垃圾焚燒發(fā)電與環(huán)境保護(hù)研究

任天英

（中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)華北電力設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100120）

隨著工業(yè)化和城市化的推進(jìn)，我國(guó)城市垃圾產(chǎn)生量逐年增加，近幾年基本以10%的速度增長(zhǎng)，并且這一增長(zhǎng)勢(shì)頭沒(méi)有出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。根據(jù)生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《2019年全國(guó)大、中城市固體廢物污染環(huán)境防治年報(bào)》，2018年，200個(gè)大、中城市一般工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量達(dá)15.5億t[1]。此外，我國(guó)人口分布并不均勻，主要集中于東部、中部經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)的地區(qū)，導(dǎo)致城市生活垃圾與土地資源的矛盾更加突出，傳統(tǒng)的填埋方式已經(jīng)越來(lái)越難以處理數(shù)量不斷飆升的垃圾，資源環(huán)境的承載力已接近極限，當(dāng)前迫切需要探尋新的更加環(huán)保的垃圾處理方式。

垃圾處理的原則是無(wú)害化、減量化、資源化。無(wú)害化就是要消除垃圾對(duì)自然環(huán)境和人類的危害；減量化就是要采取有效措施使垃圾量減少；資源化就是要變廢為寶，將可利用垃圾通過(guò)某種途徑轉(zhuǎn)變?yōu)榭衫玫馁Y源。目前，常用的垃圾處理手段有兩種，即垃圾填埋和垃圾焚燒。垃圾填埋易導(dǎo)致環(huán)境污染，對(duì)土地資源的需求大，具有不可持續(xù)性；垃圾焚燒占地面積小，有利于實(shí)現(xiàn)垃圾的資源化利用。垃圾焚燒發(fā)電可以實(shí)現(xiàn)變廢為電，是垃圾資源化利用的有效途徑。但是，垃圾焚燒過(guò)程會(huì)產(chǎn)生三廢（廢氣、廢水和廢渣），容易對(duì)環(huán)境造成二次污染。所以，應(yīng)采取有效的措施科學(xué)處理三廢。

1 文獻(xiàn)回顧

垃圾焚燒發(fā)電具有巨大的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，受到學(xué)界和業(yè)界的廣泛關(guān)注。已有研究主要涉及兩大方向，一是垃圾焚燒發(fā)電的意義和現(xiàn)狀分析，二是垃圾焚燒發(fā)電的技術(shù)應(yīng)用。楊威等詳細(xì)介紹了我國(guó)垃圾焚燒發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程，從首家垃圾焚燒發(fā)電廠建設(shè)起步，我國(guó)垃圾焚燒發(fā)電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，有效緩解了資源環(huán)境壓力[2]。孫曉鐘從設(shè)施建設(shè)、污染控制標(biāo)準(zhǔn)和主要問(wèn)題等方面簡(jiǎn)要介紹了我國(guó)垃圾焚燒發(fā)電現(xiàn)狀，認(rèn)為我國(guó)垃圾焚燒發(fā)電產(chǎn)業(yè)有較大的發(fā)展空間[3]。鞠付棟等認(rèn)為，可以通過(guò)焚燒鍋爐提效優(yōu)化等措施提升垃圾焚燒發(fā)電效率[4]。陳琪華等應(yīng)用TOPSIS法對(duì)垃圾焚燒發(fā)電鍋爐的蒸汽空氣預(yù)熱器進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，測(cè)試結(jié)果顯示，TOPSIS法可以優(yōu)化蒸汽空氣預(yù)熱器的設(shè)計(jì)方案[5]。然而，已有研究對(duì)垃圾焚燒發(fā)電過(guò)程中存在的環(huán)境問(wèn)題及其處置措施關(guān)注不足，因此本文擬從三廢處理角度進(jìn)一步探討如何提升垃圾焚燒發(fā)電的環(huán)境效益。

2 垃圾焚燒發(fā)電廠簡(jiǎn)介

在垃圾焚燒發(fā)電的過(guò)程中，垃圾焚燒發(fā)電廠的設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營(yíng)是核心環(huán)節(jié)。垃圾焚燒發(fā)電廠由主體工程、輔助工程、公用工程、儲(chǔ)運(yùn)工程及環(huán)保工程等組成，涉及垃圾接收、運(yùn)輸、焚燒、熱力和煙氣凈化等流程。垃圾焚燒發(fā)電廠的主要設(shè)施包括主廠房、辦公區(qū)域、廠前區(qū)、空壓機(jī)房、化學(xué)及污水處理間、滲濾液處理站、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)（含冷卻塔）、煙囪、檢修間、備品庫(kù)、點(diǎn)火油庫(kù)區(qū)、氨水儲(chǔ)存區(qū)和運(yùn)輸垃圾引橋等。

3 垃圾燃燒發(fā)電過(guò)程的環(huán)境保護(hù)措施

垃圾焚燒發(fā)電廠在焚燒垃圾的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生廢氣、廢水、廢渣等問(wèn)題，如果不采取有效的處理措施，很容易產(chǎn)生二次污染[6]。下面分類探討垃圾燃燒發(fā)電過(guò)程中廢氣、廢水、廢渣的治理措施，同時(shí)分析垃圾收集與預(yù)處理的污染防治。

3.1 廢氣污染防治

3.1.1 煙氣污染物治理

垃圾焚燒發(fā)電廠在運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量煙氣，其中含有多種污染物，包括煙塵、酸性氣體（如NOx、SO2、HCl等）、重金屬（如Hg、Pb、Cd及其化合物）和有機(jī)污染物（如二噁英、呋喃等）。

二噁英被世界衛(wèi)生組織稱為最毒的致癌物質(zhì)，隨煙氣排放到大氣中，會(huì)給空氣造成嚴(yán)重的二次污染。高效的垃圾焚燒發(fā)電廠在設(shè)計(jì)初期就必須考慮采取有效的措施以減少乃至杜絕二噁英等有毒氣體的排放，從而防止二次污染。部分垃圾焚燒發(fā)電廠會(huì)采用“SNCR脫硝（爐內(nèi)噴氨水）+半干法（石灰漿）+干法（石灰干粉）+活性炭噴射+布袋除塵”的處理工藝，這種處理工藝凈化率較高。煙氣經(jīng)反應(yīng)器、藥劑噴射系統(tǒng)和布袋除塵器后，煙氣中的污染物達(dá)到排放限值要求才能排放。

3.1.2 惡臭治理

在垃圾收集、運(yùn)輸和焚燒的過(guò)程中，H2S、NH3、甲硫醇等污染因子會(huì)產(chǎn)生刺激性氣味，引起人們不快，其中，有些物質(zhì)還會(huì)危害人體健康。惡臭氣體的擴(kuò)散對(duì)廠區(qū)周圍的影響較大，必須加以有效處理。它的排放屬于無(wú)組織排放，應(yīng)針對(duì)不同場(chǎng)所的功能分別采取惡臭氣體污染控制措施。其中，主要采用隔離法來(lái)防治垃圾焚燒發(fā)電廠的惡臭問(wèn)題。

垃圾運(yùn)輸車必須全密閉，有效防止臭味擴(kuò)散和垃圾遺灑；利用焚燒爐風(fēng)機(jī)抽取垃圾儲(chǔ)坑的空氣，作為焚燒爐的助燃空氣，惡臭因子在燃燒過(guò)程中被分解氧化；在垃圾卸料大廳的出入口設(shè)置空氣簾幕和帶正壓的前室緩沖間，以防止臭氣及灰塵外泄；垃圾滲濾液處理站的構(gòu)筑物加蓋密封處理，采用機(jī)械排風(fēng)、機(jī)械送風(fēng)系統(tǒng)，送風(fēng)系統(tǒng)將室外空氣分別送至垃圾滲濾液各點(diǎn)，排風(fēng)系統(tǒng)使?jié)B濾液溝道間、滲濾液收集池及滲濾液泵房保持負(fù)壓，防止惡臭味外溢。

3.2 廢水污染防治

垃圾焚燒發(fā)電廠產(chǎn)生的廢水可以采用清污分流或雨污分流的方式進(jìn)行處理。項(xiàng)目廢水主要是垃圾滲濾液、垃圾卸料沖洗用水、垃圾車輛沖洗水、車間沖洗用水、循環(huán)冷卻系統(tǒng)排水、除鹽裝置產(chǎn)生的濃廢水和反沖洗水以及生活污水等。根據(jù)廢水的水質(zhì)情況，分別設(shè)置生活污水與工業(yè)廢水處理系統(tǒng)以及垃圾滲濾液處理系統(tǒng)。

3.2.1 生活污水與工業(yè)廢水處理

生活污水主要包括生活洗滌用水、生產(chǎn)人員淋浴用水、食堂宿舍用水等；工業(yè)廢水主要是鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)排水、主廠房雜用排水等。生活污水和工業(yè)廢水的處理目標(biāo)是消除水中污染物，避免二次污染，實(shí)現(xiàn)二次利用。

廢水處理站的廢水處理系統(tǒng)工藝流程為：生活污水/工業(yè)廢水→機(jī)械格柵/調(diào)節(jié)水池→接觸氧化池→曝氣生物濾池→平衡水箱→過(guò)濾器進(jìn)水泵→多介質(zhì)過(guò)濾器→活性炭過(guò)濾器→保安過(guò)濾器→回用水池→回用水泵→復(fù)用水點(diǎn)。處理后的廢水可以在廠區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)二次利用，如沖洗垃圾車輛、車間等，以實(shí)現(xiàn)廢水零排放。如果經(jīng)過(guò)廢水處理系統(tǒng)處理后的水質(zhì)良好，也可用作主廠房和鍋爐的補(bǔ)水。

3.2.2 垃圾滲瀝液處理

垃圾焚燒發(fā)電廠需要設(shè)置垃圾滲濾液處理系統(tǒng)，以收集和處理垃圾坑滲濾液、地磅和垃圾卸料平臺(tái)沖洗水等。垃圾滲濾液處理系統(tǒng)主要通過(guò)厭氧生物濾池或好氧生物濾池對(duì)垃圾焚燒發(fā)電廠的垃圾滲濾液進(jìn)行處理。

垃圾滲濾液經(jīng)過(guò)處理后，出水可以作為循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水等生產(chǎn)冷卻用水，滿足《城市污水再生利用 工業(yè)用水水質(zhì)》（GB/T 19923—2005）的敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。滲濾液經(jīng)沉淀后產(chǎn)生大量無(wú)機(jī)污泥，無(wú)機(jī)污泥經(jīng)渣漿泵排入污泥濃縮池進(jìn)行濃縮處理，然后排入?yún)捬跎餅V池或好氧生物濾池，以去除其中的有機(jī)污染物，避免二次污染。

3.3 固廢處理

垃圾焚燒后產(chǎn)生的固體廢物主要由兩部分組成。一是從焚燒系統(tǒng)中排出的爐渣、爐灰及煙氣凈化系統(tǒng)中排出的飛灰。二是廢活性炭、廢催化劑、污泥等廢物，所有固體廢物均應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)要求處理處置。根據(jù)《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18485—2014）、《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16889—2008）等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)分別收集和運(yùn)輸焚燒爐渣與除塵設(shè)備收集的飛灰。

爐渣可以進(jìn)行綜合利用。垃圾焚燒后，諸多污染物被徹底消除，灰渣不含有有機(jī)物質(zhì)，不會(huì)造成二次污染，因此可以對(duì)濾渣直接綜合利用。煙氣凈化系統(tǒng)排出的飛灰含有對(duì)人體有害的粉塵和重金屬，屬于危險(xiǎn)廢物，不能與灰渣混合處理?？梢圆捎萌廴诠袒夹g(shù)、水熱處理技術(shù)等熱處理技術(shù)，也可以采用水泥固化技術(shù)對(duì)飛灰中的有害物質(zhì)進(jìn)行處理。在一定條件下，可以對(duì)飛灰進(jìn)行直接填埋[7]。此外，飛灰輸送與存儲(chǔ)均要在密閉環(huán)境中進(jìn)行，以免對(duì)環(huán)境造成污染。

垃圾焚燒過(guò)程會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)廢物，如廢活性炭和廢脫硝催化劑。危險(xiǎn)廢物應(yīng)由有資質(zhì)的單位統(tǒng)一回收處理，也可通過(guò)熱再生或芬頓法再生，以實(shí)現(xiàn)廢活性炭等危險(xiǎn)廢物的資源化再利用，減少環(huán)境危害。廢水處理過(guò)程會(huì)產(chǎn)生污泥，污泥經(jīng)過(guò)脫水后送至焚燒爐進(jìn)行焚燒處理，焚燒過(guò)程可以有效去除其中的有害物質(zhì)。

3.4 垃圾收集、預(yù)處理污染防治

垃圾的收集和預(yù)處理可以有效提高垃圾焚燒發(fā)電廠運(yùn)行效率，減少二次污染，主要涉及垃圾的收集、分類和運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)。

嚴(yán)格禁止有毒有害垃圾進(jìn)入焚燒垃圾收集系統(tǒng)，危險(xiǎn)廢物及工業(yè)垃圾不得進(jìn)入生活垃圾焚燒發(fā)電廠進(jìn)行處理。要防止建筑垃圾進(jìn)入焚燒垃圾收集系統(tǒng)。低熱值的建筑垃圾對(duì)焚燒有不利影響，如降低爐溫，產(chǎn)生更多的CO，將不利于二噁英去除，降低了垃圾焚燒發(fā)電廠的處理效率和熱發(fā)電效率。

由于不同種類垃圾的焚燒處理流程、主要焚燒污染物及其控制措施存在很大差別，因此有必要對(duì)建筑垃圾、工業(yè)垃圾和生活垃圾進(jìn)行分類收集。一方面，分類收集可以提高垃圾處理效率，做到該填埋的填埋，該焚燒的焚燒；另一方面，分類收集也可以提高焚燒發(fā)電的燃燒轉(zhuǎn)化效率，減少二次污染物的排放，有條件的地方還可以根據(jù)不同類別垃圾特點(diǎn)設(shè)計(jì)垃圾焚燒發(fā)電廠，更好地利用垃圾中的可用資源，大大提高垃圾焚燒處理效率。

要對(duì)垃圾中轉(zhuǎn)站進(jìn)行改造，生活垃圾在中轉(zhuǎn)站被壓縮成塊狀，然后由專用垃圾車運(yùn)往垃圾焚燒發(fā)電廠。運(yùn)輸車輛必須密閉且有防止垃圾滲濾液滴漏的措施。生活垃圾要由專用垃圾運(yùn)輸車運(yùn)輸，運(yùn)輸過(guò)程中，車廂嚴(yán)禁敞開(kāi)，禁止使用車廂破損、密封性能差的運(yùn)輸車運(yùn)輸，以減少對(duì)沿途環(huán)境的影響。

李青峰等從垃圾焚燒發(fā)電的角度研究了生活垃圾分類策略，認(rèn)為應(yīng)該從規(guī)則建立、硬件投入、分類教育、源頭責(zé)任、技術(shù)突破等維度推進(jìn)生活垃圾分類，提升垃圾分類效果[8]。目前，我國(guó)已經(jīng)拉開(kāi)生活垃圾強(qiáng)制分類的大幕，上海成為國(guó)內(nèi)第一個(gè)強(qiáng)制進(jìn)行垃圾分類的城市，北京緊隨其后，其他城市也躍躍欲試。相信不久的將來(lái)，每個(gè)城市甚至每個(gè)村鎮(zhèn)都會(huì)實(shí)行垃圾分類。垃圾分類是歷史的潮流，是文明的進(jìn)步，是人類發(fā)展的必經(jīng)階段。

4 結(jié)論

逐年增長(zhǎng)的城市垃圾已經(jīng)對(duì)人民的正常生活造成困擾，同時(shí)嚴(yán)重威脅生態(tài)環(huán)境，一旦處理不當(dāng)就有可能造成二次污染，危害巨大。垃圾焚燒發(fā)電能夠?qū)崿F(xiàn)變廢為寶，未來(lái)會(huì)有越來(lái)越多的垃圾焚燒發(fā)電廠投入運(yùn)營(yíng)，因此要降低焚燒過(guò)程中產(chǎn)生的三廢，避免對(duì)環(huán)境造成二次污染。這樣不僅能實(shí)現(xiàn)資源的合理利用，還可以有效保護(hù)生態(tài)環(huán)境，改善城市形象，實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。