四川省廢棄物焚燒行業(yè)二噁英排放現(xiàn)狀及“十四五”排放預(yù)測(cè)

陳雪珂,許 利, 張晶晶,周 軍,羅 婉

(1.四川省固體廢物與化學(xué)品管理中心，成都 610032；2. 四川省生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院，成都 610041)

前 言

二噁英類化合物(PCDD/Fs)包括二噁英和二噁英類似物，其同系物共有210種[1]。環(huán)境中的二噁英主要來(lái)源于各類工業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)物，相關(guān)研究顯示廢棄物焚燒是目前環(huán)境中重要的二噁英排放源之一[2-3]。二噁英化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，且具有極強(qiáng)致癌性、毒性，對(duì)環(huán)境、食品安全、人體健康存在安全隱患，因此被世界衛(wèi)生、環(huán)保組織視為二十一世紀(jì)最危險(xiǎn)的持久性有機(jī)污染物之一[4]。

四川省二噁英排放主要來(lái)源于廢棄物焚燒、制漿造紙、水泥窯共處固體廢物、鐵礦石燒結(jié)、煉鋼生產(chǎn)、焦炭生產(chǎn)、再生有色金屬生產(chǎn)和遺體火化8個(gè)主要行業(yè)，2019年排放總量為181 720mgTEQ。2020年全國(guó)大、中城市固體廢物污染環(huán)境防治年報(bào)[5]顯示，四川省生活垃圾產(chǎn)生量排全國(guó)第5名，醫(yī)療廢物產(chǎn)生量排全國(guó)第2名，近年來(lái)，由于填埋政策緊縮、填埋土地緊張、垃圾圍城現(xiàn)象顯著、二次污染嚴(yán)重等問題，導(dǎo)致廢棄物焚燒二噁英排放量逐年增加，給四川省履行《關(guān)于持久性有機(jī)污染物的斯德哥爾摩公約》和《中華人民共和國(guó)履行〈關(guān)于持久性有機(jī)污染物的斯德哥爾摩公約〉國(guó)家實(shí)施計(jì)劃》(NIP)造成較大的壓力。因此剖析當(dāng)前四川省廢棄物焚燒行業(yè)二噁英排放現(xiàn)狀及預(yù)測(cè)其“十四五”期間排放量，并提出四川省廢棄物焚燒行業(yè)二噁英污染防控措施，對(duì)進(jìn)一步提升我國(guó)二噁英污染防治研究具有重要意義。

1 四川省二噁英排放現(xiàn)狀

1.1 四川省二噁英排放總量逐年變化趨勢(shì)

2015～2019年納入二噁英類排放統(tǒng)計(jì)的8個(gè)主要行業(yè)二噁英排放總量如圖1所示，四川省主要行業(yè)二噁英排放總量持續(xù)增加，2019年排放總量同比2015年上升72.7%，主要是四川省在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整過程中，煉鋼生產(chǎn)、廢棄物焚燒以及焦炭生產(chǎn)等行業(yè)二噁英產(chǎn)生量增大導(dǎo)致。

圖1 四川省2015～2019年主要行業(yè)二 噁英排放總量變化趨勢(shì)Fig.1 Change trend of dioxin emissions from major industries in Sichuan Province from 2015 to 2019

2018～2019年，8個(gè)主要行業(yè)二噁英排放情況如表1所示，橫向來(lái)看，排放量最多的為煉鋼生產(chǎn)，占比40.86%，是二噁英排放量的主要污染貢獻(xiàn)源；其次為廢棄物焚燒和鐵礦石燒結(jié)。縱向來(lái)看，相比于2018年，2019年焦炭生產(chǎn)行業(yè)和廢棄物焚燒行業(yè)占比增加幅度較大，由2018年的4.38%和21.04%上升至2018年的5.77%和22.87%，是導(dǎo)致二噁英總排放量增加的主要原因。

表1 2018～2019年四川省主要行業(yè)二噁英排放量及占比Tab.1 Dioxin emissions and proportion of major industries in Sichuan Province from 2018 to 2019

1.2 四川省二噁英排放源產(chǎn)量(處理量)變化趨勢(shì)

二噁英排放量由產(chǎn)量(處理量)和排放因子所決定，各行業(yè)排放因子相對(duì)穩(wěn)定，主要由排放源產(chǎn)量(處理量)直接影響。2015年到2019年，四川省二噁英排放源總產(chǎn)量(處理量)呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)，如表2所示。橫向來(lái)看，除再生有色金屬生產(chǎn)較2015年下降28.38%外，其他行業(yè)較2015年均增長(zhǎng)，增長(zhǎng)率排名前三分別是水泥窯共處置固體廢物、廢棄物焚燒和煉鋼生產(chǎn)?？v向來(lái)看，年產(chǎn)量(處理量)超過1 000萬(wàn)t的有鐵礦石燒結(jié)、煉鋼生產(chǎn)、水泥窯共處置固體廢物和焦炭生產(chǎn)。

表2 2015～2019年四川省二噁英排放源主要行業(yè)產(chǎn)量(處理量)Tab.2 Output (treatment capacity) of main industries of dioxin emission sources in Sichuan Province fssssssrom 2015 to 2019

續(xù)表2

2 四川省廢棄物焚燒二噁英排放現(xiàn)狀

廢棄物焚燒主要分為生活垃圾、醫(yī)療廢物、危險(xiǎn)廢物及一般工業(yè)廢物焚燒四類，根據(jù)《全國(guó)持久性有機(jī)污染物統(tǒng)計(jì)年報(bào)信息管理系統(tǒng)》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，四川省一般工業(yè)廢物二噁英排放量極少，本文統(tǒng)計(jì)均忽略不計(jì)。

2.1 廢棄物焚燒二噁英排放總量

2015～2019年廢棄物焚燒各行業(yè)二噁英排放情況如表3所示。

表3 廢棄物焚燒各行業(yè)二噁英排放情況Tab.3 dioxin emission of various enterprises in waste incineration (mgTEQ)

縱向比較，生活垃圾二噁英排放量最大，且基本呈逐年增加趨勢(shì)；橫向比較，2019年生活垃圾、危險(xiǎn)廢物、醫(yī)療廢物二噁英排放總量同比2015年上升132.8%、101.21%、99.78%

2.2 廢棄物焚燒處理量

2015～2019年廢棄物焚燒各行業(yè)處理量如表4所示，橫向來(lái)看，較2015年，各行業(yè)增長(zhǎng)率均超過100%，其中危險(xiǎn)廢物焚燒處理量增長(zhǎng)率最高為391.26%?？v向來(lái)看，生活垃圾焚燒處理量最大。廢棄物焚燒行業(yè)總處理量除2016年略有下降，其余均呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。

表4 2015～2019年廢棄物焚燒行業(yè)產(chǎn)量(生產(chǎn)量)Tab.4 output of waste incineration industry from 2015 to 2019

原因分析，一方面，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，可用于填埋的土地日趨緊張，目前焚燒是實(shí)現(xiàn)廢棄物無(wú)害化和減量化的最佳方式，另一方面，四川省2017年印發(fā)的《四川省危險(xiǎn)廢物集中處置設(shè)施建設(shè)規(guī)劃(2017-2022年)》，規(guī)劃和推進(jìn)了醫(yī)療廢物、危險(xiǎn)廢物處置設(shè)施建設(shè)。

2.3 廢棄物焚燒行業(yè)二噁英排放強(qiáng)度分析

在分析行業(yè)二噁英排放量變化的基礎(chǔ)上，結(jié)合該行業(yè)年產(chǎn)量(或處理量)，計(jì)算二噁英排放強(qiáng)度，更能準(zhǔn)確反應(yīng)行業(yè)二噁英污染防治情況。二噁英排放強(qiáng)度計(jì)算公式：排放強(qiáng)度=二噁英年排放量÷年處理量，二噁英排放強(qiáng)度情況如圖2所示。

圖2 廢棄物焚燒各行業(yè)二噁英排放強(qiáng)度情況Fig.2 Emission intensity of dioxin from various enterprises in waste incineration industry

從整體情況來(lái)看，醫(yī)療廢物排放強(qiáng)度由2015年的301.67mgTEQ/萬(wàn)t降低到2019年160.95mgTEQ/萬(wàn)t，降低率為46.6%；危險(xiǎn)廢物排放強(qiáng)度由2015年的414.96 mgTEQ/萬(wàn)t降低到2019年的169.96 mgTEQ/萬(wàn)t，降低率為59%；生活垃圾排放強(qiáng)度最穩(wěn)定，均處于56mgTEQ/萬(wàn)t左右。

一方面，近年來(lái)廢棄物焚燒行業(yè)管理規(guī)范化，焚燒設(shè)施升級(jí)改造及污染防治設(shè)施落實(shí)到位，有效降低排放強(qiáng)度。另一方面，2019年，新建了一個(gè)高效袋式除塵的專業(yè)危險(xiǎn)廢物焚燒處置設(shè)施，總處置能力達(dá)到了2018年的1.5倍，危險(xiǎn)廢物行業(yè)排放強(qiáng)度同比下降62%；新建了4個(gè)醫(yī)療廢物專業(yè)焚燒設(shè)施，總處置能力達(dá)到了2018年的1.46倍，醫(yī)療廢物行業(yè)排放強(qiáng)度同比下降46%。

2015～2019年生活垃圾焚燒的排放源采用了袋式、靜電+袋式、旋風(fēng)+袋式除塵設(shè)施，排放強(qiáng)度一直穩(wěn)定在56 mgTEQ/萬(wàn)t，處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

3 四川省廢棄物焚燒行業(yè)“十四五”二噁英排放量預(yù)測(cè)

3.1 預(yù)測(cè)方法

目前國(guó)內(nèi)外用于氣體排放量估算方法有兩種，第一種是活動(dòng)量與排放因子相乘，第二種是測(cè)定單位時(shí)間單位體積排放物中待測(cè)物的濃度乘以排放物體積和操作運(yùn)行時(shí)間[6]。

國(guó)內(nèi)外對(duì)排放因子研究成熟，對(duì)排放源的活動(dòng)量方便獲取，國(guó)家估算二噁英排放量采用排放因子法，認(rèn)可度高、操作性強(qiáng)、真實(shí)度高。因此，本文采用排放因子估算法?；顒?dòng)量在廢棄物焚燒二噁英排放預(yù)測(cè)中指排放源的處理量。

排放因子估算法公式如下[7]：

a=n

E= ∑(ARa，tEFa，t)

a= 1

式中：E—Emission，氣體污染物(本文指二噁英) 的排放量，g TEQ;

ARa，t—Activity rate，在 t 時(shí)間段內(nèi) a 種活動(dòng)的量，本文指廢棄物的處置量，t；

EFa，t—Emission factor，a 排放源在 t 時(shí)間的排放因子，μg TEQ/t。

3.2 二噁英排放因子

二噁英排放因子是二噁英排放源單位產(chǎn)量(處理量)的二噁英排放量，反映了排放行業(yè)的整體平均情況。根據(jù)《全國(guó)持久性有機(jī)污染物統(tǒng)計(jì)年報(bào)》統(tǒng)計(jì)，2015～2019年排放因子變化情況如表5所示，醫(yī)療廢物、危險(xiǎn)廢物焚燒二噁英排放因子呈逐年降低趨勢(shì)，2019年排放因子分別為16.09μgTEQ/t、17μgTEQ/t 。

表5 生廢棄物焚燒各行業(yè)二噁英排放因子情況表Tab.5 The total emission factors of dioxin from various enterprises (μgTEQ/t)

《全國(guó)持久性有機(jī)污染物統(tǒng)計(jì)年報(bào)信息管理系統(tǒng)》中規(guī)定醫(yī)療廢物和危險(xiǎn)廢物最小二噁英排放因子為10μgTEQ/t。目前國(guó)家用于估算二噁英排放量推薦廢氣排放因子(2007年版)(表6)[8]中，年處理能力為0.3～1.5萬(wàn)t且具備布袋除塵設(shè)施，排放因子為30μgTEQ/t，四川省人民政府辦公廳《關(guān)于加強(qiáng)危險(xiǎn)廢物環(huán)境管理的指導(dǎo)意見》顯示，新規(guī)劃的醫(yī)療廢物和危險(xiǎn)廢物焚燒設(shè)施均具備除塵設(shè)施及污染控制設(shè)施等，表明二噁英排放因子不會(huì)反彈，因此，預(yù)測(cè)“十四五”期間醫(yī)療廢物和危險(xiǎn)廢物焚燒二噁英排放因子范圍在10～30μgTEQ/t，生活垃圾二噁英排放因子穩(wěn)定，新建處置設(shè)施均具備布袋除塵設(shè)施、年處置能力大于等于3萬(wàn)t，因此，“十四五”期間生活垃圾二噁英排放量根據(jù)2015～2019年平均值來(lái)計(jì)算，為5.64μgTEQ/t。

表6 二噁英推薦廢氣排放因子表(2007年版)Tab.6 Recommended emission factors of dioxins (2007 Edition)

3.3 處理量預(yù)測(cè)情況

參考《四川省危險(xiǎn)廢物集中處置設(shè)施建設(shè)規(guī)劃(2017～2022年)中期調(diào)整方案》、《四川省生活垃圾焚燒發(fā)電中長(zhǎng)期專項(xiàng)規(guī)劃》及《四川省城鎮(zhèn)生活污水和城鄉(xiāng)生活垃圾處理設(shè)施建設(shè)三年推進(jìn)總體方案(2021～2023年)》，以2019年數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，2020～2025年新增處理量情況如表7所示。

表7 廢棄物焚燒各行業(yè)處置量新增情況Tab.7 Increased disposal amount of various enterprises (萬(wàn)t/年)

危險(xiǎn)廢物集中處置設(shè)施建設(shè)規(guī)劃旨在補(bǔ)齊四川省危險(xiǎn)廢物和醫(yī)療廢物收集處置短板，到2022年底，四川省危險(xiǎn)廢物集中處置能力達(dá)107.83萬(wàn)t/年，醫(yī)療廢物集中處置能力達(dá)14.74萬(wàn)t/年，能力充足，額外增加處置設(shè)施的可能性極小，因此2023～2025年新增處理量可忽略不計(jì)。

3.4 預(yù)測(cè)結(jié)果

根據(jù)上文對(duì)排放因子及處理量分析，以2019年二噁英實(shí)際排放量為基礎(chǔ)，利用公式得出“十四五”期間廢棄物焚燒行業(yè)二噁英排放范圍如圖3所示。

可以看出，四川省二噁英排放量呈逐年上升趨勢(shì)，“十四五”期間增長(zhǎng)率為30.57%，增長(zhǎng)量約為22 246mgTEQ，主要是由生活垃圾焚燒新增裝置引起。

圖3 二噁英排放總量預(yù)測(cè)Fig.3 Prediction of total dioxin emission

3.5 排放量預(yù)測(cè)修正

國(guó)家發(fā)展改革委《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2019年本)》暫未對(duì)廢棄物焚燒工藝、除塵設(shè)施等制定限期淘汰要求。假設(shè)到2025年淘汰無(wú)除塵設(shè)施設(shè)備，僅有一個(gè)年處理能力0.2萬(wàn)t的非焚燒企業(yè)自有焚燒裝置不具備除塵設(shè)施，可忽略不計(jì)。隨著國(guó)際及中國(guó)政府對(duì)生態(tài)環(huán)境的高度重視以及中國(guó)政府的國(guó)際履約承諾，預(yù)測(cè)國(guó)家將對(duì)二噁英排放采取進(jìn)一步減排措施，因此，四川省二噁英實(shí)際排放量小于預(yù)測(cè)排放量。

4 結(jié)論與二噁英防控措施建議

4.1 結(jié)論

4.1.1 根據(jù)上文預(yù)測(cè)，四川省“十四五”廢棄物焚燒二噁英增長(zhǎng)量為22 246mgTEQ，增長(zhǎng)率為30.57%，主要由生活垃圾焚燒裝置數(shù)量及處置量增加引起。

4.1.2 相較2015年，2019年垃圾焚燒行業(yè)排放強(qiáng)度保持穩(wěn)定，醫(yī)療廢物、危險(xiǎn)廢物處置行業(yè)排放強(qiáng)度降低率分別為46.6%、59%。在預(yù)測(cè)期內(nèi)危險(xiǎn)廢物、醫(yī)療廢物對(duì)二噁英排放量的貢獻(xiàn)率不顯著。

4.1.3 按照目前的污染防治要求，四川省廢棄物焚燒設(shè)施基本具有專門針對(duì)二噁英的急冷塔、活性炭吸附等污染防治設(shè)施，預(yù)測(cè)期內(nèi)，廢棄物焚燒各行業(yè)排放強(qiáng)度將保持穩(wěn)定。

4.2 四川省廢棄物焚燒行業(yè)二噁英防控措施建議

四川省在廢棄物焚燒行業(yè)先后印發(fā)了《四川省危險(xiǎn)廢物集中處置設(shè)施建設(shè)規(guī)劃(2017-2022)》《四川省城鎮(zhèn)生活污水和城鄉(xiāng)生活垃圾處理設(shè)施建設(shè)三年推進(jìn)總體方案(2021-2023年)》等專項(xiàng)規(guī)劃，廢棄物焚燒裝置的數(shù)量和處理量預(yù)期將有較大增幅，四川省二噁英減排形勢(shì)嚴(yán)峻，壓力較大，建議采取以下措施：

4.2.1 完善二噁英污染防治長(zhǎng)效機(jī)制

國(guó)家層面完善二噁英總量減排目標(biāo)、長(zhǎng)效的污染防治規(guī)劃、在線監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范等，使地方對(duì)二噁英排放管理更具針對(duì)性和操作性。對(duì)四川省廢棄物焚燒、煉鋼生產(chǎn)、有色金屬冶煉和制漿造紙等重點(diǎn)行業(yè)，探索將二噁英排放環(huán)境影響納入規(guī)劃環(huán)評(píng)范圍，并作為審批前置條件。

4.2.2 強(qiáng)化二噁英重點(diǎn)排放源監(jiān)管

動(dòng)態(tài)更新四川省二噁英重點(diǎn)排放源清單，準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)各行業(yè)二噁英年度排放情況，對(duì)清單內(nèi)重點(diǎn)源加大監(jiān)管力度，建立重點(diǎn)工藝、工況日常巡查與報(bào)告制度，督促企業(yè)落實(shí)二噁英污染防治主體責(zé)任；對(duì)重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)嚴(yán)格落實(shí)二噁英監(jiān)督性監(jiān)測(cè)，并實(shí)施企業(yè)周邊環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警體系的建設(shè)，強(qiáng)化風(fēng)險(xiǎn)管控。

4.2.3 提升二噁英監(jiān)測(cè)與分析能力

目前四川省省級(jí)層面還未建立二噁英監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)體系，二噁英監(jiān)測(cè)能力不能滿足依法治污、精準(zhǔn)治污和科學(xué)治污需求。建議加大對(duì)地方監(jiān)測(cè)資金投入，加快地方二噁英實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和人員培訓(xùn)，推動(dòng)生物質(zhì)法等監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用，以成都平原、川南片區(qū)等重點(diǎn)排放區(qū)域?yàn)橹攸c(diǎn)，構(gòu)建二噁英長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，指導(dǎo)企業(yè)開展二噁英自行監(jiān)測(cè)，并及時(shí)公開二噁英排放、企業(yè)污染防治等信息，推動(dòng)行政監(jiān)管與企業(yè)主責(zé)的有效結(jié)合。

4.2.4 合理選擇二噁英治理技術(shù)

針對(duì)四川省廢棄物焚燒爐焚燒質(zhì)量參差不齊、部分煙氣凈化設(shè)備老舊落后等問題，建議出臺(tái)四川省二噁英污染防治環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)指南，指導(dǎo)地方合理選擇焚燒工藝與設(shè)備，促進(jìn)源頭減量、穩(wěn)定運(yùn)行工況。如選擇二噁英產(chǎn)生強(qiáng)度較低爐排爐替代循環(huán)流化床焚燒爐[9](目前四川省使用爐排爐占比僅65%)；采用物料分揀技術(shù)對(duì)焚燒前的廢棄物進(jìn)行預(yù)處理，避免具有催化作用的銅鐵等重金屬化合物進(jìn)入焚燒爐[10]；采用“3T+E”方式[11]保證充分燃燒及鍋爐連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，減少二噁英及前驅(qū)物的生成[12～14]；加入少量高硫煤作為助燃劑對(duì) CuCl2等催化劑有抑制作用，有效抑制爐內(nèi)二噁英的生成[15～17]；采用可完全去除焚燒后煙氣中二噁英的先進(jìn)技術(shù)，例如SCR技術(shù)催化分解[18～20]、紫外光解[21]、低溫等離子體[22]等。