本文將討論小型焚燒爐的適用原則和運行特點,并對提高環(huán)境污染控制水平提出建議。
作者:上海環(huán)境衛(wèi)生工程設(shè)計院有限公司 蒲敏近年來,隨著農(nóng)村生活水平的穩(wěn)步提高,農(nóng)村生活垃圾的產(chǎn)生量也隨之增加,按中位數(shù)0.521 kg/(人·d)估算,2017年我國農(nóng)村生活垃圾產(chǎn)生量達(dá)1.1×108 t,加之傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)施用農(nóng)家肥的循環(huán)利用系統(tǒng)逐漸失效,農(nóng)村生活垃圾污染問題凸顯。目前,各地大力推進(jìn)農(nóng)村生活垃圾治理,推廣普及“村收集、鎮(zhèn)轉(zhuǎn)運、縣處理”治理模式,但我國國土面積69%為山區(qū)丘陵地形,山區(qū)農(nóng)村人口居住分散、道路交通不便,這種治理模式的運行成本高,難以持續(xù)良性運轉(zhuǎn)。同時,農(nóng)村生活垃圾“進(jìn)城”加劇城市生活垃圾處理處置設(shè)施供需矛盾,而建設(shè)大型焚燒廠又引起大量的“避鄰事件”。而農(nóng)村鎮(zhèn)(鄉(xiāng))以下政區(qū)普遍缺乏全面掌握填埋場作業(yè)技術(shù)的人員,因處理規(guī)模限制,也不能有效率地配置填埋作業(yè)機械。所以,村鎮(zhèn)規(guī)模的垃圾填埋場的實際管理水平一般類似垃圾堆場,衍生污染得不到有效控制,環(huán)境影響嚴(yán)重。因此選用更為合理的技術(shù)處理處置農(nóng)村生活垃圾日益急迫。
大多數(shù)村鎮(zhèn)生活垃圾產(chǎn)生量低于50似,收集點距離大型焚燒設(shè)施大于30 km,小型生活垃圾熱處理爐,如焚燒爐、氣化爐等,具有垃圾減容減量化程度高、投資建設(shè)費用低、選址靈活性好等優(yōu)點,已在部分西南山區(qū)農(nóng)村大量使用。但小型焚燒爐應(yīng)用中,往往管理不規(guī)范,工況不易穩(wěn)定,煙氣凈化系統(tǒng)也比較簡單,難以達(dá)到煙氣排放的控制標(biāo)準(zhǔn)。
筆者將討論小型焚燒爐的適用原則和運行特點,并對提高環(huán)境污染控制水平提出建議。 國內(nèi)的小型MSW焚燒爐主要有3種類型:直接焚燒、氣化燃燒和熱解燃燒,典型的焚燒爐產(chǎn)品見表1,處理能力通常小于50 d/t。
如表1所示,大多數(shù)小型焚燒爐采用了氣化焚燒技術(shù),但很難做到飛灰熔融,飛灰應(yīng)該按照危險廢物相關(guān)法規(guī)處置?。但是農(nóng)村地區(qū)通常無飛灰的處置設(shè)施,因此即使煙氣能達(dá)標(biāo),這些在農(nóng)村地區(qū)運行的焚燒爐仍存在飛灰污染的環(huán)境風(fēng)險。但是采用的熱解后焦炭揮發(fā)分耦合焚燒技術(shù)(以下簡稱熱解耦合焚燒),通過飛灰返燒一熔融模式,存在飛灰玻璃化可能。
我國要求生活垃圾焚燒的排放必須滿足GB 18485--2014標(biāo)準(zhǔn),二惡英排放值需低于0.1 ng/m,飛灰收運和處置需按危險廢物進(jìn)行管理。但是,國內(nèi)農(nóng)村地區(qū)的小型焚燒爐很難配置完善的煙氣凈化系統(tǒng),飛灰安全處置也難以實現(xiàn),因此降低排放物原始污染濃度是一個必然的
選擇。
表2匯總了直接燃燒(兩段式:一燃室和二燃室)、氣化燃燒和熱解耦合燃燒污染物原始排放現(xiàn)場檢測值,數(shù)據(jù)表明,除NO:和NO污染因子外,直接焚燒系統(tǒng)污染物原始濃度都是最高的,而熱解耦合焚燒污染因子原始濃度相對較低,特別是HCl、S02、HCN和HNCO等污染因子,該揮發(fā)分和碳的耦合燃燒在這方面具備較好的優(yōu)勢。
為了降低NO的產(chǎn)生濃度,可以在熱解一耦合燃燒的火焰中心摻人NH。,同時通過將飛灰返回于碳的氣化熔融室進(jìn)行熔融后玻璃化,可以降低飛灰的污染。雖然熱解一耦合燃燒極大地降低了污染物原始排放濃度,但煙氣凈化系統(tǒng)需配置必要的急冷塔、除塵器和脫硝系統(tǒng),以適應(yīng)嚴(yán)格的污染排放標(biāo)準(zhǔn)。對于其他2種焚燒模式,完善的煙氣凈化系統(tǒng)尤其必須,特別是直接焚燒系統(tǒng)。
表3和表4顯示了焚燒爐飛灰和底渣中所含的主要重金屬組分和其滲出特性數(shù)據(jù),其中MSW熱解碳、直接焚燒底灰、耦合焚燒底渣均為實驗室測試數(shù)據(jù),使用同一批次的生活垃圾的制樣;“耦合焚燒底渣(運行)”采樣于規(guī)模15們、24 h運行的焚燒爐。
表3顯示:直接焚燒底灰中的As、Ni、Cu和zn的含量較高,而耦合焚燒底渣中Cr、Nj的含量也較高。HJ/T 299--2007浸出試驗方法采用了酸化的去離子水作為浸出液,固液比為10,由標(biāo)準(zhǔn)GB 5085.3—2007來判斷飛灰是否為危險廢物HJ/T 300---2007的試驗方法采用了醋酸作為提取液,固液比為20,由標(biāo)準(zhǔn)GB 16889—2008來判斷廢物是否適合衛(wèi)生填埋。表4中的數(shù)據(jù)表明,底灰和爐渣均適合填埋,雖玻璃化底渣保留了大部分重金屬,但因其低滲出性,仍然可以按衛(wèi)生填埋方式安全處置。
國內(nèi)運用小型焚燒爐處理鄉(xiāng)村生活垃圾尚處于探索階段,小型焚燒爐主要包括直接焚燒、氣化焚燒和熱解耦合焚燒3種技術(shù)路線,其中熱解耦合焚燒污染排放的原始濃度最低、灰渣重金屬的浸出值最小,可以解決飛灰的出路問題,是有前途的一種技術(shù),但也需要配套煙氣洗滌、飛灰收集和NO。還原設(shè)備方能滿足日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。小型焚燒爐潛在環(huán)境風(fēng)險主要集中在煙氣達(dá)標(biāo)排放和飛灰安全處置方面,應(yīng)該作為政府監(jiān)管的重點。
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