過濾在生活垃圾焚燒中對重金屬的控制作用

更新時間：2008-11-10 15:05 來源(yuan)：中國環保產業(ye) 作者: 閱讀(du)：1762

“十一(yi)五”期間(jian)，我國全面貫徹落(luo)實(shi)科學發(fa)展觀、促進(jin)區域協(xie)調發(fa)展，倡(chang)導循(xun)環經(jing)濟、建(jian)設(she)環境友好型社(she)會。生活(huo)垃(la)圾的(de)焚燒處理技(ji)術也迎來了(le)一(yi)個新的(de)發(fa)展期。

在(zai)(zai)過去的(de)(de)幾年(nian)中，各(ge)種(zhong)各(ge)樣(yang)的(de)(de)焚(fen)(fen)燒(shao)技(ji)術(shu)在(zai)(zai)我國都(dou)得到了工程實踐和應用(yong)，如成都(dou)洛帶（1200t/d）就是(shi)采用(yong)爐排技(ji)術(shu)配以先進焚(fen)(fen)燒(shao)煙氣凈(jing)化(hua)技(ji)術(shu)。煙氣凈(jing)化(hua)，尤其(qi)是(shi)重金屬及二惡英的(de)(de)減(jian)排已成為越來越重要的(de)(de)課題。

1 重金屬的產生及去除

對于不同類(lei)(lei)型的(de)(de)焚(fen)燒(shao)爐(lu)而言(yan)，與(yu)之(zhi)配套的(de)(de)煙氣污染控制（Air Pollution Control）技術必須(xu)滿(man)足(zu)處理不同種類(lei)(lei)廢物的(de)(de)要求(qiu)。廢物的(de)(de)成分決定了焚(fen)燒(shao)煙氣中污染物的(de)(de)種類(lei)(lei)及(ji)數量，這些污染物在排入大氣之(zhi)前必須(xu)得(de)到凈化(hua)。

現(xian)在(zai)各國(guo)對(dui)(dui)廢物焚燒煙氣凈(jing)化的標(biao)準(zhun)越來(lai)越嚴格。在(zai)最(zui)初(chu)的排放(fang)標(biao)準(zhun)中僅對(dui)(dui)顆(ke)粒物的排放(fang)有(you)(you)限(xian)制，而在(zai)新的排放(fang)標(biao)準(zhun)中還規定了必(bi)須對(dui)(dui)除(chu)顆(ke)粒物以外的污染(ran)物如CO、NOx及(ji)酸性氣體進行控(kong)(kong)制，對(dui)(dui)重(zhong)金屬及(ji)有(you)(you)機(ji)污染(ran)物的排放(fang)也做了特(te)別的限(xian)制。目(mu)前，許(xu)多先(xian)進的焚燒煙氣控(kong)(kong)制技術(shu)可將(jiang)有(you)(you)機(ji)污染(ran)物、重(zhong)金屬及(ji)酸性氣體轉化為固態，并在(zai)后續的袋式除(chu)塵器中將(jiang)其以顆(ke)粒物的形式加以去除(chu)。

2 重金屬的種類及排放途徑

As(砷)、Be(鈹)、Cd(鎘)、Cr(鉻)、Sb(銻)、Ba(鋇)、Pb(鉛)、Hg（汞）、Ag(銀)9種金屬常被認為有毒有害或可致癌。由于這些金屬本身所固有的特性，它們在焚燒過程中不會被破壞。因此，存在于垃圾中的重金屬污染物必然會隨著垃圾焚燒產生的煙氣從焚燒爐排出或存在于焚燒殘渣中從爐底排出。重金屬及飛灰顆粒物的排放途徑如下圖所示。

3 過濾技術及垃圾焚燒煙氣凈化系統對過濾的要求

過濾(lv)技(ji)術(shu)分為“表(biao)面(mian)過濾(lv)”和“深層(ceng)過濾(lv)”，應(ying)用于不同的(de)(de)工程工藝，其相應(ying)的(de)(de)產品(pin)為普通(tong)濾(lv)料(liao)(liao)和覆膜濾(lv)料(liao)(liao)。利用普通(tong)濾(lv)料(liao)(liao)過濾(lv)，最初接(jie)觸(chu)濾(lv)料(liao)(liao)的(de)(de)粉塵會(hui)(hui)滯留在濾(lv)料(liao)(liao)表(biao)面(mian)，細粉塵穿透濾(lv)料(liao)(liao)會(hui)(hui)形成(cheng)“一次(ci)塵”，使濾(lv)料(liao)(liao)孔隙率減(jian)少(shao)而提(ti)高(gao)過濾(lv)效(xiao)率。而覆膜濾(lv)料(liao)(liao)就象是(shi)一層(ceng)質量可控(kong)的(de)(de)人(ren)造一次(ci)粉塵層(ceng)，利用一張質密而多孔的(de)(de)PTFE薄(bo)膜將粉塵全部沉積在濾(lv)料(liao)(liao)表(biao)面(mian)。隨著環保(bao)要(yao)求(qiu)(qiu)的(de)(de)提(ti)高(gao)，生活垃圾(ji)焚燒煙氣凈化技(ji)術(shu)要(yao)求(qiu)(qiu)對富含(han)重(zhong)金屬及二惡(e)英的(de)(de)亞微粉塵實現控(kong)制，即以(yi)嚴格的(de)(de)環保(bao)要(yao)求(qiu)(qiu)來考量尾氣排放(fang)。

4 重金屬的減排

重(zhong)(zhong)金屬污(wu)染(ran)物(wu)在(zai)煙(yan)氣(qi)(qi)(qi)中的(de)(de)存(cun)(cun)在(zai)形式(shi)與相(xiang)應金屬成分的(de)(de)蒸(zheng)發(fa)點（揮發(fa)溫度(du)）有密切(qie)關(guan)系。重(zhong)(zhong)金屬污(wu)染(ran)物(wu)中Hg和(he)As這(zhe)(zhe)兩(liang)(liang)種(zhong)物(wu)質(zhi)以氣(qi)(qi)(qi)態(tai)的(de)(de)形式(shi)存(cun)(cun)在(zai)于(yu)煙(yan)氣(qi)(qi)(qi)凈(jing)化(hua)系統內的(de)(de)煙(yan)氣(qi)(qi)(qi)流中。由于(yu)Hg和(he)As的(de)(de)揮發(fa)溫度(du)很低，因(yin)此(ci)，對(dui)這(zhe)(zhe)兩(liang)(liang)種(zhong)重(zhong)(zhong)金屬污(wu)染(ran)物(wu)的(de)(de)凈(jing)化(hua)較困難。然而，最近的(de)(de)研(yan)究(jiu)表(biao)明(ming)，某些(xie)物(wu)理(li)或(huo)化(hua)學的(de)(de)因(yin)素(su)可能使(shi)As的(de)(de)揮發(fa)性減弱(ruo)。該(gai)研(yan)究(jiu)還(huan)表(biao)明(ming)，隨著焚(fen)(fen)燒爐內溫度(du)的(de)(de)升(sheng)高，As的(de)(de)揮發(fa)性增強，這(zhe)(zhe)與熱力學理(li)論(lun)是吻合的(de)(de)。這(zhe)(zhe)項(xiang)研(yan)究(jiu)還(huan)發(fa)現，氣(qi)(qi)(qi)態(tai)形式(shi)的(de)(de)As占其(qi)總量的(de)(de)60%。還(huan)有幾組測試數據表(biao)明(ming)，在(zai)焚(fen)(fen)燒殘渣中含有較多(duo)As。

Hg具有極強的(de)(de)揮(hui)發性(xing)(xing)。這一性(xing)(xing)質決定(ding)了Hg在(zai)(zai)(zai)(zai)焚燒過程中(zhong)(zhong)必將以(yi)氣(qi)態的(de)(de)形(xing)式(shi)存(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)于煙(yan)氣(qi)中(zhong)(zhong)直至(zhi)從煙(yan)囪排(pai)入大氣(qi)為止。然(ran)而，一些研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)認為，Hg可(ke)能(neng)以(yi)其(qi)他形(xing)式(shi)（非單質）存(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)于煙(yan)氣(qi)中(zhong)(zhong)，如亞汞(gong)（Hg+）或氯化(hua)(hua)汞(gong)（HgCl2）。這些Hg的(de)(de)化(hua)(hua)合物(wu)成分可(ke)在(zai)(zai)(zai)(zai)較低(di)的(de)(de)溫度條(tiao)件(jian)下發生凝(ning)聚，甚至(zhi)以(yi)氧化(hua)(hua)汞(gong)（HgO）的(de)(de)形(xing)式(shi)存(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)，而HgO在(zai)(zai)(zai)(zai)較高的(de)(de)溫度條(tiao)件(jian)下仍呈固態。因此，為了減少(shao)Hg的(de)(de)排(pai)放，可(ke)在(zai)(zai)(zai)(zai)低(di)溫條(tiao)件(jian)下采(cai)用(yong)(yong)干法吸收并輔以(yi)下列工藝：采(cai)用(yong)(yong)石(shi)灰(hui)或石(shi)灰(hui)漿(jiang)液作吸收劑(ji)；使煙(yan)氣(qi)的(de)(de)溫度降至(zhi)300°F（149℃）；采(cai)用(yong)(yong)袋式(shi)除塵器(qi)(qi)；添加(jia)活性(xing)(xing)炭吸附劑(ji)。由于亞微米級的(de)(de)顆粒物(wu)中(zhong)(zhong)還含有大量的(de)(de)Hg及其(qi)它種(zhong)類的(de)(de)重(zhong)金屬，因此袋式(shi)除塵器(qi)(qi)中(zhong)(zhong)濾(lv)料的(de)(de)選擇(ze)至(zhi)關重(zhong)要。

重(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬及其化(hua)合物(wu)的(de)(de)凝聚(ju)(ju)方(fang)式主要有均(jun)(jun)質凝聚(ju)(ju)和(he)非均(jun)(jun)質凝聚(ju)(ju)兩種，這(zhe)兩種凝聚(ju)(ju)過程均(jun)(jun)在(zai)飛灰和(he)吸收(shou)劑的(de)(de)表面完成并形成新的(de)(de)固(gu)體顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)物(wu)。研究(jiu)表明，均(jun)(jun)質凝聚(ju)(ju)過程可(ke)“雙向”進行，即可(ke)在(zai)亞(ya)微(wei)米(mi)級(ji)的(de)(de)細(xi)(xi)小(xiao)(xiao)顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)物(wu)和(he)粒(li)(li)(li)(li)徑(jing)(jing)約為(wei)(wei)10μm的(de)(de)較大(da)(da)顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)物(wu)表面完成；而非均(jun)(jun)質凝聚(ju)(ju)過程則主要在(zai)亞(ya)微(wei)米(mi)級(ji)的(de)(de)顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)物(wu)表面完成。由于細(xi)(xi)小(xiao)(xiao)顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)物(wu)具有較大(da)(da)的(de)(de)比(bi)表面積，因(yin)此(ci)煙氣(qi)(qi)中(zhong)亞(ya)微(wei)米(mi)級(ji)的(de)(de)細(xi)(xi)小(xiao)(xiao)顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)物(wu)比(bi)粒(li)(li)(li)(li)徑(jing)(jing)較大(da)(da)的(de)(de)顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)物(wu)所含的(de)(de)揮(hui)發(fa)性(xing)重(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬量高(gao)得多，即揮(hui)發(fa)性(xing)重(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬成分大(da)(da)部分存在(zai)于亞(ya)微(wei)米(mi)級(ji)的(de)(de)細(xi)(xi)小(xiao)(xiao)顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)物(wu)上。典(dian)型的(de)(de)焚燒爐(lu)尾(wei)(wei)氣(qi)(qi)凈化(hua)系(xi)統最初的(de)(de)設(she)計目的(de)(de)是(shi)去除飛灰，這(zhe)樣的(de)(de)設(she)計極(ji)易導(dao)致含有大(da)(da)量重(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬污染物(wu)的(de)(de)細(xi)(xi)小(xiao)(xiao)顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)物(wu)排入大(da)(da)氣(qi)(qi)中(zhong)。因(yin)此(ci)，在(zai)煙氣(qi)(qi)排入大(da)(da)氣(qi)(qi)前利用凈化(hua)設(she)備高(gao)效(xiao)捕集亞(ya)微(wei)米(mi)級(ji)的(de)(de)顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)物(wu)就(jiu)顯得極(ji)為(wei)(wei)重(zhong)(zhong)(zhong)要。尾(wei)(wei)氣(qi)(qi)凈化(hua)系(xi)統中(zhong)使用優質的(de)(de)PTFE覆膜(mo)技術實現“表面過濾”后，固(gu)態(tai)重(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬和(he)吸附了(le)重(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬的(de)(de)亞(ya)微(wei)粉塵會被(bei)PTFE膜(mo)阻擋而接近(jin)于零排放。

某焚燒(shao)廠的“噴(pen)霧(wu)干(gan)燥吸收（SDA）+脈沖清灰布袋(dai)(dai)除(chu)塵(chen)”凈(jing)化(hua)工藝(yi)，其煙氣凈(jing)化(hua)系統(tong)中的袋(dai)(dai)式除(chu)塵(chen)器(qi)為“GORE-TEX?覆膜濾袋(dai)(dai)”，下表為該焚燒(shao)廠煙氣凈(jing)化(hua)系統(tong)的重金屬(shu)凈(jing)化(hua)效率測試結(jie)果。