剩余污泥處理/處置目前在我國已成為比污水處理更為棘手的問(wèn)題。有關(guān)污泥處理、處置，“扔（填埋）”和“燒（焚燒）”兩種極端方式目前并存。但對于大城市而言，填埋“無(wú)地自容”已成為現實(shí)問(wèn)題，這就使得其它處置方式被迫上馬，如，堆肥、厭氧消化、干化焚燒等等。從資源/能源回收與投資/運行費用綜合比較評價(jià)來(lái)看，干化焚燒不失為一種可持續的選擇方式，因此，變“土葬（填埋）”為“火葬（焚燒）”的終極方式未來(lái)將成為一種主流。然而，很多人對污泥焚燒“談燒色變”，唯恐焚燒尾氣帶來(lái)二噁英、重金屬以及NOx、甚至NxO等新的環(huán)境問(wèn)題。

事實(shí)上，污泥焚燒與垃圾焚燒一樣，并非新生事物，對它們的實(shí)踐幾十年前在歐洲等國便已開(kāi)始。特別是早先以污泥厭氧消化為主的歐洲國家，對厭氧消化殘留污泥回田應用受阻的情況下，焚燒不得不再被輔以“斷后”。如果你身臨其境一些處于市區的國外污泥焚燒廠(chǎng)，只見(jiàn)白煙（蒸氣）而聞不到異味情況會(huì )作何感想？附近居民與工作人員也不會(huì )因冒白煙而頻頻向政府投訴，因為他們相信政府的監管，排放尾氣中不含對人體的有害成分。為此，我們曾在2019年對污泥焚燒尾氣主要成分進(jìn)行了理論與實(shí)際的分析，從產(chǎn)生原理、潛在危害到控制/處理技術(shù)、成套設備等方面進(jìn)行全面審視，以揭開(kāi)污泥焚燒神秘的面紗，并以發(fā)達國家相應技術(shù)報告作為佐證，目的是消除國人“談燒色變”的心理障礙，以推動(dòng)污泥干化、焚燒的應用。

01 尾氣污染物的生成

二噁英生成、危害及其影響因素

二噁英類(lèi)物質(zhì)是多氯代二苯并-對-二噁英 (PCDDs) 和多氯代二苯并呋喃(PCDFs) 的總稱(chēng)，屬于氯代三環(huán)芳香族化合物。由于其具有一定的毒性，我國以及歐美等發(fā)達國家固體廢物焚燒二噁英排放濃度標準：0.1ng-TEQ/m3。污泥焚燒過(guò)程中二噁英的生成機理主要有兩種: ①高溫氣相反應生成; ②低溫異相催化反應生成。二噁英的產(chǎn)生會(huì )造成人體免疫功能降低、生殖和遺傳功能改變、惡性腫瘤易發(fā)等健康問(wèn)題。而在抑制二噁英的產(chǎn)生上，研究發(fā)現污泥中氯元素對二噁英生成起著(zhù)至關(guān)重要的作用，以及城市生活垃圾加煤（含S）焚燒可有效抑制二噁英的生成。更有趣的是有試驗表明，污泥單獨焚燒時(shí)噁英排放濃度最高值僅為0.0917ng-TEQ/m3。因此，在不對尾氣進(jìn)行任何處理的情況下，二噁英排放濃度已低于歐盟規定的排放標準。

重金屬遷移、危害及影響因素

污泥中的重金屬主要有 8 種，按其在污泥中的含量依次排序為：

Zn＞Cu＞Cr＞Pb＞Ni＞As＞Cd＞Hg

表2列出了我國市政污泥主要重金屬含量(均值) 以及焚燒煙氣重金屬排放標準。

污泥在焚燒過(guò)程中，重金屬因溫度和揮發(fā)性不同其存在形式也不盡相同，揮發(fā)性大小依次為：Hg＞Cd＞Pb＞As＞Cr＞Cu＞Zn＞Ni。所以，污泥焚燒過(guò)程中捕獲的重金屬并去除的主要是Hg、Cd及Pb。事實(shí)上，污泥中Hg與Cd含量很低，Pb的含量也不是很高，因此焚燒進(jìn)入煙氣中的這3種重金屬含量很低。然而，固體廢物焚燒過(guò)程中氯的存在是導致重金屬更易向煙氣中遷移的主要原因。但剩余污泥中氯的含量很低，從而抑制了重金屬的遷移，試驗發(fā)現在不對尾氣進(jìn)行任何處理的情況下，三種重金屬含量均低于我國規定值。

NOx生成、危害及影響因素

污泥燃燒時(shí)生成的NOx主要包括NO和NO2，并以NO為主( NO2含量很少)。NOx的生成主要與焚燒工況有關(guān)，生成量隨爐膛溫度、過(guò)?？諝饬吭龃蠖?。我國固體廢物焚燒NOx排放標準為500 mg/m3。試驗表明，污泥焚燒NOx生成量為471.6mg/m3，在不對尾氣進(jìn)行任何處理的情況下，NOx生成量已低于我國規定的排放標準。與二噁英和重金屬類(lèi)似，已達標排放的煙氣經(jīng)大氣擴散和稀釋后，進(jìn)入人體內的NOx含量微乎其微，不足以影響人體健康。

02 尾氣污染控制方法

污泥焚燒過(guò)程中減少二噁英生成與排放的主要方法是針對燃燒條件的控制，以減少前驅物和二噁英的生成。焚燒過(guò)程中，燃燒條件需按照“3T+E”的控制原則來(lái)進(jìn)行。3T即指：燃燒溫度(Temperature)、停留時(shí)間(Time)、紊流度(Turbulence)；E是過(guò)氧控制(Excess)。為滿(mǎn)足控制上述燃燒條件的適用范圍，則須考慮焚燒爐類(lèi)型和干化污泥形態(tài)。

經(jīng)過(guò)比較，干化污泥的均質(zhì)形態(tài)再加上流化床內的物料循環(huán)，是控制尾氣污染的最佳組合。同時(shí)，流化床焚燒爐爐溫恒定在850 ℃左右有利于保證燃燒煙氣在高溫區的停留時(shí)間，并且其大的熱容量和良好的物料混合速率可減少過(guò)?？諝獾漠a(chǎn)生，使污泥燃盡率大幅提高，二噁英分解徹底，同時(shí)可減少重金屬向煙氣轉移以及NOx的生成。

除了實(shí)現“3T＋E”控制原則，在運行過(guò)程中，常常還會(huì )投加生石灰(CaO)、氫氧化鈣［Ca( OH)2］等堿性物質(zhì)，其作用包括對SO2、Cl2等酸性氣體脫除、對生成二噁英前驅物五氯苯酚(PCP)和六氯苯酚(HCB) 的阻滯，以及捕獲易揮發(fā)重金屬從而減少它們在煙氣中的含量。對于低溫冷卻區(250~450 ℃) 再次合成的二噁英，往往采用驟冷技術(shù)使煙氣溫度迅速冷卻至200 ℃以下，以避免二噁英的再生。

03 尾氣污染物處理技術(shù)及成套設備

為防止二噁英等尾氣污染物進(jìn)入環(huán)境，尾氣均會(huì )通過(guò)凈化設備進(jìn)行處理，相應技術(shù)有洗滌除塵、活性炭吸附以及包括光解催化氧化、催化分解、催化過(guò)濾、電子束照射和低溫等離子體等新型技術(shù)。其中，洗滌除塵、活性炭吸附、光解催化氧化、催化分解以及催化過(guò)濾不僅可以實(shí)現對二噁英的去除，也是去除煙氣中重金屬、NOx最常用的方式。

總之，不論是傳統技術(shù)還是新型技術(shù)，均可以將污泥焚燒產(chǎn)生的少量二噁英、重金屬以及 NOx等污染物進(jìn)一步去除，效率均可達90%以上。

04 國內外應用案例

針對尾氣污染物中的二噁英來(lái)說(shuō)，美國水環(huán)境聯(lián)合會(huì )在正式出版的《Wastewater Solid Incineration Systems》一書(shū)中早已提及，沒(méi)有必要為市政污泥焚燒系統設置二噁英排放標準，因為市政污泥焚燒產(chǎn)生的多環(huán)芳烴物質(zhì)(不僅包括二噁英，還包括呋喃以及多氯聯(lián)苯酚) 的排放值很低。近15年來(lái)，德國、英國、西班牙等歐洲發(fā)達國家研究報告亦獲得相似結論：沒(méi)有證據表明污泥焚燒甚至生活垃圾焚燒尾氣會(huì )對人類(lèi)健康產(chǎn)生影響。

05 結語(yǔ)

綜上，針對污泥焚燒中的尾氣污染物，從產(chǎn)生原理、潛在危害到控制/處理技術(shù)、成套設備等多角度進(jìn)行分析，亦知，二噁英等尾氣污染物在焚燒過(guò)程中的生成濃度本來(lái)就不高，再加上成熟的控制與處理技術(shù)，不必過(guò)度擔心這些尾氣污染物的泄漏以及對人體健康的威脅，同時(shí)美、歐等國家早已發(fā)布技術(shù)報告予以澄清，無(wú)需擔心污泥焚燒二噁英的產(chǎn)生，它們的產(chǎn)生濃度不經(jīng)處理直接排放濃度便已在控制標準(0.1ng-TEQ/m3) 以下。

關(guān)鍵詞： 污泥 干化焚燒 污泥焚燒