脱除工艺主要有选择性催化还原法（SCR）及选择性非催化还原法（SNCR）。虽然从处置效率来看，SCR优于SNCR。但SCR成本高，需消耗能多能耗，催化剂最终失活以后为危险废物，可能带来二次污染。应选用SNCR处置工艺。目前，SNCR在国内外焚烧烟气NOx脱除系统中应用最为广泛，欧盟和美国环保局均推荐垃圾焚烧烟气脱硝工艺采用该技术[11]。

（5）二噁英控制—极冷塔+活性炭+袋式除尘器。二噁英类化合物是一种强致癌性持久性有机污染物，它是焚烧烟气重要控制指标。二噁英主要以气态及吸附态的形式存在于烟气中。对于小型焚烧炉应减少二噁英类在气相中的比例，同时提高飞灰的去除效率是控制二噁英排放的重要指标[12]。由于二噁英的生成温度在200～600℃，烟气在降温过程中应尽量减少在该温度区域的停留时间，所以在二燃室出口处需加设极冷塔，以减少二噁英二次合成。此外，由于二噁英为微量有机化合物，即使在焚烧炉中完全分解，在后期降温过程中仍然有少量的二噁英产生。需要在袋式除尘器前加入活性炭喷射工艺对其加以去除。

5 结论

综上所述，农村生活垃圾填埋由于受到资金及技术等条件的限制，县级以下垃圾填埋场的垃圾渗滤液处置相对滞后，周边土壤及地下水存在很大的安全隐患。特别是雨量丰富的地区及干旱生态脆弱区，不适合进行垃圾填埋处理。应选用生活垃圾焚烧处理工艺。农村生活垃圾焚烧系统应具有投资及运行成本低，操作简单，维护方便等特点，同时应保证烟气排放达标，建议选用以下处置工艺：热解气化炉+二燃室+急冷塔+半干法脱酸（消石灰喷射）+SNCR脱硝+活性炭喷射+布袋除尘器+活性炭吸附。

参考文献

[1]陕西省住房和城乡建设厅《2015年陕西省城乡建设统计公报》[Z].2016.

[2]陕西省人民政府办公厅关于印发2012—2014年农村环境连片整治示范工作方案的通知陕政办发〔2012〕78号[Z].2012.

[3]岳波，张志彬，等.我国农村生活垃圾产生特征研究[J].环境科学与技术，2014，6：129-134.

[4]唐凤喜，曹国凭，等.我国垃圾渗滤液处置现状及处理技术进展[J].河北联合大学学报，2012，1：116-120.

[5]刘闻，曹明明.陕西年降水量变化特征及周期分析[J].干旱区地理，2013，9：865-874.

[6]孙健.焚烧法处理生活垃圾发展前景探析[J].煤炭工程，2005，7：57-59.

[7]黄荣捷.中小城镇垃圾热解气化处理技术及应用前景探讨[J].工业锅炉，2013，29：33-37.

[8]生活垃圾焚烧控制标准[J].GB18485-2014，北京：中国环境科学出版社，2014.

[9]生活垃圾焚烧处置工程技术规范[J].CJJ90-2009，北京：中国环境科学出版社，2009.

[10]王文刚，付晓慧.生活垃圾焚烧烟气污染物控制工艺选择[J].中国人口.资源和环境. 2014，24，3：87-91.

[11]刘辉、向怡.某垃圾焚烧厂烟气净化工艺选择分析研究[J].环境科学与管理，2016，4：101-104

[12]陈泽峰、汪建国.小型废物焚烧炉烟气中二噁英类的控制研究[J].科技纵横，2004，10：28-32.

（责编：徐焕斗）