過濾在生活垃圾焚燒中對重金屬的控制作用
“十一五”期間，我國全面貫徹落實科學發展觀、促進區域協調發展，倡導循環經濟、建設環境友好型社會。生活垃圾的焚燒處理技術也迎來了一個新的發展期。
在過去的幾年中，各種各樣的焚燒技術在我國都得到了工程實踐和應用，如成都洛帶（1200t/d）就是采用爐排技術配以先進焚燒煙氣凈化技術。煙氣凈化，尤其是重金屬及二惡英的減排已成為越來越重要的課題。
1 重金屬的產生及去除
對于不同類型的焚燒爐而言，與之配套的煙氣污染控制（Air Pollution Control）技術必須滿足處理不同種類廢物的要求。廢物的成分決定了焚燒煙氣中污染物的種類及數量，這些污染物在排入大氣之前必須得到凈化。
現在各國對廢物焚燒煙氣凈化的標準越來越嚴格。在最初的排放標準中僅對顆粒物的排放有限制，而在新的排放標準中還規定了必須對除顆粒物以外的污染物如CO、NOx及酸性氣體進行控制，對重金屬及有機污染物的排放也做了特別的限制。目前，許多先進的焚燒煙氣控制技術可將有機污染物、重金屬及酸性氣體轉化為固態，并在后續的袋式除塵器中將其以顆粒物的形式加以去除。
2 重金屬的種類及排放途徑
As(砷)、Be(鈹)、Cd(鎘)、Cr(鉻)、Sb(銻)、Ba(鋇)、Pb(鉛)、Hg（汞）、Ag(銀)9種金屬常被認為有毒有害或可致癌。由于這些金屬本身所固有的特性，它們在焚燒過程中不會被破壞。因此，存在于垃圾中的重金屬污染物必然會隨著垃圾焚燒產生的煙氣從焚燒爐排出或存在于焚燒殘渣中從爐底排出。重金屬及飛灰顆粒物的排放途徑如下圖所示。
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3 過濾技術及垃圾焚燒煙氣凈化系統對過濾的要求
過濾技術分為“表面過濾”和“深層過濾”，應用于不同的工程工藝，其相應的產品為普通濾料和覆膜濾料。利用普通濾料過濾，最初接觸濾料的粉塵會滯留在濾料表面，細粉塵穿透濾料會形成“一次塵”，使濾料孔隙率減少而提高過濾效率。而覆膜濾料就象是一層質量可控的人造一次粉塵層，利用一張質密而多孔的PTFE薄膜將粉塵全部沉積在濾料表面。隨著環保要求的提高，生活垃圾焚燒煙氣凈化技術要求對富含重金屬及二惡英的亞微粉塵實現控制，即以嚴格的環保要求來考量尾氣排放。
4 重金屬的減排
重金屬污染物在煙氣中的存在形式與相應金屬成分的蒸發點（揮發溫度）有密切關系。重金屬污染物中Hg和As這兩種物質以氣態的形式存在于煙氣凈化系統內的煙氣流中。由于Hg和As的揮發溫度很低，因此，對這兩種重金屬污染物的凈化較困難。然而，最近的研究表明，某些物理或化學的因素可能使As的揮發性減弱。該研究還表明，隨著焚燒爐內溫度的升高，As的揮發性增強，這與熱力學理論是吻合的。這項研究還發現，氣態形式的As占其總量的60%。還有幾組測試數據表明，在焚燒殘渣中含有較多As。
Hg具有極強的揮發性。這一性質決定了Hg在焚燒過程中必將以氣態的形式存在于煙氣中直至從煙囪排入大氣為止。然而，一些研究人員認為，Hg可能以其他形式（非單質）存在于煙氣中，如亞汞（Hg+）或氯化汞（HgCl2）。這些Hg的化合物成分可在較低的溫度條件下發生凝聚，甚至以氧化汞（HgO）的形式存在，而HgO在較高的溫度條件下仍呈固態。因此，為了減少Hg的排放，可在低溫條件下采用干法吸收并輔以下列工藝：采用石灰或石灰漿液作吸收劑；使煙氣的溫度降至300°F（149℃）；采用袋式除塵器；添加活性炭吸附劑。由于亞微米級的顆粒物中還含有大量的Hg及其它種類的重金屬，因此袋式除塵器中濾料的選擇至關重要。
重金屬及其化合物的凝聚方式主要有均質凝聚和非均質凝聚兩種，這兩種凝聚過程均在飛灰和吸收劑的表面完成并形成新的固體顆粒物。研究表明，均質凝聚過程可“雙向”進行，即可在亞微米級的細小顆粒物和粒徑約為10μm的較大顆粒物表面完成；而非均質凝聚過程則主要在亞微米級的顆粒物表面完成。由于細小顆粒物具有較大的比表面積，因此煙氣中亞微米級的細小顆粒物比粒徑較大的顆粒物所含的揮發性重金屬量高得多，即揮發性重金屬成分大部分存在于亞微米級的細小顆粒物上。典型的焚燒爐尾氣凈化系統最初的設計目的是去除飛灰，這樣的設計極易導致含有大量重金屬污染物的細小顆粒物排入大氣中。因此，在煙氣排入大氣前利用凈化設備高效捕集亞微米級的顆粒物就顯得極為重要。尾氣凈化系統中使用優質的PTFE覆膜技術實現“表面過濾”后，固態重金屬和吸附了重金屬的亞微粉塵會被PTFE膜阻擋而接近于零排放。
某焚燒廠的“噴霧干燥吸收（SDA）+脈沖清灰布袋除塵”凈化工藝，其煙氣凈化系統中的袋式除塵器為“GORE-TEX?覆膜濾袋”，下表為該焚燒廠煙氣凈化系統的重金屬凈化效率測試結果。
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從表中的數據可以看出，除Hg外，其它重金屬的凈化效率均達到99%以上，Hg的凈化效率也在98%以上。
參考文獻:（略）
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