泉州市生活垃圾焚燒電廠煙氣中主要污染物濃度特征及控制建議

泉州市環(huán)境監(jiān)測站 何帥雄

泉州市生活垃圾焚燒電廠煙氣中主要污染物濃度特征及控制建議

泉州市環(huán)境監(jiān)測站 何帥雄

根據(jù)2015年至2016上半年期間，泉州市環(huán)境監(jiān)測站對泉州市5座主要生活垃圾焚燒電廠的季度性監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析生活垃圾焚燒電廠排放的大氣污染物（如SO2、NOX、CO、HCl、煙塵、重金屬及其化合物等）現(xiàn)狀，并進(jìn)行評價，歸納焚燒煙氣的主要污染物排放濃度變化特征，提出控制生活垃圾焚燒電廠大氣污染的對策建議。

生活垃圾焚燒電廠 大氣污染物 排放濃度 變化特征 泉州市

近年來，隨著泉州市城市化進(jìn)程的加速，城市人口密集化程度加劇，垃圾圍城問題日益困擾著城市現(xiàn)代管理。城市生活垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)以其減容比重大、處理速度快、回收能源效率高、占用土地少等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外城市生活垃圾的處理處置，以實現(xiàn)減量化、無害化、資源化的處理目標(biāo)。

本文以泉州5座城市生活垃圾焚燒電廠為例，根據(jù)其排放煙氣主要污染物的監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析SO2、NOX、CO、NH3、HCl、煙塵、重金屬等的排放現(xiàn)狀及變化特征，并對市內(nèi)主要生活垃圾焚燒電廠的焚燒煙氣成分進(jìn)行評價、分析，提出控制生活垃圾焚燒電廠大氣污染的環(huán)境保護(hù)對策，為泉州市生活垃圾焚燒電廠的日常環(huán)保管理、科學(xué)決策提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 監(jiān)測對象

根據(jù)泉州市環(huán)境監(jiān)測站對泉州市生活垃圾焚燒電廠的監(jiān)督性監(jiān)測，從中選取5家具有代表性的生活垃圾焚燒電廠，分別是創(chuàng)冠環(huán)保（晉江）有限公司（A焚燒廠）、創(chuàng)冠環(huán)保（惠安）有限公司（B焚燒廠）、創(chuàng)冠環(huán)保（安溪）有限公司（C焚燒廠）、南安市圣元環(huán)保電力有限公司（D焚燒廠）、石獅市鴻峰環(huán)保生物工程有限公司（E焚燒廠）。5座生活垃圾焚燒電廠的垃圾日處理量、發(fā)電機(jī)組容量、焚燒爐類型及煙氣凈化工藝見表1。

表1 5座生活垃圾焚燒電廠的基本信息

1.2 評價因子及采樣頻次

為全面評價城市生活垃圾焚燒發(fā)電廠的焚燒煙氣污染物排放現(xiàn)狀，根據(jù)我國《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18485-2014）要求，評價因子主要包括SO2、NOX、CO、HCl、煙塵、重金屬汞及其化合物、鎘、鉈及其化合物、銻、砷、鉛、鉻、鈷、銅、錳、鎳及其化合物。本研究的監(jiān)測采樣分析時間從2015年1月持續(xù)至2016年6月，每個季度采樣監(jiān)測1次。

1.3 評價標(biāo)準(zhǔn)

在2015年第1～4季度，5座城市生活垃圾焚燒電廠均執(zhí)行《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18485-2001）表3的標(biāo)準(zhǔn)限值；自2016年起，5座焚燒電廠執(zhí)行《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18485-2014）表4的標(biāo)準(zhǔn)限值。

1.4 評價方法

對照《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18485-2001）及《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18485-2014）的標(biāo)準(zhǔn)值，對監(jiān)測結(jié)果作超標(biāo)或達(dá)標(biāo)評價。

2 結(jié)果與分析

2.1 現(xiàn)狀監(jiān)測結(jié)果與評價

根據(jù)泉州市環(huán)境監(jiān)測站2016年第二季度對上述各生活垃圾焚燒電廠焚燒煙氣的監(jiān)測情況，煙氣主要成分的濃度均值見表2。

由表2可知，在2016年第二季度，5家生活垃圾焚燒電廠的排放煙氣中，SO2的濃度在10～38mg/m3范圍內(nèi)，占標(biāo)率在10.0%～38.0%之間，各焚燒電廠均實現(xiàn)SO2的達(dá)標(biāo)排放；NOX的濃度在86～133 mg/m3范圍內(nèi)，占標(biāo)率在28.7%～44.3%之間，各焚燒電廠均實現(xiàn)NOX的達(dá)標(biāo)排放；CO的濃度在13～78 mg/m3范圍內(nèi)，占標(biāo)率在13.0%～78.0%之間，各焚燒電廠均實現(xiàn)CO的達(dá)標(biāo)排放；HCl的濃度在2.4～3.7 mg/m3范圍內(nèi)，占標(biāo)率在4.0%～6.2%之間，各焚燒電廠均實現(xiàn)HCl的達(dá)標(biāo)排放；煙塵的濃度在10.1～22.6 mg/m3范圍內(nèi)，占標(biāo)率在33.7%～75.3%之間，各焚燒電廠均實現(xiàn)煙塵的達(dá)標(biāo)排放；汞及其化合物的濃度在5.3×10-3～9.32×10-3mg/m3范圍內(nèi)，占標(biāo)率在10.6%～18.6%之間，各焚燒電廠均實現(xiàn)汞及其化合物的達(dá)標(biāo)排放；鎘、鉈及其化合物的濃度均為＜8×10-4mg/m3，各焚燒電廠均實現(xiàn)鎘、鉈及其化合物的達(dá)標(biāo)排放；銻、砷、鉛、鉻、鈷、銅、錳、鎳及其化合物的濃度在0.014 mg/m3～0.268mg/m3范圍內(nèi)，占標(biāo)率在1.4%～26.8%之間，各焚燒電廠均實現(xiàn)銻、砷、鉛、鉻、鈷、銅、錳、鎳及其化合物的達(dá)標(biāo)排放。

在2016年第二季度，5家生活垃圾焚燒電廠的排放煙氣中，SO2、NOX、CO、HCl、煙塵、重金屬及其化合物等污染物的排放濃度指標(biāo)均符合《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18485-2014）表4的標(biāo)準(zhǔn)限值要求，5家生活垃圾焚燒電廠均實現(xiàn)焚燒煙氣的達(dá)標(biāo)排放。

表2 2016年第2季度各生活垃圾焚燒電廠的煙氣污染物排放濃度mg/m3

2.2 主要污染物濃度季度性變化特征分析

本文對濃度季度性變化較明顯的污染物作特征分析，季度性變化特征分析的污染物主要包括SO2、NOX、煙塵、重金屬Pb、Cd、Hg共6項。2015年至2016上半年，各生活垃圾焚燒電廠焚燒煙氣的污染物濃度季度性監(jiān)測結(jié)果見表3，濃度變化特征主要有：

（1）各焚燒廠排放煙氣中SO2的排放濃度均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，C焚燒廠、E焚燒廠的SO2排放濃度峰值出現(xiàn)在2016年第一季度，其余3家焚燒廠均出現(xiàn)在2015年第四季度，且E焚燒廠在2015年第四季度的SO2排放濃度為69mg/m3，與其峰值（70mg/m3）十分接近。這說明各焚燒廠在低溫季節(jié)的SO2處理效率有所下降，脫硫設(shè)施的處理效率受低溫條件影響有所降低。

表3 2015年至2016上半年生活垃圾焚燒電廠焚燒煙氣的主要污染物濃度季度性監(jiān)測結(jié)果mg·m-3

（2）各焚燒廠的NOX排放濃度從2016年起開始下降，這與新標(biāo)準(zhǔn)實施后各焚燒廠新上脫硝設(shè)施并實施更為嚴(yán)格的NOx濃度標(biāo)準(zhǔn)限值緊密相關(guān)。通過增加噴氨脫硝處理工藝，提升尾氣處理設(shè)施的脫氮效率，實現(xiàn)焚燒煙氣的NOX排放濃度的穩(wěn)步降低。

（3）B、C、E焚燒廠的Pb排放濃度在2015年第四季度均出現(xiàn)了排放峰值，說明在低溫季節(jié)，垃圾焚燒廠Pb的排放濃度偏高。這一方面與處理垃圾中的Pb含量變化有關(guān)，另一方面可能是低溫季節(jié)焚燒煙氣的含濕量較低所導(dǎo)致。有研究表明，在恒定焚燒溫度950℃條件下，降低垃圾中的水分，使得飛灰中Pb含量升高。焚燒廠中的Pb多存在于煙塵中，低溫季節(jié)的垃圾含水量較低，造成煙氣中的含濕量偏低，煙塵的比重降低，不利于煙塵在除塵設(shè)施中沉降下來，富集在煙塵顆粒上的Pb含量相對偏高。

（4）各焚燒廠煙塵的排放濃度變化趨勢不明顯，除了D、E焚燒廠的煙塵排放濃度呈現(xiàn)逐步降低的變化趨勢外，其余三家焚燒廠的煙塵排放濃度均在9.4～23.0 mg/m3范圍內(nèi)波動。各焚燒廠在2015年第四季度的煙塵濃度均處于相對較高的濃度水平，這與Pb排放濃度的變化趨勢相一致。

（5）各焚燒廠焚燒煙氣中重金屬Cd的排放濃度變化趨勢不明顯，重金屬Cd的濃度波動變化范圍在＜8×10-4～0.068mg/m3。

（6）各焚燒廠重金屬Hg的排放濃度在2015年全年相對平穩(wěn)，在2016年存在明顯的升高變化趨勢，其中B、E焚燒廠的Hg排放濃度峰值出現(xiàn)在2016年第一季度，其余三家焚燒廠的Hg排放濃度峰值出現(xiàn)在2016年第二季度。這可能與垃圾中的Hg含量變化有關(guān)。

由此可見，在2015年至2016上半年的時間段內(nèi)，各焚燒廠SO2的排放濃度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，并在2015年第四季度出現(xiàn)SO2濃度峰值；NOX、Pb的排放濃度總體呈現(xiàn)下降的趨勢，其中Pb的排放濃度同樣在2015年第四季度出現(xiàn)濃度峰值；各焚燒廠的煙塵排放濃度在2015年第四季度均處于相對較高的濃度水平，這與Pb排放濃度的變化趨勢相一致；重金屬Cd的排放濃度在一定濃度區(qū)間內(nèi)呈現(xiàn)波動變化的趨勢；重金屬Hg的排放濃度則呈現(xiàn)升高的變化趨勢，并在2016年上半年出現(xiàn)濃度峰值。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

在2016年第二季度，泉州市5家生活垃圾焚燒電廠的排放煙氣中，SO2、NOX、CO、HCl、煙塵、重金屬及其化合物等污染物的排放濃度指標(biāo)均符合《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18485-2014）表4的標(biāo)準(zhǔn)限值要求，均實現(xiàn)焚燒煙氣的達(dá)標(biāo)排放。

生活垃圾焚燒電廠的煙氣成分排放濃度隨季度時間的變化特征說明：第一，各污染物的排放濃度與季節(jié)的環(huán)境溫度變化有關(guān)，季節(jié)性低溫易降低焚燒煙氣的脫硫、除塵設(shè)施的處理效率；第二，各污染物的排放濃度與煙氣處理設(shè)施的工藝改進(jìn)變化有關(guān)，增設(shè)噴氨脫硝工藝有助于提高焚燒煙氣的脫氮處理效果；第三，各污染物的排放濃度與處理垃圾的相關(guān)成分含量有關(guān)，垃圾中的非可燃性無機(jī)組分、重金屬含量、含硫量、含氮量、含水量等均會對焚燒煙氣的污染物排放濃度變化產(chǎn)生直接影響。

3.2 建議

為進(jìn)一步控制生活垃圾焚燒電廠的大氣污染，確保焚燒煙氣實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，實現(xiàn)高效率的垃圾減量處理和綠色環(huán)保的焚燒產(chǎn)能利用，根據(jù)泉州市5家生活垃圾焚燒電廠的焚燒煙氣污染物排放現(xiàn)狀，結(jié)合2015年至2016年上半年期間各焚燒煙氣污染物排放濃度的季度性變化特征，建議采取如下措施：

一是做好垃圾分類收集處置工作，提高垃圾的回收利用率。通過有效的垃圾分類收集，重點針對含有重金屬元素的廢物垃圾進(jìn)行分類處置，實現(xiàn)焚燒垃圾的組分含量穩(wěn)定化，有效控制焚燒垃圾的含水量、重金屬含量等，提升垃圾焚燒的處理效率，減少垃圾焚燒尾氣的大氣污染。

二是加強(qiáng)對各生活垃圾焚燒電廠的日常環(huán)保監(jiān)督，強(qiáng)化焚燒尾氣脫硫、脫硝、除塵處理設(shè)施的環(huán)保管理，確保環(huán)保設(shè)施的正常運(yùn)行，強(qiáng)化焚燒煙氣處理工藝各階段的相關(guān)污染物處理工藝，提高污染物去除效率，重點保障各焚燒廠的焚燒煙氣在低溫季節(jié)實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

三是鼓勵企業(yè)加大焚燒尾氣處理工藝的環(huán)保設(shè)備投入，完善重點污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)（CEMS）建設(shè)投產(chǎn)。環(huán)保部門應(yīng)做好固定污染源的比對監(jiān)測工作，盡可能將垃圾焚燒處理的二次污染降到最低，避免出現(xiàn)垃圾焚燒煙氣污染物排放不達(dá)標(biāo)。

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