垃圾焚燒鍋爐污染物質(zhì)的研究和分析

摘 要：焚燒處理日益成為處理生活垃圾的重要方法。文章以垃圾焚燒鍋爐為研究對象，對垃圾焚燒產(chǎn)生的污染物質(zhì)成分和產(chǎn)生原理進(jìn)行了研究和分析。研究分析了污染物質(zhì)的濃度與職業(yè)接觸限值的符合度，結(jié)果表明檢測項(xiàng)目的濃度均低于限值，其中二氧化硫濃度最大值：CTWA為0.75 mg/m3，CSTE為2.18 mg/m3；鉛及其化合物濃度最大值：CTWA為0.002 6 mg/m3，C測為0.007 8 mg/m3，與其他檢測項(xiàng)目相比較，這2個污染物質(zhì)的濃度值較大并且濃度變化曲線波動幅度較強(qiáng)烈，在工作現(xiàn)場要加強(qiáng)安全防范措施，其他檢測項(xiàng)目保持現(xiàn)有安全防范措施即可。同時，對工作人員的安全防護(hù)措施作了合理建議，為工作人員的身體健康和安全工作提供保障。

關(guān)鍵詞：焚燒處理；垃圾焚燒鍋爐；污染物質(zhì)；職業(yè)接觸限值；安全防護(hù)措施

中圖分類號：X502

1 引言

近年來，垃圾焚燒在生活垃圾處理中占比越來越大，“無害化”“減量化”“資源化”是生活垃圾處理主要原則，其中“無害化”技術(shù)是目前我國生活垃圾處置中比較常用的一種處理方法。生活垃圾中含有許多有害成分，如飛灰（粉塵），二噁英，汞和其他重金屬，硫化物SOX、氮氧化物NOX和氯化氫HCl等酸性氣體。飛灰（粉塵）會引起肺組織的慢性纖維化，導(dǎo)致肺心病，引起慢性鼻咽炎、慢性支氣管炎等一系列病變；二噁英具有強(qiáng)烈的致癌、致畸作用；酸性氣體會誘發(fā)呼吸道疾病，會形成酸雨破壞生態(tài)環(huán)境，并與其他污染物在一定條件下產(chǎn)生光化學(xué)煙霧污染。如果垃圾焚燒處理不當(dāng)，污染物排放不達(dá)標(biāo)，將嚴(yán)重污染環(huán)境、影響人們的健康，因此，在垃圾焚燒過程中要嚴(yán)格控制污染物的濃度或煙塵，凈化處理時將污染物徹底地去除干凈[1-2]。

文章研究和分析了在生活垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的主要污染物質(zhì)的成分和產(chǎn)生原理。連續(xù)9 d采樣并研究分析了所采集樣品中污染物質(zhì)的濃度與職業(yè)接觸限值的符合度，并對污染物質(zhì)的濃度變化趨勢作了對比分析。同時，對從事垃圾焚燒鍋爐工作人員的安全防護(hù)措施作了合理建議，單位要建立健全相關(guān)制度、配套有效防御污染的安全防護(hù)設(shè)施，大力提升工作人員的防護(hù)意識等。

2 主要污染物的成分和產(chǎn)生原理

2.1 主要污染物的成分

生活垃圾中含有與碳、氫、氧、氮、硫、磷元素有關(guān)的化合物，同時還含有與鹵素成分有關(guān)的化合物，這些物質(zhì)在燃燒過程中會與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生多種有害污染物。

垃圾焚燒鍋爐焚燒垃圾時產(chǎn)生的污染物主要有氯化氫HCl、硫化物SOx、氮氧化物NOx、氟化氫HF、二噁英、飛灰（粉塵）及重金屬汞Hg等污染物[3-4]。

2.2 主要污染物產(chǎn)生原理

2.2.1 硫化物SOx

生活垃圾中的含硫化合物在焚燒時氧化產(chǎn)生二氧化硫SO2，SO2在空氣和陽光作用下會形成三氧化硫SO3并經(jīng)雨水沖淋而形成酸雨。

2.2.2 氮氧化物NOx

生活垃圾中的有機(jī)氮化物是NOx的主要來源，在焚燒鍋爐內(nèi)高溫燃燒時，這些有機(jī)氮化物先熱解生成N、CN、HCN等中間產(chǎn)物，再與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生NOx。

2.2.3 氯化氫HCl，氟化氫HF

在垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的HCl來源于生活垃圾中的有機(jī)和無機(jī)氯化物：一是無機(jī)氯化物如氯化鎂MgCl2、氯化鈉NaCl等與其他物質(zhì)反應(yīng)生成HCl；二是含氯有機(jī)物如聚氯乙烯、塑料、橡膠、皮革等高溫燃燒時分解而成。HF主要是由塑料中的F元素燃燒產(chǎn)生[5]。

控制方法：使用堿性吸收劑（如氫氧化鈣Ca（OH）2、碳酸氫鈉NaHCO3）與SOX、HCl、HF等酸性氣體污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可以有效去除其煙塵中的酸性氣體，目前最常采用的去除SOX、HCl、HF等這些酸性氣體的脫除方法有濕法、干法和半干法[6]。要去除煙塵中的NOx（以二氧化氮NO2為例），主要采用氨水脫硝技術(shù)。

去除酸性氣體主要原理反應(yīng)公式如下[7]：

（1）SO2+Ca（OH）2=CaSO3+H2O

（2）2HCl+Ca（OH）2=CaCl2+2H2O

（3）2HF+Ca（OH）2=CaF2+2H2O

（4）6NO2+8NH3=7N2+12H2O

2.2.4 顆粒物和重金屬

生活垃圾在焚燒過程中會產(chǎn)生細(xì)小顆粒物。細(xì)小顆粒物中存在重金屬，包括汞Hg、鎘Cd、鉛Pb、銅Cu、鎳Ni、鋅Zn、砷As、鉻Cr，對人體的健康產(chǎn)生很大的影響[8]。一般認(rèn)為汞存在于煙塵中；鎘、鉻、鋅、砷主要分布于飛灰；銅主要存在于爐渣；鉛主要分布于飛灰和爐渣中。

控制方法：焚燒前分類與分揀，減少入爐焚燒垃圾中重金屬的含量；焚燒過程重金屬污染的控制主要控制好焚燒鍋爐中水泥的添加量，讓重金屬停留在底灰中，后通過飛灰的回收使其無害化，減少浸出毒性。

2.2.5 二噁英

在氯和金屬存在的條件下，生活垃圾燃燒產(chǎn)生二噁英。垃圾焚燒過程中產(chǎn)生二噁英的原因主要有2種：一是垃圾本身含有的二噁英，在焚燒過程中未完全分解；二是垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的二噁英[9]。

控制方法：首先，在進(jìn)入焚燒鍋爐前，將生活垃圾中的金屬和玻璃等分離出來，從源頭控制。其次，焚燒時溫度保持在800 ℃以上，煙塵在高溫區(qū)的停留時間大于2 s；控制焚燒后在300 ℃～325 ℃的停留時間，該時段時二噁英的生成量最大。同時，利用活性炭自身獨(dú)特的孔隙結(jié)構(gòu)和吸附作用，去除煙塵中殘存的二噁英[10]。

3 污染物的檢驗(yàn)檢測

為了確保垃圾焚燒鍋爐平臺工作人員工作環(huán)境的安全，對垃圾焚燒鍋爐平臺（所焚燒處理垃圾為生活垃圾）的污染物質(zhì)開展專項(xiàng)檢驗(yàn)檢測。

3.1 檢測范圍

垃圾焚燒鍋爐平臺。

3.2 檢測項(xiàng)目

二氧化氮、二氧化硫、硫化氫、鎘及其化合物、鉛及其化合物。

3.3 現(xiàn)場采樣測量情況

（1）采樣方式：采用定點(diǎn)短時間采樣。

（2）采樣時間：短時間采樣為15 min。

（3）采樣頻次：連續(xù)9 d采樣。

（4）環(huán)境條件：秋季、天氣以晴朗為主。

（5）生產(chǎn)狀況：采樣期間，車間正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.4 職業(yè)接觸限值

工作場所有害因素職業(yè)接觸限值（GBZ 2.1—2019）中工作場所空氣中化學(xué)物質(zhì)容許濃度規(guī)定，檢驗(yàn)檢測的污染物的職業(yè)接觸限值見表1。

3.5 檢測項(xiàng)目的檢測濃度

（1）連續(xù)9 d，每天3 h采集正常運(yùn)轉(zhuǎn)垃圾焚燒鍋爐平臺的煙塵，其中NO2、SO2、H2S的檢測結(jié)果見表2。

從表2可知，焚燒鍋爐平臺的煙塵中，NO2的CTWA最大為0.030 mg/m3，CSTE最大為0.11 mg/m3，低于職業(yè)接觸限值5 mg/m3和10 mg/m3。SO2的CTWA最大為0.75 mg/m3，CSTE最大為2.18 mg/m3，低于職業(yè)接觸限值5 mg/m3和10 mg/m3。H2S的CME數(shù)值從0.54 mg/m3到0.68 mg/m3，低于職業(yè)接觸限值10 mg/m3。從圖1和圖2可知，SO2的濃度變化曲線與NO2、H2S的濃度變化曲線相比較，波動幅度較強(qiáng)烈且濃度值較大，表明工作現(xiàn)場SO2的濃度較高且存在一定的危險性，因此在平時的生產(chǎn)運(yùn)營和監(jiān)控中單位和個人要加強(qiáng)安全防范措施，NO2、H2S的濃度變化曲線較平緩，保持現(xiàn)有的安全防范措施即可。

（2）連續(xù)9 d，每天3 h采集正常運(yùn)轉(zhuǎn)焚燒鍋爐平臺的煙塵，其中鎘及其化合物（按Cd計(jì)）、鉛及其化合物（按Pb計(jì)）檢測結(jié)果見表3。

從表3可知，焚燒鍋爐平臺的煙塵中，鎘及其化合物的CTWA 最大為0.0012 mg/m3，CSTE的最大為0.003 2 mg/m3，低于職業(yè)接觸限值0.01 mg/m3和0.02 mg/m3。鉛及其化合物的CTWA的最大為0.002 6 mg/m3，C測數(shù)值從0.004 1 mg/m3到0.007 8 mg/m3，低于職業(yè)接觸限值0.05 mg/m3。從圖3和圖4可知，鉛及其化合物濃度變化曲線波動幅度較強(qiáng)烈，鎘及其化合物濃度變化曲線波動幅度較平緩，表明工作現(xiàn)場鉛及其化合物的安全防范措施需要加強(qiáng)，保證工作環(huán)境的安全；鎘及其化合物的現(xiàn)有安全防護(hù)措施能滿足正常工作和人體健康要求。

由以上結(jié)果可知，不同時段焚燒鍋爐平臺的煙塵濃度符合國家標(biāo)準(zhǔn)，在人體可接受范圍之內(nèi)，但是加強(qiáng)安全防范措施還是必須執(zhí)行的。

4 安全防護(hù)措施的建議

單位要建立健全制度、保證工作環(huán)境安全。建立健全制度是首要任務(wù)，單位要高度重視垃圾焚燒過程中可能造成污染的嚴(yán)重性和緊急性，組建專門的部門或機(jī)構(gòu)，建立健全相關(guān)的管理制度、應(yīng)急預(yù)案、預(yù)防措施和消防措施等。保證工作環(huán)境安全是必需條件，單位要委托有資質(zhì)的機(jī)構(gòu)，定期開展工作場所危害因素檢驗(yàn)檢測工作，及時掌握工作場所危害因素的危害程度，并采取有效防控和補(bǔ)救措施，將危害程度降至最低。

單位需開展職業(yè)健康檢查、提高工作人員防護(hù)意識、配套并督促工作人員正確佩戴勞動防護(hù)用品。單位要對工作人員進(jìn)行入崗前、在崗期間、離崗時的職業(yè)健康檢查，保障工作人員的職業(yè)安全。要對工作人員經(jīng)常開展安全教育培訓(xùn)、專業(yè)知識培訓(xùn)等，同時安排工作人員參加專業(yè)學(xué)習(xí)培訓(xùn)和交流活動，提升工作人員的專業(yè)素養(yǎng)、自我防護(hù)意識和快速反應(yīng)能力。單位要配套相應(yīng)的勞動防護(hù)用品，如呼吸護(hù)具類、眼防護(hù)具、聽力護(hù)具和防護(hù)手套，并督促工作人員在作業(yè)時正確佩戴以減輕粉塵、煙塵等污染物對健康造成的危害，拒絕不佩戴勞動防護(hù)用品的人員進(jìn)入工作場所，并定期檢查、清理除塵器、風(fēng)機(jī)等，保證正常運(yùn)行。

5 結(jié)論

文章分析了生活垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的主要污染物成分及產(chǎn)生原理，并對垃圾焚燒鍋爐平臺的煙塵開展了研究分析，各檢測項(xiàng)目濃度最大值分別為：NO2的CTWA為0.030 mg/m3，CSTE為0.11 mg/m3；SO2的CTWA為0.75 mg/m3，CSTE為2.18 mg/m3；H2S的CME為0.68 mg/m3；鎘及其化合物的CTWA為0.001 2 mg/m3，CSTE為0.003 2 mg/m3；鉛及其化合物的CTWA為0.002 6mg/m3，C測為0.007 8 mg/m3，均低于職業(yè)接觸限值，能滿足正常工作和人體健康要求。

SO2、鉛及其化合物的濃度變化曲線波動幅度較強(qiáng)烈并且濃度值較大，表明工作現(xiàn)場存在一定的危險性，在平時的生產(chǎn)運(yùn)營和監(jiān)控中要加強(qiáng)安全防范措施，其他檢測項(xiàng)目保持現(xiàn)有的安全防范措施即可。垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的污染物有損工作人員的身體健康，因此單位應(yīng)做到建立健全制度、保證工作環(huán)境安全、開展職業(yè)健康檢查、提高工作人員防護(hù)意識、配套及督促勞動防護(hù)用品的正確使用。

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