生活垃圾焚烧发电厂烟尘中重金属沉降对土壤环境影响分析

杨磊 谢飞 张宇

摘要：本文以一日处理生活垃圾2250t的生活垃圾焚烧发电厂为例，根据其重金属的排放量，预测重金属随大气扩散、迁移，最终通过自然降水和自然沉降进入土壤后，对土壤环境的影响。结果表明，项目建成后的20年内，大气评价范围内土壤中重金属的累计值满足《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》 （GB36600-2018）表1中第二类用地筛选值要求。

关键词：生活垃圾焚烧;重金属;土壤环境影响

中图分类号：X825 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）01-00-01

Abstract： Taking one domestic waste incineration plant with the disposal capacity 2250t/d as an example.According to the quantity of heavy metals in this project，  With the heavy metal subsidence into soil to prediction the environment impact of heavy metal deposition on soil. Results show： 20 years after the completion of the project ，the quantity of heavy metals in soil still meet standard requirements.

Keywords： Domestic waste incineration;Heavy metals;Impact of the soil quality

城市生活垃圾是當前世界各国面临的主要环境问题之一，也是目前我国存在的突出环境问题。[1]随着经济的发展和人民生活水平的提高，城市化进程不断加快，城市生活垃圾产生量越来越大，城市生活垃圾带来的环境污染越来越严重。垃圾焚烧处理是目前比较普遍的垃圾无害化处理方式，其优点是减量效果好，焚烧后的垃圾体积减少90%，重量减少80%，并且可以有效利用焚烧余热供暖或直接发电，从而使垃圾成为新的资源，同时实现了城市垃圾减量化、无害化和资源化。随着各地区垃圾焚烧厂的建成，其焚烧过程中产生的污染物也逐渐收到关注。其中，生活垃圾焚烧烟气中的重金属随着烟尘沉降进入土壤，可能导致土壤污染。本文以江苏北部某生活垃圾焚烧发电厂项目为例，研究垃圾焚烧过程中产生的烟尘中的重金属沉降对土壤环境的影响。

1 项目概况

该生活垃圾焚烧发电厂日处理规模为2250t，采用3台750t/d的机械炉排焚烧炉，配置3台最大连续蒸发量为75.13t/h的余热锅炉，2台装机容量分别为25MW汽轮发电机组，年发电量为33404万kWh。

焚烧尾气经“SNCR 炉内脱硝+半干法脱酸+干法脱酸+活性炭吸附+布袋除尘+SCR”工艺处理后达到《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2014）要求后，即Hg、Cd、Pb排放浓度分别为0.05mg/m3、0.05mg/m3、0.5mg/m3，经80m高排气筒排放。

2 土壤环境质量

本次研究在2017年9月对项目所在地周围进行了土壤现状监测，Hg、Cd、Pb监测值分别为0.026mg/kg、0.09mg/kg、14.7mg/kg，均满足《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》 （GB36600-2018）表1中第二类用地筛选值要求。

3 土壤影响分析

该生活垃圾焚烧发电厂在焚烧过程中排放的含重金属烟尘在环境中的迁移转化主要由氧化还原反应、沉淀、溶解、吸附和解吸等物理、化学过程决定。排放的Cd、Hg、Pb可因重力沉降或降水的作用迁移至土壤中。

3.1 预测模式

重金属沉降是可能引起土壤重金属污染的主要途径之一，含重金属的烟尘随烟气及挥发雾进入空气，随大气扩散、迁移，重金属通过自然降水和自然沉降进入土壤。

土壤重金属污染预测采用土壤污染累积模式[2]：式中：Wn—n年后的土壤预测值，mg/kg;R—污染物的年输入量，mg/kg;n—年数;K—污染物在土壤中年残留率，%。其中，污染物的年输入量R的计算公式为：R=年沉降重金属量/土壤重量 =W0×S×V×3600×24×365/（S×M/667）式中：W0—预测最大落地浓度值，mg/m3;S—网格面积，m2;V—沉降速率，m/s;M—每亩可耕作层土壤重量，按15cm厚计，为112500kg。

3.2 参数选取

有关研究资料表明，重金属在土壤中一般不易被自然淋溶迁移，综合考虑植物富集、土壤侵蚀和土壤渗漏等流失途径在内的年残留率一般为90%[3]，本次评价取90%。

区域土壤背景值B采用土壤环境质量现状监测值，mg/kg;

3.3 污染物进入土壤中测算

本研究大气预测采用AERMOD模式系统在当年气象站2018年全年资料逐日逐次进行计算 进行预测。根据大气预测影响预测结果，本研究重金属的小时最大落地浓度贡献值见表1。

3.4 预测结果与分析

通过上述方法预测计算得出本项目投产1年、5年、10年、20年后的重金属输入量及与背景值叠加后的结果，见表3。

由表3的预测结果可以看出，该工程投产1年、5年、10年、20年后，排放的废气污染物Hg、Pb、Cd，在落地浓度极大值网格内土壤中的累积值叠加背景浓度后满足《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》 （GB36600-2018）表1中第二类用地筛选值。运行20年后，Hg叠加背景浓度约为标准的0.46%，Pb约为标准的2.02%，Cd约为标准的4.17%，该项目投产后，Hg、Pb、Cd对土壤环境影响不大。

4 结论

综上所述，城市生活垃圾焚烧发电厂的建设，在污染防治措施长期稳定运行，大气污染物排放稳定达标排放的前提下，排放的重金属Cd、Hg、Pb对土壤环境的累积作用在可接受范围内。

参考文献

[1]韩坤.我国城市生活垃圾污染防治立法研究[J].山西财经大学，1991，6（增刊）：39-45.

[2]国家环境保护局监督管理司.中国环境影响评价培训教材[M].虎穴工业出版，2000：323-324.

[3]王晓蓉，环境化学[M].南京：南京大学出版社，1993.

收稿日期：2019-11-18

作者简介：杨磊（1985-），男，硕士，工程师，研究方向为水动力计算、水质模型、水环境容量计算和分析等方面的研究以及环境影响评价等。