蘆會(huì)杰

（北京市環(huán)境衛(wèi)生設(shè)計(jì)科學(xué)研究所生活垃圾檢測(cè)分析與評(píng)價(jià)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100028）

北京市生活垃圾焚燒現(xiàn)狀及二惡英排放減排建議

蘆會(huì)杰

（北京市環(huán)境衛(wèi)生設(shè)計(jì)科學(xué)研究所生活垃圾檢測(cè)分析與評(píng)價(jià)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100028）

垃圾焚燒有望成為北京市生活垃圾主要的處置方式，分析了北京市生活垃圾焚燒現(xiàn)狀和生活垃圾焚燒廠二惡英排放情況，并對(duì)垃圾焚燒產(chǎn)生的二惡英總量提出科學(xué)可行的減排建議。

生活垃圾；焚燒現(xiàn)狀；二惡英；減排建議

1 北京市生活垃圾焚燒現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

北京市生活垃圾焚燒行業(yè)近幾年發(fā)展迅速，由生活垃圾年焚燒量和焚燒比例（見(jiàn)圖1）可以看出，北京市生活垃圾年焚燒量由2008年的1.26×105t增加到2014年的1.56×106t，增加了12.4倍；焚燒比例由2008年的1.87%增加到2014年的21.36%，增加了11.4倍。到2016年，北京市生活垃圾年焚燒量預(yù)計(jì)將達(dá)到3.00×106t，焚燒比例將達(dá)到40%。伴隨著北京城市化進(jìn)程的加快、生活垃圾產(chǎn)生量的逐年增加和生活垃圾熱值的提高，焚燒技術(shù)將成為北京市生活垃圾首選的處置方式。

北京現(xiàn)已運(yùn)行的生活垃圾焚燒廠有3座，包括高安屯、魯家山、順義生活垃圾焚燒廠。2016年投產(chǎn)運(yùn)行的有3座，包括高安屯二期、海淀焚燒廠、南宮焚燒廠。開(kāi)始建設(shè)的有阿蘇衛(wèi)生活垃圾焚燒廠。未來(lái)5～10 a，北京市生活垃圾焚燒處理技術(shù)將達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家水平。北京市垃圾焚燒廠都采用了機(jī)械爐排爐焚燒技術(shù)，其特點(diǎn)是進(jìn)料垃圾前處理過(guò)程簡(jiǎn)單。而且北京市大部分垃圾焚燒廠具有發(fā)電能力，可為北京市民提供用電。北京市生活垃圾焚燒廠的基礎(chǔ)參數(shù)指標(biāo)如表1所示。

圖1 北京市生活垃圾年焚燒量和焚燒比例（2015年和2016年數(shù)據(jù)為估計(jì)數(shù)）

表1 北京市生活垃圾焚燒廠基礎(chǔ)參數(shù)

2 北京市生活垃圾焚燒二惡英排放水平

目前成熟的垃圾焚燒煙氣凈化技術(shù)主要有干法加布袋除塵器、半干法加布袋除塵器和濕法3種，其中半干法加布袋除塵器技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和污染物去除效果都較好，是目前垃圾焚燒煙氣凈化應(yīng)用最廣的技術(shù)。北京市生活垃圾焚燒廠采用“半干法脫酸+活性炭噴射+布袋除塵+SCR脫硝”的煙氣組合處理工藝，去除生活垃圾焚燒過(guò)程中產(chǎn)生的二惡英。表2給出了北京市2座大型垃圾焚燒廠煙氣中二惡英濃度數(shù)值和年排放量數(shù)值。煙氣中二惡英排放量與濃度的關(guān)系可用公式（1）和（2）表示。

表2 高安屯、魯家山垃圾焚燒廠煙氣二惡英濃度及年排放量

生活垃圾焚燒產(chǎn)生的飛灰中也含有二惡英，與煙氣相比，飛灰中二惡英的檢測(cè)數(shù)據(jù)更少。研究表明，機(jī)械爐排爐焚燒飛灰中二惡英含量約為流化床焚燒爐的10倍，達(dá)到了6.7 ng-TEQ/g。北京市生活垃圾焚燒每年要產(chǎn)生數(shù)萬(wàn)噸的飛灰，飛灰中二惡英的總量高，應(yīng)當(dāng)加以控制。

3 生活垃圾焚燒二惡英污染減排建議

3.1 焚燒前控制

研究證實(shí)［1-2］，含氯有機(jī)物是形成二惡英的主要前驅(qū)體，含銅和含鐵的物質(zhì)在二惡英的生成中起著催化作用，因此在垃圾焚燒之前應(yīng)當(dāng)對(duì)垃圾進(jìn)行前處理，避免含氯有機(jī)物和過(guò)渡金屬進(jìn)行混合焚燒，利于減少后續(xù)焚燒處理過(guò)程中二惡英形成。

3.2 焚燒中控制

1）添加抑制劑。在焚燒爐中添加氨、硫、尿素或其他抑制劑（抑制或減緩化學(xué)反應(yīng)），可以抑制焚燒過(guò)程中二惡英的形成，二惡英生成量可降低90%。氨水和尿素是堿性物質(zhì)，能夠與形成二惡英的中間體酚類(lèi)物質(zhì)發(fā)生中和反應(yīng)，阻滯了Ulman反應(yīng)的發(fā)生，進(jìn)而減少二惡英的生成。硫的存在可以消耗體系中存在的氯，阻止芳香取代反應(yīng)的發(fā)生。同時(shí)硫可以與飛灰中的Cu發(fā)生反應(yīng)，使CuO變成CuSO4，降低飛灰的催化活性。

2）控制反應(yīng)溫度。二惡英在垃圾焚燒過(guò)程中可以通過(guò)2種途徑產(chǎn)生［3］，一種是通過(guò)前驅(qū)體合成，即含氯的有機(jī)物前驅(qū)體或是不含氯的有機(jī)物前驅(qū)體與氯源，在500～800℃發(fā)生反應(yīng)，生成二惡英；另一種是通過(guò)“de novo合成（從頭合成）”，即含氯、氫、氧的物質(zhì)，首先吸附在飛灰顆粒表面，在催化劑的作用下，在300℃發(fā)生反應(yīng)生成二惡英。

根據(jù)生活垃圾焚燒標(biāo)準(zhǔn)，一般垃圾焚燒爐的設(shè)計(jì)要求是保證煙氣在850℃及以上溫度停留時(shí)間大于2 s，在實(shí)際焚燒過(guò)程中，可適當(dāng)提高焚燒溫度及停留時(shí)間，消除產(chǎn)生二惡英的反應(yīng)條件。研究證實(shí)，在垃圾焚燒過(guò)程中，可以設(shè)置一個(gè)溫度特別高的區(qū)域（1 200℃以上），且保證有效的停留時(shí)間，生活垃圾焚燒過(guò)程中幾乎不產(chǎn)生二惡英前驅(qū)體，大大降低了后期的重新合成幾率，抑制二惡英的生成。同時(shí)研究還發(fā)現(xiàn)，在溫度高于1 200℃時(shí)，通過(guò)de novo合成反應(yīng)生成的二惡英也會(huì)被迅速的分解掉，分解率可以達(dá)到99%以上。

3.3 焚燒后控制

1）煙氣中二惡英的脫除。煙氣中二惡英控制常采用的方法有活性炭吸附、選擇性催化分解、堿性物質(zhì)吸附等。

活性炭吸附是利用活性炭較大的比表面積吸附二惡英類(lèi)物質(zhì)，該種方法對(duì)二惡英的脫除效率能夠達(dá)到95%以上。但是此方法活性炭消耗大，而且還需要對(duì)殘?jiān)M(jìn)行處理。

選擇性催化氧化一般用于燃煤發(fā)電廠脫NOx，但也用在城市生活垃圾焚燒廠脫除二惡英。研究表明［4］，采用TiO2-V2O5-WO3催化劑在選擇性催化還原裝置中研究焚燒煙氣二惡英物質(zhì)的分解，結(jié)果表明，近90%的二惡英實(shí)現(xiàn)了分解轉(zhuǎn)化。選擇性催化氧化面臨的最大問(wèn)題是催化劑中毒，開(kāi)發(fā)能夠滿足在煙氣這種復(fù)雜條件下尚能工作的催化劑還需要進(jìn)一步的研究。

堿性物質(zhì)吸附處理煙氣中的二惡英也比較常用，常采用的方法是兩階段式洗滌塔，在第1階段噴入石灰石，消除HCl、HF等酸性氣體，抑制二惡英的生成。第2階段再噴入蘇打、碳和專用添加劑來(lái)破壞形成的二惡英物質(zhì)，但堿性物質(zhì)吸附的方法尚不成熟。

2）飛灰中二惡英的脫除。熱處理技術(shù)是比較常用的灰渣處理技術(shù)。將灰渣送入溫度為1 200℃以上的熔融爐內(nèi)熔化，飛灰中的二惡英在高溫下，被迅速的分解和燃燒。通過(guò)熔融處理后，一般二惡英的分解率能達(dá)99%以上。

研究表明［5］，飛灰中添加金屬氧化物抑制劑可以降低二惡英的排放，實(shí)驗(yàn)中將飛灰和各抑制劑混合后在280℃保持2 h，具體效果見(jiàn)表3。這些物質(zhì)對(duì)二惡英的抑制效果都達(dá)到了99%以上。

表3 各種二惡英抑制劑的效果

4 結(jié)論

隨著北京城市生活垃圾產(chǎn)生量逐年增加，焚燒優(yōu)勢(shì)逐漸凸顯，焚燒會(huì)成為生活垃圾處理的首選方式，2016年焚燒比例將會(huì)達(dá)到40%。北京市垃圾焚燒廠都采用爐排爐焚燒技術(shù)。生活垃圾焚燒排放大量的煙氣和飛灰，二惡英排放總量多，應(yīng)當(dāng)采取措施加以控制。減少生活垃圾焚燒二惡英的排放總量，焚燒前做好細(xì)致的前處理工作，進(jìn)一步改善焚燒爐的焚燒條件，控制反應(yīng)溫度和時(shí)間，添加反應(yīng)抑制劑，對(duì)反應(yīng)后產(chǎn)生的煙氣和飛灰應(yīng)當(dāng)進(jìn)行凈化處理。

［1］劉惠永，姚強(qiáng)，徐旭常，等.垃圾焚燒二惡英污染控制機(jī)理及技術(shù)［J］.能源工程，2001（4）：19-22.

［2］趙樹(shù)青，宋薇，劉晶昊，等.我國(guó)生活垃圾焚燒二惡英污染現(xiàn)狀及減排建議［J］.環(huán)境工程，2011，29（1）：86-88.

［3］楊成禹，楊世輝，杜文亞.生活垃圾焚燒中二惡英的生成機(jī)理和控制方法［J］.環(huán)境影響評(píng)價(jià)，2014（3）：56-59.

［4］沈伯雄，姚強(qiáng).垃圾焚燒中二惡英的形成和控制［J］.電站系統(tǒng)工程，2002，18（5）：8-10.

［5］楊帆，黎烈武，童東革，等.鈣基復(fù)合氧化物對(duì)五氯酚生成二惡英的阻滯作用［J］.環(huán)境化學(xué)，2015，34（8）:1439-1445.

Incineration Status of Municipal Solid Waste and Suggestions for Emission Reduction of Dioxin in
Beijing

Lu Huijie
（Beijing Key Laboratory of Municipal Solid Wastes Testing Analysis and Evaluation，Beijing Environmental Sanitation Engineering Research Institute，Beijing100028）

Incineration will become the main disposal way ofmunicipal solid waste in Beijing.We analyzed the incineration statusand the emission ofdioxin，and put forward the scientific and feasible suggestionsto reduce total amount ofdioxin.

municipal solid waste；incineration status；dioxin；emission reduction suggestion

X705

B

1005-8206（2017）03-0074-03

蘆會(huì)杰（1988—），助理工程師，分析化學(xué)碩士。

2016-05-10