羋金建，謝星宇

（太倉(cāng)協(xié)鑫垃圾焚燒發(fā)電有限公司，江蘇太倉(cāng) 215400）

0 引言

目前，我國(guó)城市生活垃圾累積堆存總量已達(dá)到70億t，據(jù)有關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)，2015年城市垃圾達(dá)到2.1億t，并以每年10%的速度增長(zhǎng)。長(zhǎng)久以來(lái)，城市生活垃圾主要以填埋方式處理，但填埋方式占用大量土地，且易造成環(huán)境污染。為此進(jìn)行垃圾焚燒處理，并輔以垃圾源頭分類(lèi)以解決我國(guó)垃圾泛濫成災(zāi)問(wèn)題。以太倉(cāng)協(xié)鑫垃圾焚燒發(fā)電廠的生產(chǎn)工藝為例，來(lái)說(shuō)明二噁英的形成及控制措施。

1 垃圾焚燒處理

垃圾在焚燒爐內(nèi)經(jīng)過(guò)高溫焚燒后，減少了固體排放量，并能將燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的熱量進(jìn)行回收利用。太倉(cāng)垃圾焚燒發(fā)電廠的焚燒爐為杭州鍋爐廠的兩段式機(jī)械爐排爐，并采用半干法煙氣處理系統(tǒng)。焚燒處理法具有垃圾處理量大、減容性好(體積可減少90%以上，重量可減輕80%以上)、無(wú)害化較徹底、處理周期短、占地面積小、可回收利用垃圾燃燒所產(chǎn)生的熱能等優(yōu)點(diǎn)，被作為未來(lái)城市垃圾處理的方向。但在垃圾焚燒過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生有毒有害的物質(zhì)，如控制不當(dāng)勢(shì)必造成對(duì)環(huán)境的二次污染。在垃圾焚燒處理過(guò)程中，要產(chǎn)生SO2，CO，NOX和二噁英等有毒有害物質(zhì)。

1.1 SO2，CO，NOX及其危害

SO2，NOx可直接危害生物，使人產(chǎn)生呼吸系統(tǒng)疾?。籗O2，NOx等與雨水結(jié)合形成酸雨等。NOx，SO2，CO等碳?xì)浠衔锏然旌显谝黄?，均可污染環(huán)境，危害人類(lèi)的生活?，F(xiàn)在國(guó)標(biāo)GB18485-2014的控制標(biāo)準(zhǔn)為24 h均值SO2，CO，NOx分別為80 mg/m3，80 mg/m3和 250 mg/m3。

1.2 二噁英類(lèi)及其危害

二噁英是由苯環(huán)與氧、氯等組成的氯代三環(huán)芳烴類(lèi)化合物的總稱(chēng)，由于它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)相像，常寫(xiě)成PCDD/F，俗稱(chēng)二噁英。二噁英的毒性和氯原子取代位置密切相關(guān)。它在自然條件下難以分解，人體一旦攝入,就不易排出。研究表明：二噁英會(huì)引起癌癥、皮膚病、肝腎疾病、生殖障礙、畸形等頑癥?，F(xiàn)在國(guó)標(biāo)GB18485-2014對(duì)二噁英類(lèi)的測(cè)定均值為0.1 μgTEQ/m3。

2 垃圾焚燒過(guò)程中二噁英的產(chǎn)生

（1）主要來(lái)源。城市垃圾在焚燒時(shí)產(chǎn)生的二噁英先被釋放到空氣中，然后通過(guò)各種生物地球化學(xué)作用進(jìn)入其他環(huán)境介質(zhì)和生態(tài)系統(tǒng)中，空氣是垃圾焚燒時(shí)產(chǎn)生的二噁英的主要傳播途徑。二噁英主要有2個(gè)來(lái)源：①垃圾中含有的二噁英物質(zhì)，雖然二噁英在（900～1200）℃的高溫下能夠完全分解，但仍有部分未完全分解。②垃圾在焚燒爐內(nèi)高溫分解后，能夠產(chǎn)生各種二噁英的前驅(qū)物。當(dāng)爐膛溫度＜850℃，部分有機(jī)物就會(huì)與分子氯或氯游離基反應(yīng)生成二噁英；此外由于煙氣中存在未燃燼質(zhì)，如殘?zhí)?，若遇上適量的觸媒物質(zhì)，在（300～500）℃的溫度環(huán)境下，會(huì)使已經(jīng)分解的二噁英重新生成。

（2）城市生活垃圾焚燒過(guò)程中產(chǎn)生二噁英的主要途徑有：①各種廢棄物特別是含有機(jī)氯的醫(yī)療廢棄物，在燃燒溫度＜300℃時(shí)易產(chǎn)生二噁英。②焚燒電子垃圾 (含多氯聯(lián)苯)易產(chǎn)生二噁英。③日常生活所用的膠袋、軟膠等含氯物質(zhì)，在焚燒溫度＜800℃不完全燃燒時(shí)，將產(chǎn)生各種二噁英的前驅(qū)物，并通過(guò)分子重排、自由基縮合、脫氯或其他分子反應(yīng)過(guò)程生成二噁英。④其他含氯、含碳物質(zhì)如紙張、木制品、食物殘?jiān)?，通過(guò)銅、鈷等金屬離子的催化作用下生成二噁英。

3 城市垃圾的分類(lèi)回收

垃圾分類(lèi)應(yīng)基于中國(guó)的現(xiàn)實(shí)，生活垃圾分類(lèi)工作按“能減盡減、能分盡分、能用盡用”原則進(jìn)行。太倉(cāng)市城管局在生活垃圾收集方面，已做到初步分類(lèi)，杜決部分高危廢棄物（如含高有機(jī)氯的醫(yī)療廢棄物、部分電子垃圾、聚氯乙烯類(lèi)工業(yè)廢料）進(jìn)入垃圾焚燒電廠，從源頭上減少二噁英的產(chǎn)生。

4 入爐前生活垃圾的預(yù)處理

生活垃圾入廠后先在垃圾池內(nèi)堆積，依靠自身發(fā)酵產(chǎn)生一定量的熱量，在厭氧條件下，當(dāng)垃圾內(nèi)部溫度保持在（30～60）℃時(shí)，即可密閉發(fā)酵生成甲烷類(lèi)可燃燒氣體；并利用風(fēng)機(jī)將這些含有大量可燃?xì)怏w的煙氣送入焚燒爐中燃燒，可有效降低二噁英的產(chǎn)生。

5 爐內(nèi)燃燒控制

（1）采用低CO燃燒技術(shù)，改善爐內(nèi)燃燒條件，調(diào)整好一、二次風(fēng)的分配，使煙氣混合攪拌和二次燃燒達(dá)到完全燃燒，保證生活垃圾燃燒充分。該技術(shù)減排二噁英的主要是針對(duì)燃燒條件的控制。避開(kāi)PCDDs/PCDFs再合成的峰值溫度區(qū)域（250～500）℃，減少二噁英和不完全燃燒產(chǎn)物類(lèi)前驅(qū)物的產(chǎn)生。

（2）嚴(yán)格控制焚燒爐出口溫度在（850～1000）℃，使出口煙氣中的二噁英基本完全分解?？刂品贌隣t內(nèi)燃燒溫度和時(shí)間可有效減少二噁英的產(chǎn)生，煙氣停留時(shí)間＞2 s，實(shí)現(xiàn)“燃燒溫度，停留時(shí)間，湍流度，過(guò)氧控制”四個(gè)要素的控制原則，并保持充分的氣固湍動(dòng)程度和適當(dāng)?shù)难趿靠刂疲瑥亩种贫f英在爐內(nèi)的合成，并控制煙氣在冷卻過(guò)程中的氧含量，缺氧的環(huán)境中二噁英的濃度在下降。沒(méi)有氧氣則沒(méi)有二噁英生成，過(guò)氧環(huán)境中二噁英的濃度大大增加。一般工程中控制氧量在8%以下。研究表明減少50%的氧氣，就可以減少30%的二噁英的再次形成。

6 垃圾焚燒后煙氣的凈化處理

垃圾焚燒過(guò)程中不僅產(chǎn)生二噁英等有機(jī)物，還會(huì)產(chǎn)生多種酸性氣體和重金屬氣體及附著重金屬的煙氣顆粒。隨著煙氣溫度的下降，大部分二噁英附著在飛灰顆粒表面，小部分仍保留在氣相中。因此，煙氣處理是垃圾電廠一項(xiàng)重要任務(wù)。太倉(cāng)垃圾焚燒發(fā)電廠采用國(guó)內(nèi)成熟的半干法加布袋除塵工藝，來(lái)進(jìn)行煙氣凈化處理。

6.1 煙氣中顆粒物的凈化

煙氣中的顆粒物粒度一般都很?。ㄖ睆剑?0 μm的顆粒物相對(duì)較高），必須采用高效袋式除塵器進(jìn)行過(guò)濾使氣體得到凈化。目前，袋式除塵器可使顆粒物的濃度控制在10 mg/Nm3以下，并起到凈化煙氣的作用，可以吸附并減少重金屬及二噁英類(lèi)等污染物的排放量。

6.2 酸性氣體污染物的凈化處理

太倉(cāng)垃圾焚燒發(fā)電廠在煙氣反應(yīng)塔前加入NaOH，采用堿性吸收劑（NaOH）以液/固態(tài)（半干法）的形式與 HCl，HF，SOX等污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而有效去除其煙氣中的酸性氣體。并采用氨水脫硝技術(shù)，去除煙氣中的氮氧化物，達(dá)到防止環(huán)境污染的作用。主要原理反應(yīng)公式如下：

6.3 二噁英的凈化處理

在進(jìn)入袋式除塵器的煙道上設(shè)置活性碳噴射裝置，利用活性碳自身獨(dú)特的孔隙結(jié)構(gòu)和吸附作用，很好的去除煙氣中殘存的二噁英。

6.4 煙氣污染物排放的檢測(cè)與控制

太倉(cāng)垃圾焚燒發(fā)電廠采用德國(guó)西克麥哈克公司的MCS100EHW 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì) HCL、SO2、CO、NOX、H2O和煙塵的在線檢測(cè)，通過(guò)運(yùn)行控制能夠滿足以上檢測(cè)指標(biāo)的數(shù)據(jù)在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。但二噁英還未能做到在線監(jiān)測(cè)，而是每年請(qǐng)有檢測(cè)能力的單位進(jìn)行檢測(cè)，完全能夠滿足國(guó)家對(duì)生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)GB18485-2014的要求。

7 飛灰螯合固化填埋處理

布袋除塵器收集的飛灰，是一種危害性較大的廢棄物，國(guó)家環(huán)保部頒發(fā)的《危險(xiǎn)廢物污染防治政策》中，將生活垃圾焚燒飛灰列為“不宜用危險(xiǎn)廢物的通用方法進(jìn)行管理和處理，而需特別注意的危險(xiǎn)廢物”，在產(chǎn)生地必須進(jìn)行處理后方可運(yùn)輸填埋處置。太倉(cāng)公司采用高分子螯合藥劑，經(jīng)過(guò)和飛灰進(jìn)行混合產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，飛灰中易溶性金屬（Cd，Pb等）同藥劑中的絡(luò)合基反應(yīng)后有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿芙庑浴⒌瓦w移性和低毒性物質(zhì)的過(guò)程，同時(shí)穩(wěn)定固定在飛灰中，以達(dá)到安全填埋的要求。

經(jīng)螯合劑固化處理檢測(cè)合格后，二噁英等污染物指標(biāo)達(dá)到《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889-2008）第6.3條要求，再送入生活垃圾填埋場(chǎng)，進(jìn)行垃圾填埋處理。

通過(guò)以上控制措施，從2006年投產(chǎn)至今，太倉(cāng)垃圾焚燒發(fā)電廠的污染物排放（含二噁英）不僅達(dá)到了環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，而且部分煙氣排放指標(biāo)優(yōu)于歐盟2000標(biāo)準(zhǔn)。以投產(chǎn)多年度檢測(cè)數(shù)據(jù)為例，其中3臺(tái)鍋爐煙氣出口的二噁英含量（PCDDs+PCDFs）最大值僅為 0.09 μgTEQ/m3，正常時(shí)多在（0.03～0.06）μgTEQ/m3，完全可以控制在標(biāo)準(zhǔn)的0.1μgTEQ/m3以下，螯合固化后的飛灰二噁英含量（PCDDs+PCDFs）最大值僅為 0.19 μgTEQ/m3，遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn) 3 μgTEQ/m3的要求。

8 結(jié)語(yǔ)

焚燒處理是現(xiàn)在城市生活垃圾處理的主要方向。要減少二噁英的排放，必須從垃圾分類(lèi)回收的源頭做起，以減少含氯物質(zhì)和含重金屬物質(zhì)進(jìn)入垃圾焚燒爐。同時(shí)加強(qiáng)垃圾焚燒電廠的燃燒管理，這樣才能有效減少二噁英的排放量。