固體廢棄物焚燒尾氣處理
固體廢棄物是污染環境的重要污染源之一，隨著工業生產的發展和人們生活水平的提高，固廢的種類越來越多，產生量也日益龐大。就蘭州市而言，到“十一五”末，300多萬人口，每天產生垃圾3000多t，其中僅有70％得到了簡單的填埋，剩余部分都被分散堆放在城市周圍。有關資料顯示，目前我國城市垃圾和工業廢渣堆存量已達70億t，占用土地面積5億m2。據測算，全國每年產生城市垃圾達1億t以上，并以6％～10％的速度增長，而當今對垃圾的有效處理能力尚不足四成，加之長年累計的巨量垃圾，已形成全國性的垃圾公害與災難，不斷侵害著人類的現實生活，威脅著未來人類的生存。大量的垃圾造成了大氣、土壤和水環境污染以及對人體的危害，已成為工業企業和城市發展的重大隱患。近年來，我國有一批垃圾處理場相繼建成，這些垃圾場的建設，為我國今后城市垃圾處理提供了寶貴經驗。
目前，固體廢棄物的治理方法有：衛生填埋法、集中焚燒法、堆肥法、回收利用再資源化和其他一些處置方法。而隨著土地的日益減少，焚燒法越來越被很多國家所采用。隨著垃圾焚燒技術的發展，二次污染的防治技術已經成為垃圾焚燒不可或缺的重要組成部分，它的成敗直接影響到垃圾焚燒事業的發展。垃圾焚燒二次污染防治技術主要包括廢氣、廢水、焚燒殘渣處理技術以及噪音、臭氣防治技術。其中焚燒廢氣的處理技術具有難點多、工藝復雜、處理成本高的特點。因此，廢氣處理技術在各項焚燒污染防治技術中占主導地位。本文就目前一些國家垃圾焚燒產生的廢氣的處理手段，對當前有效的廢氣處理手段進行總結。
1固體廢棄物的處理現狀
填埋、堆肥、焚燒是目前固體廢棄物處理幾種常見的方式，其中焚燒是處理固廢較成熟的治理方法，但各種方法又有其各自存在的條件。理論上，固體廢棄物的填埋處理是在處理場加設防滲層和覆蓋層，頂層置土，避免固廢掩埋后對地下、地表水及周圍空間環境的污染。但由于填埋處理周期很長，占地面積大，滲濾液處理難度大，仍然有潛在污染的危險。美國、法國都有過固廢填埋幾十年后污染的先例。從一些文獻報道來看，固廢填埋自然產生的二惡英類毒物，通過大氣和污水滲漏導致的環境污染不可忽視。因此，人們現在越來越反對深埋法處理二惡英，希望徹底破壞它們。從長遠看，應該盡量減少填埋處理固廢。
將城市生活固廢用于堆肥，即將垃圾中有機物堆肥發酵，生產農肥，也是國外處理固廢的一種方式。這種方式的優點是資源化效果好，投資少，運行費用低。但這種“垃圾肥”肥效低，使用也不方便，銷售量有限，只能因地制宜地采用，且需要配套的填埋設施。焚燒固廢具有占地小、場地選擇易、處理時間短、減量化顯著（減重一般達70％，減容一般達90％）、無害化較徹底以及可回收垃圾焚燒余熱等優點，在發達國家得到越來越廣泛應用。目前，垃圾焚燒處理美國占16％，日本約占75％，德國和法國約占40％～50％，英國占9％～10％，加拿大占5％～6％。但是這種方式也存在缺點，主要是成本較高，易產生二惡英、苯并芘等有毒物質，造成二次污染。
人們在探索讓廢棄物減量化、資源化、無害化的方式時，公認焚化廢棄物是十分有效的。然而，應該認識到焚化廢棄物正是產生二惡英類毒物的主要原因，大約有60％以上的二惡英來源于此。
2焚燒產生的廢氣處理方法
焚燒產生的廢氣主要包括煙塵、硫氧化物、氮氧化物、氯化氫、重金屬、水銀、二惡英等有害物質。它們對環境及人類的健康都構成嚴重威脅，必須加以妥善處理。廢氣的處理一般分為兩個方面：一是煙塵的處理；二是有毒有害物質的處理。
煙塵的處理相對比較簡單，布袋除塵器、靜電除塵器、都可以使用。其中旋風除塵器的處理效率在70％左右，對于顆粒物去除效果比較差。靜電除塵器一般在95％以上，而且集塵面積和電場強度較大，通過的廢氣流速越慢，除塵效果越好。但是電除塵沒有廢氣處理能力，在對顆粒物完成處理后須增加一級廢氣處理設備。布袋除塵器的除塵效果較好，但布袋的使用十分苛刻。溫度太低會結霧，溫度太高會燒毀，煙氣含水率太高會引起灰塵粘結在布袋上而導致清灰的困難。同時布袋不耐酸堿腐蝕，為了保護布袋必須在其前增加脫酸設備，增加設備投資。
去除有毒有害的氣體相對比較困難，焚燒廢氣中的有毒有害氣體種類較多，有氯化氫、硫氧化物、氮氧化物、以及重金屬、水銀和二惡英類等物質。去除這些物質的方法及工藝流程比較復雜，無法采用單一的裝置將它們一同去除。
2.1氯化物及硫氧化物的去除
氯化氫的去除方法有三種：濕式洗滌法、半濕式洗滌法、干式處理法。
濕式洗滌法主要是使用苛性鈉等堿性溶液，在適當的排氣溫度（70℃）條件下對排氣進行洗滌，從而達到去除氯化氫的目的。濕式洗滌法一般都設置在除塵器的后面。濕式洗滌法的特點是：（1）不僅可以去除氯化氫，還可同時去除硫氧化物和部分微粒煙塵和重金屬；（2）去除率較高，在70℃下可使氯化氫的濃度降至標準以下；（3）建設及管理費用高，洗滌廢水須經廢水處理系統進行處理，使焚燒設施增加廢水處理系統。
2.2焚燒產生二惡英的排放及防治
2.2.1二惡英的形成機理及控制技術
二惡英又稱二氧雜芑，是一種無色無味、毒性嚴重的脂溶性物質，二惡英實際上是二惡英類一個簡稱，它指的并不是一種單一物質，而是結構和性質都很相似的包含眾多同類物或異構體的兩大類有機化合物，共有210種。二惡英不僅產生在垃圾焚燒過程中，在造紙的漂白過程、農藥等有機氯化合物的生產過程、甚至汽車尾氣、森林火災、吸煙等均可產生數量不同的二惡英。
2.2.2垃圾焚燒中產生二惡英的主要原因
一是垃圾本身含有二惡英；二是垃圾中有氯苯酚、氯苯、多氯聯苯以及聚氯乙烯等含氯有機物，在焚燒過程中燃燒不充分，在O2及CO存在的情況下產生二惡英；三是在廢氣冷卻過程中上述物質形成二惡英，特別是在250～400℃時易產生。
2.2.3控制二惡英產生的原則
一是溫度：應保持爐內溫度在800℃以上，最好是900℃，使二惡英完全分解；二是時間：在焚燒爐內保持足夠的煙氣高溫區停留時間，一般在1～2ｓ以上。在煙氣的處理過程中則應盡量縮短在250～400℃溫度域的停留時間，以避免二惡英的產生；三是渦流：優化焚燒爐的爐型及二次風的噴入方法，使煙氣充分混合攪拌，以達到充分燃燒使二惡英分解的目的。
2.2.4煙氣中二惡英的處理
一是噴入粉末活性炭吸附；二是設置催化分解器使其分解；三是設置活性炭吸收塔吸收二惡英。
2.2.5飛灰中二惡英的處理
一是在還原性狀態、450℃以上條件下使其分解；二是在1300℃以上使飛灰熔融分解；三是超臨界水解法分解二惡英。
2.3二惡英類污染控制技術與對策
生活垃圾焚燒的二惡英類污染控制是一個系統工程，需要在垃圾處理的各個階段進行綜合控制。控制垃圾焚燒中二惡英類污染的技術可以歸納為三方面：爐內控制生成、爐后抑制合成和尾氣凈化去除二惡英類。
2.3.1生活垃圾前處理
針對我國目前垃圾熱值普遍比較低的特點，垃圾在進入焚燒爐之前進行適當的分選是十分必要的。即采用人工和機械相結合的方式，分選出不適合進人生活垃圾焚燒爐的物質。垃圾熱值對焚燒效率影響重大，垃圾分選可以將磚石、渣土等去除，能有效提高垃圾的熱值。分撿出金屬等進行回收利用。同時又可以減少用于焚燒的垃圾量。
垃圾分選首先要求居民分類丟棄垃圾。市政環衛部門在收集生活垃圾時按類進行，區分出適合焚燒和適合填埋利用的成分，進行垃圾分流。在生活垃圾焚燒廠，使用先進的設施進行分選，如利用磁分選設備去除垃圾中的鐵類化合物。
2.3.2垃圾焚燒過程
垃圾在焚燒爐內得以徹底焚毀是減少二惡英類生成的主要控制措施之一。保證焚燒爐出口煙氣的足夠溫度、煙氣在燃燒室內停留足夠的時間、燃燒過程中適當的湍流和過蚤的空氣供給也稱“三T＋E”控制法。國家環保局《生活垃圾焚燒污染控制標準GWKB-2000》對焚燒爐技術性能指標提出了嚴格的要求。規定煙氣出口溫度≥1000℃時，需停留時間≥1ｓ，焚燒爐出口煙氣中氧含6％～12％。在垃圾焚燒過程中，HC氣體經過反應生成Cl2，是二惡英類產生的重要條件，可以添加生石灰等脫氧劑將生活垃圾燃燒產生的HCl氣體轉移到固體灰渣中。
2.3.3尾氣凈化技術
由于煙氣冷卻過程中會生成二惡英類，一般采用噴霧干燥或其他急冷措施使煙氣快速降溫，減少煙氣冷卻過程中的二惡英類的生成。
焚燒產生的煙氣必須經過嚴格的凈化才能向大氣排放，由于尾氣凈化設施是二惡英類向大氣排放的最后屏障，因此必須有嚴格的質量保證，才能使生活垃圾焚燒向環境排放的二惡英類不超過允許濃度范圍。尾氣凈化技術主要有催化分解和物理吸附兩類。
催化分解利用催化劑分解焚燒尾氣中的二惡英類，在一定溫度下可以將二惡英類徹底分解成CO2和H2O。
物理吸附主要由活性炭吸附和袋式除塵器吸附，而且兩種措施一般結合使用。在袋式除塵器之前設置活性炭的噴射裝置，噴入粉末活性炭吸收二惡英類和其他有害物質，或者設置專用的活性炭塔吸收二惡英類。活性炭吸附沒有選擇性，對各類有機污染物和重金屬均有較好的吸附效果。
2.3.4固廢焚燒過程中飛灰的固化技術
經過尾氣凈化裝置后，焚燒過程產生的二嗯英類絕大部分進入到飛灰中。而且含有重金屬，必須按照有毒有害廢棄物進行處置。國外一般采用對飛灰進行熔融固定化的方式進行處理，但是成本比較高。我國一些大型垃圾焚燒廠的飛灰固化是采用水泥固化，并存放在水泥制成的地下貯存室里。水泥固化原料成本較低，由于水泥的孔隙較大，固化體在水中長期浸泡后，有害重金屬浸出率仍然較高。化學方法將飛灰摻合并包容在密實的惰性材料中使其穩定化。將無毒的無機膠粘劑與飛灰摻合，制成初級固化體，再將初級固化體包容于無毒熱熔膠料中制成終極固化體，所形成的固化體具有良好的抗滲透性、抗浸出性、抗凍融性及一定的機械強度等。
3國內外垃圾焚燒技術現狀和存在的問題
3.1國外焚燒技術
3.1.1爐排爐
采用間歇式逆向傾斜往復爐排，火種與垃圾混合好，易于干燥和著火。垃圾層間攪拌充分均勻，有利于完全燃燒、干燥、著火、燃燒和燃盡等一系列過程都在爐排上完成，處理效率高、燃燒穩定、爐溫及鍋爐蒸發量變動很小。
3.1.2硫化床焚燒爐
爐堂內物料實施內部循環，增加垃圾在爐膛中停留時間，傾斜布置的布風板有利于垃圾中不燃物及時排出。
3.1.3控制空氣燃燒爐
在硫化床中供應有限的空氣，實行垃圾煤氣化，但在該氣化爐中垃圾的氣化反應較慢，而生成的氣體熱值卻很高，垃圾中的金屬可在無氧化狀態下回收。在旋轉熔融爐中含碳氣體與助燃空氣旋轉混合進行高溫燃燒。由于垃圾本身的發熱值低且不穩定，水分又高，具有一定的腐蝕性，因此在設計垃圾鍋爐及其燃燒設備時均應采取對策。一般鍋爐取次中壓或更低壓力的飽和蒸汽，少數為過熱蒸汽。垃圾在進爐前都采用嚴格的脫水、破碎和分選等預處理工藝，但在運行中設備故障率仍較高。
3.2國內焚燒技術
雖然我國的垃圾焚燒廠還比較少，但由于技術開發的起點不同和經濟投人的差異，實際效果也有較大不同。
國內垃圾焚燒爐主要有以下幾類。
3.2.1引進國外爐型
深圳垃圾焚燒廠是其中的代表。該廠焚燒爐是引進日本三菱重工的產品，采用馬丁爐排，飽和蒸汽發電，尾氣用靜電除塵器處理。與國內同類產品相比，該工藝具有技術先進、運行穩定、可回收能量等優點。而且由于中國垃圾未分類收集，玻璃碎片等硬物會影響傳動系統，需定期停爐清理。此外還有些引進的固定爐排焚燒爐，灰渣熱灼減量大。
3.2.2參照國外先進工藝自制較為完善焚燒爐
北京昌平垃圾處理廠和常州垃圾處理廠就是其中的代表。
采用鏈條爐排垃圾焚燒爐，有較完整的控制及尾氣處理系統，有的還實現了蒸汽熱能回收。
3.2.3國內自制的簡單焚燒爐
四川樂山焚燒爐為其中的代表，該焚燒爐是自然引風固定爐排爐，垃圾經分選后焚燒，尾氣不加處理。其工藝特點為：工藝簡單、價格低廉、燃燒控制難、勞動強度大、燃燒不充分、二次污染有待解決。此外，還有一些科研院所在研究硫化床焚燒爐，但價格較貴，也不適合直接焚燒未分類、灰分高的垃圾。總的說來，我國的垃圾焚燒處理設備種類各異，技術參差不齊，城市應根據經濟水平和技術要求采用不同的焚燒爐。一般說來，經濟發達城市宜采用技術水平高的引進焚燒爐，中小城市或大城市的郊區宜采用性能價格比相對較高的國產焚燒爐。
近年來，國內外對城市固體廢棄物焚燒尾氣的防治給予了極大的關心，具體可歸納為以下幾類：
1）通過改善燃燒狀態，抑制二惡英類物質的產生。
2）通過采用高效的焚燒尾氣處理系統，吸附尾氣中殘存的前驅物質并防止其重新合成二惡英類物質。
3）通過焚燒灰渣的高溫熔化處理，使灰渣中殘存的二惡英類物質熱分解，達到無害化處理。
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