01、尾氣污染物的生成
二噁英生成、危害及其影響因素
二噁英類物質(zhì)是多氯代二苯并-對-二噁英 (PCDDs) 和多氯代二苯并呋喃(PCDFs) 的總稱，屬于氯代三環(huán)芳香族化合物。由于其具有一定的毒性，我國以及歐美等發(fā)達國家固體廢物焚燒二噁英排放濃度標準：0.1ng-TEQ/m3。污泥焚燒過程中二噁英的生成機理主要有兩種: ①高溫氣相反應(yīng)生成; ②低溫異相催化反應(yīng)生成。二噁英的產(chǎn)生會造成人體免疫功能降低、生殖和遺傳功能改變、惡性腫瘤易發(fā)等健康問題。而在抑制二噁英的產(chǎn)生上，研究發(fā)現(xiàn)污泥中氯元素對二噁英生成起著至關(guān)重要的作用，以及城市生活垃圾加煤（含S）焚燒可有效抑制二噁英的生成。更有趣的是有試驗表明，污泥單獨焚燒時噁英排放濃度最高值僅為0.0917ng-TEQ/m3。因此，在不對尾氣進行任何處理的情況下，二噁英排放濃度已低于歐盟規(guī)定的排放標準。
表1 剩余污泥與城市生活垃圾中主要元素比例（均值）
重金屬遷移、危害及影響因素
污泥中的重金屬主要有 8 種，按其在污泥中的含量依次排序為：
Zn＞Cu＞Cr＞Pb＞Ni＞As＞Cd＞Hg
表2列出了我國市政污泥主要重金屬含量(均值) 以及焚燒煙氣重金屬排放標準。
表 2 污泥中主要重金屬含量及焚燒煙氣排放標準
污泥在焚燒過程中，重金屬因溫度和揮發(fā)性不同其存在形式也不盡相同，揮發(fā)性大小依次為：Hg＞Cd＞Pb＞As＞Cr＞Cu＞Zn＞Ni。所以，污泥焚燒過程中捕獲的重金屬并去除的主要是Hg、Cd及Pb。事實上，污泥中Hg與Cd含量很低，Pb的含量也不是很高，因此焚燒進入煙氣中的這3種重金屬含量很低。然而，固體廢物焚燒過程中氯的存在是導(dǎo)致重金屬更易向煙氣中遷移的主要原因。但剩余污泥中氯的含量很低，從而抑制了重金屬的遷移，試驗發(fā)現(xiàn)在不對尾氣進行任何處理的情況下，三種重金屬含量均低于我國規(guī)定值。
NOx生成、危害及影響因素
污泥燃燒時生成的NOx主要包括NO和NO2，并以NO為主( NO2含量很少)。NOx的生成主要與焚燒工況有關(guān)，生成量隨爐膛溫度、過�？諝饬吭龃蠖�。我國固體廢物焚燒NOx排放標準為500 mg/m3。試驗表明，污泥焚燒NOx生成量為471.6mg/m3，在不對尾氣進行任何處理的情況下，NOx生成量已低于我國規(guī)定的排放標準。與二噁英和重金屬類似，已達標排放的煙氣經(jīng)大氣擴散和稀釋后，進入人體內(nèi)的NOx含量微乎其微，不足以影響人體健康。
02、尾氣污染控制方法
污泥焚燒過程中減少二噁英生成與排放的主要方法是針對燃燒條件的控制，以減少前驅(qū)物和二噁英的生成。焚燒過程中，燃燒條件需按照“3T+E”的控制原則來進行。3T即指：燃燒溫度(Temperature)、停留時間(Time)、紊流度(Turbulence)；E是過氧控制(Excess)。為滿足控制上述燃燒條件的適用范圍，則須考慮焚燒爐類型和干化污泥形態(tài)。
經(jīng)過比較，干化污泥的均質(zhì)形態(tài)再加上流化床內(nèi)的物料循環(huán)，是控制尾氣污染的最佳組合。同時，流化床焚燒爐爐溫恒定在850 ℃左右有利于保證燃燒煙氣在高溫區(qū)的停留時間，并且其大的熱容量和良好的物料混合速率可減少過�？諝獾漠a(chǎn)生，使污泥燃盡率大幅提高，二噁英分解徹底，同時可減少重金屬向煙氣轉(zhuǎn)移以及NOx的生成。
除了實現(xiàn)“3T＋E”控制原則，在運行過程中，常常還會投加生石灰(CaO)、氫氧化鈣［Ca( OH)2］等堿性物質(zhì)，其作用包括對SO2、Cl2等酸性氣體脫除、對生成二噁英前驅(qū)物五氯苯酚(PCP)和六氯苯酚(HCB) 的阻滯，以及捕獲易揮發(fā)重金屬從而減少它們在煙氣中的含量。對于低溫冷卻區(qū)(250~450 ℃) 再次合成的二噁英，往往采用驟冷技術(shù)使煙氣溫度迅速冷卻至200 ℃以下，以避免二噁英的再生。
03、尾氣污染物處理技術(shù)及成套設(shè)備
為防止二噁英等尾氣污染物進入環(huán)境，尾氣均會通過凈化設(shè)備進行處理，相應(yīng)技術(shù)有洗滌除塵、活性炭吸附以及包括光解催化氧化、催化分解、催化過濾、電子束照射和低溫等離子體等新型技術(shù)。其中，洗滌除塵、活性炭吸附、光解催化氧化、催化分解以及催化過濾不僅可以實現(xiàn)對二噁英的去除，也是去除煙氣中重金屬、NOx最常用的方式。
總之，不論是傳統(tǒng)技術(shù)還是新型技術(shù)，均可以將污泥焚燒產(chǎn)生的少量二噁英、重金屬以及 NOx等污染物進一步去除，效率均可達90%以上。
04、國內(nèi)外應(yīng)用案例
針對尾氣污染物中的二噁英來說，美國水環(huán)境聯(lián)合會在正式出版的《Wastewater Solid Incineration Systems》一書中早已提及，沒有必要為市政污泥焚燒系統(tǒng)設(shè)置二噁英排放標準，因為市政污泥焚燒產(chǎn)生的多環(huán)芳烴物質(zhì)(不僅包括二噁英，還包括呋喃以及多氯聯(lián)苯酚) 的排放值很低。近15年來，德國、英國、西班牙等歐洲發(fā)達國家研究報告亦獲得相似結(jié)論：沒有證據(jù)表明污泥焚燒甚至生活垃圾焚燒尾氣會對人類健康產(chǎn)生影響。
05、結(jié)語
綜上，針對污泥焚燒中的尾氣污染物，從產(chǎn)生原理、潛在危害到控制/處理技術(shù)、成套設(shè)備等多角度進行分析，亦知，二噁英等尾氣污染物在焚燒過程中的生成濃度本來就不高，再加上成熟的控制與處理技術(shù)，不必過度擔(dān)心這些尾氣污染物的泄漏以及對人體健康的威脅，同時美、歐等國家早已發(fā)布技術(shù)報告予以澄清，無需擔(dān)心污泥焚燒二噁英的產(chǎn)生，它們的產(chǎn)生濃度不經(jīng)處理直接排放濃度便已在控制標準(0.1ng-TEQ/m3) 以下。
來源：水業(yè)碳中和資訊
作者： 陳奇，郝曉地等
