我国生活垃圾处理及污染物排放控制现状

李春雨

（大唐科技产业集团有限公司，北京 100097）

我国生活垃圾处理及污染物排放控制现状

李春雨

（大唐科技产业集团有限公司，北京 100097）

生活垃圾已经成为城市环境的主要污染源之一，并成为制约和限制城市发展的重大问题。与其他处理方式相比较，垃圾焚烧处理具有明显的优势，通过采用烟气净化工艺，可将垃圾焚烧烟气污染物排放降至最低。通过对我国垃圾处理现状及垃圾焚烧烟气处理工艺的分析，为进一步提高我国垃圾处理水平及降低污染物排放提供了参考。

垃圾焚烧；污染排放控制；氮氧化物；二英

引言

随着城镇化进程的加快及居民生活水平的提高，我国城镇生活垃圾的产生量快速增加，城市生活垃圾已经成为城市环境的主要污染源之一，并成为制约和限制城市发展的重大问题之一。截至2011年，我国的城镇生活垃圾堆存量已超过80亿吨，占地80多万亩，2011年当年的城镇生活垃圾产生量为2.77亿吨。在实现垃圾资源循环利用和生态环境保护的同时，更要强化对垃圾进行无害化处理。生活垃圾无害化处理是指用卫生填埋、堆肥、焚烧等工艺方法对生活垃圾进行处理，2011年我国的城市生活垃圾无害化处理率达到79.8%[1]。

1 生活垃圾处理现状

1.1 我国生活垃圾特点及处置

城市生活垃圾组分受居民生活水平变化影响明显，随着生活水平的提高，我国城市生活垃圾中的有机组分含量明显增加，目前我国城市生活垃圾的平均热值为4.18MJ/kg，大城市生活垃圾中的有机组分要比中小城市高。我国城市生活垃圾产生量相对集中，约60%的城市生活垃圾集中产生于52个大中城市[2]。

2011年，全国城市生活垃圾清运量为1.64亿吨，其中无害化处理量约为1.31亿吨。填埋和焚烧是我国生活垃圾无害化处理的主要途径，截至2011年，全国有各类生活垃圾处理设施677座，其中生活垃圾填埋场547座，处理能力30万吨/日，城市生活垃圾焚烧厂109座，处理能力9.4万吨/日，生活垃圾填埋和焚烧处理比例分别占61.4%、15.9%[1]。

垃圾填埋处理方式需占用大量宝贵的土地资源，垃圾产生的恶臭气体也会对填埋场周边居民的生活环境产生严重影响。此外，垃圾中的水分以及进入填埋场的雨水等会在填埋周期中渗出，形成高浓度渗滤液。垃圾渗滤液一般含有高浓度有机物、重金属盐、含硫物质及氨氮，不仅污染土壤及地表水源，还会对地下水造成污染。由于垃圾中的有机组分在填埋状态下将发生厌氧分解，产生甲烷并排放到大气中，因而也是大气温室气体的重要来源之一。随着我国城镇化进程加快，城市不断发展，垃圾填埋和城市发展形成尖锐矛盾，城市生活垃圾填埋处理已经难以为继。

1.2 生活垃圾焚烧处置

垃圾焚烧后的重量会减少到1/10，体积可以减少到1/20。与直接填埋生鲜垃圾相比，填埋场可以有效提高利用10～20倍。由于可以实现对垃圾的减量化、无害化、资源化处理，焚烧被认为是目前最有效的垃圾处理方法。焚烧处置在发达国家的垃圾管理中占有重要地位，垃圾经过焚烧处理以后产生的灰渣可以进行安全填埋处理，还可以实现综合利用，用于道路建设或金属回收。通过对垃圾处置设施进行改造和升级，可以实现在垃圾处理能力提高的情况下，减少二英等污染物的排放总量。

随着公众环保意识和维权意识的增强，我国目前对垃圾焚烧的讨论集中于其造成的二英排放。实际上，在科学的燃烧条件下，完全可以将二英排放控制在较低水平，有学者通过持续多年的研究表明，采用先进的焚烧处理方式，完全可以做到对周边环境的“近零污染”。由于在垃圾焚烧技术应用早期，尚不掌握焚烧工况对二英类（PCDD/Fs）等含氯有机污染物生成的影响机理，缺少必要的污染物排放控制装置和较好的燃烧组织，导致早期垃圾焚烧炉的二英类（PCDD/Fs）等含氯有机污染物排放量要远高于现在的垃圾焚烧炉。经过多年的研究，现在的垃圾焚烧技术和污染物控制手段已经可以实现二英类（PCDD/Fs）的较低排放。焚烧法处理废弃物在发达国家已经得到广泛地应用，在土地面积紧张的日本，超过70%的固体垃圾通过焚烧方式进行处理。

2003年，我国生活垃圾焚烧处置比例仅为2.5%，到2009年，这一比例已达到12.9%，2011年达到15.9%。按照规划，到2015年全国城镇生活垃圾焚烧处理设施能力达到无害化处理总能力的35%以上，其中东部地区达到48%以上。东部地区、经济发达地区和土地资源短缺、人口基数大的城市，要减少原生生活垃圾填埋量，优先采用焚烧处理技术，其他具备条件的地区，可通过区域共建共享等方式采用焚烧处理技术。

2012年3月，国家发展改革委下发了《关于完善垃圾焚烧发电价格政策的通知》，规定折算上网电量后的垃圾发电标杆电价按照0.65元/kW·h执行，为垃圾焚烧以及垃圾焚烧发电产业发展提供了有力保障。截至2012年年底，我国已投运的生活垃圾焚烧发电厂有142座[1]，总处理能力为15.4万t/d，总装机约为2600MW。其中采用炉排炉的焚烧发电厂有77座，合计处理能力达到7.0万t/d，装机达到1250MW；采用流化床的焚烧发电厂有59座，合计处理能力为5.0万t/d，装机达到1300MW；其余少部分为热解炉和回转窑炉。

2 垃圾焚烧技术

垃圾焚烧炉的结构设计与垃圾的种类、性质和燃烧特性等因素有关，不同的焚烧方式有相应的焚烧炉与之相配合。目前国内外采用的垃圾焚烧炉主要有炉排焚烧炉、炉床焚烧炉、流化床焚烧炉、多层炉，以及回转窑焚烧炉。近年来，部分学者开展了利用水泥窑协同处置城市生活垃圾方面的应用研究[3]。

回转窑焚烧技术具有对物料适应性强的特点，可以处理任何形态的固体、液体废弃物，在焚烧处理时对入炉燃料的形状要求也不高，不需要复杂的预处理过程等，是我国推荐使用的危险废物焚烧技术。世界范围内，回转窑焚烧炉在处理工业固体废弃物领域内占有85%的市场份额，同时也是美国环保署推荐使用的焚烧设备。根据窑内的运行温度，以及窑尾出渣的状态，回转窑可分为熔渣式焚烧和灰渣式焚烧两种，灰渣式焚烧炉的运行温度通常在850℃～1000℃，低于灰熔点，熔渣式回转窑焚烧炉正常运行温度在1200℃～1450℃，在垃圾完全焚烧的同时实现对底渣的熔融，有效降低了焚烧灰渣的重金属淋出率。

机械炉排焚烧炉对垃圾的适应性较强，运行可靠，技术成熟，物料送入炉排炉以后，通过炉排的运动，先后完成垃圾的干燥和燃烧过程。在运行中，可以根据不同垃圾的特性，通过调整炉排运转速度，实现垃圾的较好燃烧效果[4]。炉排炉具有不需要对垃圾进行预处理、燃料适应性好的优点。但是对于成分复杂、水分含量较高、水分含量变化范围较大的垃圾，炉排炉焚烧方式实现垃圾焚烧处理难以达到稳定运行的效果，需要加入燃油、燃煤辅助燃烧，运行成本较高。此外炉排焚烧炉的结构复杂，制造成本高，投资较大。

流化床焚烧炉具有燃烧效率高、污染物排放低、对垃圾种类适应范围广的优点，并且可以加煤助燃，是综合性能优越的焚烧炉[5]。流化床焚烧炉的另一个优点是燃烧速度快、燃尽效果好。即使高水分、低热值、高灰分的垃圾，也可以在床内实现均匀混合，达到较高的燃尽度，流化床焚烧炉的灰渣在综合利用方面具有较好的效果。流化床焚烧炉炉内温度较低，使流化床垃圾焚烧炉的NOx排放水平明显低于炉排炉。由于流化床垃圾焚烧炉可以实现大型化，所以在垃圾焚烧发电站技术的推广应用方面具有一定的优势，但在废物热值非常低的情况下，需要部分掺烧燃煤，而且进入流化床焚烧炉的废物物料需要进行严格的预处理，否则会威胁焚烧炉的安全运行。

3 垃圾焚烧主要污染物控制现状

3.2 NOx排放及控制

我国规定，垃圾焚烧炉烟气中的NOx排放水平应不超过400mg/Nm3（小时均值），其中上海市拟对新建垃圾焚烧项目的NOx排放水平要求为250mg/Nm3（小时均值）。垃圾焚烧发电厂的NOx控制技术主要有控制燃烧阶段NOx生成和脱除尾部烟气中的NOx。前者包括低NOx燃烧（如降低焚烧炉过量空气系数、调整一次风布风位置、分级燃烧、烟气再循环等），后者包括选择性非催化还原（SNCR）技术和选择性催化还原（SCR）技术。

在国内，原有垃圾焚烧大气污染物排放标准对NOx限值要求较为宽松，早期建成的垃圾焚烧发电厂基本没有设置烟气脱硝装置，垃圾焚烧发电厂采用低NOx燃烧控制技术即可达到国家现有NOx控制标准，如果配合采用成本较低的SNCR技术即可将NOx排放水平降至200mg/Nm3。目前，欧盟垃圾焚烧发电厂大气污染物排放标准（EN2000/76/EC）中NOx限值为200mg/Nm3，所以SNCR烟气脱硝技术在欧盟垃圾焚烧发电厂中已被广泛应用。近几年，我国新建成的垃圾焚烧发电厂逐渐开始设置SNCR烟气脱硝装置[11]。

2012年建成的大连垃圾焚烧发电项目，在传统“半干法＋活性炭吸附＋袋式除尘”之前，增设SNCR脱硝系统，使烟气中NOx浓度由原来的275～400mg/Nm3降至不超过200mg/Nm3水平[12]。深圳平湖垃圾焚烧发电项目2010年增设SNCR烟气脱硝系统后，烟气排放中NOx浓度水平由338～400mg/Nm3降至180mg/Nm3[13]。此外，垃圾焚烧过程中NOx排放水平还受到焚烧工艺的影响，2002年建成的哈尔滨垃圾焚烧发电项目采用流化床焚烧炉，焚烧炉出口温度被控制在850℃～950℃，在不采用任何脱硝工艺的条件下，NOx的排放水平不超过150mg/Nm3[14]。

4 小结

通过焚烧处理对我国城市生活垃圾实现无害化、减量化和资源化，对解决我国城镇化水平提高过程中面临的垃圾围城问题具有重要意义。与其他焚烧方式相比，流化床垃圾焚烧炉可以在较低的炉内温度条件下，降低垃圾焚烧过程中NOx的排放水平，在不断大型化的垃圾焚烧炉应用中将发挥更大的作用。通过采用“SNCR +（半）干法＋活性炭吸附＋袋式除尘”烟气净化工艺，完全可以满足我国垃圾焚烧过程中烟气污染物的较低排放水平。

[1] 中国环境保护产业协会城市生活垃圾处理委员会．我国城市生活垃圾处理行业2012年发展综述[J]．中国环保产业，2013（3）：20-26．

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[3] 范有明，时章明，刘志强．利用水泥回转窑焚烧生活垃圾的探索与研究[J]．能源环境保护，2006，20（3）：36-40．

[4] 陈善平，孙向军，宋尧，刘开成，周洪权．国内垃圾焚烧炉排炉单炉规模750t/d可行性研究[J]．中国高新技术企业，2010（16）：82-84．

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Presentation of Domestic Refuse Treatment and Pollutant Discharge Control in China

LI Chun-yu

X799.3

A

1006-5377（2015）01-0039-04