珠三角垃圾焚烧汞排放量估算以及广州市大气气态汞变化特征的研究

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利用OH法对珠三角8家典型垃圾焚烧厂(6家采用炉排炉工艺和2家采用循环流化床工艺)进行现场烟气采样分析,同时采集飞灰、底渣、煤炭样品进行分析。研究结果表明炉排炉烟气平均总汞(THg)含量为51.4μg/m3,流化床娴气THg含量为19.5μg/m3,流化床工艺(CFB)烟气汞排放浓度显著低于炉排炉(p=0.002)。烟气处理过程中添加活性炭能显著减少烟气汞的排放。炉排炉飞灰THg含量为6674μg/kg,流化床飞灰THg含量为2135μg/kg,底渣中的THg炉排炉和流化床分别为70μg/kg,30μg/kg,飞灰中的汞含量要远远高于底渣。对飞灰和底渣进行粒度分析结果表明循环流化床80%的飞灰颗粒集中在5μm~90μm,而炉排炉则有80%颗粒集中在5μm~211μm;炉排炉底渣粒径80%集中在6μm~178μm之间,而流化床底渣粒径主要集中在43μm~253μm之间,这与两种不同工艺的燃烧形式有很大关系。  利用质量平衡法计算珠三角垃圾中汞含量平均值为342.2mg/t,与国内相关研究一致,要明显小于国外以前研究。原因在于很多的产品降低了汞的使用量,进入垃圾焚烧厂的汞从源头上有了明显减少。循环流化床中掺加的煤炭中汞的平均浓度0.25mg/kg,不同垃圾焚烧厂所用煤炭汞含量相差较大,因燃煤添加所产生的汞排放占到垃圾焚烧总汞排放的30%。对烟气汞排放特征评价发现垃圾焚烧烟气中Hg2+占主导优势。其中炉排炉工艺烟气汞95.5%以上为Hg2+,Hg0占4.2%,Hg0仅占0.4%,而流化床工艺烟气平均Hg2+、Hg0、HgP的比例分别为63.8%,33.6%,2.6%。由于受到掺煤燃烧的影响,流化床烟气汞排放的形态分布不如炉排炉稳定。垃圾焚烧过程中63%的汞从烟气排放,34%存在飞灰中,底渣中的汞仅占3%。  用两组数据分别计算了珠三角垃圾焚烧汞排放因子。  1.结合第一次污染源普查数据估算珠三角平均汞排放因子为204mg/t,其中炉排炉工艺的排放因子为242mg/t,流化床工艺为110mg/t;  2.实测数据测算排放因子为208mg/t,炉排炉和流化床分别为217和188mg/t。  两种方法测算的排放因子没有差异(p=0.962),炉排炉和流化床工艺汞排放因子也并无显著差异(p=0.264,0.246)。利用污染源普查数据估算2010年珠三角这两种工艺垃圾焚烧汞排放为774.2kg。其中采用炉排炉工艺的垃圾焚烧厂其Hg2+排放量为653.1kg,Hg0为27.2kg,循环流化床工艺的垃圾焚烧厂Hg2+,Hg0,HgP排放量分别为62.1kg,31.9kg,1.9kg。  利用高时间分辨率自动测汞仪(tekran 2537B),于2010-11~2011-11对广州市大气气态总汞(TGM)进行了连续1a的观测。结果表明,广州市大气气态总汞的年平均含量为4.86±1.36ng/m3,表明该地区受到了一定程度的大气汞污染,大气TGM浓度按季节表现为:春季>冬季>秋季>夏季。TGM污染呈现春高冬低的现象,气象因素如边界层、静止风是影响其季节分布不同的主要原因。日变化趋势中午最低,早晚出现两个高峰,温度对TGM日变化有很大影响。对广州市大气气态汞的可能来源分析结果表明,TGM主要来源于本地人为排放,其中市内燃煤电厂和水泥厂等人为源排放可能是广州市大气气态总汞的主要来源。
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