城市生活垃圾焚燒發電水泥窯協同處置項目污染物排放的土壤影響分析

汪超 申曉霞 周健飛 徐珊

摘要：指出了利用水泥窯協同處置城鄉生活垃圾在具有優勢的同時，協同處置回轉窯窯尾氣作為主要污染源項，其排放的重金屬、二嗯英對于周邊土壤環境具有一定的積累影響。通過舉例預測說明了只要嚴格按照工藝設計操作，項目運行對周邊環境影響較小，可將重金屬、二噁英類對土壤的影響降至最低，以確保土壤環境質量不會出現惡化。

關鍵詞：水泥窯協同處置;污染物排放;土壤;影響分析

中圖分類號：X37 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）14-0141-04

1引言

垃圾焚燒處理具有減量效果好的優點，焚燒后的垃圾體積減少90%，重量減少80%，并且可以有效利用焚燒余熱供暖或直接發電，從而使垃圾成為新的資源，同時實現了城市垃圾減量化、無害化和資源化，故其社會價值與經濟價值都較高。水泥窯協同處置生活垃圾的優點主要是處置溫度高，停留時間長，燃燒過程充分，焚燒狀態易于穩定，能較好地消納入爐垃圾，其次能夠固化垃圾中的重金屬成份，綜合利用廢渣，通過合理的質量控制，不影響水泥產品生產和質量。

我國水泥生產能力巨大，在具有現有水泥生產能力的區域可利用水泥窯協同處置城鄉生活垃圾解決垃圾污染問題，實現節能減排，對健全城市基礎配套設施，推進現代城市建設具有重要的現實意義。但協同處置回轉窯窯尾氣作為主要污染源項，其排放主要污染物有顆粒物、SO2、NOx、氟化物、NHa等，還有垃圾焚燒的特征污染物HCI、HF、重金屬以及二嗯英等，其中重金屬、二嗯英的排放對于周邊土壤環境具有一定的積累影響。

2項目概況介紹

分析項目占地100畝，建設內容包括900t/d爐排焚燒爐、18MW凝氣式汽輪發電機組，以及前處理與供料、垃圾焚燒、灰渣處理、有害物質去除等系統配套設施。

采用三條4500t/d水泥生產線燒成、原料、水泥制成系統協同處置生活垃圾900t/d（考慮了扣除垃圾滲濾液及生活垃圾干化過程蒸發損失部分，實際入廠生活垃圾1100t/d）的焚燒煙氣，年處理能力33萬t，利用生活垃圾焚燒熱值建設18MW垃圾發電項目。

3廢氣污染物排放及預測

3.1廢氣污染物排放源強

垃圾焚燒產生的燃燒氣體中除了無害的CO2及水蒸汽外，還有特征污染物HCI、HF、重金屬以及二嗯英等。焚燒廢氣分別進入三條水泥窯進行焚燒處置，回轉窯窯尾氣主要防治措施為利用現有水泥窯尾污染防治措施，即SNCR脫硝+急冷+電袋復合除塵器，最終尾氣通過依托回轉窯配套的105m排氣筒高空排放。本次選取沉降對于土壤影響較大的Hg、Cd、Pb、二嗯英作為預測因子進行分析，根據項目工程分析分析項目的廢氣排放參數見表1。

3.2大氣環境影響預測與評價

本次評價擬采用《環境影響評價技術導則一大氣環境》中提出的AERMOD模式進行預測。距離本項目5km范圍內有高于本項目排氣筒的地形，故本項目預測地形為復雜地形。地形數據采用SRTM3數字高程地形數據。根據現場調查情況，本項目周邊以耕地為主，本次評價范圍內以耕地面等分布分散，本次選取的地表參數如表2。

根據《環境影響評價技術導則一大氣環境》的規定，本次評價內容主要包括：全年逐時或逐次小時氣象條件下，環境空氣保護目標、網格點處的地面濃度和評價范圍內的最大地面小時濃度（表3，圖1～4）。

4土壤影響分析

4.1項自土壤污染途徑分析

土壤污染與大氣、地下水污染有所不同，它是以食物鏈方式通過糧食、蔬菜、水果、茶葉、革食動物（如家禽家畜）乃奎肉食性動物等最后進入人體而影響人群健康，是一個逐步累積的過程，具有隱蔽性和潛伏性。根據土壤污染物的來源不同，可將土壤污染物分為廢水污染型、廢氣污染型、固體廢物污染型、農業污染型和生物污染型。

（1）水泥窯協同處置城市固廢廢物項目，生活污水接人本項目地埋式生活污水處理設施，處理后的出水作為地面降塵用水、綠化用水。滲濾液混合廢水（垃圾滲濾液+地面、車輛沖洗廢水+初期雨水）接入本項目滲濾液處理設施出水接入循環冷卻水池作為冷卻水，濃水輸送至分解爐內進行焚燒，化學水系統廢水、鍋爐排水廢水、循環冷卻水廢水接人本項目循環水處理設施出水接入循環冷卻水池作為冷卻水。因此，項目運行期土壤通過廢水泄漏污染可能性很小。

（2）從項目固體廢物中主要有害成份來看，固廢中重金屬類物質、有機物類物質含量較高，若固體廢物不考慮設置廢物堆放處或者沒有適當的防漏措施的垃圾處理，其中的有害組分很容易經過風化、雨水淋溶、地表徑流的侵蝕，產生高溫和有毒液體滲入土壤，殺死土壤中的微生物，破壞微生物與周圍環境構成系統的平衡，導致草木不生，對于耕地則造成大面積的減產。同時這些水分經土壤滲入地下水，對地下水水質也造成污染。因此，項目的固體廢物必須得到妥善存放、處理處置。

（3）工程營運期產生的廢氣主要是焚燒煙氣，其中含有的微量重金屬、二嗯英，可能沉降至評價區周圍土壤地面。重金屬會在土壤中積累，導致土壤理化性質改變，肥力下降，并有可能通過作物進入食物鏈，影響人群健康。二嗯英類有機物沉降至土壤上，如果暴露在陽光下，幾天后就會分解;但如果埋在土壤中，其半衰期為10年以上，有可能污染土壤。

因此，土壤污染將以廢氣污染型為主。水泥窯的熱穩定性很好，在焚燒少量的滲濾液濃液、建筑垃圾、爐渣及煙氣時不會改變爐內的燃燒工況，廢物中的重金屬元素絕大部分進入水泥熟料中并被固化在水泥礦物中。窯尾氣經“高溫+SNCR+急冷+電袋復合除塵”后，可滿足《水泥工業大氣污染物排放標準》（GB4915-2013）、《;水泥窯協同處置固體廢物污染控制標準》（GB30485-2013）、《生活垃圾焚燒污染控制標準》GB18485-2014等要求。水泥窯處置固廢廢物的優越性，可將重金屬、二嗯英類對土壤的影響降至最低。

4.2重金屬對土壤累積影響

、焚燒煙氣中含有Pb、Hg等重金屬，重金屬隨排放廢氣進入環境空氣中，最后沉降在周圍的土壤從而進人土壤環境，有可能對土壤環境中的重金屬含量產生影響。重金屬進入土壤環境主要表現為累積效應。重金屬對土壤的累積影響采用土壤污染累積模式計算。

式中：wn為n年內污染物在土壤中的年累計量，mg/kg;B為區域土壤背景值，mg/kg;C為污染物濃度，mg/m³;偏安全考慮，取年平均最大落地濃度貢獻值;V為污染物沉降速率，m/s;由于項目排放煙塵的粒度較細，粒度小于1/xm，沉降速率取即0.001m/s;T為年內污染物沉降時間s。取全年300d（每天24h）連續排放沉降;M為單位面積土壤質量，取266kg/m²;K為污染物在土壤中的殘留率，%;取K=0.9。

由此公式計算各污染物對土壤累積影響（表4），通過大氣影響預測可知，新增的污染物排放各敏感點處的貢獻濃度很低，30年累計積累量也遠小于土壤質量評價標準，不會對土壤環境造成進一步的影響，同時參考王俊堅等人對于清水河垃圾焚燒發電廠的研究，周邊土壤重金屬濃度并未發生明顯增長，且均遠低于國家土壤環境質量標準。

4.3二噁英類土壤積累影響分析

二嗯英類在空氣中的形態可能是氣體、氣溶膠或顆粒物，廣泛分布于環境中，為微水溶性，比較容易吸附于沉積物中，而且易于在水生生物體中積累，其化學降解過程和生物降解過程相當緩慢，在環境中滯留時間較長，成為持久性污染物，由于二嗯英類在自然環境分解的速度極為緩慢，因此可積聚在植被和被動物及水生生物收入體內。二噁英類被動物吸人體內后，往往積聚在脂肪內。二嗯英類多透過食物鏈累積，而動物會較植物、水、泥土或沉積物累積較高濃度的二嗯英類。因此，擬建項目排放的二噁英類降于周圍農田中，被土壤礦物表面吸附，在土壤中積累，并隨土壤遷移，對土壤理化性質有一定的影響。

項目焚燒煙氣二嗯英類排入空氣后經重力沉降和雨水沖刷等綜合作用，可能在周邊土壤沉積。根據穆乃花等人對廣東某生活垃圾焚燒廠周邊土壤二嗯英類濃度研究，該焚燒廠在采取相應措施實現歐盟1.0TE-Qng/m³的排放濃度限值后，垃圾焚燒廠正常運營期間對周圍土壤的二嗯英含量影響較小。對城市固廢焚燒過程進行良好有計劃的控制，通過采取一系列措施后，可使排放煙氣中的二嗯英類濃度保持在1.0TEQng/m³以下，基本上不會引起土壤二嗯英類濃度的顯著積累。

5結論

在采取有效污染防治措施的前提下，通過大氣影響預測可知，水泥生產線協同處置城鄉生活垃圾新增的污染物排放各敏感點處的貢獻濃度很低，由此公式計算各污染物對土壤累積影響，30年累計積累量也遠小于土壤質量評價標準，不會對土壤環境造成進一步的影響。焚燒煙氣二嗯英類排入空氣后經重力沉降和雨水沖刷等綜合作用，可能在周邊土壤沉積。但參考同類二噁英排放限值項目，在保證處理效率和正常排放的情況下，基本不會引起土壤二嗯英類濃度的顯著積累。

因此，項目建設投產后，只要嚴格按照工藝設計操作，就可以有效降低二嗯英類的產量和排放量，項目運行對周邊環境影響較小，工程對焚燒煙氣采取了嚴格的治理措施，可將重金屬、二嗯英類對土壤的影響降至最低，確保土壤環境質量不會出現惡化。