中國城市生活垃圾焚燒處理分析

張磊　孫琪琛　劉寧　蕭謙

摘要：我國城市垃圾量大，分類現(xiàn)狀不合理，且現(xiàn)處理方式仍處于粗放式處理階段。垃圾的焚燒處理具有資源化、占地少、經(jīng)濟效益高等諸多優(yōu)勢，為我國垃圾處理的必行之路。從目前焚燒處理的技術(shù)難題出發(fā)，綜合分析了焚燒處理可能導(dǎo)致的二噁英等污染物的產(chǎn)生和垃圾車滲濾液等問題并提出解決措施。最后進行了總結(jié)展望。

關(guān)鍵詞：城市生活垃圾；焚燒技術(shù)；二次污染防治 ；資源化

中圖分類號：X799.3 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）06-0032-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.018

Abstract ： There is a large amount of urban waste in China. The status quo of classification is irrational， and the processing method is still in the extensive treatment stage. The incineration disposal of garbage has many advantages such as being resource-reserved， occupying less land， and having higher economic benefits， and it is a necessary way for Chinas garbage disposal. Based on the current technical problems of incineration， a comprehensive analysis of the possible causes of pollutants such as dioxin and landfill leachate that may be caused by incineration and their solutions have been proposed. Finally， it concludes with a summary.

Keywords： Municipal solid waste； Incineration technology； Secondary pollution prevention； Resource

中國城市環(huán)境衛(wèi)生協(xié)會2016年統(tǒng)計，我國每年產(chǎn)生近10億噸垃圾，其中生活垃圾產(chǎn)生量約4億噸，建設(shè)垃圾5億噸左右，此外，還有餐廚垃圾1000萬噸左右，現(xiàn)行的填埋、露天堆放等處理方法已遠遠不能滿足處理需求，城市垃圾未能及時處理會造成：（1）侵占土地；（2）污染土壤和水；（3）污染大氣；（4）傳播疾??；（5）引發(fā)爆炸事故等危害。

城市生活垃圾處理一般都經(jīng)過了四個階段：第一階段：著重進行垃圾的無害化處理，體現(xiàn)在保護環(huán)境上；第二階段：在垃圾無害化的基礎(chǔ)上避免二次污染的產(chǎn)生；第三階段：著重提高垃圾的資源化；第四階段：以垃圾的源頭避免為主，資源化實現(xiàn)高度發(fā)展。我國大多數(shù)城市都處在第一階段，向第二階段過渡。

1 城市生活垃圾焚燒法處理

1.1 焚燒法評述

1.1.1 焚燒發(fā)電及其現(xiàn)狀

垃圾焚燒會產(chǎn)生大量的熱能，將其產(chǎn)生的大量余熱進行發(fā)電是現(xiàn)在采用的最主要也是最普遍的資源化方式，也可利用余熱進行供暖、制冷及垃圾的干燥處理等。

晉江市垃圾焚燒發(fā)電綜合處理廠一期工程建成投產(chǎn)發(fā)電，在機爐正常運行250天后，累計焚燒生活垃圾14.3萬t，發(fā)電4128.57kW[12]。上海浦東新區(qū)生活垃圾焚燒廠、浦西江橋生活垃圾焚燒廠、廣州垃圾發(fā)電廠、深圳市南山區(qū)垃圾發(fā)電廠等幾座垃圾發(fā)電廠達到每天垃圾處理能力1000t以上，達到當(dāng)前國際領(lǐng)先水平[13]。

1.1.2 焚燒發(fā)電優(yōu)點和局限性

優(yōu)點：垃圾焚燒發(fā)電能實現(xiàn)垃圾的資源化、無害化、減量化和穩(wěn)定化、占用土地較少，選址余地大、回收與恢復(fù)比較容易，經(jīng)濟效益大。但是相應(yīng)具有局限性如下： 焚燒過程會產(chǎn)生的二次污染的處理技術(shù)比較復(fù)雜、二次污染處理設(shè)備運行費用昂貴、建設(shè)與運作管理要求高、建設(shè)投資比較大、城市生活垃圾處理量允許變動范圍較小、對相關(guān)政策敏感。

1.2 我國垃圾焚燒技術(shù)面臨的問題

首先是我國的垃圾焚燒技術(shù)大多從國外引進，在國內(nèi)生產(chǎn)制造，焚燒設(shè)備的造價過高，而且維修不方便。其次，從國外引進的技術(shù)需要適應(yīng)我國國情，由于國內(nèi)外垃圾成分和特點的差異性使焚燒爐需要進行改進。另外，我國垃圾焚燒的總體技術(shù)水平較低，不利于環(huán)境保護。最后是對焚燒產(chǎn)生的劇毒物質(zhì)二噁英的分析檢測技術(shù)相對落后。

2 垃圾焚燒二次污染問題

2.1 控制污染的重要性

焚燒法的二次污染控制，特別是二噁英的污染與控制，是人們重點關(guān)注的問題，城市生活垃圾焚燒產(chǎn)生的二次污染物主要有焚燒尾氣和焚燒滲濾液，焚燒尾氣中主要包含顆粒物和氣態(tài)污染物，焚燒廠滲濾液屬于高濃度有機廢水，需處理后進行達標(biāo)排放。焚燒尾氣中的二惡英、細顆粒、重金屬、HCl、SOX、NOX等，如果不進行嚴格的防護和控制，會對環(huán)境和人體健康產(chǎn)生較大的危害。

2.2 焚燒尾氣中二噁英的生成及控制

2.2.1 生成機理

生成機理：生活垃圾焚燒中生成二噁英的機理相當(dāng)復(fù)雜。它的主要生成溫度范圍是200～650℃，當(dāng)大于800℃時，二噁英會發(fā)生分解。隨著溫度的降低，當(dāng)溫度低于800℃以后，一部分高溫中分解的二噁英會通過各種方式反應(yīng)，重新生成二噁英。

2.2.2 二噁英的控制

難度：在垃圾焚燒的過程中，垃圾剛進焚燒爐常有升溫的過程，焚燒完畢后又有降溫的過程，此時最易處在二噁英的生產(chǎn)溫度區(qū)間，且在高溫時分解的二噁英又會隨著溫度的降低重新生成，使得二噁英的生成變得難以控制。

控制方法及措施：在垃圾焚燒爐中，尾氣在850℃的溫度停留2s以上可以使絕大部分二噁英分解，在垃圾焚燒過程中，應(yīng)盡可能控制垃圾焚燒的最高溫度和溫度停留時間，使得二噁英能夠充分分解，以減少它的生成[7]。

焚燒前采用垃圾分類收集加工的方式，盡量減少焚燒垃圾中含氯有機物與重金屬的含量。焚燒中改善燃燒技術(shù)和爐內(nèi)燃燒條件，如采用3T燃燒技術(shù)，使?fàn)t膛出口溫度在850℃以上、爐內(nèi)最高溫度滯留時間不低于2s并采用二次空氣噴入法?；虿捎玫虲O燃燒技術(shù)，通過調(diào)整二次風(fēng)的分配，使垃圾充分燃燒，CO的濃度越低，則燃燒越充分，最理想的CO濃度是低于60mg/m3[8]。焚燒后的煙氣中的二噁英的控制，采用活性炭吸附、選擇性催化分解、堿性物質(zhì)吸附等方法處理。

2.3 焚燒尾氣中其他污染物的生成與控制

焚燒尾氣中的顆粒物主要含有飛灰、重金屬、有機污染物等。氣態(tài)污染物主要含有HCl、SOX和NOX等。

2.3.1 產(chǎn)生原因

物理原因產(chǎn)生的顆粒物是指燃燒空氣卷起的微小不燃物、可燃物的灰分等，在燃燒不完全時，未燃碳分、紙灰等也會成為顆粒物的一部分。熱化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的顆粒物是指高溫燃燒室內(nèi)氮化的鹽類，在煙氣冷卻后凝結(jié)成鹽顆粒。焚燒尾氣中的HCl主要來源于垃圾中有機氯燃燒分解產(chǎn)生HCl，或無機氯化物與其他物質(zhì)反應(yīng)生成HCl。焚燒尾氣中的SOX主要來源于垃圾中含硫化合物的焚燒氧化，如紙張和廚房垃圾。焚燒尾氣中的NOX可分為熱力型和燃料型，熱力型NOX來源于空氣中N2和O2在高溫下生成，所占含量較少；燃料型NOX由垃圾中氮元素形成，占70%～80%。多來源于廚房垃圾。

2.3.2 控制方法

小于1.1um的顆粒易于進入肺泡，吸附的有害物質(zhì)易被人體吸收進入到血液中。細顆粒上吸附的重金屬元素包括：Hg、Pd 、Cd、Cr、Cu、Ni、Zn、Mn等。進行控制的方法有：焚燒前采用垃圾分類分揀的方法；焚燒中使溫度控制在600～650℃左右，使得重金屬不升華；焚燒后采取降溫、噴活性炭吸附和催化轉(zhuǎn)變等方式進行控制[9]。HCl的控制可通過向爐內(nèi)噴入磨碎的氫氧化鈣、氫氧化鎂等吸收劑或采用煙氣處理裝置進行處置。SOX 可采用采用堿性介質(zhì)吸收法，常用的介質(zhì)有消石灰。NOX采用燃燒控制和燃燒后尾氣處理的方法控制。

2.4 垃圾焚燒廠滲濾液的處理

垃圾在堆酵過程瀝出的水分，即為垃圾焚燒廠滲濾液，產(chǎn)生量約占垃圾處理量的5%～28%[10]。其成分受垃圾本身的初始含水率、垃圾組分、貯倉溫度空氣濕度等的影響，極其復(fù)雜。

2.4.1 產(chǎn)生原因

垃圾焚燒廠產(chǎn)生的滲濾液主要來自焚燒前儲存在貯坑內(nèi)的垃圾受到一定的擠壓作用后排出的水分和垃圾中有機質(zhì)在貯坑內(nèi)酸性發(fā)酵產(chǎn)生的廢水。

2.4.2 處理方式

①在處理后可直接排放或回用；②在預(yù)處理達標(biāo)后送至污水處理廠處理；③直接運至垃圾填埋場滲濾液處理站處理；④濃縮后回噴到焚燒爐中焚燒。

3 總結(jié)展望

3.1 垃圾分類

3.1.1 “互聯(lián)網(wǎng)+”模式

垃圾分類可融入“互聯(lián)網(wǎng)+”的創(chuàng)新模式，建立手機APP客戶服務(wù)平臺整合資源，或引進企業(yè)從事垃圾分類回收工作的開展，如“志達模式”采取的政府主導(dǎo)下的企業(yè)負責(zé)公民參與的垃圾分類回收模式[3]。打破了長期以來政府獨家壟斷公共供給的局面，通過利益關(guān)聯(lián)機制使得政府、企業(yè)和公民共同參與到垃圾分類這項工作中來，通過合作共治實現(xiàn)三方共贏的目的。

3.1.2 A-B-C理論

生活垃圾循環(huán)利用行為是個體對循環(huán)利用所持有的態(tài)度變量和外部環(huán)境共同作用的結(jié)果。如圖，在第一象限，人一定會實施循環(huán)利用行為；在第三象限，人一定不會實施循環(huán)利用行為；在第二象限，只有態(tài)度的數(shù)值大于外部條件的數(shù)值時會發(fā)生循環(huán)利用；在第四象限，只有只有外部條件的數(shù)值大于態(tài)度的數(shù)值時會發(fā)生循環(huán)利用。

3.2 焚燒技術(shù)

我國的垃圾焚燒技術(shù)在現(xiàn)階段主要依靠從國外引進，缺乏自主研制的垃圾焚燒技術(shù)。由于各國基本國情的差異，從國外引進技術(shù)和設(shè)備需耗費大量資金，又不能實現(xiàn)最好的處理效果。研制出我國自己的城市生活垃圾焚燒技術(shù)成為刻不容緩的事情。

3.3 焚燒污染物控制

垃圾焚燒污染物的控制并不是一件容易的事情，特別是焚燒尾氣的控制具有難以把控的特點。我國應(yīng)吸取國外的經(jīng)驗，致力于技術(shù)的創(chuàng)新，實現(xiàn)我國垃圾焚燒污染控制的新高度。

3.4 焚燒資源化

垃圾焚燒資源化具有較大的開發(fā)市場，垃圾焚燒發(fā)電廠已經(jīng)成為垃圾焚燒熱能的一種重要的利用方式，垃圾焚燒灰渣經(jīng)過處理后也能做為路基等建筑工程材料實現(xiàn)很好的資源利用。我國應(yīng)在垃圾焚燒資源化上投入更多的精力和資金，使垃圾焚燒實現(xiàn)最大的效益化。

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收稿日期：2018-05-18

基金項目：安徽省社會科學(xué)創(chuàng)新發(fā)展研究課題項目“安徽循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園區(qū)產(chǎn)業(yè)集群綠色升級模式研究”（2016CX069）

江蘇高校哲學(xué)社會科學(xué)研究項目（資助）：“環(huán)境倫理學(xué)視野下的霧霾問題研究”（2015SJD001）.

作者簡介：張磊（1983-），男，本科，中級，研究方向為環(huán)境管理和大氣污染物防治。

通訊作者簡介：劉寧（1973-），男，博士，副教授，研究方向為環(huán)境系統(tǒng)分析、環(huán)境管理和環(huán)境政策。