垃圾發(fā)電二次污染如何處理

【專家解說】：一、兩種發(fā)電方式對環(huán)境的影響
1.垃圾焚燒發(fā)電是指使用特殊的垃圾焚燒設備,以城市工業(yè)和生活垃圾為燃燒介質,在對垃圾進行焚燒處理的同時,利用其產生的能量發(fā)電的一種新型發(fā)電方式.它會造成第二次污染.

焚燒發(fā)電在燃燒過程中會產生一個副產品----二惡英,它被世界衛(wèi)生組織稱做“最毒的致癌物質”,隨煙氣排放到大氣中,給空氣造成嚴重的第二次污染.發(fā)達國家城市生活垃圾焚燒爐燃燒過程中產生的二惡英占已知二惡英各生成源生成量的95%.目前國外一些發(fā)達國家對垃圾焚燒項目有一定限制,日本等國甚至立法關閉或禁建垃圾焚燒設施.同時,焚燒中產生的灰渣和飛灰重金屬含量很高.其處理也是難題.有的地方實行二次填埋,又留下二次污染土地的隱患.雖然技術上可以提高焚燒爐爐溫分解二惡英(保持爐溫在850度停留2秒以上),再用活性炭吸附;灰塵可以通過布袋除塵解決,但這些環(huán)保設施投資巨大,目前國內大量通過技術改造等方式上馬的垃圾焚燒電廠根本無力處理,環(huán)保部門的軟硬件條件也不夠,監(jiān)測無法到位.目前全國僅有北京、杭州等少數(shù)幾個機構可以測試二惡英,且費用極其昂貴,一些項目以此為由一再推遲甚至干脆不檢測.

2.垃圾填埋氣體發(fā)電是將填埋的生活垃圾中因為自然發(fā)酵降解而釋放出的氣體收集起來,用來發(fā)電.一個垃圾填埋氣體發(fā)電廠由填埋垃圾氣體收集系統(tǒng)、氣體處理系統(tǒng)和氣體發(fā)電系統(tǒng)幾個部分組成. 通過對垃圾填埋場的綜合治理對當?shù)鼐用竦慕】狄约吧顮顩r有積極的效應.當?shù)氐沫h(huán)境衛(wèi)生水平將得到顯著提高,發(fā)生沼氣爆炸事故的可能性大大降低,填埋場的惡臭將會消失,有害動植物以及寄生蟲等危害將徹底消失, 它不僅不會對空氣造成第二次污染,反而會凈化惡臭的空氣,使空氣回復清新,而且因為填埋場沼氣發(fā)電依靠空氣來冷卻機組,對當?shù)氐暮春拖鞯奈廴鞠喈斝?它是決不會造成第二次污染的.

綜上所述：垃圾焚燒發(fā)電對環(huán)境會造成嚴重的二次污染，而垃圾填埋氣體發(fā)電只會改善環(huán)境，對環(huán)境的二次污染接近為零。

二、投資、發(fā)電成本及經(jīng)濟效益

1.垃圾焚燒發(fā)電:

垃圾焚燒發(fā)電能很好的實現(xiàn)垃圾減量化,減少土地的占有,但它要求垃圾處理量達到一定規(guī)模,而且投資額較大(一個場的投資在2億元以上),在省會城市可行,在中小城市則不易推廣.

國外目前通過改進焚燒系統(tǒng)工藝及強化尾氣處理等手段已經(jīng)較好的解決了尾氣污染的問題,但投資也相應的增加.如果引進國外技術進行垃圾焚燒發(fā)電,每處理100噸/日垃圾的建成成本通常在4千萬以上,這是投資者所難以接受的.

另一方面,垃圾焚燒發(fā)電的經(jīng)濟利益也值得進一步探討.同常規(guī)燃燒發(fā)電相比,垃圾焚燒電廠的發(fā)電裝機容量都很小,而且由于腐蝕問題,目前垃圾焚燒發(fā)電的效率一般不超過15%,遠低于燃燒發(fā)電的水平.如果垃圾發(fā)電以15%的發(fā)電效率計算,每100噸/日垃圾處理量配套的裝機容量不超過1000KW.每1000噸/日處理量的垃圾廠實際發(fā)電不超過9000KW,與燃燒發(fā)電比這個規(guī)模實在是太小了,勢必會導致運行成本的大幅度提高,電價無法同火電競爭.如果不依靠政府的財政補貼,垃圾電廠將不能維持運行,當然更談不上產生多少的經(jīng)濟效益了.采用垃圾焚燒發(fā)電處理垃圾氣成本在30元/噸以上.地方政府很難接受.

垃圾焚燒電廠效益主要來自垃圾處理費和發(fā)電效益,但許多城市居民的垃圾處理費收不上來,除非政府財政貼錢,否則電廠必然虧本.山東荷澤錦江電廠和濟南瀚洋垃圾發(fā)電公司的負責人也印證了這一點,由于政府承諾的補償不能實現(xiàn),電廠難以為繼.山東荷澤垃圾發(fā)電項目是中國第一個全部利用國產技術和國產設備的垃圾發(fā)電企業(yè),總投資1.6個億,這也是山東目前唯一在運行的垃圾焚燒電廠,但累計虧損額已達1248.6萬元,僅2005年上半年就虧損316萬元.

2.垃圾填埋氣體發(fā)電

垃圾填埋氣體發(fā)電投資小(為焚燒設備的1/10),據(jù)介紹,光大環(huán)保工程有限公司在江蘇省蘇州和宜興分別投資的兩個垃圾焚燒發(fā)電廠和一個垃圾填埋氣體發(fā)電廠,兩個垃圾焚燒發(fā)電項目的投資分別為5億和2.38億元,而填埋氣體發(fā)電項目的投資則為2500萬元.垃圾填埋氣體發(fā)電的運行費用低(僅為焚燒費用的1/4),在我國鼓勵清潔生產,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的大背景下,環(huán)保專家認為,垃圾填埋氣體發(fā)電將成為新興產業(yè),發(fā)展前景廣闊,商機無限.一些能源專家認為,一座城市的垃圾就象一座低品位的“露天礦山”,可以進行無限期的開發(fā),而最經(jīng)濟的辦法就是垃圾填埋氣體發(fā)電.如今,美、日、法、英、德、意等工業(yè)發(fā)達國家都將垃圾填埋氣體發(fā)電列入政府議事日程,投入大量資金,運用現(xiàn)代化高科技手段,大規(guī)模開發(fā)城市垃圾發(fā)電新技術,并使其趨于商業(yè)化. 沼氣發(fā)電的電價已在享受國家優(yōu)惠政策，比當?shù)厝济弘妰r高0.25元/kwh，約 0.64 元 /kWh。不計燃料費用，沼氣發(fā)電運行成本約 0.10 元 /kWh，以2000千瓦沼氣發(fā)電站為例，機組年運行成本約 160萬元，年收入可達 864 萬元。項目總體投資約4000萬，四年多就可收回投資。另外，沼氣發(fā)電可以申請CDM項目，得到可觀的減排費。具有非常良好的經(jīng)濟效益。以南京水閣垃圾填埋氣體發(fā)電廠(中國第一間垃圾填埋發(fā)電廠)為例,這個項目有澳大利亞可寧衛(wèi)南京能源有限公司承建,2002年竣工投產,目前有3臺發(fā)電機組,2005年全年發(fā)電2056萬度,電費收入就達1080萬元,估計基礎設施投入、維護和人員工資占1/3,設備折舊占1/3,其余可視為贏利,經(jīng)濟效益相當可觀.垃圾填埋氣體發(fā)電同時還是聯(lián)合國和國家重點扶持的環(huán)保項目,它不需要地方政府財政補貼,這從一定程度上來講也緩解了地方政府的財政壓力.

圾填埋氣體發(fā)電做為環(huán)保產業(yè)很有市場前景. 中國國家環(huán)境保護總局于2006年3月向社會公布了處理城市垃圾的《國家行動方案》.這個方案規(guī)定,今后中國的城市垃圾將進行填埋處理,并將垃圾填埋產生的氣體收集起來發(fā)電. 中國處理城市垃圾《國家行動方案》的實施,對促進中國處理城市垃圾科學化、資源化方面有很大的實用價值,將為中國履行國際公約、減少溫室氣體效應、改善地方環(huán)境和全球環(huán)境發(fā)揮積極的作用.據(jù)報道:中國出臺的處理城市垃圾的《國家行動方案》主要分在三個階段實施.第一是試點階段,即在中國東部的南京、馬鞍山和北部的鞍山這三個城市進行試點,用填埋垃圾收集來的氣體發(fā)電,或是做為燃氣使用.這項工作已經(jīng)結束,并取得了一定的經(jīng)驗.第二是逐步推廣階段,即在未來的5年內,中國將建30家垃圾氣體回收的填埋場.第三是大規(guī)模實施階段,中國政府計劃到2015年建立300家這樣的垃圾處理場,年處理垃圾1億噸.有中國政府的支持,垃圾填埋氣體發(fā)電必將一步一步走進中國的每一個大中小城市,從而真正實現(xiàn)垃圾的無害化管理.這點是焚燒發(fā)電不能真正達到的. 垃圾填埋氣體得到利用來發(fā)電，減少煤炭或燃油的使用，從而減輕了火力發(fā)電對環(huán)境的污染,具有良好的社會利益.為了防止填埋場氣體直接散發(fā)或排放在大氣中，在填埋場完成填埋任務后，采用高黏度的土壤覆蓋在填埋場的表層，使氣體不輕易滲透出來，并沿相應收集管將氣體引出。在高黏土的表層再鋪上高低不一的營養(yǎng)土，可以種上花草、樹木、或建成具有一定經(jīng)濟價值的體育場所，如高爾夫練習場。這樣，不僅可以給周圍老百姓帶來娛樂休閑場所，而且可以帶旺四周的房地產業(yè)，使城市利用價值最低的垃圾場變成高價值的地域。

上所述：垃圾填埋氣體發(fā)電的投資費用和運行費用都只占垃圾焚燒發(fā)電的1/10，而收益卻高出幾倍。

垃圾填埋氣體適合中國目前的垃圾處理方式.按平均每人每天產生生活、生產垃圾1公斤，一個100萬人的城鎮(zhèn)，每天約產生垃圾1000噸，工業(yè)越發(fā)達，產生的垃圾越多，而且垃圾的能量越高。如果規(guī)范填埋，所產沼氣可供2000kw發(fā)電機組使用。使用年限與垃圾場的填埋年限相當，時期約推后2—3年。一般地日進垃圾600噸以上，已運行2-3年，規(guī)范填埋的垃圾場，都有價值建立沼氣發(fā)電站。中國人口眾多，具備良好發(fā)電條件的垃圾填埋場非常之多。
半干式洗氣法實際上是一個噴霧干燥系統(tǒng)，利用高效霧化器將熟石灰漿從塔頂或底部噴入塔內，煙氣與石灰漿同向或逆向流動，并充分接觸發(fā)生中和作用。由于霧化效果佳(液滴直徑可低至30μm左右)，使氣、液接觸面積大，可以有效降低氣體的溫度，中和尾氣中的酸氣，同時噴入的消石灰泥漿中的水分在塔內能完全蒸發(fā)，不產生廢水。
3.4.2NOx的控制
垃圾焚燒控制NOx產生的方法有：
(1)燃燒控制法。是通過控制爐內過剩空氣量，減少NOx產生量。但是要注意，當氧的濃度過低時，易引起不完全燃燒，產生CO進而形成二惡英。因此需應用高水平的自動燃燒控制技術來抑制NOx的產生。
(2)觸媒脫氮法。起還原作用的氨水與煙氣中的NOx反應，在催化劑活性炭的作用下，NOx被還原為無害的氮氣和水，NOx的排放量可減少90%以上，脫硝效果良好[26]。其化學反應如下：
4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O
6NO2+8NH3=7N2+12H2O
(3)無觸媒脫氮法[27]。將尿素或氨水噴入焚燒爐內，通過下列反應分解NOx：
4NO+2(NH2)2CO+O2=4N2+4H2O+2CO2
3.5灰渣的處置
3.5.1底灰的處置
底灰浸出液中金屬濃度很低，可認為基本沒有毒性，因此可將底灰直接送垃圾填埋場進行填埋處置，或用作路基和建材(制磚)等，而不會危害環(huán)境或產生二次污染。
3.5.2飛灰的處置
目前，垃圾焚燒飛灰的處置方法有固化穩(wěn)定化和酸或其他溶劑提取法。固化穩(wěn)定化包括水泥固化、瀝青固化、熔融固化、化學藥劑固化等穩(wěn)定化處理。經(jīng)過固化穩(wěn)定化處理后的產物，如滿足浸出毒性標準或者資源化利用標準，可以進入普通填埋場進行填埋處置或進行資源化利用。酸或其他溶劑洗提法是通過酸、堿、生物或生物制劑提取及高溫提取等方法，將飛灰中的重金屬提取出來，提取后的重金屬可以進行資源化利用。
水泥固化法是將飛灰和水泥混凝土混合形成固態(tài)，經(jīng)水化反應后形成堅硬的水泥固化體，從而達到降低飛灰中危險成分浸出的目的。其基本原理在于通過固化包容，減少飛灰的表面積和降低其可滲透性，從而達到穩(wěn)定化、無害化的目的。焚燒飛灰先經(jīng)水洗預處理，再進行固化，可以明顯降低飛灰的浸出毒性[28]。
瀝青固化法是利用瀝青良好的粘結性和化學穩(wěn)定性，將飛灰和瀝青混合形成固態(tài)，其基本原理與水泥固化類似。有研究表明，在飛灰與瀝青的混合物中添加某種硫化物可以減少重金屬的浸出量[29]。嚴建華等人用S和NaOH作為添加劑進行了實驗[9]，實驗結果表明，在一定的瀝青與飛灰的混合比例下，加入一定配比的S和NaOH，能使金屬的浸出減少。
飛灰熔融處理的原理，主要是使飛灰中二惡英等有機物在熔融溫度(1000～1500℃)下熱解或燃燒，無機物形成熔渣，低沸點的重金屬及鹽類將蒸發(fā)成氣相，由排氣集塵系統(tǒng)收集，而Fe、Ni、Cu等有價金屬則還原成金屬熔液，可回收再利用，其它重金屬則殘留于熔渣中。由于飛灰中的SiO2在熔融時會產生—Si—O—的網(wǎng)狀構造，能將殘留于熔渣晶格中的重金屬完全包封，使重金屬在形成的熔渣中不易溶出[30-32]。
藥劑穩(wěn)定化是利用化學藥劑通過化學反應，使有毒有害物質轉變?yōu)榈腿芙庑?、低遷移性及低毒性的過程。用藥劑穩(wěn)定化來處理危險廢物，根據(jù)廢物中所含重金屬種類，可以采用的穩(wěn)定化藥劑有：石膏、漂白粉、磷酸鹽、硫化物(硫代硫酸鈉、硫化鈉)和高分子有機穩(wěn)定劑等。蔣建國等人對重金屬螯合劑處理飛灰的穩(wěn)定技術進行了研究[33，34]，結果表明，用多胺類或聚乙烯亞胺與二硫化碳合成的螯合劑對飛灰中重金屬的總捕集效率高達97%以上，其效果顯著高于無機穩(wěn)定藥劑Na2S和石灰，同時，其處理后的飛灰最大浸出量遠低于無機穩(wěn)定化藥劑處理后的飛灰，且能在較寬的pH范圍內都具有好的穩(wěn)定化效果，減少了穩(wěn)定化產物在環(huán)境條件變化下的二次污染風險。
酸提取處理法[35]，根據(jù)處理物的化學組成或使用的藥劑，可分為酸提取氫氧化物處理法、酸提取硫化物處理法、酸提取重金屬固定劑處理法。實際應用上多以酸提取硫化物處理法為主。酸提取硫化物處理法是先將飛灰漿化，加鹽酸等無機酸將重金屬提取后，再加硫氫化鈉等硫化物藥劑，生成難溶的金屬硫化物，使重金屬穩(wěn)定化的方法。
3.6廢水污染的控制
垃圾滲濾液主要產生于垃圾貯坑，是垃圾發(fā)酵腐爛后排出的水分產生的，具有成分復雜、污染物濃度高的特點?？梢詫B濾液收集到污水坑內，再用泵打到爐膛內，高溫氧化分解處理；或經(jīng)預處理達到污水處理廠接管標準后，由污水處理廠接管處理。生產廢水的處理方法有混凝沉淀、化學氧化、吸附、膜分離、爐內噴霧燃燒等[36]，處理后的水應優(yōu)先考慮循環(huán)再利用[27，37]。
4結論
(1)垃圾的焚燒處理方法符合減容減量化、資源化、無害化的標準，不僅可以保護環(huán)境，還可以充分利用資源，是垃圾處理的重要發(fā)展方向。然而，垃圾焚燒過程中二惡英類有機污染物、酸性氣體、飛灰等有毒有害物質的產生會造成二次污染。
(2)通過控制垃圾焚燒條件、尾氣處理以及吸附等方法，可以有效控制二惡英類污染物的排放。重金屬的控制主要是用除塵器或使用相應的吸附劑處理。酸性氣體可以采用較為成熟的煙氣處理技術進行治理?；以刹捎霉袒€(wěn)定化和酸或其他溶劑提取法處置