垃圾发电二次污染如何处理

【专家解说】：一、两种发电方式对环境的影响
1.垃圾焚烧发电是指使用特殊的垃圾焚烧设备,以城市工业和生活垃圾为燃烧介质,在对垃圾进行焚烧处理的同时,利用其产生的能量发电的一种新型发电方式.它会造成第二次污染.

焚烧发电在燃烧过程中会产生一个副产品----二恶英,它被世界卫生组织称做“最毒的致癌物质”,随烟气排放到大气中,给空气造成严重的第二次污染.发达国家城市生活垃圾焚烧炉燃烧过程中产生的二恶英占已知二恶英各生成源生成量的95%.目前国外一些发达国家对垃圾焚烧项目有一定限制,日本等国甚至立法关闭或禁建垃圾焚烧设施.同时,焚烧中产生的灰渣和飞灰重金属含量很高.其处理也是难题.有的地方实行二次填埋,又留下二次污染土地的隐患.虽然技术上可以提高焚烧炉炉温分解二恶英(保持炉温在850度停留2秒以上),再用活性炭吸附;灰尘可以通过布袋除尘解决,但这些环保设施投资巨大,目前国内大量通过技术改造等方式上马的垃圾焚烧电厂根本无力处理,环保部门的软硬件条件也不够,监测无法到位.目前全国仅有北京、杭州等少数几个机构可以测试二恶英,且费用极其昂贵,一些项目以此为由一再推迟甚至干脆不检测.

2.垃圾填埋气体发电是将填埋的生活垃圾中因为自然发酵降解而释放出的气体收集起来,用来发电.一个垃圾填埋气体发电厂由填埋垃圾气体收集系统、气体处理系统和气体发电系统几个部分组成. 通过对垃圾填埋场的综合治理对当地居民的健康以及生活状况有积极的效应.当地的环境卫生水平将得到显著提高,发生沼气爆炸事故的可能性大大降低,填埋场的恶臭将会消失,有害动植物以及寄生虫等危害将彻底消失, 它不仅不会对空气造成第二次污染,反而会净化恶臭的空气,使空气回复清新,而且因为填埋场沼气发电依靠空气来冷却机组,对当地的湖泊和溪流的污染相当小.它是决不会造成第二次污染的.

综上所述：垃圾焚烧发电对环境会造成严重的二次污染，而垃圾填埋气体发电只会改善环境，对环境的二次污染接近为零。

二、投资、发电成本及经济效益

1.垃圾焚烧发电:

垃圾焚烧发电能很好的实现垃圾减量化,减少土地的占有,但它要求垃圾处理量达到一定规模,而且投资额较大(一个场的投资在2亿元以上),在省会城市可行,在中小城市则不易推广.

国外目前通过改进焚烧系统工艺及强化尾气处理等手段已经较好的解决了尾气污染的问题,但投资也相应的增加.如果引进国外技术进行垃圾焚烧发电,每处理100吨/日垃圾的建成成本通常在4千万以上,这是投资者所难以接受的.

另一方面,垃圾焚烧发电的经济利益也值得进一步探讨.同常规燃烧发电相比,垃圾焚烧电厂的发电装机容量都很小,而且由于腐蚀问题,目前垃圾焚烧发电的效率一般不超过15%,远低于燃烧发电的水平.如果垃圾发电以15%的发电效率计算,每100吨/日垃圾处理量配套的装机容量不超过1000KW.每1000吨/日处理量的垃圾厂实际发电不超过9000KW,与燃烧发电比这个规模实在是太小了,势必会导致运行成本的大幅度提高,电价无法同火电竞争.如果不依靠政府的财政补贴,垃圾电厂将不能维持运行,当然更谈不上产生多少的经济效益了.采用垃圾焚烧发电处理垃圾气成本在30元/吨以上.地方政府很难接受.

垃圾焚烧电厂效益主要来自垃圾处理费和发电效益,但许多城市居民的垃圾处理费收不上来,除非政府财政贴钱,否则电厂必然亏本.山东荷泽锦江电厂和济南瀚洋垃圾发电公司的负责人也印证了这一点,由于政府承诺的补偿不能实现,电厂难以为继.山东荷泽垃圾发电项目是中国第一个全部利用国产技术和国产设备的垃圾发电企业,总投资1.6个亿,这也是山东目前唯一在运行的垃圾焚烧电厂,但累计亏损额已达1248.6万元,仅2005年上半年就亏损316万元.

2.垃圾填埋气体发电

垃圾填埋气体发电投资小(为焚烧设备的1/10),据介绍,光大环保工程有限公司在江苏省苏州和宜兴分别投资的两个垃圾焚烧发电厂和一个垃圾填埋气体发电厂,两个垃圾焚烧发电项目的投资分别为5亿和2.38亿元,而填埋气体发电项目的投资则为2500万元.垃圾填埋气体发电的运行费用低(仅为焚烧费用的1/4),在我国鼓励清洁生产,发展循环经济的大背景下,环保专家认为,垃圾填埋气体发电将成为新兴产业,发展前景广阔,商机无限.一些能源专家认为,一座城市的垃圾就象一座低品位的“露天矿山”,可以进行无限期的开发,而最经济的办法就是垃圾填埋气体发电.如今,美、日、法、英、德、意等工业发达国家都将垃圾填埋气体发电列入政府议事日程,投入大量资金,运用现代化高科技手段,大规模开发城市垃圾发电新技术,并使其趋于商业化. 沼气发电的电价已在享受国家优惠政策，比当地燃煤电价高0.25元/kwh，约 0.64 元 /kWh。不计燃料费用，沼气发电运行成本约 0.10 元 /kWh，以2000千瓦沼气发电站为例，机组年运行成本约 160万元，年收入可达 864 万元。项目总体投资约4000万，四年多就可收回投资。另外，沼气发电可以申请CDM项目，得到可观的减排费。具有非常良好的经济效益。以南京水阁垃圾填埋气体发电厂(中国第一间垃圾填埋发电厂)为例,这个项目有澳大利亚可宁卫南京能源有限公司承建,2002年竣工投产,目前有3台发电机组,2005年全年发电2056万度,电费收入就达1080万元,估计基础设施投入、维护和人员工资占1/3,设备折旧占1/3,其余可视为赢利,经济效益相当可观.垃圾填埋气体发电同时还是联合国和国家重点扶持的环保项目,它不需要地方政府财政补贴,这从一定程度上来讲也缓解了地方政府的财政压力.

圾填埋气体发电做为环保产业很有市场前景. 中国国家环境保护总局于2006年3月向社会公布了处理城市垃圾的《国家行动方案》.这个方案规定,今后中国的城市垃圾将进行填埋处理,并将垃圾填埋产生的气体收集起来发电. 中国处理城市垃圾《国家行动方案》的实施,对促进中国处理城市垃圾科学化、资源化方面有很大的实用价值,将为中国履行国际公约、减少温室气体效应、改善地方环境和全球环境发挥积极的作用.据报道:中国出台的处理城市垃圾的《国家行动方案》主要分在三个阶段实施.第一是试点阶段,即在中国东部的南京、马鞍山和北部的鞍山这三个城市进行试点,用填埋垃圾收集来的气体发电,或是做为燃气使用.这项工作已经结束,并取得了一定的经验.第二是逐步推广阶段,即在未来的5年内,中国将建30家垃圾气体回收的填埋场.第三是大规模实施阶段,中国政府计划到2015年建立300家这样的垃圾处理场,年处理垃圾1亿吨.有中国政府的支持,垃圾填埋气体发电必将一步一步走进中国的每一个大中小城市,从而真正实现垃圾的无害化管理.这点是焚烧发电不能真正达到的. 垃圾填埋气体得到利用来发电，减少煤炭或燃油的使用，从而减轻了火力发电对环境的污染,具有良好的社会利益.为了防止填埋场气体直接散发或排放在大气中，在填埋场完成填埋任务后，采用高黏度的土壤覆盖在填埋场的表层，使气体不轻易渗透出来，并沿相应收集管将气体引出。在高黏土的表层再铺上高低不一的营养土，可以种上花草、树木、或建成具有一定经济价值的体育场所，如高尔夫练习场。这样，不仅可以给周围老百姓带来娱乐休闲场所，而且可以带旺四周的房地产业，使城市利用价值最低的垃圾场变成高价值的地域。

上所述：垃圾填埋气体发电的投资费用和运行费用都只占垃圾焚烧发电的1/10，而收益却高出几倍。

垃圾填埋气体适合中国目前的垃圾处理方式.按平均每人每天产生生活、生产垃圾1公斤，一个100万人的城镇，每天约产生垃圾1000吨，工业越发达，产生的垃圾越多，而且垃圾的能量越高。如果规范填埋，所产沼气可供2000kw发电机组使用。使用年限与垃圾场的填埋年限相当，时期约推后2—3年。一般地日进垃圾600吨以上，已运行2-3年，规范填埋的垃圾场，都有价值建立沼气发电站。中国人口众多，具备良好发电条件的垃圾填埋场非常之多。
半干式洗气法实际上是一个喷雾干燥系统，利用高效雾化器将熟石灰浆从塔顶或底部喷入塔内，烟气与石灰浆同向或逆向流动，并充分接触发生中和作用。由于雾化效果佳(液滴直径可低至30μm左右)，使气、液接触面积大，可以有效降低气体的温度，中和尾气中的酸气，同时喷入的消石灰泥浆中的水分在塔内能完全蒸发，不产生废水。
3.4.2NOx的控制
垃圾焚烧控制NOx产生的方法有：
(1)燃烧控制法。是通过控制炉内过剩空气量，减少NOx产生量。但是要注意，当氧的浓度过低时，易引起不完全燃烧，产生CO进而形成二恶英。因此需应用高水平的自动燃烧控制技术来抑制NOx的产生。
(2)触媒脱氮法。起还原作用的氨水与烟气中的NOx反应，在催化剂活性炭的作用下，NOx被还原为无害的氮气和水，NOx的排放量可减少90%以上，脱硝效果良好[26]。其化学反应如下：
4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O
6NO2+8NH3=7N2+12H2O
(3)无触媒脱氮法[27]。将尿素或氨水喷入焚烧炉内，通过下列反应分解NOx：
4NO+2(NH2)2CO+O2=4N2+4H2O+2CO2
3.5灰渣的处置
3.5.1底灰的处置
底灰浸出液中金属浓度很低，可认为基本没有毒性，因此可将底灰直接送垃圾填埋场进行填埋处置，或用作路基和建材(制砖)等，而不会危害环境或产生二次污染。
3.5.2飞灰的处置
目前，垃圾焚烧飞灰的处置方法有固化稳定化和酸或其他溶剂提取法。固化稳定化包括水泥固化、沥青固化、熔融固化、化学药剂固化等稳定化处理。经过固化稳定化处理后的产物，如满足浸出毒性标准或者资源化利用标准，可以进入普通填埋场进行填埋处置或进行资源化利用。酸或其他溶剂洗提法是通过酸、碱、生物或生物制剂提取及高温提取等方法，将飞灰中的重金属提取出来，提取后的重金属可以进行资源化利用。
水泥固化法是将飞灰和水泥混凝土混合形成固态，经水化反应后形成坚硬的水泥固化体，从而达到降低飞灰中危险成分浸出的目的。其基本原理在于通过固化包容，减少飞灰的表面积和降低其可渗透性，从而达到稳定化、无害化的目的。焚烧飞灰先经水洗预处理，再进行固化，可以明显降低飞灰的浸出毒性[28]。
沥青固化法是利用沥青良好的粘结性和化学稳定性，将飞灰和沥青混合形成固态，其基本原理与水泥固化类似。有研究表明，在飞灰与沥青的混合物中添加某种硫化物可以减少重金属的浸出量[29]。严建华等人用S和NaOH作为添加剂进行了实验[9]，实验结果表明，在一定的沥青与飞灰的混合比例下，加入一定配比的S和NaOH，能使金属的浸出减少。
飞灰熔融处理的原理，主要是使飞灰中二恶英等有机物在熔融温度(1000～1500℃)下热解或燃烧，无机物形成熔渣，低沸点的重金属及盐类将蒸发成气相，由排气集尘系统收集，而Fe、Ni、Cu等有价金属则还原成金属熔液，可回收再利用，其它重金属则残留于熔渣中。由于飞灰中的SiO2在熔融时会产生—Si—O—的网状构造，能将残留于熔渣晶格中的重金属完全包封，使重金属在形成的熔渣中不易溶出[30-32]。
药剂稳定化是利用化学药剂通过化学反应，使有毒有害物质转变为低溶解性、低迁移性及低毒性的过程。用药剂稳定化来处理危险废物，根据废物中所含重金属种类，可以采用的稳定化药剂有：石膏、漂白粉、磷酸盐、硫化物(硫代硫酸钠、硫化钠)和高分子有机稳定剂等。蒋建国等人对重金属螯合剂处理飞灰的稳定技术进行了研究[33，34]，结果表明，用多胺类或聚乙烯亚胺与二硫化碳合成的螯合剂对飞灰中重金属的总捕集效率高达97%以上，其效果显著高于无机稳定药剂Na2S和石灰，同时，其处理后的飞灰最大浸出量远低于无机稳定化药剂处理后的飞灰，且能在较宽的pH范围内都具有好的稳定化效果，减少了稳定化产物在环境条件变化下的二次污染风险。
酸提取处理法[35]，根据处理物的化学组成或使用的药剂，可分为酸提取氢氧化物处理法、酸提取硫化物处理法、酸提取重金属固定剂处理法。实际应用上多以酸提取硫化物处理法为主。酸提取硫化物处理法是先将飞灰浆化，加盐酸等无机酸将重金属提取后，再加硫氢化钠等硫化物药剂，生成难溶的金属硫化物，使重金属稳定化的方法。
3.6废水污染的控制
垃圾渗滤液主要产生于垃圾贮坑，是垃圾发酵腐烂后排出的水分产生的，具有成分复杂、污染物浓度高的特点。可以将渗滤液收集到污水坑内，再用泵打到炉膛内，高温氧化分解处理；或经预处理达到污水处理厂接管标准后，由污水处理厂接管处理。生产废水的处理方法有混凝沉淀、化学氧化、吸附、膜分离、炉内喷雾燃烧等[36]，处理后的水应优先考虑循环再利用[27，37]。
4结论
(1)垃圾的焚烧处理方法符合减容减量化、资源化、无害化的标准，不仅可以保护环境，还可以充分利用资源，是垃圾处理的重要发展方向。然而，垃圾焚烧过程中二恶英类有机污染物、酸性气体、飞灰等有毒有害物质的产生会造成二次污染。
(2)通过控制垃圾焚烧条件、尾气处理以及吸附等方法，可以有效控制二恶英类污染物的排放。重金属的控制主要是用除尘器或使用相应的吸附剂处理。酸性气体可以采用较为成熟的烟气处理技术进行治理。灰渣可采用固化稳定化和酸或其他溶剂提取法处置