姜啟英　徐效民

(1.淄博市輻射環(huán)境和危險(xiǎn)物監(jiān)督管理中心，山東 淄博　255000；2.淄博市環(huán)境監(jiān)測站，山東 淄博　255000)

危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)探討

姜啟英1徐效民2

(1.淄博市輻射環(huán)境和危險(xiǎn)物監(jiān)督管理中心，山東 淄博255000；2.淄博市環(huán)境監(jiān)測站，山東 淄博255000)

【摘要】焚燒作為危險(xiǎn)廢物安全處置的重要手段之一，二次污染的防治問題不容忽視，現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)已不能滿足危險(xiǎn)廢物焚燒的污染控制要求。本文對國內(nèi)外相關(guān)的危險(xiǎn)廢物焚燒排放控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比研究，并對危險(xiǎn)廢物焚燒煙氣污染控制最佳實(shí)用技術(shù)進(jìn)行分析，為焚燒污染防治和地方標(biāo)準(zhǔn)的制定提供參考。

【關(guān)鍵詞】危險(xiǎn)廢物；焚燒；標(biāo)準(zhǔn)；技術(shù)

引言

目前危險(xiǎn)廢物處置主要采取的技術(shù)措施有：化學(xué)反應(yīng)、物理分離、焚燒、填埋等，焚燒處置是最有效、最快捷的處置方式，不僅適合于處理各種危險(xiǎn)廢物中的有機(jī)廢物，還能夠針對有毒有害物質(zhì)進(jìn)行處理[1]。然而焚燒過程有可能造成二次污染，在處理處置危險(xiǎn)廢物的同時(shí)，如何更好地解決危險(xiǎn)廢物處理處置設(shè)施的環(huán)境污染問題已經(jīng)逐步成為當(dāng)今世界環(huán)境保護(hù)所面臨的重要問題，也是我國現(xiàn)階段必須解決的主要環(huán)境問題。

1國內(nèi)外危險(xiǎn)廢物焚燒污染物排放控制標(biāo)準(zhǔn)對比

對國內(nèi)外不同國家、地區(qū)危險(xiǎn)廢物焚燒污染物排放控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比可知(表1)，由于各國情況不同，在排放指標(biāo)的設(shè)置上略有出入，污染排放的控制水平也有一定的差距。但總體而言，國外發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)排放限值設(shè)置更加嚴(yán)格，我國現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)《危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》GB18484 -2001與歐盟等國外排放限值標(biāo)準(zhǔn)相比，標(biāo)準(zhǔn)限值要求偏低、差距較大，也不能體現(xiàn)出近十年來我國危險(xiǎn)廢物焚燒煙氣控制技術(shù)裝備進(jìn)步的狀況[2]。目前，北京、上海已相繼制定了嚴(yán)于國家標(biāo)準(zhǔn)的焚燒排放標(biāo)準(zhǔn)，尤其是上海市于2013年制定的《上海市危險(xiǎn)廢物焚燒大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，與發(fā)達(dá)國家或地區(qū)的同類標(biāo)準(zhǔn)相比，大多數(shù)指標(biāo)基本相近甚至嚴(yán)于這些標(biāo)準(zhǔn)[3]。

表1　不同國家和地區(qū)危險(xiǎn)廢物焚燒部分排放限值比較

2危險(xiǎn)廢物焚燒煙氣主要污染因子和控制措施

焚燒產(chǎn)生的煙氣根據(jù)污染物性質(zhì)的不同，可將其分成煙塵(顆粒物)、酸性氣體、重金屬、有機(jī)污染物和CO等類型，而其中的主要有害物質(zhì)包括煙塵、酸性氣體、重金屬和二噁英等。

2.1　煙塵(顆粒物)

煙塵是焚燒過程中產(chǎn)生的微小顆粒性物質(zhì)，主要是被燃燒空氣和煙氣吹起的小顆粒灰分、未充分燃燒的碳等可燃物、因高溫而揮發(fā)的鹽類和重金屬等在煙氣冷卻處理過程中冷凝或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的物質(zhì)，包括金屬的氧化物和氫氧化物、碳酸鹽、磷酸鹽及硅酸鹽、來源于垃圾中的不熔氧化物、不揮發(fā)金屬及不完全燃燒的有機(jī)物等。

2.2　酸性氣體

焚燒煙氣中的酸性氣體主要由HCl、HF、NOx、SO2組成。NOx主要來源于各類廢物中含氮化合物的分解轉(zhuǎn)換和空氣中氮?dú)獾母邷匮趸?，主要成分為NO；HC1、HF主要是垃圾中的含氯化合物、塑料(如PVC)燃燒時(shí)產(chǎn)生的，同時(shí)，廢物中所含的堿金屬氯化物(如NaCl，在煙氣中與SO2、O2等反應(yīng)也會生成HC1氣體；SOx 由各類廢物中的含硫化合物氧化燃燒生成，主要成分為SO2。

2.3　重金屬

許多危險(xiǎn)廢物中的可燃和不可燃部分都含有金屬和金屬化合物，在燃燒過程中，廢物中的部分不可燃組份與其所含的金屬物質(zhì)一起被助燃空氣裹攜出燃燒爐。在整個(gè)過程中，重金屬不會被破壞和生成，只發(fā)生遷移和轉(zhuǎn)化，形成金屬及化合物蒸氣或亞微米顆粒，重金屬及其化合物又可根據(jù)沸點(diǎn)及揮發(fā)性再加以區(qū)分，部分重金屬的沸點(diǎn)小于1100℃，因此焚燒中更容易揮發(fā)至煙氣中，鉛的沸點(diǎn)為1700℃，大部分存在于爐渣中[4]。

2.4　二噁英

二噁英實(shí)際上是二噁英類(Dioxins)的一個(gè)簡稱，它指的并不是一種單一物質(zhì)，而是結(jié)構(gòu)和性質(zhì)都很相似的包含眾多同類物或異構(gòu)體的兩大類有機(jī)化合物，二噁英不是天然產(chǎn)物，而是含氯的碳?xì)浠衔镌谌紵^程中形成的，主要產(chǎn)生于廢物焚燒、農(nóng)藥生產(chǎn)等過程，有氯和金屬元素存在條件下的有機(jī)物燃燒均會產(chǎn)生二噁英[5]。二噁英在850℃以上會很快分解，但在250～350℃溫度下，在銅等作催化劑和CO濃度較高的還原條件下很容易合成。

3危險(xiǎn)廢物焚燒裝置煙氣污染控制最佳實(shí)用技術(shù)

國家原環(huán)?？偩衷?001年發(fā)布的《危險(xiǎn)廢物污染防治技術(shù)政策》中鼓勵(lì)研究開發(fā)高效、實(shí)用的危險(xiǎn)廢物焚燒成套技術(shù)和設(shè)備，包括危險(xiǎn)廢物焚燒爐技術(shù)、危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制技術(shù)和危險(xiǎn)廢物焚燒余熱回收利用技術(shù)等。危險(xiǎn)廢物焚燒煙氣污染物的控制主要從控制燃燒條件，酸性氣體凈化、有毒有害物質(zhì)的吸附和除塵等方面著手，因此了解目前煙氣污染控制最佳實(shí)用技術(shù)對于污染防治和排放限值的設(shè)定具有重要意義。

3.1　煙塵控制技術(shù)

危險(xiǎn)廢物及其它工業(yè)固體廢物焚燒煙塵是煙氣成分中毒性最大的物質(zhì)的集合，不僅包含大量重金屬及其氧化物質(zhì)，還含有大量以顆粒形態(tài)存在的二噁英類物質(zhì)，所以煙氣中顆粒物的控制對于減少焚燒爐對環(huán)境空氣的影響具有非常重要的意義。由于飛灰中二噁英類有害物質(zhì)在采用濕法除塵時(shí)會造成水的二次污染問題，通常都采用干法除塵，最常用的除塵方法為電除塵和布袋除塵。早期垃圾焚燒煙氣的高效除塵器以電除塵器為主，但是由于其初期投資和運(yùn)行費(fèi)用較高，對粒徑較小的焚燒爐飛灰的除塵效率有限，再提高的可能性不大，且國外己發(fā)現(xiàn)靜電除塵器內(nèi)有二噁英與呋喃的再合成現(xiàn)象[6]。因此，自上世紀(jì)90年代以來，焚燒煙氣除塵基本以布袋除塵為主，濾料的品質(zhì)是決定焚燒煙氣顆粒物凈化效果和運(yùn)行可靠性的關(guān)鍵，目前應(yīng)用較多效果較好的濾料品種是聚四氟乙烯濾料、P84、PPS等，聚四氟乙烯濾料的性能最佳，設(shè)計(jì)運(yùn)行良好的布袋除塵器可將焚燒煙氣中顆粒物的排放濃度控制在10mg/m3以下，但成本也很高。

3.2　酸性物質(zhì)控制技術(shù)

通常情況下，脫酸工藝主要包括干式脫酸、濕式脫酸和半干式脫酸三種處理方式，半干式脫酸法由于設(shè)備相對簡單，可利用煙氣的高溫加強(qiáng)脫酸效果，不會產(chǎn)生二次污染，同時(shí)在資金投入方面也不大，在垃圾焚燒煙氣處理中應(yīng)用廣泛。從危險(xiǎn)廢物和醫(yī)療廢物焚燒過程產(chǎn)生的原始HCl，HF 濃度要較生活垃圾焚燒煙氣高，通過半干法脫酸+脈沖袋式除塵器的脫酸方式基本可將HCl的排放濃度控制在50mg/m3以下，國內(nèi)外很多焚燒單位通過對半干法脫酸+脈沖袋式除塵器精心設(shè)計(jì)和運(yùn)行，并在在布袋除塵器下游增設(shè)洗滌塔的方式已實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制HCl排放濃度在10mg/m3以下。煙氣中SO2的排放量主要取決于焚燒物中的還原硫含量，從技術(shù)角度出發(fā)，煙氣凈化系統(tǒng)中的酸性氣體洗滌過程對SO2也有一定的去除作用，半干法脫酸+脈沖袋式除塵器對煙氣中的SO2也有較好的凈化效果。

NOx排放的控制途徑主要采用低氮燃燒和煙氣還原脫硝，在煙氣脫硝方法中，主流技術(shù)是選擇性催化還原(SCR)和選擇性非催化還原(SNCR)，實(shí)際工程中應(yīng)用最多的足SCR法脫硝[7]，其NOx的脫除效率達(dá)到80%～90%。目前，SCR脫硝系統(tǒng)的整體造價(jià)較高，主要原因在于催化劑完全依賴進(jìn)口，單純依靠SCR系統(tǒng)進(jìn)行脫硝，要耗用較多的催化劑，且催化劑的再生較麻煩，應(yīng)該在SCR脫硝系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，聯(lián)合使用爐內(nèi)脫硝技術(shù)。由于大多焚燒企業(yè)脫硝和脫硫系統(tǒng)幾乎均是獨(dú)立設(shè)置，成本和運(yùn)行維護(hù)工作量大，聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)將是今后一段時(shí)間內(nèi)焚燒煙氣凈化的發(fā)展方向。

3.3　重金屬控制技術(shù)

控制煙氣中重金屬的濃度，首先要做好廢物的分類處理工作，將含有重金屬的廢物(如電池、日光燈管、殺蟲劑、印刷油墨等)先回收處理。焚燒煙氣中揮發(fā)狀態(tài)的重金屬污染物，部分在溫度降低時(shí)可自行凝結(jié)成顆粒、在飛灰表面凝結(jié)或被吸附，從而被布袋除塵器收集去除，因此，焚燒煙氣凈化系統(tǒng)的溫度越低，則重金屬的凈化效果越好[8]。部分無法凝結(jié)及被吸附的重金屬的氯化物，經(jīng)濕式洗氣塔洗滌后從廢氣中吸收脫除。通常情況下，良好的顆粒物凈化技術(shù)可以同時(shí)得到良好的重金屬凈化效果，當(dāng)在布袋上游噴入活性炭時(shí)往往也可進(jìn)一步提高重金屬凈化效果。

3.4　二噁英控制技術(shù)

根據(jù)二噁英的形成原理，控制危險(xiǎn)廢物焚燒工藝中二噁英的形成源、切斷二噁英的形成途徑以及采取有效的二噁英凈化技術(shù)是防治二噁英污染最為關(guān)鍵的問題，因此可以從“燃燒前、燃燒中和燃燒后”三個(gè)環(huán)節(jié)對其實(shí)現(xiàn)全面控制。燃燒前對廢物進(jìn)行預(yù)處理盡量減少進(jìn)入焚燒系統(tǒng)中對二噁英的生成起作用的物質(zhì)的量，源頭控制垃圾中氯和重金屬含量高的物質(zhì)進(jìn)入焚燒爐，從而減少二噁英合成反應(yīng)中所需的反應(yīng)物和重金屬催化劑的量。燃燒過程中確保燃燒溫度保持在1100℃以上，在高溫區(qū)送入二次空氣，充分?jǐn)嚢杌旌显鰪?qiáng)湍流度，延長氣體在高溫區(qū)的停留時(shí)間。采用急冷的方法降低煙氣溫度，縮短煙氣在處理和排放過程中處于300～500℃溫度區(qū)域的時(shí)間，避開二噁英產(chǎn)生的溫度區(qū)域，控制煙氣進(jìn)入除塵器入口的溫度低于200℃，防止焚燒后再合成[9]。在煙氣處理過程中噴入活性炭吸附煙氣中的二噁英也是世界上控制二噁英排放的比較通用和成熟的技術(shù)，國外發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)采用活性炭噴射+布袋凈化工藝時(shí)，高效的顆粒物凈化系統(tǒng)是保證排放煙氣中二噁英濃度低于0.1TEQng/m3的必要條件。

4結(jié)論

現(xiàn)行危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)中部分污染因子排放限值相對國內(nèi)現(xiàn)在煙氣凈化技術(shù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平而言較為寬松，為了使焚燒工藝真正做到安全無害，避免焚燒過程造成二次污染，除采用必要的煙氣凈化處理技術(shù)和有效的管理方式外，相應(yīng)的法律法規(guī)、污染物排放標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)逐步完善，而在國家標(biāo)準(zhǔn)制定之前，地方政府可結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展水平制定相對嚴(yán)格的地方排放標(biāo)準(zhǔn)。

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引用文獻(xiàn)格式：姜啟英等.危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)探討[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2015，40(1)：93-95.

Discussion on the Standard and Technology of Hazardous Waste Incineration Pollution Control

JIANG Qiying1XU Xiaomin2

(1.Zibo Supervisionand Management Center for Radioative Environment and Hazardous Wastes，Shandong Zibo，255000；

2.Zibo Environmental Monitoring Station，Shandong Zibo，255000)

Abstract：As an important way of safe disposal of hazardous wastes，the secondary pollution of incineration can't be ignored. We must recognize that the existing national standards have been unable to meet the requirements of pollution control of hazardous waste incineration. In this paper，domestic and foreign emission standards of hazardous waste incineration were compared，and the best practical technology were analyzed，in order to provide references for the control of pollution and formulation of local standard.

Keywords：hazardous waste；incineration；standards；technology

中圖分類號：X21

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-288X(2015)01-0093-03

作者簡介：姜啟英，工程師，博士，從事危險(xiǎn)廢物監(jiān)督管理工作