生活垃圾焚烧厂运行监督标准

摘要--------------------------------------------------------------------------------1. 前言 　　生活垃圾焚烧厂烟气中的二恶英是近几年来世界各国所普遍关心的问题，自1999年比利时发生动物饲料二恶英污染事件后，二恶英更是倍受世人所关注，一时成为全球范围的热点。经过这一事件，二恶英在我国也是家喻户晓，闻毒色变。可以这样说，在今天研究生活垃圾焚烧厂烟气中二恶英的产生机理和控制措施，比以往任何时候都显得必要和重要。要建设生活垃圾焚烧厂，我们就不能也无法回避二恶英。　　2. 二恶英的结构和特性　　2.1 二恶英的分子结构　　二恶英（DIOXIN，简称为DXN）即Poly Chlorinated Dibenzo-P-Dioxins，略写为PCDDs。简单地说PCDDs是两个苯核由两个氧原子结合，而苯核中的一部分氢原子被氯原子取代后所产生，根据氯原子的数量和位置而异，共有75种物质，其中毒性最大的为2,3,7,8—四氯二苯并二恶英TCDDs（2,3,7,8—TCDDs），计有22种，；另外，和PCDDs一起产生的二苯呋喃PCDFs，共有135种物质。通常将上述两类物质统称为二恶英（或称戴奥辛），所以二恶英不是一种物质，而是多达210种物质（异构体）的统称。　　2.2 二恶英的特性　　二恶英在标准状态下呈固态，熔点约为303～305℃。二恶英极难解溶于水，在常温情况下其溶解度在水中仅为7.2×10-6mg/L。而同样在常温情况下，其在二氯苯中的溶解度高达1400 mg/L，这说明二恶英很容易溶解于脂肪，所以它容易在生物体内积累，并难以被排出。二恶英在705℃以下时是相当稳定的，高于此温度即开始分解。另外，二恶英的蒸汽压很低，在标准状态下低于1.33×10-8Pa，这么低的蒸汽压说明二恶英在一般环境温度下不易从表面挥发。这一特性加上热稳定性和在水中的低溶解度，是决定二恶英在环境中去向的重要特性。　　3. 二恶英的毒性和评价　　据报导，二恶英是目前发现的无意识合成的副产品中毒性最强的化合物，它的毒性相当于氰化钾（KCN）的1000倍以上。同时它是一种对人体非常有害的物质，即使在很微量的情况下，长期摄取时便可引起癌症等顽症，国际癌症研究中心已将它列为人类一级致癌物。此外二恶英对人体还会引起皮肤痤疮、头痛、失聪、忧郁、失眠、新生儿畸形等症，并可能具有长期效应，如导致染色体损伤、心力衰竭、内分泌失调等。据有关报道，只要1盎斯（28.35克）二恶英，就能将100万人置于死地。　　但上述结论更多的是建立在定性分析和理论推测的基础上的，因为根据国外有关报道，采用不同的方法对动物进行二恶英的毒性试验时，所获得的数据非常分散，变化范围相当广。其主要原因可能是二恶英的测量值极其微量（十亿分之几甚至万亿分之几），在不同的实验条件下，其结果会产生重大差异。而研究二恶英对人体的影响，至今还没有试验数据，今后也不可能用人来作直接试验。虽然，过去曾有过人体偶然接触二恶英从而导致伤亡的记录，但就此来确定二恶英对人体健康的影响是远远不够的。　　恶英的毒性与异构体结构有很大关系，各异构体浓度的综合毒性评价方法一般以TCDDs为基准，利用TCDDs的毒性当量（TEQ）来表示各异构体的毒性，称之为毒性当量因子（TEF），其它异构体的毒性以相对毒性进行评价，其计量单位常采用ng-TEQ/Nm3，目前发达国家对二恶英的排放标准一般控制为0.1ng-TEQ/Nm3。　　4. 二恶英的产生和排放　　4.1 二恶英和垃圾焚烧厂　　现在有一种观点认为，二恶英是生活垃圾焚烧厂特有的公害问题，这是一种偏面的认识，其实二恶英是有机物与氯一起加热就会产生的化合物，只要使用水的场所都有可能产生二恶英，它是一种普遍的化学现象。二恶英在空气、土壤、水和食物中都能发现，火山爆发及森林火灾是自然界中二恶英的主要来源。另外，除草剂、发电厂、木材燃烧、造纸业、水泥业、金属冶炼、纸桨加氯漂白及垃圾焚烧处理均会释放出二恶英。据有关报道，人体从生活垃圾焚烧厂排放烟气中接触二恶英的机率要比从其它途径（如食物、空气等）接触二恶英的机率小。综合有关资料，国外生活垃圾焚烧厂烟气中二恶英的浓度范围约为10-4～10-6mg/Nm3之间，对周围环境空[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]气质[/color][/url]量的影响非常微小。实际上世界各国曾经发生过的多次二恶英污染事件几乎都与生活垃圾焚烧厂的烟气排放无关，包括1999年发生在比利时引起世界范围恐慌的动物饲料二恶英污染事件。　　但这并不是说在生活垃圾焚烧厂的设计和运行时就可以不重视二恶英了，实际上从生活垃圾焚烧厂排放出来的二恶英往往都占各国二恶英排放总量的相当大的比重，但现有的统计资料表现出相当大的离散性。例如，根据美国环保署1994年完成的评估报告，全美产生的二恶英中来自垃圾焚烧厂的约占3.5%，这是所见资料中的下限；又如，据1990年日本的统计资料，日本二恶英的排放总量中来自垃圾焚烧厂的占80%以上，这是所见资料中的上限。综合有关资料，在采用焚烧方法处理生活垃圾比例较高的国家中，由生活垃圾焚烧厂排放出来的二恶英约占该国二恶英排放总量的10%～40%，绝对是污染大户。这就是世界各国对生活垃圾焚烧厂排放出来的二恶英予以极大关注的原因所在。也充分说明了在建设生活垃圾焚烧厂或者在生活垃圾焚烧厂的运行管理中，要注意改善生活垃圾的燃烧条件，严格控制二恶英产生的重要性和必要性。

近年来，污泥处理处置问题愈发受到关注，尤其是污水处理厂所产生的市政污泥。随着众多卫生填埋场的封场，以及国家对提高污泥无害化与资源化率的倡导，传统的污泥脱水后送至卫生填埋厂填埋的处置方式越来越受到限制。污泥厌氧发酵技术存在产品出路困难等问题。因而，与生活垃圾焚烧项目协同处置则成为近年来被推广的污泥处置方式之一。2009年，住房和城乡建设部、环境保护部（现生态环境部）和科学技术部三部委联合发布的《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策（试行）》中，鼓励污泥烧厂与垃圾焚烧厂合建，且污泥焚烧的烟气处理需满足《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB 18485）等有关规定。2020年7月，国家发改委和住建部发布的《城镇生活污水处理设施补短板强弱项实施方案》中强调，要加快推进污泥无害化处置和资源化利用，鼓励采用“生物质利用+焚烧”的处置模式。生活垃圾焚烧项目协同处置市政污泥的关键技术首先在于选择适宜的污泥干化率与污泥掺烧比例。由于污水厂内常对污泥采用离心机、板框压滤机或者带式压滤机等措施对污泥进行脱水，脱水后污泥的含水率大约在60%~80%之间，含水率较高，热值过低，不适宜直接进入焚烧炉焚烧。因此，往往在入炉前，需要对污泥进行干化处理，且常以生活垃圾焚烧厂产生的饱和蒸汽作为干化热源。污泥入炉时的含水率越低，入炉热值越高，其产生的蒸汽量越多，但其干化所消耗的饱和蒸汽量也越多，干化成本也越高。例如，以0.5MPa的饱和蒸汽作为污泥干化热源时，将每吨含水率80%的湿污泥干化至40%的含水率，需要0.85~1.0t/h的饱和蒸汽。因考虑到成本效益最优化的原则，以及对焚烧炉和汽轮发电系统运行的稳定性的影响，目前实际项目往往选择将污泥干化至含水率35%~50%的状态入炉。此时，污泥不处于粘滞区，利于机械上料，且其低位热值大约为1800kJ/kg~2400kJ/kg，与焚烧厂MCR工况设计热值相当或者略高于MCR工况下的设计热值。目前国内多数专家学者认为，当污泥在35%~50%含水率状态下入炉，污泥掺烧比例小于等于10%时，对生活垃圾焚烧厂的影响较小。此外，现在实际工程设计的污泥掺烧比例也大多在5%~10%的范围，入炉污泥含水率的范围也多为35%~50%。例如，顺德区顺控环投热电项目设计协同处置污泥700t/d（以含水率80%计），其入炉污泥含水率的设计值为40%，掺烧比例的设计值为7.8%；青岛市小涧西二期生活垃圾焚烧与污泥协同处置工程设计协同处置污泥500t/d（以含水率75%计），其入炉污泥含水率的设计值为40%，掺烧比例的设计值为9.2%。在发达国家，污泥与生活垃圾协同焚烧处置也是其处理市政污泥的重要方法之一，例如，日本70%以上的市政污泥所采用的处置方式是以10%左右的比例与生活垃圾掺烧。协同处置污泥的另一个技术难点在于污泥上料方式的选择。由于污泥在热值、含水率等理化性质上与生活垃圾有所不同，因此，为降低对焚烧炉系统、烟气系统以及余热发电系统运行稳定性的影响，应选择更有利于污泥与生活垃圾均匀入炉的上料方式，尽量降低入炉垃圾的热值波动性。目前，主要的污泥上料方式有两种：一是通过小车、管道等途径将污泥均匀抛洒在生活垃圾池中，与生活垃圾混合后进入焚烧炉；二是污泥单独上料，具体实现形式包括：通过斗提机、皮带输送机等机械输送方式直接将污泥输送至焚烧炉给料斗；或者在垃圾池内设置单独的干污泥储仓，再配置一个小型污泥抓斗，将污泥抓至焚烧炉给料斗等。两种上料方式各有利弊。第一种方式，污泥可以直接进入垃圾池，与生活垃圾混合的均匀性高，更利于入炉物料热值的稳定；但若采用小车输送，机械化程度低，上料过程中的臭味不易控制，工人工作环境恶劣；管道输送则只适用于含水率高的污泥，而直接掺烧含水率高的污泥经济性差。第二种污泥单独上料的方式，与生活垃圾的混合度低，入炉物料的均匀化程度低，容易对焚烧炉产生冲击；但这种方式的机械化程度高，较容易对上料过程中的臭味进行控制。具体上料方式可根据项目空间情况等实际限制因素进行选择。掺烧市政污泥在经济上存在优势，主体焚烧设备、烟气处理设备以及余热利用设备均与焚烧厂共建，节约设备投资与土地费用。运行方面，利于产生规模效益，降低运行成本。大多数市政污泥在污水厂内脱水时，需添加调理剂，以改善污泥的脱水性能，进一步降低脱水后污泥的含水率。调理剂常采用10%左右的熟石灰。因此，当调理后干化污泥被投入焚烧炉后，污泥中的熟石灰会与酸性污染物反应，从而降低了余热锅炉出口烟气中酸性污染物的浓度，有利于节约烟气处理的运行成本。生活垃圾焚烧厂协同处置此类废弃物，不仅可以解决生活垃圾焚烧行业面临的局部地区入厂生活垃圾不足、处理能力过剩的问题，还可有效解决区域内污泥的处理处置、减量化与资源化问题，有利于无废城市的建设；与此同时，还有效提高了生活垃圾焚烧厂的经济效益，有利于生活垃圾焚烧发电行业的长期、可持续发展。因此，生活垃圾发电厂协同处置污泥等其他有机固体废弃物，是生活垃圾焚烧发电行业的重要发展趋势之一。

1. 前言　　生活垃圾焚烧厂烟气中的二恶英是近几年来世界各国所普遍关心的问题，自1999年比利时发生动物饲料二恶英污染事件后，二恶英更是倍受世人所关注，一时成为全球范围的热点。经过这一事件，二恶英在我国也是家喻户晓，闻毒色变。可以这样说，在今天研究生活垃圾焚烧厂烟气中二恶英的产生机理和控制措施，比以往任何时候都显得必要和重要。要建设生活垃圾焚烧厂，我们就不能也无法回避二恶英。　　2. 二恶英的结构和特性　　2.1 二恶英的分子结构　　二恶英（DIOXIN，简称为DXN）即Poly Chlorinated Dibenzo-P-Dioxins，略写为PCDDs。简单地说PCDDs是两个苯核由两个氧原子结合，而苯核中的一部分氢原子被氯原子取代后所产生，根据氯原子的数量和位置而异，共有75种物质，其中毒性最大的为2,3,7,8—四氯二苯并二恶英TCDDs（2,3,7,8—TCDDs），计有22种，；另外，和PCDDs一起产生的二苯呋喃PCDFs，共有135种物质。通常将上述两类物质统称为二恶英（或称戴奥辛），所以二恶英不是一种物质，而是多达210种物质（异构体）的统称。　　2.2 二恶英的特性　　二恶英在标准状态下呈固态，熔点约为303～305℃。二恶英极难解溶于水，在常温情况下其溶解度在水中仅为7.2×10-6mg/L。而同样在常温情况下，其在二氯苯中的溶解度高达1400 mg/L，这说明二恶英很容易溶解于脂肪，所以它容易在生物体内积累，并难以被排出。二恶英在705℃以下时是相当稳定的，高于此温度即开始分解。另外，二恶英的蒸汽压很低，在标准状态下低于1.33×10-8Pa，这么低的蒸汽压说明二恶英在一般环境温度下不易从表面挥发。这一特性加上热稳定性和在水中的低溶解度，是决定二恶英在环境中去向的重要特性。　　3. 二恶英的毒性和评价　　据报导，二恶英是目前发现的无意识合成的副产品中毒性最强的化合物，它的毒性相当于氰化钾（KCN）的1000倍以上。同时它是一种对人体非常有害的物质，即使在很微量的情况下，长期摄取时便可引起癌症等顽症，国际癌症研究中心已将它列为人类一级致癌物。此外二恶英对人体还会引起皮肤痤疮、头痛、失聪、忧郁、失眠、新生儿畸形等症，并可能具有长期效应，如导致染色体损伤、心力衰竭、内分泌失调等。据有关报道，只要1盎斯（28.35克）二恶英，就能将100万人置于死地。　　但上述结论更多的是建立在定性分析和理论推测的基础上的，因为根据国外有关报道，采用不同的方法对动物进行二恶英的毒性试验时，所获得的数据非常分散，变化范围相当广。其主要原因可能是二恶英的测量值极其微量（十亿分之几甚至万亿分之几），在不同的实验条件下，其结果会产生重大差异。而研究二恶英对人体的影响，至今还没有试验数据，今后也不可能用人来作直接试验。虽然，过去曾有过人体偶然接触二恶英从而导致伤亡的记录，但就此来确定二恶英对人体健康的影响是远远不够的。　　恶英的毒性与异构体结构有很大关系，各异构体浓度的综合毒性评价方法一般以TCDDs为基准，利用TCDDs的毒性当量（TEQ）来表示各异构体的毒性，称之为毒性当量因子（TEF），其它异构体的毒性以相对毒性进行评价，其计量单位常采用ng-TEQ/Nm3，目前发达国家对二恶英的排放标准一般控制为0.1ng-TEQ/Nm3。　　4. 二恶英的产生和排放　　4.1 二恶英和垃圾焚烧厂　　现在有一种观点认为，二恶英是生活垃圾焚烧厂特有的公害问题，这是一种偏面的认识，其实二恶英是有机物与氯一起加热就会产生的化合物，只要使用水的场所都有可能产生二恶英，它是一种普遍的化学现象。二恶英在空气、土壤、水和食物中都能发现，火山爆发及森林火灾是自然界中二恶英的主要来源。另外，除草剂、发电厂、木材燃烧、造纸业、水泥业、金属冶炼、纸桨加氯漂白及垃圾焚烧处理均会释放出二恶英。据有关报道，人体从生活垃圾焚烧厂排放烟气中接触二恶英的机率要比从其它途径（如食物、空气等）接触二恶英的机率小。综合有关资料，国外生活垃圾焚烧厂烟气中二恶英的浓度范围约为10-4～10-6mg/Nm3之间，对周围环境空[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]气质[/color][/url]量的影响非常微小。实际上世界各国曾经发生过的多次二恶英污染事件几乎都与生活垃圾焚烧厂的烟气排放无关，包括1999年发生在比利时引起世界范围恐慌的动物饲料二恶英污染事件。　　但这并不是说在生活垃圾焚烧厂的设计和运行时就可以不重视二恶英了，实际上从生活垃圾焚烧厂排放出来的二恶英往往都占各国二恶英排放总量的相当大的比重，但现有的统计资料表现出相当大的离散性。例如，根据美国环保署1994年完成的评估报告，全美产生的二恶英中来自垃圾焚烧厂的约占3.5%，这是所见资料中的下限；又如，据1990年**的统计资料，**二恶英的排放总量中来自垃圾焚烧厂的占80%以上，这是所见资料中的上限。综合有关资料，在采用焚烧方法处理生活垃圾比例较高的国家中，由生活垃圾焚烧厂排放出来的二恶英约占该国二恶英排放总量的10%～40%，绝对是污染大户。这就是世界各国对生活垃圾焚烧厂排放出来的二恶英予以极大关注的原因所在。也充分说明了在建设生活垃圾焚烧厂或者在生活垃圾焚烧厂的运行管理中，要注意改善生活垃圾的燃烧条件，严格控制二恶英产生的重要性和必要性。　　4.2 垃圾焚烧厂中二恶英的生成途径　　生活垃圾在焚烧过程中，二恶英的生成机理相当复杂，至今为止国内外的研究成果还不足以完全说明问题，已知的生成途径可能有：　　4.2.1生活垃圾中本身含有微量的二恶英，由于二恶英具有热稳定性，尽管大部分在高温燃烧时得以分解，但仍会有一部分在燃烧以后排放出来；　　4.2.2在燃烧过程中由含氯前体物生成二恶英，前体物包括聚氯乙烯、氯代苯、五氯苯酚等，在燃烧中前体物分子通过重排、自由基缩合、脱氯或其他分子反应等过程会生成二恶英，这部分二恶英在高温燃烧条件下大部分也会被分解；　　4.2.3当因燃烧不充分而在烟气中产生过多的未燃烬物质，并遇适量的触媒物质（主要为重金属，特别是铜等）及300～500℃的温度环境，那么在高温燃烧中已经分解的二恶英将会重新生成。