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【關(guān)鍵詞】垃圾焚燒；惡臭；主要危害；治理措施
0.引言
通過建設(shè)垃圾焚燒發(fā)電廠來處理城市生活垃圾，可以大大減少城市生活垃圾的處置量，消除有害細菌和病毒，破壞毒性有機物，焚燒過程產(chǎn)生能量回收發(fā)電，最大限度的實現(xiàn)了資源和能量的綜合利用。但該垃圾焚燒發(fā)電項目產(chǎn)生的惡臭在營運期也將對周圍環(huán)境產(chǎn)生一定的負面影響。
1.惡臭物質(zhì)的主要危害
惡臭是指一切刺激嗅覺器官引起人們不愉快及損害生活環(huán)境的氣體物質(zhì)，有時會引起嘔吐，影響人體健康，是對人產(chǎn)生嗅覺傷害、引起疾病的公害之一。惡臭的危害主要有六個方面:a危害呼吸系統(tǒng)；b危害血液循環(huán)系統(tǒng)；c危害消化系統(tǒng)；d危害內(nèi)分泌系統(tǒng)；e危害神經(jīng)系統(tǒng)；f對精神的影響。
惡臭對任何動物的危害與其濃度和作用時間有關(guān)。高濃度臭氣物質(zhì)的突然襲擊會把人當場熏倒，導致神經(jīng)系統(tǒng)麻醉，使人不能采取防衛(wèi)措施，造成事故。低濃度、短時間的作用一般不會有顯著危害，但值得注意的是低濃度、長時間的作用，有產(chǎn)生慢性中毒危險，對人畜的健康和家畜的生產(chǎn)性能產(chǎn)生漸進性的危害。在惡臭氣體中，濃度較高、對人畜健康影響最大的有害氣體主要是NH3、H2S等。
1.1氨
氨是一種無色、具有強烈刺激性臭味的氣體。作為一種堿性物質(zhì)，氨對其接觸的組織具有腐蝕和刺激作用。如果空氣中氨濃度過高，除對人體有腐蝕和刺激作用外，還有可能通過三叉神經(jīng)末梢的反射作用而造成心臟停跳，甚至停止呼吸。
長期接觸氨部分人可能會出現(xiàn)皮膚色素沉積或手指潰瘍等癥狀；氨被呼入肺后容易通過肺泡進入血液，吸收組織中的水分，與血紅蛋白結(jié)合，使組織蛋白變性，并使組織脂肪皂化，破壞細胞膜結(jié)構(gòu)，降低人體自身對疾病的抵抗力。短期內(nèi)吸入大量氨氣后可出現(xiàn)流淚、咽痛、聲音嘶啞、咳嗽、痰帶血絲、胸悶、呼吸困難，可伴有頭暈、頭痛、惡心、嘔吐、乏力等，嚴重者可發(fā)出肺水腫、成人呼吸窘迫綜合證，同時可能發(fā)生呼吸道刺激癥狀。
1.2硫化氫
硫化氫是無色且具臭雞蛋味的可燃氣體，并且具有刺激性和窒息性。低濃度的硫化氫，可以引起植物神經(jīng)功能紊亂、與氧化型細胞色素氧化酶中三價鐵離子結(jié)合，造成組織缺氧。濃度過高時，會使呼吸中樞麻痹，動物窒息死亡。
2.惡臭(offensive odor)產(chǎn)生的機理
惡臭物質(zhì)是指能引起嗅覺器官多種多樣臭感的物質(zhì)。城市生活垃圾是一個重要的惡臭污染源，在垃圾儲存過程中，垃圾中含有蛋白質(zhì)和纖維素的有機物容易腐爛變質(zhì)，在一定的溫度、濕度、通氣條件下，發(fā)生厭氧分解作用，同時產(chǎn)生各種惡臭物質(zhì)，迄今為止憑人的嗅覺能感覺到的惡臭物質(zhì)有4000多種，其中對人體健康危害較大的有氨、硫化氫、硫醇類、甲基硫、三甲胺、甲醛、苯乙烯、酪酸、酚類等幾十種。NH3和H2S氣體是最為主要的臭氣物質(zhì)。NH3是由含氮有機物分解而來；H2S的產(chǎn)生有兩條途徑：一是未完全消化的含硫氨基酸的降解；二是糞便中大量的微生物還原糞中的硫酸鹽。
3.垃圾焚燒發(fā)電廠惡臭產(chǎn)生的主要環(huán)節(jié)
垃圾焚燒發(fā)電廠主要惡臭污染源為垃圾儲存?zhèn)}，根據(jù)焚燒工藝的要求和發(fā)酵后垃圾熱值高的優(yōu)點，垃圾在焚燒前需要在儲存?zhèn)}中進行一定程度的發(fā)酵，降低含水率，以提高焚燒質(zhì)量，因此在儲存的過程中為惡臭物質(zhì)的產(chǎn)生提供了較好的厭氧條件。其次是垃圾中轉(zhuǎn)站等幾個環(huán)節(jié)由于在輸送和中轉(zhuǎn)過程中惡臭物質(zhì)隨風飄散而導致對周圍環(huán)境的影響。
4.垃圾焚燒發(fā)電廠惡臭的治理措施
垃圾在儲存、輸送以及中轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的惡臭異味如不進行處理會對周邊環(huán)境造成影響。
4.1垃圾中轉(zhuǎn)點
吸附法是固體吸附劑吸附處理廢氣中有害氣體的一種方法。吸附劑容易吸附和脫附，來源容易，價格較低。例如，活性炭、活性氧化鋁等。用吸附法處理有害氣體時，應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)的特點和有害氣體的性質(zhì)，恰當?shù)剡x擇吸附劑。例如，硫化氫、二氧化硫可以用活性炭來吸附。吸附法比較適合凈化濃度較低、氣體量較小的有害廢氣。另外，對于間斷性產(chǎn)生的異味，且氣量較小的有害廢氣用吸附劑法投資較小，運行費用較低。因此對各入料口、卸料口及燃料中轉(zhuǎn)坑等流動性大且氣量小的氣味散發(fā)點，密封后用負壓抽風裝置進行抽風，在風機的出口處將集中的異味采用活性炭吸附除臭法去除異味后對空排放。
4.2垃圾儲存?zhèn)}
一種采用負壓系統(tǒng)法，垃圾儲存?zhèn)}采取自動快速啟閉的卸料門及空氣幕簾使垃圾坑處于密封狀態(tài)，風機從垃圾儲存?zhèn)}抽吸空氣送入爐膛作為燃燒用空氣，使垃圾貯存坑保持負壓狀態(tài)，防止臭氣外泄。垃圾產(chǎn)生的惡臭物質(zhì)作為助燃空氣通過負壓系統(tǒng)吸入焚燒鍋爐，在焚燒爐內(nèi)將臭氣高溫分解，實現(xiàn)了惡臭污染物的燃燒處理。負壓法的最大缺點是只要燃料存在就會有異味產(chǎn)生，風機就要不停地運行，這樣造成電耗很大，運行成本增加。
另一種采用植物液噴淋除臭法除臭，在垃圾儲存?zhèn)}內(nèi)安裝一套植物液噴淋控制系統(tǒng)，根據(jù)垃圾的異味濃度變化和季節(jié)的變化隨時調(diào)節(jié)控制器的操作參數(shù)，以達到最佳除臭效果。根據(jù)臭氣產(chǎn)生的特點，噴淋中和分解異味后，如燃料不翻動或不增加新的燃料可以保證較長時間不再產(chǎn)生異味。
5.植物液噴淋除臭機理分析
利用植物液噴淋除臭法技術(shù)在美國、加拿大等國家除臭裝備的應(yīng)用已經(jīng)日益成熟。以加拿大Ecolo公司提供的天然植物提取液除臭劑為例，天然植物除臭劑是從500多種天然植物中提取而成。提取液中含有反應(yīng)活性很高的功能團，如R－NH2和萜類化合物如萜品醇，萜烯一般通式為(C5H8)n，具有香味，此類化合物及其含氧衍生物在自然界中廣泛分布于樹木、檸檬、桔子、玉桂樹、姜、果樹、草本植物、花等中，經(jīng)過提取、復(fù)配，霧化形成氣態(tài)分布在污染區(qū)空氣中，與異味分子發(fā)生碰撞，進行反應(yīng)。促使異味分子發(fā)生改變原有分子結(jié)構(gòu)，使之失去臭味。反應(yīng)的最終產(chǎn)物為無害、無臭的分子。
5.1酸堿反應(yīng)
天然植物除臭劑(AS工作液)中含有生物堿，它可以與硫化氫等酸性臭氣分子反應(yīng)。與一般堿性反應(yīng)不同的是一般的堿有毒不可食用，不能生物除解，而天然植物除臭劑能生物降解且無毒。
5.2催化氧化反應(yīng)
硫化氫在一般情況下，不能與空氣中的氧氣反應(yīng)。但在天然植物除臭劑(AS工作液)催化作用下可以與空氣中氧氣發(fā)生反應(yīng)。
R-NH2+H2SR-NH3++SH-
R-NH2+SH-+O2+H2OR-NH3++SO42-+OH-
R-NH3++OH-R-NH2+H2O
5.3天然植物除臭劑AS工作液
工作液經(jīng)過霧化直徑在0.04 mm。在這種情況下液滴的表面能已達到一些有機化合物健能的三分之一和二分之一，足以破壞臭氣分子中的鍵，使其不穩(wěn)定、易分解。根據(jù)陸光立等人的研究成果，采用Ecolo公司提供的天然植物除臭劑在食品加工過程中的除臭性能進行了試驗，在較好的配方及用量的情況下，對H2S去除率達到99%。NH3去除率達98.5%以上。
6.結(jié)語
綜合多方面的研究成果，可以認為只要對垃圾焚燒發(fā)電廠惡臭產(chǎn)生環(huán)節(jié)采用針對性的治理措施，垃圾焚燒發(fā)電廠主要惡臭物質(zhì)NH3和H2S的釋放量是可以達到一定程度的有效控制。
【參考文獻】
［1］國家環(huán)境保護總局《空氣和廢氣監(jiān)測分析方法》編委會.空氣和廢氣監(jiān)測分析方法(第四版增補版).中國環(huán)境科學出版社，2003，（4）.
關(guān)鍵字：生活垃圾；焚燒飛灰；處理處置策略
Abstract: in recent years, as waste incineration technology in our country of urban living garbage processing all the popularization and application, it burned produces in the process of fly ash residue, also produce certain environmental problems, has become a troubled people of production and life of one of important problem. This paper is mainly to our country life of MSW fly ash disposal status analysis, and the common treatments related elaboration, hope to contribute to enhance people's life of MSW fly ash disposal of understanding.
Keyword: life waste; The fly ash burned; Disposal strategy
中圖分類號：R124.3文獻標識碼：A 文章編號：
在人們進行生活垃圾焚燒處理過程中，往往會產(chǎn)生酸性氣體、煙塵顆粒物、重金屬和二等二次污染物，其中焚燒飛灰是二次污染的主要載體，也是其傳播的途徑。因此，焚燒飛灰也屬于一種對人體有害物質(zhì)，人們應(yīng)該給予足夠重視。調(diào)查顯示，目前國內(nèi)外對焚燒飛灰的處置往往側(cè)重于無害化處理后，也就是作為廢棄物進行填埋，而很少有對其進行重復(fù)利用的資源化處理。由此可見，垃圾焚燒飛灰被普遍認為是危險廢物，如果處理不當，會造成重金屬遷移，污染地下水，土壤和空氣，探索如何安全有效地處置垃圾焚燒飛灰意義重大。
一、生活垃圾焚燒飛灰的產(chǎn)生及其特性分析
1、飛灰的產(chǎn)生
一般情況下，生活垃圾焚燒飛灰往往是從煙氣除塵器和垃圾焚燒爐的爐排、余熱鍋爐等收集的排出物，主要由底灰和飛灰兩種物質(zhì)組成。其中飛灰是指在煙氣凈化系統(tǒng)收集而得的殘余物，大概占灰渣的10%~20%左右；而底灰大約占垃圾總質(zhì)量的30%~35%左右。
2、飛灰的形態(tài)特性
從飛灰的化學組成來看，Ca, Si, Al是飛灰的最主要組成元素，在很大程度上決定飛灰的特性。同時，也含有少量其他化學元素，例如Na, Cl, Ti, Cu ,Zn 等元素成分。由于原料和焚燒方式的差異，生活垃圾焚燒飛灰的主要成分也有較大差異，并有不同的物理、化學性能。粉煤灰一般是灰色或暗灰色，顆粒大小一般小于30微米，顆粒形狀的多樣化，其中多數(shù)不規(guī)則形，球面機構(gòu)的聚集，絮狀集合體相對較小，少的顆粒，棒狀聚集。生活固體廢物焚燒，主要是因為其重金屬的浸出毒性和粉煤灰而被列為危險廢物。飛灰中含有質(zhì)量分數(shù)高達20％的溶解鹽類，主要是鈉，鉀和鈣的氯化物，處置不能不僅可能會污染地下水和附近水體，同時大量的氯也增加了其他污染物的溶解度，如Pb和Zn在高離子強度/高堿度和高氯化物含量的情況下，其溶解性會隨之增加。此外，飛灰中含有少量劇毒的有機污染物，例如飛灰中的二惡英和呋喃，其毒性當量非常大，足夠威脅到人們的健康。這就需要人們必須嚴格按要求貯存、運輸、處理和處置好飛灰，防止這些污染物對環(huán)境和人類健康造成潛在的污染風險和危害。
二、生活垃圾焚燒飛灰的處理處置方法
1、水泥固化法
在目前的生活垃圾焚燒飛灰的處理處置方法，水泥固化法應(yīng)用最廣泛，并具有良好的效果。該法的不足之處是在處理后必須進行增容，同時，飛灰中的五價鉻、鎘、鋅和鉬等金屬離子難以處理，不易被固化，特別是鹽類，抑制了水泥的正常凝結(jié)，飛灰會降低固化強度，致使有害物質(zhì)的浸出率，甚至造成破裂凝固。由此可見，為了提高固化效果，必須在進行水泥固化前將飛灰進行預(yù)洗，增強固化體強度和降低固化體的重金屬浸出毒性，并能夠有效地降低水泥的消耗量。而石灰固化飛灰所得結(jié)構(gòu)體的強度不如水泥固化，很少單獨使用，必須結(jié)合水泥固化一起使用才能起到良好的固化效果。瀝青固化、塑性材料固化技術(shù)等也是傳統(tǒng)的危險廢物固化方法，但由于技術(shù)和經(jīng)濟原因很少應(yīng)用于生活垃圾焚燒飛灰的處理。
2、重金屬提取方法
對于生活垃圾焚燒飛灰中重金屬的提取，可以采用酸提取法，從而提高重金屬的提取效率。因為，重金屬提取法可以提出飛灰中的金屬部分，使進入普通垃圾填埋或作為建設(shè)資源回收飛灰而固化，效果較好,酸浸取后的飛灰的體積無明顯增加,成本低下，易于實現(xiàn)，而且設(shè)備簡單、操作方便。而采用酸提取的技術(shù)關(guān)鍵就是如何控制好其pH值，必須要PH值處于一個適宜的范圍，才能提高提取效果。焚燒飛灰組成由于其條件不相同而不同，存在飛灰中的重金屬，在形式和內(nèi)容有很大的不同，因此，即使在相同的加工條件，提取效果將有很大的不同。另外,由于酸溶劑性質(zhì)不同,飛灰中各種金屬溶解曲線有很大不同。但酸提取不適用于去除二口惡英類的有機污染物。如果是直接用酸浸提時, 必須在酸浸提之前進行水洗預(yù)處理, 以增強飛灰中重金屬的熱穩(wěn)定性，確保其符合酸提取的要求，進而減少酸耗量。因為，生活垃圾焚燒飛灰中含有大量的Al、Fe、Mg、Ca、Cr等有毒重金屬,采用酸浸提方法時,將會使這些重金屬能夠在短時間內(nèi)被迅速溶解掉,然而，浸出效率也與酸的含量與種類相關(guān)，不同的酸對不同重金屬提取效果不一。
3、熔融固化技術(shù)
熔融固化技術(shù)也是目前比較常用的一種生活垃圾飛灰處理方法，其原理利用燃料或電將垃圾焚燒飛灰加熱至一千多攝氏度的高溫區(qū)域，使飛灰在特制容器內(nèi)熔融，然而，等到飛灰熔融后再經(jīng)過一定的程序冷卻變成熔渣，使之保持在高溫時的狀態(tài)而不析出此生毒性物質(zhì)。一般情況下，采用熔融固化技術(shù)進行飛灰處理時，熔融后的玻璃態(tài)物質(zhì)的機械強度達到日本對同類材料的要求，并且熔融物質(zhì)的重金屬含量完全符合日本的標準。因此，采用熔融法進行生活垃圾焚燒飛灰處理具有熔渣性質(zhì)穩(wěn)定、減容率高、重金屬浸出低等優(yōu)點,并已受到廣泛受到人們的推廣與應(yīng)用。此外，最近研究表明，采用熔融固化技術(shù)進行飛灰處理時，處于還原性氣氛下的熔融效果明顯優(yōu)于氧化氣氛,由灰在還原性氣氛下熔融時,重金屬Ni、Co、Cr的沸點較高,不易沸騰，很難形成氣體狀，因而重金屬等大部分物質(zhì)都會固溶在熔渣中而很少排放到廢氣中,避免了對空中造成的污染，且固溶率在較低熔融溫度下均達到最大值。但是，熔融固化技術(shù)也有其不足，從而制約了它的廣泛應(yīng)用，因為采用高溫熔融工藝需要消耗大量的能源,成本高，也會間接對環(huán)境造成污染，對灰中的Cd、Pb、Zn等易揮發(fā)重金屬元素，還需要輔以其他裝置進行后續(xù)嚴格的煙氣處理,不易于實現(xiàn),實踐起來工序比較麻煩，往往只適用于經(jīng)濟發(fā)達國家與地區(qū)。
4、生物淋濾法
隨著科學技術(shù)的發(fā)展，飛灰處理技術(shù)日益提高，其中，生物淋濾法是國際上近年興起的一項非常有前景的金屬浸提技術(shù),該方法更好地符合當今世界發(fā)展的需求，與傳統(tǒng)化學浸提法相比, 具有耗酸少、反應(yīng)溫和、效率高，運行成本較低等優(yōu)點。其原理主要是利用化能自養(yǎng)型的嗜酸性硫桿菌,如氧化硫硫桿菌的生物氧化與產(chǎn)酸作用, 從固相溶解成液體的可溶性金屬離子的不溶性重金屬，再使用適當?shù)姆椒ㄊ怪亟饘俚葟囊合嘀谢厥眨瑫r，為了保持微生物的生長與生物氧化活性,必須向飛灰漿液中添加磷源和氮源。
三、結(jié)語
綜上所述，隨著我國社會與經(jīng)濟的飛速發(fā)展，環(huán)境問題日益突出，人們生活垃圾焚燒處理勢在必行，并將面臨著新的挑戰(zhàn)與機遇，同時，伴隨著垃圾焚燒技術(shù)在各個城市生活垃圾處理中的廣泛應(yīng)用,對生活垃圾焚燒的殘余物,主要是飛灰的處理、處置,加上各方面技術(shù)發(fā)展上不完善，飛灰處理儼然成為當今困擾人們生產(chǎn)生活的重要難題之一。因此，這就需要相關(guān)部門重視對生活垃圾焚燒飛灰的處理，加大投入，將生活垃圾焚燒飛灰處理視為城市建設(shè)中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，切實地提高相關(guān)人員的技術(shù)水平，大力引進國外先進的技術(shù)與處理方法，為最終提高人們的生活質(zhì)量與減少生活垃圾對人體的傷害提供可靠保障。
參考文獻：
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關(guān)鍵詞:垃圾焚燒 殘渣 結(jié)渣機理 再利用
1 垃圾焚燒殘渣的基本性質(zhì)
為了正確地處理、管理城市垃圾焚燒后的灰渣,應(yīng)全面了解這些灰渣的物理和化學性質(zhì),如灰渣的粒徑大小分布、表面積、形態(tài)、密度、組成及化學性質(zhì)等。
1.1 垃圾焚燒殘渣的化學組成
垃圾焚燒后灰燼的基本化學組成見表1。
表1 垃圾焚燒后灰燼的化學基本組成[1] (%)
化學成分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O BaO Cr2O3 PbO SO3 C H2O 其他
含量 43.6 8.76 7.29 13.11 7.74 1.63 3.92 0.08 0.062 0.29 1.89 1.66 2.25 7.1
1.2 城市垃圾焚燒殘渣
城市垃圾焚燒后的殘渣主要包括飛灰和底渣。根據(jù)Ontiveros J L , Clapp T L and Kosson D S等人的研究[2],將垃圾焚燒爐的飛灰按粒徑分為7檔:〈 20μm,20~41μm,42~60μm,61~110μm,111~149μm,150~230μm, 〉230μm。粒徑大于230μm的,主要是焦炭的薄片, 焦炭片越少,顆粒燃燒得越完全,它與第2次供風有密切的關(guān)系。對顆粒的密度和表面積進行分析,測量表明:飛灰密度的大小可表明物料的燃燼性,密度越大燃燼性越好;飛灰的密度越大則有更大的表面積,灰表面積隨粒徑的減小而增大,這種現(xiàn)象與爐的效率或裝置的收集效率有關(guān)。通過分析灰的固體總揮發(fā)度可考察各個組成未燃燼的情況。城市垃圾焚燒飛灰最多的顆粒主要是黑色和白色顆粒,形狀包括扁平和園狀型的,成渣結(jié)塊時也有球型的,然而,球型的粒子不太多。Taylor[3]用碎海綿、卷紙狀、畫板狀等詞語來描述垃圾焚燒飛灰的形狀。通過電子掃描圖可見飛灰晶型結(jié)構(gòu)的形成, Cahill and Newland [4]等人用揮發(fā)富集理論來解釋,鋁和硅的氣化溫度比焚燒溫度高,因而成為其他揮發(fā)元素的晶核。Furuya[5]等人分析得到飛灰顆粒為CaSO4型。但Ontiveros J L, Clapp T L and Kosson D S[2]等人對飛灰樣品的研究表明,它們的晶體結(jié)構(gòu)除了CaSO4型之外,還有可能有NaCl 或KCl型。底渣主要是碎玻璃、金屬殘片、石子、灰粉和結(jié)塊的渣。
1.3 垃圾焚燒殘渣與二次污染控制技術(shù)
廢棄物焚燒過程中,不可避免地產(chǎn)生HCl、SOx、NOx、CO等無機污染物,同時可能還會產(chǎn)生苯并芘、苯并蒽、二惡英等有機物和Cr、Cd、Hg、Pb、Cu、Ni等痕量重金屬污染。因此,凈化集塵裝置和凈化過濾集塵裝置是垃圾焚燒過程中的關(guān)鍵配套系統(tǒng)。其常用裝置有機械集塵裝置,用于從氣體中分離出粒徑約為20~30μm以上的顆粒;靜電除塵器,用于捕集小至0.5μm左右的微細粒子;袋式過濾器,用于除去1μm以下的粒子,同時也對去除 PCDD( )效果最好。另外,為了脫氯脫硫,在850~1050℃的爐溫范圍內(nèi),通常會向爐內(nèi)噴入磨碎的氫氧化鈣、氫氧化鎂、醋酸鈣、醋酸鎂、醋酸鎂鈣、甲酸鈣、丙酸鈣或苯甲酸鈣等吸收劑。為了減少 PCDD( )的生成,在焚燒爐余熱鍋爐前噴氨,由于氨與氯的結(jié)合能力強于前驅(qū)物與氯的結(jié)合能力及噴氨可以使合成 PCDD( )的催化劑失去催化作用。因此,垃圾焚燒所采取的一系列控制二次污染的技術(shù),都極大地影響灰渣的物理形態(tài)和化學性質(zhì)。
1.4 垃圾焚燒灰中金屬的分布及化學性質(zhì)
了解飛灰中金屬的粒徑分布情況對其形成機理和管理很重要。Kaufherr和Lichtman[6]研究發(fā)現(xiàn):鋁、鉀、鎂和鐵金屬的粒徑變化不大。Hansen和Fisher[7]的研究發(fā)現(xiàn):鈦、鈉、鉿、釷和碳飛灰的硅鋁母體有聯(lián)系。Cahill和Newland[4]得出在爐膛中高揮發(fā)點的物質(zhì)作為核晶的理論。因此鋁、硅和鎂是形成飛灰的晶核,沸點低的物質(zhì)易揮發(fā)并濃縮為飛灰顆粒。鉛和鈣由于易揮發(fā)而堆積在金屬的表面。對每個粒徑區(qū)間的飛灰金屬含量進行分析,一般來說它們的金屬含量都隨粒徑的減小而增大,大多數(shù)金屬都有這種趨勢,只是鋁、鎂、鋇、鐵、鎳、鉀受粒徑的影響不太大,因為這些元素是灰的晶核。對每個粒徑的灰表面積進行比較,隨著顆粒的減小,增加的表面積更有利于富集。鋁、鎂、鋇、鐵、鎳、鉀、鉻和鉛這些核元素的含量并不隨粒徑變小而有太大的變化。但其它元素的含量卻隨粒徑的減小有一個顯著的變化。在大多數(shù)情況下,這種變化是呈線性的。鉀、鈉、鈣、鎳在飛灰上比較在底渣上更容易沉積。在相同的工廠中,金屬在灰中的分布是不同的,如鐵在底渣中的含量遠遠高灰中的含量,鋁、鋇、鉻、銅和鉛在飛灰和底渣中的含量基本上是均等的。用水相提取的方法可把灰溶解在水中的陰、陽離子的種類分開。可用物質(zhì)和電荷平衡的原理來測量它們的存在形式,結(jié)果表明鉀和鈉主要以氯鹽的形式存在,但也以硫酸鹽的形式的存在,鈣主要是以硫酸鹽形式存在。
2 積灰和結(jié)渣對垃圾焚燒爐的影響
2.1 積灰、結(jié)渣的形成
爐管壁面的積灰、結(jié)渣是一種普遍現(xiàn)象,在爐膛內(nèi)火焰中心處的溫度高,燃料中的灰分大多呈熔化狀態(tài),而在爐管壁附近的煙溫則較低,一般在接觸受熱面時已凝固,沉積在壁面上成疏松狀,就形成積灰;如果煙氣中的灰粒在接觸壁面時仍呈熔化狀態(tài)或粘性狀態(tài),則粘附在爐管壁上形成緊密的灰渣層,就形成了結(jié)渣。結(jié)渣主要由煙氣中夾帶的熔化或部分熔化的顆粒碰撞在爐墻、水冷墻或熔融的沉淀物形式出現(xiàn)在輻射受熱面上。如水冷壁、水排管、過熱器排管等。造成鍋爐結(jié)渣的主要原因是灰份的成份及其熔點。垃圾焚燒形成結(jié)渣由于灰層的形成和惰性氣體的比例增加、氧化劑穿透灰層進入物料深部與可燃物進行反應(yīng)也愈困難, 整個反應(yīng)減弱。溫度比焚燒段有所下降,這就是燃盡階段的到來,直到整個剩余可燃質(zhì)燒盡。然而,焚燒生活垃圾在主焚燒階段,當物料溫度較高時,在料層底部會形成大量的焦塊,其尺寸大的長度可達800~1000mm,厚度一般都有200mm)左右。它使下部送風受到阻礙,燃燒減緩。垃圾燃盡后形成的渣塊尺寸松散,小尺寸(<100mm)占全部灰渣的比例約為20%,可能與以下2個因素密切相關(guān),一是因為垃圾成分中有大量的低熔點物質(zhì),如塑料、橡膠等各種高分子化合物,加上垃圾中含有大量的煤渣、塵土、碎玻璃陶片等。當垃圾進入主焚燒階段時,各種高分子化合物就軟化縮合,將大量的灰分粘在一起,形成大的塊狀混合物;二是這種成團的縮合物,在燃燒過程中,供氧不充分,可能處于還原或半還原氣氛中,這就使無機物灰渣溶點降低,從而形成在底部灰層中的結(jié)渣[8]。
垃圾鍋爐爐膛火中心溫度一般可達1000℃,燃料中的灰份大多呈熔化狀態(tài),而四周水冷壁附近煙溫較低,如果煙氣中攜帶的灰粒在接觸壁面時仍呈熔化或粘性狀態(tài),則會逐漸粘附在管壁上形成緊密的灰渣層。焚燒鍋爐結(jié)焦由許多復(fù)雜的因素引起,如爐內(nèi)空氣動力場、爐型、燃燒器布置方式及結(jié)構(gòu)特性,垃圾的尺寸等都將影響爐內(nèi)結(jié)焦狀況。保證空氣和燃料的良好混合,避免在水冷壁附近形成還原性氣氛,合理而良好的爐內(nèi)空氣動力工況是防止鍋爐內(nèi)結(jié)的前提。
2.2 垃圾焚燒爐結(jié)渣機理的探討[ 9、10]
鍋爐結(jié)渣是個很復(fù)雜的物理化學過程, 它涉及物料的燃燒、爐內(nèi)傳熱、傳質(zhì)、物料的潛在結(jié)渣傾向、灰粒子在爐內(nèi)運動以及灰與管壁間的粘附等復(fù)雜過程, 至今還沒有能定量描述結(jié)渣過程的 數(shù)學模型。
筆者試著從灰粒輸運機理及在爐壁、管壁上的粘接和結(jié)聚長大成灰渣的機理探討結(jié)渣機理。
灰顆粒的輸運主要有氣相擴散、熱！遷移、慣性遷移。對于尺寸很小顆粒和氣相灰分,費克擴散、小粒子的布朗擴散和湍流旋渦擴散是重要的輸運方式。對稍大的顆粒, 是以熱遷移的方式輸運。熱遷移是由于爐內(nèi)溫度梯度的存在而使小粒子從高溫區(qū)向低溫區(qū)運動。研究表明熱遷移是造成灰分沉積的重要因素之一。對于較大的灰粒, 慣性力是造成灰粒向水冷壁面輸運的重要因素。當含灰氣流轉(zhuǎn)向時,具有較大慣性動量的灰粒離開氣流而撞擊到爐的水冷壁面?；伊Ｗ矒羲浔诿娴母怕嗜Q于灰粒的慣性動量、所受阻力、在氣流中的位置以及氣流速度。
灰渣在管壁上沉積存在兩個不同的過程:一個為初始沉積層的形成過程, 初始沉積層為化學活性高的薄灰層, 它是由尺寸十分小的灰顆粒組成。主要是由揮發(fā)性灰組分在水冷壁上冷凝和微小顆粒的熱遷移沉積共同作用而形成,由于粘附以及與管子的化學反應(yīng)而生成的非常牢固的覆蓋層。初始沉積層中堿金屬類和堿土金屬類硫酸鹽含量較高, 這些微小的顆粒由范德瓦爾力和靜電力保持在管壁上,并與管壁金屬反應(yīng)生成低熔點化合物,強化了微小顆粒與壁面的連接。初始沉積層具有良好的絕熱性能,它的形成使管壁外表面溫度升高。另一個沉積過程為較大灰粒在慣性力作用下沖擊到管壁的初始沉積層上,當初始沉積層具有粘性時,它捕獲慣性力輸運的的灰顆粒,并使渣層厚度迅速增加。由于初始沉積層主要是由揮發(fā)分灰組分的冷凝及微小顆粒的熱遷移而引起,因而從工程角度考慮,很難防止初始沉積層的形成。造成爐內(nèi)結(jié)渣迅速增加,并對鍋爐安全運行構(gòu)成威脅的主要因素是慣性沉積。由慣性輸送的灰粒在初始沉積層上的粘接除與初始層的性質(zhì)有關(guān)外,還與撞擊灰粒的溫度高底有關(guān),當撞擊灰粒的溫度很高,呈溶融狀液態(tài)時,很容易發(fā)生粘接,使結(jié)渣過程加劇?；以鼘拥暮穸韧ǔＪ遣痪鶆虻?它與爐膛的結(jié)構(gòu)、燃燒中心位置、空氣動力特性、爐膛溫度特性及燃料的物理化學性質(zhì)有關(guān)。在爐膛的不同位置,灰渣的厚度和結(jié)構(gòu)將有很大的差別。
垃圾焚燒與一般燃料 (重油、煤、天然氣 )燃燒相比,垃圾發(fā)熱值低而含水量高,質(zhì)地相當?shù)土?焚燒過程極為復(fù)雜,氣、液、固體多項反應(yīng)混合發(fā)展,多孔介質(zhì)中的傳遞、同相和異相間傳遞交互發(fā)生,并受晶界過程、電化學過程和應(yīng)力演變過程等多重因素的影響;另外,由于垃圾形狀不均,質(zhì)量隨季節(jié)、年代和地區(qū)而變化,相應(yīng)的熱值變化幅度較大,結(jié)果焚燒過程中煙氣溫度和成分波動也很大。所以,垃圾焚燒環(huán)境中發(fā)生的結(jié)渣比一般燃料燃燒過程中更復(fù)雜,有待于進一步探討。
2.3 結(jié)渣現(xiàn)象的危害性
結(jié)渣會降低爐內(nèi)受熱面的傳熱能力。一般垃圾焚燒處理系統(tǒng)受到結(jié)渣沾污后,水冷壁、水冷管等換熱設(shè)備的傳熱能力降低;并影響爐內(nèi)火焰的狀態(tài),除爐膛出口煙溫相應(yīng)提高;還可產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象,除傳熱效率降低,并提高排煙溫度,降低鍋爐運行經(jīng)濟性。在傳熱作用減弱的情況下,為了維持同樣的蒸發(fā)量,就需要消耗更多的燃料,使送引風機負荷增設(shè)。由于通風設(shè)備容量有限,加之結(jié)渣情況下容易發(fā)生煙氣通道的局部堵塞,可能因引風量不足,燃燒室內(nèi)產(chǎn)生正壓,限制鍋爐出力。另外,由灰易粘結(jié)在換熱器及其它設(shè)備上,引起過熱器沾污和腐蝕。由于總的傳熱阻力增大,使鍋爐可能無法維持滿負荷運行,只好增加回投料量,引起爐膛出口溫進一步提高,使灰渣更容易粘在受熱面上,形成惡性循環(huán),導致一系列鍋爐惡性事故發(fā)生。在高溫煙氣作用粘結(jié)在水冷壁或高溫過熱器上的灰渣會與管壁發(fā)生復(fù)雜的化學反應(yīng),形成高溫腐蝕。結(jié)渣以后,為了維持鍋爐出力,增加入爐燃料量而通風不足,燃燒不完全,一些可燃物可能被帶到對流受熱面,在煙道角落積起來繼續(xù),發(fā)生煙道再燃燒現(xiàn)象,產(chǎn)生嚴重的破壞性后果。
3 灰渣的危害及綜合利用
3.1 灰渣對環(huán)境的危害
在垃圾焚燒過程中,垃圾中有害元素除有一部分以氣相形式逸出外,大部分轉(zhuǎn)入飛灰和底渣中。在垃圾灰渣處置和利用過程中,可能構(gòu)成一種長期潛在的環(huán)境污染源。未能被除塵器捕獲的超細飛灰,是大氣氣溶膠的組成部分,吸入這些顆粒將會在肺中沉積,當灰沉積呼吸系統(tǒng)中的鼻,咽和支氣管通過纖毛運動到達胃而被溶解。飛灰的吸入比食入的危險性更大因為其直接進入血液而不通過肝和腸。大約25%被吸入灰粒沉積肺組織中,這與其在含灰環(huán)境中所暴露的時間是成正比的。粒徑小于微米的顆粒一般沉積在肺的肺泡區(qū),50%~80%的微量元素都吸附在那里。因其表面往往富集有害元素,呼吸到肺部后不易驅(qū)除,可能是誘發(fā)癌癥的主要原因。此外,這部分飛灰在垃圾廠附近通過干沉降或濕沉降落到地表后,會污染地表水體及植被。被除塵器捕獲的飛灰,若采用濕排,飛灰中有害元素會溶于沖灰水中,造成污染。堆放在儲灰池中的垃圾灰灰渣,因雨水淋濾,會污染地表及地下水。在渣灰利用過程中,如生產(chǎn)建材制品,仍會對周圍環(huán)境產(chǎn)生影響。
3.2 灰渣的應(yīng)用前景
垃圾焚燒后,分散于垃圾有機質(zhì)中的無機組分在高溫后急冷的熱動力條件下,形成主要成分以及主要物相內(nèi)儲存了大量化學內(nèi)能,有大量游離狀態(tài)的Al2O3、SiO2 及金屬氧化物 (K2O、Na2O、Fe2O3、CaO、MgO)存在;灰顆粒微細,比表面積大,易于與其它成分反應(yīng)形成新的物相。因此,這些灰渣可作為重要的無機非金屬資源用于建材、建工、陶瓷、化工等領(lǐng)域,廣泛用于建筑材料的生產(chǎn)與建設(shè)工程,今后仍將是灰渣最主要的利用途徑。把焚燒垃圾灰再無害化利用越來越受到人們的高度重視。
4 結(jié)語
城市垃圾焚燒后的殘渣有較大的利用潛力。研究不同地域、不同爐型條件下的垃圾焚燒后的灰渣特性,建立灰渣的科學體系,從無序中找出有序的規(guī)律,為焚燒爐的正常運行提供科學的保證,為灰渣的深度開發(fā)利用及污染防治提供科學依據(jù)。
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關(guān)鍵詞：垃圾焚燒 殘渣 結(jié)渣機理 再利用
1 垃圾焚燒殘渣的基本性質(zhì)
為了正確地處理、管理城市垃圾焚燒后的灰渣，應(yīng)全面了解這些灰渣的物理和化學性質(zhì)，如灰渣的粒徑大小分布、表面積、形態(tài)、密度、組成及化學性質(zhì)等。
1.1 垃圾焚燒殘渣的化學組成
關(guān)鍵詞：垃圾焚燒 煙氣凈化 SNCR 石灰漿 活性炭 布袋除塵 飛灰固化
中圖分類號：TK32 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）02（c）-00-01
1 簡述
生活垃圾對環(huán)境的污染已成為一個嚴峻的社會問題，對其處理應(yīng)遵循“減量化、無害化和資源化”原則。通過焚燒發(fā)電處理生活垃圾是目前普遍采用的方法，但焚燒產(chǎn)生的煙氣中含有大量的污染物，如不經(jīng)控制和處理直接排放，會對周圍環(huán)境造成嚴重的污染。因此，生活垃圾焚燒工程的關(guān)鍵是焚燒控制和煙氣處理，煙氣達標排放是首要
任務(wù)。
2 控制策略的設(shè)計
我公司擁有4套處理能力為600 t/天的馬丁SITY2000垃圾焚燒爐。其煙氣處理系統(tǒng)采用半干式煙氣處理裝置，包括以下幾個部分：SNCR、石灰漿、活性炭、布袋除塵、飛灰固化等。
2.1 SNCR的自動控制
SNCR脫硝系統(tǒng)是把尿素稀溶液做為還原劑噴入爐膛溫度850-1100 ℃的區(qū)域，還原劑迅速熱分解出NH3并與煙氣中的NOx進行反應(yīng)生成N2和H2O，該方法以爐膛為反應(yīng)器。主要化學反應(yīng)為：
整個SNCR脫硝系統(tǒng)是按照如下四個模塊進行設(shè)計：（1）稀釋水模塊。（2）計量混合模塊。（3）噴射模塊。（4）控制模塊。還原劑的需要量取決于在連續(xù)反應(yīng)溫度下需要去除的NOx的數(shù)量。在自動模式下，還原劑量設(shè)定值通過氮氧化合物控制器實現(xiàn)。該控制器由平行連接的兩個P調(diào)節(jié)器組成，一個P調(diào)節(jié)器平均每半小時接收氮氧化合物，另一個P調(diào)節(jié)器平均每天接收氮氧化合物，這些平均值均為實際值。除氮氧化合物的平均值外，兩個調(diào)節(jié)器均還會收到設(shè)定值，設(shè)定值為要得到的氮氧化合物值的90%左右。兩平均值每三分鐘更新一次，P調(diào)節(jié)器顯示的是所要達到的氮氧化合物設(shè)定值的最大偏值，用作計算還原劑量的依據(jù)。通過計算得到的還原劑量用作控制閥的設(shè)定值，控制閥的實際值則作為還原劑流量計的輸出信號，由還原劑量控制器發(fā)出的控制信號直接作用于還原劑控制閥。
2.2 石灰漿的自動控制
石灰漿經(jīng)噴霧塔霧化后，很大的霧化表面積的石灰漿與煙氣充分混合，發(fā)生化學反應(yīng)和傳熱過程，酸性氧化物與堿性物質(zhì)作用生成穩(wěn)定的硫酸鹽及氯化鹽，生成的產(chǎn)物以干態(tài)部分回收，部分送入除塵器，以達到除塵和脫硫的目的。石灰漿主要化學反應(yīng)為：
SO2+Ca（OH）2CaSO3+H2O
Cl2+Ca（OH）2CaCl2+H2O
2 hF+Ca（OH）2CaF2+H2O
整個石灰漿系統(tǒng)是按照如下六個模塊進行設(shè)計：（1）石灰漿制備、儲存及輸送模塊。（2）稀釋水模塊。（3）計量混合模塊。（4）霧化模塊。（5）酸洗模塊。（6）控制模塊。進噴霧塔的稀釋水是通過噴霧塔出口煙氣溫度來自動調(diào)節(jié)，石灰漿是通過噴漿前/噴漿后的控制回路進行控制，主要按照以下公式進行。
式中：FC石灰漿噴入量，F(xiàn)Q干煙氣流量，CC石灰漿濃度，α期望的論量系數(shù)，HCL1為HCL入口濃度，SOx1為SOx入口濃度，HCL2為HCL出口濃度對應(yīng)的石灰漿流量，SOx2為SOx出口濃度對應(yīng)的石灰漿流量，A=PID（HCL2）值在0～0.5之間，B=PID（SOx2）值在0～0.5之間：喂料前的調(diào)整與喂料后的PID控制器的輸出有關(guān)系；A和B趨近于0變化很小。
2.3 活性炭的自動控制
活性炭粉末作為吸附劑通過壓縮空氣氣動輸送到噴入煙氣中用以吸附其中的汞、重金屬和二惡英等。整個活性炭系統(tǒng)是按照如下四個模塊進行設(shè)計：（1）活性炭的儲存和輸送模塊。（2）活性炭計量模塊。（3）活性炭噴射模塊。（4）控制模塊。計量模塊將計量斗以及整個給料機構(gòu)做為一個整體進行稱量。隨著活性炭從計量斗流出，控制系統(tǒng)算出單位時間內(nèi)計量斗內(nèi)活性炭減少的重量，再通過濾波、優(yōu)化處理，得出活性炭的實際流速，同時控制系統(tǒng)會將此給料速度與預(yù)設(shè)的給定速度比較，并將比較結(jié)果計算后反饋給給料機構(gòu)以自動修正給料速度，形成閉環(huán)控制，以此讓實際流速無限接近給定流速，從而達到控制要求。
2.4 布袋除塵的自動控制
布袋式除塵器在整個煙氣處理系統(tǒng)中起著非常重要的作用：（l）將煙氣與塵粒和固態(tài)物質(zhì)分離。（2）殘留酸性氣體的中和及污染物吸附的二次反應(yīng)。
整個布袋除塵系統(tǒng)是按照如下四個模塊進行設(shè)計：（1）箱體模塊。（2）清灰模塊。（3）輸灰模塊。（4）控制模塊。
自動控制系統(tǒng)可以按照定時和差壓兩種方式對布袋進行清灰。定時清灰是一種按人工設(shè)定的時間周期循環(huán)進行清灰的工作方式；壓差清灰是當系統(tǒng)阻力增加到一定程度后，使除塵器進出口的壓差變大，當此壓差達到設(shè)定值時，除塵器自動啟動清灰系統(tǒng)。
2.5 飛灰固化的自動控制
布袋清理出的飛灰送入儲倉后，由固化系統(tǒng)把飛灰、水泥、螯合劑及水在螯合混煉裝置內(nèi)混合，飛灰中的重金屬類與螯合劑反應(yīng)，生成螯合物從而被穩(wěn)定化。
整個飛灰固化系統(tǒng)是按照如下四個模塊進行設(shè)計：（1）固態(tài)模塊（包括飛灰、水泥）。（2）液態(tài)模塊（包括螯合劑、水）。（3）混合模塊。（4）控制模塊。飛灰螺旋輸送機按照設(shè)定值定量輸送飛灰至混煉裝置，水泥、螯合劑、水等按照設(shè)置好的配方自動跟蹤飛灰量，按比例輸送至螯合混煉裝置。
3 控制系統(tǒng)實現(xiàn)
3.1 控制系統(tǒng)硬件配置
自動控制系統(tǒng)分別為：（1）SNCR PLC控制系統(tǒng)，一個S7300主站及四個ET200遠程站；（2）石灰漿、活性炭、噴霧塔DCS控制系統(tǒng)，一個和利時DCS控制站；（3）布袋除塵PLC控制系統(tǒng)，每臺焚燒爐對應(yīng)一個S7300主站；（4）飛灰固化PLC控制系統(tǒng)，一個S7300主站。
3.2 控制系統(tǒng)軟件配置
所有系統(tǒng)與中控室DCS通過Profibus DP協(xié)議通訊，所有控制策略及操作均在中控室實現(xiàn)。工控計算機和組態(tài)軟件可實時顯示全廠煙氣處理流程圖、設(shè)備運行狀態(tài)、報警信息等，并且將運行參數(shù)、運行記錄、控制、報警、故障等歷史數(shù)據(jù)儲存在硬盤中。
4 結(jié)語
該文簡述了垃圾焚燒產(chǎn)生的廢氣的危害，分析了自動控制系統(tǒng)在實現(xiàn)垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣處理中的重要性、控制難點及控制思路，通過自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)了我廠煙氣處理過程中廢氣的有效控制，煙氣排放能夠達到歐盟環(huán)保標準。
關(guān)鍵詞:生活垃圾;飛灰;穩(wěn)定化;資源化
中圖分類號： R124 文獻標識碼： A
1 前言
生活垃圾焚燒處理速度快，占地面積少，減量化和無害化效果顯著，使得生活垃圾焚燒技術(shù)在城市生活垃圾處理處置中所占的比例也越來越高。在我國用地緊張的城市如深圳、上海、北京、常州等率先得到了應(yīng)用，焚燒生活垃圾量已達13000t/d[ 1 ]。這些焚燒廠將產(chǎn)生焚燒垃圾5%-10%左右的焚燒飛灰。通常一個中等垃圾焚燒廠日處理能力約為2500t/d，年飛灰產(chǎn)量約為3萬噸。垃圾飛灰處理成為我們必須面臨的問題.目前,國內(nèi)對垃圾焚燒產(chǎn)生的廢物處理和資源化研究主要集中于焚燒爐渣上,對灰處理利用的研究報道不多。本文探討了飛灰的固化/穩(wěn)定化處置以及資源化利用技術(shù)的研究發(fā)展方向。
2焚燒飛灰的穩(wěn)定化處置
2.1水泥固化
水泥是一種最常用的危險廢物穩(wěn)定劑。該技術(shù)是將飛灰和水泥混凝土混合形成
固態(tài),經(jīng)水化反應(yīng)后形成堅硬的水泥固化體,從而達到降低飛灰中危險成分浸出的效果[ 2 ] ,其基本原理在于通過固化包容,減少飛灰的表面積和降低其可滲透性,達到穩(wěn)定化、無害化的目的。水泥固化因其設(shè)備、操作要求簡單和固化費用相對較低而得到廣泛應(yīng)用。但水泥固化處理后的增容量大,而且若飛灰中含有阻礙水泥正常凝結(jié)的成分時,常會發(fā)生固化體強度低、有害物質(zhì)浸出率高等問題。研究表明,水泥固化前將飛灰預(yù)洗,會大大增強固化體強度,降低固化體的浸出毒性[ 3 ] 。在水泥固化時加入EDTA,對固化體的浸出毒性幾乎沒有任何影響[ 4 ] 。
2.2化學藥劑穩(wěn)定化
化學藥劑穩(wěn)定化是利用化學藥劑通過化學反應(yīng),使有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿芙庑?、低遷移性及低毒性物質(zhì)的過程。用藥劑穩(wěn)定化技術(shù)處理危險廢物,可以在實現(xiàn)廢物無害化的同時達到廢物少增容或不增容,從而提高危險廢物處理處置系統(tǒng)的總體效率和經(jīng)濟性。根據(jù)廢物中所含重金屬的種類,可以采用的穩(wěn)定化藥劑有:石膏、磷酸鹽、漂白粉、硫化物(硫代硫酸鈉、硫化鈉)和高分子有機穩(wěn)定劑等。
化學藥劑主要通過3種機理起作用:(1)對飛灰pH值進行調(diào)整,使重金屬離子達到最小溶解度的范圍;(2)根據(jù)所選化學藥劑成分的不同,分別與重金屬產(chǎn)生不同類型的化學反應(yīng),從而把重金屬由固相浸取到液相中,降低飛灰中的重金屬含量或者通過與飛灰中重金屬生成不同的沉淀物而達去除重金屬的目的;(3) 通過對特定重金屬離子的吸附作用,達到去除重金屬的效果[ 6 ] 。
2.3熔融固化
由灰中的二噁英需要在很高溫度下才能被完全分解,因此從安全角度出發(fā),飛灰高溫熔融玻璃化處理是目前國際上公認的最安全的處理方法。熔融固化技術(shù)是將待處理的危險廢物與細小的玻璃質(zhì)混合,在1 000～1 400 ℃高溫熔融一段時間,通常為30 min左右,待飛灰的物理和化學狀態(tài)改變后,降溫使其固化,形成玻璃固化體,借助玻璃體的致密結(jié)晶結(jié)構(gòu),確保固化體永久穩(wěn)定。熔融固化處理有很好的減重、減容效果, 1 500 ℃時,氯化物基本上都揮發(fā)出來,因此飛灰一般可以減重2 /3左右。同時熔融后重金屬被牢固地束縛在SiO2 硅氧四面體組成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,浸出率很低,可以滿足目前的浸出標準。在1400℃左右,飛灰中的PCDDs/PCDFs可以被降解。
2.4進入填埋場進行最終處置
中國的《危險廢物污染防治技術(shù)政策》(國家環(huán)?？偩? 2001)中第9條對飛灰的規(guī)定:生活垃圾焚燒產(chǎn)生的飛灰必須單獨收集,不得與生活垃圾、焚燒殘渣等其它廢物混合;不得與其它危險廢物混合;不得在產(chǎn)生地長期貯存;不得進行簡易處置及排放。生活垃圾焚燒飛灰在產(chǎn)生地必須進行必要的固化和穩(wěn)定化處理之后方可運輸。生活垃圾焚燒飛灰經(jīng)過各種穩(wěn)定化處理后,最終需進行安全填埋處置。
3焚燒飛灰的資源化利用
對垃圾焚燒飛灰進行某種資源化利用,需要考慮以下三個因素: (1)飛灰本身的物理化學性質(zhì)是否適于采用該種資源化處置手段。(2)經(jīng)過該種資源化處置后,所得的最終產(chǎn)品是否具有良好的性能,具備實用性、市場可行性和經(jīng)濟性。(3)該種資源化處置手段能否對飛灰起到穩(wěn)定化作用,消除其對環(huán)境的危害。根據(jù)上述要求,目前國際上飛灰資源化處置的研究方向主要有以下幾方面。
3.1利用飛灰為主要原料制備建筑材料
3.1.1制備水泥
水泥是一種水硬性粉末狀物質(zhì)。水泥的制備通常是由石灰石、粘土以及一些含硅鋁質(zhì)的材料混合后,在高溫(1540～1600 ℃)下煅燒而成。由灰中含有大量的Al2O3、SiO2 以及CaO 等物質(zhì),飛灰還適用于制備低能水泥,也稱硫鋁酸鈣水泥。這是一種能在低溫下合成的特殊水泥,具備強度高、硬化快的特點。
3.1.2制備陶瓷
由灰中含有大量的SiO2 ,且具備陶瓷生產(chǎn)的粒度,所以利用飛灰制備陶瓷也是飛灰資源化利用的一個重要方向。
3.1.3制備玻璃
在發(fā)達國家尤其是日本,玻璃化是處理垃圾飛灰的一種常見方法。飛灰在玻璃化過程中,有機組分和有毒物質(zhì)被破壞,去毒率超過99. 9%,同時,重金屬可能密封在硅酸鹽基體中,或者蒸發(fā)或沉淀而分離。
3.2作路面替代骨料
飛灰經(jīng)過預(yù)處理后(主要是洗去或穩(wěn)定化其中的有害物質(zhì)),可替代骨料中部分的砂子和水泥。在美國、日本及歐洲一些國家,采用飛灰或飛灰和爐渣混合物作為石油瀝青鋪裝路面的替代骨料已有所應(yīng)用。
3.3利用飛灰作為土壤改進劑
飛灰中富含植物生長所需的P和K元素,因此,有學者研究用其替代部分肥料投入土壤中,從而促進農(nóng)作物的生長。在經(jīng)過用飛灰改善過的土壤生長出來的植物,比沒有改善過的大1.5～210倍,也比單獨用P肥或K肥改善過的要大。除此之外, 由灰中CaO含量較高,堿度高,可以用其替代石灰投加到酸度較高的土壤中,改善土壤性質(zhì)。
3.4利用飛灰做污泥調(diào)節(jié)劑
來源于污水處理廠的污泥含水量極高(大于95%) ,需對其進行脫水處理。壓濾脫水是常用的辦法之一。但是廢水中含有的少量油份會使得脫水困難。飛灰可以作為化學調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)污泥結(jié)構(gòu),降低過濾阻力,加快壓濾過程。
4結(jié)論
中國生活垃圾焚燒處理正得到越來越廣泛的應(yīng)用,焚燒產(chǎn)生的大量飛灰污染性強,必須妥善處理?？梢詮南铝袔讉€方面進行改進: (1）開發(fā)先進的焚燒爐,并加強對入爐垃圾的控制;（2）開發(fā)穩(wěn)定效果好、處理成本低的化學穩(wěn)定劑以減少垃圾焚燒飛灰中重金屬的遷移; （3）開發(fā)安全可靠、能耗低效益好的資源化技術(shù),資源化處理垃圾焚燒飛灰,變廢為寶。
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關(guān)鍵詞：生活垃圾；處理；大氣污染；技術(shù)
隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，人們的生活質(zhì)量得以顯著提升，所產(chǎn)生的生活垃圾總量急劇上升，而對生活垃圾進行處理成為當前社會各界關(guān)注的重要問題，也對人們的生活環(huán)境產(chǎn)生了嚴重影響。因此要從源頭出發(fā)重視生活垃圾的收集和處理，之后再借助各種設(shè)備和技術(shù)實現(xiàn)無害化處理。本文從技術(shù)角度出發(fā)，對生活垃圾處理和大氣污染治理相關(guān)問題進行分析和研究，以此強化對生活垃圾的處理能力和大氣污染的治理能力，實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。
一、生活垃圾處理及大氣污染治理存在的問題
（一）處理方法較為粗放
隨著城市化進程的不斷加快，城市生活垃圾的種類和總量在持續(xù)增多。但目前對生活垃圾的處理方法仍然顯得相對粗放，比如焚燒、填埋等，雖然這些方式在性價比和有效性等方面具有相應(yīng)的優(yōu)勢，但這些處理方式會帶來一系列的嚴重問題，對生態(tài)環(huán)境造成嚴重的污染，也不符合生活垃圾處理工作的要求。
（二）當前國內(nèi)處理方式比較
當前垃圾處理主要有填埋、焚燒和熱解處理等方式，以下重點對這三種方式進行闡述。1.填埋處理。目前我國生活垃圾主要以填埋為主，其優(yōu)點是工藝簡單、操作方便，省錢省事；其缺點是深埋滲濾液污染嚴重，安全隱患大，使用年限短，減量化和資源化水平低。國家政策要求逐步禁止新建垃圾填埋場。2.焚燒處理。生活垃圾焚燒發(fā)電也是目前垃圾處理的主要方式之一，比較適合于人口密集的城市群。其優(yōu)點是日處理垃圾量較大；有能量的轉(zhuǎn)化，比如電能；垃圾中的可燃成分被高溫分解后減容效果較好；設(shè)備可全天候工作,不易受天氣影響。其缺點是投資大，占地面積大，選址困難；要求每日提供垃圾不少于400噸，需要添加煤輔助燃料；尾氣、煙塵及廢水的排放需其他設(shè)備進行過濾處理；設(shè)備構(gòu)造以及系統(tǒng)復(fù)雜，保養(yǎng)成本較高；容易產(chǎn)生二次污染；不可焚燒垃圾需要另做填埋處理。3.低溫熱解處理。低溫熱解處理是一種成熟的新技術(shù)，是一種非常有效的資源化處理方式。其優(yōu)點是占地面積小，選址容易，尾氣排放達到國家標準，無廢水產(chǎn)生，冷卻水可循環(huán)利用，不需添加輔助燃料，減容效果較好，產(chǎn)物可做路基填料或充當植物肥料，設(shè)備構(gòu)造以及系統(tǒng)相對簡單，維護、保養(yǎng)成本低，工人操作以及學習成本較低，垃圾分散就地處理，無須轉(zhuǎn)運，設(shè)備可全天候工作,不易受天氣影響；其缺點是同焚燒處理一樣，建筑垃圾、瓷制品和玻璃制品等不可熱解垃圾需另做填埋處理。
（三）缺乏規(guī)?；鸵?guī)范化
生活垃圾的處理工作影響著社會的穩(wěn)定發(fā)展，因此需要各方面的積極參與。但是我國生活垃圾在處理方面的規(guī)模還相對有限，大都是以小處理廠分散處理為主，同時在垃圾處理過程中缺乏完善的技術(shù)體系，因此缺乏標準化、技術(shù)化及自動化，所以存在垃圾分類不明確、處理方式不科學且存在高污染高耗能等問題，因此降低了垃圾處理效果。另外，在垃圾處理和大氣治理過程中，都缺乏科學的標準，相應(yīng)的監(jiān)管措施還不到位，其規(guī)范化程度較低，因此存在較為嚴重的污染問題。
二、生活垃圾處理及大氣污染治理的對策
（一）加強相關(guān)的宣傳引導
為提升生活垃圾處理效率，就要加強宣傳，強化人們進行垃圾分類和愛護生態(tài)環(huán)境的意識。要通過電視、報刊、互聯(lián)網(wǎng)、移動媒體等方式進行相應(yīng)的宣傳和引導，并在道路、公共場所等設(shè)置相應(yīng)的宣傳欄，在垃圾桶旁邊提示分類投放的宣傳標語，使全社會都能夠充分認識到生活垃圾處理的重要意義，營造出垃圾處理的良好氛圍，進而為促進垃圾處理工作的順利開展提供有效保障。
（二）建立健全相關(guān)法律政策
生活垃圾處理直接影響著人們的生活質(zhì)量，因此要建立健全相關(guān)的法律政策，推進垃圾處理工作的順利開展，并對各項法律政策進行細分，明確落實標準和要求。當前，多個城市相繼進行了垃圾分類試點，并了生活垃圾管理條例，以期從法律層面更好地落實生活垃圾分類、收集以及管理，提升生活垃圾處理的有效性，為垃圾處理后續(xù)相關(guān)工作奠定堅實的基礎(chǔ)，以最大程度減少因垃圾處理工作而帶來的環(huán)境污染問題。
（三）充分明確垃圾處理職責
生活垃圾處理工作涉及的內(nèi)容較多，影響較大，因此必須要嚴格按照相關(guān)要求到位。因此，政府部門要充分發(fā)揮行政管理職能，進一步明確垃圾處理職責，細化責任分工，充分協(xié)同各相關(guān)部門的關(guān)系，全面發(fā)揮工作合力，以更好地維持垃圾處理市場的正常秩序。同時，要按照責任分工，對照生活垃圾處理工作的要求和標準，強化監(jiān)督管理，提升各部門積極參與和相互協(xié)調(diào)的效果，進而可以有效提升生活垃圾處理的規(guī)范性和有效性。
三、大氣污染治理技術(shù)的應(yīng)用分析
城市生活垃圾處理多以焚燒為主，而這一過程會對大氣產(chǎn)生污染，因此要采取有效技術(shù)進行大氣污染治理工作，進而減少對生態(tài)環(huán)境的破壞。當前垃圾焚燒發(fā)電廠大都采用“爐內(nèi)脫硝+脫酸+活性炭吸附+除塵”的方式對焚燒煙氣進行凈化，在實際應(yīng)用過程中可以根據(jù)實際情況對這些方式進行重新組合?，F(xiàn)就這一技術(shù)的具體應(yīng)用分析如下。脫硝工藝技術(shù)在應(yīng)用過程中可以采取SNCR、SCR或者兩者組合的方式開展。具體來說，SCR脫硝工藝的效率要高于SNCR脫硝工藝，可以將氮氧化物的排放濃度控制在較低水平，以達到排放標準。但SCR工藝需要較大的占地面積和較高的投資成本，因此SNCR工藝在垃圾焚燒發(fā)電廠內(nèi)的應(yīng)用明顯較多，也能夠滿足相應(yīng)的要求。脫酸工藝技術(shù)主要有半干法脫酸、半干法+干法組合脫酸等，可以確保在生活垃圾焚燒過程中所排放的酸性污染物能夠達到相應(yīng)的排放標準。當前很多垃圾焚燒發(fā)電廠都在采用這種方法，同時主要是以熟石灰作為脫酸劑，通過改變脫酸劑的種類能夠有效提升酸性污染物的去除效率和排放標準?；钚蕴课胶统龎m工藝在應(yīng)用過程中主要是針對生活垃圾焚燒爐所排放污染氣體中的重金屬、顆粒物等，通過在焚燒爐煙道中噴射活性炭的方式，可以使得經(jīng)過爐內(nèi)脫硝和脫酸處理之后的氣體中的物質(zhì)被有效吸附，之后再借助除塵裝置對氣體實現(xiàn)進一步治理，以最終達到生活垃圾焚燒過程中大氣排放標準。
四、結(jié)束語
