焦世娟

（山西省運(yùn)城市生態(tài)環(huán)境保護(hù)綜合行政執(zhí)法隊(duì)，山西 運(yùn)城 044000）

引言

城市垃圾處理主要目的是為了減少垃圾空間污染，如何對(duì)城市垃圾進(jìn)行無(wú)害化處理、資源化處理，貫徹落實(shí)可持續(xù)發(fā)展需求是城市垃圾治理需要注意的問(wèn)題。焚燒是城市垃圾處理的一種方式，應(yīng)用廣泛，操作簡(jiǎn)單，符合城市垃圾減容需求，將其轉(zhuǎn)化為熱能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的二次利用。但垃圾在焚燒過(guò)程中沒(méi)有實(shí)現(xiàn)無(wú)害化處理，導(dǎo)致焚燒造成了二次污染。

1 垃圾焚燒過(guò)程中產(chǎn)生的污染物質(zhì)及其形成機(jī)理

1.1 酸性氣體

焚燒產(chǎn)生酸性氣體如果排放到空氣中會(huì)對(duì)環(huán)境造成極其嚴(yán)重的污染。酸性氣體可溶性比較強(qiáng)，可溶于水中，漂浮在空氣中的氣體與雨水融合后會(huì)形成酸雨，具有一定的腐蝕性。垃圾中含有聚乙烯、聚丙烯等物質(zhì)，經(jīng)過(guò)焚燒后部分物質(zhì)在高溫下發(fā)生反應(yīng)，生成酸性氣體。將焚燒垃圾所產(chǎn)生的煙氣搜集到實(shí)驗(yàn)瓶中，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，垃圾焚燒物的煙氣包括硫氧化物、氮氧化物等，其中還包括HF 以及HCl 等，均會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞，加劇環(huán)境污染，其中產(chǎn)生最多的酸性氣體為SO2。該類(lèi)物質(zhì)的產(chǎn)生受垃圾性質(zhì)影響，如果垃圾中存在含氮化合物以及含硫化合物，在高溫環(huán)境下與氧氣發(fā)生反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)分子之間的運(yùn)動(dòng)組合，經(jīng)過(guò)分解、催化后形成具有酸性氧化物。例如，皮革類(lèi)垃圾、橡膠類(lèi)垃圾以及聚乙烯類(lèi)塑料垃圾等，其反應(yīng)機(jī)理如式（1）所示：

HCl 物質(zhì)對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞尤其嚴(yán)重，HCl 氣體在與水融合之后會(huì)產(chǎn)生鹽酸，具有一定的腐蝕性，人吸入或者長(zhǎng)時(shí)間生活在HCl 氣體較多的環(huán)境中，會(huì)皮膚潰爛，聲道黏膜被侵害，甚至?xí)劳?。?duì)于植物而言，HCl 物質(zhì)會(huì)使得植物壞死。因此，相關(guān)人員需要加強(qiáng)對(duì)酸性氣體的處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的科學(xué)控制[1]。

1.2 微量有機(jī)化合物

微量有機(jī)化合物含量比較少，但其比較難降解，環(huán)境中的微量有機(jī)化合物會(huì)影響生物的正常生長(zhǎng)。常見(jiàn)的有機(jī)化合物污染包括多環(huán)芳徑物質(zhì)、多氯聯(lián)苯物質(zhì)等，會(huì)嚴(yán)重污染生態(tài)水域。垃圾焚燒所產(chǎn)生的微量有機(jī)化合物多為人工合成，其中包括氯苯類(lèi)物質(zhì)以及酚類(lèi)物質(zhì)等，具有一定的致變突活性。對(duì)微量有機(jī)化合物的生成原理進(jìn)行分析，垃圾中的含氯物質(zhì)以及碳水化合物物質(zhì)，在高溫環(huán)境下產(chǎn)生觸媒反應(yīng)，生成相應(yīng)的微量有機(jī)化合物。國(guó)際環(huán)境組織提出，垃圾焚燒會(huì)產(chǎn)生大量的二噁英物質(zhì)，由于垃圾燃燒所產(chǎn)生的二噁英物質(zhì)占據(jù)總體排放量的30%左右。對(duì)其合成路徑進(jìn)行分析，垃圾中的含氯化合物高溫下分解，產(chǎn)生游離基物質(zhì)以及大量的二噁英生成物，高溫環(huán)境會(huì)加劇分子運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)自由基的快速縮合，最終產(chǎn)生了二噁英。鍋爐內(nèi)的垃圾燃燒不充分也會(huì)導(dǎo)致微量有機(jī)化合物生成，鍋爐中的殘留碳物質(zhì)與過(guò)渡金屬發(fā)生觸媒，在高溫環(huán)境下也會(huì)生成二噁英物質(zhì)[2]。

微量有機(jī)化合物分子比較穩(wěn)定，不溶于水，具有一定的毒性。其漂浮在水域中，人體食用后會(huì)堆積到脂肪中，嚴(yán)重時(shí)可以導(dǎo)致細(xì)胞癌變，影響人體的免疫功能。我國(guó)頒布相關(guān)文件規(guī)定焚燒排放二噁英物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為0.1 ng/m3[3]。

1.3 重金屬

重金屬污染是指金屬物質(zhì)以及金屬化合物進(jìn)入到環(huán)境或者人體中，導(dǎo)致金屬含量超標(biāo)，影響生態(tài)環(huán)境以及人體健康。目前，常見(jiàn)的重金屬污染包括鉛污染、鎘污染、汞污染等，人體內(nèi)的重金屬含量增加，會(huì)導(dǎo)致白血病、貧血以及內(nèi)臟損傷等相關(guān)疾病。城市垃圾焚燒所產(chǎn)生的煙氣中含有大量的重金屬化合物，由于垃圾中含有大量的金屬氧化物以及鹽類(lèi)物質(zhì)，經(jīng)過(guò)高溫分解后會(huì)附著在煙氣中，如果不對(duì)其進(jìn)行處理、控制，則會(huì)嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境以及人體健康。可能產(chǎn)生重金屬的垃圾包括燈管、油墨、電池、油漆等，焚燒無(wú)法改變重金屬的性質(zhì)，但在高溫下重金屬分子會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)移，進(jìn)入到空氣之中[4]。

高溫環(huán)境會(huì)使得重金屬分子軟化，使其以揮發(fā)狀態(tài)附著在空氣的煙氣之中，在遠(yuǎn)離高溫環(huán)境后，重金屬分子會(huì)發(fā)生冷凝反應(yīng)，逐漸形成顆粒狀物質(zhì)。該顆粒會(huì)附著在水源、食物、人體中，可以與水融合。重金屬無(wú)法被有機(jī)分解，但在生物體內(nèi)會(huì)逐漸形成毒性較強(qiáng)的化合物質(zhì)，可以導(dǎo)致人體器官發(fā)生病變。目前。垃圾焚燒所產(chǎn)生的重金屬污染物大都附著在垃圾燃燒后的灰燼之中，如果不科學(xué)地處置燃燒后的灰燼，將其運(yùn)輸至環(huán)境之中，也會(huì)造成生態(tài)環(huán)境破壞。

1.4 煙塵

煙塵是垃圾污染物燃燒所產(chǎn)生的煙氣中的附著顆粒物，高溫環(huán)境下垃圾出現(xiàn)氧化、升華、蒸發(fā)反應(yīng)，顆粒物會(huì)隨著煙氣懸浮在空氣中，在冷凝之后轉(zhuǎn)化為固體微顆粒。碳燃燒也會(huì)產(chǎn)生大量的煙塵，其主要成分包括二氧化硅、氧化鐵以及氧化鈣等物質(zhì)。由于煙塵會(huì)影響空氣質(zhì)量，人體吸入之后會(huì)影響人體健康，國(guó)際衛(wèi)生組織將其定義為顆粒狀的污染物。煙塵中還包括重金屬顆粒物，同樣會(huì)附著在煙氣之中。對(duì)其形成原理進(jìn)行分析，由于垃圾燃燒會(huì)形成相應(yīng)的黑煙，在不完全燃燒情況下黑煙的數(shù)量會(huì)持續(xù)增多，黑煙中附著的大量碳粒子以固定顆粒物的形態(tài)，人吸入后會(huì)影響人體的身體健康。

2 垃圾焚燒污染物的控制措施

2.1 垃圾收集處理

垃圾的收集處理是基礎(chǔ)工作，也是垃圾堆放燃燒的前提條件。通過(guò)對(duì)垃圾的科學(xué)收集以及規(guī)范處理，可以減少燃燒過(guò)程中的污染物排放，為垃圾燃燒污染控制奠定良好的基礎(chǔ)。垃圾的收集處理應(yīng)摒棄傳統(tǒng)垃圾收集的弊端，傳統(tǒng)垃圾收集將所有垃圾堆放到一起，通過(guò)垃圾車(chē)的運(yùn)輸將垃圾運(yùn)至垃圾處理場(chǎng)，統(tǒng)一對(duì)其進(jìn)行燃燒、填埋，該處理模式導(dǎo)致燃燒過(guò)程中的污染物增加，污染物含量更加復(fù)雜。本文從垃圾焚燒污染物控制角度探討垃圾收集處理原則，具體內(nèi)容如下：

首先，應(yīng)對(duì)垃圾進(jìn)行規(guī)范化處理，按照《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》文件內(nèi)容執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，確保垃圾收集、處理過(guò)程的規(guī)范化、系統(tǒng)化、體系化，減少可能導(dǎo)致垃圾焚燒污染的情況[5]。

其次，垃圾處理人員需要對(duì)城市垃圾進(jìn)行分類(lèi)處理，可以將垃圾分為生活垃圾、工業(yè)垃圾等，并按照其是否可以回收的性質(zhì)將其分為可回收垃圾以及不可回收垃圾。垃圾分類(lèi)收集是控制焚燒污染物的基礎(chǔ)，不同的垃圾采取不同的處理方式。

最后，環(huán)境治理部門(mén)應(yīng)根據(jù)城市產(chǎn)生的垃圾進(jìn)行細(xì)分，建立系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化的垃圾處理工作體系，對(duì)垃圾處理方式、處理手段、處理效果進(jìn)行明確。各項(xiàng)工作嚴(yán)格按照體系指標(biāo)開(kāi)展進(jìn)行，創(chuàng)造良好的垃圾收集與焚燒處理環(huán)境，提高垃圾處理人員工作積極性，貫徹落實(shí)生態(tài)處理理念。因此，從源頭控制垃圾焚燒污染物是重點(diǎn)工作，相關(guān)部門(mén)必須高度重視垃圾的收集以及處理，制定系統(tǒng)化的垃圾處理規(guī)范，完善垃圾焚燒管理體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)焚燒垃圾的科學(xué)分類(lèi)，貫徹落實(shí)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)。

2.2 控制煙氣污染

煙氣污染是指垃圾在焚燒過(guò)程中所產(chǎn)生的煙氣中含有大量碳粒子以及重金屬顆粒物的污染，對(duì)其污染形成原理進(jìn)行分析，如果燃燒條件較好，使得垃圾可以充分燃燒，便可以減少污染物的產(chǎn)生。針對(duì)由于不充分燃燒導(dǎo)致煙氣中含有污染物問(wèn)題，可以通過(guò)控制燃燒條件的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的科學(xué)控制，具體可以分為以下幾種：

首先，科學(xué)的焚燒爐爐膛以及爐排控制可以減少垃圾焚燒過(guò)程中的煙氣污染問(wèn)題。垃圾不充分燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的黑煙、濃煙，對(duì)環(huán)境造成一定程度影響。通過(guò)更高焚燒爐結(jié)構(gòu)，使得垃圾充分燃燒，可以達(dá)到控制污染物的目的。衡量煙氣污染指標(biāo)的條件是煙氣中的一氧化碳濃度，通過(guò)一氧化碳的濃度指標(biāo)分析，可以了解到垃圾焚燒的溫度條件。一氧化碳濃度越低，垃圾燃燒越充分，污染物越少。我國(guó)規(guī)定垃圾焚燒煙氣中一氧化碳濃度應(yīng)在60 mg/m3以下。

其次，溫度控制也是垃圾燃燒的條件之一，將焚燒爐出口溫度控制在850 ℃以上，確保煙氣在焚燒爐內(nèi)的停留時(shí)間達(dá)到2 s 以上，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)垃圾的充分燃燒。垃圾焚燒過(guò)程中需要合理控制燃燒時(shí)間、燃燒溫度以及通風(fēng)量等各種參數(shù)，確保燃燒過(guò)程中的氧氣濃度可以支撐垃圾的充分燃燒，明確垃圾注入的位置。

最后，高溫氧化是煙氣污染物形成的條件之一，煙氣中的金屬附著物以及二噁英物質(zhì)，在高溫條件下產(chǎn)生，為保障垃圾在爐內(nèi)充分燃燒，合理控制溫度條件以及生產(chǎn)條件，可以應(yīng)用脫硝裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的控制。

2.3 煙氣凈化處理

煙氣凈化系統(tǒng)是控制垃圾焚燒污染物的技術(shù)，通過(guò)凈化裝置可以將污染物濃度控制在合理的范圍之內(nèi)，在焚燒過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的控制，對(duì)垃圾焚燒所產(chǎn)生的污染物進(jìn)行分類(lèi)，采取不同的凈化處理手段，如果為酸性氣體則采用脫酸手段進(jìn)行處理，如果為顆粒物則應(yīng)用除塵手段進(jìn)行處理，具體處理工藝如下。

2.3.1 除塵

除塵器裝置的應(yīng)用具有一定的除塵效果，我國(guó)規(guī)定垃圾焚燒污染物處理必須安設(shè)相應(yīng)的除塵裝置，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)焚燒粉塵污染物以及重金屬污染物的收集與處理。通過(guò)在除塵裝置上安裝相應(yīng)的活性炭裝置，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)物污染物的吸附。比較常用的是袋式除塵裝置，其具備過(guò)濾裝置，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)焚燒污染物的過(guò)濾，去除煙氣中的顆粒物以及二噁英化合物。

2.3.2 顆粒物去除

煙氣凈化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬污染物以及二噁英類(lèi)污染物的處理。垃圾在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的煙塵以及飛灰，二噁英物質(zhì)就附著在上面部分重金屬物質(zhì)會(huì)停留在碳灰中。為實(shí)現(xiàn)對(duì)上述兩種污染物的處理，可以應(yīng)用煙氣凈化裝置，控制煙氣在系統(tǒng)中的停留時(shí)間，控制除塵器的出口溫度，輔助應(yīng)用混粉器裝置安設(shè)活性炭實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的科學(xué)吸附，最后應(yīng)用布袋除塵器對(duì)其進(jìn)行收集處理。

2.3.3 酸性氣體處理

針對(duì)垃圾焚燒過(guò)程中產(chǎn)生的酸性氣體，煙氣凈化系統(tǒng)也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)酸性氣體的反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)酸性氣體的中和。酸性氣體中的氯化氫、硫化物等可以應(yīng)用堿性物質(zhì)進(jìn)行處理，將產(chǎn)生的酸氣排放至反應(yīng)容器內(nèi)，在密閉的空間內(nèi)注入堿性物質(zhì)，使其發(fā)生酸堿中和反應(yīng)。目前，可以應(yīng)用的方法大致有三種，其中包括濕法中和、干法中和以及半干法中和，將酸性氣體中和成中性物質(zhì)。不同的方法具有明顯的優(yōu)點(diǎn)以及缺點(diǎn)，濕法的中和反應(yīng)效率最高，但由于反應(yīng)期間摻雜了大量的水分，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的污水，需要對(duì)污水進(jìn)行處理。干法雖然不會(huì)造成二次污染，但中和反應(yīng)效率較慢，無(wú)法完全實(shí)現(xiàn)對(duì)酸性氣體的處理。因此，可以應(yīng)用效率較高，無(wú)二次污染的半干法實(shí)現(xiàn)酸性氣體與堿性氣體的中和。應(yīng)用干半干法實(shí)現(xiàn)對(duì)垃圾焚燒酸性污染的控制，需要注意中和反應(yīng)期間的半干處理問(wèn)題，避免反應(yīng)后的固體物質(zhì)黏附在裝置內(nèi)。

2.4 脫硝高效處理

脫硝主要應(yīng)用接觸還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)垃圾焚燒污染物的處理以及控制。脫硝技術(shù)的應(yīng)用主要針對(duì)垃圾焚燒污染物中的氮氧化物，利用氨水與煙氣中的氮氧化物發(fā)生還原反應(yīng)，將其還原成對(duì)環(huán)境無(wú)污染的氮?dú)庖约八＝?jīng)過(guò)脫硝高效處理后，可以減少垃圾焚燒污染物中90%以上的氮氧化物。

2.5 灰渣科學(xué)處理

垃圾在焚燒爐內(nèi)燃燒所產(chǎn)生的灰渣中含有大量的污染物，如果將其直接運(yùn)輸?shù)阶匀画h(huán)境中，會(huì)嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境。如何對(duì)灰渣進(jìn)行有效處理是垃圾處理人員需要著重考慮的內(nèi)容，灰渣中含有重金屬污染物，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)該類(lèi)污染物的回收處理。

應(yīng)用凈化裝置提取的灰渣應(yīng)對(duì)其進(jìn)行保存處理，將其列為風(fēng)險(xiǎn)廢品類(lèi)中。將凈化過(guò)程中所產(chǎn)生的灰渣儲(chǔ)存在暫存間中，在灰渣內(nèi)部添加相應(yīng)的螯合劑使其固化，達(dá)到一定數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)后將其運(yùn)輸至外面進(jìn)行填埋處理。目前，也有很多垃圾焚燒廠貫徹落實(shí)可持續(xù)發(fā)展觀念，建立了灰渣分揀工程，待燃燒完全之后對(duì)灰渣進(jìn)行多級(jí)分揀，將重金屬物質(zhì)取出，實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬物質(zhì)的二次利用。該方法對(duì)金屬顆粒物分揀技術(shù)的要求比較高，需要應(yīng)用相應(yīng)的設(shè)備對(duì)灰渣進(jìn)行處理，但具有一定的經(jīng)濟(jì)效益，且減少了灰渣的后續(xù)處理，分揀后的重金屬物質(zhì)可以在道路施工、建材加工中發(fā)揮一定的作用。

3 結(jié)論

總而言之，城市垃圾焚燒處理需要滿(mǎn)足無(wú)害化原則，充分貫徹落實(shí)可持續(xù)發(fā)展理念，在焚燒過(guò)程中應(yīng)用相應(yīng)的控制措施，減少乃至消除焚燒期間排放的污染物。本文分析垃圾焚燒污染物物質(zhì)以及含量，將焚燒前、焚燒中、焚燒后均納入到控制體系中，構(gòu)建完善的污染控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)垃圾焚燒的無(wú)害化處理，實(shí)現(xiàn)生態(tài)城市建設(shè)目標(biāo)。