重庆市垃圾焚烧厂汞的分布特征与大气汞排放因子研究

垃圾焚烧是大气汞的重要排放源之一.为了解重庆市垃圾焚烧行业大气汞污染水平,研究选取了重庆市典型生活垃圾焚烧厂和医疗垃圾焚烧厂,采用美国环保署的30B标准方法对烟气汞排放进行了现场测试,同时采集垃圾焚烧后的飞灰和炉渣样品进行分析.结果表明,测试得到生活垃圾焚烧厂和医疗垃圾焚烧厂排放的烟气中汞质量浓度分别为(26.4±22.7)μg·m-3和(3.1±0.8)μg·m-3;生活垃圾和医疗垃圾焚烧飞灰中汞含量分别为(5 279.2±798.0)μg·kg-1和(11 709.5±460.5)μg·kg-1.生活垃圾焚烧过程中仅0.7%汞残留在炉渣中,65.3%在飞灰中,烟气排放占34.0%,脱汞效率为66.0%;医疗垃圾焚烧过程中0.2%汞残留在炉渣中,67.5%存在飞灰中,烟气排放占32.3%,脱汞效率为67.7%.实测得到重庆市生活垃圾焚烧和医疗垃圾焚烧厂大气汞排放因子分别为(126.7±109.0)μg·kg-1和(46.5±12.0)μg·kg-1.与国内珠三角地区生活垃圾焚烧厂相比,重庆市生活垃圾焚烧厂的大气汞排放因子较低.     

基于国内实测燃煤电厂烟气汞排放估算的不确定度

参照测量不确定度评定与表示的国家技术规范,基于近年来我国燃煤电厂常规污控设备协同脱汞的现场测试数据(文献报道和实测值)及各省原煤w(汞)的实测值,初步构建了国内燃煤电厂烟气汞排放不确定度的计算方法,并以2010年的燃煤量、污控方式布局为基础,计算了该年度汞排放的不确定度. 结果表明:2010年我国燃煤电厂烟气汞排放的总不确定度为48.8t,占平均排放总量的34.3%;其中60.2%源于污控设备脱汞效率的不确定度,39.8%源于原煤w(汞)的不确定度;采用ESP(静电除尘)、ESP+WFGD(静电除尘+湿法脱硫)、SCR+ESP+WFGD(选择性催化还原脱硝+静电除尘+湿法脱硫)和FF(袋式除尘)大气污控组合的机组各存在6.0、32.2、9.7和0.9t的烟气汞排放不确定度,分别占各对应机组烟气汞排放量的19.3%、32.8%、84.6%和53.6%,其中SCR+ESP+WFGD污控组合烟气汞排放的相对不确定度最大. 随着我国烟气脱硝工作全面推行,2015年以后,SCR+ESP+WFGD污控措施(组合)的机组所占比例将会提高到66%以上,如果仍以现有数据为基础,则来自SCR+ESP+WFGD污控措施(组合)机组的烟气汞排放不确定度将会大幅增加,因此急需增加对该类装置脱汞效率的实测样本数量.      

生活垃圾焚烧厂垃圾的汞含量与汞排放特征研究

垃圾焚烧是大气汞的重要排放源之一,为了解垃圾焚烧厂入炉垃圾中的汞含量和焚烧汞排放特征,本研究选取了上海、广州和芜湖市3座典型生活垃圾焚烧厂,对入炉垃圾进行连续采样分析,采用OH法对排放烟气进行采样测试,同时采集焚烧飞灰和炉渣样品进行汞含量分析.结果表明,上海、广州、芜湖市生活垃圾焚烧厂入炉垃圾中汞含量分别为(0.39±0.04)、(0.57±0.05)、(0.27±0.08)mg·kg~(-1).广州市焚烧厂排放烟气汞质量浓度为(9.5±3.9)μg·m~(-3),烟气中Hgp、Hg~(2+)、Hg~0分布比例分别为(0.9±0.8)%、(89.0±5.4)%、(10.1±4.6)%;芜湖市焚烧厂排放烟气汞质量浓度为(24.1±6.0)μg·m~(-3),烟气中Hgp、Hg~(2+)、Hg~0分布比例分别为(1.0±0.8)%、(65.4±27.6)%、(33.6±27.5)%;不同焚烧工艺排放烟气中Hg~(2+)的分布比例不同.广州、芜湖市焚烧厂脱汞效率分别为96.7%、33.7%;上海、广州、芜湖市垃圾焚烧厂大气汞排放因子分别为(0.156±0.016)、(0.019±0.002)、(0.178±0.027)mg·kg~(-1),广州市焚烧厂大气汞排放因子略低于韩国、日本的生活垃圾焚烧厂,上海、芜湖市垃圾焚烧厂大气汞排放因子与国内部分生活垃圾焚烧厂相接近.     

珠三角地区生活垃圾焚烧厂汞的排放特征

利用OH法对珠三角8家垃圾焚烧厂(6家采用炉排炉工艺,2家采用流化床工艺)进行烟气采样,同时采集飞灰、底渣、煤炭样品进行分析.研究结果表明,珠三角炉排炉焚烧烟气平均总汞(THg)排放浓度为(51.4±28.3) μg·Nm^-3,流化床为(19.5±13.6) μg·Nm^-3.炉排炉飞灰THg含量为6674 μg·kg^-1,流化床飞灰THg含量为2135 μg·kg^-1,底渣中炉排炉THg含量为70 μg·kg^-1,流化床为30 μg·kg^-1.飞灰中的汞含量要远远高于底渣.垃圾焚烧过程中炉排炉70.8%的汞由烟气排放,26.3%存在飞灰中,底渣中的汞仅占2.9%.流化床工艺烟气汞排放占总汞排放的33.2%.利用质量平衡法计算珠三角垃圾中汞含量平均值为0.293 mg·kg^-1,流化床工艺因添加燃煤所产生的汞排放占到垃圾焚烧总汞排放的31.6%.     

水泥窑协同处置生活垃圾焚烧飞灰的汞排放特性及管控措施探讨

生活垃圾焚烧飞灰资源化利用主要途径之一是作为生产水泥原料。飞灰中富集了高浓度的汞、镉、铅等重金属。新型水泥窑的工艺特点导致高挥发性的汞无法固化在水泥熟料中,汞主要随烟气外排。当水泥窑处置飞灰规模较大、飞灰中汞含量较高时,如不采取控制措施,会导致水泥窑排放烟气中汞浓度超过标准限值。分别从机理分析、数据统计演算及实际检测结果多方面进行了验证,提出应加强对水泥窑协同处置飞灰过程中汞污染的认识及监督管理,探索有效的汞排放控制途径,确保汞排放达标。     

聚苯硫醚(PPS)掺炭纤维协同飞灰脱除气态汞的实验研究

利用汞蒸气发生器产生的单质汞和烟气中的一些主要气体成分模拟烟气条件,在固定床实验系统上分别进行了燃煤飞灰、聚苯硫醚(PPS)掺炭纤维及燃煤飞灰和PPS掺炭纤维联合对燃煤烟气中Hg0的脱除实验研究.结果表明:燃煤飞灰和PPS掺炭纤维对Hg0的吸附是物理吸附和化学吸附的共同结果,它们各自的脱汞效率分别可达27%和65%左右...     

燃煤烟气污染物控制装置协同脱汞特性研究

采用Ontario Hydro方法对某100MW燃煤机组进行了烟气汞取样测试,获得了选择性催化还原（SCR）脱硝装置、静电除尘器（ESP）和湿法烟气脱硫装置（WFGD）对烟气汞形态转化和脱除特性规律.借助程序升温脱附（TPD）、扫描电子显微镜分析（SEM）和X射线荧光光谱分析（XRF）等方法探究了飞灰对汞的吸附特性及吸附后汞的热稳定性.结果表明,在75% MCR和85% MCR不同的机组负荷下,SCR+ESP+WFGD对烟气总汞（Hg^T）的联合脱除率分别为92.83%、81.66%.SCR对元素汞（Hg⁰）的氧化率与燃煤氯（Cl）含量正相关,Cl含量为500mg/kg时,氧化率高达96.18%.ESP在完全脱除颗粒汞（Hg^P）的同时对Hg⁰和氧化态汞（Hg²⁺）的平均脱除率分别为12.73%和27.79%,ESP飞灰中的未燃尽炭和金属氧化物（Al₂O₃、Fe₂O₃）是吸附气态汞的关键组分,汞在飞灰表面主要以HgCl₂、HgS（红色）和HgO的形态存在,高于190℃时会分解再释放.WFGD对Hg²⁺的平均脱除率为91.10%,并能将部分Hg²⁺还原成Hg⁰,存在明显的汞二次释放问题.     

管道喷射活性炭脱除焚烧炉烟气中的多环芳烃

针对我国城市生活垃圾的特点,在一台小型流化床装置上进行了垃圾焚烧试验,研究了管道喷射活性炭对16种多环芳烃(PAHs)的脱除效果.结果表明,垃圾原料和炉渣中主要是4环和5环PAHs;飞灰中以3环、4环、5环PAHs占主导地位;烟气中3环和4环PAHs最多;随着活性炭投加量的增大,烟气中PAHs浓度降低,飞灰中PAHs含量和PAHs总去除率增加;在试验范围内,PAHs脱除率为76%～91%.     

基于污泥掺烧的某生活垃圾焚烧厂烟道气、飞灰及炉渣中的二噁英特征

以我国南方某生活垃圾焚烧厂掺烧10%市政污泥的生活垃圾为研究对象,对前/后口废气、飞灰、炉渣及用于掺烧的污泥中17种二噁英的含量进行了测定,并分析了其指纹分布特征.结合焚烧工况及处理设施,从生成机理角度探讨了二噁英的排放特征、毒性当量浓度主成分特征及主要单体的排放因子线性关系.结果表明:掺烧10%的市政污泥后,废气中二噁英的去除率为99.4%,低于国家排放标准;固体废物中二噁英含量为飞灰炉渣污泥.这说明采用高温焚烧和"活性炭喷射+布袋除尘"装置不会影响掺烧10%污泥的达标排放.指纹分布特征表明,前口废气以1,2,3,4,6,7,8-Hp CDF和OCDD为主,后口废气以OCDD和OCDF为主;飞灰、炉渣及污泥中的主要单体为OCDD、1,2,3,4,6,7,8-Hp CDD、OCDF、1,2,3,4,6,7,8-Hp CDF.主成分分析显示,前口废气和飞灰中的二噁英毒性分布特征相似;炉渣和污泥的毒性分布特征相似;后口废气有自身的特征.这说明在相同工况条件下,经同一设施处理的废物中二噁英排放特征相似.排放因子分析表明,2,3,4,7,8-Pe CDF和1,2,3,6,7,8-Hx CDF、1,2,3,6,7,8-Hx CDD和1,2,3,7,8,9-Hx CDD与总毒性排放因子具有较强的线性关系,且呋喃类(PCDFs)强于二噁英类(PCDDs).     

生活垃圾渗滤液脱除垃圾焚烧飞灰中氯及重金属的实验

对比考察了纯水与城市生活垃圾渗滤液对生活垃圾焚烧飞灰洗涤脱氯脱毒效果。结果表明:纯水与渗滤液均可脱除飞灰中水可溶性氯盐(KCl、NaCl和CaClOH),对飞灰中水不可溶性氯盐(Friedel’s盐)去除效果较差。渗滤液脱氯残渣中氯含量比纯水脱氯残渣低。此外,与纯水洗涤相比,渗滤液可进一步脱除飞灰中重金属(Cu、Pb、Zn)。飞灰在洗涤过程中可吸附渗滤液中的有机物及部分重金属(Mn、As、Cr)。因此,以渗滤液替代纯水用于飞灰洗涤脱毒是一种可行的协同处置方式。