現階段國內關(guān)于生活垃圾的處理方式,主要有填埋法、堆肥法、焚燒法等幾種。其中焚燒法由于處理效率高、占地面積小,且能夠將熱能重新利用等特點(diǎn),逐漸得到了推廣應用。近年來(lái),隨著(zhù)生活垃圾產(chǎn)生量的增長(cháng),各地新建的生活垃圾焚燒廠(chǎng)數量也在相應的增加。在實(shí)踐應用中發(fā)現,生活垃圾焚燒廠(chǎng)排放的廢氣,也存在二次污染的問(wèn)題。文章概述了生活垃圾焚燒廠(chǎng)的應用優(yōu)勢,隨后就焚燒廠(chǎng)排放廢氣的主要成分,提出了針對性的廢氣治理措施,介紹了一種應用效果較好的焚燒廠(chǎng)廢氣處理系統。
根據“十三五”規劃要求,到2020年底我國城鎮生活垃圾焚燒處理能力將達到80萬(wàn)噸/日。焚燒廠(chǎng)在提高生活垃圾處理效率的同時(shí),其廢氣排放造成的環(huán)境污染問(wèn)題也逐漸引起了部門(mén)、周邊群眾的關(guān)注。通過(guò)分析可知,生活垃圾焚燒廠(chǎng)排放的廢氣成分復雜、危害嚴重,在進(jìn)行廢氣治理時(shí)要針對其中的主要成分進(jìn)行重點(diǎn)治理,才能達到理想的治理效果。在這一背景下,探究一種處理焚燒廠(chǎng)廢氣的措施既具有性又具有緊迫性。
1 生活垃圾焚燒廠(chǎng)集中處理的優(yōu)缺點(diǎn)分析
(1)優(yōu)勢。生活垃圾具有組成成分復雜,日產(chǎn)生量較多,具有的污染性等特點(diǎn),傳統的幾種處理方法中,填埋法容易導致地下水污染,對填埋垃圾的種類(lèi)有較強的選擇性;分類(lèi)回收法和堆肥法效率較低,難以解決當前日益增多的生活垃圾處理需求。相比之下,焚燒法則具有諸多優(yōu)勢,例如對生活垃圾的選擇性不高,無(wú)論是金屬、塑料還是其他垃圾,在高溫環(huán)境下都可以被轉化為無(wú)機物固態(tài)殘渣。另外,一些可燃的生活垃圾,在燃燒時(shí)釋放的熱能,可以經(jīng)過(guò)回收后循環(huán)利用,在發(fā)電、供暖等方面,也發(fā)揮了的價(jià)值。垃圾焚燒廠(chǎng)的占地面積相對較小,且每天的處理能力較高,一座中等規模的垃圾焚燒廠(chǎng),基本可以滿(mǎn)足一座城市甚至周邊城市的垃圾處理需要。(2)缺點(diǎn)。隨著(zhù)生活垃圾焚燒廠(chǎng)數量的增加,一些影響也逐漸引起了社會(huì )各界的關(guān)注。例如垃圾析出液如果處理不當,發(fā)生滲漏后可能會(huì )對土壤、地下水等造成嚴重污染。還有就是垃圾焚燒過(guò)程中排放的大量廢氣,具有強烈的刺激性和毒性。這些廢氣中,除了較多的氯化氫等酸性氣體外,還有較多的重金屬顆粒、二噁英等,如果不能做到的處理,對周邊居民的人身危害也是十分嚴重的。
2 生活垃圾焚燒廠(chǎng)廢氣的主要組成
(1)顆粒物。生活垃圾中一些不易被分解或是不可燃燒的物質(zhì),在經(jīng)過(guò)垃圾焚燒廠(chǎng)的一系列處理操作后,終會(huì )以微小顆粒的形式存在與廢氣中,并在氣流的沖擊作用下排放出去。這些顆粒物的成分較為復雜,其中既有生活垃圾中的一些可燃物,經(jīng)過(guò)燃燒后剩余的無(wú)機物,如鹽酸鹽顆粒、碳酸鹽顆粒等,也有一些硫化物、粉塵等。
(2)酸性氣體。焚燒廠(chǎng)廢氣中的酸性氣體主要成分有三種,分別是:a.氯化氫氣體。生活垃圾中很多塑料制品中都含有聚氯乙烯,廚余垃圾中的食鹽成分主要是固態(tài)氯化鈉,這些含氯的垃圾在經(jīng)過(guò)高溫氧化反應后,生成了大量的氯化氫氣體。另外,像一些PVC 材料,在溫度達到200℃后就開(kāi)始融化,溫度達到600℃左右后開(kāi)始燃燒,釋放出的氣體也含有氯化氫。b.硫化物氣體。包括二氧化硫、三氧硫等。廢氣中硫化物氣體含量較多,會(huì )導致廢氣具有強烈的刺激性氣味,對人體的呼吸系統產(chǎn)生危害。c.氮氧化物。以一氧化氮為主,也含有少量的二氧化氮。生活垃圾中含氮物質(zhì)燃燒后釋放出氮氧化物,是造成霧霾天氣的主要成分。
(3)重金屬。生活垃圾中本身含有多種類(lèi)型的重金屬,例如廢舊電池中的鉻、鉛等,電路板中的鎳、銅等。這些重金屬本身是以固態(tài)形式存在,但是在垃圾焚燒廠(chǎng)幾千攝氏度的高溫環(huán)境下,會(huì )讓這些重金屬轉化為氣態(tài)或微小顆粒,通過(guò)廢氣排放出去。這些重金屬由于不易分解,會(huì )通過(guò)食物鏈的富集作用,終進(jìn)入到人體中,終直接或間接的危害人體。
(4)二噁英。二噁英是一種具有刺激性和致癌性的氣體,主要產(chǎn)生于垃圾焚燒、鋼鐵冶煉等過(guò)程。通過(guò)對生活垃圾焚燒廠(chǎng)廢氣的取樣分析,發(fā)現其中二噁英的占比約為2.4%-6.0%。這種物質(zhì)的來(lái)源主要有:生活垃圾中的一些含有聚氯乙烯、氯代苯的塑料制品,在高溫條件下發(fā)生一系列復雜化學(xué)反應,形成二噁英;生活垃圾焚燒后會(huì )產(chǎn)生量的氯化氫氣體,這部分氣體同時(shí)又會(huì )與廢氣中的苯化物等進(jìn)行反應,經(jīng)過(guò)置換反應后生成了二噁英;另外就是生活垃圾中本身含有少量的二噁英,原來(lái)是以固體形式存在,焚燒后轉為氣體。
3 生活垃圾焚燒廠(chǎng)廢氣治理措施
(1)顆粒物的凈化方法。對于垃圾焚燒廠(chǎng)排放廢氣中的顆粒物,目前有多種使用的處理方法。a.自然沉降法。在廢氣排放過(guò)程中,受到熱氣流的沖擊,顆粒物會(huì )夾雜在廢氣中一同排放。但是這些顆粒物畢竟是有重量的,當氣流沖擊力度減緩,顆粒物會(huì )在重力作用下沉降。這種方法適用于處理廢氣中直徑在100μm 以上的顆粒物;b.靜電除塵。將廢氣引入到含有靜電網(wǎng)的設備中,通過(guò)靜電吸附作用,將這些顆粒物吸附到靜電網(wǎng)上,一段時(shí)間后抽出靜電網(wǎng)進(jìn)行清理;c.袋式除塵。使用高分子膜組成的濾布,讓廢氣通過(guò)濾布。廢氣中的顆粒物會(huì )被阻擋在濾布一側,通過(guò)定期清洗濾布可以達到除塵目的。
(2)酸性氣體的治理措施。a.爐內摻鈣脫硫系統。該系統的原理是使石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(jìn)行反應實(shí)現爐內摻鈣脫硫。將石灰石粉磨分解成氧化鈣和二氧化碳,再與煙氣中二氧化硫,反應生成亞硫酸鈣和硫酸鈣,終被氧化成硫酸鈣。b.半干法脫硫系統。半干法脫硫工藝是采用石灰石或石灰作為吸收劑同鍋爐尾部煙氣在吸收塔內接觸反應,使漿液中碳酸鈣同煙氣中二氧化硫反應生成石膏(CaSO4·2H2O),同時(shí)煙氣中部分其它污染物,如粉塵,HCl,HF,SO3。
(3)重金屬類(lèi)氣體的防治措施??紤]到廢氣中的重金屬物質(zhì)具有不易分解的特點(diǎn),通常采用吸附法,將這些重金屬集中收集起來(lái),當重金屬達到量后,將其回收后重新利用。常用的吸收工具是活性炭纖維,是一種在活性炭基礎上景觀(guān)改良加工后形成的新型材料,活性炭纖維內部密布納米孔,增加了活性炭纖維內部的吸附表面積。讓焚燒廠(chǎng)廢氣吹過(guò)活性炭纖維,可以將其中的重金屬顆粒吸附到活性炭纖維表面,一段時(shí)間后將活性炭纖維抽出,采用吹掃等方式,將這些重金屬分離出來(lái)。
(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(kāi)始分解,設計上保持爐內溫度高于850℃,流化床焚燒爐內燃燒氣體在850℃以上停留時(shí)間不少于2 秒,以充分分解煙氣中有機物。在尾部煙氣處理時(shí),設計在燃燒廢氣進(jìn)入除塵器前噴入活性炭,用以吸附煙氣中的二噁英和重金屬,然后再經(jīng)過(guò)布袋除塵器。在焚燒爐二燃室設置二次空氣噴嘴,使得煙氣中未燃燒的物質(zhì)與空氣充分接觸燃燒,避免二噁英前身物質(zhì)的生成。設計上根據垃圾特性確定過(guò)??諝庀禂禐?.6 左右,同時(shí)保證了的焚燒溫度以及充分焚燒。
4 一種生活垃圾焚燒廠(chǎng)廢氣治理系統
(1)廢氣治理流程。隨著(zhù)生活垃圾焚燒廠(chǎng)廢氣污染得到社會(huì )各界越來(lái)越多的重視,一些配套的焚燒廠(chǎng)煙氣處理系統也逐漸研發(fā)和投入使用。雖然在具體組成系統上有所差異,但是基本處理流程大體類(lèi)似,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)其廢氣處理流程為:先將收集到的廢氣輸送到減溫塔中進(jìn)行降溫處理,同時(shí)對煙氣中的灰塵、顆粒等進(jìn)行排除。降溫后的廢氣,先后通過(guò)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。將初步凈化后的廢氣再通過(guò)袋式除塵器、濕式洗滌塔進(jìn)行進(jìn)一步處理,將其中的酸性氣體、氮氧化物等有害物質(zhì)清理干凈,排出相對清潔的氣體。
(2)系統組成。該套廢氣處理系統中主要的功能性設備包括:a.減溫塔??梢詫⒉煌瑴囟鹊膹U氣,降溫至恒定的130-150℃,其目的是滿(mǎn)足后期濕式洗滌塔正常工作的要求。另外減溫塔也附帶有除塵作用,可以對廢氣中大顆粒固體物質(zhì)進(jìn)行簡(jiǎn)單的吸附。b.熟石灰與活性炭噴射系統。兩種物質(zhì)均用噴射風(fēng)機噴人減溫塔和袋式除塵器之間的管道中。在此,熟石灰與煙氣中的酸性氣體(SO2、HCl等)進(jìn)行反應,可以煙氣中70%的HCl 與30%的SO2,活性炭將吸收煙氣中的二噁英和重金屬等有害物質(zhì)。與熟石灰和活性炭反應后的煙氣帶著(zhù)飛灰和各種粉塵進(jìn)人袋式除塵器。c.濕式洗滌塔。其中包含堿液槽,可以通過(guò)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、硫化物均屬于酸性氣體)吸收掉,并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后,氣體中不可避免會(huì )夾雜一些石灰,袋式除塵器可以對氣體進(jìn)行二次凈化處理,保證氣體中固體顆粒物的含量降低至1%以下。
生活垃圾焚燒廠(chǎng)在率的完成生活垃圾化處理的同時(shí),其排放廢氣中可能污染空氣環(huán)境的問(wèn)題也引發(fā)了社會(huì )各界的共同關(guān)注。對于這些廢氣的處理,應當分析廢氣主要組成成分,然后選擇針對性的處理方法,將這些危害物通過(guò)化學(xué)反應、物理吸附等方式,減輕對環(huán)境的危害。除了對廢氣進(jìn)行清潔處理外,經(jīng)過(guò)垃圾焚燒從高溫處理后產(chǎn)生的廢氣,本身也含有加多的熱能,可以將其集中收集起來(lái)用于發(fā)電,這也是對焚燒廠(chǎng)排放廢氣的一種利用方式。