危险废物焚烧中污染防治的过程控制探讨

林清博

（广西华谊新材料有限公司，广西 钦州 535000）

引言

危险废物焚烧是一种通过氧化及高温分解，有效处理固体废物的方式。焚烧过程中，危险废物会被分解为气体、液体和固体，其中固体废物不会排放，但气体和液体会产生有害物质。这些物质具有腐蚀性、毒性和易燃性，如果没有经过有效处理，会对周遭自然环境和人体健康造成不良影响。在危险废物焚烧过程中，还会产生一定的能量和有价值的物质，例如热能、金属等，通过科学的污染防治措施，可以有效回收和利用这些能量和物质，减少资源浪费，促进对资源的长期有效利用。

1 危险废物焚烧的工作流程

危险废物的焚烧处理是一项重要的环境保护工作，而回转窑焚烧工艺是目前我国主要采用的技术。其操作过程涵盖前处理、原料配制、燃烧、回收、过滤除尘、净化等步骤。处理固体废物的过程中，首先需要应用提升机与破碎机把废料运至回转窑，若为液体状态的废物，则要先实行预处理，将其事先进行干燥，然后才能引入回转窑或二燃室进行进一步处理。危险废物在回转窑中不断旋转搅拌，同时受到高温的加热、干燥和气化作用，最终在1 100 ℃左右的高温下燃烧，产生的残渣掉入出渣机中进行填埋处理。在燃烧过程中，产生的烟气通过窑尾流入二燃室，其在高温状态下会再次燃烧，产生高温废气，这些废气可以通过余热锅炉进行回收和利用。当废气温度下降到大约600 ℃时，可进入急冷塔冷却，除去粉尘后进行洗涤，最终排放到大气中。燃烧过程中会产生有害物质，需进行净化处理，使其变为无害气体，剩余的炉渣则通过填埋处理[1]。该工艺流程的优点是能有效处理危险废物，同时回收利用热能，减少环境污染。然而，该工艺也存在潜在风险，如在燃烧过程中会形成多种有害物质，如氯化氢、氟化氢、一氧化碳、二氧化氮以及一氧化氮等，需要进行净化处理，将其变成无害气体排放。

2 危险废物焚烧中的污染防治技术

2.1 选择性非催化还原（SNCR）技术

此技术同时具备经济性和实用性等多方面的优点。其核心原理是在适当条件下加入尿素或氨气作为还原剂，通过热气的转化和分解，在适宜的温度（850～1 100℃）和氧气条件下，与氮化物反应生成氮气和水，从而达到去除氮化物的效果。SNCR技术的关键参数包括还原剂的注入量、注入位置、温度、氧气浓度等，需要相关人员通过实时监测和调整来保证技术的有效性和稳定性。此外，SNCR技术的去除效率受多种因素影响，如温度、烟气中氮氧化物的浓度、烟气中其他成分的影响等因素，需要根据具体情况进行优化。相较于其他氮化物去除技术，SNCR技术具有操作简单、成本较低等优点，适用于中小型危险废物焚烧设施。

2.2 催化氧化技术

催化氧化技术是通过控制温度、压力和催化剂的作用来加速液体污染物中有机物和气态污染物的氧化反应，利用该技术能够高效净化污染物，不仅工艺流程操作较为简单，而且净化效率相对较高，同时无需占用过多空间。在应用催化氧化技术时，催化剂的选择和设计是关键因素。例如，在磁化稳定流化床中，钯铁钯镁双金属催化剂可以有效去除PCB中氯酚中的氯，同时在600 ℃高温条件下，利用Al-Zn双金属催化剂可以将PVC中多氯联苯中的氯去除。此外，若处于厌氧条件，则可采取紫外-可见光照射的方式，借助TiO2膜的光催化作用，将多氯三苯二噁英分子分解成更小的化合物[2]。

2.3 氧化法

氧化技术是一种常见工艺，可利用化学氧化原理清除燃烧危险废物时产生的污染物质。其中，基于Fenton试剂的氧化工艺是一种常见的氧化处理技术，该方法可以在pH为2～4的条件下，通过二价铁离子的催化作用，加速产生高反应性氢氧自由基的过氧化氢，可以使氢氧根离子与许多难以分解的有机物质发生化学反应，从而达到净化目的。对于危险废物燃烧产生的阴离子表面活性剂（直链烷基苯磺酸钠LAS）污染，可以采用非均相反应Fenton法进行处理。该方法在过氧化氢 与三氧化二铁之比为1.5时，采用Fe2O3代替二价铁离子作为催化剂，在80 ℃的环境下，对危险垃圾焚烧过程中产生的废液进行pH值调节，使其维持在2～10之间；然后添加反应物氧化剂，使其能够氧化分解废液中的阴离子表面活性剂，以便在焚烧危险垃圾时减少污染。

3 危险废物焚烧中污染防治的过程控制标准

按照《危险废物焚烧污染控制标准》（GB 18484—2020）[3]的规定，危险废物焚烧过程中允许排放的污染物浓度为20 mg/m3（颗粒物）、80 mg/m3（SO2）、250 mg/m3（氮氧化物）、80 mg/m3（CO）、2.0 mg/m3（HF）、50 mg/m3（HCl）、0.5 ng TEQ/Nm3（二噁英类）。

同时，根据《污水排入城镇下水道水质标准》（GB/T 31962—2015）[4]的A级标准要求，危险废物焚烧中，液体污染物的控制标准中pH可以设定为6.5～9.5、化学需氧量排放量、生物需氧量排放量、悬浮物排放量、氨氮排放量分别为＜500 mg/L、＜350 mg/L、＜400 mg/L、＜45 mg/L。总磷排放量、总氮排放量、挥发酚排放量、氟化物排放量、石油类排放量分别为＜8 mg/L、＜70 mg/L、＜1 mg/L、＜20 mg/L、＜15 mg/L。

此外，根据《一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准》（GB 18599—2020）[5]和《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）[6]的相关内容，危险废物焚烧中的污染物控制标准还包括pH为6～0、总镉浓度≤0.1 mg/L、总汞浓度≤0.05 mg/L、总砷浓度≤0.5 mg/kg、总铅浓度＜1.0 mg/kg、总镍浓度≤1.0 mg/kg。

4 危险废物焚烧中污染防治的过程控制

燃烧生成的烟气中含有多种有害物质，这对环境和人体健康都会带来负面影响。其中一些有害物质比如氮氧化物、硫氧化物等需要通过湿式法进行脱硫、脱氮等处理，而对于有机物等易挥发的有害物质，则需要采用吸附等技术进行处理[7]。同时，还需要根据不同烟气成分的特点进行处理，如控制燃烧炉的进料量及配合良好的燃料，以避免烟气中产生过多有害物质。另外，对于烟气中的粉尘等物质也需要进行有效控制，以避免对环境造成污染。除了对烟气进行分类处理外，焚烧系统本身也需要进行严格控制。在整个处理过程中，相关人员需要进行实时监测，对异常情况进行及时调整和处理，以确保系统运行的稳定性和安全性。此外，还需要对废物的质量、含量等进行严格管理，以避免其对燃烧过程产生负面影响。同时，在燃烧过程中，还需要合理控制燃烧温度和氧气的供应量，以避免过度燃烧或不完全燃烧，从而减少有害物质的产生。

4.1 源头控制、分类收集与运输、按照物料性质编制焚烧方案

危险废物焚烧处置单位在进行相关废物的收集工作时，相关人员需要和产废单位进行积极有效的沟通，了解危险废物的基本性质、主要组分等，并适当采样进行分析，确认主要危险物质的含量、热值，并指导危险废物产生单位进行分类收集。

在对废物进行装载及运输时，相关人员应当按照其成分的不同，挑选合适的容器，还要仔细检查容器是否存在老化、损坏、变形的情况，一经发现应立即淘汰。应使用标签准确注明废物的重量、特征、构成成分、名称、意外扩散时对应的紧急补救方式等。针对裂解残渣、丙烯酸甲酯高沸物、丙烯酸二聚物等，必须使用专门的储存罐箱和车辆进行装载及运输；针对二甲苯等，必须使用钢制罐车进行装载，还要在车辆上配置泄露紧急处理装置、消防装置、槽孔接地链孔隔板等，不可和氧化剂类物质一同装载，此外还需采取一定的遮光、防雨、降温措施，严格隔绝一切热源。

在正式开展危险废物的焚烧工作前，相关人员要编制合理的焚烧计划，也就是燃烧物的配伍，特别要防范禁混物料的混合，防范安全生产事故的发生。在制定方案时，相关人员应基于废物的固有特征，选择合适的焚烧方式。比如，对于含氯或含氟的废物，应采用高温脱氯或脱氟等技术进行处理，以减少二次污染的发生，还要防范禁混物料的混合，避免出现反应过程不稳定、容器爆炸等安全隐患。针对不同的危险废物，相关人员应制定相应的废物焚烧计划，并规划焚烧炉和二燃室，将所有焚烧程序列入计划中，确保焚烧工作有序展开。在制定焚烧方案时，相关人员要根据不同种类危险废物材料的数量计算出比例和总量，以达到物料衡算的目的，还要充分了解不同危险废物之间的相互关系，对不能混合焚烧或一起处理会产生更多有害气体的物质进行分类整理，以确保工作的有序展开。对于不能混合焚烧的危险废物，应分别进行处理，以避免交叉污染。

4.2 焚烧系统的主要工艺控制指标

在危险废物焚烧过程中，准确掌握工艺控制指标可以确保废物得到充分燃烧和降解，从而减少有害物质的排放。其中，炉温是焚烧系统的重要控制指标之一，炉温过高或过低都会导致废物处理不完全，因此需要将炉温控制在1 100 ℃以上。此外，空气供应量过少会导致废物在燃烧过程中产生大量有害气体，而过多的空气供应则会降低炉膛内的温度，影响燃烧效率。因此，在实际操作中，空气供应量要求过剩系数大于1.1。除了炉温和空气供应量之外，烟气O2含量也是控制焚烧系统的重要指标之一，烟气中O2含量过高会导致氮氧化物的生成和排放，而烟气中O2含量过低则会导致一氧化碳的生成和排放。因此，需要将烟气中的O2含量保持在7%～8%之间，以有效控制氮氧化物的排放。焚烧过程中的急 冷设施是降低二噁英产生量的关键设施，此设备主要是将经余热锅炉处理后的烟气（500～600 ℃）温度进一步降低到300 ℃以下，避免二噁英的再次生成。冷却介质一般采用水或混合液体，如冷却水、喷雾水或化学液体 等，冷却介质的温度应根据实际情况选择，一般为5～25 ℃。在急冷设施中，冷却介质与烟气的接触方式非常重要，一般采用喷淋、喷雾或水幕等方式。

4.3 焚烧中氮氧化物的污染控制

危险废物的焚烧烟气中，氮氧化物的含量范围在100～800 mg/m3之间，而这些氮氧化物对大气环境和人类健康都会造成影响，因此需要进行处理和控制。目前，去除氮氧化物的方法主要包括触媒氧化和无触媒氧化两种。触媒氧化的成本相对较高，但其去除率也相对较高，适用于对氮氧化物去除要求比较高的场景；无触媒氧化成本较低，去除率不如触媒氧化，但是在一些中小型焚烧系统中仍然得到了广泛应用。在危险废物焚烧系统中，焚烧炉的温度对氮氧化物的去除效果有重要影响，当焚烧炉的炉膛工作温度在900 ℃左右时，加入适量氨水，使其与烟气中的氮氧化物发生反应，将其转化成氮气和水蒸气，能够达到降低氮氧化物浓度的目的。

4.4 焚烧尾气中颗粒物的污染控制

在焚烧末端设置尾气处理系统，其中颗粒物的污染控制是关键。根据焚烧物料的不同，烟气处理系统有电除尘、湿式除尘和袋式除尘三种形式或者组合形式。

4.4.1 电除尘

电除尘技术的优点是除尘效率高、投资成本较低，但需要注意的是，电除尘烟气温度范围为260～320 ℃，此条件下极易引起二噁英的再次生成。为了防止这种情况的发生，要最大化减少焚烧期间CO的形成。

4.4.2 湿式除尘

湿式除尘系统是通过多级设置，根据不同的污染物产生类别进行除尘处理。其中一、二级湿式除尘采取的是酸洗方式，能够有效除去烟气中的酸性物质以及一部分灰尘与重金属物质。三级湿式除尘采取的是碱洗联合还原剂的方式，能够去除二氧化硫与Br、I等物质。湿式除尘系统的最大难点是清除烟气中的汞，为了解决这一问题，需要在一、二级湿式除尘的循环水内添加适量的复合硫化物，利用沉淀法清除循环水中的汞离子，保证其在每立方循环水内的比例不超过0.01毫克。

4.4.3 袋式除尘

袋式除尘既能清除烟尘，同时还能基于活性炭以及石灰的使用去除二噁英，同时在这种除尘模式下，活性炭与石灰还可回收进行循环使用，经济效益较佳，而不可回收部分会流转至焚烧炉处理。若是烟气内含有较高比例的二噁英，应当适当增加活性炭的喷射量，还要降低其回流量，防止二噁英在焚烧系统内大量积聚。

4.5 焚烧炉渣的污染控制

危险废物经过焚烧后，残渣会被送入收渣器进行降温处理，焚烧后的炉渣，因焚烧物料的不同而有较大差异。含有铜、镍、锰等重金属的污染物料，在经过高温焚烧后，以氧化物或盐的形式进入炉渣中，按照《危险废物填埋污染控制标准》（GB 18598-2019）[8]的要求，需要鉴别灰渣的性质，并根据鉴别结果，将其分别填入柔性填埋场或刚性填埋场及水泥窑协同处置，避免次生危废对环境的影响。另外，一些特殊的危险废物炉渣，例如含有氟化物的炉渣，可以通过水泥窑协同处置的方式进行处理。这种处理方式利用水泥窑的高温和强氧化性，使炉渣中的有害物质得以完全分解和转化，从而达到无害化的目的。

5 结语

综上所述，对危险废物焚烧需要进行全过程管理，相关人员要从危险废物的收集环节介入，了解每个批次、每种危险废物的性质和组分以及焚烧过程中产生的主要污染物，通过物料配伍、焚烧工艺控制以及对应的污染物去除工艺，将危险废物减量化、无害化，并进一步减少次生污染物的产生，使其达标排放、合格处置，并最大限度降低烟气中污染物质的浓度。