研究｜汙泥摻燒對生活垃圾焚燒煙氣中汙染物的影響

目前，針對市政汙泥的處置主要有堆肥、填埋和焚燒

3

種方式。由於市政汙泥通常含有較高濃度的重金屬，其堆肥後的產品以園林綠化用途為主，不能用於農業生產；用填埋的方式處置汙泥需要佔用大量土地，不適用於土地資源緊張的地區。隨著汙泥焚燒技術研究的深入發展，由於焚燒的方式減量化程度高且可以進行能量回收，還能有效降低病原微生物和有機汙染物質的危害，目前已成為處置汙泥的主要方法。

0

1

垃圾焚燒與市政汙泥協同處置

垃圾焚燒發電具有高程度資源化、無害化及佔地面積小等優勢，近年來垃圾焚燒發電站數量增長迅速，是良好的現有汙泥焚燒處置設施。市政汙泥與生活垃圾協同處置一方面可以大大降低處置運營成本，另一方面生活垃圾焚燒的餘熱可供汙泥幹化使用，汙泥幹化產生的臭氣可回收至焚燒爐焚燒利用，實現汙泥的全面資源化。

生活垃圾焚燒煙氣中的汙染物主要包括煙塵顆粒物、酸性汙染物（如

SO2

、

NOx）

、重金屬及二噁英等

，

我國

GB 18485

一

2014

《生活垃圾焚燒汙染控制標準》對該類汙染物排放有明確限值標準。而汙泥本身所含的汙染物濃度較高，其焚燒煙氣的二次汙染問題受到廣泛關注。

本文利用某生活垃圾焚燒發電廠的現有設施進行生活垃圾摻燒市政汙泥的工業試驗，研究不同參燒比例對焚燒煙氣中汙染物排放濃度的影響，以評估協同燃燒的安全性和可行性，以期為生活垃圾摻燒市政汙泥的技術改進和推廣提供資料基礎。

0

2

汙泥摻燒試驗

該電廠焚燒系統包括爐排爐、餘熱鍋爐、除渣機、噴霧塔、SNCR脫硝系統、布袋除塵器及15MW汽輪發電機組

。市政汙泥經幹化脫水後透過散裝運輸車運至焚燒廠的幹化汙泥上料系統，根據生產需要加入焚燒爐料倉進行焚燒

，生活垃圾透過吊臂抓取，投入焚燒爐內，與市政汙泥協同焚燒。

垃圾電廠焚燒處理的生活垃圾一般具有非均質性，對生活垃圾和市政汙泥均進行多點取樣，充分混合。測試樣品均來自煙氣監測過程中焚燒的生活垃圾和市政汙泥，生活垃圾和市政汙泥樣品各採集3個。

在設施正常焚燒兩天後分別採集生活垃圾單獨焚燒對照組（以下簡稱對照組），以及5%、10%、15%市政汙泥摻燒組煙氣排口的煙氣樣品。為了解汙泥摻燒對煙氣處理設施處理效果的影響，採集空白組及10%市政汙泥摻燒組煙氣進口的煙氣樣品。所有樣品採集均進行3次平行取樣，並計算其平均值。

對市政汙泥和生活垃圾，採用《土壤農業化學分析方法》及CJ/T221一2005《城市汙水處理廠汙泥檢驗方法》中的常規分析方法測定樣品中硫化物、氯化物、氟化物、煙塵、二噁英等汙染物的含量，以及樣品的重量、水分、灰分、熱值、揮發分、元素含量（碳、氫、氧、疏、氮、金屬元素等）。

0

3

汙泥摻燒結果與討論

市政汙泥的特性

經過化驗

市政汙泥中的重金屬質量比普遍高於生活垃圾

。與農用汙泥汙染控制標準限值（GB428一84，土壤pH<6。5）對比，Cu、Pb、Ni、Cr質量比均超出限值，其中Cu和Cd超過標準限值2~4倍。從樣品其他汙染物檢測結果（表3）可知，市政汙泥的氟化物和二噁英顯著高於生活垃圾。

市政汙泥工業分析結果顯示，

市政汙泥樣品的灰分質量分數均值是生活垃圾的3倍以上，平均低位熱值較低，為4。08×103kJ/kg，僅為生活垃圾的60。4%

，因此生活垃圾摻燒過高比例的市政汙泥會對焚燒發熱量產生影響。

元素分析結果顯示市政汙泥中含有較高比例的S和N

，而C質量分數顯著低於生活垃圾，因此生活垃圾與市政汙泥摻燒有可能會提高煙氣中二氧化硫及氮氧化物的排放濃度。

對煙氣中酸性氣體和煙塵排放的影響

對經過煙氣處理設施的煙氣中幾種常規汙染物進行檢測，在空白組中，NO

x

質量濃度達122mg/m3，SO

2

為5mg/m3，HCl與煙塵排放質量濃度均約為2mg/m3，。在摻燒試驗中，對比空白組，各摻燒比例下幾種常規汙染物質量濃度均有不同程度的增加，但均未超出《生活垃圾焚燒汙染控制標準》中的限值。在各摻燒比例下，NO

x

的排放質量濃度均較高，摻燒比例為5%時，NO

x

質量濃度達216mg/m3。HF、HCl 和煙塵的排放質量濃度隨摻燒比例增加變化幅度較小，NOx與SO2的排放質量濃度明顯上升，其中SO

2

在10%的參燒比例下，排放質量濃度達9mg/m3，顯著高於其他兩個摻燒比例。摻燒試驗煙氣中SO2與NOx的增加可能是因為生活垃圾摻混市政汙泥後，S和N元素含量升高。

該焚燒爐的煙氣處理設施主要包括噴霧塔和布袋除塵器。空白組中除NOx外，煙氣處理設施對HF、SO

2

、HCl和煙塵的去除率均超過96%；

摻燒10%的市政汙泥後，HF及煙塵的去除效果基本無變化，排口的HCl去除率輕微下降，而SO

2

及NO

x

的去除效果受到較大影響，去除率分別下降至71。7%和1。1%，需要在煙氣淨化系統中增加煙氣脫酸、脫氮的物料，以提高設施對酸性氣體的排放控制

。

對煙氣中重金屬汙染物排放的影響

不同摻燒比例焚燒煙氣中重金屬排放質量與未摻燒市政汙泥的空白組對比，

在摻燒市政汙泥後Cu和Hg的排放質量濃度出現明顯下降

，其中Cu下降約60%，Hg 至少下降33%。Cr在5%及10%摻燒比例下的排放質量濃度低於空白對照組，在15%的比例下，排放質量濃度為34。9μg/m3，比空白組升高7。4%，Cd在各摻燒比例下的排放質量濃度均遠低於控制限值，但二者在不同摻燒比例下的排放質量濃度波動較大。Pb和Ni的排放質量濃度與參燒比例成正比，但在15%的摻燒比例下，重金屬的排放質量濃度仍低於《生活垃圾焚燒汙染控制標準》限值。有研究表明，焚燒中，重金屬易與Cl生成易揮發的氯化物在煙氣中排放，而市政汙泥的摻入在一定程度上降低了焚燒物整體的Cl含量，這可能是摻燒後部分重金屬排放質量濃度下降的原因。

煙氣中的二噁英類汙染物

與空白組比較，

摻燒市政汙泥後，二噁英排放總量有所上升

，在摻燒比為15%時最高為5。7×10-2ng I TEQ/m3對比空白組13。9×10-5增加了400倍。在本文試驗的摻燒比例下，二噁英的排放質量濃度均低於《生活垃圾焚燒汙染控制標準》限值，為標準的11%~57%。

0

5

結語

儘管市政汙泥中各類汙染物含量普遍高於生活垃圾，但生活垃圾在摻燒5%、10%、15%比例的市政汙泥後，

各煙氣汙染物排放質量濃度均低於《生活垃圾焚燒汙染控制標準》控制限值，可達標排放

。在各摻燒比例下，

煙氣中SO

2

和NO

x

質量濃度有較明顯的升高

，部分重金屬如Cu、Hg等排放質量濃度有所下降，總二噁英排放質量濃度上升，但僅為GB18485一2014限值的11%~57%。

摻燒市政汙泥後，煙氣處理設施對SO

2

和NO

x

的去除效果有較為明顯的下降，但對重金屬去除效果沒有明顯影響。