（北京建筑大學(xué) 城市雨水系統(tǒng)與水環(huán)境省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中—荷污水處理技術(shù)研發(fā)中心，北京100044）
摘 要：剩余污泥處理/處置目前在我國似乎已成為比污水處理本身更為棘手的問題。為此，有關(guān)污泥處理/處置技術(shù)路線選擇近年來成為熱點(diǎn)話題。“扔”與“燒”兩種極端處置方式因投資懸殊爭議最大，但在“扔”已幾近無路可走的情況下，污泥干化后焚燒在能量平衡、基建投資、還是運(yùn)行費(fèi)用等方面較其它選項(xiàng)已被確認(rèn)為是一種終極選擇。然而，國人“談燒色變”，普遍認(rèn)為除投資外，焚燒過程產(chǎn)生的二噁英、重金屬以及NOx等尾氣污染物可能危及環(huán)境與健康。對此，從二噁英等污染物在污泥焚燒過程產(chǎn)生原理出發(fā)，闡述它們的生成過程及其含量，論述對它們的控制與處理技術(shù)，并結(jié)合國內(nèi)外排放標(biāo)準(zhǔn)審視國內(nèi)污泥焚燒實(shí)例中尾氣污染物排放濃度。最后，得出二噁英等尾氣污染物在焚燒過程中產(chǎn)生的含量本來就不高，再輔以成熟的控制與處理技術(shù)，完全可以消除人們過分擔(dān)心的尾氣泄露以及健康威脅問題，并以發(fā)達(dá)國家相應(yīng)技術(shù)報(bào)告予以輔正。
關(guān)鍵詞：污泥焚燒；尾氣；二噁英；重金屬；NOx；控制/處理
剩余污泥是污水處理的副產(chǎn)物，長期以來在我國被看作一種企業(yè)的負(fù)擔(dān)。目前，我國的剩余污泥年產(chǎn)量約為4 400萬t/yr（80%含水率）；到2020年，年產(chǎn)量預(yù)計(jì)將達(dá)5 100 t/yr[1]。填埋與土地利用終將走向末日，干化后焚燒已被確認(rèn)為一種終極選擇[2]。然而，污泥焚燒在大多數(shù)國人眼中，不僅成本高而且焚燒產(chǎn)生的尾氣中有二噁英、重金屬以及NOx等污染物，會(huì)對環(huán)境以及人體健康構(gòu)成危害。
事實(shí)上，污泥脫水、干化后直接焚燒無論在能量平衡、基建投資、還是運(yùn)行費(fèi)用方面并不比厭氧消化后再焚燒顯得高昂，污泥干化后直接焚燒作為綜合處理/處置手段其實(shí)是一種能量、費(fèi)用均較為節(jié)省的有效途徑[2]。
對污泥焚燒所擔(dān)心的二噁英、重金屬以及NOx等尾氣污染物是否會(huì)成為阻礙污泥焚燒的絆腳石? 對于這個(gè)問題確實(shí)需要從產(chǎn)生原理、潛在危害到控制/處理技術(shù)、成套設(shè)備等方面進(jìn)行全面審視，以揭開這些尾氣污染物的面紗，徹底消除人們“談燒色變”的心理障礙，為的是推動(dòng)污泥干化、焚燒實(shí)際而廣泛應(yīng)用。
1尾氣污染物生成
1.1二噁英生成、危害及其影響因素
二噁英類物質(zhì)是多氯代二苯并-對-二噁英（PCDDs）和多氯代二苯并呋喃（PCDFs）的總稱，它們屬于氯代三環(huán)芳香化族化合物，其化學(xué)結(jié)構(gòu)示于圖1。由于氯原子數(shù)目和位置的不同，可構(gòu)成75種PCDDs和135種PCDFs；其中，有17種（2、3、7、8位全部被氯原子取代）二噁英具有毒性。在發(fā)達(dá)國家，把具有209種異構(gòu)體的共平面多氯聯(lián)苯（PCBs）也看作為二噁英，其中，12種PCBs具有毒性。二噁英毒性與異構(gòu)體結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系，對各異構(gòu)體毒性大小評價(jià)以毒性最強(qiáng)的2、3、7、8-四氯二苯并二噁英（2、3、7、8-TCDDs）作為基準(zhǔn)，利用2、3、7、8-TCDDs的毒性當(dāng)量（TEQ）來表示各異構(gòu)體的毒性，被稱之為毒性當(dāng)量因子；2、3、7、8-TCDDs毒性當(dāng)量因子定義為1，其他衍生物毒性為其相對值，常用計(jì)量單位為ng-TEQ/m3 (煙氣)；所謂二噁英濃度，即為具有毒性的二噁英分子毒性當(dāng)量之和[3]。目前，我國以及歐美等發(fā)達(dá)國家大多遵循歐盟規(guī)定的固體廢物焚燒二噁英排放濃度標(biāo)準(zhǔn)：0.1 ng-TEQ/m3[3]。
詳見：中國給水排水2019年中國城鎮(zhèn)污泥處理處置技術(shù)與應(yīng)用高級研討會(huì)（第十屆）論文集
4國內(nèi)外應(yīng)用案例
就尾氣污染物中毒性最強(qiáng)的二噁英來說，美國水環(huán)境聯(lián)合會(huì)（Water Environment Federation, WEF)在正式出版物《Wastewater Solid Incineration Systems》一書中早已提及，沒有必要為市政污泥焚燒系統(tǒng)設(shè)置二噁英排放標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)槭姓勰喾贌a(chǎn)生的多環(huán)芳烴物質(zhì)（不僅包括二噁英， 還包括呋喃以及多氯聯(lián)苯酚）的排放值很低[34]。近15年來，德國、英國、西班牙等歐洲發(fā)達(dá)國家研究報(bào)告亦獲得相似結(jié)論：沒有證據(jù)表明污泥焚燒、甚至生活垃圾焚燒尾氣會(huì)對人類健康產(chǎn)生影響[5]。
從國際上近幾十年污泥焚燒實(shí)踐來看情況確實(shí)如此。加拿大Lakeview污泥處理廠污泥焚燒二噁英排放濃度僅為0.0032 ng-TEQ/m3[5~6]；日本橫濱市、藤伬市等6大污泥焚燒處理廠均建在了市中心，二噁英排放濃度只有0.01 ng-TEQ/m3[35]；全球最大的污泥焚燒廠——香港T-Park、國內(nèi)深圳上洋污泥焚燒廠二噁英排放濃度均小于歐盟最嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)0.1 ng-TEQ/m3[5~6]。甚至連瑞士蘇黎世、德國法蘭克福、德國波恩、瑞典哥德堡、奧地利維也納等城市的固體廢物（垃圾、污泥）焚燒廠均都建在市區(qū)，且二噁英排放濃度小于歐盟排放標(biāo)準(zhǔn)（0.1 ng-TEQ/m3）[5]。另外，這些實(shí)際工程案例中污泥焚燒重金屬、NOx的排放濃度亦均都低于歐盟排放標(biāo)準(zhǔn)[5~6,35]。
5結(jié)語
污泥焚燒反應(yīng)原理顯示，在800 ℃以上燃燒溫度，二噁英分解速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其生成速度。這樣，二噁英殘留在尾氣中的濃度一般不會(huì)很高，凈產(chǎn)生濃度不經(jīng)處理即可低于歐盟排放標(biāo)準(zhǔn)（0.1 ng-TEQ/m3）。再者，剩余污泥中Cl含量僅有0.06%，致使S:Cl比高達(dá)20，可以有效抑制90%以上二噁英生成。
重金屬在850 ℃焚燒溫度下，僅可能會(huì)有含量很低的Hg、Cd、Pb進(jìn)入尾氣。適當(dāng)處理后尾氣中的重金屬含量很容易達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
污泥焚燒過程也會(huì)產(chǎn)生一定含量NOx，但其產(chǎn)生量平均（471.6 mg/m3）低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)（500 mg/m3）。即使參考較為嚴(yán)格的歐盟排放標(biāo)準(zhǔn)（200 mg/m3），亦存在成熟應(yīng)用技術(shù)，可輕松做到達(dá)標(biāo)排放。
總之，二噁英等尾氣污染物在焚燒過程中的生成濃度本來就不高，再加上成熟的控制與處理技術(shù)，完全可以使人們放心，大可不必過度擔(dān)心這些尾氣污染物的泄露以及對人體健康的威脅。為此，美、歐等國家早已發(fā)布技術(shù)報(bào)告予以澄清，無需擔(dān)心污泥焚燒二噁英的產(chǎn)生，它們的產(chǎn)生濃度不經(jīng)處理直接排放濃度便已在控制標(biāo)準(zhǔn)（0.1 ng-TEQ/m3）以下。
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