李 超， 惠曉梅， 衛(wèi) 麗

（山西省生態(tài)環(huán)境研究中心，山西 太原 030009）

引 言

固體廢物的處置方法主要包括填埋、焚燒和資源化利用。填埋因處置能力有限、需要占用大量土地而受到了較大的限制。固體廢物的資源化利用，既能回收資源，減少自然礦產(chǎn)的消耗，又能減少對生態(tài)環(huán)境的污染，是固體廢物處置的主要發(fā)展方向。不過，由于固體廢物種類繁多，各地經(jīng)濟情況不同，相當(dāng)數(shù)量的固體廢物難以資源化利用，因此還需要進行焚燒處置。

固體廢物焚燒能夠最大程度地實現(xiàn)廢物的減量化，減少后續(xù)處置的難度。但是，在固體廢物處置過程中，仍會產(chǎn)生一定的污染物，特別是還會產(chǎn)生危險廢物，需要我們注意。為了提高固體廢物焚燒處置技術(shù)水平，減少對環(huán)境可能造成的危害，本文就3種典型的固體廢物焚燒處置工藝進行了研究，分析了危險廢物產(chǎn)生規(guī)律和危害特性，從而為固體廢物焚燒處置行業(yè)管理提供參考。

1 固體廢物焚燒典型工藝

不同固體廢物的焚燒要求不同，本文按固體廢物種類對典型焚燒工藝進行分類。

1.1 生活垃圾焚燒典型工藝

生活垃圾焚燒主要采用的是流化床焚燒爐，焚燒產(chǎn)生的熱量一般用于發(fā)電。采用過氧燃燒的處理方式和袋式除塵設(shè)備，燃料以原煤為主，輔助燃料還有樹枝、秸稈等易燃物質(zhì)，運行方式以連續(xù)式為主，所安裝的除酸設(shè)備均為半干式，有少數(shù)設(shè)備配套了除酸設(shè)施?；钚蕴績艋绞揭試娙霝橹?。所產(chǎn)生的飛灰主要采用穩(wěn)定化后填埋的方式。

生活垃圾焚燒工藝一般包括：儲存與進料系統(tǒng)、焚燒系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)、垃圾熱能利用系統(tǒng)、灰渣處理系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)和其他輔助系統(tǒng)。生活垃圾典型焚燒工藝的流程如圖1所示。

圖1 生活垃圾典型焚燒工藝流程示意圖

由圖1可知，生活垃圾焚燒過程中危險廢物產(chǎn)生環(huán)節(jié)如下：

1）半干式除酸階段。一般所采用的中和劑為石灰乳液。煙氣進入反應(yīng)塔后，與石灰乳液反應(yīng)，生成CaF2、CaSO4和CaSO3等產(chǎn)物。同時，吸附二噁英和重金屬等有害物質(zhì)。反應(yīng)后的中和劑，在袋式除塵器中和其他粉塵一起被捕集下來。

2）活性炭吸附階段。為了降低二噁英和重金屬等污染物的排放量，煙氣在進入布袋除塵器之前噴入活性炭進行吸附。吸附后的活性炭，在袋式除塵器中和其他粉塵一起被捕集下來。

3）煙氣除塵階段。危險廢物為焚燒飛灰，屬于HW18 802-002-18，產(chǎn)生系數(shù)與焚燒垃圾的組成有關(guān)。飛灰產(chǎn)生系數(shù)一般為740t/（萬t垃圾）。由于廢中和劑、活性炭隨焚燒飛灰一同在袋式除塵器中被收集，其總產(chǎn)生系數(shù)增加至1 140t/（萬t垃圾）。由于生活垃圾未分類、熱值較低，需要摻煤、樹枝等輔助染料混燒，因此，飛灰量受垃圾處理量、煤粉及其他摻燒比例、除塵設(shè)備種類、除塵器前干法或半干法脫硫或脫酸藥劑投加量、活性炭投加量、除塵效率等因素影響。

1.2 醫(yī)療廢物焚燒典型工藝

熱解爐焚燒工藝是典型的醫(yī)療廢物焚燒工藝。主要采用缺氧熱解燃燒的處理方式，以重油和柴油為主要的輔助燃料，運行方式以間歇式為主，大多采用了袋式除塵設(shè)備。除酸工藝中，半干式、干式和濕法比例相當(dāng)。活性炭凈化方式以噴入為主。飛灰的處理方式主要包括穩(wěn)定化后填埋和直接進入危險廢物填埋場。

醫(yī)療廢物焚燒系統(tǒng)一般包括進料系統(tǒng)、焚燒系統(tǒng)、燃燒空氣系統(tǒng)、輔助燃燒裝置、熱能利用系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)、殘渣處理系統(tǒng)和其他輔助系統(tǒng)。醫(yī)療廢物焚燒的典型工藝流程圖如圖2所示。

圖2 醫(yī)療廢物典型焚燒工藝流程示意圖

醫(yī)療廢物焚燒過程中危險廢物的產(chǎn)生環(huán)節(jié)如下：

1）污水處理階段。醫(yī)療廢物運輸車輛清洗水和醫(yī)療廢物滲濾液處理過程產(chǎn)生的污泥屬于危險廢物，廢物代碼為HW49 802-006-49，污泥（80%含水率）產(chǎn)生系數(shù)與廢水量和處理工藝有關(guān)。

2）煙氣除塵階段。焚燒飛灰與從煙氣中收集的焚燒飛灰和更換下的濾袋均屬于危險廢物。焚燒飛灰產(chǎn)生系數(shù)與醫(yī)療廢物組成成分、焚燒量等因素有關(guān)。一般飛灰產(chǎn)生系數(shù)為158t/（萬t垃圾）。濾袋由于吸附了大量的焚燒飛灰，具有同飛灰相同的危險特性，根據(jù)《醫(yī)療廢物集中焚燒處置工程技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 177-2005）中的規(guī)定，更換的濾袋屬于危險廢物，產(chǎn)生系數(shù)需要根據(jù)濾袋規(guī)格、使用時間、更換頻率等具體情況進行分析。

3）活性炭吸附階段。與生活垃圾焚燒工藝不同，醫(yī)療廢物焚燒工藝中，將活性炭置于袋式除塵器之后的吸附塔固定床中，定期更換。廢活性炭與焚燒飛灰分類收集。廢活性炭吸附有二噁英、重金屬等有害物質(zhì)，屬于HW18 802-005-18。廢活性炭產(chǎn)生量受煙氣組成、除塵效率等因素的影響，廢活性炭產(chǎn)生系數(shù)在6t/（萬t垃圾）左右。

4）廢棄的防護用品。根據(jù)《醫(yī)療廢物集中焚燒處置工程技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 177-2005）中的規(guī)定，在整個焚燒工藝過程中，操作人員使用過的防護用品也屬于危險廢物，其危險特性主要來源于對周圍環(huán)境中焚燒飛灰和其他危險物質(zhì)的吸附。

由于在醫(yī)療廢物焚燒的過程中，廢濾袋和廢棄防護用品與其他廢物相比產(chǎn)生量很小，因此可基本忽略不計。

1.3 危險廢物焚燒典型工藝

危險廢物焚燒一般采用水泥窯協(xié)同處置工藝，包括廢物稱量、危險廢物貯存、預(yù)處理、廢物投加、回轉(zhuǎn)窯焚燒、窯灰返回和旁路放風(fēng)等系統(tǒng)。工藝流程如圖3所示。

圖3 危險廢物典型焚燒工藝流程示意圖

在水泥窯共處置危險廢物工藝中，只有廢物焚燒產(chǎn)生的飛灰屬于危險廢物。不過，焚燒飛灰在除塵器中被收集后，會再次返回生料倉作為水泥原料，因此不會向外界排放。為避免揮發(fā)性元素和物質(zhì)（如，Hg、Tl、Pb、Cd、As、堿金屬氯化物、堿金屬硫酸鹽等）在水泥窯內(nèi)的過度累積，在排放煙氣中發(fā)現(xiàn)揮發(fā)性元素和物質(zhì)濃度過高時，可將除塵器收集的窯灰中的一部分排出水泥窯循環(huán)系統(tǒng)，或進行旁路放風(fēng)。排放出的飛灰和旁路放風(fēng)收集到的灰塵，可采用直接摻加入水泥熟料的處置方式。但是，應(yīng)嚴(yán)格控制其摻加比例，確保水泥產(chǎn)品中的氯、堿、硫含量滿足要求。

由上可知，在整個水泥窯共處置危險廢物工藝中，除水泥窯循環(huán)系統(tǒng)排出的窯灰和旁路放風(fēng)收集的粉塵外，不會產(chǎn)生其他危險廢物。而產(chǎn)生的窯灰和粉塵，也大多采取直接摻入熟料的處置方式，一般不需出廠處置，因此可以認(rèn)為不產(chǎn)生危險廢物。

2 重點危險廢物分析

根據(jù)《國家危險廢物名錄》（2008版）和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，固體廢物焚燒行業(yè)產(chǎn)生的危險廢物包括：HW18焚燒處置殘渣大類中的生活垃圾焚燒飛灰、危險廢物焚燒、熱解等處置過程產(chǎn)生的底渣和飛灰、固體廢物及液態(tài)廢物焚燒過程中廢氣處理產(chǎn)生的廢活性炭、濾餅，HW49其他廢物中的危險廢物物化處理過程中產(chǎn)生的廢水處理污泥和殘渣，未列入《名錄》的廢棄濾袋和廢棄防護用品。根據(jù)各類危險廢物產(chǎn)生量，確定固體廢物焚燒處置行業(yè)產(chǎn)生的重點危險廢物為焚燒飛灰。

焚燒飛灰是固體廢物焚燒后在熱回收利用系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)收集的物質(zhì)，飛灰的主要化學(xué)組成為Cl、Ca、K、Na、Si、Al和 O 等［1］，顆粒粒徑較小，一般在4μm～100μm，容易懸浮在大氣中增加空氣顆粒物濃度。飛灰具有一定的孔隙結(jié)構(gòu)，孔徑主要分布為0.3μm～1.5μm。在垃圾焚燒過程中，容易吸附重金屬和二噁英等污染物。

飛灰的環(huán)境危害主要表現(xiàn)在重金屬污染、溶解鹽污染和二噁英及呋喃等有機物污染3個方面［2］：

1）重金屬污染。飛灰中的重金屬主要有鉛、汞、鋅、銅、鉻等，具體種類與含量與所焚燒的廢物種類有關(guān)，其浸出毒性一般都超過危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)。其中，以鉛、鎘、鋅的超標(biāo)較多。飛灰的粒徑對重金屬含量及浸出毒性均有較大影響［3］，不同的浸出方法對飛灰中重金屬的溶出率影響也非常顯著。

2）溶解鹽污染。飛灰中的溶解鹽主要是Ca、Na和K的氯化物。大量氯化物的存在不僅會污染水體，而且會提高其他污染物的溶出性［4］，如，鉛和鋅。另外，也不利于飛灰的固化處理。我國飛灰中氯化物較高的原因在于焚燒廢物中較高的有機垃圾含量。

3）有機物污染。飛灰的孔隙結(jié)構(gòu)決定了其具有較強的有機物吸附能力。根據(jù)相關(guān)研究報道［5］，飛灰中二噁英/呋喃毒性當(dāng)量規(guī)定為約10ng/g。在飛灰運輸、貯存、處理和處置的過程中，這些污染物可能會通過溶出、揮發(fā)等途徑進入自然環(huán)境，從而對人體健康和環(huán)境造成危害。

生活垃圾和醫(yī)療廢物焚燒產(chǎn)生的焚燒飛灰，主要組成成分均以SiO2、Al2O3和CaO為主。在生活垃圾焚燒過程中，需摻加一定的煤炭輔助燃燒，因此會因摻加燃煤而增加飛灰產(chǎn)生量。不過同時，大量燃煤灰分的加入，會稀釋焚燒飛灰中的污染物濃度，降低其危害特性。所以，與醫(yī)療廢物相比，生活垃圾焚燒飛灰危害性較小。另外，除受焚燒對象組成影響之外，2類焚燒飛灰的差別還與所采用的焚燒工藝有關(guān)，因此，需要通過對具體情況的分析確定合理的飛灰處置方式。

3 結(jié)論

固體廢物焚燒處置行業(yè)，在處置廢物的同時也產(chǎn)生危險廢物，焚燒飛灰是該行業(yè)的重點危險廢物。不同處置企業(yè)，由于焚燒對象和焚燒工藝的差別，產(chǎn)生的焚燒飛灰性質(zhì)差異顯著，因此，企業(yè)應(yīng)根據(jù)具體情況確定合理的處置方式。

［1］ 王軍，蔣建國，隋繼超，等.垃圾焚燒飛灰基本性質(zhì)的研究［J］.環(huán)境科學(xué)，2006，27（11）：2283-2287.

［2］ 何品晶，章驊，王正達，等.生活垃圾焚燒飛灰的污染特性［J］.同濟大學(xué)學(xué)報，2003，3（8）：972-976.

［3］ 劉思辰，江長勝，李慶玲，等.重慶市垃圾焚燒飛灰中重金屬含量及浸出毒性分析［J］.西南師范大學(xué)學(xué)報，2013，38（1）：101-107.

［4］ Chandeler A J，Eighmy T T，Hartlen J，et al.Municipal solid aste incinerator residues［M］.Netherlands：Elsevier Science B V，1997：454-472.

［5］ Sakai S，Urano S，Takatsuki H.Leaching behavior of PCBs and PCDDs/DFs from some waste materials［J］.Waste Management，2000，20（2/3）：241-247.