固体废物焚烧处置行业危险废物产生规律研究

李 超， 惠晓梅， 卫 丽

（山西省生态环境研究中心，山西 太原 030009）

引 言

固体废物的处置方法主要包括填埋、焚烧和资源化利用。填埋因处置能力有限、需要占用大量土地而受到了较大的限制。固体废物的资源化利用，既能回收资源，减少自然矿产的消耗，又能减少对生态环境的污染，是固体废物处置的主要发展方向。不过，由于固体废物种类繁多，各地经济情况不同，相当数量的固体废物难以资源化利用，因此还需要进行焚烧处置。

固体废物焚烧能够最大程度地实现废物的减量化，减少后续处置的难度。但是，在固体废物处置过程中，仍会产生一定的污染物，特别是还会产生危险废物，需要我们注意。为了提高固体废物焚烧处置技术水平，减少对环境可能造成的危害，本文就3种典型的固体废物焚烧处置工艺进行了研究，分析了危险废物产生规律和危害特性，从而为固体废物焚烧处置行业管理提供参考。

1 固体废物焚烧典型工艺

不同固体废物的焚烧要求不同，本文按固体废物种类对典型焚烧工艺进行分类。

1.1 生活垃圾焚烧典型工艺

生活垃圾焚烧主要采用的是流化床焚烧炉，焚烧产生的热量一般用于发电。采用过氧燃烧的处理方式和袋式除尘设备，燃料以原煤为主，辅助燃料还有树枝、秸秆等易燃物质，运行方式以连续式为主，所安装的除酸设备均为半干式，有少数设备配套了除酸设施。活性炭净化方式以喷入为主。所产生的飞灰主要采用稳定化后填埋的方式。

生活垃圾焚烧工艺一般包括：储存与进料系统、焚烧系统、烟气净化系统、垃圾热能利用系统、灰渣处理系统、污水处理系统和其他辅助系统。生活垃圾典型焚烧工艺的流程如图1所示。

图1 生活垃圾典型焚烧工艺流程示意图

由图1可知，生活垃圾焚烧过程中危险废物产生环节如下：

1）半干式除酸阶段。一般所采用的中和剂为石灰乳液。烟气进入反应塔后，与石灰乳液反应，生成CaF2、CaSO4和CaSO3等产物。同时，吸附二噁英和重金属等有害物质。反应后的中和剂，在袋式除尘器中和其他粉尘一起被捕集下来。

2）活性炭吸附阶段。为了降低二噁英和重金属等污染物的排放量，烟气在进入布袋除尘器之前喷入活性炭进行吸附。吸附后的活性炭，在袋式除尘器中和其他粉尘一起被捕集下来。

3）烟气除尘阶段。危险废物为焚烧飞灰，属于HW18 802-002-18，产生系数与焚烧垃圾的组成有关。飞灰产生系数一般为740t/（万t垃圾）。由于废中和剂、活性炭随焚烧飞灰一同在袋式除尘器中被收集，其总产生系数增加至1 140t/（万t垃圾）。由于生活垃圾未分类、热值较低，需要掺煤、树枝等辅助染料混烧，因此，飞灰量受垃圾处理量、煤粉及其他掺烧比例、除尘设备种类、除尘器前干法或半干法脱硫或脱酸药剂投加量、活性炭投加量、除尘效率等因素影响。

1.2 医疗废物焚烧典型工艺

热解炉焚烧工艺是典型的医疗废物焚烧工艺。主要采用缺氧热解燃烧的处理方式，以重油和柴油为主要的辅助燃料，运行方式以间歇式为主，大多采用了袋式除尘设备。除酸工艺中，半干式、干式和湿法比例相当。活性炭净化方式以喷入为主。飞灰的处理方式主要包括稳定化后填埋和直接进入危险废物填埋场。

医疗废物焚烧系统一般包括进料系统、焚烧系统、燃烧空气系统、辅助燃烧装置、热能利用系统、烟气净化系统、残渣处理系统和其他辅助系统。医疗废物焚烧的典型工艺流程图如图2所示。

图2 医疗废物典型焚烧工艺流程示意图

医疗废物焚烧过程中危险废物的产生环节如下：

1）污水处理阶段。医疗废物运输车辆清洗水和医疗废物渗滤液处理过程产生的污泥属于危险废物，废物代码为HW49 802-006-49，污泥（80%含水率）产生系数与废水量和处理工艺有关。

2）烟气除尘阶段。焚烧飞灰与从烟气中收集的焚烧飞灰和更换下的滤袋均属于危险废物。焚烧飞灰产生系数与医疗废物组成成分、焚烧量等因素有关。一般飞灰产生系数为158t/（万t垃圾）。滤袋由于吸附了大量的焚烧飞灰，具有同飞灰相同的危险特性，根据《医疗废物集中焚烧处置工程技术规范》（HJ/T 177-2005）中的规定，更换的滤袋属于危险废物，产生系数需要根据滤袋规格、使用时间、更换频率等具体情况进行分析。

3）活性炭吸附阶段。与生活垃圾焚烧工艺不同，医疗废物焚烧工艺中，将活性炭置于袋式除尘器之后的吸附塔固定床中，定期更换。废活性炭与焚烧飞灰分类收集。废活性炭吸附有二噁英、重金属等有害物质，属于HW18 802-005-18。废活性炭产生量受烟气组成、除尘效率等因素的影响，废活性炭产生系数在6t/（万t垃圾）左右。

4）废弃的防护用品。根据《医疗废物集中焚烧处置工程技术规范》（HJ/T 177-2005）中的规定，在整个焚烧工艺过程中，操作人员使用过的防护用品也属于危险废物，其危险特性主要来源于对周围环境中焚烧飞灰和其他危险物质的吸附。

由于在医疗废物焚烧的过程中，废滤袋和废弃防护用品与其他废物相比产生量很小，因此可基本忽略不计。

1.3 危险废物焚烧典型工艺

危险废物焚烧一般采用水泥窑协同处置工艺，包括废物称量、危险废物贮存、预处理、废物投加、回转窑焚烧、窑灰返回和旁路放风等系统。工艺流程如图3所示。

图3 危险废物典型焚烧工艺流程示意图

在水泥窑共处置危险废物工艺中，只有废物焚烧产生的飞灰属于危险废物。不过，焚烧飞灰在除尘器中被收集后，会再次返回生料仓作为水泥原料，因此不会向外界排放。为避免挥发性元素和物质（如，Hg、Tl、Pb、Cd、As、碱金属氯化物、碱金属硫酸盐等）在水泥窑内的过度累积，在排放烟气中发现挥发性元素和物质浓度过高时，可将除尘器收集的窑灰中的一部分排出水泥窑循环系统，或进行旁路放风。排放出的飞灰和旁路放风收集到的灰尘，可采用直接掺加入水泥熟料的处置方式。但是，应严格控制其掺加比例，确保水泥产品中的氯、碱、硫含量满足要求。

由上可知，在整个水泥窑共处置危险废物工艺中，除水泥窑循环系统排出的窑灰和旁路放风收集的粉尘外，不会产生其他危险废物。而产生的窑灰和粉尘，也大多采取直接掺入熟料的处置方式，一般不需出厂处置，因此可以认为不产生危险废物。

2 重点危险废物分析

根据《国家危险废物名录》（2008版）和相关标准规范，固体废物焚烧行业产生的危险废物包括：HW18焚烧处置残渣大类中的生活垃圾焚烧飞灰、危险废物焚烧、热解等处置过程产生的底渣和飞灰、固体废物及液态废物焚烧过程中废气处理产生的废活性炭、滤饼，HW49其他废物中的危险废物物化处理过程中产生的废水处理污泥和残渣，未列入《名录》的废弃滤袋和废弃防护用品。根据各类危险废物产生量，确定固体废物焚烧处置行业产生的重点危险废物为焚烧飞灰。

焚烧飞灰是固体废物焚烧后在热回收利用系统、烟气净化系统收集的物质，飞灰的主要化学组成为Cl、Ca、K、Na、Si、Al和 O 等［1］，颗粒粒径较小，一般在4μm～100μm，容易悬浮在大气中增加空气颗粒物浓度。飞灰具有一定的孔隙结构，孔径主要分布为0.3μm～1.5μm。在垃圾焚烧过程中，容易吸附重金属和二噁英等污染物。

飞灰的环境危害主要表现在重金属污染、溶解盐污染和二噁英及呋喃等有机物污染3个方面［2］：

1）重金属污染。飞灰中的重金属主要有铅、汞、锌、铜、铬等，具体种类与含量与所焚烧的废物种类有关，其浸出毒性一般都超过危险废物鉴别标准。其中，以铅、镉、锌的超标较多。飞灰的粒径对重金属含量及浸出毒性均有较大影响［3］，不同的浸出方法对飞灰中重金属的溶出率影响也非常显著。

2）溶解盐污染。飞灰中的溶解盐主要是Ca、Na和K的氯化物。大量氯化物的存在不仅会污染水体，而且会提高其他污染物的溶出性［4］，如，铅和锌。另外，也不利于飞灰的固化处理。我国飞灰中氯化物较高的原因在于焚烧废物中较高的有机垃圾含量。

3）有机物污染。飞灰的孔隙结构决定了其具有较强的有机物吸附能力。根据相关研究报道［5］，飞灰中二噁英/呋喃毒性当量规定为约10ng/g。在飞灰运输、贮存、处理和处置的过程中，这些污染物可能会通过溶出、挥发等途径进入自然环境，从而对人体健康和环境造成危害。

生活垃圾和医疗废物焚烧产生的焚烧飞灰，主要组成成分均以SiO2、Al2O3和CaO为主。在生活垃圾焚烧过程中，需掺加一定的煤炭辅助燃烧，因此会因掺加燃煤而增加飞灰产生量。不过同时，大量燃煤灰分的加入，会稀释焚烧飞灰中的污染物浓度，降低其危害特性。所以，与医疗废物相比，生活垃圾焚烧飞灰危害性较小。另外，除受焚烧对象组成影响之外，2类焚烧飞灰的差别还与所采用的焚烧工艺有关，因此，需要通过对具体情况的分析确定合理的飞灰处置方式。

3 结论

固体废物焚烧处置行业，在处置废物的同时也产生危险废物，焚烧飞灰是该行业的重点危险废物。不同处置企业，由于焚烧对象和焚烧工艺的差别，产生的焚烧飞灰性质差异显著，因此，企业应根据具体情况确定合理的处置方式。

［1］ 王军，蒋建国，隋继超，等.垃圾焚烧飞灰基本性质的研究［J］.环境科学，2006，27（11）：2283-2287.

［2］ 何品晶，章骅，王正达，等.生活垃圾焚烧飞灰的污染特性［J］.同济大学学报，2003，3（8）：972-976.

［3］ 刘思辰，江长胜，李庆玲，等.重庆市垃圾焚烧飞灰中重金属含量及浸出毒性分析［J］.西南师范大学学报，2013，38（1）：101-107.

［4］ Chandeler A J，Eighmy T T，Hartlen J，et al.Municipal solid aste incinerator residues［M］.Netherlands：Elsevier Science B V，1997：454-472.

［5］ Sakai S，Urano S，Takatsuki H.Leaching behavior of PCBs and PCDDs/DFs from some waste materials［J］.Waste Management，2000，20（2/3）：241-247.