危险废物焚烧处理环境污染控制探讨

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危险废物焚烧处理环境污染控制探讨

〔摘要〕危险废物高效无害化绿色焚烧是当前从事危险废物管理、运行、社会大众各方普遍关注的问题,本文通过数年对危险废物焚烧工程设计和典型项目跟踪调查,分析研究认为,控制危险废物焚烧过程的环境污染,除了依靠工艺流程合理、设备选择得当等基本条件外,还需要关注以下方面:废物收集贮存、预处理及配伍、药剂配置和投加、废物进料、灰渣收集、系统运行等污染控制,通过对这些过程的环境污染进行分析,提出建议和措施。

〔关键词〕危险废物;焚烧;污染

焚烧是一种高温热处理技术和利用高温分解废物的安全处置技术,其适应于处理有一定热值且在高温环境下能够分解的废物。焚烧处理的主要目的是焚毁废物,使被焚烧的物质最大限度地减少容积,减少新的污染物质产生,有效控制三废达标排放,避免造成环境污染,高温烟气中的余热可进行回收,能够实现废物无害化、减量化、资源化的最有效地处置。工业危险废物因其成分复杂,形态、性质不稳定,具有毒性、反应性、爆炸性、腐蚀性等危险特性,比生活垃圾、一般工业或农业废物焚烧处理的技术复杂、无害化控制的难度大、相对处理流程长、投资与处理成本较高,因此设计合理、运行可靠、工艺先进的焚烧技术是经济适用的基本保障。在不断升级的环境保护需求和履行国际公约的背景下,我国危险废物焚烧处置的政策法规不断地完善。其中,针对危险废物收集处理的法规以《危险废物转移联单管理办法》、《危险废物经营许可证管理办法》和《全国危险废物和医疗废物处置设施建设规划》为代表;标准以《危险废物焚烧污染控制标准》为主体,以《危险废物集中焚烧处置工程建设技术规范》、《医疗废物集中焚烧处置工程建设技术规范》等为支撑[1]。近年,又颁布了《危险废物收集、运输、贮存技术导则》、《危险废物焚烧处置技术导则》等,目前上海、北京等地也了危险废物焚烧污染物排放标准,为有效控制危险废物焚烧的环境污染提供了法律支撑。因此,危险废物的收集处理和运行管理,应符合上述法规、标准的要求。

1危险废物焚烧工艺典型流程

自2004年国家环保总局了关于印发《全国危险废物和医疗废物处置设施建设规划》的通知(环发[2004]16号)后,我国各省危险废物焚烧处置工程从技术引进、消化吸收到自主开发,经过了十余年的发展,锻炼了一批环保产业技术人才和管理人才。工业危险废物焚烧工程设计技术和日常管理技术日益完善、成熟。目前国内工业危险废物焚烧技术通用流程一般包括预处理、配料、进料、焚烧、余热回收、急冷、脱酸和活性炭吸附、除尘、洗涤净化、消白烟等工序。目前国内危险废物焚烧处理95%以上采用回转窑焚烧工艺,典型的工艺流程如图1所示。整个工艺流程简述如下:固体废物经预处理和科学配比后,经行车抓斗到给料机再传送到料斗,并由此进入回转窑;液体废物通过喷雾器送入回转窑或二燃室。回转窑连续旋转,物料不停翻动、加热、干燥、汽化和燃烧,燃烧温度约为800~950℃。燃烧后的残渣自窑尾落入渣斗,由出渣系统排出。燃烧产生的烟气从窑尾进入二燃室高温燃烧,燃烧温度1000~1200℃,停留2s以上。在二燃室充分燃烧的高温烟气经余热锅炉回收热量,将热能转换为热水和蒸汽,烟气温度降至600~500℃,然后进入急冷塔,快速冷却至200℃,再后进入布袋除尘器除去粉尘,经洗涤塔充分洗涤后降至80℃,最后经加热器、引风机、烟囱排入大气。经过以上焚烧处置工艺,危险废物被焚烧、汽化后,去除二?英、HCl、HF、CO、NO2、NO、O2等有害物质成分和粉尘[2],净化后的烟气向空中排放,炉渣和灰飞安全填埋处置。

2焚烧过程污染途径分析

2.1接收贮存废物的废气污染

废物接收与贮存过程中存在环境污染主要是包装容器密封性差,大部分固体废物、粉末料、半固体废物采用一般编织袋或吨袋盛装,在运输、转运、贮存操作过程中极易破碎,造成固体废物中易挥发气体散发到空气中,气味难闻,污染环境,同时影响操作人员的身体健康。废液容器破损,密封不严,易造成废气和废液泄露。首先,暂存库设计上采用引风机抽风,废气经活性炭塔吸附后达标排放,减少因无组织排放的污染。其次,一切废物包装材料采用专用密闭容器,即固体废物、粉末料、半固体废物先采用一般编织袋盛装,再用专用密闭容器贮存,不仅便于搬运、暂存,而且基本上可以做到无泄漏,同时减少运行管理费用。

2.2预处理及配料的废气污染

由于危险废物来源广泛、成分复杂、形态多样,要使危险废物焚烧装置平稳、焚烧后废渣、废气达标排放,必须保证入炉危险废物流量、成分、形态和热值适当且平稳。为此,必须对部分不适宜入炉或对系统冲击太大的废物进行必要的预处理。在危险废物预处理及配料过程中又极易造成环境污染。如废液泵送到均值罐内,在搅拌过程中废液的挥发性气体散发到环境,因而,应设有密闭罐并有负压环境下进行废液均值。液体与半固体、半固体与粉末料、半固体与固体等混合均值采用机械搅拌机处理,应在一个空间较小,有负压抽风设施的场所进行。

2.3药剂配置和投加的粉尘污染

在危险废物焚烧处置过程中,需要添加药剂的主要是硝石灰、活性炭、尿素、固碱等,在药剂配置和投加过程中也会产生污染,主要表现在硝石灰倒入贮罐产生灰尘;硝石灰打浆后泵送产生堵塞而引起泄漏;编织袋装的活性炭加入活性炭罐内引起灰尘外溢,因此设计上考虑负压抽吸,硝石灰、活性炭的贮罐带有布袋除尘排气罐等设施。

2.4焚烧进料的废气污染

一般危险废物焚烧进料系统设置在焚烧车间主厂房内,危险废物从暂存库转运到料坑,通过带有抓斗的行车转运到给料仓内,再经溜槽进入焚烧炉焚烧处理。在焚烧进料过程中存在的废气污染是:废物倒入料坑和抓斗抓料过程中存在有毒有害气体挥发到空间,然后外溢焚烧车间主厂房;另外窑罩、进料口冒正压有废气排放。焚烧车间主厂房外溢废气的环境污染,主要原因是采用焚烧炉鼓风机抽吸主厂房内废气,抽风量不能满足焚烧车间主厂房换风次数要求。因此有效控制废气污染措施是增设抽风机,废气通过活性炭吸附后达标排放,活性炭吸附再生后的浓缩气体进入焚烧炉进一步焚烧处理。其次,进料系统溜槽采用双层闸板连锁自动控制,窑头罩设置环境集烟装置。

2.5灰渣收集过程的粉尘污染

目前危险废物焚烧炉渣通过水封、链条捞渣机出渣。余热锅炉、干法脱酸反应装置、布袋除尘器收集的灰尘通过螺旋输送机或翻板阀出灰,再用吨袋收集后转运到稳定固化车间处理、安全填埋。在灰渣收集、转运过程中易造成跑、冒、滴、漏,产生粉尘污染。为了避免灰渣收集、转运过程中的环境污染,采用专用防漏渣厢收集炉渣;余热锅炉、烟气净化系统的飞灰收集系统采用螺旋输送机泵仓,通过气力输送到稳定固化车间的飞灰料仓,防止卸灰口粉尘飞扬污染空气。

2.6焚烧系统运行过程的环境污染

危险废物焚烧处理由于自身的特点,其工艺流程处理过程技术要求极高,需要环境工程、化学工程、热力工程、自动化技术和信息技术等密切配合。危险废物中含有大量的有机物及氮、硫、磷和卤素及金属等元素,在焚烧过程中将产生二?英、粉尘、低熔点金属和SO2、HCl、HF、NO、NO2等酸性气体,烟气中的污染物成分复杂、参数波动,危险废物焚烧不仅需要可靠的、特定的工艺条件保证,而且需要高性能的自动控制系统保证生产设备安全、可靠、高效运行。危险废物焚烧行业经常出现系统堵塞、冒正压、烟气排放指标不稳定,且不能连续稳定运行3个月以上,检修频繁,造成大量废气、废渣、废水的污染。因此,对焚烧系统炉堂的温度、气压、烟气成分等进行实时测试,对鼓风(引风)、投料(投加废物、助燃、净化药剂)等系统能否进行联动控制,是过程污染预防值得重视的因素。危险废物焚烧处理运行中减少跑、冒、滴、漏,废气、废渣达标排放。首先必须保证进料的危险废物热值稳定、有害元素控制在一定范围内以及废物形态均匀,该三点要素是影响到焚烧系统是否稳定,废气是否达标的前提条件;其次,必须提高自动控制化水平。由于焚烧控制是一个系统工程,某个控制目标是由多个元素引起,不能简单使用开关控制、PID控制,还需要采用先进的预测控制、模糊控制的技术手段加以控制。

3污染排放控制措施

1)废气污染控制:烟气中污染物排放控制首先保证危险废物焚烧生产装置连续、平稳运行,其次采用先进的预测控制、模糊控制的自动化控制技术,不仅检测控制工艺过程中的酸性气体、重金属、二?英类污染物、氧气含量,还要通过计算机在线控制配料、投料、风量、药剂量等环节。无组织气体排放控制:对料仓、罐区装卸和拌合点、预处理车间、灰渣排口与转运等产生无组织污染物排放的点,设置无组织废气收集和处理设施,通过现场环境空气测试、观测,对废气收集和处理设施进行实时调整控制。2)废水污染控制:一般生活污水、设备间接冷却水和锅炉软化水经处理达标后可以排放;工艺废水、地面初期雨水需要处理达标后回用。烟气湿法净化废水含有重金属和二?英,需要采用蒸发浓缩除盐处理后再进入废水站处理,废水循环使用。3)灰渣污染控制:需要严格监控,密闭收集贮存,进行物化、稳定固化预处理后安全填埋,实现无害化处置。4)噪声污染控制:重点对鼓风机、引风机、空压机、冷却塔、风机等设备噪声分别采用隔振、隔声、消声等技术控制污染;及时维护减少振动噪声。

4结束语

根据以上分析,危险废物焚烧处置过程中存在环境污染,有效控制手段主要依赖于先进的工艺技术,专业化管理人员和精细化管理。重点是选择合适的工艺技术、流程、设备、监控、配套系统,而且需要良好的运行维护保障;过程监控也是有效防止环境污染的关键,良好的配料比在线调节污染控制更为有效。

参考文献

[1]环境保护部.危险废物焚烧污染控制标准(征求意见稿)编制说明[EB/OL].[2014-10-24](2016-11-12).

[2]赵士德.危险废物焚烧系统控制方案[D].杭州:浙江大学,2015.

[3]蔡国权.危险废物焚烧处置过程中建模与先进控制[D].杭州:浙江大学,2004.

作者:卢金龙 曹学新 龙燕 单位:中国瑞林工程技术有限公司