泉州市生活垃圾焚烧电厂烟气中主要污染物浓度特征及控制建议

泉州市环境监测站 何帅雄

泉州市生活垃圾焚烧电厂烟气中主要污染物浓度特征及控制建议

泉州市环境监测站 何帅雄

根据2015年至2016上半年期间，泉州市环境监测站对泉州市5座主要生活垃圾焚烧电厂的季度性监测数据，分析生活垃圾焚烧电厂排放的大气污染物（如SO2、NOX、CO、HCl、烟尘、重金属及其化合物等）现状，并进行评价，归纳焚烧烟气的主要污染物排放浓度变化特征，提出控制生活垃圾焚烧电厂大气污染的对策建议。

生活垃圾焚烧电厂 大气污染物 排放浓度 变化特征 泉州市

近年来，随着泉州市城市化进程的加速，城市人口密集化程度加剧，垃圾围城问题日益困扰着城市现代管理。城市生活垃圾焚烧发电技术以其减容比重大、处理速度快、回收能源效率高、占用土地少等优点，被广泛应用于国内外城市生活垃圾的处理处置，以实现减量化、无害化、资源化的处理目标。

本文以泉州5座城市生活垃圾焚烧电厂为例，根据其排放烟气主要污染物的监测数据，分析SO2、NOX、CO、NH3、HCl、烟尘、重金属等的排放现状及变化特征，并对市内主要生活垃圾焚烧电厂的焚烧烟气成分进行评价、分析，提出控制生活垃圾焚烧电厂大气污染的环境保护对策，为泉州市生活垃圾焚烧电厂的日常环保管理、科学决策提供依据。

1 材料与方法

1.1 监测对象

根据泉州市环境监测站对泉州市生活垃圾焚烧电厂的监督性监测，从中选取5家具有代表性的生活垃圾焚烧电厂，分别是创冠环保（晋江）有限公司（A焚烧厂）、创冠环保（惠安）有限公司（B焚烧厂）、创冠环保（安溪）有限公司（C焚烧厂）、南安市圣元环保电力有限公司（D焚烧厂）、石狮市鸿峰环保生物工程有限公司（E焚烧厂）。5座生活垃圾焚烧电厂的垃圾日处理量、发电机组容量、焚烧炉类型及烟气净化工艺见表1。

表1 5座生活垃圾焚烧电厂的基本信息

1.2 评价因子及采样频次

为全面评价城市生活垃圾焚烧发电厂的焚烧烟气污染物排放现状，根据我国《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2014）要求，评价因子主要包括SO2、NOX、CO、HCl、烟尘、重金属汞及其化合物、镉、铊及其化合物、锑、砷、铅、铬、钴、铜、锰、镍及其化合物。本研究的监测采样分析时间从2015年1月持续至2016年6月，每个季度采样监测1次。

1.3 评价标准

在2015年第1～4季度，5座城市生活垃圾焚烧电厂均执行《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2001）表3的标准限值；自2016年起，5座焚烧电厂执行《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2014）表4的标准限值。

1.4 评价方法

对照《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2001）及《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2014）的标准值，对监测结果作超标或达标评价。

2 结果与分析

2.1 现状监测结果与评价

根据泉州市环境监测站2016年第二季度对上述各生活垃圾焚烧电厂焚烧烟气的监测情况，烟气主要成分的浓度均值见表2。

由表2可知，在2016年第二季度，5家生活垃圾焚烧电厂的排放烟气中，SO2的浓度在10～38mg/m3范围内，占标率在10.0%～38.0%之间，各焚烧电厂均实现SO2的达标排放；NOX的浓度在86～133 mg/m3范围内，占标率在28.7%～44.3%之间，各焚烧电厂均实现NOX的达标排放；CO的浓度在13～78 mg/m3范围内，占标率在13.0%～78.0%之间，各焚烧电厂均实现CO的达标排放；HCl的浓度在2.4～3.7 mg/m3范围内，占标率在4.0%～6.2%之间，各焚烧电厂均实现HCl的达标排放；烟尘的浓度在10.1～22.6 mg/m3范围内，占标率在33.7%～75.3%之间，各焚烧电厂均实现烟尘的达标排放；汞及其化合物的浓度在5.3×10-3～9.32×10-3mg/m3范围内，占标率在10.6%～18.6%之间，各焚烧电厂均实现汞及其化合物的达标排放；镉、铊及其化合物的浓度均为＜8×10-4mg/m3，各焚烧电厂均实现镉、铊及其化合物的达标排放；锑、砷、铅、铬、钴、铜、锰、镍及其化合物的浓度在0.014 mg/m3～0.268mg/m3范围内，占标率在1.4%～26.8%之间，各焚烧电厂均实现锑、砷、铅、铬、钴、铜、锰、镍及其化合物的达标排放。

在2016年第二季度，5家生活垃圾焚烧电厂的排放烟气中，SO2、NOX、CO、HCl、烟尘、重金属及其化合物等污染物的排放浓度指标均符合《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2014）表4的标准限值要求，5家生活垃圾焚烧电厂均实现焚烧烟气的达标排放。

表2 2016年第2季度各生活垃圾焚烧电厂的烟气污染物排放浓度mg/m3

2.2 主要污染物浓度季度性变化特征分析

本文对浓度季度性变化较明显的污染物作特征分析，季度性变化特征分析的污染物主要包括SO2、NOX、烟尘、重金属Pb、Cd、Hg共6项。2015年至2016上半年，各生活垃圾焚烧电厂焚烧烟气的污染物浓度季度性监测结果见表3，浓度变化特征主要有：

（1）各焚烧厂排放烟气中SO2的排放浓度均呈现先升高后降低的趋势，C焚烧厂、E焚烧厂的SO2排放浓度峰值出现在2016年第一季度，其余3家焚烧厂均出现在2015年第四季度，且E焚烧厂在2015年第四季度的SO2排放浓度为69mg/m3，与其峰值（70mg/m3）十分接近。这说明各焚烧厂在低温季节的SO2处理效率有所下降，脱硫设施的处理效率受低温条件影响有所降低。

表3 2015年至2016上半年生活垃圾焚烧电厂焚烧烟气的主要污染物浓度季度性监测结果mg·m-3

（2）各焚烧厂的NOX排放浓度从2016年起开始下降，这与新标准实施后各焚烧厂新上脱硝设施并实施更为严格的NOx浓度标准限值紧密相关。通过增加喷氨脱硝处理工艺，提升尾气处理设施的脱氮效率，实现焚烧烟气的NOX排放浓度的稳步降低。

（3）B、C、E焚烧厂的Pb排放浓度在2015年第四季度均出现了排放峰值，说明在低温季节，垃圾焚烧厂Pb的排放浓度偏高。这一方面与处理垃圾中的Pb含量变化有关，另一方面可能是低温季节焚烧烟气的含湿量较低所导致。有研究表明，在恒定焚烧温度950℃条件下，降低垃圾中的水分，使得飞灰中Pb含量升高。焚烧厂中的Pb多存在于烟尘中，低温季节的垃圾含水量较低，造成烟气中的含湿量偏低，烟尘的比重降低，不利于烟尘在除尘设施中沉降下来，富集在烟尘颗粒上的Pb含量相对偏高。

（4）各焚烧厂烟尘的排放浓度变化趋势不明显，除了D、E焚烧厂的烟尘排放浓度呈现逐步降低的变化趋势外，其余三家焚烧厂的烟尘排放浓度均在9.4～23.0 mg/m3范围内波动。各焚烧厂在2015年第四季度的烟尘浓度均处于相对较高的浓度水平，这与Pb排放浓度的变化趋势相一致。

（5）各焚烧厂焚烧烟气中重金属Cd的排放浓度变化趋势不明显，重金属Cd的浓度波动变化范围在＜8×10-4～0.068mg/m3。

（6）各焚烧厂重金属Hg的排放浓度在2015年全年相对平稳，在2016年存在明显的升高变化趋势，其中B、E焚烧厂的Hg排放浓度峰值出现在2016年第一季度，其余三家焚烧厂的Hg排放浓度峰值出现在2016年第二季度。这可能与垃圾中的Hg含量变化有关。

由此可见，在2015年至2016上半年的时间段内，各焚烧厂SO2的排放浓度呈现先上升后下降的趋势，并在2015年第四季度出现SO2浓度峰值；NOX、Pb的排放浓度总体呈现下降的趋势，其中Pb的排放浓度同样在2015年第四季度出现浓度峰值；各焚烧厂的烟尘排放浓度在2015年第四季度均处于相对较高的浓度水平，这与Pb排放浓度的变化趋势相一致；重金属Cd的排放浓度在一定浓度区间内呈现波动变化的趋势；重金属Hg的排放浓度则呈现升高的变化趋势，并在2016年上半年出现浓度峰值。

3 结论与建议

3.1 结论

在2016年第二季度，泉州市5家生活垃圾焚烧电厂的排放烟气中，SO2、NOX、CO、HCl、烟尘、重金属及其化合物等污染物的排放浓度指标均符合《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2014）表4的标准限值要求，均实现焚烧烟气的达标排放。

生活垃圾焚烧电厂的烟气成分排放浓度随季度时间的变化特征说明：第一，各污染物的排放浓度与季节的环境温度变化有关，季节性低温易降低焚烧烟气的脱硫、除尘设施的处理效率；第二，各污染物的排放浓度与烟气处理设施的工艺改进变化有关，增设喷氨脱硝工艺有助于提高焚烧烟气的脱氮处理效果；第三，各污染物的排放浓度与处理垃圾的相关成分含量有关，垃圾中的非可燃性无机组分、重金属含量、含硫量、含氮量、含水量等均会对焚烧烟气的污染物排放浓度变化产生直接影响。

3.2 建议

为进一步控制生活垃圾焚烧电厂的大气污染，确保焚烧烟气实现达标排放，实现高效率的垃圾减量处理和绿色环保的焚烧产能利用，根据泉州市5家生活垃圾焚烧电厂的焚烧烟气污染物排放现状，结合2015年至2016年上半年期间各焚烧烟气污染物排放浓度的季度性变化特征，建议采取如下措施：

一是做好垃圾分类收集处置工作，提高垃圾的回收利用率。通过有效的垃圾分类收集，重点针对含有重金属元素的废物垃圾进行分类处置，实现焚烧垃圾的组分含量稳定化，有效控制焚烧垃圾的含水量、重金属含量等，提升垃圾焚烧的处理效率，减少垃圾焚烧尾气的大气污染。

二是加强对各生活垃圾焚烧电厂的日常环保监督，强化焚烧尾气脱硫、脱硝、除尘处理设施的环保管理，确保环保设施的正常运行，强化焚烧烟气处理工艺各阶段的相关污染物处理工艺，提高污染物去除效率，重点保障各焚烧厂的焚烧烟气在低温季节实现达标排放。

三是鼓励企业加大焚烧尾气处理工艺的环保设备投入，完善重点污染源自动监控系统（CEMS）建设投产。环保部门应做好固定污染源的比对监测工作，尽可能将垃圾焚烧处理的二次污染降到最低，避免出现垃圾焚烧烟气污染物排放不达标。

[1]吴锐.城市生活垃圾焚烧发电厂烟气主要成分分析与研究[D].广州：华南理工大学,2009.

[2]任松彦.城市生活垃圾在焚烧过程中的重金属迁移特性研究[D].广州：华南理工大学,2013.

[3]金玲仁,马建勇,田建立.烟气在线监测系统的选择[J].山东环境,2003 (4)：41-42.

[4]高宁博,李爱民,陈茗.城市垃圾焚烧过程中主要污染物的生成和控制[J].电站系统工程,2006,22(1)：38-40.

[5]陆胜勇,池涌,严建华,等.垃圾焚烧中重金属污染物的迁移和分布规律[J].热力发电,2003(3)：24-28.