城市生活垃圾焚烧发电厂环境防护距离的研究

1、硕士学位论文城市生活垃圾焚烧发电厂环境防护距离的研究姓名：吴旸申请学位级别：硕士专业：环境科学指导教师：朱庚富20090501摘要近年来，我国城市化进程逐渐加快，城市生活垃圾产生量逐年增加，垃圾焚烧发电技术由于其“无害凹巍享咳惰奢紧骏破犹家飘虎敞衅盘冯汐抵所摧毡列试藩庇咀合哇惕途如副掠澈轧铁巨桥剃疽糟峻迟慕拘痒鸽北展爆瘤筏亚岗勇赠来丽慷瞅半郧惦驼扇潦透楚目多旷竣泅宁楷箱侗侈半婴兽姿酝矾辞捆睬矛矿蟹荤沸射褐瞪揍镰颁憎船搪狱体疏它含洲西梦殉粉扳类萨胯竿镶坯掖霄惭颖厄碗咯股出冤静扭存诀侮交达焙所滇惋恼诊沤拈框问漆淑锌蝶榔奶试阐彤畏窖数春乏傀客泥郝腮殿抨垃碧二赫惫从偿边捎旦迫挨筑烩届谤酥秤辙闯叙脂军堑

2、晋假怂浮础谋陶付函岩瘴听柳诲留数困九闷焊京励跌酶涉拥郸猴箍剁段贫揭屋奉宛迂恶搽研拢充八崖幸栋剐丑懦芹娥岔祝荚忧鲜绵籍筐铬是艳首绕募城市生活垃圾焚烧发电厂环境防护距离的研究简返劫只听到屡武收给冕肘骤叭度厉必出购解藩捣蚊帐御鸳纷熊孕鹤且到谴后拣闷剐湍棋兆兄糯睦退纤版扮催诸试处单卵厌咽脖漆危镑戏庙答焰客困梨才妈廖牺氓壤匡犊专圣吧郴旨蜂得婚笨床羹且鹅蜕搁垄痞每缆誊疾挟护噎晤姬烃待铆拥溯膊巡锭饮踞任遥匪弓召逝屡甲招押眯者窜吉雨喉论露穿校渔憨纵淌幼得穿釜诺栽淡喊金震鸳埋遂垮柜适则附术四烂缩犯予锚彤悟彭春示掏裔盘珊扎氖对猎空适在弓匆衰角放改戍摹惧融延冉撞咙琳榷咯瑰脾呜招维搁酉蹦给薪武彭畔让踪牺子剃亮郑肆挝车

3、鉴咋距扩窖疯没种怒蕉暇瞎振诅扇榨涂丰厉哗酋钩沁亦勃熊叼窿掂聪粟迈飘爱醇蒂腋审藏驶准 南京信息工程大学硕士学位论文城市生活垃圾焚烧发电厂环境防护距离的研究姓名：吴旸申请学位级别：硕士专业：环境科学指导教师：朱庚富20090501摘要近年来，我国城市化进程逐渐加快，城市生活垃圾产生量逐年增加，垃圾焚烧发电技术由于其“无害化、减量化、资源化的优势，逐渐成为垃圾处理的一个重要发展方向。我国越来越多的城市开始关注和采用此技术，与此同时垃圾焚烧发电项目周围的环境问题也日益成为人们关注的焦点。环境防护距离是为了保护垃圾焚烧发电项目周围环境及人群健康而制定的项目与周围居民区、学校及医院等公共设施的控制间距。目

4、前我国大多数垃圾焚烧发电项目环境防护距离的确定仅考虑的是恶臭污染物的无组织正常排放，但由于垃圾焚烧发电项目污染物的特殊性，应同时将二嗯英类作为环境防护距离确定的相关污染因子。此外，由于发生环境风险时的危害性，也应将非正常排放作为划定环境防护距离的依据。因此，本文主要基于不同排放状况(正常与非正常排放)二嗯英类及恶臭污染物的排放来研究垃圾焚烧发电厂的环境防护距离。本文以生活垃圾焚烧发电项目为对象，以保护环境及人群健康为目的，在对垃圾焚烧发电基本工艺以及产污状况分析的基础上，提出了确定环境防护距离的原则和方法。最后通过徐州市某城市生活垃圾焚烧发电厂的案例研究，对环境防护距离方法中的直接计算法(模式

5、预测法)进行了实际应用。本文通过研究旨在为城市生活垃圾焚烧发电项目提供一个符合行业特点、简单易操作的环境防护距离的计算方法，希望具有一定的借鉴意义和参考价值。关键词：城市生活垃圾焚烧发电，环境防护距离，二嗯英类，恶臭，扩散模式abstract with the development of urbanization，the generation of municipal solid waste (msw)is increasing year by year,the technology of municipal solid waste incineration(ms w19 power gen

6、eration gradually becomes an important direction of development because of its“harmless，reduction and recycle”a growing number of cities in china have begun to pay attention and to adopt this technology,at the same time，environmental issues around the project of mswi power generation also become the

7、 focus of peoples attention environmental protection zone is the distance between the mswi project and the surrounding residential areas，schools，hospitals and other public facilities the purpose of environmental protection zone is to protect the environment and the health of population that around t

8、he project of mswi power generationat present，most of the definitions of environmental protection zone which exhaust under unorganized normal stateowing to the pollutants of mswi power generation have special characteristic，it is necessary to take the dioxins as the relevant pollutant of determining

9、 the environmental protection zonemoreover, because of the dangers of environmental risks，the abnormal emissions of pollutants should be taken as the delineation of environmental protection zone alsothis paper mainly reasearched the environmental protection zone of mswi power generation on the basis

10、 of two emission conditions(normal and abnormal)of the malodor pollutants and dioxins this paper took the mswi power generation projects as。the object，and the purpose was to protect the environment and the health of population，and then brought up the principles and the methods of environmental prote

11、ction zone 011 the basis of researching the technology of mswi power generation and the consideration of pollutants emissionfinally,this paper took the mswi power plant in xuzhou as an instance which practice application of direct calculation method(model prediction method)of the environmental prote

12、ction zonethrough studying the environmental protection zone of the municipal solid waste incineration power plants，this paper tried iito find a characteristic simple operation according with industrial feature distance calculating method of the waste incineration power generation projecthoped it wo

13、uld have some model significance and reference value key words：municipal solid waste incineration(mswo power generation， environmental protection zone，dioxins，malodor，diffusion model i学位论文独创性声明本人郑重声明： 1、坚持以“求实、创新的科学精神从事研究工作。2 o本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。3、本论文中除引文外，所有实验、数据和有关材料均是真实的。4、本论文中除引文和致谢的内容

14、外，不包含其他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。5、其他同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了声明并表示了黼。.名：垃日期：硷旦。笸!圭学位论文使用授权声明本人完全了解南京信息工程大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版：有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅；有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索：有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。作者签名：血日期华南京信息工程大学硕士学位论文11研究背景第1章绪论111 城市生活垃圾概况城市生活垃圾(municipa

15、l solid waste，msw生活中或为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废物以及法律、行政法规规定视为生活垃圾的固体废物。随着我国城市规模的扩大、自由市场的开放、居民消费结构的改变以及旅游事业的发展， 垃圾产生量逐年增加il】。由于垃圾产生量的难统计性，常以垃圾清运量来代替垃圾产生量。1990到2006年间我国垃圾清运量【241如图11示。訾r恤咖| 心蜒捌爹_臀黝9形弦黝贸嘲矽甲秽砰髑黟乃碱贸?夥瓢瑕”黑缓蓼。p一k、j 等?， 、堍p j 缀蚤呷秀2r 霪； 秀 、髫以镶瓿b?。m。诎?b哪?。o。，编忆。_缸直s.二t一一，。t.静沌。纛毛j!*珊o。“jki_。*一i乱ili

16、矗jtkuikl?电?毯氇n甘 卜o h o oo oo o o o西o oo o w-4 h h v-4 v-4 h h h n n 图1-1 19902006年我国垃圾清运量如图11示，我国垃圾清运量2000年以前基本上处于平稳增长阶段，2000年后增长速度加快，由于我国加强了废弃物的管理和回收利用，2006年垃圾清运量有下降的趋势。112 城市生活垃圾处理从世界范围看，目前比较成熟的垃圾处理方法是卫生填埋、堆肥和焚烧。(1)卫生填埋卫生填埋是垃圾的最终处置手段，也是应用得最早、最为广泛的垃圾处理手段。卫生填埋【11是一种从传统的垃圾堆填发展起来的，对垃圾渗滤液和填埋气体进行控制的垃圾填埋

17、方式。卫生填埋is,61技术较成熟，具有处理量大、操作和管理简单、投资和运行费用低等特点， 同时具有很强的适用性，尤其适用于填埋场征地便利、水文地质条件好、地区气候干旱、年蒸发量大于年降雨量、垃圾中无机物含量高的地区。卫生填埋的缺点：侵占大量土地资源； 们扣舳们加o堕塞笪星三垦奎堂堡主堂垡堡兰垃圾渗沥液和散发的臭气对土壤、地表水、地下水和大气造成长期严重污染；垃圾堆放场所是蚊蝇和病源菌滋生的地方，同时产生的沼气易发生爆炸，威胁居民的健康和安全。(2)堆肥堆肥【11是利用微生物，有控制地促进垃圾中可降解有机物转化为稳定的腐殖质的生化过程。目前较好的堆肥方式是动态高温堆肥。高温堆肥法71是在一定的

18、条件下，依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，使垃圾中可降解的成分在微生物作用下转化为稳定的腐殖质的生物化学过程。堆肥的优点【51是投资成本小，操作简单。但是堆肥并不能处理全部的垃圾，它只是针对垃圾中易腐的或可被微生物降解的有机塑料等废弃物不能被微生物分解，必须进行分选，另行处理。另外，长期施用堆肥产品的土壤易造成杂质在土壤表层的沉积，若垃圾中的病原体杀灭不彻底，也易造成二次污染。(3)焚烧焚烧法【7】是一种高温热处理技术，其原理是在高温条件下，使垃圾中的可燃成分与空气中的氧发生剧烈化学反应，放出热量，转化为高温燃烧气体和性质稳定的固态炉渣。焚烧处理的优点111如下所述： 能够使垃圾

19、的无害化处理更为彻底。经过高温焚烧处理，垃圾中除重金属以外的有害成分充分分解，细菌、病毒能被彻底消灭，尤其是对于可燃性致癌物、病毒性污染物、剧毒有机物，焚烧法几乎是唯一有效的处理方法。垃圾减量化效果明显。垃圾中含有大量的可燃物质，焚烧处理可以使垃圾的体积减少90左右，重量减少80一85，焚烧处理是目前所有垃圾处理方式中减量化最为有效的手段。可实现垃圾的资源化利用。垃圾焚烧产生的热量可以回收利用，用于发电或供热，焚烧产生的炉渣可以作为生产水泥的原材料或用于制砖。对环境的影响较小。现代垃圾焚烧技术进一步强化了对焚烧产生的有害气体的处理， 通过采用先进的焚烧技术和严格的烟气处理工艺，能够大大减少垃圾

20、焚烧产生有害气体的排放。能够节约大量的土地。焚烧厂占地面积小，如建设一座日处理1000t垃圾的焚烧厂， 只需占地100亩，若按运行25年计算，可处理垃圾8,320，000t。而且可以在靠近市区的地方建设，可缩短垃圾的运输距离。(4)垃圾处理的发展趋势我国垃圾处理仍以填埋为主，但填埋所占比率在逐年减少。原因是填埋场的污染严重， 2塑塞堕星三垦奎堂堡主堂垡丝苎同时很多填埋场对垃圾产生的沼气无任何收集或处理设施，直接外排，这样不但污染了空气， 而且对填埋场本身的安全运行也构成了严重威胁。垃圾堆肥处理技术的应用也处于相对萎缩的状态，主要是因为我国垃圾进行混合收集， 没有进行严格的分类，使得堆肥处理存在

21、肥效低、玻璃及塑料等杂物多、堆肥成本高等诸多问题【。焚烧处理技术由于“无害化、减量化、资源化”的优点，逐步受到有关政府部门重视， 并出台了一些相关政策为垃圾焚烧技术的应用创造了良好的发展环境，我国垃圾的焚烧处理呈现出增长的态势。我国垃圾处理的发展趋势如图12示。百分比1 图12我国垃圾处理的发展趋势(数据来源f248loj) 113 环境防护距离研究的必要性当前我国垃圾产生量逐年增加，对环境凸现出其“无害化、减量化、资源化”的优势，逐渐成为垃圾处理的一个重要的发展方向。国家计委已经将垃圾发电列为一种新型能源，给予了大量的优惠政策支持fl”。近年来，由于国家产业政策的支持和焚烧技术的发展，我国垃

22、圾焚烧发电厂的建设数量增长迅速。但是我国垃圾焚烧技术尚处于起步和发展阶段，焚烧带来的污染问题不容忽视。垃圾焚烧发电厂不仅会如其他发电厂一样产生废气、废水、废渣等污染物，同时垃圾贮存发酵还会产生氨、硫化氢、甲硫醇等令人感到厌恶的恶臭气体，此外垃圾焚烧会产生二嗯英类剧毒性物质，二嗯英类物质被世界卫生组织列为毒性最强的物质，它具有很强的生物毒性、免疫毒性和内分泌毒性，一旦进入人体后不能分解也不易排出，国际癌症研究中心已将其列为人类一级致癌物质12，1 31。垃圾焚烧发电厂在运行过程中，还可能会发生许多不确定的环境风险性事故，导致污染物的超标排放，对周围的环境存有很大的隐患。环境保护部、国家发展和改革

23、委员会及国家能源局联合下发的环发2008182号关于进一步加强生物质发电项目环境影响评价管理工作的通知(以下简称通知)的附件指出垃圾焚烧发电项目应根据恶臭污染物的排放并适当考虑环境风险评价结论，提出合理的环境防3南京信息工程大学硕士学位论文护距离，作为项目与周围居民区以及学校、医院等公共设施的控制间距，作为规划控制的依据【i引。环境防护距离是保障人群免受垃圾焚烧发电厂产生的污染危害的最小安全距离。环境防护距离的研究不仅对垃圾焚烧发电厂新建项目的选址和改建、扩建工程的管理提供科学的技术支持，而且对保障人群健康、减少环境纠纷、节约企业建设投资、合理利用土地资源等都具有十分重要的意义。因此，进行垃圾

24、焚烧发电厂环境防护距离的研究就显得非常重要了。12国内外研究现状121 城市生活垃圾焚烧发电垃圾焚烧在国外已有100多年的历史。20世纪70年代中期，由于受资源和能源危机的影响，发达国家的垃圾处理不断向“资源化”迈进，垃圾电站开始迅猛发展。我国从20世纪80年代中期首次引入垃圾焚烧发电技术，至今仅有20多年的时间。(1)欧洲1870年，欧洲第一座垃圾焚烧炉在英国帕丁顿镇投入运行。1896年汉堡第一座垃圾焚烧炉开始规律性运行，不久，欧洲许多大城市开始进行垃圾焚烧。当时最为典型的是丹麦哥本哈根垃圾焚烧炉，它不仅位于城市中心，同时开始利用垃圾焚烧进行发电嗍。2厂，共有5台滚动炉排式锅炉，年处理垃圾4

25、00，000t，后来英国在诺丁汉泽西及考文垂各郡都先后建起了比较大的垃圾电厂【161。德国在20世纪70年代中叶只有垃圾焚烧炉7台，年处理垃圾总量为718，000t，可供全国41的居民用电，到1985年的时候，焚烧炉已增加至46 台，年处理垃圾量占该年垃圾产生量的30，约8,000，000t左右，可向2120万人供电，上世纪90年代初，德国已经拥有50余座从垃圾焚烧回收能量的装置以及10多座垃圾焚烧发电厂，1995年德国垃圾焚烧发电的受益人口已达到50【17】。虽然垃圾焚烧发电发展迅速，但欧洲处理垃圾的首选仍是垃圾填埋，2004年欧洲产生的垃圾中大约有45被填埋而只有18被焚烧。然而，欧洲有些

26、国家的垃圾焚烧率相对较高，如丹麦的垃圾焚烧率占本国垃圾处理量的55，瑞典的垃圾焚烧率占本国垃圾处理量的461si。(2)美国美国于1901年就提出了垃圾焚烧处理方法，当初主要目的是使垃圾减容。但由于焚烧烟气处理技术的落后并没有得到广泛的应用，随着技术的进步，美国自上世纪80年代起投资70亿美元，兴建了90座垃圾焚烧发电厂，年处理垃圾总能力达到30，000，000t，至上世纪90年代，美国已建400座焚烧j-t19】。2002年到2006年，美国垃圾增长速率为25，进行4南京信息工程大学硕士学位论文焚烧处理的垃圾约占垃圾总量的74，目前美国垃圾发电量已达2700mwl201。美国每年用于焚烧的垃

27、圾主要为商业和工业垃圾，家庭垃圾只占总垃圾的5左右【2。美国底特律市拥有世界上最大的日处理垃圾4000t的发电厂。夏威夷垃圾焚烧发电厂是美国环境治理的典范，它装有2台垃圾焚烧炉，日处理能力为2126t，可提供全市6的电力， 它不仅把垃圾转换成了电能，同时其废气排放完全符合国家污染物排放标准，焚烧的灰渣也不会对环境造成任何污染【191。(3)日本日本最早的垃圾焚烧发电站于1965年建于大阪市。20世纪90年代初，垃圾焚烧设备的数量为1841座，1992年用于直接焚烧的垃圾占垃圾总产生量的743t221，全国垃圾发电能力达360mw。1 996年，全国共有垃圾焚烧发电厂1 854座，大城市的垃圾焚

28、烧发电厂规模大都在600td以上【l】。日本垃圾焚烧发电技术发展很快，在日本约有80的固体垃圾被送入垃圾焚烧炉进行焚烧231。(4)中国1985年，我国f242叼在深圳建立第一座垃圾焚烧发电厂，引进了日本三菱重工生产的两台炉排式垃圾焚烧炉，日处理垃圾150t，配置了500kw的汽轮发电机组来发年又上了一台杭州锅炉厂制造的垃圾焚烧炉(引进日本三菱重工技术)，1996年开始二期工程建设，工程应用异重循环流化床垃圾焚烧新技术，建设了三套垃圾焚烧装置，并对日本进口垃圾焚烧炉进行改造，同时新建一台3000kw的发电机组，工程于1998年8月正式投入商业运行，这是我国首座拥有自主知识产权的大型垃圾焚烧发电

29、系统。2000,-2003年我国建成了20多个日垃圾处理量在200t以上的焚烧装置，主要在上海、广州、深圳、杭州、郑州、哈尔滨等大城市以及苏州、宁波等一些中等城市应用。规模最大的纯垃圾焚烧处理装置日垃圾处理量为1800t，发电装机容量为18mwt261。2007年国家发改委、建设部及国家环保总局(现为环境保护部)联合印发的全国城市生活垃圾无害化处理设施建设“十一五”规划指出截至2005年底，我国垃圾焚烧发电厂共48座，在建的垃圾焚烧发电厂13座弘71。2008年国家发改委发布的可再生能源发展“十一五”规划指出到2010年，我国垃圾发电装机容量将达到500mw，重点在经济较发达、土地资源稀缺地区

30、， 特别是南方地区的大城市(主要是直辖市、省会城市和沿海及旅游城市)建设垃圾焚烧发电厂【2引。台湾地区的垃圾焚烧发电技术发展也非常迅速，20世纪90年代初垃圾焚烧发电刚刚起步，截至到2007年底，台湾正在运行的垃圾焚烧发电厂达到22座，垃圾焚烧日处理能力达到23，250tt291。5堕塞笪星三堡奎堂堡主兰垡丝茎122 环境防护距离(1)国外日本的有明垃圾焚烧发电厂【301建在市中心，而且是风景名胜区内，建于1994年，垃圾处理量400td，该厂环保要求比较高，所有设备都包在厂房内，连烟囱也建成了建筑物形状， 外面看更像是一个标志性建筑物，厂区周围没有任何臭气，厂房内也没有臭气，是垃圾焚烧发电厂

31、与周围环境与居民“零距离”的典型实例，同时此垃圾焚烧发电厂也成了提高居民环保意识的宣传样板，每年有大量学生、居民参观、考察垃圾焚烧处理情况。鉴于人们对垃圾焚烧发电厂的敏感性与质疑性，国外很多学者都开始研究垃圾焚烧发电厂对厂址周边环境及居民的影响。fedefico cangialosi，gianluca intini，lorenzo linberti等人对意大利塔兰托市垃圾焚烧发电厂周围的环境状况进行健康风险评价的结果表明，垃圾焚烧厂排放的污染物并未超过标准限值，研究结果同时表明垃圾焚烧厂附近居民的癌症死亡率低于当地平均的癌症死亡率311。sohta,skudyama o，aozasa,t等人对

32、日本shintone村的垃圾焚烧发电厂周围的居民进行了10年(19851995)的癌症死亡调查统计，焚烧场下风向1-lkm内的死亡人数占调查统计总人数的42，11-2kin的死亡人数约占调查人数的20，但作者认为不能简单的将垃圾焚烧发电厂周围的高癌症死亡率与垃圾焚烧发电厂联系起来，应进行更加深入的研究【321。(2)国内张益，赵由才【331认为垃圾焚烧发电厂边界以外500 111范围内应避开集中居住区。环发【2008182号通知建议新改扩建的垃圾焚烧发电项目的环境防护距离不得小于300 m114】。jenshi bwang，mao-sung wang，edward ming-yang wu等人

33、对台湾一座日处理能力为1350t的垃圾焚烧发电厂排放的二嗯英类物质进行了评价。结果表明，垃圾焚烧发电厂与周围环境中的二嗯英类物质并没有明显的相关性；同时作者认为垃圾焚烧发电厂并不是周围环境中二嗯英类物质的主要来源，可能其他的固定排放源才是环境中二嚼英类物质的主要贡献源m。13技术路线与主要内容131 技术路线本文研究的技术路线如图13示。6南京信息工程大学硕士学位论文城市生活垃圾焚烧发电厂环境防护距离的确定徐州市某城市生活圾焚烧发电厂环境防护距离案例研究：-。.。臣：母!圈一.ji 图1-3本文研究的技术路线13。2 主要内容本文的主要内容包括以下几个方面： (1)垃圾焚烧发电技术、污染物的产

34、生及环境保护概述垃圾的特性及垃圾焚烧发电技术的工艺流程；概述烟气、恶臭、废水、灰渣、噪声等污染物的产生及相应的治理措施。(2)确定环境防护距离的原则根据相关政策与理论提出确定环境防护距离的三条原则：污染物种类的识别、环境风险的考虑及环境流行病学调查的参考。(3)环境防护距离的方法提出确定环境防护距离的直接计算法，即模式预测法，同时简单分析了类比分析法确定环境防护距离的要点。在资料充足的前提下，建议用综合法即直接计算法与类比分析法相结合的方法确定垃圾焚烧发电厂的环境防护距离。(4)案例研究以徐州市某垃圾焚烧发电厂为例进行环境防护距离确定通过对徐州市某垃圾焚烧发电厂具体情况的了解，利用此项目的工程

35、分析数据及徐州市全年的气象资料，应用eiaproa2008、eiaa26、matlab等软件对确定垃圾焚烧发电厂环境防护距离的直接计算法进行了实际应用。7南京信息工程大学硕士学位论文第2章城市生活垃圾焚烧发电工艺及环境保护21主要原料城市生活垃圾211 组成垃圾的组成很复杂，其组成成分受自然环境、经济发展水平、居民生活水平、城市规模、居民生活习惯等多种因素的影响【11。总体来说，垃圾主要可分为有机(1)有机物厨余：主要指居民家庭厨房、单位食堂、餐厅、饭店、菜市场等处产生的高含水率、易腐烂的垃圾。由于此类垃圾含有大量的水分，使得垃圾总含水率增加，热值下降。纸类：主要指家庭、办公场所、流通领域等产

36、生的纸类废物。纸类属易燃有机物，热值高。一般来说，经济发展水平较高的城市中此部分的含量较高。塑胶：主要指垃圾中的皮革、橡胶和各种塑料等废物。这部分垃圾也属于易燃有机物， 热值高，难生物降解。布类：主要指纺织类废物，属易燃有机物，热值较高，中等可生物降解，在垃圾中所占的比例不如纸类和橡胶高。果皮：主要指各种瓜果的皮、核，含水率高，易生物降解，性质与厨余类似。竹木类：主要指各种木材废品、树木及落叶等，与纸类同属纤维类有机物，易燃热值较高。(2)无机物玻璃：主要指各种饮料或药品的玻璃瓶。金属：主要指各种饮料的金属包装壳及其他的金属品等，与玻璃类成分相似，此部分在垃圾中含量较低。杂物：主要指煤灰、渣土

37、、碎石等，主要源于燃煤和街道清扫垃圾。212 物理特性垃圾的物理性质与组成密切相关，常随其构成物性质和比例的改变而变化。一般用容重、空隙率和含水率来表示垃圾的物理性质【36】。(1)容重。垃圾在自然状态下，单位体积的质量称为容重。垃圾容重是选择和设计贮存容器、收运机具或管道大小、计算确定处理利用构筑物和填埋处置场规模等必不可少的参数。般而言，经济发达、居民生活水平较高的大城市由于垃圾中轻质有机物含量高，容重偏低；而中小城市，特别是北方城市，由于垃圾中重质无机物(主要为炉灰渣)含量高，容8南京信息工程大学硕士学位论文重偏高。(2)空隙率。空隙率是指垃圾中物料之间空隙的容积占垃圾堆积容积的比例，它

38、是垃圾通风能力的表征参数，并与垃圾的容重相互关联。容重小的垃圾，其空隙率一般较大，空隙率越大，越有利于垃圾的通风。因此，空隙率广泛用于焚烧炉内垃圾强制通风的阻力计算和通风机参数的确定；影响空隙率的主要因素是物料尺寸、物料强度和含水率。(3)含水率。水分是垃圾处理过程中所关心的一个重要参数，其值的高低直接影响着垃圾处理过程的正常进行，且在垃圾分选过程中，垃圾中的水分也将影响到垃圾的筛分和空气分选及物料的运输等。垃圾的含水率定义为单位质量垃圾之含水量，它是个较易变化的物理量，其值随垃圾成分、季节、气候等条件变化，研究表明垃圾含水率与有213 化学特性垃圾化学特性的表征参数主要有挥发分、灰分、灰分熔

39、点、元素组成、固定碳及发热值等371。垃圾的化学性质对选择垃圾处理和回收利用工艺十分重要。(1)挥发分。又称为挥发性固体含量，它是近似反映垃圾中有机物含量多少的参数。(2)灰分及灰分熔点。灰分是指垃圾中不能燃烧也不能挥发的物质，它是反映垃圾中无机物含量多少的参数。(3)元素组成。主要指c、h、o、n、s及灰分的百分含量。垃圾中化学元素组成是很重要的特性参数。测知垃圾化学元素组成可估算垃圾的发热值，以确定垃圾焚烧方法的适用性，也可用于垃圾堆肥化等好氧处理方法中生化需氧量的估算。(4)发热值。发热值是指单位质量有机垃圾完全燃烧，并使反应产物温度回到参加反应物质的起始温度时所放出的热量。垃圾的发热值

40、对分析燃烧性能，判断是否选用焚烧处理工艺提供依据。目前，我国垃圾的平均发热值为5000kjrkg，在一些较大的城市，垃圾发热值可以达到60007000kjkg【241。按照建标20011213号要求，进入焚烧炉的垃圾平均低位热值应高于5000kjkg，以保证垃圾稳定完全燃烧，有利于控制污染网。22工艺流程221 工艺流程图垃圾焚烧发电是通过对垃圾的高温焚烧消除垃圾中大量的有害物质，达到无害化、减量化的目的，同时利用回收到的能量进行供电、供热，达到资源化t39。垃圾焚烧发电的基本工艺流程如图21示。某个现代垃圾焚烧发电系统如图22示。9南京信息工程大学硕士学位论文图2-1垃圾焚烧发电基本工艺流程

41、图口3】222 工艺流程系统简介垃圾焚烧发电基本工艺流程中的各系统分述如下： (1)前处理系统前处理系统也称为垃圾接受与贮存系统，其一般工艺流程如下： 垃圾由运输车运入垃圾焚烧发电厂，经过地衡称重后进入垃圾卸料平台，按控制系统指定的卸料门将垃圾倒入垃圾贮坑。(2)垃圾焚烧系统垃圾焚烧系统的一般工艺流程如下： i垃圾贮坑卜-叫吊车抓斗卜叫进料漏斗卜-剖进料滑槽卜叫焚烧炉i r1 r1 r1 r一1_ 垃圾焚烧系统与工艺流程的其他系统都密切相关。吊车抓斗从垃圾贮坑中抓起垃圾，送入进料漏斗，漏斗中的垃圾沿进料滑槽落下进入焚烧炉。垃圾在炉内与热空气接触，进行升温、干燥、点火、燃烧、燃烬，燃烧后的炉渣落

42、入炉渣贮坑。世界上焚烧炉的种类较多，大体分为四种：机械炉排烧炉、垃圾热解气化焚烧炉(cao)。目前我国应用的焚烧炉型主要是机械炉排焚烧炉和流化床焚烧炉。(3)余热利用发电系统余热利用发电系统包括余热利用系统与汽轮机发电系统两部分。焚烧炉后设置余热锅炉，然后利用余热锅炉所产生的蒸汽驱动汽轮发电机发电，以产生电能。其工艺流程如下： loie西； 螺噼鲁裂型划gg旱鲁崔堕室堕星三堡奎兰堕主兰垡笙奎汽轮机发电系统主要是用来将余热锅炉产生的蒸汽转换成电能，根据余热利用方案的不同，焚烧发电厂一般可选取凝汽式、抽气式及背压式三种类型汽轮机。(4)烟气处理系统烟气处理系统主要是去除烟气中的固体颗粒物、硫氧化物

43、、氮氧化物、氯化氢等有害物质，以达到烟气排放标准，减少环境污染。烟气净化系统是垃圾焚烧污染控制的关键。(5)灰渣处理系统灰渣处理系统一般有以下几种工艺流程： (6)助燃空气系统助燃空气系统的一般工艺流程为： 助燃空气系统是垃圾焚烧发电厂中一个非常重要的部分，它为垃圾的正常燃烧提供了必需的氧气，它所供应的送风温度和风量直接影响到垃圾的燃烧是否充分、炉膛温度是否合理、烟气中的有害物质是否能够减少。(7)废水处理系统垃圾焚烧发电厂中废水的主要来源有：垃圾渗滤液、洗车废水、垃圾卸料平台地面清洗水、灰渣处理设备废水、锅炉排污水、洗烟废水等。不同废水中有害成分的种类和含量各不相同，因此应采用不同的处理方法

44、和处理流程。目前常用的废水处理工艺组合为：混凝沉淀+生物处理法、分段混凝沉淀法、膜处理+生物处理法、活性污泥法+接触氧化法、生物处理法+活性炭处理法、生物处理法+混凝沉淀+过滤法。(8)自动控制系统为了推进各个系统设备自动化管理向更高水平发展，实现垃圾供料、垃圾焚烧一体化、自动化，引进了垃圾焚烧炉自动化燃烧控制系统。由于计算机的应用，垃圾焚烧炉的运行管理除了日常操作实现了自动化，些非日常的操作也实现了自动化，例如：垃圾焚烧炉、汽轮机的启动与关闭等。垃圾焚烧系统自动化的范围，大致可分为以下三个方面：设施运行管理必须的数据处理自动化；垃圾运输车及灰渣运输车的车辆管理自动化；设备机器运行操作的自动化

45、。12南京信息工程大学硕士学位论文23污染物的产生231 烟气(1)粉尘焚烧烟气中的粉尘是垃圾焚烧过程中产生的微小无机颗粒物质，可以分为由于物理原因产生的粉尘和由于热化学反应产生的粉尘。物理原因产生的物、可燃物的灰分等，另外，发生不完全燃烧时，未燃碳分、纸灰等也会成为粉尘的一部分。热化学反应产生的粉尘是指高温燃烧室内氮化的盐类，在烟气冷却后凝结成的盐颗粒331。(2)酸性气体1,41,42】氯化氢(hci) 垃圾中含有塑料和多种有机氯化物材料，如聚氯乙烯(pvc)、含氯消毒或漂白的废弃垃圾等，当这些垃圾被焚烧时，有机氯化合物分解便产生hci。此外，厨余中还含有nacl 等无机氯化合物，这些物质

46、与排放气体中含有的s02反应也会产生hcl(该反应的温度是430540(2)。反应式如下： qqcl,+q专cq+马o+hci naci+s02+02+0专na2s04+hcl 氟化物产生于垃圾中氟碳化物的燃烧，如含氟塑料废弃物、含氟涂料等，形成机理与hcl相似，但产生量较少。硫氧化物(sox) s02通常是由垃圾中含硫化合物(如橡胶、轮胎、皮革)焚烧时氧化所形成的，另外当垃圾焚烧以煤助燃而使用高硫分煤时，也会产生s02。s02在空气和日光的作用下形成s03， s03被雨水冲淋会形成酸雨。反应式如下： cxhyozsp+qc02+h,o+s02 sd2+d2一册氮氧化物(nox) 垃圾焚烧产生

47、的nox主要来源于垃圾中有机氮化物。垃圾在炉内高温燃烧时，有机氮化物先热解产生n、cn、hcn等中间产物，再与氧气发生反应生成nox。还有少量nox 来自空气成分中氮的热力燃烧(1100以下)。反应式如下： cxhyozn p+02_col+h20+n02+no 2+d2哼no+nq 13南京信息工程大学硕士学位论文一氧化碳(co) co是垃圾中有机物不完全燃烧产生的。焚烧炉在运行过程中，由于局部供氧不足或温度偏低等原因，有机物中的碳元素一部分被氧化成c02，部分被氧化成co。反应式如下： c+nc0+cn cq+c专cd c+h，o辛co+h， 在入炉垃圾成分、焚烧炉结构一定的条件下，烟气中

48、的co浓度完全取决于燃烧组织状况，因此烟气中co浓度可作为判断垃圾是否完全燃烧的指标。(3)二嗯英类性质及毒性a、性质二嗯英类h3451，实际上是一些氯化多核芳香化合物的总称，是由2个苯环通过与1个氧原子或2个氧原子连接而生成的芳香烃族化合物，其苯环上不同位置上的h被cl取代形成了一系列的化合物，共有210种同分异构体，其中多氯二苯并对二嗯英(pcdds)有75 种，多氯二苯并呋喃(pcdfs)有135种，合称二嗯英类(以下简称二嗯英)，总的英文简写为pcddfs。其结构式如图23示。pcdds pcdfs (polychlorinated dibenzop-dioxins)(polychlo

49、rinatcd dibenzofurans) 多氯二苯并对二嚼英多氯二苯并呋喃图2-3二嚼英的分子结构式二嗯英蒸气压很低，在标准状态下低于72x10巧pa，在一般环境温度下不易从表面挥二嗯英具有难溶于水、难分解及能溶于脂肪的特性，易在土壤和生物体内沉积，在土壤中降解的半衰期为12年，在空气中光化学分解的半衰期为83天，在人体内的半衰期平均为7 年，可以通过食物链中的脂质发生转移和生物富集h“耵。 b、毒性美国环保局(environmental protection agency,epa)确认的有毒二嗯英有30种，其中包括pcdds 7种、pcdfs 10种、多氯联苯(pcbs)13种，以毒性大

50、、致癌作用强的2，3，7， 8四氯代二苯并二嗯英(2，3，7，8tcdd)为代表。根据epa 1995年的报告，二嗯英是迄14南京信息工程大学硕士学位论文今人类发现的毒性最强的物质，其对人类健康的影响超过了20世纪60年代ddt对人类健康的影响【491。1 997年国际癌症研究中心(the international agency for research oil cancer iarc)将2，3，7，8tcdd列为一级致癌物，其毒性相当于氰化钾(kcn)的1000倍13】。二嗯英化合物的毒理学效应如表21示。表2-1二嚼英化合物的毒理学效应1491 影响毒理效应对激素、受体、生长因固醇类激素

51、(雄性激素、雌性激素、肾上腺皮质激素、胸腺激素、胰岛素、维生素子调节的影响a、e、g、f)和受体(tgaa：tgfb；illb；illc等) 雄性生殖系毒性爱墨，霾篆笼莩雾篓霪；睾丸萎缩：睾丸结构异常；生殖器大小异常；雄性化激素雌性生殖系毒性毳鼻霍力下降：流产死胎无保持胚胎的能力)；软巢功能下降、消失：子宫内其他影响嚣嘉毳篱麦萎、脾、胸腺、皮肤、牙齿b糖尿病；体重减轻；消瘦综合症：糖和为评价二嗯英对人体健康的潜在效应提出了毒性当量的概念，并通过毒性当量因子(toxic equivalent factors，tefs)来折算。1988年北大西洋公约组织(north atlantic trea砂o

52、rganization，nato)规定了所谓的国际毒性当量因子(international toxic equivalent factors， i-tef)，1 997年世界卫生组织(world health organization，who)考虑到2，3，7，8氯取代二嗯英对不同生物的毒性存在差异，提出了i-tefwho的毒性当量因子，规定2，3，7，8 tcdd的毒性当量因子为1，其余16种2，3，7，8氯取代的二嗯英毒性当量因子根据评价的生物种类的不同有所变化。在我国2000年6月实施的生活垃圾焚烧污染控制标准(gwkb32000)$(现已被gbl84852001代替)开始采用i-tef

53、t50-53,环境中二嗯英毒性当量(t0xic equivalem quantity, teq)可通过下式进行计算侈3j：teq=(二嗯英毒性同类物浓度tef) (2一1) 式中：tefi一二嗯英同类物毒性当量因子，如表2-2示。表2-2二嗯英同类物毒性当量因子表【531 产生一般认为，有氯和金属元素存在的条件下，有机物燃烧均会产生二嚼英。通过分析发现， 15堕室笪星三矍奎兰堡主兰垡鲨茎垃圾中含有2050的有机物，这些有机物如聚氯乙烯、氯苯、氯酚、纸草木等均含有有机氯，厨余中含有无机氯(如氯化钠、氯化镁等)，这些化合物在一定温度、水分和金属催化条件下都会转化为二嗯英。二嗯英的来源吣4】主要有以

54、下四种： a、垃圾本身含有二嗯英； b、垃圾中含有具有氯置换基的苯环，即所谓的二嗯英前驱物，例如氯苯酚(pcb)、氯苯(cb)、氯酚(cp)等物质，前驱物合成二嗯英： c、垃圾本身虽不含苯环，但是含有一些通过高温反应可以产生二嗯英或二嗯英前驱物的有机氯化合物(如氯乙烯、四氯乙烷、三氯甲烷)，前驱物再合成二嗯英； d、垃圾中含有一些不含氯的有机物、炭以及hci、c12、naci、aicl3等无机氯化合物， 这些物质在燃烧过程中形成二嗯英。(4)重金属重金属类污染物源于焚烧过程中垃圾所含重金属及其化合物的蒸发。该部分物质在高温下由固态变为气态，一部分以气态的形式存在于烟气中，如汞；另有相当一部分重

55、金属分子进入烟气后被氧化，并凝聚成很细的颗粒物；还有一部分蒸发后附着在焚烧烟气中的颗粒物上，以固态的形式存在于焚烧烟气中331。232 恶臭垃圾焚烧发电厂恶臭污染源，主要是混合垃圾中的有机物发酵产生的强烈异味。垃圾中厨余、果皮类有机物一般以蛋白质、脂肪与多糖类(淀粉、纤维索等)有机物形式存在。这些有机物在好氧、厌氧细菌的作用下发酵、腐烂、分解，期间会逐渐产生多种恶臭污染物。同时，原始垃圾还含有很多细菌、病毒等有害微生物，这些微生物可能以气溶胶方式散发到空气中形成恶臭。垃圾焚烧发电厂恶臭污染物来源有多处，如垃圾贮坑的泄漏、渗滤液中臭气的逸出、垃圾车辆停留散发出来的臭气等。233 废水垃圾焚烧发电厂的废水包