城市生活垃圾又稱為城市固體廢棄物,是指城市居民日常生活中產(chǎn)生或與城市生活有關(guān)的活動(dòng)中產(chǎn)生的固體廢棄物。主要包括居民生活垃圾、商業(yè)垃圾和清掃垃圾,還包括人畜糞便、廚房廢棄物污水處理的污泥、垃圾收集處理的殘?jiān)c粉塵等固體物質(zhì)。
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人口不斷增多、城市化進(jìn)程的加快,人民生活水平不斷提高,城市生活垃圾數(shù)量急劇增加并且產(chǎn)生周期不斷縮短。目前我國(guó)城市垃圾年產(chǎn)量已達(dá)1.6億t以上,人均垃圾年產(chǎn)生量450~500kg,且仍以每年8% ~10%的速度增長(zhǎng)。此外,城市生活垃圾存量約有60多億t。我國(guó)城市面臨著垃圾處理的巨大壓力。
垃圾焚燒是目前處理固體廢棄物的有效途徑之一,比垃圾填埋更無(wú)害化、減量化、資源化,是國(guó)際廣泛認(rèn)可的處理方式。但垃圾焚燒在處理過(guò)程中會(huì)釋放出多種有害物質(zhì),其中二惡英是國(guó)際公認(rèn)的致癌物質(zhì),毒性是氰化鉀的100倍,砒霜的900倍。對(duì)垃圾焚燒次生污染的控制極其重要。
《GB18485-2014生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》中建議修改的項(xiàng)目
在垃圾焚燒被廣泛應(yīng)用于生活垃圾處理的同時(shí),其潛在的二次污染問(wèn)題受到越來(lái)越多的關(guān)注,近年來(lái),由此引發(fā)的“鄰避運(yùn)動(dòng)”屢屢發(fā)生,垃圾焚燒項(xiàng)目陷入“一鬧就?!钡膶擂尉车亍,F(xiàn)行《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》中列入了顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、氯化氫等8類污染物,但現(xiàn)有監(jiān)測(cè)項(xiàng)目不能準(zhǔn)確全面地反映垃圾焚燒過(guò)程對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響。
有機(jī)污染物會(huì)影響人體健康和動(dòng)、植物的正常生長(zhǎng),干擾或破壞生態(tài)平衡。不少有機(jī)污染物是致畸、致突變、致癌物質(zhì)。有些有機(jī)污染物能在環(huán)境中發(fā)生化學(xué)反應(yīng),轉(zhuǎn)化成為害處更大的二次污染物。
有些有機(jī)污染物在環(huán)境和生物體內(nèi)能積累起來(lái),還能通過(guò)食物鏈富集。因此既要注意高濃度的有機(jī)污染物的危害性,還要注意低濃度的有機(jī)污染物對(duì)人體健康和生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)期影響。在對(duì)呈貢垃圾焚燒廠竣工驗(yàn)收之前,筆者對(duì)《GB18485-2014生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行研讀,發(fā)現(xiàn)其中有機(jī)類污染物控制項(xiàng)目較少,難以全面反映垃圾焚燒污染。
垃圾中含有大量的有機(jī)垃圾,如廢塑料、廢橡膠等,燃燒后會(huì)產(chǎn)生不同種類的有機(jī)污染物,包含揮發(fā)性有機(jī)污染物、芳烴類化合物(二惡英包含其中)、醛酮類化合物等。標(biāo)準(zhǔn)中針對(duì)二惡英給出了控制范圍,筆者認(rèn)為應(yīng)增加控制有機(jī)污染物的種類。
表1中列舉了3大類有機(jī)污染物的危害性。揮發(fā)性有機(jī)污染物在垃圾焚燒廠產(chǎn)生的環(huán)節(jié)很多,在以往的常規(guī)監(jiān)測(cè)中,采樣通常只裝一種吸附劑的吸收管,針對(duì)垃圾焚燒建議填裝多種吸附劑作為吸收管。在采樣與分析過(guò)程中要特別注意防止污染。在控制標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)該增加其分析方法,建議采用氣相色譜-質(zhì)譜法。標(biāo)準(zhǔn)中污染物限值的取值時(shí)間建議為“測(cè)定均值”。
芳烴類化合物主要是指苯、甲苯、乙苯、鄰-二甲苯、間-二甲苯、對(duì)-二甲苯,在垃圾焚燒過(guò)程中易產(chǎn)生,在標(biāo)準(zhǔn)中也應(yīng)該列入控制范圍。分析方法應(yīng)采用常規(guī)的活性炭吸附二硫化碳解吸氣相色譜法。標(biāo)準(zhǔn)中污染物限值的取值時(shí)間建議為“測(cè)定均值”。
醛酮類羰基化合物是大氣中的主要污染物之一,它在大氣化學(xué)中扮演著重要的角色。這類污染物不僅是一級(jí)污染物,更重要的是二級(jí)污染物,是光化學(xué)煙霧的主要成份,在標(biāo)準(zhǔn)中也應(yīng)該列入控制范圍。分析方法應(yīng)采用常規(guī)的高效液相色譜法、分光光度法、氣象色譜法。標(biāo)準(zhǔn)中污染物限值的取值時(shí)間建議為“測(cè)定均值”或“小時(shí)均值”。表2對(duì)3種污染物的分析與限值的取值時(shí)間作出了說(shuō)明。
關(guān)于臭氣監(jiān)測(cè)的建議
垃圾一般是通過(guò)封閉式垃圾車運(yùn)進(jìn)垃圾焚燒廠,傾倒進(jìn)入垃圾坑,包括垃圾坑在內(nèi)的整個(gè)垃圾焚燒廠是負(fù)壓的,抽取場(chǎng)內(nèi)空氣作為焚燒進(jìn)風(fēng)。由于負(fù)壓將場(chǎng)內(nèi)空氣與臭氣一并抽進(jìn)焚燒爐,雖降低了臭氣的擴(kuò)散,但要做到完全沒有臭味比較困難。
目前對(duì)垃圾焚燒臭氣的控制方法主要有:
生活垃圾貯存設(shè)施密閉;
貯存設(shè)施應(yīng)微負(fù)壓運(yùn)行,避免惡臭擴(kuò)散;惡臭空氣通入焚燒爐中進(jìn)行氧化除臭;
焚燒爐停運(yùn)期間,惡臭氣體通過(guò)除臭設(shè)施處理后再排放,定期對(duì)貯存設(shè)施噴灑藥劑消毒;
貯存能力要保證檢修停運(yùn)期間也不造成環(huán)境污染。
針對(duì)垃圾焚燒臭氣的控制標(biāo)準(zhǔn)建議采用《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)值。分析方法建議用空氣質(zhì)量惡臭的測(cè)定三點(diǎn)比較式臭袋法。
基于垃圾焚燒煙囪排放高度都>60m,采用對(duì)應(yīng)的60000為垃圾焚燒控制的標(biāo)準(zhǔn)值。
垃圾焚燒廠廢氣監(jiān)測(cè)過(guò)程中存在的問(wèn)題及建議
1采樣儀器
煙塵與重金屬項(xiàng)目:武漢天虹微電腦煙塵平行采樣儀TH-880F。氯化氫與汞項(xiàng)目:武漢天虹智能煙氣采樣分析儀TH-600B。NO2、SO2、CO項(xiàng)目:便攜式紅外煙氣分析儀PG-300。
2采樣方法
固定污染源排氣中顆粒物測(cè)定與氣態(tài)污染物采樣方法GB/T16157-1996;《空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法》(第四版),國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局(2003年)。
3垃圾焚燒采樣組分
垃圾焚燒煙氣污染物以氣態(tài)或固態(tài)形式存在,一般分為五類:酸性氣態(tài)污染物、不完全燃燒的產(chǎn)物、顆粒污染物和重金屬污染物、有機(jī)污染物。
焚燒煙氣中的酸性氣體主要由SOx、NOx、HCl組成,均來(lái)源于相應(yīng)垃圾組分的燃燒。SOx由含硫化合物焚燒時(shí)氧化所致,大部分為SO2。NOx包括NO、NO2、N2O3等,主要由垃圾中含氮化合物分解轉(zhuǎn)換或由空氣中的氮在燃燒過(guò)程中高溫氧化生成。
HCl來(lái)源于垃圾中的有機(jī)氯化物和無(wú)機(jī)氯化物:含氯有機(jī)物如PVC塑料、橡膠、皮革等高溫燃燒時(shí)分解生成HCl;大量的無(wú)機(jī)氯化物NaCl、MgCl2等與其它物質(zhì)反應(yīng)也會(huì)產(chǎn)生HCl,這是垃圾焚燒爐煙氣中HCl的主要來(lái)源。焚燒產(chǎn)生的酸性氣體除污染環(huán)境外,還會(huì)對(duì)焚燒爐膛及其配套的熱能回收鍋爐造成過(guò)熱器高溫腐蝕和尾部受熱面的低溫腐蝕。
在監(jiān)測(cè)過(guò)程中SOx因水分影響監(jiān)測(cè)結(jié)果,建議用帶有煙氣前處理設(shè)備的煙氣分析儀監(jiān)測(cè)。按標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)范性引用文件《HJ629固定污染源廢氣二氧化硫的測(cè)定非分散紅外吸收法》可使用日本HORIBA便攜式氣體分析儀PG-300系列儀器。
有機(jī)化合物主要是垃圾中的氯、碳水化合物等在特殊溫度場(chǎng)和特殊觸媒作用下反應(yīng)生成的微量有機(jī)化合物, 如多環(huán)芳烴(PAHs)、多氯聯(lián)苯(PCBs)、甲醛、二惡英、呋喃(PCDF)。在監(jiān)測(cè)過(guò)程中使用武漢天虹智能煙氣采樣儀TH-600B系列。
垃圾焚燒煙氣中的金屬化合物一般由垃圾中所含的金屬氧化物和鹽類組成。這些金屬來(lái)源于垃圾中的油漆、電池、燈管、化學(xué)溶劑、廢油、油墨等,其中含有汞、鎘、鉛等微量有害元素。在焚燒過(guò)程中,揮發(fā)態(tài)的重金屬及其化合物隨著煙氣離開焚燒區(qū)域后將經(jīng)歷冷凝過(guò)程,形成直徑很小的顆粒,這些富集了有毒金屬的細(xì)小顆粒會(huì)被排放到大氣中,亦會(huì)一直停留在灰燼及其它殘余物內(nèi)。垃圾焚燒排放粉塵中所含的重金屬主要存在于可吸入顆粒物中,這些粉塵可溶于水和酸中。在監(jiān)測(cè)過(guò)程中采用武漢天虹微電腦煙塵油煙平行采樣儀TH-880系列采樣。
煙塵主要是煙氣中夾帶的不可燃物質(zhì)及燃燒產(chǎn)物。垃圾中可燃組分因燃燒不完全會(huì)形成黑煙,黑煙中含有大量的碳粒子,對(duì)人體危害大的重金屬主要集中于<3μm的顆粒物中。垃圾焚燒煙氣水分很大,長(zhǎng)時(shí)間采樣濾筒容易破損,按標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)范性引用文件《GB/T16157固定污染源排氣中顆粒物測(cè)定與氣態(tài)污染物采樣方法》使用武漢天虹智能煙氣采樣儀TH-880系列。
4采樣過(guò)程存在的問(wèn)題及建議
按照《GB18485-2014生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》中的監(jiān)測(cè)要求,對(duì)顆粒物要進(jìn)行24h連續(xù)采樣。由于連續(xù)采樣時(shí)間過(guò)長(zhǎng),采樣泵容易損壞,出現(xiàn)死機(jī)、泵停止工作等狀況。在本研究的一次驗(yàn)收采樣過(guò)程中,共有7臺(tái)武漢天虹微電腦煙塵平行采樣儀(TH-880F)損壞,其中4臺(tái)泵損壞、3臺(tái)主板死機(jī)。
建議采用分周期采樣,用小時(shí)均值作為控制標(biāo)準(zhǔn),以減少連續(xù)采樣時(shí)間。其次垃圾焚燒都按國(guó)家要求安裝了在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),可校準(zhǔn)在線系統(tǒng),參考在線系統(tǒng)的24h均值作為驗(yàn)收數(shù)據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)中要求的小時(shí)均值為以等時(shí)間間隔采集4個(gè)樣品測(cè)試值的算術(shù)平均值,在此次驗(yàn)收中,采用12min為單次采樣時(shí)間,用等速的采樣方式采樣。
垃圾焚燒經(jīng)過(guò)處理后的煙氣含濕量比較高,煙塵采樣過(guò)程煙氣采樣量較大,致使更換硅膠比較頻繁,基本上每采集2個(gè)樣品就要更換1次。1個(gè)斷面最少要采集96個(gè)樣品,硅膠用量比較大。
5安全問(wèn)題及建議
24h采樣由3組采樣人員完成,每組負(fù)責(zé)8h的樣品采集。垃圾焚燒廠監(jiān)測(cè)點(diǎn)一般比較高,基本上都在10m以上。目前大部分垃圾焚燒采用旋轉(zhuǎn)梯,少部分采用直梯。夜間采樣存在很大安全隱患,燈光照明不足容易絆倒。垃圾焚燒煙氣雖經(jīng)過(guò)脫硫除臭等處理,但是仍然存在臭氣,長(zhǎng)時(shí)間采樣工作人員大都會(huì)感到惡心、頭暈。夜間采樣時(shí)應(yīng)與廠家協(xié)調(diào)安裝照明裝置,監(jiān)測(cè)平臺(tái)應(yīng)按國(guó)家要求作安全防護(hù)處理,監(jiān)測(cè)前應(yīng)安排人員進(jìn)行勘察。監(jiān)測(cè)過(guò)程中監(jiān)測(cè)人員應(yīng)佩帶口罩。在監(jiān)測(cè)平臺(tái)應(yīng)放置醫(yī)藥救急箱。
6樣品管理問(wèn)題及建議
氯化氫樣品數(shù)量在整個(gè)項(xiàng)目中最多,其原因是在標(biāo)準(zhǔn)中要求測(cè)定24h均值。氯化氫是一個(gè)比較敏感的項(xiàng)目,容易受到污染,對(duì)保存、分析有較高的要求。垃圾焚燒廠在工藝中會(huì)產(chǎn)生顆粒態(tài)氯化物和氯氣,這兩種物質(zhì)對(duì)氯化氫的測(cè)定都有干擾,在采樣時(shí)要去除干擾以保證測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。建議取消24h均值的測(cè)定,采用小時(shí)均值作為控制依據(jù),并且采集2~3個(gè)周期的樣品。為了減少樣品污染,建議采集時(shí)專人負(fù)責(zé)專項(xiàng)項(xiàng)目,在采集氯化氫時(shí)要帶手套,防止自身手汗帶來(lái)的污染。采集后按要求保存樣品。
7監(jiān)測(cè)工況問(wèn)題及建議
垃圾焚燒是一個(gè)極其特殊的行業(yè),其主要目的是處理垃圾。在以往的監(jiān)測(cè)過(guò)程中,廠家對(duì)監(jiān)測(cè)工況不了解,囤積的垃圾很難達(dá)到監(jiān)測(cè)要求的工況,導(dǎo)致采集的樣品缺乏代表性。監(jiān)測(cè)人員應(yīng)在驗(yàn)收監(jiān)測(cè)前7d與廠家聯(lián)系,問(wèn)其生產(chǎn)狀況是否正常,并要求囤積垃圾,以保障驗(yàn)收過(guò)程中工況滿足監(jiān)測(cè)條件。如果廠家有條件,可以對(duì)垃圾進(jìn)行大致分類,實(shí)行分類燃燒。
表4對(duì)存在的問(wèn)題與建議給出了說(shuō)明。
監(jiān)測(cè)過(guò)程中的質(zhì)量控制與保障
環(huán)境監(jiān)測(cè)采樣過(guò)程的質(zhì)量是保證監(jiān)測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)質(zhì)量的源頭,包含了布點(diǎn)-采樣-樣品貯存-樣品運(yùn)輸過(guò)程環(huán)節(jié)。
(1)垃圾焚燒廠驗(yàn)收與監(jiān)測(cè)時(shí)樣品數(shù)量多,應(yīng)該設(shè)置一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量監(jiān)督員,監(jiān)督整個(gè)采樣過(guò)程。
(2)垃圾焚燒廠監(jiān)測(cè)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,監(jiān)測(cè)人員應(yīng)具備使用先進(jìn)技術(shù)和傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)技術(shù)的能力,通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況進(jìn)行記錄,并對(duì)采樣情況進(jìn)行描繪,將其與報(bào)告記錄一同進(jìn)行存檔,以供參照。
(3)垃圾焚燒廠氯化氫項(xiàng)目中樣品數(shù)量較多,采樣管必須使用與被測(cè)氣體不發(fā)生反應(yīng)和吸附的材質(zhì),一般應(yīng)選用不銹鋼或聚四氟乙烯材料作為采樣管。所使用的玻璃吸收瓶的總體要求是玻璃磨砂口密封不透氣,鼓泡均勻,阻力一定。在運(yùn)輸過(guò)程中必須嚴(yán)防污染。
(4)生產(chǎn)工況是否滿足監(jiān)測(cè)要求,關(guān)系到監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、代表性和本次監(jiān)測(cè)的有效性。在監(jiān)測(cè)過(guò)程中應(yīng)設(shè)置一個(gè)專員對(duì)工況進(jìn)行監(jiān)督,如有問(wèn)題立即通知監(jiān)測(cè)人員停止采樣。
(5)采樣儀器設(shè)備的適用范圍、量程、靈敏度、穩(wěn)定性等指標(biāo)應(yīng)滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定中的儀器要求。
(6)垃圾焚燒監(jiān)測(cè)影響因素較多,實(shí)施監(jiān)測(cè)前,應(yīng)詳細(xì)了解本次監(jiān)測(cè)所要達(dá)到的目標(biāo),在確定目標(biāo)后再建立相應(yīng)的監(jiān)測(cè)任務(wù)。完整的監(jiān)測(cè)任務(wù)包括任務(wù)來(lái)源、聯(lián)系人、主要內(nèi)容、完成時(shí)間、負(fù)責(zé)人、監(jiān)測(cè)目標(biāo)說(shuō)明等內(nèi)容,以確保監(jiān)測(cè)工作的有序開展。