生活垃圾焚烧过程的危害物质及四大污染物详析

1.3重金属

垃圾焚烧烟气中的金属化合物一般由垃圾中所含的金属氧化物和盐类组成。这些金属来源于垃圾中的油漆、电池、灯管、化学溶剂、废油、油墨等，其中含有汞、镉、铅等微量有害元素。重金属在焚烧过程中不能被生成和破坏，它们将发生迁移和转化，最后几乎以相同的数量排入环境，最终通过大气、饮水、食物等渠道为人体所摄取而造成危害。

在焚烧过程中，挥发态的重金属及其化合物随着烟气离开焚烧区域后将经历冷凝过程，形成直径很小的颗粒，这些富集了有毒金属的细小颗粒会被排放到大气中，亦会一直停留在灰烬及其它残余物内。垃圾焚烧排放粉尘中所含的重金属主要存在于可吸入颗粒物中，这些粉尘可溶于水和酸中。

重金属不能被微生物分解且能在生物体内富集，或形成其它毒性更强的化合物，对人体的组织器官产生致癌、致变作用。目前随着空气污染控制技术的不断改良，除汞外焚烧炉烟气中的重金属含量已大为降低。然而，现代化焚烧炉所排放的重金属数量，仍有可能在环境和人体中累积起来。并且烟气中重金属的含量降低将意味着更多的重金属进入灰烬中，当灰烬随意被弃置时仍会造成环境污染。

1.4烟尘

主要是烟气中夹带的不可燃物质及燃烧产物。垃圾中可燃组分因燃烧不完全会形成黑烟，黑烟中含有大量的碳粒子，对人体危害大的重金属主要集中于小于3μm的颗粒物中。

垃圾焚烧烟气污染控制

垃圾焚烧生成的污染物来源于垃圾组分，其存在形式及数量与焚烧条件和净化系统密切相关。从污染物的产生及其排放过程看，控制垃圾焚烧产生的二次污染可以采取以下措施。

2.1垃圾的收集与预处理

按照《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2014）的要求，危险废物不得进入生活垃圾焚烧厂处理，因此要控制污染物的产生，必须从源头上加以避免，所以应积极开展垃圾分类收集，通过分类收集或预分拣控制生活垃圾中氯和重金属含量高的有害物质进入垃圾焚烧厂。

2.2控制烟气污染物的产生

根据烟气污染物的形成机理，控制垃圾焚烧条件，使燃烧处于良好状态，减少有害物质的生成。

2.2.1运用合适的炉膛和炉排结构，使垃圾在焚烧炉得以充分燃烧。而衡量垃圾是否充分燃烧的指标之一是烟气中CO的浓度，CO浓度越低说明燃烧越充分，比较理想的CO浓度指标是低于60mg/m3。

2.2.2控制焚烧炉内烟气出口温度不低于850℃，烟气在炉膛及二次燃烧室内的停留时间不小于2s，O2的浓度不少于6%，并合理控制助燃空气的风量、温度和注入位置。

2.2.3由于NOx在高温充分氧化的条件下更易生成，与减少二恶英的控制条件矛盾，一般在燃烧实际运行中保证在垃圾可燃组分充分燃烧的基础上，再兼顾NOx的产生。现在普遍处理措施是在烟气处理系统中增加脱硝装置。

3.烟气净化处理

烟气净化系统是城市生活垃圾焚烧污染控制的关键，烟气净化后各种污染物的排放浓度应达到新国标的规定。目前国内烟气净化普遍采用半干法+干法+活性炭吸附+布袋除尘工艺，分为两步：第一步脱酸，除去酸性气体；第二步除尘，收集颗粒物、重金属和二噁英类有机物。

3.3.1除尘

除尘器是烟气净化系统的末端设备。国标GB18485-2014中规定生活垃圾焚烧炉除尘装置必须采用袋式除尘器。袋式除尘器不仅收捕一般颗粒物，而且能收除挥发性重金属或其氯化物、硫酸盐或氧化物凝结成直径≤0.5μm的气溶胶，还能收除吸附在灰分或活性炭颗粒上的二恶英等有机类污染物。

袋式除尘系统中的布袋是由玻璃纤维制成滤布，对尾气进行过滤，达到除尘及吸附二噁英的目的。烟尘颗粒在滤布表面堆积形成致密的薄层，因此布袋式除尘器对粉尘去除率一般都很高。受布袋玻璃纤维的耐热强度限制，尾气温度一般须控制在250℃左右，低于二噁英的再合成温度。

3.3.2二恶英类和重金属污染物的去除

二噁英及重金属在飞灰和炉渣中的比例差别很大。由于飞灰的比表面积很大，对二噁英有很强的吸附作用，导致飞灰中二噁英浓度很高，通常占焚烧过程二恶英总排放量的70%左右。而大部分的重金属（＞70%）都仍留存于炉渣中，仅Hg和Cd在高温下挥发，进入飞灰中或小部分随焚烧烟气排放。

为提高烟气中二噁英类和重金属污染物的去除率，可以采取以下方法：（1）减少烟气在200~350℃温度域的停留时间，有利于减少二噁英类污染物再次生成，控制除尘器入口烟气温度低于200℃，有利于有机类及重金属污染物的脱除，即在设计和运行中采用“温度控制”；（2）在喷雾反应塔和除尘器之间，通过混粉器在烟气中喷入活性炭或多孔性吸附剂，可吸附二噁英类和重金属污染物，再用布袋除尘器捕集。

3.3.3酸性气体的去除

酸性气体HCl、SOx、HF通常利用Ca（OH）2、NaOH等碱性物质采用湿法、干法或半干法中和吸收去除。其中，湿法技术效率高，可达97%以上，但有大量污水排出，造成再次污染。干法技术无污水排放，但脱除效率仅达60%～70%。半干法技术有较高的脱除效率（可达90%左右），药品用量少，且无污水排放，因此为烟气脱酸的主要适用技术。

半干法脱酸装置包括给料系统、混合系统和反应系统，一般设置在除尘器之前。脱酸剂CaO在给料系统制成粉状Ca（OH）2，再进入混合系统与烟气、少量的水充分混合，最后以喷雾状进入反应系统。HCl、SOx、HF等酸性成分被吸收，生成中性、干燥的细小固体颗粒，随烟气进入下一步净化系统。

主要反应有：

2HCl+Ca（OH）2＝CaCl2+2H2O

SO2+Ca（OH）2＝CaSO3+H2O

半干法工艺要充分考虑固体物质的干燥问题，防止固体物质在收集时发生堵塞与粘附。

3.3.4脱硝

常采用氨接触还原法来控制NOx的排放。起还原作用的氨水与烟气中的NOx反应，在充当催化剂的活性炭的作用下，NOx被还原为无害的氮气和水。NOx的排放量可减少90%以上，脱硝效果好。

化学反应如下：

4NO+4NH3＋O2＝4N2+6H2O

6NO2+8NH3＝7N2+12H2O

3.3.5灰渣处理

除尘设备收集的焚烧飞灰与垃圾焚烧炉渣应分别收集、贮存和运输。飞灰按危险废物处理，而炉渣按一般固体废物处理。除尘器收集下来的飞灰，经过添加螯合剂固化后送至飞灰暂存间，经检测合格后用专用密闭车辆送出填埋。由于飞灰中含有大量重金属及有机类污染物是危险废物，填埋前必须先进行固化处理或稳定化处理。炉渣中重金属浓度非常低，可以认为基本上没有什么毒性，被收集与冷却后，输送至炉坑，再由运输车送往填埋场作最终处理，或用作路基或建筑材料。

总之，以上所述技术的充分应用，能保证垃圾焚烧处理产生污染物的控制排放。是不是有更洁净的燃烧技术，能实现垃圾焚烧污染物的近“零排放”呢？

当今，发电企业节能减排中最据前沿和炙手可热的富氧燃烧技术和二氧化碳捕捉技术，特别值得垃圾焚烧污染物实现近“零排放”借鉴！

富氧燃烧技术被发达国家称之为“资源创造性洁净燃烧技术。城市垃圾焚烧处理，富氧燃烧会使垃圾着火点下降，火焰温度升高。而且由于焚烧产生的烟气多次被循环处理，大大低于排放标准，实现近零排放！因富氧燃烧助燃气体中惰性成分的氮气浓度大大降低，大大减少了这部分的热损失，无谓的能源消耗大幅度降低，同时烟气无需外加脱硝处理即可实现“近零”排放。

富氧燃烧，大大提高了燃烧温度，大幅度减少烟气在200∽350℃温度域的停留时间，同时彻底解决了由于NOx在高温充分氧化的条件下更易生成，与减少二噁英强化燃烧的控制条件矛盾。相关的实验证明，高温下，酸性气体、微量有机化合物、噁英等较低温会大幅度的减少生成。同时由于烟气的多次循环利用，减少了燃烧气体的排放总量。从而，有效地控制了焚烧烟气污染物的排放！

总之，通用垃圾焚烧产生烟气后的处理，会因富氧燃烧垃圾技术的应用，变成了焚烧前的有效控制，从源头上实现污染物的控制。尽管此技术在实际操作中还有很多的问题有待研究，但其在垃圾焚烧处理上的开发应用，必将成为超低排放的技术发展方向，为实现垃圾焚烧处理超低排放开拓出一条实用而经济的新技术。