污泥焚燒大氣污染物排放及其控制研究進展

楊旭

摘 要：污泥焚燒處理過程中會會發出大量的有害物質，例如重金屬、酸性氣體和焚燒后產生的灰渣等，是污泥焚燒后產生的污染物，這些有害物質會大氣的污染，因此如何能夠降低污泥焚燒后產生的污染物，減少污染物的排放對大氣造成污染。本文對污泥焚燒大氣污染物的排放和控制方法進行簡要分析。

關鍵詞：污泥焚燒；污染物；排放及控制

隨著城市的規模的不斷擴大，人們生活質量的不斷提高，生活垃圾產生的數量越來越多，水資源的使用和污水的排放已經成為我國重點關注的的環境保護問題之一，人們生活污水排放量的增加，也增加了污水處理的工作壓力，同時也增加了污泥的生產量，污泥焚燒是處理污泥的最快速的一種方法，但是污泥焚燒后的污染物的排放對大氣的傷害非常大。

1 污泥焚燒

1.1 污泥焚燒的含義

污泥焚燒是最快速處理污泥的一種方法。污泥中含有大量的有機物和無機物，其中水分的含量超過半數，因此，將污泥進行脫水處理是十分重要的步驟之一，如果沒有將污泥中的大部分水分處理干凈，在進行污泥焚燒的時候，在高溫的作用下消耗掉大量的輔助燃燒的燃料，也需要消耗大量的時間來進行充分的焚燒，增加了污泥焚燒的資金成本和時間成本，同時，由于污泥中含有大量的水分，因此將沒有進行脫水的污泥進行焚燒，會在高溫的作用下產生大量的水蒸氣，高溫水蒸氣的產生會焚燒加劇焚燒爐的氧化和腐蝕，減少了焚燒爐的使用手名，也帶來了安全隱患。因此將脫水后的污泥進行焚燒才能保證污泥焚燒的經濟性和安全性。

1.2 污泥焚燒的方法

污泥的焚燒主要有三種焚燒方法，第一種是直接焚燒方法，污泥直接焚燒方法是在沒有進行脫水處理就進行焚燒，在污泥焚燒過程中，由于污泥中含有大量的水分，因此需要消耗更多的輔助燃燒的燃料，也需要使用更多的時間，因此污泥直接焚燒的成本非常高。第二種是感化后焚燒方法，污泥干化后焚燒方法是在污泥焚燒之前先進行污泥的脫水處理，在污泥脫水后進行污泥的焚燒工作，在污泥焚燒過程中，由于污泥中含有的水量較少，減少了污泥焚燒的輔助燃料使用量，同時也減少了污泥焚燒的時間，因此，污泥干化后焚燒的方法相對來說成本較低，安全性較高。第三種是混合焚燒方法，污泥混合焚燒方法是將污泥與可燃物混合后再進行焚燒，在污泥焚燒的過程中，可燃物先進行然后，然后帶動污泥燃燒，污泥燃燒產生的熱能，能夠促進可燃物的然后，產生一個可循環的燃燒系統，因此，污泥混合焚燒方法相對比較簡單。干化后的焚燒方法和混合焚燒方法都需要在前期進行設備額投資，干化后的焚燒方法需要進行脫水設備的采購，因此前期資金投入比較多，而后期在進行污泥焚燒時，減少了輔助燃料的使用量。混合焚燒方法也是一樣，需要建立一個污泥的運輸系統，前期的投入也比較大，但是污泥的燃燒量和使用的可燃物的量相對減少了很多，燃燒循環系統的形成，能歐有效的節約成本。

2 污泥焚燒大氣污染物的排放和控制

2.1 重金屬的排放和控制

（1）重金屬的排放。污泥中的重金屬主要來源于污水的排放，主要的存在形式主要以金屬氧化物、金屬氫氧化物和鹽類物質存在，重金屬在燃燒過程中的揮發速度和揮發程度不同，對大氣的污染程度也不相同，有些重金屬在燃燒過程中能夠以固態的形式進行排出，但是有些物質在燃燒過過程中智能以氣態的形式進行排出，氣態的重金屬進入到大氣中，造成人體的傷害。

（2）重金屬的控制。在焚燒的過程中添加吸附劑如石灰石、高嶺土等增強對重金屬的吸附能力，使重金屬發生凝聚時快速的富集在吸附劑上，沉積到底灰中，降低重金屬向大氣中的揮發，減少對大氣和人體的危害，是最安全最理想去除重金屬的方式。

2.2 二噁英排放和控制

（1）二噁英的排放。二噁英的形成機理相當復雜，污泥焚燒過程中生成的可能途徑主要有三種：一是包含有PCDD/PCDF的化合物在燃燒室內的不完全燃燒；二是含氯化合物（如氯酚、氯苯等）在500～800℃溫度條件下會熱解重排反應，迅速產生大量二噁英，即所謂的“高溫同相合成機理”，而在高溫下二噁英的分解速率遠大于由前體合成二噁英的速率。三是由無機氯化物和有機化合物在催化劑的參與下反應合成，包括從頭反應和異相前體生成機理，存在于飛灰上的金屬化合物在較低的溫度范圍內催化生成二噁英。二噁英在污泥焚燒過程中以氣態或者灰塵顆粒的的形式排出。

（2）二噁英的控制。二噁英的生成受焚燒溫度、停留時間、含氧量、含硫/氯量的影響，只要嚴格控制生產條件和工藝參數，就可有效控制二噁英的生成。當控制燃燒溫度大于850℃，停留時間超過2s二噁英時，煙氣中二噁英的分解率大于98%。因此生產中控制焚燒溫度和停留時間就可以有效控制二噁英的生成。二噁英再合成的峰值溫度區間250～500℃，焚燒煙氣迅速降溫到200℃以下，從而減少二噁英的生成。二噁英生成隨氧含量的減少而降低，減少50%的氧氣就可以減少30%的二噁英的再次形成，因此一般工程中建議控制含氧量在8%以下。二噁英的氯主要是以氯氣或氯化氫形式存在，不完全燃燒時氯的含量和硫氯比參與形成隨著污泥中氯含量的增加煙氣中PCDD/PCDF的排放量增加。因此可以通過添加氧化鈣、石灰石等來控制二噁英前驅物氯化氫的生成。氯氣的形成主要是通過Deacon反應生成，二氧化硫可以抑制Deacon反應，隨著污泥中硫氯比的增加，二噁英和呋喃的生成濃度降低，從而抑制二噁英的生成。

2.3 酸性氣體的排放和控制

（1）酸性氣體的排放。污泥在焚燒過程中會產生氮氧化物和硫氧化物等酸性氣體，造成大氣的污染，氮氧化物和硫氧化物等酸性氣體使在污泥焚燒過程中以煙氣的形式排除在大氣中，成為大氣污染物。

（2）酸性氣體的控制。研究發現通過控制焚燒溫度可以減少氮氧化物的生成，通過加入堿性吸附劑可以吸附氮氧化物，因此通過研究煙氣選擇性催化反應降低氮氧化物向大氣中的排放。焚燒過程中硫氧化物的生成主要是由于污泥中的硫元素在焚燒過程中與氧的化合，燃燒過程脫硫通過添加固硫劑使之固定下來，通過煙氣脫硫裝置進行煙氣凈化除硫。目前很多的研究表明硫元素和污泥焚燒重金屬控制以及二噁英控制有一定的關聯，因此在控制重金屬和二噁英的同時考慮到硫氧化物的去除才符合清潔焚燒的要求。

2.4 灰渣的排放和控制

（1）灰渣的排放。污泥焚燒產生的煙塵包括黑煙、飛灰和灰渣三部分，污泥中的重金屬在焚燒后沉積在焚燒灰渣上（包括底渣和飛灰），使污泥焚燒灰渣具有較大的危害性。

（2）灰渣的控制。可以通過控制污泥焚燒過程中的焚燒溫度、焚燒環境、工藝參數及外加吸附劑等條件來抑制污染物產生，從而降低污泥焚燒二次污染的風險，推進污泥焚燒處理工藝。

3 結束語

污泥焚燒方法是一種十分快速和簡便的處理污泥的方法，但是在污泥焚燒過程中有大量的污染物產生，通過了解污染物的形成原因，并采取相應措施能夠有效的控制污染物對產生，起到保護環境的作用。

參考文獻

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