固體廢物傳統(tǒng)處理技術(shù)——垃圾焚燒處理

固體廢物傳統(tǒng)處理技術(shù)

垃圾焚燒處理

垃圾焚燒，或稱垃圾焚化，是一種廢物處理的方法，通過焚燒廢物中有機(jī)物質(zhì)，以縮減廢物體積。焚燒與其他高溫垃圾處理系統(tǒng)，皆被稱為“熱處理”。焚化垃圾時(shí)會(huì)將垃圾轉(zhuǎn)化為灰燼、廢氣和熱力。灰燼大多由廢物中的無機(jī)物質(zhì)組成，通常以固體和廢氣中的微粒等形式呈現(xiàn)。廢氣在排放到大氣中之前，需要去除其中污染氣體和微粒。其余殘余物則用于堆填。在某些情況，焚化垃圾所產(chǎn)生的熱能可用于發(fā)電。

垃圾焚燒是一種較古老的傳統(tǒng)的處理垃圾的方法，近代各國也相繼建造了焚燒爐，垃圾焚燒法已成為城市垃圾處理的主要方法之一。

焚化是其中一種將垃圾轉(zhuǎn)換成能源的技術(shù)，其他如氣化、等離子弧氣化、熱解和厭氧消化。垃圾焚化會(huì)減少原來垃圾80%～85%的質(zhì)量和95%～96%的體積（垃圾在垃圾車?yán)镆呀?jīng)過壓縮），減少程度取決于可回收材料的成分和其回收的程度，如灰燼中有可回收的金屬。這意味著，盡管焚化不能完全取代堆填，但它卻可以大大減少垃圾量。垃圾車一般在運(yùn)送垃圾至焚化爐前，會(huì)以內(nèi)置壓縮機(jī)內(nèi)壓縮以減少垃圾的體積?；蛘?，未經(jīng)壓縮運(yùn)輸?shù)睦梢栽谔盥駡鲞M(jìn)行壓縮，減少體積近70%。很多國家常在堆填區(qū)作簡單的垃圾壓縮。另外，垃圾焚燒在處理某些類型的垃圾，如醫(yī)療垃圾和一些有害廢物時(shí)有很大的優(yōu)勢，因?yàn)榉贌^程的高溫能銷毀垃圾中的病原體和毒素。

綜合而言，垃圾焚燒處理的減量化效果最好，但存在燃燒產(chǎn)生污染物的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

生活垃圾焚燒處理的一般流程：

1.垃圾接收：生活垃圾從服務(wù)區(qū)經(jīng)收集后由密閉式垃圾運(yùn)輸車送至垃圾焚燒發(fā)電廠(該工藝環(huán)節(jié)由環(huán)衛(wèi)部門負(fù)責(zé))，經(jīng)稱重后由運(yùn)輸車運(yùn)送至主廠房卸料大廳，通過卸料平臺(tái)卸入垃圾儲(chǔ)坑內(nèi)。

2.垃圾儲(chǔ)存及投料：為提高進(jìn)爐物料的燃燒穩(wěn)定性，垃圾儲(chǔ)坑內(nèi)的物料一般會(huì)放置5～7天，通過垃圾吊車進(jìn)行翻松使垃圾成分較為均勻，同時(shí)經(jīng)過發(fā)酵作用濾出部分垃圾滲濾液以提高進(jìn)爐物料的熱值。儲(chǔ)坑內(nèi)的垃圾物料最終經(jīng)垃圾抓斗和起重機(jī)投放到爐膛上方的垃圾料斗。

3.滲濾液收集及處理：垃圾儲(chǔ)坑底部外側(cè)設(shè)有滲濾液收集池及輸送泵，濾出的垃圾滲濾液進(jìn)入滲濾液收集池臨時(shí)存儲(chǔ)，一部分回用于垃圾倉噴灑抑塵，其余經(jīng)預(yù)處理后排入市政污水管網(wǎng)，輸送到城市污水處理廠集中處理(沒有市政污水廠的，應(yīng)在垃圾焚燒廠進(jìn)一步處理，達(dá)標(biāo)排放)。

4.垃圾焚燒：垃圾料斗內(nèi)的物料由爐膛推料裝置送到焚燒爐中，垃圾物料在爐內(nèi)依次通過爐排的干燥段、燃燒段和燃燼段，使垃圾得到充分的燃燒；為充分分解垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的二惡英，爐膛設(shè)計(jì)焚燒煙氣在850℃以上的溫度區(qū)域停留時(shí)間大于2秒；為降低焚燒煙氣中NOx的排放濃度，爐膛上方設(shè)有SNCR系統(tǒng)，將氨還原劑噴入爐膛內(nèi)與NOx發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到去除NOx的目的；爐膛內(nèi)垃圾燃燒所需的空氣分為一次風(fēng)和二次風(fēng)補(bǔ)給，一次風(fēng)由一次風(fēng)機(jī)直接從垃圾儲(chǔ)坑內(nèi)抽取，以便保持垃圾儲(chǔ)坑和卸料大廳的負(fù)壓狀態(tài)，一次風(fēng)經(jīng)預(yù)熱后從爐膛底部通入焚燒爐內(nèi)助燃，同時(shí)將一次風(fēng)中攜帶的惡臭氣體燃燒分解，二次風(fēng)從爐膛上部通入助燃。

5.余熱利用：垃圾焚燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈴臓t膛出來后進(jìn)入余熱鍋爐，在此發(fā)生熱交換，余熱鍋爐吸收熱量產(chǎn)生過熱蒸汽，輸送至汽輪機(jī)做功發(fā)電。

6.煙氣處理：在垃圾燃燒爐內(nèi)噴射還原劑氨水，控制爐內(nèi)煙氣NOx產(chǎn)生濃度;從余熱鍋爐排出的煙氣從半干式脫酸反應(yīng)塔頂部切向進(jìn)入，而堿性吸收劑則從旋轉(zhuǎn)霧化器內(nèi)以霧滴的形式高速噴出，使煙氣中的酸性氣體(如HCl、SO2等)絕大部分被堿液吸收去除，煙氣的余熱則使?jié){液的水分蒸發(fā)，反應(yīng)生成物以干態(tài)固體的形式排出；

從反應(yīng)塔出來的煙氣進(jìn)入后續(xù)煙道，該煙道中設(shè)有活性炭噴射系統(tǒng)，噴入活性炭則可將煙氣中的二惡英、重金屬吸附起來;此后煙氣進(jìn)入布袋除塵器后，經(jīng)濾袋將前端的反應(yīng)物及煙氣中的煙塵顆粒攔截下來；

從布袋除塵器出來的煙氣進(jìn)入洗滌塔，通過氫氧化鈉溶液噴淋進(jìn)一步脫除煙氣中的HCl及SOx等酸性氣體；

從洗滌塔出來的煙氣經(jīng)加熱后進(jìn)入SCR反應(yīng)器，進(jìn)一步去除煙氣中的NOx濃度；

從SCR反應(yīng)器出來的煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)引至煙囪高空排放。在引風(fēng)機(jī)后段煙管設(shè)有煙氣在線監(jiān)控儀器，實(shí)時(shí)監(jiān)控?zé)煔馀欧艥舛仁欠駶M足設(shè)計(jì)排放限值要求，在線監(jiān)控設(shè)備系統(tǒng)與項(xiàng)目環(huán)保主管部門聯(lián)網(wǎng)，由環(huán)保主管部門實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)控。

7.爐渣處理：爐膛燃燼段下方設(shè)有除渣機(jī)，生活垃圾經(jīng)充分燃燒后殘余的少量不可燃?xì)堅(jiān)?jīng)除渣機(jī)送至渣池，由運(yùn)渣車運(yùn)送至主管部門指定場所進(jìn)行綜合利用。

8.飛灰處理：半干式脫酸反應(yīng)塔排出的反應(yīng)生成物以及布袋除塵器濾袋表面截留的顆粒物通過除灰系統(tǒng)收集至飛灰儲(chǔ)倉，然后在飛灰穩(wěn)定化車間進(jìn)行穩(wěn)定化處理，符合《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB16889-2008)要求后送配套應(yīng)急填埋場進(jìn)行填埋處置。

固體廢物傳統(tǒng)處理技術(shù)——高溫堆肥

高溫堆肥就是將人糞尿、禽畜糞尿和秸稈等堆積起來，使細(xì)菌和真菌等大量繁殖，細(xì)菌和真菌等可以將有機(jī)物分解，并且釋放出能量，形成高溫。高溫堆肥是生產(chǎn)農(nóng)家肥料的重要方式。高溫堆肥過程中形成高溫，也可以殺死各種病菌和蟲卵。

高溫堆肥適用于可生物降解的有機(jī)物含量大于40%的垃圾。堆肥處理是利用自然界廣泛存在的微生物的氧化和分解能力，在一定溫度、濕度和pH值條件下，有控制地促進(jìn)固體廢棄物中的可降解有機(jī)質(zhì)發(fā)生生物化學(xué)降解，形成一種穩(wěn)定腐殖質(zhì)的生物化學(xué)過程，產(chǎn)生的堆肥是優(yōu)質(zhì)的土壤改良劑。

高溫堆肥可以分為一般堆肥和高溫堆肥兩種，前一種的發(fā)酵溫度較低，后一種的前期發(fā)酵溫度較高，后期一般采用壓緊的措施。高溫堆肥對(duì)于促進(jìn)農(nóng)作物莖稈、人畜糞尿、雜草、垃圾污泥等堆積物的腐熟，以及殺滅其中的病菌、蟲卵和雜草種子等具有一定的作用。

高溫堆肥可以采用半坑式堆積法和地面堆積法堆制。前者的坑深約1m，后者則不用設(shè)坑。兩者都是需要通氣溝，以利于好氧微生物的生活。兩者都需要鋪一層農(nóng)作物秸稈等，再鋪一層人畜的糞尿，并潑一些石灰水(堿性土壤地區(qū)則不用潑石灰水)，然后蓋一層土。一般發(fā)酵56℃以上5～6d，高溫50℃～60℃持續(xù)10d即可。如果堆肥的溫度驟然下降，則應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充水分。待堆肥的溫度降低到40℃以下時(shí)，高溫堆肥中的有機(jī)物就大部分形成腐殖質(zhì)了。

目前堆肥處理的主要對(duì)象是城市生活垃圾和污水處理廠污泥、人畜糞便、農(nóng)業(yè)廢棄物、食品加工業(yè)廢棄物等。但有機(jī)物的分解難完全，無量化難徹底，堆肥時(shí)間長，占地面積大，且有機(jī)肥的肥力較差，在國內(nèi)垃圾處理總量中，堆肥占到10%～20%，這幾年來其比例有明顯下降，綜合而言，垃圾高溫堆肥可以實(shí)現(xiàn)資源化利用，但是堆肥效率較低，周期較長。

固體廢物傳統(tǒng)處理技術(shù)——衛(wèi)生填埋

衛(wèi)生填埋法是指采取防滲、鋪平、壓實(shí)、覆蓋等措施對(duì)城市生活垃圾進(jìn)行處理和對(duì)氣體、滲濾液、蠅蟲等進(jìn)行治理的垃圾處理方法。該方法采用底層防滲、垃圾分層填埋、壓實(shí)后頂層覆蓋土層等措施，使垃圾在厭氧條件下發(fā)酵，以達(dá)到無害化處理。

衛(wèi)生填埋處理是垃圾處理必不可少的最終處理手段，也是現(xiàn)階段我國垃圾處理的主要方式?？茖W(xué)合理地選擇衛(wèi)生填埋場場址，可以有利于減少衛(wèi)生填埋對(duì)環(huán)境的影響。

場址的自然條件符合標(biāo)準(zhǔn)要求的，可采用天然防滲方式。不具備天然防滲條件的，應(yīng)采用人工防滲技術(shù)措施。場內(nèi)實(shí)行雨水與污水分流，減少運(yùn)行過程中的滲瀝水產(chǎn)生量，并設(shè)置滲瀝水收集系統(tǒng)，將經(jīng)過處理的垃圾滲瀝水排入城市污水處理系統(tǒng)。不具備排水條件的，應(yīng)單獨(dú)建設(shè)處理設(shè)施，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后方可排入水體。滲瀝水也可以進(jìn)行回流處理，以減少處理量，降低處理負(fù)荷，加快衛(wèi)生填埋場穩(wěn)定化。設(shè)置填埋氣體導(dǎo)排系統(tǒng)，采取工程措施，防止填埋氣體側(cè)向遷移引發(fā)的安全事故。盡可能對(duì)填埋氣體進(jìn)行回收和利用，對(duì)難以回收和無利用價(jià)值的，可將其導(dǎo)出處理后排放。填埋時(shí)應(yīng)實(shí)行單元分層作業(yè)，做好壓實(shí)和覆蓋。填埋終止后，要進(jìn)行封場處理和生態(tài)環(huán)境恢復(fù)，繼續(xù)引導(dǎo)和處理滲瀝水、填埋氣體。

衛(wèi)生填埋技術(shù)開始于20世紀(jì)60年代，它是在傳統(tǒng)的堆放、填坑基礎(chǔ)上，處于保護(hù)環(huán)境的目的而發(fā)展起來的一項(xiàng)工程技術(shù)。衛(wèi)生填埋的處理能力大，成本較低，但是占用土地，選址困難，直接產(chǎn)生的填埋氣主要成分為甲烷，容易發(fā)生爆炸等危險(xiǎn)。目前大多填埋廠將填埋氣排空，不僅提高了溫室氣體的排放，而且浪費(fèi)了能源。

固體廢物傳統(tǒng)處理技術(shù)——固體廢棄物熱解

固體廢棄物熱解是指在無氧或缺氧條件下，使可燃性固體廢物在高溫下分解，最終成為可燃?xì)怏w、油、固形碳的化學(xué)分解過程，是將含有有機(jī)可燃質(zhì)的固體廢棄物置于完全無氧的環(huán)境中加熱，使固體廢棄物中有機(jī)物的化合鍵斷裂，產(chǎn)生小分子物質(zhì)（氣態(tài)和液態(tài)）以及固態(tài)殘?jiān)倪^程。

固體廢物熱解利用了有機(jī)物的熱不穩(wěn)定性，在無氧或缺氧條件下使得固體廢物受熱分解。熱解法與焚燒法相比是完全不同的兩個(gè)過程，焚燒是放熱的，熱解是吸熱的；焚燒的產(chǎn)物主要是二氧化碳和水，而熱解的產(chǎn)物主要是可燃的低分子化合物：氣態(tài)的有氫、甲烷、一氧化碳，液態(tài)的有甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等有機(jī)物及焦油、溶劑油等，固態(tài)的主要是焦炭或碳黑。焚燒產(chǎn)生的熱能量大的可用于發(fā)電，量小的只可供加熱水或產(chǎn)生蒸汽，就近利用。而熱解產(chǎn)物是燃料油及燃料氣，便于貯藏及遠(yuǎn)距離輸送。

熱解原理應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)已有很長的歷史，木材和煤的干餾、重油裂解生產(chǎn)各種燃料油等早已為人們所知。但將熱解原理應(yīng)用到固體廢物制造燃料，還是近幾十年的事。國外利用熱解法處理固體廢物已達(dá)到工業(yè)規(guī)模，雖然還存在一些問題，但實(shí)踐表明這是一種有前途的固體廢物處理方法。1927年美國礦業(yè)局進(jìn)行過一些固體廢物的熱解研究。

60年代，人們開始以城市垃圾為原料的資源化研究，證明熱解過程產(chǎn)生的各種氣體可作為鍋爐燃料。

1970年Sanner等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)證明，城市垃圾熱解不需要加輔助燃料，能夠滿足熱解過程中所需熱量的要求。

1973年Battle研究使用垃圾熱解過程所產(chǎn)生的能量超過固體廢物含能量的80%獲得成功。

原聯(lián)邦德國于1983年在巴伐利亞的Ebenhausen建設(shè)了第一座廢輪胎、廢塑料、廢電纜的熱解廠，年處理能力為600～800噸廢物。而后，又在巴伐利亞州的昆斯堡建立了處理城市垃圾的熱解工廠，年處理能力為35000噸廢物，成為原聯(lián)邦德國熱解新工藝的實(shí)驗(yàn)工廠。美國紐約也建立了采用純氧高溫?zé)峤夥ㄈ仗幚砟芰_(dá)3000噸的熱解工廠。

1981年我國農(nóng)機(jī)科學(xué)研究院，利用低熱解的農(nóng)村廢物進(jìn)行了熱解燃?xì)庋b置的試驗(yàn)取得成功。小型農(nóng)用氣化爐已定點(diǎn)生產(chǎn)，為解決農(nóng)用動(dòng)力和生活能源，找到了方便可行的代用途徑。

熱分解過程由于供熱方式、產(chǎn)品狀態(tài)、熱解爐結(jié)構(gòu)等方面的不同，熱解方式各異：

1.按供熱方式可分成內(nèi)部加熱和外部加熱。外部加熱是從外部供給熱解所需要的能量。內(nèi)部加熱是供給適量空氣使可燃物部分燃燒，提供熱解所需要的熱能。外部供熱效率低，不及內(nèi)部加熱好，故采用內(nèi)部加熱的方式較多。

2.按熱分解與燃燒反應(yīng)是否在同一設(shè)備中進(jìn)行，熱分解過程可分成單塔式和雙塔式。

3.按熱解過程是否生成爐渣可分成造渣型和非造渣型。

4.按熱解產(chǎn)物的狀態(tài)可分成氣化方式、液化方式和碳化方式。

5.按熱解爐的結(jié)構(gòu)將熱解分成固定層式、移動(dòng)層式或回轉(zhuǎn)式。

由于選擇方式的不同，構(gòu)成了諸多不同的熱解流程及熱解產(chǎn)物。

綜合而言，熱解方法適用于城市固體廢棄物、污泥、工業(yè)廢物如塑料、橡膠等。熱解法其優(yōu)點(diǎn)為產(chǎn)生的廢氣量較少，能處理不適于焚燒和填埋的難處理物，能轉(zhuǎn)換成有價(jià)值的能源，減少焚燒造成的二次污染和需要填埋處置的廢物量。熱解處理缺點(diǎn)是技術(shù)復(fù)雜，投資巨大。