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〔摘要〕危險廢物高效無害化綠色焚燒是當前從事危險廢物管理、運行、社會大眾各方普遍關注的問題,本文通過數年對危險廢物焚燒工程設計和典型項目跟蹤調查,分析研究認為,控制危險廢物焚燒過程的環境污染,除了依靠工藝流程合理、設備選擇得當等基本條件外,還需要關注以下方面:廢物收集貯存、預處理及配伍、藥劑配置和投加、廢物進料、灰渣收集、系統運行等污染控制,通過對這些過程的環境污染進行分析,提出建議和措施。
〔關鍵詞〕危險廢物;焚燒;污染
焚燒是一種高溫熱處理技術和利用高溫分解廢物的安全處置技術,其適應于處理有一定熱值且在高溫環境下能夠分解的廢物。焚燒處理的主要目的是焚毀廢物,使被焚燒的物質最大限度地減少容積,減少新的污染物質產生,有效控制三廢達標排放,避免造成環境污染,高溫煙氣中的余熱可進行回收,能夠實現廢物無害化、減量化、資源化的最有效地處置。工業危險廢物因其成分復雜,形態、性質不穩定,具有毒性、反應性、爆炸性、腐蝕性等危險特性,比生活垃圾、一般工業或農業廢物焚燒處理的技術復雜、無害化控制的難度大、相對處理流程長、投資與處理成本較高,因此設計合理、運行可靠、工藝先進的焚燒技術是經濟適用的基本保障。在不斷升級的環境保護需求和履行國際公約的背景下,我國危險廢物焚燒處置的政策法規不斷地完善。其中,針對危險廢物收集處理的法規以《危險廢物轉移聯單管理辦法》、《危險廢物經營許可證管理辦法》和《全國危險廢物和醫療廢物處置設施建設規劃》為代表;標準以《危險廢物焚燒污染控制標準》為主體,以《危險廢物集中焚燒處置工程建設技術規范》、《醫療廢物集中焚燒處置工程建設技術規范》等為支撐[1]。近年,又頒布了《危險廢物收集、運輸、貯存技術導則》、《危險廢物焚燒處置技術導則》等,目前上海、北京等地也了危險廢物焚燒污染物排放標準,為有效控制危險廢物焚燒的環境污染提供了法律支撐。因此,危險廢物的收集處理和運行管理,應符合上述法規、標準的要求。
1危險廢物焚燒工藝典型流程
自2004年國家環??偩至岁P于印發《全國危險廢物和醫療廢物處置設施建設規劃》的通知(環發[2004]16號)后,我國各省危險廢物焚燒處置工程從技術引進、消化吸收到自主開發,經過了十余年的發展,鍛煉了一批環保產業技術人才和管理人才。工業危險廢物焚燒工程設計技術和日常管理技術日益完善、成熟。目前國內工業危險廢物焚燒技術通用流程一般包括預處理、配料、進料、焚燒、余熱回收、急冷、脫酸和活性炭吸附、除塵、洗滌凈化、消白煙等工序。目前國內危險廢物焚燒處理95%以上采用回轉窯焚燒工藝,典型的工藝流程如圖1所示。整個工藝流程簡述如下:固體廢物經預處理和科學配比后,經行車抓斗到給料機再傳送到料斗,并由此進入回轉窯;液體廢物通過噴霧器送入回轉窯或二燃室?;剞D窯連續旋轉,物料不停翻動、加熱、干燥、汽化和燃燒,燃燒溫度約為800~950℃。燃燒后的殘渣自窯尾落入渣斗,由出渣系統排出。燃燒產生的煙氣從窯尾進入二燃室高溫燃燒,燃燒溫度1000~1200℃,停留2s以上。在二燃室充分燃燒的高溫煙氣經余熱鍋爐回收熱量,將熱能轉換為熱水和蒸汽,煙氣溫度降至600~500℃,然后進入急冷塔,快速冷卻至200℃,再后進入布袋除塵器除去粉塵,經洗滌塔充分洗滌后降至80℃,最后經加熱器、引風機、煙囪排入大氣。經過以上焚燒處置工藝,危險廢物被焚燒、汽化后,去除二?英、HCl、HF、CO、NO2、NO、O2等有害物質成分和粉塵[2],凈化后的煙氣向空中排放,爐渣和灰飛安全填埋處置。
2焚燒過程污染途徑分析
2.1接收貯存廢物的廢氣污染
廢物接收與貯存過程中存在環境污染主要是包裝容器密封性差,大部分固體廢物、粉末料、半固體廢物采用一般編織袋或噸袋盛裝,在運輸、轉運、貯存操作過程中極易破碎,造成固體廢物中易揮發氣體散發到空氣中,氣味難聞,污染環境,同時影響操作人員的身體健康。廢液容器破損,密封不嚴,易造成廢氣和廢液泄露。首先,暫存庫設計上采用引風機抽風,廢氣經活性炭塔吸附后達標排放,減少因無組織排放的污染。其次,一切廢物包裝材料采用專用密閉容器,即固體廢物、粉末料、半固體廢物先采用一般編織袋盛裝,再用專用密閉容器貯存,不僅便于搬運、暫存,而且基本上可以做到無泄漏,同時減少運行管理費用。
2.2預處理及配料的廢氣污染
由于危險廢物來源廣泛、成分復雜、形態多樣,要使危險廢物焚燒裝置平穩、焚燒后廢渣、廢氣達標排放,必須保證入爐危險廢物流量、成分、形態和熱值適當且平穩。為此,必須對部分不適宜入爐或對系統沖擊太大的廢物進行必要的預處理。在危險廢物預處理及配料過程中又極易造成環境污染。如廢液泵送到均值罐內,在攪拌過程中廢液的揮發性氣體散發到環境,因而,應設有密閉罐并有負壓環境下進行廢液均值。液體與半固體、半固體與粉末料、半固體與固體等混合均值采用機械攪拌機處理,應在一個空間較小,有負壓抽風設施的場所進行。
2.3藥劑配置和投加的粉塵污染
在危險廢物焚燒處置過程中,需要添加藥劑的主要是硝石灰、活性炭、尿素、固堿等,在藥劑配置和投加過程中也會產生污染,主要表現在硝石灰倒入貯罐產生灰塵;硝石灰打漿后泵送產生堵塞而引起泄漏;編織袋裝的活性炭加入活性炭罐內引起灰塵外溢,因此設計上考慮負壓抽吸,硝石灰、活性炭的貯罐帶有布袋除塵排氣罐等設施。
2.4焚燒進料的廢氣污染
一般危險廢物焚燒進料系統設置在焚燒車間主廠房內,危險廢物從暫存庫轉運到料坑,通過帶有抓斗的行車轉運到給料倉內,再經溜槽進入焚燒爐焚燒處理。在焚燒進料過程中存在的廢氣污染是:廢物倒入料坑和抓斗抓料過程中存在有毒有害氣體揮發到空間,然后外溢焚燒車間主廠房;另外窯罩、進料口冒正壓有廢氣排放。焚燒車間主廠房外溢廢氣的環境污染,主要原因是采用焚燒爐鼓風機抽吸主廠房內廢氣,抽風量不能滿足焚燒車間主廠房換風次數要求。因此有效控制廢氣污染措施是增設抽風機,廢氣通過活性炭吸附后達標排放,活性炭吸附再生后的濃縮氣體進入焚燒爐進一步焚燒處理。其次,進料系統溜槽采用雙層閘板連鎖自動控制,窯頭罩設置環境集煙裝置。
2.5灰渣收集過程的粉塵污染
目前危險廢物焚燒爐渣通過水封、鏈條撈渣機出渣。余熱鍋爐、干法脫酸反應裝置、布袋除塵器收集的灰塵通過螺旋輸送機或翻板閥出灰,再用噸袋收集后轉運到穩定固化車間處理、安全填埋。在灰渣收集、轉運過程中易造成跑、冒、滴、漏,產生粉塵污染。為了避免灰渣收集、轉運過程中的環境污染,采用專用防漏渣廂收集爐渣;余熱鍋爐、煙氣凈化系統的飛灰收集系統采用螺旋輸送機泵倉,通過氣力輸送到穩定固化車間的飛灰料倉,防止卸灰口粉塵飛揚污染空氣。
2.6焚燒系統運行過程的環境污染
危險廢物焚燒處理由于自身的特點,其工藝流程處理過程技術要求極高,需要環境工程、化學工程、熱力工程、自動化技術和信息技術等密切配合。危險廢物中含有大量的有機物及氮、硫、磷和鹵素及金屬等元素,在焚燒過程中將產生二?英、粉塵、低熔點金屬和SO2、HCl、HF、NO、NO2等酸性氣體,煙氣中的污染物成分復雜、參數波動,危險廢物焚燒不僅需要可靠的、特定的工藝條件保證,而且需要高性能的自動控制系統保證生產設備安全、可靠、高效運行。危險廢物焚燒行業經常出現系統堵塞、冒正壓、煙氣排放指標不穩定,且不能連續穩定運行3個月以上,檢修頻繁,造成大量廢氣、廢渣、廢水的污染。因此,對焚燒系統爐堂的溫度、氣壓、煙氣成分等進行實時測試,對鼓風(引風)、投料(投加廢物、助燃、凈化藥劑)等系統能否進行聯動控制,是過程污染預防值得重視的因素。危險廢物焚燒處理運行中減少跑、冒、滴、漏,廢氣、廢渣達標排放。首先必須保證進料的危險廢物熱值穩定、有害元素控制在一定范圍內以及廢物形態均勻,該三點要素是影響到焚燒系統是否穩定,廢氣是否達標的前提條件;其次,必須提高自動控制化水平。由于焚燒控制是一個系統工程,某個控制目標是由多個元素引起,不能簡單使用開關控制、PID控制,還需要采用先進的預測控制、模糊控制的技術手段加以控制。
3污染排放控制措施
1)廢氣污染控制:煙氣中污染物排放控制首先保證危險廢物焚燒生產裝置連續、平穩運行,其次采用先進的預測控制、模糊控制的自動化控制技術,不僅檢測控制工藝過程中的酸性氣體、重金屬、二?英類污染物、氧氣含量,還要通過計算機在線控制配料、投料、風量、藥劑量等環節。無組織氣體排放控制:對料倉、罐區裝卸和拌合點、預處理車間、灰渣排口與轉運等產生無組織污染物排放的點,設置無組織廢氣收集和處理設施,通過現場環境空氣測試、觀測,對廢氣收集和處理設施進行實時調整控制。2)廢水污染控制:一般生活污水、設備間接冷卻水和鍋爐軟化水經處理達標后可以排放;工藝廢水、地面初期雨水需要處理達標后回用。煙氣濕法凈化廢水含有重金屬和二?英,需要采用蒸發濃縮除鹽處理后再進入廢水站處理,廢水循環使用。3)灰渣污染控制:需要嚴格監控,密閉收集貯存,進行物化、穩定固化預處理后安全填埋,實現無害化處置。4)噪聲污染控制:重點對鼓風機、引風機、空壓機、冷卻塔、風機等設備噪聲分別采用隔振、隔聲、消聲等技術控制污染;及時維護減少振動噪聲。
4結束語
根據以上分析,危險廢物焚燒處置過程中存在環境污染,有效控制手段主要依賴于先進的工藝技術,專業化管理人員和精細化管理。重點是選擇合適的工藝技術、流程、設備、監控、配套系統,而且需要良好的運行維護保障;過程監控也是有效防止環境污染的關鍵,良好的配料比在線調節污染控制更為有效。
參考文獻
[1]環境保護部.危險廢物焚燒污染控制標準(征求意見稿)編制說明[EB/OL].[2014-10-24](2016-11-12).
[2]趙士德.危險廢物焚燒系統控制方案[D].杭州:浙江大學,2015.
[3]蔡國權.危險廢物焚燒處置過程中建模與先進控制[D].杭州:浙江大學,2004.
作者:盧金龍 曹學新 龍燕 單位:中國瑞林工程技術有限公司