危险废物焚烧污染控制标准及技术探讨

姜启英　徐效民

(1.淄博市辐射环境和危险物监督管理中心，山东 淄博　255000；2.淄博市环境监测站，山东 淄博　255000)

危险废物焚烧污染控制标准及技术探讨

姜启英1徐效民2

(1.淄博市辐射环境和危险物监督管理中心，山东 淄博255000；2.淄博市环境监测站，山东 淄博255000)

【摘要】焚烧作为危险废物安全处置的重要手段之一，二次污染的防治问题不容忽视，现行的国家标准已不能满足危险废物焚烧的污染控制要求。本文对国内外相关的危险废物焚烧排放控制标准进行对比研究，并对危险废物焚烧烟气污染控制最佳实用技术进行分析，为焚烧污染防治和地方标准的制定提供参考。

【关键词】危险废物；焚烧；标准；技术

引言

目前危险废物处置主要采取的技术措施有：化学反应、物理分离、焚烧、填埋等，焚烧处置是最有效、最快捷的处置方式，不仅适合于处理各种危险废物中的有机废物，还能够针对有毒有害物质进行处理[1]。然而焚烧过程有可能造成二次污染，在处理处置危险废物的同时，如何更好地解决危险废物处理处置设施的环境污染问题已经逐步成为当今世界环境保护所面临的重要问题，也是我国现阶段必须解决的主要环境问题。

1国内外危险废物焚烧污染物排放控制标准对比

对国内外不同国家、地区危险废物焚烧污染物排放控制标准进行对比可知(表1)，由于各国情况不同，在排放指标的设置上略有出入，污染排放的控制水平也有一定的差距。但总体而言，国外发达国家和地区的标准排放限值设置更加严格，我国现行的国家标准《危险废物焚烧污染控制标准》GB18484 -2001与欧盟等国外排放限值标准相比，标准限值要求偏低、差距较大，也不能体现出近十年来我国危险废物焚烧烟气控制技术装备进步的状况[2]。目前，北京、上海已相继制定了严于国家标准的焚烧排放标准，尤其是上海市于2013年制定的《上海市危险废物焚烧大气污染物排放标准》，与发达国家或地区的同类标准相比，大多数指标基本相近甚至严于这些标准[3]。

表1　不同国家和地区危险废物焚烧部分排放限值比较

2危险废物焚烧烟气主要污染因子和控制措施

焚烧产生的烟气根据污染物性质的不同，可将其分成烟尘(颗粒物)、酸性气体、重金属、有机污染物和CO等类型，而其中的主要有害物质包括烟尘、酸性气体、重金属和二噁英等。

2.1　烟尘(颗粒物)

烟尘是焚烧过程中产生的微小颗粒性物质，主要是被燃烧空气和烟气吹起的小颗粒灰分、未充分燃烧的碳等可燃物、因高温而挥发的盐类和重金属等在烟气冷却处理过程中冷凝或发生化学反应而产生的物质，包括金属的氧化物和氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐及硅酸盐、来源于垃圾中的不熔氧化物、不挥发金属及不完全燃烧的有机物等。

2.2　酸性气体

焚烧烟气中的酸性气体主要由HCl、HF、NOx、SO2组成。NOx主要来源于各类废物中含氮化合物的分解转换和空气中氮气的高温氧化，主要成分为NO；HC1、HF主要是垃圾中的含氯化合物、塑料(如PVC)燃烧时产生的，同时，废物中所含的碱金属氯化物(如NaCl，在烟气中与SO2、O2等反应也会生成HC1气体；SOx 由各类废物中的含硫化合物氧化燃烧生成，主要成分为SO2。

2.3　重金属

许多危险废物中的可燃和不可燃部分都含有金属和金属化合物，在燃烧过程中，废物中的部分不可燃组份与其所含的金属物质一起被助燃空气裹携出燃烧炉。在整个过程中，重金属不会被破坏和生成，只发生迁移和转化，形成金属及化合物蒸气或亚微米颗粒，重金属及其化合物又可根据沸点及挥发性再加以区分，部分重金属的沸点小于1100℃，因此焚烧中更容易挥发至烟气中，铅的沸点为1700℃，大部分存在于炉渣中[4]。

2.4　二噁英

二噁英实际上是二噁英类(Dioxins)的一个简称，它指的并不是一种单一物质，而是结构和性质都很相似的包含众多同类物或异构体的两大类有机化合物，二噁英不是天然产物，而是含氯的碳氢化合物在燃烧过程中形成的，主要产生于废物焚烧、农药生产等过程，有氯和金属元素存在条件下的有机物燃烧均会产生二噁英[5]。二噁英在850℃以上会很快分解，但在250～350℃温度下，在铜等作催化剂和CO浓度较高的还原条件下很容易合成。

3危险废物焚烧装置烟气污染控制最佳实用技术

国家原环保总局在2001年发布的《危险废物污染防治技术政策》中鼓励研究开发高效、实用的危险废物焚烧成套技术和设备，包括危险废物焚烧炉技术、危险废物焚烧污染控制技术和危险废物焚烧余热回收利用技术等。危险废物焚烧烟气污染物的控制主要从控制燃烧条件，酸性气体净化、有毒有害物质的吸附和除尘等方面着手，因此了解目前烟气污染控制最佳实用技术对于污染防治和排放限值的设定具有重要意义。

3.1　烟尘控制技术

危险废物及其它工业固体废物焚烧烟尘是烟气成分中毒性最大的物质的集合，不仅包含大量重金属及其氧化物质，还含有大量以颗粒形态存在的二噁英类物质，所以烟气中颗粒物的控制对于减少焚烧炉对环境空气的影响具有非常重要的意义。由于飞灰中二噁英类有害物质在采用湿法除尘时会造成水的二次污染问题，通常都采用干法除尘，最常用的除尘方法为电除尘和布袋除尘。早期垃圾焚烧烟气的高效除尘器以电除尘器为主，但是由于其初期投资和运行费用较高，对粒径较小的焚烧炉飞灰的除尘效率有限，再提高的可能性不大，且国外己发现静电除尘器内有二噁英与呋喃的再合成现象[6]。因此，自上世纪90年代以来，焚烧烟气除尘基本以布袋除尘为主，滤料的品质是决定焚烧烟气颗粒物净化效果和运行可靠性的关键，目前应用较多效果较好的滤料品种是聚四氟乙烯滤料、P84、PPS等，聚四氟乙烯滤料的性能最佳，设计运行良好的布袋除尘器可将焚烧烟气中颗粒物的排放浓度控制在10mg/m3以下，但成本也很高。

3.2　酸性物质控制技术

通常情况下，脱酸工艺主要包括干式脱酸、湿式脱酸和半干式脱酸三种处理方式，半干式脱酸法由于设备相对简单，可利用烟气的高温加强脱酸效果，不会产生二次污染，同时在资金投入方面也不大，在垃圾焚烧烟气处理中应用广泛。从危险废物和医疗废物焚烧过程产生的原始HCl，HF 浓度要较生活垃圾焚烧烟气高，通过半干法脱酸+脉冲袋式除尘器的脱酸方式基本可将HCl的排放浓度控制在50mg/m3以下，国内外很多焚烧单位通过对半干法脱酸+脉冲袋式除尘器精心设计和运行，并在在布袋除尘器下游增设洗涤塔的方式已实现稳定控制HCl排放浓度在10mg/m3以下。烟气中SO2的排放量主要取决于焚烧物中的还原硫含量，从技术角度出发，烟气净化系统中的酸性气体洗涤过程对SO2也有一定的去除作用，半干法脱酸+脉冲袋式除尘器对烟气中的SO2也有较好的净化效果。

NOx排放的控制途径主要采用低氮燃烧和烟气还原脱硝，在烟气脱硝方法中，主流技术是选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)，实际工程中应用最多的足SCR法脱硝[7]，其NOx的脱除效率达到80%～90%。目前，SCR脱硝系统的整体造价较高，主要原因在于催化剂完全依赖进口，单纯依靠SCR系统进行脱硝，要耗用较多的催化剂，且催化剂的再生较麻烦，应该在SCR脱硝系统的基础上，联合使用炉内脱硝技术。由于大多焚烧企业脱硝和脱硫系统几乎均是独立设置，成本和运行维护工作量大，联合脱硫脱硝技术将是今后一段时间内焚烧烟气净化的发展方向。

3.3　重金属控制技术

控制烟气中重金属的浓度，首先要做好废物的分类处理工作，将含有重金属的废物(如电池、日光灯管、杀虫剂、印刷油墨等)先回收处理。焚烧烟气中挥发状态的重金属污染物，部分在温度降低时可自行凝结成颗粒、在飞灰表面凝结或被吸附，从而被布袋除尘器收集去除，因此，焚烧烟气净化系统的温度越低，则重金属的净化效果越好[8]。部分无法凝结及被吸附的重金属的氯化物，经湿式洗气塔洗涤后从废气中吸收脱除。通常情况下，良好的颗粒物净化技术可以同时得到良好的重金属净化效果，当在布袋上游喷入活性炭时往往也可进一步提高重金属净化效果。

3.4　二噁英控制技术

根据二噁英的形成原理，控制危险废物焚烧工艺中二噁英的形成源、切断二噁英的形成途径以及采取有效的二噁英净化技术是防治二噁英污染最为关键的问题，因此可以从“燃烧前、燃烧中和燃烧后”三个环节对其实现全面控制。燃烧前对废物进行预处理尽量减少进入焚烧系统中对二噁英的生成起作用的物质的量，源头控制垃圾中氯和重金属含量高的物质进入焚烧炉，从而减少二噁英合成反应中所需的反应物和重金属催化剂的量。燃烧过程中确保燃烧温度保持在1100℃以上，在高温区送入二次空气，充分搅拌混合增强湍流度，延长气体在高温区的停留时间。采用急冷的方法降低烟气温度，缩短烟气在处理和排放过程中处于300～500℃温度区域的时间，避开二噁英产生的温度区域，控制烟气进入除尘器入口的温度低于200℃，防止焚烧后再合成[9]。在烟气处理过程中喷入活性炭吸附烟气中的二噁英也是世界上控制二噁英排放的比较通用和成熟的技术，国外发达国家的经验表明，当采用活性炭喷射+布袋净化工艺时，高效的颗粒物净化系统是保证排放烟气中二噁英浓度低于0.1TEQng/m3的必要条件。

4结论

现行危险废物焚烧污染控制标准中部分污染因子排放限值相对国内现在烟气净化技术、经济发展水平而言较为宽松，为了使焚烧工艺真正做到安全无害，避免焚烧过程造成二次污染，除采用必要的烟气净化处理技术和有效的管理方式外，相应的法律法规、污染物排放标准也应逐步完善，而在国家标准制定之前，地方政府可结合当地经济发展水平制定相对严格的地方排放标准。

参考文献：

[1]王单.我国危险废物处理处置技术现状研究环境与可持续发展，2014，4：76.

[2]李媛媛，卢立栋，刘瑞，刘雪锦.危险废物焚烧烟气排放标准对比研究[J].环境科学与管理，2008，33(11)：26-31.

[3]上海市环境保护局.危险废物焚烧大气污染物排放标准[M]．上海：环境保护局，2013.

[4]张海龙，李祥平.垃圾焚烧过程中重金属分布迁移机理和控制技术[J].安徽农业科学，2013，41(4)：1699-1703，1715.

[5]蒋斌，严桂英.垃圾焚烧中的二噁英的生成及抑制机理[J].污染防治技术，2005，18(3)：42-45.

[6]吉鹏.危险废物焚烧的烟气污染物的控制和净化探讨[J].广东化工，2012，39(230)：319.

[7]路广善，李永亮，李健.锅炉烟气脱硝技术的发展与应用[J].北方环境，2012，27(5)：188-189.

[8]许志波，高蓓蕾.典型垃圾焚烧企业重金属排放影响因素[J].污染防治技术，2013，26(6)：30-32.

[9]孙宁，吴舜泽.我国医疗废物焚烧处置污染控制案例研究[J].环境与可持续发展，2011，5：37-41.

引用文献格式：姜启英等.危险废物焚烧污染控制标准及技术探讨[J].环境与可持续发展，2015，40(1)：93-95.

Discussion on the Standard and Technology of Hazardous Waste Incineration Pollution Control

JIANG Qiying1XU Xiaomin2

(1.Zibo Supervisionand Management Center for Radioative Environment and Hazardous Wastes，Shandong Zibo，255000；

2.Zibo Environmental Monitoring Station，Shandong Zibo，255000)

Abstract：As an important way of safe disposal of hazardous wastes，the secondary pollution of incineration can't be ignored. We must recognize that the existing national standards have been unable to meet the requirements of pollution control of hazardous waste incineration. In this paper，domestic and foreign emission standards of hazardous waste incineration were compared，and the best practical technology were analyzed，in order to provide references for the control of pollution and formulation of local standard.

Keywords：hazardous waste；incineration；standards；technology

中图分类号：X21

文献标识码：A

文章编号：1673-288X(2015)01-0093-03

作者简介：姜启英，工程师，博士，从事危险废物监督管理工作