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当前,解决农村生活垃圾引起的污染是农村环境治理首要解决的问题。分散式生活垃圾热处理技术可就地处理生活垃圾,具有垃圾运输成本低、减容减量化程度高、选址容易等优点,近年来该技术在我国农村、山区等地得到了较广泛的应用。分散式生活垃圾热处理设备很大程度上解决了农村生活垃圾围城的问题,但是该设备工程化运用的经济效益和产生“三废”问题有待进一步研究,特别是这类设备处理过程中产生的“三废”排放是否能稳定达到相关国家排放标准是直接关系到该类技术能否推广的关键。本论文详细研究典型分散式生活垃圾热处理过程中产生的底渣,排放的焦油、重金属以及二噁英等污染物排放情况及控制技术,对了解分散式生活垃圾热处理过程中污染物质排放的环境风险以及降低污染物排放具有重要意义。
首先,以某公司开发的分散式生活垃圾热处理设备为研究对象,对农村生活垃圾进行源头分类收集,研究分散式垃圾热处理设备燃烧组分不同的三类生活垃圾(纸张类、餐厨类和混合类生活垃圾)的处理效率,分析三类生活垃圾燃烧过程的热量分布变化。结果表明,由于垃圾组分变化,两类分类垃圾(纸张类和餐厨类)容重显著增加,提高了单位时间热处理设备的处理量,提高了设备处理效率;分类垃圾燃烧过程炉膛温度高于混合垃圾,更有利于垃圾的完全燃烧,残渣的无害化和稳定化。
其次,分析了两种典型生活垃圾气化底渣的物化性质,结果表明底渣中含有一定量的水泥原料成分,可作为水泥生产替代原料;通过测定底渣的重金属含量和研究斑马鱼生物毒性,综合分析底渣的生态环境风险,结果表明该热处理设备产生的气化底渣生态毒性风险较低,可填埋处置。
再次,评估了焦油吸收塔对燃烧垃圾产生烟气的处理性能,结果表明该吸收塔系统能有效除油,喷淋水使用周期为9-10天,废水中氨氮的去除效率维持在60~70%,总磷的去除效率维持在80%左右;优化了吸附剂对焦油废水的处理性能,结果表明活性焦最佳投加量为100g/L,在30℃条件下饱和吸附时间为1h,可再生循环使用7次。活性焦吸附焦油废水有机物过程符合Freundlich等温模型,对COD的实际吸附效率平均约62%。
最后,考察了分散式生活垃圾热处理设备配套的烟气滴滤塔烟气净化性能,结果表明,经过滴滤塔处理后的烟气VOCs类污染物含量低于500ppm,低于《北京市大气污染物综合排放标准》(DB11/501-2007)中规定涂料、油墨和粘合剂生产行业排放标准(800ppm);在滴滤塔的作用下烟气氮氧化物、硫氧化物、氯化氢、二噁英等指标均达到《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2014)的排放标准;滴滤塔体系中的微生物在烟气的驯化作用下,ATP酶活从第7天开始逐渐增强,活菌比例从14天至28天明显提高,优势菌种Bacteroidetes、Firmicutes和Chlorobi在烟气-生物电化学系统中明显富集,二噁英类污染物去除性能增强。
综上,分散式垃圾热处理设备在适当控制燃烧条件,配套完善废水、废气处理设备的条件下,可以实现垃圾的无害化、减量化,并且“三废”排放指标达到国家相关排放标准,从而有效解决农村生活垃圾污染问题。
首先,以某公司开发的分散式生活垃圾热处理设备为研究对象,对农村生活垃圾进行源头分类收集,研究分散式垃圾热处理设备燃烧组分不同的三类生活垃圾(纸张类、餐厨类和混合类生活垃圾)的处理效率,分析三类生活垃圾燃烧过程的热量分布变化。结果表明,由于垃圾组分变化,两类分类垃圾(纸张类和餐厨类)容重显著增加,提高了单位时间热处理设备的处理量,提高了设备处理效率;分类垃圾燃烧过程炉膛温度高于混合垃圾,更有利于垃圾的完全燃烧,残渣的无害化和稳定化。
其次,分析了两种典型生活垃圾气化底渣的物化性质,结果表明底渣中含有一定量的水泥原料成分,可作为水泥生产替代原料;通过测定底渣的重金属含量和研究斑马鱼生物毒性,综合分析底渣的生态环境风险,结果表明该热处理设备产生的气化底渣生态毒性风险较低,可填埋处置。
再次,评估了焦油吸收塔对燃烧垃圾产生烟气的处理性能,结果表明该吸收塔系统能有效除油,喷淋水使用周期为9-10天,废水中氨氮的去除效率维持在60~70%,总磷的去除效率维持在80%左右;优化了吸附剂对焦油废水的处理性能,结果表明活性焦最佳投加量为100g/L,在30℃条件下饱和吸附时间为1h,可再生循环使用7次。活性焦吸附焦油废水有机物过程符合Freundlich等温模型,对COD的实际吸附效率平均约62%。
最后,考察了分散式生活垃圾热处理设备配套的烟气滴滤塔烟气净化性能,结果表明,经过滴滤塔处理后的烟气VOCs类污染物含量低于500ppm,低于《北京市大气污染物综合排放标准》(DB11/501-2007)中规定涂料、油墨和粘合剂生产行业排放标准(800ppm);在滴滤塔的作用下烟气氮氧化物、硫氧化物、氯化氢、二噁英等指标均达到《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2014)的排放标准;滴滤塔体系中的微生物在烟气的驯化作用下,ATP酶活从第7天开始逐渐增强,活菌比例从14天至28天明显提高,优势菌种Bacteroidetes、Firmicutes和Chlorobi在烟气-生物电化学系统中明显富集,二噁英类污染物去除性能增强。
综上,分散式垃圾热处理设备在适当控制燃烧条件,配套完善废水、废气处理设备的条件下,可以实现垃圾的无害化、减量化,并且“三废”排放指标达到国家相关排放标准,从而有效解决农村生活垃圾污染问题。