（冶金物理化学专业论文）城市生活垃圾焚烧过程中硫和氯的行为研究.pdf

鹾明理l ：大学硕十学位论文摘 要 摘要 城市生活垃圾( m s w ) 引起的环境问题已受到全世界的普遍关注，对 其有效合理处理是保护环境领域里的一个重要环节。未经处理或处理不 当的城市生活垃圾会侵占耕地、污染水源、破坏自然景观，甚至危及到 人们生命财产安全。目前城市生活垃圾处理主要有填埋、堆肥和焚烧三 种较成熟的方法。焚烧法处理垃圾能彻底杀菌灭毒，并可回收其中的热 能，是实现减量化最快捷有效的方法，逐渐成为国内外处理垃圾的主要 方式。燃烧工况的合理组织和二次污染的控制是焚烧法处理垃圾的关键 所在。由于城市生活垃圾成分复杂和不当的焚烧处理，焚烧过程常常伴 随严重的二次污染。焚烧垃圾产生的二次污染包括焚烧过程产生的飞灰、 以d i0 x i n s 为代表的有毒有机物、重金属、h c l 、s o x 、n 0 x 、h f 、c o 等有 害气体和固体灰渣污染物。其中一些如h c l 、重金属污染物以及d id x jn s 有机污染物等，毒性大，形态复杂，对人身安全和环境造成了极大危害， 因此对其形成机理和控制机理进彳亍深入的捺索和研究十分必要。 本文针对城市生活垃圾焚烧过程中硫和氯的行为及其影响因素进行 了研究和讨论，主要的研究结果如下： 1 实验样品l 组分为：厨r 余垃圾5 0 2 9 ，纸张l4 17 ，橡胶塑料 o 6 1 ，纤维1 1 6 ，金属0 9 2 ，玻璃0 8 ，杂革及其它3 2 0 5 ，其中 s 0 5 4 。 ( 1 ) 焚烧温度对垃圾中硫的行为具有明显影响，s o ：的转化率随温度的 升高而增大，6 0 0 时s 0 ，转化率为6 0 ，3 2 左右，1 0 0 0 时为8 3 ；s 0 。 的析出浓度在焚烧开始后第5 分钟左右达到最大值，实验的前lo 分钟为 s o 。的集中排放时间；第2 5 分钟后几乎再无s o ：析出。 ( 2 ) 垃圾中加入c a c o ，一起焚烧可以显著踌低s 0 。豹摊放量，从恧减少 垃圾焚烧带来的二次污染：石灰石最佳的固硫温度范围为7 0 q 9 0 0 。c ， 固硫率最高可达8 8 。 ( 3 ) 煤与垃圾混烧可以提高焚烧炉的热稳定性；煤与垃圾混烧烟气中 s o 。的浓度因掺烧比的增大而升高；掺烧比一定时焚烧温度越高s o ：排放 浓度就会越高。 昆明理工大学硕士学位论文摘要 2 我们增加了垃圾中塑糙橡胶含量来研究垃圾焚烧过程中氯的行 为，样品2 的e d s 分析结果为：c 6 7 0 9 ，0 7 2 2 0 3 ，s7 0 2 9 ，c l 4 1 8 ， 其它6 4 1 。 ( 1 ) 当温度从6 0 0 升高到1 0 0 0 时，h c l 的转化率t 1 。从8 0 单调缓 慢增加到8 9 ：在6 0 0 到7 0 0 这一段增加的趋势相对明显。 ( 2 ) 空气供给量会对h c l 的转化率产生影响；焚烧温度为6 0 0 时，空 气量由q = l 增加到a = 1 5 ，h c l 的转化率从7 4 迅速增加到8 9 ，n 1 5 后h c l 的转化率开始平缓递减，n = 3 时h c l 的转化举为8 4 。 ( 3 ) 垃圾中加入c a c o ，一起焚烧能有效的将c 1 固化在灰渣中，从而减 少了垃圾焚烧形成的二次污染；固氯率随c a ( s + o 5 c 1 ) 比的增大而增加， 结果表明，当c a ( s + 0 。5 c 1 ) = 2 5 时的固氯率为8 2 2 3 ，此时的 c a ( s + 0 5 c 1 ) 比就基本满足理想的固氯效果，当c a c o 的添加量进一步增 加时，c a c o 。的利用率降低；综台c a c o 。的利用率和圆氯效果我们认为c a c o 。 添加量以c a ( s + 0 5 c 1 ) 7 - - 2 5 时最适合。 ( 4 ) 焚烧温度对石灰石燃烧固氯具有显著影响，温度越高不利于固氯 反应的进行；c a ( s + o 5 c 1 ) = 2 5 时，温度从6 0 0 升高到1 0 0 0 ，固氯 率由8 0 9 7 逐渐下降到1 1 2 4 ，下降的趋势十分明显。 关键词：城市生活垃圾焚烧固硫固氯 1 i 比明理l 大学硕十学位论文a b s t r a c t a b s t r a c t t h ee n v i r o n m e n tp r o b l e mb r o u g h tb ym u n i c i p a ls o l i dw a s t e ( m s w ) h a sa t t r a c t e d g e n e r a l l ya tl e n t i o na l lo v e rt h ew o r l d s ot h ee f f e c t i v ea n ds o u n dt r e a t m e n tw a s a n i m p o r t a n tp a r t i nt h ef i e l do fe n v i r o n m e n tp r o t e c t i o n t h e n o n d i s p o s a lo r i m p r o p e rd i s p o s a lo fm s wc a u s e ds e r i o u sp r o b l e m s ，s u c ha st r e n c h i n go ni n f i e l d ， c o n t a m i n a t e d i n gw a t e rs o u r c e ，d i s f e a t u r i n gn a t u r es c e n e r y ，e v e ne n d a n g e r i n gp e o p l e s li f ea n dp r o p e r t i e s a tp r e s e n t ，t h e r ew e r et h r e em a i nm a t u r em e t h o d si nt h e d i s p o s a lm s w ：l a n d f i l l c o m p o s ta n di n c i n e r a t i o n t h ei n c i n e r a t i o nw a saq u i c ka n d e f f e c t i v em e t h o d ，t h r o u g hw h i c hc o u l dk i l lg e r m i n ac o m p l e t e l y ，r e c o v e r ye n e r g ya n d r e d u c et h ev o l u m eo fm s i to b v i o u s l y t h em e t h o dw a sb e c o m i n gam a i na p p r o a c ho f d is p o s a lm s wi nd o m e s t i ca n da b r o a d t h ee f f e c t i v e c o n t r o l l i n go fc o m b u s t i o n c o n d iti o n sa n ds e c o n d a r yp o l l u t i o nw a st h ek e yt om s wi n c i n e r a t i o n t h e r ew a s s e r i o u ss e c o n d a r yp o l l u t i o nd u r i n gi n c i n e r a t i o n t h es e c o n d a r y p o l l u t i o ni n c l u d i n g f l ya s h ，h e a v ym e t a l s ，h c l ，s o x ，n o x ，h f ，c o ，b o t t o ma s h ，d i o x i n sa n do t h e r s p o i s o n e u so r g a n i cp o l l u t a n t s o m ep o l l u t a n t s w i t hd e a d l yt o x i c i t ya n dc o m p l e xf o r m ， s u c ha s h c i ，h e a v y m e t a l sa n dd i o x i n sw e r e v e r yh a r m f u l t o p e o p e l h e a l t ha n d e n v i r o n m e n t i ti sv e r yn e s s a r yt or e s e a r c hf o r m a t i o na n dc o n t r o lm e c h a n i s mo ft h e s e h a r m f u lp o ll u t a n t sd u r i n gt h e i s wi n c i n e r a t i o n i nt h i st h e m s ，t h eb e h a v i o r so fs u l f u ra n dc h l o r i na n dt h e i ri n f l u e n c ef a c t o r s w e r ed i s c u s s e d t h em a j o rr e s e a c hr e s u l t sa r ea sf e l l o w s ： 1 t h ec o m p o n e n to fe x p e r i m e n ts a m p l e ：5 0 2 9 k i t c h e nw a s t e ，1 4 1 7 w a s t ep a p e r ， 0 6 1 r u b b e ra n dp l a s t i c ，1 l1 6 f i b e r ，0 9 2 9 6m e t a l ，0 8 g l a s s ，3 2 0 5 g r a s sa n d o t h e r s t h e r ea r e0 5 4 si nt h es a m p l e ( 1 ) t h eb e h a v i o r so f s u l f u ri nm s ww e r ei n f l u e n c e do b v i o u s l yb yi n c i n e r a t i o n t e m p e r a t u r e ，t h ec o n v e r s i o nr a t i oo fs 0 2i n c r e a s e dw i t ht h et e m p e r a t u r e ，t h er a t i o a r o u d6 0 3 2 i n6 0 0 a n d8 3 9 6in1 0 0 0 c ；t h eh 瞰c o n c e t r a ti o no fs o sg o ta t5m in u t e ， m o s ts 0 2e m i s s i o nw i t h i nt h e1 0m i n u t e s ：a f t e r2 5m i n u t e st h e r ew e r ea l m o s tn o t s 0 2e m i s s i o n ( 2 ) t h es 吼e m i s s i o nq u a n t i t yw e r ed e c r e a s e do b v i o u s l yb yd a s h i n gc a c 0 w i t hm s w l l i 昆明理l ：大学硕士学位论文 a b s t r a c t2 0 0 4 3 d u r i n g i n c i n e r a t i o n ，c o n s e q u e n t l yt h es e c o n d a r yp a l l u t i o nd e c l i n e d ：t h eb e s t s u l f u rf i x a t i o nt e m p e r a t u r eo fc a j 3 映w e r e7 0 0 9 0 0 ，t h em a xo fs u l f u rf i x a t i o n r a t i ow a s8 8 ( 3 ) t h ec o - c o m b u s t i o no fm u n i c i p a ls o l i dw a s t e ( m s w ) a n dc o a lc o u l de n s u r es t a b l e c o m b u s t i o n ：t h ec o n c e t r a t i o n o f s 0 2i n c r e a s e dw i t ht h ec o c o m b u s t i o nr a t j 0 ； t h ec o n c e t r a t i o no fs 0 2i n c r e a s e dw i t ht h et e m p e r a t u r e 2 w ei n c r e a s e dt h er a t i oo fp l a s t i ca n dr u b b e ri nw a s t et os t u d yt h ec h l o r i n b e h a v i o rd u r i n gi n c i n e r a t i o n ，t h es a m p l ee d s ：c 6 7 0 9 ，o 2 2 0 3 ，s o 2 9 ，c 1 4 1 8 ， a n do t h e r s6 4 1 。 ( 1 ) t h ec o n v e r s i o nr a t i oo fh c i ( n m l ) h u m d r u ma n ds l o wi n c r e a s ef r o m8 0 ( 6 0 0 ) t o8 9 ( 1 0 0 0 ) w i t ht h et e m p e r a t u r eg e th i g h ：t h et r e n d l i n ew a ss t e e p c o r r e s p o n d i n 9 1 yf r o m6 0 0 7 0 0 ( 2 ) t h ea i rv o l u m ei n f l u e n c e do nt h ec o n v e r s i o nr a t i oo fh c i ( n m i ) ：i n6 0 0 ， r l i n c r e a s e dr a p i d l yf r o m7 4 ( q = 1 ) t o8 9 ( a = 1 5 ) ，b u tn m ld e c r e a s e ds l o w l yw h e n a 1 5 。q w lw a s8 4 w h e nn = 3 ( 3 ) t h ec h l o r i nw a ss o l i d f i e do b v i o u s l yi nt h es l a gw h e nd a s h i n gc a c o ，w i t hm s w d u r i n gi n c i n e r a t i o n 。t h ec h l o r i nf i x a t i o nr a t i oi n c r e a s e d w i t hc a ( s + o 5 c 1 ) a d d e d ： w h e nc a ( s + o 5 c i ) = 2 。5 ，t h ec h l o r i nf i x a t i o nw a s8 2 2 3 ，t h i sr a t i oo fc a ( s + o 5 c 1 ) c a ns e t t l ef o rp e r f e c tp u r p o s eo fc h l o r i nf i x a t i o n ；w h e nc 桃is u p p l i e dc o n t i n u e d ， t h eu e sf a c t o ro fc a c 0 3d e c r e a s e d ：c a ( s 十o 5 c 1 ) = 2 5b e t t e rt h a no t h e r sb a s e do n t h ec h l o r i nr a t i oa n dt h eu e so ff a c t o ro fc a c o ( 1 ) t h ec h l o r i nf i x a t i o no fc a c o rw a si n f l e n c e db yt e m p e r a t u r e ，t h er e a c t i o no f c h l o r i nf i x a t i o nw a sd i s a d v a n t a g o u sw i t ht h et e m p e r a t u r e ：h e nc a ( s + o 5 c i ) = 2 5 ， t h ec h l o r i nf i x a t i o nd e c r e a s e df r o m8 0 9 7 t o1 1 2 4 w i t ht h et e m p e r a t u r ei n c r e a s e d f r o m6 0 0 t o1 0 0 0 k e y w o r d s ：m u n i c i p a l s o li dw a s t e ，i n c i n e r a t i o n 。s u l f u rf i x a t i o n ，c h l o r i n f i x a t i o n 1 6 6 9 2 0 6 昆明理工大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不合 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做 出重要贡献的个人和集体，均已在论文中作了明确的说明并表示了谢 意。本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：易司谚 日期：2 4 年岁月2 口日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解昆明理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅，学校可以公布 论文的全部或部分内容，可以采用影印或其他复制手段保存论文。 ( 保密论文在解密后应遵守) 导师签名论文作者签名：卤! 蛰堡 日 期：兰! 竺生月兰! 旦 比明理l ：大学硕士学位论文第一章绪论 第一章绪论 随着人口的激增，社会的进步，人类社会赖以生存的生态环境已经 越来越成为全球瞩目的焦点。其中。垃圾的有效合理处理是保护环境领 域晕的重要环节。在我国城市生活垃圾的堆存量已达6 0 多亿吨，侵占 土地面积5 亿多平方米。城市生活垃圾的年产量超过1 亿吨，城市生活 垃圾的年排放量以约为9 ，5 的速度逐年增长。如此庞大的垃圾，处理 不当将会对环境造成严重污染。近年来，全世界范围内，城市生活垃圾 的无害化处理技术的研究和推广应用已蓬勃开展起来，同本、瑞典、美 国等发达国家走在了世界的前列。为使我国紧跟时代潮流，摆脱将来受 发达国家在该技术上封锁和垄断局面，积极开展城市生活垃圾的无害化 处理研究是关系到保护和改善国民生括和生态环境、防治污染、使国民 经济发展与环境保护相协调的重要内容之一，具有积极和重要的意义。 1 1 城市生活垃圾的来源、分类及特点 城市生活垃圾是指在城市居民日常生活中或为城市日常生活提供服 务的活动中产生的废弃物。如厨余、废纸、废旧玻璃、橡胶塑料及废弃 织物、杂草等。 1 1 1 城市生活垃圾的来源 我国城市生活垃圾主要由居民生活垃圾、街道保洁垃圾和集团垃圾三 大类组成4 ”。居民生活垃圾数量大、戒分复杂，对脚、季节和气嫉对其 主要组成影响较大。街道保洁垃圾来自街道等路面的清扫，其成分与居 民生活垃圾相似，但泥沙、枯枝落叶和商业包装较多，易腐有机物较少， 含水量较低。集团垃圾是指机关、学校、工厂和第三产业在生产和工作 过程中产生的废弃物，它的成分随发生源不同而变化，但对某个发生源 则相对稳定。如来自菜市场的垃圾以易腐性有机物为主；来自于销售商 场则以各类商品包装物为主；学校则以学生丢弃的废纸、各类商品包装 物和学习生活用品使用完后的废弃物为主。城市生活垃圾的产生量主要 与人e l 、经济发展水平、居民收入、居民消费水平、民用燃料结构等因 素有关“。 昆明理工大学硕士学位论文第章绪论 2 0 0 43 表1 11 9 9 2 年不同地域及类型城市垃圾产量与全国平均值的比较k g ( 人天) f4 s e 】 年份南方 北方沿海特区旅游 省会平均值 19 9 2 0 8 11 1 60 8 21 4 7 0 8 40 8 614 6 1 ，1 2 城市生活垃圾的分类 城市生活垃圾种类繁多、成分复杂、波动性大。一般可以有以下几 种分类方法1 7 “： ( 1 ) 按其组成成分可分为：有机物和无机物； ( 2 ) 按其物理组分可分为：厨余、纸类、木、草、塑料、橡胶、玻璃、 金属、灰土等1 8 类； ( 3 ) 按可回收再生利用性可分为：可回收垃圾和不可回收垃圾。 在我国，一般将城市生活垃圾分为有机物、无机物、纸、塑料、橡胶、 市、木竹、玻璃、金属等9 类。表l 。2 n 叫中列出了中国部分典型城市生 活垃圾的1l 组数据。 、 袭1 2中国部分典型城市生话垃圾的维威 城市年份有机物无机物纸类术竹塑抖、橡胶布类玻璃金属 上海1 9 9 96 5 2 11 5 19 2 31 1 81 4 1 6 2 2 1 ， 5 3 60 8 4 d ， 北京2 0 0 05 6 63 6 0 0 4 2o 61 2o 60 8 昆明2 0 0 0 6 7 6 76 9 71 1 4 39 4 3l ，0 62 0 20 87 杭州1 9 9 75 8 1 92 4 0 0 3 6 81 2 07 6 32 2 32 。0 90 9 8 青岛1 9 9 74 2 、2 03 6 1 04 0 0 1 1 2 03 2 02 2 01 10 两安19 9 71 5 7 46 3 5 23 3 53 4 9 7 9 3 2 4 81 8 41 2 0 “州1 9 9 66 0 17l7 1 25 4 01 0 68 9 93 4 03 37 0 4 9 ， 深圳2 0 0 05 9 4 71 l1 43 95 重庆2 0 0 1 5 4 2 62 0 2 25 3 9 1 3 51 1 8 22 8 4 2 1 91 1 6 武汉1 9 9 65 2 0 0 1 9 7 87 1 2 1 7 29 8 51 4 2 7 140 9 8 香港1 9 9 72 5 。5 015 7 0 2 5 7 05 0 01 7 1 0 4 2 03 2 03 6 0 昆明理 ：大学硕士学位论文第一章绪论 1 1 3 城市生活垃圾的特点 1 1 3 1 是废物也是资源 垃圾具有鲜明的时间和空间特征，是在错误时间放在错误地点的资 源o ”】。城市生活垃圾则是一种隐藏在城市中的宝贵资源，在能源问题 f | 益重要的今天，人类已经开始注意到垃圾中蕴藏的巨大的能源。从时 间上说，垃圾仅仅是在目前的科学技术和经济条件下无法充分利用其潜 在价值，但随着h 寸间的推移，科学技术的进步，今天是废物可能成为明 天的可贵资源。从空间上讲，有些废弃物仅仅相对于某些地方某些过程 没有使用价值，而可能在别的地方别的过程中却能体现出价值。例如脱 硫后的c a s o 。在美国是作为废弃物丢弃的，而在日本却具有重要的使用价 值，因为闩本石膏资源匮乏。另外种过程的废物，往往可以成为另一 种过程的原料。城市生活垃圾的些组分具有某些工业原料所具有的化 学、物理性质，且较废水、废气易收集、运输、加工处理，因而可以回 收利用。 ， 1 。1 3 2 是奎集在一起的污染源 城市生活垃圾包括人类生活过程产出的废弃物。一些生活废物如厨 余、玻璃、橡胶塑料制品、纤维、金属等在使用完厢，丢弃成为城市生 活垃圾，其。中含有许许多多的有害物质和无害物质。但是，这些垃圾中 的有害物质，在长期的自然因素作用下，其中含有的有害成分又会重新 发散和渗透到大气、水体和土壤中，将成为大气、水体和土壤环境的污 染源。 1 1 3 3 是生态环境长期的、潜在的污染源 城市生活垃圾对环境的污染不同于废水、废气和噪音。城市生活垃 圾对环境的污染主要是通过大气、水体和土壤缓慢扩散和渗透进行的。 它对环境的污染具有长期性和潜在性的特点。垃圾中污染成分的迁移转 化是一个非常缓慢的过程。例如垃圾中的重金属成分在垃圾堆积时由于 垃圾中的有机物在降雨或地下水的作用下，分解出酸碱溶液浸出重会属 在土壤和地下水中进行缓慢迁移扩散。这种垃圾的危害可能在至少数年 甚至数十年后才能被发现f ”_ 4 1 。从这种意义上说，生活垃圾对环境造成 的危害可能要比“三废”韵危害还要可怕。 昆明理工大学硕士学位论文角一章绪论 1 2 城市生活垃圾对生态环境的危害 1 2 1 我国城市生活垃圾的产生量 随着城市化进程的加快、城市数量的增多、规模扩大和人口增加， 我国城市生活垃圾的产生量和堆积量都在迅速地增长。目1 1 【 。“1 为我 国自1 97 9 2 0 0 0 年城市生活垃圾的年产生量变化趋势图。自1 9 7 9 年以 柬，我国的城市生活垃圾平均以每年8 i 0 的速度增长，由1 9 8 0 年的 3 1 3 2 l0 6 t 猛增至1 9 9 0 年的6 76 8 8 1 06 t ，增加了2 16 1 。1 9 9 1 年我 国生活垃圾的年总清运量为6 7 6 6 8 1 0 “t ，到2 0 0 1 年已达1 5 亿t ，增 长了2 2 1 6 。而城市生活垃圾的累积量则达到了6 0 多亿吨，侵占土地面 积5 亿平方米。 年份 图1 1 我匮自1 9 7 9 2 0 0 0 年城市生活垃圾的年产生量变化趋势 我国城市生活垃圾总量的大幅度增长主要和城市规模、数量、城市 人1 ：3 、经济发展水平和民用燃辩结构等闲素的变化有关。据统计，目前 我胃城市人均年产生活垃圾4 f i 0 5 0 0 k g ，2 0 0 万以上人口的城市人均日产 生活垃圾0 6 2 0 9 b k g ，中小城市人均日产生活垃圾1 1 一1 3 k g 。而发 达国家垃圾产量大于发展中国家，在8 0 年代，工业化臣家、中等收入国 家和低收入国家的人均日产垃圾量分别为0 7 1 9 5 k g 、0 5 o 9 k g 和 0 3 0 6 k g 。美国1 9 9 1 1 9 9 5 年垃圾的年增长率为5 1o ，欧共体为 5 ，韩国曾高达1 1 。生活垃圾产量的6 0 集中在全国s 0 万以上人口的 重点城市，全国2 0 0 多个城市处于垃圾山的包匿之中。直辖市和省会城 bi_，蛳址繇萃f蜉州怛暮 昆明理i 一大学硕士学位论文 第一章绪论 2 0 0 4 3 市在垃圾产生量方面占有重要比例，但中小城市垃圾产量的变化也不容 忽视! 1 。我国城市生活垃圾的产生量与城市人口的增长成正比例的关 系，并且城市人1 3 的数量是影响我国城市生活垃圾总量的最主要因素。 城市生活垃圾在产量迅速增加的同时，成分也发生了很大的变化， 具体表现为有机物的增加、可燃物的增多( 热值增加) 和可利用价值增 大。随着我国国民经济的快速发展，我国居民生活水平已经较二十年酊 有了大幅度的提高，锯民的生活方式也随着生活水平的提高发生变化， 消费观念和消费意识的变化，以及包装工业的发展，一次性商品的广泛 应用，商品的重复包装和材料的过度浪费问题使得我国城市生活垃圾中 的有机物如塑料、橡胶等成分的比例则不断地增加，灰土、煤耿等无机 物则随着大力提倡创建清洁卫生的城市而不断地降低；生活垃圾中的金 属、纸类等可回收资源也到处可见，这不仅增加了垃圾产生量，也是资 源的极大浪费。目前，我国的城市生活垃圾一般为厨余3 0 5 5 、灰土 1 0 5 0 、水分4 0 6 0 、热值3 3 4 9 6 2 8 0 k j k g “。 1 2 2 侵占了大量的地 生活垃圾的露天堆放和填埋处理，需要占用大量土地资源。目前， 我国的生活垃圾主要采取卫生填埋或露天堆放，占垃圾处理总量的 7 9 。2 【3 l 。我国生活垃圾的产生量越大，累积的堆积量越大，至2 0 0 1 年 我国生活垃圾的累积量已达6 0 多亿t 。在填埋处理占主导地位时。需要 的土地面积也就越大，如此下去，势必危及到我国有限的耕地资源。在 全国6 6 6 座城市中，已有2 0 0 多窿城市陷入垃圾包围之中。据报道 2 0 】， 上海市范围内5 0 m2 以上的垃圾堆近2 0 0 0 个，占总地面积约5 3 0 平方公犀。 而全国生活垃圾占地面积高达5 万多平方米。并且垃圾任意侵占农田的 现象，在我国相当普遍。 1 2 3 生活垃圾对造成的环境污染 城市生活垃圾是中含有多种污染成分且长期存在于环境中。在定 的条件下，垃圾会发生化学的、物理的或生物的转化，对周围的环境造 成一定的污染。如果处理不当，垃圾中的污染成分就会通过水、气、土 壤、食物链等途径污染环境，危害人体健康l 。生活垃圾对环境的污染 主要表现在： 昆明理l ：大学硕七学位论文第一章绪论2 0 0 4 3 1 2 3 1 对大气环境的污染 生活垃圾中的细微颗粒等在自然风力的带动下随处飞扬，从而对大 气环境造成污染。此外，一些生活垃圾中的有机废物，在适宜的湿度和 温度下被微生物分解，释放出有害气体、产生毒气和恶奥随处飘散，造 成区域性大气污染。 1 2 3 2 对水环境的污染 城市生活垃圾中不但含有病原性微生物，且在堆放的过程中还会产 生大量的酸性和碱性有机污染物，并将生活垃圾中的重金属溶解出来， 是集有机物、重金属和病原性微生物三位一体的污染源，将会对水体环 境造成严重的污染。 1 2 3 3 对土壤环境的污染 生活垃圾及其渗滤液中的有害物质会改变土壤的性质和土壤结构， 并对土壤中微生物的活动产生影响。垃圾中的有害物质可能杀害土壤中 原有的微生物，而大量繁殖另外几种微生物，破坏原有的生物链。此外， 垃圾中的有害成分的存在，还会在植物有机体内积累起来，通过食物链 危及生态平衡和人类健康。 1 2 3 4 传播疾病、影响环境卫生 伴随着城市人口的增加，城市生活垃圾量也在增加。据全国3 0 0 个 城市的统计的1 ，城市垃圾的清运量仪占生活垃圾产生璧的8 2 左右。由于 管理和环境意识的薄弱，城市中的些死角便成了垃圾堆放的“理想” 场地，这严重影响环境卫生，以及到处可见的“白色污染”对市容和景 观产生“视觉污染”。这不仅破坏了城市、风景点等酌整体美感，而且损 坏了政府和国民的素质形象。同时，垃圾的随意无序堆放，许多疾病的 病菌在垃圾堆中滋生、繁殖，造成一些疾病盼蔓延和传播。1 1 3 国内外城市生活垃圾处理技术 生活垃圾的处理利用，在很大程度上取决于当地的经济发展水平和 技术条件垃圾的成分( 物理成分) 和当地的环境条件也是很重要的一 个方面。目前解决城市生活垃圾的方面主要有添埋、堆肥和焚烧三种比 较成熟的方法。我国目前的城市生活垃圾处理处置技术最常用的为卫生 昆明理一人学硕十学位论文第一章绪论2 0 0 4 3 填埋和露天堆放，占总处理量的7 9 2 ，其次为堆肥化，占l8 8 ，少量 采用焚烧技术，约为2 。由于我国城市生活垃圾处理工作起步较晚，水 平较低，基础设施差，生活垃圾治理仍处于初级阶段，基本上没有可靠 的工艺设备能对城市生活垃圾进行科学治理，因而城市生活垃圾已成为 我国城市最严重的污染之一。表1 3 2 2 1 列出了国内外各种垃圾处理方法占 垃圾处理总量的比例。 表13 国内外城市生活垃圾处理方法比重表( ) 国别卫生填埋堆肥焚烧 美国 7 052 5 日本 2 826 5 英国8 91 1 0 法国 6 01 02 0 瑞士 l5147 0 丹麦 3 226 2 比利时 6 26 3 0 新西兰 9 334 中国台湾 4 9 1 60 1619 5 2 中国 7 9 21 8 22 1 3 1 卫生填埋 城市生活垃圾填埋是城市垃圾中的有机成分在填埋场的厌氧条件 下，经厌氧微生物分解的过程。城市生活垃圾卫生填埋是目前国内外广 泛采用的垃圾处理技术。十余年来，中国垃圾卫生填埋处理技术有了很 大发展，据初步估计【23 1 ，目前，我国垃圾处理量的8 0 以上采用卫生填 埋，而且垃圾卫生填埋处理还将是中国今后相当长一段时间内应采用的 主要的实用的垃圾处理方式。目前，中国城市生活垃圾的处理大多数是 将垃圾运至市郊裸露堆放的简易填埋。 垃圾的卫生填埋处理具有操作简单，成本低。适应性广的优点，然而 却存在着潜在二次污染，且要占用大量的土地资源。简易不合科学规范 的填埋场渗出的液体会对地下环境造成严重污染。由于城市生活垃圾不 昆明理工大学硕士学位论文第章绪论 但含有大量的病原性微生物，在堆放腐败过程中还会产生大量的酸性或 碱性有机污染物，并会将生活垃圾中的重金属溶解出来，是集有机物、 重金属和病原性微生物三位一体的污染源。如：上海老港生活垃圾填埋 场的专用运输河道“清运河”已完全变黑，水面漂满垃圾，轻质垃圾在 装卸中随风飘散，渗出液已成为这一地区地下水的主要污染源。 1 3 2 堆肥 随着城市燃气的广泛应用，城市生活垃圾中有机物含量达到5 0 以 上，含水率在5 0 左右，因此城市生活垃圾资源化处理采用堆肥技术，既 符合国情，又能达到垃圾的无害化、减量化、资源化的目的1 2 4 。城市生 活垃圾堆肥化就是指人工控制条件下，让垃圾中的有机物在微生物的作 用下转化为稳定的腐殖质，使其成为可施于农田的肥料。堆肥法由于投 资少、操作简单、可以有效地解决城市垃圾和下水污泥，因而受到广泛 重视，但其发酵周期长，规模不宜太大，通常要与其他方法结合使用。 目前采用堆肥处理垃圾最多的国家是荷兰和法国。垃圾堆肥技术实现了 资源的回收，达到了垃圾处理技术的资源化要求，促进了自然界物质良 性循环。城市生活垃圾经过堆肥化处理后，其体积一般只有原有体积的 5 0 7 0 i 2 s 1 。 ， 能作为堆肥基质的有机物包括有机垃圾、粪便、污泥、农林废物、 泔脚等。利用城市生活垃圾为原料进行堆肥时，产品中的n 、p 、k 含量 比起化肥的n 、p 、k 含量要低的多，但是，由于城市生活垃圾中含有塑 料、玻璃、陶瓷等堆肥危害物存在且含量不断地在增加，因此，对堆肥 原料要进行预处理分选出不易腐化的物质，从而增加了堆肥化的处理成 本。另外，由于堆肥中重金属随着施肥时进入土壤，。在自然界各种因素 的作用下，某些重金属会在土壤中积累起来，通过一系列的食物链危及 生态平衡和人类健康。此外，尽管堆肥是一种最符合生态学要求的垃圾 处理技术，但存在着设备投资大，处理周期长，处理能力小，适应性差 ( 对垃圾中的有机物、水分等有一定的要求) ，产品销路不好，难以普遍 推广等问题，故垃圾堆肥技术很难大规模应用。在我国，生活垃圾堆肥 技术的推广关键受到垃圾的收集方式、垃圾的成分、类别及实行垃圾收 费政策等因素的制约。 皑明理。j 大学硕士学位论文第一章绪论 2 0 0 4 3 1 3 3 焚烧 城市生活垃圾焚烧技术在二次世界大战后得到了迅速发展。目前同 本、瑞典、美国等发达国家走在了世界的前列。据统计2 ，目前全世界 每年垃圾焚烧量约为1 ，l 亿t ，焚烧法处理城市生活垃圾，是当前世界工 业发达国家最广泛采用的手段之一，如日本、德国、法国等国于19 9 5 年 焚烧处理率分别为7 2 8 、5 0 5 、3 8 。我国生活垃圾焚烧技术的研究 起步于2 0 世纪8 0 年代1 2 7 , 28 1 。焚烧法处理是一种对城市生活垃圾进行高 温热化学处理的技术。将生活垃圾作为固体燃料送入焚烧炉炉膛内燃烧， 在鼓入助燃空气和8 5 0 以上的高温条件下，城市生活垃圾中的可燃成分 与空气中的氧进行剧烈的化学反应，放出热量和高温可燃气体以及少量 性质稳定的固体灰渣。生活垃圾的低位热值3 3 6 0 k j k g ，生活垃圾能靠 自身的能量能够维持自燃，而不用再提供辅助燃料。垃圾燃烧释放的热 能可以加以回收，这也符合垃圾处理技术的资源化要求i 性质稳定的灰 渣可以进行有类别的利用或填埋处理；经过焚烧处理。分解、破坏了垃 圾中的有害、有毒废弃物和各种恶臭，彻底杀灭了各种细菌、病毒。据 测定，若措施得当，采用焚烧方法处理城市生活垃圾可以从垃圾中回收 大量的金属和热能。焚烧处理可以使垃圾减重7 0 7 5 ，减量8 0 9 2 。 因此，采用焚烧法处理城市生活垃圾可实现垃圾的减容化、无害化和资 源化，是处理生活垃圾的一种最有效的方法之一。 然而随着社会的发展和人们对自然环境要求的提高，对采用焚烧法 处理城市生活垃圾提出了更高的要求，对焚烧可能产生的二次污染问题 提出了更严格的环保标准。若采用不当的焚烧方式，在垃圾焚烧厂周围， 将会造成环境的污染，特别是对大气的污染比较严重。垃圾焚烧的同时 会有重金属、氯有机化合物( 二恶英类) 、氯化氢、硫化物、氮化物及氟 化物随同烟尘一起排放到环境中。 随着人类的进步，人们对生存环境的要求也越来越高。这必将对生 活垃圾的处理耍求随之提高。然而，城市生活垃圾处理技术必将围绕着 减量化、资源化、无害化的治理日标实旌与展开，尤其是采用有效措施 促进生活垃圾资源的开发利用，必将受到世界各国的普遍重视。 9 昆明理j 大学硕十学位论文第一章绪论 1 4 垃圾焚烧过程中产生的二次污染 焚烧法是处理城市生活垃圾的有效方法之一，它具有减容9 0 左右、 减量7 0 一8 0 、可回收能量和资源化的优点，普遍受到了国内外的重视。 例如，德国、法国、英国和挪威等国家焚烧垃圾量占总处理量的2 5 一3 5 ， 而日本、瑞士、瑞典、丹麦和新加坡因国土较小，焚烧占7 0 8 5 。2 0 世纪7 0 年代以后，在工业发达的国家，采用焚烧处理生活垃圾得到了较 快的发展，且被越来越多的国家和地区采用。 随着垃圾焚烧厂的长期运行，由此产生的二次污染问题也日益显露 出来。主要包括垃圾焚烧过程产生的飞灰、以多氯二苯并二恶英、多氯 二苯并呋喃( p c d d p c d f ) 为代表的有毒有机物、h g 等重金属、h c l 、s o x 、 n o x 、h f 、c o 等有害气体，其中h c l 是最主要的污染气体之一，浓度可达 4 0 0 - - 一5 0 0 m g m3 。这些有害气体和物质由于垃圾成分的多样性、不稳定性 对环境的危害很大，各国都制定了相应的的排放标准。表1 4 是国外典 型垃圾焚烧炉出口处污染物排放值，表1 5 是发达国家垃圾焚烧炉污染物 排放标准。 表1 4 国外典型垃圾焚烧炉出口处污染物排放值” 表1 5 发达国家垃圾焚烧炉海染鞠撵攮标准 田家德国奥地利瑞士荷兰美国 p c d d f s 0 10 10 10 14 0 2 l ( n g m3 ) _ h c l ( m g m “) 1 0l53 01015 s o x ( m g m ) 5 05 05 0 04 05 0 n o x ( 哪：m3 ) 2 0 02 0 05 0 0 7 02 0 0 我国于2 0 0 0 年3 月公布了城市生活垃圾焚烧污染的控制标准。表1 6 昆明理t 火学硕士学位论文第一章绪论 是焚烧炉大气污染物排放限值 ( g w k b 3 2 0 0 0 ) 表l 6 焚烧炉大气污染物排放限值十( g w k b 3 2 0 0 0 ) 【3 0 项目单位数值含义限值 烟尘m g m 3 测定均值 8 0 烟气黑度格林曼黑度。级测定值 一 1 一氧化碳m g m 3 小时均值 l5 0 氮氧化物m g m 3 小时均值 4 0 0 二氧化硫m g r a 3 小时均值 2 6 0 氯化氢m g m小时均值 7 5 汞m g m 3 测定均值 0 2 镉m g m 3 测定均值 0 1 锚m g m 3 测定均值 1 6 二恶英类t e q n g m 3 测定均值 1 o 十 本表规定的各项标准限值，均以标准状态下含0 ：的千烟气为参考值换算： $ 烟气最高黑度时间，在任何1 h 累计不得超过5 m i n 。 1 4 1 氯化氢的产生机理和危害 1 4 1 1 氯化氢的危害 常温下，h c l 为无色气体，r 有刺激性气味，极易溶于水而形成盐酸。 h c l 对人体的危害很严重。能腐蚀皮肤和黏膜，导致声音嘶哑，鼻黏膜溃 疡，眼角膜浑浊，咳嗽直至咳血，严重者出现肺水肿以至死亡。对于植 物，h c l 会导致叶子褪绿，进丽出现变黄、棕、红直至坏死现象。h e l 对 焚烧设备的腐蚀性也很大，会造成炉膛内受热面的高温腐蚀，也会造成 后续设备的低温腐蚀。例如，深圳市环卫厂的焚烧炉过热器有时只能用 1 0 0 天就被h c l 高温腐蚀损坏。 1 4 1 2 氯化氨的产生机理 城市生活垃圾在焚烧过程中烟气中h c l 的来源有两个】：( 1 ) 垃圾 中的有机氯化物如p v c 塑料、橡胶、皮革的燃烧时生成h c l ；( 2 )