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垃圾焚烧严防二次污染

作者:卢欢亮 王伟  来源:互联网  发布时间:2008-5-21 11:20:00

焚烧法由于具有显著的减容减重、灭菌以及回收热能等优点,已经成为生活垃圾和医疗垃圾有效的处理方法之一。然而,焚烧法产生的二次污染日益引起公众的关注、担忧甚至反对在一定程度上制约着焚烧法的推广。例如1999年比利时、荷兰、法国、德国相继发生二恶英污染畜禽类产品及乳制品的事件,公众反应强烈。因此从某种意义上说垃圾焚烧二次污染防治技术的发展,将制约着焚烧技术的发展以及在未来的应用前景。

污染物种类

由于垃圾成分的复杂性、性质的多样性和不均匀性,垃圾在焚烧过程中将发生许多复杂的化学反应,产生的烟气污染物主要包括
(1)不完全燃烧产物(简称PIC);一氧化碳、炭黑、烃、烯、酮、醇、有机酸及聚合物等
(2)粉尘废物中的惰性金属盐类及金属氧化物等
(3)酸性气体;氯化氢、氮氧化物及硫氧化物等
(4)重金属污染物:铅、汞、铬素态、氧化物及氯化物等;
(5)二恶英有机污染物(PCDD/F)。
这些污染物的产生及含量与垃圾成分、焚烧炉型、燃烧工况等有着密切的关系。一个设计良好而且操作正常的焚烧炉,大部分碳氢化合物可以完全燃烧成为无害的水蒸汽及二氧化碳直接排入大气中去,因此不完全燃烧物质的产生量极低通常不至于造成空气污染;目前的垃圾焚烧烟气净化系统都使用除尘效率极高的布袋除尘器可以对粉尘进行有效控制;氮氧化物(含量只有100mg/L左右)很难以一般方法去除考虑到助燃空气中的氮是主要的产生源,可以通过控制过剩空气量、控制炉膛温度以及采取选择性还原等措施加以去除一般危险废物和城市垃圾中含硫量很低(0.1%以下)因此尾气中只含有少量的硫氧化物,相比氯化氢而言可以忽略不计。
从以上分析可以看出垃圾焚烧烟气的控制主要集中在氯化氢、重金属和二恶英有机污染物。

防治氯化氢

根据日本一些焚烧炉的烟气监测结果显示氯化氢的排放浓度在400~1000ppm之间,高浓度的氯化氢对焚烧设备的危害很大,会造成焚烧设备的腐蚀损毁。目前,氯化氢的净化技术主要有湿法、半干法及干法三种。
湿法的原理是采用氢氧化钠(15%~20%质量分数)或氢氧化钙(10%~30%,质量分数)等碱液,让氯化氢在湿式洗气塔的填料空隙及表面不断地与碱液发生中和反应。氢氧化钙价格较低但在水中的溶解度不高含有许多悬浮粒子容易导致液体分配器、填料及管线的堵塞及结垢。氢氧化钠和酸气反应速率较快吸收效率高但价格较贵。湿法的优点是对酸性气体的去除效率高并附带有去除高挥发性重金属物质(如汞)的潜力,但由于二恶英的水溶性甚低,故去除二恶英的效果不大。缺点是投资和运行费用高,烟气需要再加热,产生的排泄液中通常有很多溶解性重金属盐类(如HgCl2、PbCl2等)给后续的污水处理带来额外的负担。因此单独采用湿法的尾气净化系统逐渐遭到淘汰。
半干法在欧洲比较流行国内大部分焚烧炉都采用这种方法,它实际上是一个喷雾干燥系统利用高效雾化器将消石灰泥浆喷入干燥塔中。尾气与喷入的泥浆充分接触并产生中和作用口由于雾化效果佳(液滴的直径可低至30mm左右),气、液接触面大半干法不仅可以有效降低气体的温度,中和氯化氢气体,并且喷入的消石灰泥浆中水分可在喷雾干燥塔内完全蒸发不产生废水口因此半干法的优点是无废水处理无须再加热、占地少、可同时去除其他酸性气体、运行费用比湿法低。其缺点是制浆系统比较复杂,喷嘴易磨损,结垢石灰浆的输送线路易出故障,增加了系统维护的人力物力和运行成本在现阶段并不太适合我国的国情。
干法在日本比较常用,它是采用压缩空气法将碱性固体粉末(如消石灰、碳酸氢钠)直接喷入烟管或烟管上某段反应器内,使碱性粉末与酸性废气发生接触和反应,从而达到中和酸性气体的目的。干法工艺的优点是克服了湿法和半干法中的腐蚀、结垢堵塞等问题,同样无废水产生,无需烟气再加热系统,投资少,运行成本低,易操作,易控制,运行温度宽,在250~650℃温度段运行,可有效抑制二恶英的生成。缺点是由于固体与气体的接触时间有限且传质效果不佳,整体的去除效率较低,为了加强反应速度,实际碱性固体的用量约为理论计算量的3-4倍。药剂的消耗量大无疑增加了后续飞灰处理的压力。
通过以上分析可以看出,单独采用一种净化方式都有不同程度的缺陷因此,必须结合垃圾焚烧烟气的性质采取比较优化的净化方法组合。

防治重金属和二恶英

环境中的二恶英大部分由于垃圾焚烧所致。一般认为在采用焚烧技术处理生活垃

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