垃圾處理?xiàng)l件下排放污染物組成與排放系數(shù)研究

文_劉文 山東創(chuàng)思環(huán)?？萍加邢薰?/p>

1 垃圾處理的發(fā)展背景

按照國(guó)家統(tǒng)計(jì)局披露的數(shù)據(jù)顯示，從2011年起的后10年，生活垃圾清運(yùn)量已經(jīng)突破了24000萬(wàn)t。龐大的生活垃圾規(guī)模成為社會(huì)難題，為更好地解決這個(gè)問(wèn)題，垃圾處理及排放系統(tǒng)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，垃圾處理量仍然處于增長(zhǎng)趨勢(shì)。

2 垃圾處理技術(shù)現(xiàn)狀

生活垃圾物理成分包括玻璃、磚瓦、金屬、動(dòng)物皮毛、植物、紙類、纖維類、塑料、竹木等，其中可燃物可高于3%。生活垃圾中含水率、有機(jī)質(zhì)、碳氮比、熱值也隨著垃圾產(chǎn)生種類的不同而不同，居民垃圾含水率較低，市場(chǎng)、商業(yè)垃圾含水率較高，可達(dá)50%左右。生活垃圾中化學(xué)成分包括碳、氮、磷、鉀、灰分、有機(jī)質(zhì)、硫、重金屬等。因此，垃圾處理技術(shù)及方法有多種。

2.1 衛(wèi)生填埋法

衛(wèi)生填埋垃圾處理技術(shù)，是指將垃圾進(jìn)行壓實(shí)和填充處理，對(duì)垃圾進(jìn)行覆蓋并達(dá)到一定的儲(chǔ)存目的。填埋到的空間主要是人工建造或天然地形。選擇這種垃圾處理方式，操作簡(jiǎn)單且成本低，能夠處理較多種類的垃圾。

2.2 堆肥處理法

采取堆肥處理法處理垃圾的工作較為簡(jiǎn)單，適用于生活垃圾處理。該處理法利用微生物，促使垃圾中有機(jī)物經(jīng)過(guò)生物化學(xué)反應(yīng)后形成類似于腐殖質(zhì)土壤物質(zhì)，可將其當(dāng)作改良版的土壤和肥料。

2.3 焚燒處理法

焚燒處理法的優(yōu)勢(shì)是兼容性、資源化程度較高，能夠處理大量垃圾。垃圾焚燒產(chǎn)生的能量能夠用作發(fā)電。對(duì)此，焚燒法被廣泛應(yīng)用在很多國(guó)家的垃圾處理方面上。

3 垃圾處理下排放污染物的組成

對(duì)于衛(wèi)生填埋、堆肥處理、焚燒處理三種垃圾處理方式，垃圾焚燒潛在二次污染的問(wèn)題，這導(dǎo)致垃圾焚燒的過(guò)程中產(chǎn)生污染物也是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

3.1 酸性氣體

垃圾焚燒的煙氣中含有的酸性氣體，主要包括SOx、NOx、HCl、HF等組分。SOx主要是含硫化合物的焚燒過(guò)程氧化所致，NOx包含了N2O3、NO2、NO等成分。HCl源自于垃圾處理過(guò)程伴隨的無(wú)機(jī)氯化物和有機(jī)氯化物，其中無(wú)機(jī)氯化物包括MgCl2、NaCl等，具體反應(yīng)公式為H2O+2NaCl+SO2+1/2O2→Na2SO4+2HCl；有氯有機(jī)物，如橡膠、PVC塑料或皮革等。垃圾焚燒爐散出煙氣，是HCl主要來(lái)源。而HF多數(shù)是含有氟塑料的垃圾，在燃燒過(guò)程中所產(chǎn)生。但這些垃圾焚燒伴隨產(chǎn)生的酸性氣體，不及對(duì)人和環(huán)境的污染影響較大，同樣也影響焚燒爐及配套回收爐高溫腐蝕或尾部受熱面低溫而腐蝕。

3.2 微量有機(jī)化合物

垃圾處理過(guò)程中，碳、氯化合物在特殊媒介或溫度場(chǎng)條件下，生成微量的有毒有機(jī)化合物，如多環(huán)芳烴（PAHS）、多氯聯(lián)苯（PCBs）、甲醛、二噁英（PCDD）及呋喃（PCDF）等。其中，垃圾攜帶有機(jī)氯化合物或重金屬的元素，在經(jīng)過(guò)焚燒爐的高溫燃燒后分解為氯游離基和氯分子，通過(guò)自由基縮合、分子重排，或者是分子反應(yīng)、脫氯等方式形成二噁英。垃圾燃燒不充分會(huì)產(chǎn)生未燃燒殆盡的碳物質(zhì)，并與觸媒物質(zhì)，在高溫300～500℃的條件下，如與銅等過(guò)渡金屬產(chǎn)生反應(yīng)，則會(huì)生成二噁英。

3.3 重金屬

垃圾焚燒處理排放的煙氣中含有重金屬化合物，一般是重金屬氧化物與鹽類所組成。而重金屬在焚燒處理中不能被破壞掉成分結(jié)構(gòu)，進(jìn)而發(fā)生轉(zhuǎn)化與遷移，隨著排放污染物的過(guò)程，其以相同數(shù)量進(jìn)入爐渣、飛灰、廢水中。且重金屬無(wú)法采取微生物分解方式處理掉，如果處置不當(dāng)，不僅能進(jìn)入大氣，也能進(jìn)入飲用水、土壤，經(jīng)植物、動(dòng)物富集，通過(guò)食入進(jìn)入人體，進(jìn)而威脅人體健康。雖然，現(xiàn)在大氣污染控制技術(shù)在不斷改良，但除了汞之外，其他重金屬污染物處理技術(shù)仍然有待加強(qiáng)。

3.4 煙塵

垃圾焚燒產(chǎn)生的煙氣攜帶不可燃燒物以及燃燒的產(chǎn)物，以煙塵形式排放。垃圾焚燒不充分，會(huì)產(chǎn)生黑煙，黑煙中有大量碳粒子，大部分為粒徑不大于3μm的顆粒物，易被人體大量吸入，進(jìn)而對(duì)人體健康產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)相關(guān)調(diào)查，垃圾焚燒爐排放的煙塵中鉛含量超過(guò)6.9%，則煙塵粒度會(huì)小于2μm，而固體鉛含量不小于95%。在煙氣中存在的化合物，也會(huì)夾雜在焚燒爐燃不盡的灰燼或其他殘留物當(dāng)中，以飛灰形式排出，還應(yīng)該對(duì)飛灰采取措施進(jìn)行處理。

4 垃圾處理?xiàng)l件下污染物的排放特征及排放系數(shù)

4.1 生活垃圾排放污染物的核算方法

垃圾焚燒排放污染物的產(chǎn)生量和排放量核算工作，僅僅是針對(duì)生活垃圾焚燒中大氣污染物的產(chǎn)生量和排放量核算，并不考慮生活源及其他能源使用過(guò)程所產(chǎn)生的廢氣污染物，不考慮治理措施處理后的排放情況，也不考慮工業(yè)非重點(diǎn)調(diào)查單位治理設(shè)施所產(chǎn)生的減排情況。NOx、SO2、顆粒物、揮發(fā)性有機(jī)物污染物排放量根據(jù)排放系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，即為污染物排放量等于能源消費(fèi)量和排放系數(shù)的乘積。而對(duì)于重金屬污染物核算方法，則不需要確定產(chǎn)排污的系數(shù)，而是采用含物料衡算法。根據(jù)生產(chǎn)工藝、污染治理與生產(chǎn)規(guī)模的不同，產(chǎn)排污系數(shù)及其影響因素不同，進(jìn)而再分別核算污染物的產(chǎn)生量與排放量。

4.2 排放污染物特征

垃圾焚燒排放污染物有NOx、SO2、CO、HCl等排放濃度控制在mg/m3的水平，重金屬排放濃度控制在μg/m3的水平上。其中，排放污染物的重金屬檢測(cè)率由高到低分別為Hg、As、Pb、Cr，且分布在1～10μg/m3的區(qū)間內(nèi)。垃圾焚燒產(chǎn)生的大氣污染物中，含二噁英污染物的排放同樣受到了關(guān)注，其主要來(lái)源于生活垃圾的焚燒處理中含氯的廢棄塑料制品，含氯廢棄塑料制品通過(guò)高溫焚燒，含氯有機(jī)物裂解，是二噁英生成主要來(lái)源，且濃度平均在0.06ngTEQ/m3內(nèi)。而除二噁英焚燒排放廢氣之外，CO、NOx、SO2、HCl等物質(zhì)并沒(méi)有明顯的季節(jié)性特征。

4.3 污染物排放系數(shù)

排污系數(shù)是指污染物的排放系數(shù)，若將排放污染物直接進(jìn)行排放，則排放系數(shù)和產(chǎn)污系數(shù)是相同的。根據(jù)《工業(yè)污染源產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)》對(duì)照垃圾焚燒煙氣排污系數(shù)，工業(yè)廢氣直排、煙塵采用過(guò)濾式除塵法+半干法吸收塔、SO2采用半干法吸收塔、NOx采用直接排方式，則廢氣量、煙塵、SO2、NOx排污系數(shù)分別為6722、0.072、0.626、3.06。

根據(jù)二污普數(shù)據(jù)，垃圾焚燒爐選擇固定床形式的煙氣流量系數(shù)最小，而流化床焚燒爐的煙氣流量系數(shù)最大。SO2經(jīng)過(guò)除塵、脫硫+除塵或脫硝+脫硫+除塵的方式，其每立方米所產(chǎn)處理的廢氣污染物分別為275、25、25mg；NOx經(jīng)過(guò)除塵、脫硫+除塵或脫硝+脫硫+除塵的方式，其每立方米所產(chǎn)處理的廢氣污染物分別為235、180、130mg；顆粒物經(jīng)過(guò)除塵、脫硫+除塵或脫硝+脫硫+除塵的方式，其每立方米所產(chǎn)處理的廢氣污染物分別為18、15、15mg；汞及其化合物經(jīng)過(guò)除塵、脫硫+除塵或脫硝+脫硫+除塵的方式，其每立方米所產(chǎn)處理的廢氣污染物分別為0.035、0.006、0.006mg。經(jīng)過(guò)對(duì)垃圾焚燒煙氣量排放系數(shù)的研究，焚燒爐的排污系數(shù)明顯低于一污普國(guó)家系數(shù)，垃圾焚燒過(guò)程中煙氣凈化工藝效率明顯提高。

對(duì)于生活垃圾焚燒煙氣的排放濃度和檢出率較高重金屬物質(zhì)是Hg、As、Pb、Cr，則是垃圾焚燒煙氣量貢獻(xiàn)最大的重金屬成分。對(duì)此，實(shí)測(cè)或估算生活垃圾焚燒工藝與煙氣凈化工藝中廢氣排放污染物的系數(shù)，排放系數(shù)主要分布在三個(gè)排放量級(jí)。即第一級(jí)是顆粒物與四種氣態(tài)污染物g/t；第二級(jí)是重金屬的排放污染物mg/t；第三級(jí)是二噁英類排放物質(zhì)ugTEQ/t。相比較第一次全國(guó)污染源的普查所制定國(guó)家排放系數(shù)，SO2、顆粒物排放系數(shù)有所下降，煙氣排放量系數(shù)呈現(xiàn)出持平的現(xiàn)象。

5 結(jié)語(yǔ)

垃圾處理科學(xué)化焚燒技術(shù)為垃圾處理工作提供了很大的便捷性，促使垃圾資源有效利用，以及使得垃圾處理盡可能實(shí)現(xiàn)無(wú)害化處理，降低垃圾處理過(guò)程所產(chǎn)生的二次污染程度。