对剩余污泥不必“谈烧色变”

2022-01-19

剩余污泥处理/处置目前在我国已成为比污水处理更为棘手的问题。有关污泥处理、处置,“扔(填埋)”和“烧(焚烧)”两种极端方式目前并存。但对于大城市而言,填埋“无地自容”已成为现实问题,这就使得其它处置方式被迫上马,如,堆肥、厌氧消化、干化焚烧等等。从资源/能源回收与投资/运行费用综合比较评价来看,干化焚烧不失为一种可持续的选择方式,因此,变“土葬(填埋)”为“火葬(焚烧)”的终极方式未来将成为一种主流。然而,很多人对污泥焚烧“谈烧色变”,唯恐焚烧尾气带来二噁英、重金属以及NOx、甚至NxO等新的环境问题。

事实上,污泥焚烧与垃圾焚烧一样,并非新生事物,对它们的实践几十年前在欧洲等国便已开始。特别是早先以污泥厌氧消化为主的欧洲国家,对厌氧消化残留污泥回田应用受阻的情况下,焚烧不得不再被辅以“断后”。如果你身临其境一些处于市区的国外污泥焚烧厂,只见白烟(蒸气)而闻不到异味情况会作何感想?附近居民与工作人员也不会因冒白烟而频频向政府投诉,因为他们相信政府的监管,排放尾气中不含对人体的有害成分。为此,我们曾在2019年对污泥焚烧尾气主要成分进行了理论与实际的分析,从产生原理、潜在危害到控制/处理技术、成套设备等方面进行全面审视,以揭开污泥焚烧神秘的面纱,并以发达国家相应技术报告作为佐证,目的是消除国人“谈烧色变”的心理障碍,以推动污泥干化、焚烧的应用。

尾气污染物的生成

二噁英生成、危害及其影响因素

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二噁英类物质是多氯代二苯并-对-二噁英 (PCDDs) 和多氯代二苯并呋喃(PCDFs) 的总称,属于氯代三环芳香族化合物。由于其具有一定的毒性,我国以及欧美等发达国家固体废物焚烧二噁英排放浓度标准:0.1ng-TEQ/m3。污泥焚烧过程中二噁英的生成机理主要有两种: ①高温气相反应生成; ②低温异相催化反应生成。二噁英的产生会造成人体免疫功能降低、生殖和遗传功能改变、恶性肿瘤易发等健康问题。而在抑制二噁英的产生上,研究发现污泥中氯元素对二噁英生成起着至关重要的作用,以及城市生活垃圾加煤(含S)焚烧可有效抑制二噁英的生成。更有趣的是有试验表明,污泥单独焚烧时噁英排放浓度最高值仅为0.0917ng-TEQ/m³。因此,在不对尾气进行任何处理的情况下,二噁英排放浓度已低于欧盟规定的排放标准。

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重金属迁移、危害及影响因素

污泥中的重金属主要有 8 种,按其在污泥中的含量依次排序为:

Zn>Cu>Cr>Pb>Ni>As>Cd>Hg

表2列出了我国市政污泥主要重金属含量(均值) 以及焚烧烟气重金属排放标准。

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污泥在焚烧过程中,重金属因温度和挥发性不同其存在形式也不尽相同,挥发性大小依次为:Hg>Cd>Pb>As>Cr>Cu>Zn>Ni。所以,污泥焚烧过程中捕获的重金属并去除的主要是Hg、Cd及Pb。事实上,污泥中Hg与Cd含量很低,Pb的含量也不是很高,因此焚烧进入烟气中的这3种重金属含量很低。然而,固体废物焚烧过程中氯的存在是导致重金属更易向烟气中迁移的主要原因。但剩余污泥中氯的含量很低,从而抑制了重金属的迁移,试验发现在不对尾气进行任何处理的情况下,三种重金属含量均低于我国规定值。

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NOx生成、危害及影响因素

污泥燃烧时生成的NOx主要包括NO和NO2,并以NO为主( NO2含量很少)。NOx的生成主要与焚烧工况有关,生成量随炉膛温度、过剩空气量增大而升高。我国固体废物焚烧NOx排放标准为500 mg/m3。试验表明,污泥焚烧NOx生成量为471.6mg/m3,在不对尾气进行任何处理的情况下,NOx生成量已低于我国规定的排放标准。与二噁英和重金属类似,已达标排放的烟气经大气扩散和稀释后,进入人体内的NOx含量微乎其微,不足以影响人体健康。

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