生活垃圾焚烧发电项目掺烧市政污泥对烟气排放的影响

时间：2024-07-28

王榕曾常华雷晓林

(1.江西省环境监测中心站，江西南昌 330077；2.江西德正环境技术有限公司，江西南昌 330029；3.广州江碧源环保科技有限公司，广东广州 410000)

引言

目前，针对市政污泥的处置主要有堆肥、填埋和焚烧3种方式，由于焚烧方式减量化程度高且可以进行能量回收，还能有效降低病原微生物和有机污染物质的危害，目前已成为处置污泥的主要方法[1.2]。但污泥热值较低，单独运营的污泥焚烧设施面临着工艺复杂、建设运营成本高昂等问题，难以大范围推广。市政污泥与生活垃圾协同处置一方面可以大大降低处置运营成本，另一方面生活垃圾焚烧的余热可供污泥干化使用，污泥干化产生的臭气可回收至焚烧炉焚烧利用，实现污泥的全面资源化。本研究通过生活垃圾焚烧发电厂的现有设施掺烧市政污泥进行工业试验，研究一定掺烧比例下对焚烧烟气中污染物排放浓度的影响，以评估协同燃烧的环境可行性。

1 试验部分

1.1 污泥成分

某污水处理厂污泥，其成分如表1。

表1 压滤污泥成分分析表

1.2 依托工程

本次污泥掺烧试验依托某生活垃圾焚烧发电项目，掺烧试验在两组焚烧炉中进行，炉型均为多级往复式顺推+翻动机械炉排，焚烧炉1为2炉1机(2×300t/d+1×15MW，发电机1×15MW)。焚烧炉2为1炉1机(1×600t/d+1×15MW，发电机1×15MW)。废气处理工艺均采用“SNCR炉内脱硝+半干式旋转喷雾吸收塔+干法脱酸+活性炭喷射系统+布袋除尘器+烟囱”组合工艺。焚烧炉性能参数具体见表2。

表2 焚烧炉性能参数一览表

1.3掺烧比例

据相关研究发现：利用生活垃圾焚烧炉开展生活垃圾协同处置市政污泥的试验，研究掺烧5%、10%和15%的市政污泥时焚烧烟气中酸性气体、烟尘、重金属和二噁英等的排放特征。结果表明：与单独焚烧生活垃圾的对照组相比，在各掺烧比例下，烟气中SO2、HCl、NOx及烟尘有一定程度的增加，但均未超过GB18485-2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》限值；Cu、Hg排放质量浓度明显下降，Cr、Cd波动下降，Pb在高掺烧比时仍远低于限值，Ni增长幅度小于15%；二噁英总量升高，但仍符合标准限值[3]。因此，在掺烧比例不超过15%的情况下，焚烧烟气中污染物排放仍在安全可控范围。但是，随着污泥掺烧比例的提高，由于现有市政污泥含水率较高，其单位低位热值较低，可能对垃圾焚烧过程产生影响，故本次掺烧比例控制在15%以下，以掺烧13%市政污泥进行本次试验。

1.4 掺烧过程

污泥掺烧试验前，市政污泥通过汽车运输至本垃圾焚烧厂内，根据焚烧厂垃圾贮坑内现有垃圾量，按确定的掺烧比例，将市政污泥送入垃圾贮坑内，并进行翻动混合，然后由垃圾抓斗投料到进料斗，经过进料斗底部的溜槽顺利滑进焚烧炉进口，并由焚烧炉的给料机将垃圾及污泥推到焚烧炉内的给料炉排上进行焚烧。

2 试验结果

生活垃圾焚烧烟气中的污染物主要包括烟尘颗粒物、酸性污染物(如SO2、NOx)、重金属及二噁英等，我国GB18485-2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》对该类污染物排放有明确限值标准。而污泥本身所含的污染物浓度较高，其焚烧烟气的二次污染问题受到广泛关注。陈兆林等研究显示，市政污泥与生活垃圾混烧后烟气中NOx、CO和HCl的浓度与生活垃圾单独焚烧相比没有明显差异[4]。关于污泥焚烧烟气污染物排放的研究还比较少，关于污泥与生活垃圾协同焚烧废气产排规律及其控制措施的研究更少。付建平等研究了生活垃圾掺烧10%市政污泥后烟气、飞灰、炉渣中二噁英的浓度及其指纹分布特征，发现掺烧后烟气中二噁英浓度仍可达到国家排放标准，而焚烧后的烟气、飞灰、炉渣中二噁英指纹特征各不相同[5]。本次试验在焚烧炉1-1，焚烧炉2中分别进行，通过对污泥掺烧前后的烟气排放监测，了解掺烧一定污泥比例下，烟气排放温度、烟尘颗粒物、SO2、NOx、重金属及二噁英等变化情况，掺烧前后两焚烧炉烟气排放温度及各污染物变化情况见下表3。

表3 掺烧前后两焚烧炉烟气排放温度及各污染物变化情况

在生活垃圾焚烧炉中掺烧13%的市政污泥，对焚烧炉炉温影响不大，同时，在掺烧过程中，烟气出口颗粒物排放浓度影响较大，有较明显的升高，但低于《生活垃圾焚烧污染控制标准》控制限值；另外，汞及其化合物、锑+砷+铅+铬+钴+铜+锰+镍及其化合物排放浓度亦有不同程度的增加，但也低于《生活垃圾焚烧污染控制标准》控制限值；二噁英排放浓度没有明显的变化。