危險廢物焚燒中污染防治的過程控制探討

林清博

（廣西華誼新材料有限公司，廣西 欽州 535000）

引言

危險廢物焚燒是一種通過氧化及高溫分解，有效處理固體廢物的方式。焚燒過程中，危險廢物會被分解為氣體、液體和固體，其中固體廢物不會排放，但氣體和液體會產(chǎn)生有害物質(zhì)。這些物質(zhì)具有腐蝕性、毒性和易燃性，如果沒有經(jīng)過有效處理，會對周遭自然環(huán)境和人體健康造成不良影響。在危險廢物焚燒過程中，還會產(chǎn)生一定的能量和有價值的物質(zhì)，例如熱能、金屬等，通過科學(xué)的污染防治措施，可以有效回收和利用這些能量和物質(zhì)，減少資源浪費(fèi)，促進(jìn)對資源的長期有效利用。

1 危險廢物焚燒的工作流程

危險廢物的焚燒處理是一項重要的環(huán)境保護(hù)工作，而回轉(zhuǎn)窯焚燒工藝是目前我國主要采用的技術(shù)。其操作過程涵蓋前處理、原料配制、燃燒、回收、過濾除塵、凈化等步驟。處理固體廢物的過程中，首先需要應(yīng)用提升機(jī)與破碎機(jī)把廢料運(yùn)至回轉(zhuǎn)窯，若為液體狀態(tài)的廢物，則要先實(shí)行預(yù)處理，將其事先進(jìn)行干燥，然后才能引入回轉(zhuǎn)窯或二燃室進(jìn)行進(jìn)一步處理。危險廢物在回轉(zhuǎn)窯中不斷旋轉(zhuǎn)攪拌，同時受到高溫的加熱、干燥和氣化作用，最終在1 100 ℃左右的高溫下燃燒，產(chǎn)生的殘渣掉入出渣機(jī)中進(jìn)行填埋處理。在燃燒過程中，產(chǎn)生的煙氣通過窯尾流入二燃室，其在高溫狀態(tài)下會再次燃燒，產(chǎn)生高溫廢氣，這些廢氣可以通過余熱鍋爐進(jìn)行回收和利用。當(dāng)廢氣溫度下降到大約600 ℃時，可進(jìn)入急冷塔冷卻，除去粉塵后進(jìn)行洗滌，最終排放到大氣中。燃燒過程中會產(chǎn)生有害物質(zhì)，需進(jìn)行凈化處理，使其變?yōu)闊o害氣體，剩余的爐渣則通過填埋處理[1]。該工藝流程的優(yōu)點(diǎn)是能有效處理危險廢物，同時回收利用熱能，減少環(huán)境污染。然而，該工藝也存在潛在風(fēng)險，如在燃燒過程中會形成多種有害物質(zhì)，如氯化氫、氟化氫、一氧化碳、二氧化氮以及一氧化氮等，需要進(jìn)行凈化處理，將其變成無害氣體排放。

2 危險廢物焚燒中的污染防治技術(shù)

2.1 選擇性非催化還原（SNCR）技術(shù)

此技術(shù)同時具備經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性等多方面的優(yōu)點(diǎn)。其核心原理是在適當(dāng)條件下加入尿素或氨氣作為還原劑，通過熱氣的轉(zhuǎn)化和分解，在適宜的溫度（850～1 100℃）和氧氣條件下，與氮化物反應(yīng)生成氮?dú)夂退?，從而達(dá)到去除氮化物的效果。SNCR技術(shù)的關(guān)鍵參數(shù)包括還原劑的注入量、注入位置、溫度、氧氣濃度等，需要相關(guān)人員通過實(shí)時監(jiān)測和調(diào)整來保證技術(shù)的有效性和穩(wěn)定性。此外，SNCR技術(shù)的去除效率受多種因素影響，如溫度、煙氣中氮氧化物的濃度、煙氣中其他成分的影響等因素，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行優(yōu)化。相較于其他氮化物去除技術(shù)，SNCR技術(shù)具有操作簡單、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，適用于中小型危險廢物焚燒設(shè)施。

2.2 催化氧化技術(shù)

催化氧化技術(shù)是通過控制溫度、壓力和催化劑的作用來加速液體污染物中有機(jī)物和氣態(tài)污染物的氧化反應(yīng)，利用該技術(shù)能夠高效凈化污染物，不僅工藝流程操作較為簡單，而且凈化效率相對較高，同時無需占用過多空間。在應(yīng)用催化氧化技術(shù)時，催化劑的選擇和設(shè)計是關(guān)鍵因素。例如，在磁化穩(wěn)定流化床中，鈀鐵鈀鎂雙金屬催化劑可以有效去除PCB中氯酚中的氯，同時在600 ℃高溫條件下，利用Al-Zn雙金屬催化劑可以將PVC中多氯聯(lián)苯中的氯去除。此外，若處于厭氧條件，則可采取紫外-可見光照射的方式，借助TiO2膜的光催化作用，將多氯三苯二噁英分子分解成更小的化合物[2]。

2.3 氧化法

氧化技術(shù)是一種常見工藝，可利用化學(xué)氧化原理清除燃燒危險廢物時產(chǎn)生的污染物質(zhì)。其中，基于Fenton試劑的氧化工藝是一種常見的氧化處理技術(shù)，該方法可以在pH為2～4的條件下，通過二價鐵離子的催化作用，加速產(chǎn)生高反應(yīng)性氫氧自由基的過氧化氫，可以使氫氧根離子與許多難以分解的有機(jī)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而達(dá)到凈化目的。對于危險廢物燃燒產(chǎn)生的陰離子表面活性劑（直鏈烷基苯磺酸鈉LAS）污染，可以采用非均相反應(yīng)Fenton法進(jìn)行處理。該方法在過氧化氫 與三氧化二鐵之比為1.5時，采用Fe2O3代替二價鐵離子作為催化劑，在80 ℃的環(huán)境下，對危險垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的廢液進(jìn)行pH值調(diào)節(jié)，使其維持在2～10之間；然后添加反應(yīng)物氧化劑，使其能夠氧化分解廢液中的陰離子表面活性劑，以便在焚燒危險垃圾時減少污染。

3 危險廢物焚燒中污染防治的過程控制標(biāo)準(zhǔn)

按照《危險廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18484—2020）[3]的規(guī)定，危險廢物焚燒過程中允許排放的污染物濃度為20 mg/m3（顆粒物）、80 mg/m3（SO2）、250 mg/m3（氮氧化物）、80 mg/m3（CO）、2.0 mg/m3（HF）、50 mg/m3（HCl）、0.5 ng TEQ/Nm3（二噁英類）。

同時，根據(jù)《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 31962—2015）[4]的A級標(biāo)準(zhǔn)要求，危險廢物焚燒中，液體污染物的控制標(biāo)準(zhǔn)中pH可以設(shè)定為6.5～9.5、化學(xué)需氧量排放量、生物需氧量排放量、懸浮物排放量、氨氮排放量分別為＜500 mg/L、＜350 mg/L、＜400 mg/L、＜45 mg/L。總磷排放量、總氮排放量、揮發(fā)酚排放量、氟化物排放量、石油類排放量分別為＜8 mg/L、＜70 mg/L、＜1 mg/L、＜20 mg/L、＜15 mg/L。

此外，根據(jù)《一般工業(yè)固體廢物貯存和填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18599—2020）[5]和《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978-1996）[6]的相關(guān)內(nèi)容，危險廢物焚燒中的污染物控制標(biāo)準(zhǔn)還包括pH為6～0、總鎘濃度≤0.1 mg/L、總汞濃度≤0.05 mg/L、總砷濃度≤0.5 mg/kg、總鉛濃度＜1.0 mg/kg、總鎳濃度≤1.0 mg/kg。

4 危險廢物焚燒中污染防治的過程控制

燃燒生成的煙氣中含有多種有害物質(zhì)，這對環(huán)境和人體健康都會帶來負(fù)面影響。其中一些有害物質(zhì)比如氮氧化物、硫氧化物等需要通過濕式法進(jìn)行脫硫、脫氮等處理，而對于有機(jī)物等易揮發(fā)的有害物質(zhì)，則需要采用吸附等技術(shù)進(jìn)行處理[7]。同時，還需要根據(jù)不同煙氣成分的特點(diǎn)進(jìn)行處理，如控制燃燒爐的進(jìn)料量及配合良好的燃料，以避免煙氣中產(chǎn)生過多有害物質(zhì)。另外，對于煙氣中的粉塵等物質(zhì)也需要進(jìn)行有效控制，以避免對環(huán)境造成污染。除了對煙氣進(jìn)行分類處理外，焚燒系統(tǒng)本身也需要進(jìn)行嚴(yán)格控制。在整個處理過程中，相關(guān)人員需要進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，對異常情況進(jìn)行及時調(diào)整和處理，以確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。此外，還需要對廢物的質(zhì)量、含量等進(jìn)行嚴(yán)格管理，以避免其對燃燒過程產(chǎn)生負(fù)面影響。同時，在燃燒過程中，還需要合理控制燃燒溫度和氧氣的供應(yīng)量，以避免過度燃燒或不完全燃燒，從而減少有害物質(zhì)的產(chǎn)生。

4.1 源頭控制、分類收集與運(yùn)輸、按照物料性質(zhì)編制焚燒方案

危險廢物焚燒處置單位在進(jìn)行相關(guān)廢物的收集工作時，相關(guān)人員需要和產(chǎn)廢單位進(jìn)行積極有效的溝通，了解危險廢物的基本性質(zhì)、主要組分等，并適當(dāng)采樣進(jìn)行分析，確認(rèn)主要危險物質(zhì)的含量、熱值，并指導(dǎo)危險廢物產(chǎn)生單位進(jìn)行分類收集。

在對廢物進(jìn)行裝載及運(yùn)輸時，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)按照其成分的不同，挑選合適的容器，還要仔細(xì)檢查容器是否存在老化、損壞、變形的情況，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)應(yīng)立即淘汰。應(yīng)使用標(biāo)簽準(zhǔn)確注明廢物的重量、特征、構(gòu)成成分、名稱、意外擴(kuò)散時對應(yīng)的緊急補(bǔ)救方式等。針對裂解殘渣、丙烯酸甲酯高沸物、丙烯酸二聚物等，必須使用專門的儲存罐箱和車輛進(jìn)行裝載及運(yùn)輸；針對二甲苯等，必須使用鋼制罐車進(jìn)行裝載，還要在車輛上配置泄露緊急處理裝置、消防裝置、槽孔接地鏈孔隔板等，不可和氧化劑類物質(zhì)一同裝載，此外還需采取一定的遮光、防雨、降溫措施，嚴(yán)格隔絕一切熱源。

在正式開展危險廢物的焚燒工作前，相關(guān)人員要編制合理的焚燒計劃，也就是燃燒物的配伍，特別要防范禁混物料的混合，防范安全生產(chǎn)事故的發(fā)生。在制定方案時，相關(guān)人員應(yīng)基于廢物的固有特征，選擇合適的焚燒方式。比如，對于含氯或含氟的廢物，應(yīng)采用高溫脫氯或脫氟等技術(shù)進(jìn)行處理，以減少二次污染的發(fā)生，還要防范禁混物料的混合，避免出現(xiàn)反應(yīng)過程不穩(wěn)定、容器爆炸等安全隱患。針對不同的危險廢物，相關(guān)人員應(yīng)制定相應(yīng)的廢物焚燒計劃，并規(guī)劃焚燒爐和二燃室，將所有焚燒程序列入計劃中，確保焚燒工作有序展開。在制定焚燒方案時，相關(guān)人員要根據(jù)不同種類危險廢物材料的數(shù)量計算出比例和總量，以達(dá)到物料衡算的目的，還要充分了解不同危險廢物之間的相互關(guān)系，對不能混合焚燒或一起處理會產(chǎn)生更多有害氣體的物質(zhì)進(jìn)行分類整理，以確保工作的有序展開。對于不能混合焚燒的危險廢物，應(yīng)分別進(jìn)行處理，以避免交叉污染。

4.2 焚燒系統(tǒng)的主要工藝控制指標(biāo)

在危險廢物焚燒過程中，準(zhǔn)確掌握工藝控制指標(biāo)可以確保廢物得到充分燃燒和降解，從而減少有害物質(zhì)的排放。其中，爐溫是焚燒系統(tǒng)的重要控制指標(biāo)之一，爐溫過高或過低都會導(dǎo)致廢物處理不完全，因此需要將爐溫控制在1 100 ℃以上。此外，空氣供應(yīng)量過少會導(dǎo)致廢物在燃燒過程中產(chǎn)生大量有害氣體，而過多的空氣供應(yīng)則會降低爐膛內(nèi)的溫度，影響燃燒效率。因此，在實(shí)際操作中，空氣供應(yīng)量要求過剩系數(shù)大于1.1。除了爐溫和空氣供應(yīng)量之外，煙氣O2含量也是控制焚燒系統(tǒng)的重要指標(biāo)之一，煙氣中O2含量過高會導(dǎo)致氮氧化物的生成和排放，而煙氣中O2含量過低則會導(dǎo)致一氧化碳的生成和排放。因此，需要將煙氣中的O2含量保持在7%～8%之間，以有效控制氮氧化物的排放。焚燒過程中的急 冷設(shè)施是降低二噁英產(chǎn)生量的關(guān)鍵設(shè)施，此設(shè)備主要是將經(jīng)余熱鍋爐處理后的煙氣（500～600 ℃）溫度進(jìn)一步降低到300 ℃以下，避免二噁英的再次生成。冷卻介質(zhì)一般采用水或混合液體，如冷卻水、噴霧水或化學(xué)液體 等，冷卻介質(zhì)的溫度應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇，一般為5～25 ℃。在急冷設(shè)施中，冷卻介質(zhì)與煙氣的接觸方式非常重要，一般采用噴淋、噴霧或水幕等方式。

4.3 焚燒中氮氧化物的污染控制

危險廢物的焚燒煙氣中，氮氧化物的含量范圍在100～800 mg/m3之間，而這些氮氧化物對大氣環(huán)境和人類健康都會造成影響，因此需要進(jìn)行處理和控制。目前，去除氮氧化物的方法主要包括觸媒氧化和無觸媒氧化兩種。觸媒氧化的成本相對較高，但其去除率也相對較高，適用于對氮氧化物去除要求比較高的場景；無觸媒氧化成本較低，去除率不如觸媒氧化，但是在一些中小型焚燒系統(tǒng)中仍然得到了廣泛應(yīng)用。在危險廢物焚燒系統(tǒng)中，焚燒爐的溫度對氮氧化物的去除效果有重要影響，當(dāng)焚燒爐的爐膛工作溫度在900 ℃左右時，加入適量氨水，使其與煙氣中的氮氧化物發(fā)生反應(yīng)，將其轉(zhuǎn)化成氮?dú)夂退魵?，能夠達(dá)到降低氮氧化物濃度的目的。

4.4 焚燒尾氣中顆粒物的污染控制

在焚燒末端設(shè)置尾氣處理系統(tǒng)，其中顆粒物的污染控制是關(guān)鍵。根據(jù)焚燒物料的不同，煙氣處理系統(tǒng)有電除塵、濕式除塵和袋式除塵三種形式或者組合形式。

4.4.1 電除塵

電除塵技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是除塵效率高、投資成本較低，但需要注意的是，電除塵煙氣溫度范圍為260～320 ℃，此條件下極易引起二噁英的再次生成。為了防止這種情況的發(fā)生，要最大化減少焚燒期間CO的形成。

4.4.2 濕式除塵

濕式除塵系統(tǒng)是通過多級設(shè)置，根據(jù)不同的污染物產(chǎn)生類別進(jìn)行除塵處理。其中一、二級濕式除塵采取的是酸洗方式，能夠有效除去煙氣中的酸性物質(zhì)以及一部分灰塵與重金屬物質(zhì)。三級濕式除塵采取的是堿洗聯(lián)合還原劑的方式，能夠去除二氧化硫與Br、I等物質(zhì)。濕式除塵系統(tǒng)的最大難點(diǎn)是清除煙氣中的汞，為了解決這一問題，需要在一、二級濕式除塵的循環(huán)水內(nèi)添加適量的復(fù)合硫化物，利用沉淀法清除循環(huán)水中的汞離子，保證其在每立方循環(huán)水內(nèi)的比例不超過0.01毫克。

4.4.3 袋式除塵

袋式除塵既能清除煙塵，同時還能基于活性炭以及石灰的使用去除二噁英，同時在這種除塵模式下，活性炭與石灰還可回收進(jìn)行循環(huán)使用，經(jīng)濟(jì)效益較佳，而不可回收部分會流轉(zhuǎn)至焚燒爐處理。若是煙氣內(nèi)含有較高比例的二噁英，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增加活性炭的噴射量，還要降低其回流量，防止二噁英在焚燒系統(tǒng)內(nèi)大量積聚。

4.5 焚燒爐渣的污染控制

危險廢物經(jīng)過焚燒后，殘渣會被送入收渣器進(jìn)行降溫處理，焚燒后的爐渣，因焚燒物料的不同而有較大差異。含有銅、鎳、錳等重金屬的污染物料，在經(jīng)過高溫焚燒后，以氧化物或鹽的形式進(jìn)入爐渣中，按照《危險廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18598-2019）[8]的要求，需要鑒別灰渣的性質(zhì)，并根據(jù)鑒別結(jié)果，將其分別填入柔性填埋場或剛性填埋場及水泥窯協(xié)同處置，避免次生危廢對環(huán)境的影響。另外，一些特殊的危險廢物爐渣，例如含有氟化物的爐渣，可以通過水泥窯協(xié)同處置的方式進(jìn)行處理。這種處理方式利用水泥窯的高溫和強(qiáng)氧化性，使?fàn)t渣中的有害物質(zhì)得以完全分解和轉(zhuǎn)化，從而達(dá)到無害化的目的。

5 結(jié)語

綜上所述，對危險廢物焚燒需要進(jìn)行全過程管理，相關(guān)人員要從危險廢物的收集環(huán)節(jié)介入，了解每個批次、每種危險廢物的性質(zhì)和組分以及焚燒過程中產(chǎn)生的主要污染物，通過物料配伍、焚燒工藝控制以及對應(yīng)的污染物去除工藝，將危險廢物減量化、無害化，并進(jìn)一步減少次生污染物的產(chǎn)生，使其達(dá)標(biāo)排放、合格處置，并最大限度降低煙氣中污染物質(zhì)的濃度。