生活垃圾焚烧过程的危害物质及四大污染物详析

在垃圾焚烧被广泛应用于生活垃圾处理的同时，其潜在的二次污染问题受到越来越多的关注，近年来，由此引发的“邻避运动”屡屡发生，垃圾焚烧项目陷入“一闹就停”的尴尬境地。但是，在当前“垃圾围城”的严峻形式下，建设垃圾焚烧厂几乎是不可避免。那么，垃圾焚烧过程中究竟会释放出哪些污染物？垃圾焚烧厂如何控制这些污染物的排放？所谓“世纪之毒”二噁英的排放是否可控？是否存在更洁净的燃烧技术，能实现垃圾焚烧的“近零排放”呢？

这篇文章介绍了垃圾焚烧中酸性气体、重金属、二恶英等烟气污染物的形成与危害，并阐述了对各类污染物生成和排放的控制措施，并在此基础上提出了烟气加富氧回燃的洁净燃烧技术，实现垃圾焚烧烟气污染物的近“零”排放。

国内城市生活垃圾焚烧过程中产生大的危害物质分析

城市生话垃圾焚烧处理的目的是治理城市生活垃圾污染，但由于资金、技术等局限，多数焚烧厂只偏重于垃圾焚烧，未配套热能利用及符合环保要求的污染净化设施，从而形成二次污染，这包括垃圾焚烧后排放的废气、燃烧后的灰渣、飞灰、工艺处理后的废水及恶臭、噪声污染等，尤其是烟气排放的污染。

垃圾焚烧烟气污染物以气态或固态形式存在，一般分为四类：酸性气态污染物、不完全燃烧的产物、颗粒污染物和重金属污染物。

以处理能力500t/d的大型垃圾焚烧炉为例，额定工况下正常运行，其配套的余热锅炉出口处烟气流量约（80000～100000）Nm3/h，温度约190～240℃，烟气中污染物典型成份及浓度如表1。

表1烟气污染物的浓度（单位：mg/Nm3）

1.1酸性气体

焚烧烟气中的酸性气体主要由SOx、NOx、HCl、HF组成，均来源于相应垃圾组分的燃烧。SOx由含硫化合物焚烧时氧化所致，大部分为SO2。NOx包括NO、NO2、N2O3等，主要由垃圾中含氮化合物分解转换或由空气中的氮在燃烧过程中高温氧化生成。HCl来源于垃圾中的有机氯化物和无机氯化物：（1）含氯有机物如PVC塑料、橡胶、皮革等高温燃烧时分解生成HCl；（2）大量的无机氯化物NaCl、MgCl2等与其它物质反应也会产生HCl，如：H2O+2NaCl+SO2+0.5O2→-Na2SO4+2HCl，这是垃圾焚烧炉烟气中HCl的主要来源。HF由含氟塑料燃烧产生。

各类酸性气体中，以HCl的生成量最多，危害最大。常温下，HCl为无色气体，有刺激性气味，极易溶于水而形成盐酸。HCl对人体的危害很大，能腐蚀皮肤和粘膜，致使声音嘶哑，鼻粘膜溃疡，眼角膜混浊，咳嗽直至咯血，严重者出现肺水肿以至死亡。对于植物，HCl会导致叶子褪绿，进而出现变黄、棕、红至黑色的坏死现象。焚烧产生的酸性气体除污染环境外，还会对焚烧炉膛及其配套的热能回收锅炉造成过热器高温腐蚀和尾部受热面的低温腐蚀。

1.2微量有机化合物

主要是垃圾中的氯、碳水化合物等在特殊温度场和特殊触媒作用下反应生成的微量有机化合物，如多环芳烃（PAHs）、多氯联苯（PCBs）、甲醛、二恶英（PCDD）及呋喃（PCDF）等。

联合国环境规划署于20世纪末公布的报告中指出，垃圾焚烧是二噁英的来源之一。估计在全球范围内，由垃圾焚烧炉排放出的二噁英约占总排放量的10%～40%。垃圾本身可能含有微量成分的二噁英，但主要是焚烧过程中形成的。二噁英形成途径可以归纳为：（1）携带着过渡金属元素和有机氯化合物的垃圾在焚烧炉内高温分解后，能够产生分子氯和氯游离基以及各种二噁英的前驱物，它们通过分子重排、自由基缩合、脱氯或其它分子反应等过程形成二噁英；（2）由于燃烧不充分，烟气中存在过多的未燃烬物质，如残碳，并与适量的触媒物质，主要是过渡金属，特别是铜，在300～500℃的温度环境下，使高温燃烧中已经分解的二噁英重新生成。

二噁英、呋喃等有机化合物在常温下稳定，难溶于水，易溶于脂肪并在生物体内积累，不仅具有致癌性，还具有生殖毒性、内分泌毒性和免疫抑制作用。其中2，3，7，8-四氯二苯并二恶英是目前人类发现的最毒的物质。我国于2014年7月1日起实施的《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2014）规定二噁英的排放标准为0.1ng-TEQ/m3。

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