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生活垃圾焚烧烟气主要污染物:环境监测在线分析技术

时间:2026-01-26 理论教育 眠眠 版权反馈
【摘要】:表6.3给出了生活垃圾焚烧排放烟气中污染物的来源、产生原因和存在状态等,主要的污染物质包括酸性气体、重金属、有毒HC化合物、颗粒物等。1)HCl一般认为垃圾焚烧炉烟气中HCl的来源有两个:①垃圾中的有机氯化物,如PVC塑料、橡胶、皮革等燃烧时分解生成HCl。有观点认为,生活垃圾中的无机氯化物,不仅数量大,而且是垃圾焚烧炉烟气中HCl的一个主要来源。由于城市生活垃圾中的含硫量很低,相对于NOx和HCl等酸性气态污染物,SO2的含量相对较低。

城市生活垃圾成分复杂,主要包括厨余物、废纸、废塑料、废织物、废金属、废玻璃、陶瓷碎片、砖瓦渣土、废旧电池、废旧家用电器等。焚烧尾气中污染物质的产生及其浓度与生活垃圾的成分、燃烧速率、焚烧炉型式、燃烧条件、生活垃圾进料方式都有着密切的关系。表6.3给出了生活垃圾焚烧排放烟气中污染物的来源、产生原因和存在状态等,主要的污染物质包括酸性气体、重金属、有毒HC化合物、颗粒物等。

表6.3 生活垃圾焚烧排放烟气中污染物的来源、产生原因及存在状态

图示

续表

图示

(1)酸性气态污染物

酸性气态污染物主要包括氯化氢、氟化氢、硫氧化物(二氧化硫及三氧化硫)、氮氧化物(NOx)以及五氧化二磷(P2O5)和磷酸(H3PO4)等。

1)HCl

一般认为垃圾焚烧炉烟气中HCl的来源有两个:

①垃圾中的有机氯化物,如PVC塑料、橡胶、皮革等燃烧时分解生成HCl。

②垃圾中的厨余(含有大量食盐NaCl)、纸张、布等在焚烧过程中也可能与其他物质反应生成大量HCl气体。

有观点认为,生活垃圾中的无机氯化物(主要是NaCl),不仅数量大,而且是垃圾焚烧炉烟气中HCl的一个主要来源。HCl对人体的危害很大;对于植物,HCl会导致叶子褪绿,进而出现变黄、棕、红至黑色的坏死现象;HCl对余热锅炉会造成过热器高温腐蚀和尾部受热面的低温腐蚀。

2)SO2

SO2主要来源于含硫生活垃圾的高温氧化过程;另外,一些垃圾焚烧炉需要燃煤为辅助燃料以稳定燃烧,这也造成较多的SO2产生。由于城市生活垃圾中的含硫量很低(<0.1%),相对于NOx和HCl等酸性气态污染物,SO2的含量相对较低。

3)NOx(https://www.xing528.com)

NOx主要包括两个来源:

①空气中氮气在高温下氧化产生热力型NOx,燃烧温度越高,由此途径产生的NOx量越大。有研究表明,NOx生成量的最大温度区间是600~800℃。

②垃圾中含氮物质被氧化产生燃烧型NOx

NOx中NO的比例通常高达95%,NO2往往只占很少一部分。

(2)重金属污染物

重金属污染物包括铅、汞、铬、镉、砷等的元素态、氧化态、氯化物等,还包括一些沸点较低金属的气化物,如汞蒸气等。在高温条件下,从含重金属化合物中挥发的元素态重金属主要以气态形式存在;随着烟气温度的降低,部分饱和温度较高的元素态重金属(如Hg等)会因达到饱和而凝结成均匀的颗粒物或凝结于烟气中的烟尘上。饱和温度较低的重金属元素无法充分凝结,但飞灰表面的催化作用会使其形成饱和温度较高且较易凝结的氧化物或氯化物,或因吸附作用易附着在烟尘表面。重金属的危害在于它不能被微生物分解且能在生物体内富集,最终通过食物链对人体造成危害,导致癌症及各种疾病。而且重金属还会污染土壤、水体和大气,造成对环境的严重破坏。

(3)CO及有毒化合物

有毒化合物主要是指二噁英类污染物(Polychlorinated Dibenzo-p-dioxin),包括多氯代二苯并噁英(PCDDs)和多氯代二苯并呋喃(PCDFs)两个系列的化合物,它们分别有75个和135个异构体。二噁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LD50(半致死剂量)是氰化钾毒性的1 000倍以上。二噁英类物质在水中的溶解度相当低(如T4CDD在25℃时在水中的溶解度为0.000 2 mg/L),而且它们在704℃以下均对热稳定。二噁英类物质的毒性、稳定性和不溶于水的特性,决定了此类物质对人类和周围环境存在着直接或间接的巨大危害。

有研究认为,在有氯和金属存在的条件下有机物燃烧均会产生二噁英。二噁英的形成途径可归纳为以下3条:

①垃圾中本身含有的二噁英在燃烧过程中释放。

②在垃圾干燥和焚烧的初期,因供氧不足,形成二噁英前生体,这些前生体通过其他反应形成二噁英。

③二噁英前生体和废气中的HCl、O2等,在烟尘中飞灰的催化作用下(实际上是飞灰中的金属)形成二噁英。有研究表明,250~350℃是最易生成二噁英的温度范围。

(4)颗粒污染物

颗粒污染物也就是通常所称的粉尘,它包括生活垃圾中的惰性金属盐类、金属氧化物或不完全燃烧物质等,一般来说,生活垃圾中灰分含量越高所产生的粉尘量也越多。粉尘颗粒的直径有的大至100μm以上,也有的小至1μm以下。颗粒物的粒径大小是决定其毒性作用的主要因素。试验表明,小于1.0μm的颗粒很容易进入肺泡,被吸附在细颗粒上的有害物质会被人体吸收到血液中;颗粒粒径越小,致突变活性越高。

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