垃圾焚燒煙氣污染物的形成及其危害
垃圾(ji)焚燒煙氣污染(ran)物以氣態(tai)或固態(tai)形(xing)式(shi)存在,一般(ban)分為(wei)四類:酸性氣態(tai)污染(ran)物、不完全燃燒的產物、顆粒污染(ran)物和(he)重金屬污染(ran)物。
1 酸性氣體
焚燒(shao)(shao)(shao)煙(yan)氣(qi)中(zhong)的酸性氣(qi)體主(zhu)(zhu)要(yao)由SOX 、NOX 、HCl 、HF 組成,均來(lai)源于相應垃(la)圾(ji)(ji)組分(fen)的燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)。SOX 由含(han)(han)硫化(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)(wu)焚燒(shao)(shao)(shao)時氧化(hua)(hua)所致,大部分(fen)為SO2 。NOX 包括(kuo)NO、NO2 、N2O3等,主(zhu)(zhu)要(yao)由垃(la)圾(ji)(ji)中(zhong)含(han)(han)氮(dan)化(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)(wu)分(fen)解轉換或由空氣(qi)中(zhong)的氮(dan)在燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)過程中(zhong)高(gao)溫(wen)氧化(hua)(hua)生成。HCl 來(lai)源于垃(la)圾(ji)(ji)中(zhong)的有(you)機(ji)(ji)氯(lv)化(hua)(hua)物(wu)(wu)和無(wu)機(ji)(ji)氯(lv)化(hua)(hua)物(wu)(wu): (1) 含(han)(han)氯(lv)有(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)如(ru)PVC 塑料(liao)、橡(xiang)膠(jiao)、皮革等高(gao)溫(wen)燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)時分(fen)解生成HCl ; (2) 大量的無(wu)機(ji)(ji)氯(lv)化(hua)(hua)物(wu)(wu)NaCl、MgCl2 等與其它物(wu)(wu)質反應也(ye)會產生HCl ,如(ru): H2O +2NaCl + SO2 + 0. 5O2 →Na2 SO4 + 2HCl ,這是(shi)垃(la)圾(ji)(ji)焚燒(shao)(shao)(shao)爐煙(yan)氣(qi)中(zhong)HCl 的主(zhu)(zhu)要(yao)來(lai)源。HF 由含(han)(han)氟(fu)塑料(liao)燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)產生。
各(ge)類(lei)酸性氣體(ti)中,以(yi)HCl 的(de)生成量最(zui)多,危(wei)(wei)害最(zui)大。常溫(wen)下,HCl 為無(wu)色(se)氣體(ti),有(you)刺激性氣味(wei),極易溶于(yu)水(shui)(shui)而形成鹽酸。HCl 對人體(ti)的(de)危(wei)(wei)害很大,能腐(fu)蝕皮膚和(he)粘(zhan)膜(mo),致(zhi)使聲(sheng)音嘶(si)啞,鼻粘(zhan)膜(mo)潰瘍(yang),眼角膜(mo)混濁,咳嗽直至(zhi)咯血(xue),嚴(yan)重者出現(xian)肺水(shui)(shui)腫以(yi)至(zhi)死(si)亡。對于(yu)植物,HCl 會(hui)導致(zhi)葉(xie)子(zi)褪綠,進而出現(xian)變(bian)黃、棕、紅至(zhi)黑色(se)的(de)壞死(si)現(xian)象。焚燒產生的(de)酸性氣體(ti)除污(wu)染環境外,還會(hui)對焚燒爐膛及其配套的(de)熱能回收鍋(guo)爐造(zao)成過熱器(qi)高溫(wen)腐(fu)蝕和(he)尾部(bu)受熱面(mian)的(de)低溫(wen)腐(fu)蝕。如深圳市垃圾焚燒爐過熱器(qi)曾經僅運行100 天就(jiu)被HCl高溫(wen)腐(fu)蝕損毀。
2 微量有機化合物
主(zhu)要是垃圾中的氯(lv)、碳水化合(he)(he)物(wu)(wu)等在(zai)特殊(shu)溫度場和特殊(shu)觸媒作用下反應生成的微量(liang)有機(ji)化合(he)(he)物(wu)(wu),如(ru)多(duo)環(huan)芳烴(PAHs) 、多(duo)氯(lv)聯苯( PCBs) 、甲(jia)醛、二惡英( PCDD) 及呋喃(nan)(PCDF) 等。
聯(lian)合(he)國(guo)環(huan)境規劃署于20 世紀(ji)末(mo)公布的(de)(de)(de)(de)報告《焚(fen)(fen)化爐與人類健康》中(zhong)(zhong)指出,垃(la)圾(ji)焚(fen)(fen)燒(shao)是二(er)惡(e)英(ying)的(de)(de)(de)(de)最大來源。估計在全球范圍內(nei),由垃(la)圾(ji)焚(fen)(fen)燒(shao)爐排放出的(de)(de)(de)(de)二(er)惡(e)英(ying)約占(zhan)總排放量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)10 %～40 %。垃(la)圾(ji)本身可能含(han)有微量(liang)(liang)成(cheng)分(fen)的(de)(de)(de)(de)二(er)惡(e)英(ying),但主要是焚(fen)(fen)燒(shao)過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)。二(er)惡(e)英(ying)形(xing)成(cheng)途徑可以歸納為: (1) 攜(xie)帶著過(guo)(guo)渡金屬元素和(he)有機(ji)氯(lv)化合(he)物的(de)(de)(de)(de)垃(la)圾(ji)在焚(fen)(fen)燒(shao)爐內(nei)高(gao)(gao)溫分(fen)解(jie)后(hou),能夠產生分(fen)子氯(lv)和(he)氯(lv)游離基以及各種二(er)惡(e)英(ying)的(de)(de)(de)(de)前驅物,它們通過(guo)(guo)分(fen)子重(zhong)排、自由基縮合(he)、脫氯(lv)或其它分(fen)子反應(ying)等過(guo)(guo)程形(xing)成(cheng)二(er)惡(e)英(ying); (2) 由于燃(ran)燒(shao)不(bu)充(chong)分(fen),煙氣中(zhong)(zhong)存(cun)在過(guo)(guo)多的(de)(de)(de)(de)未燃(ran)燼物質,如殘碳,并與適(shi)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)觸媒物質,主要是過(guo)(guo)渡金屬,特別(bie)是銅,在300～500 ℃的(de)(de)(de)(de)溫度環(huan)境下,使高(gao)(gao)溫燃(ran)燒(shao)中(zhong)(zhong)已(yi)經分(fen)解(jie)的(de)(de)(de)(de)二(er)惡(e)英(ying)重(zhong)新生成(cheng)。
二惡英、呋喃(nan)等有機化(hua)合物在(zai)(zai)常溫(wen)下穩定(ding),難(nan)溶于水,易溶于脂肪并在(zai)(zai)生物體內積累,不(bu)僅具有致癌性(xing),還具有生殖毒性(xing)、內分泌毒性(xing)和免疫抑(yi)制(zhi)(zhi)作用。其中2 ,3 ,7 ,8 -四氯二苯并二惡英是目前人類(lei)發現的(de)最毒的(de)物質,其毒性(xing)相當于氰化(hua)鉀的(de)1000 倍以上。我(wo)國于2003 年6 月1 日起實施的(de)《生活(huo)垃(la)圾焚燒污染(ran)控制(zhi)(zhi)標(biao)準》(GB18485 - 2001) 規定(ding)二惡英的(de)排放標(biao)準為1. 0ng - TEQPm3 。
3 重金屬
垃圾(ji)(ji)焚燒煙氣(qi)中的(de)(de)金屬化合物一般(ban)由垃圾(ji)(ji)中所含(han)的(de)(de)金屬氧化物和鹽類組成(cheng)。這些金屬來源(yuan)于垃圾(ji)(ji)中的(de)(de)油漆、電(dian)池、燈管、化學溶劑、廢油、油墨(mo)等(deng),其中含(han)有(you)汞、鎘、鉛等(deng)微量有(you)害元素。重金屬在焚燒過程中不能被生成(cheng)和破壞,它們將發生遷移和轉化,最后幾(ji)乎以相同的(de)(de)數量排入環境,最終通過大氣(qi)、飲水(shui)、食(shi)物等(deng)渠道為(wei)人體所攝取而造成(cheng)危害。
在(zai)(zai)焚(fen)燒(shao)過(guo)程中,揮發態的(de)(de)(de)重(zhong)金屬及(ji)其化(hua)合物(wu)(wu)隨(sui)著煙氣離開焚(fen)燒(shao)區域(yu)后將經歷冷凝過(guo)程,形成直(zhi)徑(jing)很小的(de)(de)(de)顆粒(li)(li),這(zhe)些(xie)富集了(le)有毒(du)金屬的(de)(de)(de)細小顆粒(li)(li)會被排放(fang)到大氣中,亦會一直(zhi)停(ting)留(liu)在(zai)(zai)灰燼及(ji)其它殘余物(wu)(wu)內。垃圾焚(fen)燒(shao)排放(fang)粉塵(chen)中所含的(de)(de)(de)重(zhong)金屬主要存在(zai)(zai)于可(ke)吸(xi)入顆粒(li)(li)物(wu)(wu)中,這(zhe)些(xie)粉塵(chen)可(ke)溶于水和酸(suan)中。
重(zhong)(zhong)金屬(shu)(shu)(shu)不(bu)能被(bei)微生(sheng)物(wu)分解且能在(zai)生(sheng)物(wu)體(ti)內(nei)富集,或形(xing)成其它毒性更強的(de)化合物(wu),對人(ren)體(ti)的(de)組(zu)織器(qi)官產生(sheng)致癌、致變作用(yong)。目(mu)前隨著空氣污染(ran)控制(zhi)技(ji)術的(de)不(bu)斷改良,除汞外焚(fen)燒爐煙氣中(zhong)的(de)重(zhong)(zhong)金屬(shu)(shu)(shu)含(han)量(liang)已(yi)大(da)為降低(di)。然(ran)而,現代(dai)化焚(fen)燒爐所排放的(de)重(zhong)(zhong)金屬(shu)(shu)(shu)數(shu)量(liang),仍有可能在(zai)環境和人(ren)體(ti)中(zhong)累積起來。并且煙氣中(zhong)重(zhong)(zhong)金屬(shu)(shu)(shu)的(de)含(han)量(liang)降低(di)將意(yi)味著更多的(de)重(zhong)(zhong)金屬(shu)(shu)(shu)進入灰(hui)燼中(zhong),當灰(hui)燼隨意(yi)被(bei)棄置時仍會造成環境污染(ran)。
4 煙塵
主(zhu)要是煙(yan)氣中(zhong)夾帶的(de)不可燃(ran)物質及燃(ran)燒(shao)產物。垃(la)(la)圾(ji)中(zhong)可燃(ran)組(zu)分(fen)因燃(ran)燒(shao)不完全會形成黑煙(yan),黑煙(yan)中(zhong)含(han)有大量的(de)碳(tan)粒(li)子,對人體(ti)危害(hai)大的(de)重(zhong)金(jin)屬主(zhu)要集中(zhong)于(yu)小于(yu)3μm 的(de)顆(ke)粒(li)物中(zhong)。據資料(liao)介紹,在20 世紀70 年代中(zhong)期,芝加哥地區垃(la)(la)圾(ji)焚(fen)燒(shao)爐(lu)排放的(de)粉塵中(zhong)含(han)鉛(qian)量達6. 9 %左右,其中(zhong)粉塵粒(li)度小于(yu)2μm 的(de)固體(ti)鉛(qian)含(han)量大于(yu)95 %。由于(yu)一(yi)般存在于(yu)煙(yan)氣的(de)化合物,均同時包含(han)于(yu)焚(fen)燒(shao)爐(lu)的(de)灰(hui)(hui)燼(jin)和其它(ta)殘余物內,故飛灰(hui)(hui)及底灰(hui)(hui)均需妥善(shan)處理。
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