垃圾焚燒處置中二噁英和重金屬污染控制技術(shù)進(jìn)展

垃圾發(fā)電網(wǎng)訊:研究背景：焚燒法處置生活垃圾最符合“三化”處理原則，也是我國(guó)大力推行的垃圾處置方法，但存在不利因素限制生活垃圾焚燒處理的發(fā)展：①我國(guó)垃圾分類水平較低，垃圾熱值較低且不穩(wěn)定；②隨著發(fā)展，我國(guó)垃圾焚燒處理可能發(fā)生過飽和；③垃圾焚燒前期資金投入大及運(yùn)行費(fèi)用高；④垃圾焚燒容易產(chǎn)生二次污染，尤其是垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的劇毒物質(zhì)二噁英和垃圾中殘留的重金屬，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成巨大破壞，危害人體健康。目前，垃圾焚燒煙氣凈化已達(dá)到相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)，但仍是大氣中二噁英的主要來源之一。飛灰成為重金屬和二噁英污染的主要來源，我國(guó)將其列為危險(xiǎn)廢棄物，需要經(jīng)過無害化處理。我國(guó)垃圾焚燒主要采用爐排爐和流化床，其中爐排爐處理量占80%以上，爐排爐產(chǎn)生飛灰質(zhì)量是入爐垃圾的3%～5%，而流化床飛灰為10%～15%。我國(guó)每年都會(huì)產(chǎn)生大量的焚燒飛灰，能否對(duì)飛灰進(jìn)行妥善處理是制約垃圾焚燒技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。

摘 要：論述了二噁英和重金屬的污染及形成過程，對(duì)比分析了焚燒過程中二噁英和重金屬的控制技術(shù)和焚燒后的飛灰處置技術(shù)。垃圾焚燒過程中二噁英和重金屬的控制技術(shù)主要包括燃燒前垃圾的分類分選及預(yù)處理；燃燒中的促進(jìn)垃圾完全燃燒或添加二噁英生成抑制劑都能減少二噁英的生成；燃燒后的煙氣急冷技術(shù)能避免二噁英再次生成，通過煙氣凈化技術(shù)降低煙氣中二噁英和重金屬的排放濃度，使煙氣達(dá)標(biāo)排放，并將煙氣中的二噁英和重金屬轉(zhuǎn)移到飛灰中，對(duì)二噁英和重金屬的最終處置主要針對(duì)飛灰進(jìn)行。目前飛灰處置技術(shù)主要分為固化穩(wěn)定化+填埋、分離提取、飛灰的資源化利用。固化穩(wěn)定化+填埋技術(shù)成熟、操作簡(jiǎn)單、處置成本相對(duì)較低，其中化學(xué)藥劑穩(wěn)定化+填埋是我國(guó)飛灰處置的主要手段之一，但該技術(shù)存在二噁英和重金屬的長(zhǎng)期穩(wěn)定性不足等問題，且填埋會(huì)占據(jù)大量土地資源，主要用作飛灰暫存技術(shù)。分離/提取飛灰中重金屬和氯鹽可以實(shí)現(xiàn)飛灰資源化利用，但垃圾中重金屬和可溶鹽的成分及含量、投資成本高及后續(xù)廢水的處理難度大等問題制約了分離/萃取技術(shù)的應(yīng)用，目前并未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。通過水洗也可去除飛灰中部分重金屬和大量氯鹽，常用作飛灰的預(yù)處理，促進(jìn)后續(xù)對(duì)飛灰的資源化利用。飛灰資源化利用的關(guān)鍵在于重金屬的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和二噁英的徹底降解，并達(dá)到相關(guān)產(chǎn)品的性能要求，實(shí)現(xiàn)飛灰的資源化利用。飛灰高溫處置技術(shù)可有效固定重金屬、徹底分解二噁英，是最具前景的飛灰處置技術(shù)之一，但由于飛灰高溫處置技術(shù)投資及運(yùn)行成本高、能量消耗大，且我國(guó)高溫處置技術(shù)相對(duì)落后，該技術(shù)并未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。水泥窯協(xié)同處置技術(shù)通過高溫固化直接實(shí)現(xiàn)飛灰的資源化利用，并不會(huì)額外消耗更多的能量，該技術(shù)已成為我國(guó)除化學(xué)穩(wěn)定化+填埋外最主要的飛灰處置方式。水熱法和機(jī)械化學(xué)法相對(duì)于高溫處置能耗較低，具有很好的發(fā)展前景，目前還處于試驗(yàn)研究階段。

重要圖表

圖1 二噁英的結(jié)構(gòu)

圖2二噁英的形成過程

圖3 重金屬的遷移過程

表1垃圾焚燒飛灰的主要元素組成

表 2 中性條件下不同化學(xué)藥劑對(duì)飛灰中重金屬的穩(wěn)定作用

表 3 酸性條件下不同化學(xué)藥劑對(duì)飛灰中重金屬的穩(wěn)定作用

表 4 飛灰處置技術(shù)

結(jié) 論

1)垃圾分類可以有效減少飛灰中的氯源和重金屬源，是降低二次污染的有效途徑。垃圾分類水平直接影響我國(guó)垃圾焚燒技術(shù)的發(fā)展，從上海、北京等地區(qū)開始施行強(qiáng)制垃圾分類條例，到全國(guó)各地爭(zhēng)相效仿，我國(guó)的垃圾分類水平明顯提高。

2)垃圾充分燃燒是降低二噁英污染的關(guān)鍵所在，“3T+E”是我國(guó)垃圾焚燒污染物控制的技術(shù)指標(biāo)，是減少二噁英生成的關(guān)鍵技術(shù)。通過煙氣凈化技術(shù)使煙氣排放達(dá)標(biāo)，同時(shí)將煙氣中的二噁英和重金屬轉(zhuǎn)移到飛灰中，對(duì)二噁英和重金屬的最終處置主要針對(duì)飛灰進(jìn)行。

3)化學(xué)藥劑穩(wěn)定化+填埋是目前我國(guó)飛灰處置的主要方式之一，穩(wěn)定化+填埋無法應(yīng)對(duì)與日俱增的飛灰，且填埋處理存在較大的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、占據(jù)大量土地資源。飛灰資源化處置是應(yīng)對(duì)我國(guó)巨大飛灰產(chǎn)量的最佳處理手段。

4)高溫?zé)崽幚砟軐?shí)現(xiàn)重金屬的固定和二噁英的徹底降解，高溫?zé)Y(jié)陶粒、輕骨料和等離子體熔融已經(jīng)進(jìn)入半工業(yè)化研究，但該技術(shù)存在能量消耗高和二次飛灰污染的問題。水泥窯協(xié)同處置技術(shù)通過高溫固化直接實(shí)現(xiàn)飛灰的資源化利用，且不會(huì)額外消耗更多的能量，已成為我國(guó)除化學(xué)穩(wěn)定化+填埋之外最主要的飛灰處置方式。相較于熔融處理，水熱法和機(jī)械化學(xué)法處理能耗較低，目前還處于試驗(yàn)研發(fā)階段，有很好的應(yīng)用前景。