北京市某生活垃圾焚烧厂应急处置涉疫生活垃圾案例分析

陆广博，罗院生，艾 扬，李 松

（1.北京环境卫生工程集团有限公司，北京 100101；2.北京南宫生物质能源有限公司，北京 100162）

1 工程背景概述

新冠肺炎疫情暴发以来，医疗废物产生量呈现井喷式增长［1］，而且新冠患者或者疑似新冠患者产生的涉疫生活垃圾也按照医疗废物进行处置［2］，导致医疗废物处理能力严重不足。为及时高效处置新冠肺炎疫情医疗废物，生态环境部印发了《新型冠状病毒感染的肺炎疫情医疗废物应急处置管理与技术指南（试行）》，明确了生活垃圾焚烧设施作为新冠肺炎疫情医疗废物处置设施的可行性。上海市是较早开展医疗废物应急处置实践的城市，2014 年上海市第1 次利用生活垃圾焚烧设施协同处置医疗废物。新冠肺炎疫情暴发后，广东省汕尾市、珠海市及山东省东营市等部分城市陆续启用生活垃圾焚烧设施协同处置医疗废物，如上海老港再生能源利用中心通过设备改造［3］，医疗废物应急处置总量可达150 t/d，此外美国、挪威、日本等国家明确了医疗废物可由生活垃圾焚烧设施应急处置，均有实际应用的成功案例［4］。经北京市人民政府同意，北京市某生活垃圾焚烧厂按照《新型冠状病毒感染的肺炎疫情医疗废物应急处置管理与技术指南（试行）》要求，依托现有焚烧设施，分两期进行应急处置改造，其中一期通过局部改造具备协同处置涉疫生活垃圾的能力。二期为新建一套涉疫生活垃圾应急处置设施，并对一期接收环节进行完善。两期改造后，该焚烧厂具备超过200 t/d 的涉疫生活垃圾应急处置能力，缓解了重大疫情期间医疗废物的应急处置压力。本研究以该应急处置改造项目二期为例，介绍其工艺设计、测试方法、运行效果和效益情况，可为同类型生活垃圾焚烧厂应急处置涉疫生活垃圾的工程改造提供参考。

2 工艺流程与设计参数

2.1 工艺流程

涉疫生活垃圾由专用的运输车辆运输，为避免与普通生活垃圾运输车辆出现时空交叉，该厂调整了涉疫生活垃圾和普通生活垃圾的接收时间，实现错峰接收。工艺流程如图1 所示。

图1 工艺流程示意Figure 1 Schematic of the process flow

涉疫生活垃圾运输车辆进厂后，通过地磅系统自动完成车辆识别、称质量、信息上传等工作，全程无人员接触。当涉疫生活垃圾日接收量小于50 t 时，车辆通过自动消毒通道后进入二期自动上料区进行卸载，将包装好的涉疫生活垃圾放置在尺寸为0.73 m×0.53 m×0.58 m 的周转箱内，周转箱通过Z 型连续式垂直输送机提升至往复式投料平台，然后通过滚式输送装置传输至2#焚烧炉投料口进行投料，投料后周转箱再返回至地面，清洗消毒后备用。当涉疫生活垃圾日接收量大于50 t时，超出部分车辆进入一期涉疫生活垃圾应急处置卸料平台，涉疫生活垃圾由皮带输送机输送到垃圾仓内，由垃圾抓斗投放至2#焚烧炉。

涉疫生活垃圾采用掺烧的方式进行焚烧，炉渣外运至有相应资质的单位进行处置。烟气污染物采用“半干法脱酸+活性炭吸附+袋式除尘器+选择性催化还原法”工艺处置，飞灰外运至有相应资质的单位进行处置。应急处置过程中产生的废水收集至渗滤液调节池，通过“上流式厌氧污泥床反应器+膜生物反应器+二级反渗透”工艺进行集中处置，处理后的废水不外排，进行回收利用。

2.2 工艺参数

2.2.1 称量计量系统

地磅现有两台汽车衡（图2），台面尺寸20.0 m×3.4 m，最大称量能力Qmax=60 t。通过新建一套车辆识别控制系统，并将涉疫生活垃圾运输车辆信息提前录入控制系统中，在汽车衡前后加装两组车辆识别系统摄像头，车辆信息被实时传输至控制系统中，自动完成车牌识别、单据打印、抬杠放行和信息上传工作。

图2 地磅称量计量系统（2022 年3 月项目现场）Figure 2 Weight monitoring system of weighbridge（March 2022，Project site）

2.2.2 物流通道消毒系统

在厂区物流通道进出厂处，新建两套红外识别雾化消毒装置（图3），每套消毒通道的尺寸为8.0 m×4.5 m×5.0 m。通道左右两侧各布置3 组消毒装置，每组装置安装10 个长方形雾化喷头（1.0 mm×0.5 mm），流量为15 mL/s。当涉疫生活垃圾运输车辆以5 km/h 的速度进入消毒通道时，红外线感应装置会自动感应，启动雾化喷枪，从前、后、左、右4 个方向对车辆进行全面消毒。

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图3 物流消毒通道（2022 年7 月项目现场）Figure 3 Logistics disinfection channel（July 2022，Project site）

2.2.3 自动上料系统

自动上料系统（图4）包括直线输送单元、提升单元、投料单元和周转箱清洗单元等组件。直线输送单元距地面0.8 m，采用双链轮滚筒输送周转箱，滚筒材质为304 不锈钢，直径0.5 m，宽度0.7 m。提升单元采用Z 型连续式垂直输送机，功率1.5 kW，提升高度20.8 m，具备刹车和变频调速功能，碳钢机架四周采用蓝色透明有机玻璃密封。投料单元位于20.8 m 高的垃圾仓平台上，由往复式垂直输送机和投料机组成，采用双层滚道设计，输送和投料速度为1 min/桶。周转箱清洗单元由消毒、箱内冲洗和箱外清洗3 个工位组成，清洗机长7.5 m，采用标准球型喷嘴，水泵为离心耐腐泵。

图4 自动上料区域（2022 年7 月项目现场）Figure 4 Automatic feeding area（July 2022，Project site）

2.2.4 焚烧系统

涉疫生活垃圾被投入该厂现有的2#焚烧炉内进行焚烧，2#焚烧炉主要技术参数如表1 所示。

表1 焚烧炉主要技术参数Table 1 Major technical parameters of incinerator

2.2.5 烟气处理系统

焚烧烟气处理系统设计处理能力为109 000 m3/h。半干法脱酸工艺使用的辅料为15% 浓度的石灰浆，脱硝工艺使用的辅料为20%浓度的氨水，活性炭碘的吸附值≥800 mg/g、比表面积≥900 m2/g。净化后的烟气经过污染源在线监测系统后，从高80 m 的烟囱排放至大气，烟气污染物排放指标执行GB 18485—2014 生活垃圾焚烧污染物控制标准以及环评批复中要求的2000/76/EU 欧盟垃圾焚烧污染物排放标准。

2.2.6 废水处理系统

采用现有的渗滤液处理系统处理废水，设计处理能力为100 m3/d。调节池（容积768 m3）中的渗滤液在停留72 h 后，进入上流式厌氧污泥床反应器，厌氧去除有机物，固液分离后，液体进入膜生物反应器再进行好氧处理，最后出水经过反渗透后，分离出上清液和浓缩液，其中浓缩液回喷至焚烧炉处理，上清液排入容积为300 m3的回用水池，回用水执行GB/T 18920—2020 城市污水再生利用城市杂用水水质中的车辆冲洗水标准限值。

3 测试指标与分析方法

1） 炉膛温度指标：利用现有的集散控制（DCS）系统监控炉膛内焚烧产生的烟气温度、两台焚烧炉的生活垃圾入炉焚烧量和2#焚烧炉涉疫生活垃圾入炉焚烧量，炉膛温度采用接触式热电偶测量，并实时上传至生活垃圾焚烧发电厂自动监测数据公开平台，以5 min 炉膛温度均值为分析指标。

2）烟气指标：焚烧过程中产生的烟气污染物主要有NOx、CO、SO2、HCl、颗粒物以及二英，其中NOx、CO、SO2、HCl、颗粒物浓度的小时均值可由2#焚烧炉污染源在线监测系统直接读取，分别采用傅里叶红外吸收法在线测定NOx、CO、SO2、HCl 浓度，抽取式激光前散射透射法在线测定颗粒物浓度。二英浓度采用手工监测，测定方法为同位素稀释高分辨气相色谱-高分辨质谱法。

3）辅料消耗指标：在烟气污染物处理过程中，由DCS 控制系统实时记录投加的环保辅料氨水、石灰、活性炭消耗量。

4）废水指标：该项目产生的废水由现有的渗滤液处理系统集中处理，渗滤液处理设施出水口水质指标pH、COD 和氨氮浓度采用手工监测，测定方法分别为玻璃电极法、重铬酸盐法和纳氏试剂比色法。

5）固体废物指标：垃圾焚烧后产生的固体废物主要为炉渣和飞灰，其中炉渣为一般固体废物，检测指标为热灼减率，按照HJ/T 20—1998 工业固体废物采样制样技术规范的要求，每日检测1 次，合格后外运至有资质的固体废物处置单位进行处置。飞灰为危险废物，外运至有资质的危险废物处置单位进行处置。

6）感染病例指标：在应急处置涉疫生活垃圾过程中，每日对在厂的所有员工（包括外委队伍）进行核酸检测。

4 运行效果分析

4.1 设备运行情况

新冠肺炎疫情防控期间，该工程应急处置了大量的涉疫生活垃圾，有效缓解了北京市医疗废物集中处置的压力。由于该工程为应急改造项目，从设计、安装到运行周期短，在涉疫生活垃圾自动上料系统运行初期，周转箱由提升单元输送至投料单元处容易出现卡箱现象，这是因为Z 型连续式垂直输送机与往复式垂直输送机之间衔接不稳定导致的。对于其他新建的自动上料系统项目，在设计时要充分考虑各个设备部件的兼容性，安装时要重点优化转向、衔接等薄弱环节。

4.2 焚烧炉膛温度情况

进入该厂的涉疫生活垃圾的包装方式为“两袋一箱”，主要成分为塑料袋、硬质纸箱（60 cm×50 cm×40 cm），热值相对较高，可达9 500 kJ/kg，比普通生活垃圾高27%。该厂掺烧涉疫生活垃圾的比例为10%～25%。2022 年4—6 月2#焚烧炉入炉垃圾共计45 400 t，其中普通生活垃圾入炉量为39 000 t，涉疫生活垃圾入炉量为6 400 t，实际掺烧比例为14%。在实际掺烧过程中可能会产生垃圾堵料现象，而且涉疫生活垃圾密度小、热值高，当投入涉疫生活垃圾时，炉膛温度最高可达1 250 ℃，极易造成投料口回火。为避免架桥现象引发火灾，可以缩小包装尺寸、降低涉疫生活垃圾掺烧比例，同时应在设计阶段采取防火等技术措施。

长期焚烧高热值的涉疫生活垃圾，可能会加剧炉膛结焦，不利于焚烧炉稳定运行，通过采取增加炉膛二次风量，降低推料器行程、炉排运行速度和一次风温度等措施可减轻炉膛热负荷［5］。未来在应急处置前需做好焚烧准备工作，不断优化运行参数，避免系统超负荷运行，以实现垃圾稳定燃烧和污染物达标排放。

4.3 环保达标情况

在涉疫生活垃圾应急处置过程中，对2022 年4—6 月烟气污染物排放浓度进行监测发现，烟气中NOx、CO、SO2、HCl、颗粒物和二 恶英的排放浓度均符合标准要求（表2），能够实现达标排放。烟气处理过程中环保辅料氨水、石灰、活性炭吨垃圾消耗量分别为0.73、7.69、0.71 kg，其中石灰和活性炭的消耗量比单一焚烧生活垃圾时分别增加了28% 和32%，氨水的消耗量基本持平，这是因为涉疫生活垃圾中包含大量塑料，在应急处置时烟气中的酸性气体含量会增加［6］，为保证酸性气体和二英的去除效率，可适当提高石灰和活性炭的投加量。

表2 烟气污染物排放浓度Table 2 Emission concentration of flue gas pollutants

4.4 渗滤液处理情况

渗滤液出水pH 和氨氮均符合标准限值要求（表3），该厂现有的渗滤液处理工艺能够满足废水处理要求。

表3 渗滤液出水水质Table 3 Leachate effluent quality

4.5 固体废物指标情况

2022 年6 月，掺烧涉疫生活垃圾炉渣的热灼减率范围为1.08%～1.30%，低于环评批复标准（≤3%）和GB 18485—2014 限值（≤5%）。吨垃圾炉渣和飞灰产生量分别为0.180 t 和0.019 t，其中炉渣产生量比单一焚烧生活垃圾时降低了20%，飞灰产生量增加了11%。这可能是因为涉疫生活垃圾热值较高，容易燃尽导致炉渣产生量降低，而在烟气处理过程中，石灰和活性炭的用量增加，会相应提高飞灰的产生量。

4.6 感染情况

涉疫生活垃圾应急处置期间，对相关作业人员进行专门的岗前防疫安全培训和安全生产培训，培训合格方可参与应急处置。所有作业人员均采取闭环管理，居住在厂区单独的管控区域内，按照二级防护标准备足防护用品，其他人员非必要不进入管控区域。作业人员每日进行体温测量和抗原检测，并组织对厂区内所有人员包括外委队伍，进行每日核酸检测，应急处置期间未发生人员感染，未发生生产安全事故。

5 结论

该工程是在现有的生活垃圾焚烧系统基础上进行升级改造，除物流通道消毒系统和自动上料系统为新建单位工程，其他均为改造工程，具备建设周期短、投资金额少和项目见效快等特点。通过两期改造和实践，形成了一套科学合理、应急高效的生活垃圾焚烧厂协同处置涉疫生活垃圾的模式，应急处置能力超过200 t/d，提升了北京市医疗废物应急处置能力。

1）应急处置涉疫生活垃圾有利于实现100%减量化、无害化处置，能够为北京市环境卫生质量的不断改善提供助力，具有良好的社会效益和环境效益。与此同时，涉疫生活垃圾经焚烧处置后转化为电能，接入电网后还能获得电费收入，不仅实现了涉疫生活垃圾资源化利用，还能有效提高焚烧厂的经济效益。

2）生活垃圾焚烧炉掺烧高热值的涉疫生活垃圾会增加炉膛的热负荷，一方面有利于垃圾燃尽，吨垃圾炉渣产生量降低了20%；但另一方面炉膛会面临结焦过快的问题，通过及时调整运行参数可以降低对焚烧炉的冲击，确保涉疫生活垃圾稳定燃烧和焚烧炉安全运行。

3）该生活垃圾焚烧厂现有的烟气处理系统和渗滤液处理系统能够满足污染物处理的要求，其中在烟气污染物处理过程中，石灰和活性炭吨垃圾消耗量分别增加了28% 和32%，确保了酸性气体和二英能够达标排放，同时吨垃圾飞灰产生量随着环保物料用量的增加而增加11%。

4）应急处置涉疫生活垃圾期间，通过对作业人员进行岗前培训，作业期间严格落实个人防护措施，正确合理使用防护用品，同时加强人员健康监测，实现了人员零感染。