基于新型分類(lèi)收集系統(tǒng)的生活垃圾焚燒過(guò)程污染物控制及其機(jī)理研究.pdf

1、隨著城市化進(jìn)程的加快和城市生活垃圾產(chǎn)生量的不斷增加，城市生活垃圾造成的圍城現(xiàn)象和環(huán)境污染日益突出。城市生活垃圾的處理已成為我國(guó)和世界各國(guó)面臨的重大環(huán)境問(wèn)題。焚燒處理法是目前世界各國(guó)最廣泛采用的處理生活垃圾的有效有段之一。由于我國(guó)現(xiàn)有垃圾的收運(yùn)管理體系相對(duì)落后，垃圾中大量的可回收利用物質(zhì)被直接焚燒造成資源的損失，與建設(shè)“資源節(jié)約型”社會(huì)的目標(biāo)相違背。另一方面，我國(guó)的焚燒技術(shù)起步晚，還缺乏針對(duì)我國(guó)國(guó)情下性質(zhì)復(fù)雜的城市生活垃圾的高效安全的焚燒

2、處理技術(shù)，垃圾焚燒造成的二次污染給環(huán)境帶來(lái)了巨大的壓力。本研究針對(duì)我國(guó)城市生活垃圾的性質(zhì)和變化趨勢(shì)，以資源回收和焚燒污染控制為目標(biāo)，研究建立了新型的垃圾源頭分類(lèi)收集與轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，研究了垃圾分類(lèi)收運(yùn)與焚燒處理綜合技術(shù)體系下，垃圾焚燒爐的系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)控、二噁英類(lèi)和多環(huán)芳烴的形成與污染控制、重金屬的遷移與轉(zhuǎn)化以及焚燒灰渣的資源化，研究結(jié)果對(duì)我國(guó)城市生活垃圾分類(lèi)收集管理體系和與焚燒處理污染物控制技術(shù)適配的完善具有重要現(xiàn)實(shí)意義。研究取得的主要結(jié)論有：

3、 (1)依據(jù)垃圾性質(zhì)的變化趨勢(shì)、資源回收優(yōu)先、簡(jiǎn)單方便易行等原則，確立了將生活垃圾分為廚余垃圾、干垃圾和有害垃圾等三類(lèi)的城市生活垃圾分類(lèi)收集技術(shù)與管理體系。優(yōu)化了分類(lèi)收運(yùn)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)建設(shè)了以廢物資源回收為目的的干垃圾中轉(zhuǎn)站分揀回收體系，建立了“收運(yùn)壓縮+中轉(zhuǎn)垂直壓縮+堆酵脫水”的組合脫水預(yù)處理工藝，構(gòu)建了管理保障體系。通過(guò)運(yùn)行實(shí)施發(fā)現(xiàn)垃圾分類(lèi)投放正確率顯著提高，建立的垃圾分類(lèi)收集方法切實(shí)可行。組分顯著變化導(dǎo)致垃圾含水率和容重升高

4、，但組合脫水工藝可實(shí)現(xiàn)垃圾水分的高效脫除，含水率降低14％以上。 (2)垃圾源頭分類(lèi)收集與分揀回收使紙張、織物、塑料等組分的比例下降，尤其是塑料組分顯著減少達(dá)50％，廚余垃圾成為垃圾的主要組成部分。塑料袋與PVC等塑料組分的大量去除以及廚余垃圾中可溶性無(wú)機(jī)氯鹽類(lèi)通過(guò)脫水去除，直接導(dǎo)致垃圾中Cl元素的顯著降低。組合脫水處理技術(shù)使垃圾濕基低位熱值顯著增加至5000kJ/kg以上。新型的垃圾分類(lèi)收運(yùn)與焚燒處理綜合技術(shù)體系下，垃圾焚燒

5、爐的處理效率顯著提高，在降低助燃系統(tǒng)能耗的同時(shí)可顯著提升垃圾焚燒過(guò)程爐膛溫度。隨著余熱鍋爐熱量系統(tǒng)熱量回收效率顯著增加，汽輪機(jī)-機(jī)組的熱電轉(zhuǎn)化效率顯著提升。 (3)對(duì)焚燒爐煙氣和尾氣中7種2，3，7，8位氯取代的二苯并二噁英PCDDs和10種2，3，7，8位氯取代的二苯并呋喃PCDFs同系物濃度與毒性當(dāng)量的分布特征發(fā)現(xiàn)，煙氣向尾氣轉(zhuǎn)變過(guò)程中PCDFs和PCDFs的分布特征發(fā)生了顯著變化。PCDD/Fs濃度與半干式煙氣處理系統(tǒng)中

6、PCDD/Fs的吸附去除量之間存在線性關(guān)系，PCDD/Fs同系物的濃度分布和活性炭的吸收負(fù)荷是影響二噁英去除效率的關(guān)鍵因素。最高毒性的2，3，7，8-TCDD在布袋除塵器飛灰中富集。共平面PCBs毒性當(dāng)量對(duì)二噁英類(lèi)毒性當(dāng)量的貢獻(xiàn)率不足1％，PCDD/Fs毒性當(dāng)量是影響飛灰二噁英類(lèi)毒性當(dāng)量的決定性因子。垃圾物料的理化性質(zhì)與焚燒爐工況是影響垃圾焚燒過(guò)程二嗯英產(chǎn)生的關(guān)鍵因素。PCDD/Fs的濃度隨著焚燒煙氣中O2.CO、HCl的含量的降低而下

7、降，呈現(xiàn)正相關(guān)。新型的垃圾分類(lèi)收運(yùn)與焚燒處理技術(shù)體系可減少垃圾焚燒過(guò)程二噁英的產(chǎn)生量和毒性當(dāng)量，并使二噁英富集在飛灰中從而降低向大氣排放，由于二噁英排放因子降低至338.92 ng I-TEQ/t MSW。 (4)對(duì)16種多環(huán)芳烴PAHs及7種致癌性PAHs在焚燒爐底渣、余熱鍋爐飛灰、布袋除塵器飛灰中的分布規(guī)律研究發(fā)現(xiàn)，PAHs主要分布富集在焚燒爐底渣中?；以蠵AHs總含量、致癌性PAHs總量、PAHs致癌性毒性當(dāng)量B[a]

8、Peq的順序均為：焚燒爐底渣>余熱鍋爐飛灰>布袋除塵器飛灰。焚燒爐底渣與余熱鍋爐飛灰中PAHs的組成特征相似。新型的垃圾分類(lèi)收運(yùn)與焚燒處理技術(shù)體系下，底渣與飛灰中PAHs致癌性毒性當(dāng)量B[a]Peq均顯著降低。垃圾中的氯源是影響垃圾焚燒過(guò)程中PAHs生成的關(guān)鍵因素。垃圾分類(lèi)收集回收去除塑料和金屬、組合脫水是從源頭著手減少焚燒過(guò)程PAHs生成的兩個(gè)重要環(huán)節(jié)。焚燒爐膛溫度的顯著升高是PAHs生成減少的重要因素之一。垃圾焚燒灰渣中PAHs與C

9、O呈現(xiàn)正相關(guān)，與過(guò)?？諝庀禂?shù)呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，以CO濃度降低和過(guò)剩空氣系數(shù)升高為表征的垃圾燃燒效率提高，是垃圾焚燒灰渣中多環(huán)芳烴生成減少的重要因素。 (5)低揮發(fā)性的Cu、Cr、Ni、Mn等主要分布在焚燒爐底渣中。Hg、Cd、Zn、Pb等揮發(fā)性重金屬因蒸發(fā)并冷凝吸附主要富集在各種飛灰中。焚燒灰渣中重金屬含量水平受垃圾組成、焚燒過(guò)程工況特別是溫度等因素影響。底渣中重金屬含量顯著降低與分揀去除含重金屬的組分有關(guān)。飛灰中重金屬的含量升高與

10、焚燒爐膛溫度的升高、重金屬向飛灰中遷移并富集的速率增加有關(guān)。垃圾焚燒灰渣中各重金屬在“最不利”環(huán)境條件下的最大可浸出量與灰渣中該重金屬的存在形態(tài)直接相關(guān)，與水溶態(tài)、Ca離子交換態(tài)、Ag離子交換態(tài)、酸溶態(tài)等四種易浸出形態(tài)之和存在正相關(guān)性。新型的垃圾分類(lèi)收運(yùn)與焚燒處理技術(shù)體系，有利于重金屬在飛灰中的富集而減少向大氣排放，同時(shí)能降低重金屬易浸出形態(tài)含量從而減少焚燒飛灰作為危險(xiǎn)廢物安全處置時(shí)重金屬浸出的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。 (6)相較于飛灰，焚

11、燒爐底渣的火山灰活性符合作為水泥的人工火山灰質(zhì)混合材料。通過(guò)對(duì)底渣中影響波特蘭水泥性質(zhì)的SiO2、CaO、Al2O3等組分的分析、微粉添加對(duì)混凝土試件強(qiáng)度和水泥膠砂流動(dòng)度的影響研究，垃圾焚燒爐底渣的抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度及活性指數(shù)顯著增加，水泥膠砂的流動(dòng)度顯著降低，而且燒失量降低，易磨性能顯著增加，與垃圾分類(lèi)后組分變化及垃圾焚燒充分、有機(jī)物質(zhì)分解徹底、灰渣顆粒粒徑減少等因素直接相關(guān)。新型的垃圾分類(lèi)收運(yùn)與焚燒處理體系下，焚燒爐底渣符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)