在生活垃圾焚烧处理方面,采用焚烧发电方式可以简化处理工艺,实现垃圾的资源化利用和减量化处理。但在工艺生产控制方面,未能合理处置焚烧产生的烟气,将带来严重大气污染,给环境带来不良影响。因此,还应加强垃圾焚烧发电烟气治理技术研究,以便结合项目特征提出科学治理措施,使环境保护得到加强。
现阶段,城市生活垃圾主要分为有机物、无机物和可回收物,其中有机物又划分为可燃和可腐两类。根据不同垃圾属性,可采用焚烧、堆肥、填埋等多种不同处理技术[1]。但从总体来看,随着塑料、纺织物等各类物质用量的不断增多,垃圾热值不断增长,因此多采用焚烧处理方式。在垃圾焚烧处理技术取得快速发展的情况下,多个城市开始建设垃圾焚烧发电项目,以实现垃圾资源化和减量化处理。而焚烧过程将产生大量烟气中包含氮氧化物、二氧化硫、硫化氢、二噁英、重金属、粉尘颗粒等各种污染物,容易给环境带来较大影响。
氮氧化物、二氧化硫、硫化氢等属于常见污染物,大多带有一定酸性,将给大气带来严重污染。其中,硫化氢、氨气等气体则带有恶臭气味,将直接影响周围人群正常生活。
在符合酸性气体生产条件的同时,垃圾焚烧也将产生二噁英,即含氧原子连接苯环的有机氯化合物,带有较强毒性[2]。在垃圾焚烧过程中,部分垃圾本身含有二噁英,燃烧时将释放该种有毒物。而部分含氯有机物在燃烧过程中会产生氯酚、氯苯等物质,在250-400℃条件下受到催化,将反应得到二噁英,使大气环境受到破坏。
生活垃圾中,如电池、温度计、灯管等废物存在汞、镉等重金属元素,焚烧后部分以气体状态挥发。在重金属饱和温度较低时,在烟气中的比重也越大。重金属不仅有毒,也带有致癌特点,将给环境带来破坏的同时,给人体带来较大危害。此外,烟气中也含有大量粉尘颗粒物,直接排放至空气中将引发大气污染,并给人员人身安全带来威胁。
在垃圾焚烧处理方面,能够采用的大气污染治理技术较多,实际还要结合焚烧炉烟气排放情况科学选用污染治理技术,确保大气环境得到有效治理。
在垃圾焚烧烟气处理方面,针对氮氧化物和二氧化硫等常规污染物,拥有成熟的治理技术。在氮氧化物治理上,可以采用脱硝工艺,主要包含干法和湿法两类。其中,干法脱硝包含催化还原法SCR、选择性非催化还原法SNCR两类。应用SCR,需要进行炉后脱硝,利用金属催化剂使尿素或氨气与氮氧化物反应,得到氮气和水,具有较高脱硝效率,成本较低,因此为电站烟气脱硝主流技术[3]。但采用该技术将产生三氧化硫等物质,不治理同样会引起大气污染。采用SNCR技术,使用含有氨基的还原剂与氮氧化物反应,得到氨和水,脱除效率与反应温度、时间等因素有关,需要做好工艺控制。采用湿法脱硝,可以利用稀硝酸和碱性溶液对氮氧化物进行处理,产生的废液较多。
对二氧化硫、硫化氢等酸性气体进行治理,可以采用干法、湿法或半干法。实施干法脱酸,可以在烟道或反应器中喷入碱性石灰粉,实现酸碱中和,二氧化硫去除率可以达到30%,盐酸可以达到60%,去除效率不高,且反应物消耗较大。采用湿法脱酸,利用湿式洗烟塔使酸性气体与碱性液中和,去除率较高,但成本也较高,并且需要进行废水处理。采用半干法处理,需采用乳泥状氢氧化钙与烟气反应,能够使脱除率得到提升,同时减少废水产生。为治理恶臭污染,需要做好垃圾密封处理,将渗滤液统一收集至处理站进行处理,避免臭味扩散。
在二噁英治理上,首先需要做好垃圾分类,将含氯化合物和二噁英的垃圾专门处理。在垃圾焚烧方面,可采用“3T+E”法保证垃圾在炉膛内充分燃烧,通过二次空气旋喷做到使反应物混合均匀。氧气浓度至少达到6%,避免二噁英在炉外低温条件下再次生成。进入余热炉前温度达到850℃,烟气停留时间达到2s以上,确保二噁英能够完全分解。在炉后进行二噁英处理,可以在烟道内喷入粉末状活性炭进行物理吸附。温度较低,可以采用二氧化钛对二噁英进行催化氧化分解,但需要保证烟气浓度不超10mg/m³,能够使排放烟气的二噁英浓度在0.002-0.05ng/m³之间。
在其他污染物治理上,主要采用除尘器。重金属元素在离开炉膛后,饱和温度高的能够凝结,直接利用除尘器去除。饱和温度较低的利用活性炭吸附,然后利用除尘器去除。在治理技术应用上,多在布袋除尘器前的烟道喷入活性炭,也可以引入活性炭滤床进行尾气处理。在粉尘颗粒物治理上,也多采用布袋除尘器,能够达到99.8%以上脱除效果。如果采用电除尘器进行治理,需要在前端设置喷雾喷水,使管道温度得到降低。配合采用脱硫剂泥浆,能够较好进行有毒物质吸收。但在粉尘颗粒治理上,针对亚微米粒子,采用布袋除尘器可以取得更好治理效果。
在垃圾焚烧发电项目建设过程中,受环境条件、环保要求等因素限制,通常采用不同垃圾处理和大气污染治理组合工艺,还要加强环境影响评价,保证污染治理效果。
某生活垃圾焚烧发电项目建设在市区以北7km位置,规模达到500t/d,发电达到7.5MW。工艺采用多级机械炉排焚烧炉,无需辅助燃料可直接用于对低热值、高水分垃圾进行焚烧处理。项目所在位置距离市区较近,同时周围1km和1.5km位置各分布有一个村庄,建设80m高烟囱进行烟气排放。考虑到垃圾焚烧将产生大量烟气,还要对项目大气污染治理情况进行评价,确认能否达到环境保护要求。
由于项目处理的生活垃圾未经过分类,垃圾中包含聚氯乙烯、塑料袋等含氯污染物,焚烧容易产生二噁英。针对这一问题,项目采用多级机械炉,确保炉膛温度始终在850℃以上,烟气停留时间在2s以上。由于垃圾可以充分燃烧,因此能够最大限度抑制二噁英的生成。在锅炉排气出口,采用急冷技术进行烟气冷却处理,确保在0.2s内将温度降至100℃以下,避免二噁英产生。项目在烟气治理上,考虑到项目属于市政工程,占地面积有限,同时需要加强投资、运行成本控制,需要采用SNCR炉内脱硝净化工艺。在烟气脱酸方面,采用半干法对二氧化硫等酸性污染物进行处理,利用氢氧化钠作为脱酸剂。相较于其他碱性中和剂,氢氧化钠用量较少,同时不会出现结垢问题,反应效果良好,因此可以保证处理效果稳定,做到达标排放。在二噁英、重金属和粉尘物质处理上,采用活性炭+布袋除尘组合工艺。在垃圾池和车间,配置送风机将恶臭气体抽入焚烧炉,促使负压形成,避免气味分散。在设备检修和停机期间,风机自动开启,将臭气利用风管排入到活性炭装置。在各生产线,需实施烟气在线监测,确保烟气排放达标。
根据烟气浓度监测结果可知,经过净化处理,脱酸效率能够达到85%以上,脱氯效率可以达到95%以上,重金属去除率可以达到90%以上,脱尘效率可以达到99.8%以上。在环境影响评价方面,还要对氮氧化物和二噁英给地区环境带来的污染进行预测,确保烟气治理能够达到生活垃圾焚烧污染控制的GB 18485-2014标准。结合这一要求,可以采用AERMOD模式对污染物浓度分布展开分析。项目所在地区地形较为简单,可以利用国家地质局的DEM地形高程数据展开分析,数据精度能够达到90m。针对地形数据,需要利用AERMAP模型进行处理,将高程分配给污染源、受体等。在8×12km范围内,可建立直角坐标网格,围绕烟囱进行坐标点设定,每100m完成一个网格点设置。根据地区气象资料,可以对气象数据进行模拟预测。利用AERMET实施预处理,可以得到风速、气压、风向、海拔高等数据。
从预测情况来看,在网格内(761,620)位置,氮氧化物浓度最大,能够达到0.0182mg/m³,其次浓度最大位置为(761,1512)和(761,-272),浓度可以达到0.0180mg/m³,位于项目东南、东北和西南方向,主要受NW风影响,使得下风向位置距离厂址2km以内受到主要影响。从总体上来看,浓度达到最大的时间集中在上午7:00-9:00,按照《环境空气质量》展开评价,最大日均质量浓度占比仅达3.91%。
距离较近的村庄氮氧化物日均浓度最大为0.0112mg/m³,因此对环境影响较小,在可接受范围内。从二噁英质量浓度预测分析情况来看,最大不超0.00041pg/m³,占标准值的0.07%。在距离较近的村庄,浓度可以达到0.00015pg/m³,不会给环境带来过大影响。因此从项目环境影响评价结果来看,通过采取科学焚烧方式和大气污染治理技术,能够在实现生活垃圾资源化处理的同时,达到无害化处理目标,确保烟气排放达到环保标准要求。
综上所述,在生活垃圾处理方面还要引入先进工艺技术,促使垃圾处理无害化水平得到提高,从而使项目运行带来的环境影响得到减少。在实践操作中,还要保证垃圾得到充分燃烧,并结合烟气排放情况采取相应的大气污染治理组合工艺。通过加强环境影响评价,可以切实掌握烟气治理效果,使环境保护问题得到解决。
摘要：采用焚烧发电方式进行生活垃圾处理,产生的烟气将带来大气污染,导致周围环境受到影响。基于此,本文在分析生活垃圾焚烧处理对环境产生影响的基础上,对常规污染物、二噁英等治理技术展开了研究,并结合项目实例对大气污染治理工艺组合方法进行了探讨。利用AERMOD模式进行环境影响评价,确认项目环境污染治理效果能够达到标准要求。
关键词：生活垃圾,大气污染,环境影响
[1] 鄂璠.2020中国生态小康指数:95.2大气污染治理进入攻坚期[J].小康,2020(16):54-57.
[2] 杨苑.生态文明视域下大气环境保护的探讨[J].资源节约与环保,2020(04):7.
[3] 辛元元.垃圾处理及大气污染治理技术探究[J].现代工业经济和信息化,2019,9(02):54-55.
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