生活垃圾焚燒廠集中處理的優(yōu)缺(quē)點分析
現階段國內關於生活(huó)垃圾的(de)處理(lǐ)方式,主要有填(tián)埋法、堆(duī)肥法、焚燒法等幾種。其中焚燒法由於(yú)處理效率高、占地麵積小,且能夠(gòu)將熱能重新利用(yòng)等(děng)特點,逐漸得(dé)到了推廣應用(yòng)。近年來,隨著(zhe)生活垃圾產生(shēng)量的(de)增長,各地新建的生活垃圾焚燒廠數量也在相應的增加。在實踐應用中發現,生(shēng)活垃(lā)圾焚燒廠排放的廢氣,也存在二次汙染的問題。文章首先概述了生(shēng)活垃圾焚燒廠(chǎng)的應用(yòng)優勢(shì),隨後就焚燒廠排(pái)放廢氣的主(zhǔ)要成分,提出了針對性的(de)廢(fèi)氣治理措施,最後介紹(shào)了一種應用效果較好的焚(fén)燒廠廢氣處理係(xì)統。
根據“十三(sān)五”規劃要求,到2020年(nián)底我國城(chéng)鎮生活垃圾焚燒處理能(néng)力將達到80萬噸/日。焚燒廠在提高生活垃圾處理效率(lǜ)的同時,其(qí)廢氣排放(fàng)造成的環境汙染問(wèn)題也逐漸引起了環保部門、周邊群眾的關注。通過分析可知,生活垃(lā)圾焚燒廠(chǎng)排放的廢氣成(chéng)分複雜、危害嚴重,在進行廢氣治理時必須要針對其中的(de)主要成分進行重點治理,才能達到理(lǐ)想的治理(lǐ)效果。在這一背景下,探究一種有效處理焚燒廠廢氣的措施既具有必要性又具有緊迫性。
1 生活垃圾焚燒廠集中處理的優缺點分(fèn)析
(1)優勢。生活垃圾具(jù)有組成成分(fèn)複雜,日產生量較多,具有一定的汙染性等特點,傳統的幾種處理方法中,填埋法容易導致地下水(shuǐ)汙染,對填埋垃圾的種類(lèi)有較強的選擇性;分類回收法和(hé)堆肥法效率(lǜ)較低(dī),難以解決當前日益增多的生活垃圾處理需求。相比之下,焚燒(shāo)法則具有諸多優勢,例如對生(shēng)活垃圾的(de)選(xuǎn)擇性不高,無論(lùn)是金屬、塑料還是其他垃圾,在(zài)高溫環境下都可以被轉化(huà)為(wéi)無(wú)機物固態殘渣。另(lìng)外,一些可燃的生(shēng)活垃圾,在燃燒時釋放(fàng)的熱能(néng),可以經過回收後循環利用,在發電、供暖等(děng)方麵,也發揮了一定的價值。垃圾(jī)焚(fén)燒(shāo)廠的(de)占地麵積相對較小,且每天的處理能力較高,一座中等規(guī)模的(de)垃圾焚燒廠,基本可以滿足一座城市甚至(zhì)周邊城市的垃圾(jī)處理需要。(2)缺點。隨著生活垃圾焚燒廠數(shù)量的增加,一些負麵影響也逐漸(jiàn)引起了社會(huì)各界的關注。例如垃圾析出液如果處理(lǐ)不當,發生滲漏(lòu)後可能會對(duì)土壤、地下水等造成嚴重(chóng)汙染。還有就是垃圾焚(fén)燒過程(chéng)中排放(fàng)的大量廢氣,具有強烈的刺激性和毒性。這些廢氣中,除(chú)了較多(duō)的氯化氫等酸性氣體外,還(hái)有較多的重金屬(shǔ)顆粒、二噁(wù)英等,如果不能做到有效的處理,對周邊居民的人(rén)身健康危害(hài)也是十分嚴重的。
2 生(shēng)活垃圾焚(fén)燒廠廢氣的(de)主(zhǔ)要組成
(1)顆粒物。生活垃圾(jī)中一些不易被分解(jiě)或是不可(kě)燃燒的物質,在(zài)經過垃圾焚燒廠的一係列處理操作後(hòu),最終會以微小顆粒的形式存在(zài)與廢氣中,並在氣流的衝擊作用下排放出(chū)去。這些顆粒物的成分較為複雜,其中既有生(shēng)活(huó)垃圾中的一些可燃物,經過燃(rán)燒後剩餘的無機物,如鹽酸鹽顆粒、碳酸鹽顆粒(lì)等,也有一些硫化物、粉塵等。
(2)酸性氣體。焚燒(shāo)廠廢氣中的酸性氣體主要成分有三(sān)種,分別是:a.氯化(huà)氫氣體。生活垃圾中很多塑(sù)料製品中都含有聚氯(lǜ)乙烯(xī),廚餘垃圾中的食鹽成分主要是固態氯化鈉,這些含氯的(de)垃圾在經過(guò)高溫氧化反應後,生成了大量的氯化氫氣(qì)體。另外,像一些PVC 材料,在溫度達到200℃後就(jiù)開始融化,溫度達到600℃左右後開始燃燒,釋放出(chū)的氣體也含有氯化氫。b.硫化物氣(qì)體。包括(kuò)二氧化硫、三氧硫等。廢氣中硫化物氣體含量較多,會(huì)導致廢氣(qì)具有(yǒu)強烈的刺激性氣味,對人體(tǐ)的呼吸係統產生(shēng)危害。c.氮氧化物。以一氧化氮為主,也含有(yǒu)少(shǎo)量的(de)二氧化(huà)氮。生活(huó)垃圾中含氮物質燃燒後(hòu)釋放出氮氧化物,是造成霧霾天(tiān)氣的(de)主要(yào)成分。
(3)重金屬。生(shēng)活垃圾中(zhōng)本身含有多種類型的重金屬,例(lì)如(rú)廢舊電池中的(de)鉻、鉛等,電路板中的鎳、銅等。這些重金屬本身是以固態形(xíng)式存在,但是在垃圾焚燒廠幾千攝氏度的高溫環境下,會讓這些重金屬轉(zhuǎn)化為氣態或微小顆粒,通過廢氣排放出去。這些重金屬由於不易分解,會(huì)通過食物鏈的富集作用,最終進入到人體中,最終直(zhí)接或間接的(de)危害人體健康。
(4)二噁英。二噁英是一種具有刺激性和致癌性的氣體(tǐ),主要產生於垃圾焚燒、鋼鐵冶煉(liàn)等過程。通過對生(shēng)活垃圾焚燒廠廢氣的取樣分析,發現其中二噁英的占比約為2.4%-6.0%。這種物質的來源主要有:生活垃圾(jī)中的一些含有聚氯乙烯、氯代苯的塑料製品,在高(gāo)溫條件下發生一係列複雜(zá)化學反應,形成二噁英;生活垃圾焚燒後會產生一定量(liàng)的氯化氫氣(qì)體,這部分氣體同時又會與(yǔ)廢氣(qì)中的(de)苯化(huà)物等進行反應,經過置換反應後生(shēng)成(chéng)了二噁英;另外就是生活垃圾中本身含有少量的二噁英(yīng),原來是以固體(tǐ)形式存在(zài),焚燒後轉(zhuǎn)為(wéi)氣體(tǐ)。
3 生活垃圾焚燒廠廢氣治理措施
(1)顆粒物的淨化方法。對於垃(lā)圾焚燒廠排放廢(fèi)氣中的顆粒物(wù),目前有多(duō)種使用的處理方法。a.自然沉降法。在廢氣排放過程中,受到熱氣流的(de)衝(chōng)擊,顆粒物會夾(jiá)雜在廢氣中一同排放。但(dàn)是這些顆粒物畢竟是有一定重量的,當氣流衝擊力度減緩,顆粒物會在重力作用下沉降。這種方法適用於處理廢氣中直(zhí)徑在100μm 以上的顆粒物;b.靜電除塵。將廢氣引入到(dào)含有靜電網的設(shè)備中,通過靜電吸附作用,將這些顆粒物吸附到靜電網上,一段時間後抽出靜(jìng)電網進行清理;c.袋式除塵。使用高分(fèn)子膜組成的(de)濾布,讓廢氣通過濾布。廢氣中的顆粒物會被阻擋在濾布一側,通(tōng)過定期清洗濾布可以(yǐ)達到除塵目的。
(2)酸性氣體(tǐ)的治理(lǐ)措施。a.爐內(nèi)摻鈣脫硫(liú)係(xì)統。該係統的原理是使(shǐ)石(shí)灰石粉在爐內鍛燒分解,利用生成的CaO與爐內煙氣中的SO2 進行反應實現爐內摻鈣脫硫。將石灰(huī)石(shí)粉磨分解成氧化鈣和二氧化碳,再與煙氣中二氧(yǎng)化硫,反(fǎn)應生成亞硫酸鈣和(hé)硫酸鈣,最終(zhōng)被氧(yǎng)化成硫酸鈣(gài)。b.半幹法脫硫係(xì)統。半幹法脫硫(liú)工(gōng)藝(yì)是采用石灰石(shí)或石灰作為吸收劑同鍋爐尾部煙氣在吸收(shōu)塔(tǎ)內接(jiē)觸反應,使漿液中碳酸鈣同煙(yān)氣中二氧化硫反(fǎn)應生成石膏(CaSO4·2H2O),同時去除煙氣中部分其它汙染物,如粉塵,HCl,HF,SO3。
(3)重金屬類(lèi)氣體的防治措(cuò)施(shī)。考慮(lǜ)到廢氣中的重金屬物質具有不易分解的(de)特(tè)點,通常采用吸附法,將這些重金屬集中收集起來,當(dāng)重金屬達到一定量後,將其(qí)回收後重新利(lì)用。常用的吸收工具是活性炭纖維,是一(yī)種在活性炭基礎上景觀改良加工後形成的(de)新型材料(liào),活性炭(tàn)纖維內部密布納米孔,增加了活性炭纖(xiān)維內部的吸附(fù)表麵積。讓焚燒廠廢氣吹過活性(xìng)炭纖維,可以將其中的(de)重金屬顆粒(lì)吸附到活性炭纖維表麵,一段時間後將活性炭(tàn)纖維抽(chōu)出,采(cǎi)用吹掃等方式,將這些重金屬分離出來。
(4)二噁英的防治措施。二噁英及其前身物質(zhì)一般在705℃以上開始分解,設計(jì)上保持爐內溫度高於850℃,流化床焚燒爐內燃燒氣體(tǐ)在850℃以上(shàng)停留時間不少於2 秒,以充分分解煙氣中有機物。在尾部(bù)煙氣處理時,設計在燃燒廢氣進入除塵器前噴入活(huó)性炭,用(yòng)以吸附煙氣中的二噁英和重金屬,然後再經(jīng)過高效布袋(dài)除塵器。在焚燒爐二燃室設(shè)置二次空氣噴嘴,使得煙氣中未完全燃燒的物質與(yǔ)空氣充分接觸燃燒,避免二(èr)噁英前身(shēn)物質的生成(chéng)。設(shè)計上(shàng)根據垃圾(jī)特性確定(dìng)過剩空氣係數為1.6 左右,同時保證了一定的焚燒(shāo)溫度以及充分焚燒。
4 一種生活(huó)垃圾焚燒廠廢氣治(zhì)理係(xì)統
(1)廢氣(qì)治理流程(chéng)。隨著生活垃圾焚燒廠廢氣汙染得到社會各界越來越多的重視,一些配套的焚燒廠煙氣處理係(xì)統也逐漸研發和投入使用。雖然(rán)在具體組成係(xì)統上有所差異,但是基本處理流程(chéng)大(dà)體類似,簡單來說其廢氣處(chù)理流程為:先將收集到的廢氣輸送到減溫塔中進行降(jiàng)溫處理,同時對煙氣中的灰塵、顆粒等進行排除。降溫後的廢氣,先後通過石灰倉儲、活性炭纖維倉儲,完成對廢氣中有害物質(zhì)的吸附處理。將初步淨化後的(de)廢氣再通過袋式除塵(chén)器、濕式洗滌塔進(jìn)行進一步處理,將其中的(de)酸性氣體、氮氧(yǎng)化物等有害(hài)物質清理幹淨,最後排出相對清潔的氣體。
(2)係統(tǒng)組成(chéng)。該套廢氣處理係統中主要的功能(néng)性設備包括:a.減溫塔。可以將不同溫度的廢氣,降溫至恒定的130-150℃,其目的(de)是(shì)滿足後期濕式洗滌塔正常(cháng)工作的要求。另外減溫塔也附帶有除塵作(zuò)用,可以對廢氣中大顆粒固體物質進(jìn)行簡單的吸附。b.熟石灰(huī)與活性(xìng)炭噴射係統。兩種(zhǒng)物(wù)質均用噴射風機噴人減(jiǎn)溫塔和袋式除塵器之間(jiān)的管道中。在此,熟石灰與煙氣(qì)中(zhōng)的酸性氣體(SO2、HCl等)進行(háng)反應,可以去除煙氣中70%的HCl 與30%的SO2,活性炭將吸收煙氣中的二噁英和重金屬(shǔ)等(děng)有害物(wù)質。與熟石(shí)灰和活性炭反應後的煙氣(qì)帶著飛灰和各種粉塵進人袋式除塵器。c.濕(shī)式洗(xǐ)滌塔。其中包含堿液槽,可以通過廢氣洗滌的方式,將廢氣中成分較多的酸性氣體(氯化氫、氮氧化物、硫化物均屬於酸性氣體)吸收掉,並最(zuì)終生成危害較輕的含鹽溶液。d.袋式除塵器。廢氣從石灰儲倉和活性炭纖維儲藏排除後,氣體中(zhōng)不可避免會夾雜一些石灰,袋式除塵器可以對氣體進行(háng)二次淨化(huà)處(chù)理(lǐ),保證氣體中固(gù)體顆粒物的含量降低(dī)至1%以下。
生活垃圾焚燒廠在高效率的完成生活垃圾無害化處理的同時,其排放廢氣中可能汙染空氣環(huán)境的問題也引發(fā)了社會各界的共(gòng)同關注。對於(yú)這些廢氣的處理,應當首先分析廢氣主要組成(chéng)成分,然後選擇針對性的處理方(fāng)法,將這些危害物通過化學反應、物理吸附等方式,減輕對環境的危害。除了對廢氣進(jìn)行清(qīng)潔處理外,經過垃圾焚(fén)燒從高溫處理後產(chǎn)生的廢氣,本身也含有加多的(de)熱能,可以將其集中收集起來用於發電,這也是對焚燒廠排放廢氣的一種有效(xiào)利用方式。