垃圾熱解氣化——生活垃圾處理新方向

陳玉葉/中國有色金屬工業(yè)六冶洛陽機(jī)電安裝有限公司

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垃圾熱解氣化——生活垃圾處理新方向

陳玉葉/中國有色金屬工業(yè)六冶洛陽機(jī)電安裝有限公司

【摘 要】垃圾熱解氣化作為新興的垃圾處理方式得到了學(xué)者的廣泛關(guān)注。研究的方向主要在備受關(guān)注的二噁英、重金屬等污染物的遷移以及水蒸氣氣化方面。希望通過技術(shù)和工藝的不斷進(jìn)步使得這一處理方式能夠得到推廣和公眾的認(rèn)可。

【關(guān)鍵詞】垃圾熱解氣化；重金屬遷移；水蒸氣氣化

熱解氣化技術(shù)是一種新興的垃圾處理方法。它將有機(jī)物在無氧和缺氧狀態(tài)下加熱，使之分解為可燃?xì)怏w、可燃油和炭黑。熱解氣化所產(chǎn)生的氣體、固體和水都能經(jīng)過處理回收，垃圾處理后的排放量大幅度降低。垃圾熱解氣化是固體廢物處理的一個新方向，我國的學(xué)者也在這方面展開了大量的研究。

1. 研究進(jìn)展

1.1二噁英

垃圾直接焚燒易產(chǎn)生二噁英類物質(zhì)，作為一級致癌物，還具有生殖毒性和遺傳毒性。這也是垃圾焚燒調(diào)來的負(fù)面影響中最為嚴(yán)重的一種。2011年的“北京六里屯垃圾焚燒廠事件”凸顯了垃圾焚燒對于人們生活的影響[1]。熱解氣化技術(shù)從二噁英的形成源頭解決了這一問題。二噁英的形成需要四個基本條件：氯、氧、較低溫度和催化劑存在。熱解氣化反應(yīng)過程中的高溫和缺氧條件都遏制了二噁英的生成。為避免生產(chǎn)過程中存在的人為操作錯誤以及設(shè)備故障等原因?qū)е聠栴}的發(fā)生，對二噁英的研究仍在開展。倪余文等[2]將研發(fā)的二噁英連續(xù)采樣裝置與G4型常規(guī)煙道氣等速采樣器同步采樣，通過示范運(yùn)行，考察該連續(xù)采樣裝置的長期采樣性能。試驗表明，2種采樣設(shè)備同步采集的樣品具有一致性，其二噁英指紋、二噁英濃度和毒性當(dāng)量相符合。李煜婷等[3]研究表明垃圾煙氣從出口到大氣環(huán)境二噁英類氣-固分配存在動態(tài)平衡。

1.2重金屬遷移的研究

熱解處理對固體廢棄物的資源化利用程度更高，污染小，能有效控制二噁英等有毒物質(zhì)的排放。但是由于固體廢棄物組分復(fù)雜，廢棄物熱解后產(chǎn)生的灰渣含有一定量的重金屬等污染物，為了使采用熱解處理固體廢棄物的達(dá)到無害化的目的，了解熱解過程中重金屬的遷移特性十分必要。董雋等[4]的研究結(jié)果表明，高溫及還原性條件促進(jìn)了Cd、Pb及Zn的揮發(fā)，而氧化性氣氛有利于Cu的遷移；大部分以氣相形式揮發(fā)的重金屬易在降溫過程中冷凝并富集于飛灰。于潔[5]對武漢市某一流化床垃圾焚燒爐產(chǎn)生的底灰和飛灰的物理化學(xué)特性的研究表明，重金屬主要富含在較細(xì)的底灰以及飛灰中；隨著底灰粒徑的增加，元素鎘、鉛和鋅的析出率大幅增加，而銅的析出率則小幅降低，鉛主要存在于殘留態(tài)中，從而不易析出到自然環(huán)境中，而鎘則容易析出到自然環(huán)境中；根據(jù)飛灰的重金屬含量分析得出，底灰可以直接填埋并不會對環(huán)境造成大的危害，飛灰在填埋前必須進(jìn)行預(yù)處理。

1.3水蒸氣氣化對垃圾熱解氣化特性的影響

由于我國的垃圾收集政策及人們生活習(xí)慣的影響，生活垃圾中的水分含量較高，一般都能達(dá)到50％～60％，研究水分對生活垃圾熱解氣化的影響十分有必要。王晶博等[6]在固定床反應(yīng)器中對城市生活垃圾進(jìn)行原位水蒸氣氣化制氫研究，結(jié)果表明，快加熱方式有利于提高燃?xì)馄焚|(zhì)和降低焦油含量；隨著反應(yīng)溫度的增加，氣體產(chǎn)物含量增加，焦油含量和半焦含量下降，氣體組分中H2和CO含量升高，碳轉(zhuǎn)化率從30.49％增加到56.79％；當(dāng)城市生活垃圾含水率為39.45％時，產(chǎn)氣品質(zhì)最高，氣體成分中H2含量達(dá)到最高值25.8％，氣體的低位熱值達(dá)到17.02 MJ/m3。馮國珍[7]在醫(yī)療垃圾高溫?zé)峤鈿饣瘹庵蠧aO脫除復(fù)合氣源的實驗中得出如下結(jié)論：實際高溫蒸汽氣化氣成分范圍（CO2含量在20％，水蒸汽含量在40～50％范圍內(nèi)，HCl濃度5％）條件下，各因素取值采用優(yōu)化組合時，脫氯率可達(dá)到95％以上，能夠滿足氣化氣凈化需求。

2.政策引導(dǎo)

目前人們對垃圾熱處理行業(yè)有抵觸心理，主要是由于它所帶來的二次污染引起的。在技術(shù)上可以克服這些難題，日常的運(yùn)營管理也是需要關(guān)注的。

2.1信息及時公開

對于引起公眾恐慌的二噁英污染，穆乃花等[8]對廣東省某生活垃圾焚燒廠周圍環(huán)境空氣、土壤、植物等進(jìn)行二噁英監(jiān)測的研究結(jié)果表明，在該區(qū)域垃圾焚燒廠并非唯一污染源；垃圾焚燒廠正常運(yùn)營期間對周圍土壤的二噁英含量影響較小，垃圾焚燒廠周圍介質(zhì)中二噁英是多方面、復(fù)雜的。垃圾熱解氣化工藝在源頭遏制了二噁英的生成，所以二噁英不應(yīng)成為垃圾熱處理行業(yè)發(fā)展的禁錮。但是對于國內(nèi)情況來看，信息的及時公布應(yīng)加強(qiáng)，有調(diào)查表明國內(nèi)一些省份對二噁英的監(jiān)測并沒有達(dá)到國家要求的至少一年一測的要求，就無法認(rèn)識到當(dāng)前的污染狀況。不僅僅是二噁英，包括酸性氣體、重金屬、PM2.5的等都應(yīng)具備并實施監(jiān)測，及時公開。

2.2加強(qiáng)垃圾分類，從源頭控制

我國人口眾多，垃圾產(chǎn)量大。以洛陽市為例，預(yù)計到2020年洛陽市人口將達(dá)到285萬，日人均生活垃圾產(chǎn)量將達(dá)到1千克至1.2千克。照此綜合計算，2020年每日將產(chǎn)生生活垃圾2810噸。洛陽市的垃圾分類狀況為未分類，這就給后續(xù)的垃圾處理造成壓力。針對我國國情，可以先實現(xiàn)干濕分類，減少垃圾的含水率，到垃圾綜合處理中心再進(jìn)行詳細(xì)分類，可以循環(huán)利用的要實現(xiàn)循環(huán)利用。逐漸引導(dǎo)公眾在生活中增加可重復(fù)利用物品的利用率，從生成垃圾的源頭進(jìn)行“減負(fù)”，每個人都應(yīng)為保護(hù)生存環(huán)境做出貢獻(xiàn)。

3. 結(jié)束語

垃圾熱解氣化處理有污染物排放少、產(chǎn)生的高熱值的氣體可以用來發(fā)電或者供熱等優(yōu)點(diǎn)，實現(xiàn)了廢物處理和能源利用的雙贏局面。目前我國的研究學(xué)者也展開了對其機(jī)理的研究，不斷的提高技術(shù)水平，對于這一技術(shù)的推廣應(yīng)用也要及時開展，逐漸實現(xiàn)信息公開透明，使公眾逐漸接受并信任垃圾熱解氣化。

參考文獻(xiàn)：

[1] 錢睿， 韓建. 北京城市生活垃圾處理轉(zhuǎn)型新思路—垃圾熱解氣化技術(shù)[J]. 環(huán)境工程， 2014， 32: 689-692.

[2] 倪余文， 綦懿， 宋逍， 等. 焚燒源二噁英連續(xù)采樣技術(shù)與運(yùn)行評價[J]. 環(huán)境監(jiān)測管理技術(shù)， 2015， 27(5): 38-40.

[3] 李煜婷， 王淑梅， 李羽中. 焚燒煙氣和大氣中二噁英類氣-固分布比較研究[J]. 成都理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)， 2015， 42(5).

[4] 董雋， 池涌， 等. 生活垃圾流化床熱處置中重金屬遷移分布研究[J]. 燃料化學(xué)學(xué)報， 2015， 27(5): 38-41.

[5] 于潔. 城市生活垃圾（MSW）熱處理過程中重金屬的遷移與分布[D]. 武漢: 華中科技大學(xué)， 2013.

[6] 王晶博， 張靜等. 城市生活垃圾原位水蒸氣氣化制氫研究[J]. 可再生能源， 2014， 32(10): 1544-1546.

[7] 馮國珍. 鈣基吸收劑脫除醫(yī)療垃圾高溫蒸汽氣化氣中HCl的實驗研究[D]. 包頭: 內(nèi)蒙古科技大學(xué)， 2014.

[8] 穆乃花. 生活垃圾焚燒廠周圍環(huán)境介質(zhì)中二噁英分布規(guī)律及健康風(fēng)險研究[D]. 蘭州:蘭州交通大學(xué)， 2014.