中国城市生活垃圾焚烧处理分析

2018-09-17张磊孙琪琛刘宁萧谦

环境与发展 2018年6期

张磊　孙琪琛　刘宁　萧谦

摘要：我国城市垃圾量大，分类现状不合理，且现处理方式仍处于粗放式处理阶段。垃圾的焚烧处理具有资源化、占地少、经济效益高等诸多优势，为我国垃圾处理的必行之路。从目前焚烧处理的技术难题出发，综合分析了焚烧处理可能导致的二噁英等污染物的产生和垃圾车渗滤液等问题并提出解决措施。最后进行了总结展望。

关键词：城市生活垃圾；焚烧技术；二次污染防治；资源化

中图分类号：X799.3 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）06-0032-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.018

Abstract ： There is a large amount of urban waste in China. The status quo of classification is irrational， and the processing method is still in the extensive treatment stage. The incineration disposal of garbage has many advantages such as being resource-reserved， occupying less land， and having higher economic benefits， and it is a necessary way for Chinas garbage disposal. Based on the current technical problems of incineration， a comprehensive analysis of the possible causes of pollutants such as dioxin and landfill leachate that may be caused by incineration and their solutions have been proposed. Finally， it concludes with a summary.

Keywords： Municipal solid waste； Incineration technology； Secondary pollution prevention； Resource

中国城市环境卫生协会2016年统计，我国每年产生近10亿吨垃圾，其中生活垃圾产生量约4亿吨，建设垃圾5亿吨左右，此外，还有餐厨垃圾1000万吨左右，现行的填埋、露天堆放等处理方法已远远不能满足处理需求，城市垃圾未能及时处理会造成：（1）侵占土地；（2）污染土壤和水；（3）污染大气；（4）传播疾病；（5）引发爆炸事故等危害。

城市生活垃圾处理一般都经过了四个阶段：第一阶段：着重进行垃圾的无害化处理，体现在保护环境上；第二阶段：在垃圾无害化的基础上避免二次污染的产生；第三阶段：着重提高垃圾的资源化；第四阶段：以垃圾的源头避免为主，資源化实现高度发展。我国大多数城市都处在第一阶段，向第二阶段过渡。

1 城市生活垃圾焚烧法处理

1.1 焚烧法评述

1.1.1 焚烧发电及其现状

垃圾焚烧会产生大量的热能，将其产生的大量余热进行发电是现在采用的最主要也是最普遍的资源化方式，也可利用余热进行供暖、制冷及垃圾的干燥处理等。

晋江市垃圾焚烧发电综合处理厂一期工程建成投产发电，在机炉正常运行250天后，累计焚烧生活垃圾14.3万t，发电4128.57kW[12]。上海浦东新区生活垃圾焚烧厂、浦西江桥生活垃圾焚烧厂、广州垃圾发电厂、深圳市南山区垃圾发电厂等几座垃圾发电厂达到每天垃圾处理能力1000t以上，达到当前国际领先水平[13]。

1.1.2 焚烧发电优点和局限性

优点：垃圾焚烧发电能实现垃圾的资源化、无害化、减量化和稳定化、占用土地较少，选址余地大、回收与恢复比较容易，经济效益大。但是相应具有局限性如下：焚烧过程会产生的二次污染的处理技术比较复杂、二次污染处理设备运行费用昂贵、建设与运作管理要求高、建设投资比较大、城市生活垃圾处理量允许变动范围较小、对相关政策敏感。

1.2 我国垃圾焚烧技术面临的问题

首先是我国的垃圾焚烧技术大多从国外引进，在国内生产制造，焚烧设备的造价过高，而且维修不方便。其次，从国外引进的技术需要适应我国国情，由于国内外垃圾成分和特点的差异性使焚烧炉需要进行改进。另外，我国垃圾焚烧的总体技术水平较低，不利于环境保护。最后是对焚烧产生的剧毒物质二噁英的分析检测技术相对落后。

2 垃圾焚烧二次污染问题

2.1 控制污染的重要性

焚烧法的二次污染控制，特别是二噁英的污染与控制，是人们重点关注的问题，城市生活垃圾焚烧产生的二次污染物主要有焚烧尾气和焚烧渗滤液，焚烧尾气中主要包含颗粒物和气态污染物，焚烧厂渗滤液属于高浓度有机废水，需处理后进行达标排放。焚烧尾气中的二恶英、细颗粒、重金属、HCl、SOX、NOX等，如果不进行严格的防护和控制，会对环境和人体健康产生较大的危害。

2.2 焚烧尾气中二噁英的生成及控制

2.2.1 生成机理

生成机理：生活垃圾焚烧中生成二噁英的机理相当复杂。它的主要生成温度范围是200～650℃，当大于800℃时，二噁英会发生分解。随着温度的降低，当温度低于800℃以后，一部分高温中分解的二噁英会通过各种方式反应，重新生成二噁英。

2.2.2 二噁英的控制

难度：在垃圾焚烧的过程中，垃圾刚进焚烧炉常有升温的过程，焚烧完毕后又有降温的过程，此时最易处在二噁英的生产温度区间，且在高温时分解的二噁英又会随着温度的降低重新生成，使得二噁英的生成变得难以控制。

控制方法及措施：在垃圾焚烧炉中，尾气在850℃的温度停留2s以上可以使绝大部分二噁英分解，在垃圾焚烧过程中，应尽可能控制垃圾焚烧的最高温度和温度停留时间，使得二噁英能够充分分解，以减少它的生成[7]。

焚烧前采用垃圾分类收集加工的方式，尽量减少焚烧垃圾中含氯有机物与重金属的含量。焚烧中改善燃烧技术和炉内燃烧条件，如采用3T燃烧技术，使炉膛出口温度在850℃以上、炉内最高温度滞留时间不低于2s并采用二次空气喷入法。或采用低CO燃烧技术，通过调整二次风的分配，使垃圾充分燃烧，CO的浓度越低，则燃烧越充分，最理想的CO浓度是低于60mg/m3[8]。焚烧后的烟气中的二噁英的控制，采用活性炭吸附、选择性催化分解、碱性物质吸附等方法处理。

2.3 焚烧尾气中其他污染物的生成与控制

焚烧尾气中的颗粒物主要含有飞灰、重金属、有机污染物等。气态污染物主要含有HCl、SOX和NOX等。

2.3.1 产生原因

物理原因产生的颗粒物是指燃烧空气卷起的微小不燃物、可燃物的灰分等，在燃烧不完全时，未燃碳分、纸灰等也会成为颗粒物的一部分。热化学反应产生的颗粒物是指高温燃烧室内氮化的盐类，在烟气冷却后凝结成盐颗粒。焚烧尾气中的HCl主要来源于垃圾中有机氯燃烧分解产生HCl，或无机氯化物与其他物质反应生成HCl。焚烧尾气中的SOX主要来源于垃圾中含硫化合物的焚烧氧化，如纸张和厨房垃圾。焚烧尾气中的NOX可分为热力型和燃料型，热力型NOX来源于空气中N2和O2在高温下生成，所占含量较少；燃料型NOX由垃圾中氮元素形成，占70%～80%。多来源于厨房垃圾。

2.3.2 控制方法

小于1.1um的颗粒易于进入肺泡，吸附的有害物质易被人体吸收进入到血液中。细颗粒上吸附的重金属元素包括：Hg、Pd 、Cd、Cr、Cu、Ni、Zn、Mn等。进行控制的方法有：焚烧前采用垃圾分类分拣的方法；焚烧中使温度控制在600～650℃左右，使得重金属不升华；焚烧后采取降温、喷活性炭吸附和催化转变等方式进行控制[9]。HCl的控制可通过向炉内喷入磨碎的氢氧化钙、氢氧化镁等吸收剂或采用烟气处理装置进行处置。SOX 可采用采用碱性介质吸收法，常用的介质有消石灰。NOX采用燃烧控制和燃烧后尾气处理的方法控制。

2.4 垃圾焚烧厂渗滤液的处理

垃圾在堆酵过程沥出的水分，即为垃圾焚烧厂渗滤液，产生量约占垃圾处理量的5%～28%[10]。其成分受垃圾本身的初始含水率、垃圾组分、贮仓温度空气湿度等的影响，极其复杂。

2.4.1 产生原因

垃圾焚烧厂产生的渗滤液主要来自焚烧前储存在贮坑内的垃圾受到一定的挤压作用后排出的水分和垃圾中有机质在贮坑内酸性发酵产生的废水。

2.4.2 处理方式

①在处理后可直接排放或回用；②在预处理达标后送至污水处理厂处理；③直接运至垃圾填埋场渗滤液处理站处理；④浓缩后回喷到焚烧炉中焚烧。

3 总结展望

3.1 垃圾分类

3.1.1 “互联网+”模式

垃圾分类可融入“互联网+”的创新模式，建立手机APP客户服务平台整合资源，或引进企业从事垃圾分类回收工作的开展，如“志达模式”采取的政府主导下的企业负责公民参与的垃圾分类回收模式[3]。打破了长期以来政府独家垄断公共供给的局面，通过利益关联机制使得政府、企业和公民共同参与到垃圾分类这项工作中来，通过合作共治实现三方共赢的目的。

3.1.2 A-B-C理论

生活垃圾循环利用行为是个体对循环利用所持有的态度变量和外部环境共同作用的结果。如图，在第一象限，人一定会实施循环利用行为；在第三象限，人一定不会实施循环利用行为；在第二象限，只有态度的数值大于外部条件的数值时会发生循环利用；在第四象限，只有只有外部条件的数值大于态度的数值时会发生循环利用。

3.2 焚燒技术

我国的垃圾焚烧技术在现阶段主要依靠从国外引进，缺乏自主研制的垃圾焚烧技术。由于各国基本国情的差异，从国外引进技术和设备需耗费大量资金，又不能实现最好的处理效果。研制出我国自己的城市生活垃圾焚烧技术成为刻不容缓的事情。

3.3 焚烧污染物控制

垃圾焚烧污染物的控制并不是一件容易的事情，特别是焚烧尾气的控制具有难以把控的特点。我国应吸取国外的经验，致力于技术的创新，实现我国垃圾焚烧污染控制的新高度。

3.4 焚烧资源化

垃圾焚烧资源化具有较大的开发市场，垃圾焚烧发电厂已经成为垃圾焚烧热能的一种重要的利用方式，垃圾焚烧灰渣经过处理后也能做为路基等建筑工程材料实现很好的资源利用。我国应在垃圾焚烧资源化上投入更多的精力和资金，使垃圾焚烧实现最大的效益化。

参考文献

[1]李晶，华络，王学江.国内外城市生活垃圾处理的分析与比较[X].首都师范大学学报（自然科学版），2004，25（3）：73-80.

[2]夏莉.北京试点推广智能垃圾分类回收机.中国环境报，2016，008：1-2.

[3]陈智鹏.探索垃圾分类中的多元主体合作共治模式——基于南京“志达模式”的实证研究[A].江苏第二师范学院学报（社会科学），2016，32（5），39-42.