随着经济的快速发展和生活水平的提高, 城市垃圾问题日益突出.为实现资源的综合利用, 垃圾焚烧已成为当前城市生活垃圾处理与处置的主要技术手段.但该技术会不可避免地产生二次污染, 尤其是二
而市政污泥作为城市污水处理过程产生的另一类固体类废物, 因含有病原菌、重金属及有机物等毒害物质, 若不经处理直接排入环境, 既会造成环境污染, 也会影响人类健康.据报道, 截止2010年底, 全国城镇污水处理厂脱水污泥产生量近2200万t, “十二五”期间还将进一步增长(张韵, 2010).当前, 污泥处置已有相关的成熟技术, 如卫生填埋、堆肥、焚烧及土地利用等.因焚烧具有减量化、资源化及无害化优势, 因此, 被认为是比较可靠的污泥处理方式(曹秀芹等, 2013;Chen et al., 2012), 但污泥焚烧也会造成二
基于此, 本文选取南方某生活垃圾焚烧厂, 针对该厂在生活垃圾焚烧的基础上, 掺烧一定比例的市政污泥, 对各类型废物(膛燃烧后排放废气、炉渣、飞灰及经处理后排放废气)中排放的二
本文以南方某生活垃圾焚烧厂为研究对象, 该厂主要采用90%生活垃圾+10%的干化污泥(含水率20%~30%)掺烧技术;烟气净化系统采用半干式反应塔+活性炭喷射+布袋除尘器.废气采集:选取经炉膛燃烧后排放废气(前口), 以及经活性炭喷射、高效布袋除尘器废气处理装置后的烟囱排放废气(后口), 采样方法参照EN 1948, 采用等速采样, 采样时长大于2 h, 采样体积大于2 m3, 前、后口各采集3个废气样品.飞灰、炉渣采集:在每个废气样品采集0.5、1和1.5 h时采集经炉膛燃烧冷却后的炉渣和处理后的飞灰样品并混匀, 各采集3个.污泥采集:从待掺烧的经压滤脱水后的污泥中随机取3份后混合成1个样品.焚烧厂焚烧设施及废气处理装置见图 1.各类型废物废物产生量及工况参数情况见表 1.从表 1可以看出, 炉渣产生量较飞灰多, 前、后采样口烟气氧含量基本一致, 说明整个装置的密封性能良好.同时, 各处理设施的温度满足垃圾焚烧二
废气样品处理:滤筒和树脂用300 mL甲苯索氏抽提24 h后浓缩至2 mL, 冷凝水用二氯甲烷液液萃取3次浓缩后与甲苯抽提液合并.炉渣及污泥经冷冻干燥后研磨过200目筛, 取筛下样品, 与飞灰样品分别用300 mL甲苯索氏抽提24 h后浓缩至2 mL.所有样品提取前加净化内标.浓缩后样品依次过多层硅胶柱(从上到下依次为:酸性硅胶、中性硅胶、碱性硅胶、中性硅胶、中性氧化铝、弗洛里硅土).上样前用80 mL正己烷预淋洗层析柱, 上样后依次用120 mL正己烷、30 mL正己烷:二氯甲烷混合液(体积比为95: 5)洗脱以去除干扰物;然后用100 mL二氯甲烷淋洗, 洗脱液旋转蒸发至2 mL, 最后用高纯氮气吹扫浓缩至50 μL后加入13C标记的进样内标, 待仪器分析.
2.3 仪器分析分析仪器为HP6890HRGC和AutoSpec Premier HRMS联用分析仪.色谱条件:选用DB-5MS (60 m×0.25 mm×0.25 μm)色谱柱对17种二
质谱条件:分辨率≥10000;离子源选用EI源, 源温为300 ℃.采用选择性离子(SIM)进行测定, 电离能为35 eV, 离子化电流为600 μA.
2.4 质量保证与质量控制采用13C同位素内标稀释定量法对废气、炉渣、飞灰及污泥中二
由表 2可知, 前口排放烟气中二
由表 2可知, 其他3类固体废物中二
为初步判断生活垃圾掺烧污泥与不掺烧污泥两种工况时二
各类型废物中17种二
飞灰、炉渣与污泥中17种二
炉渣中PCDDs和PCDFs平均含量分别为62.4和62.6 ng·kg-1(图 2d), 其中, PCDDs以OCDD(均值46.8 ng·kg-1)和1, 2, 3, 4, 6, 7, 8-HpCDD(均值12.1 ng·kg-1)为主, PCDFs以OCDF(均值20.8 ng·kg-1)和1, 2, 3, 4, 6, 7, 8-HpCDF(均值19.5 ng·kg-1)为主.这与现有研究对底渣中二
有学者指出, 垃圾焚烧过程中若PCDFs/PCDDs>1, 二
而对于后口废气, PCDFs/PCDDs < 1, 发生的是前驱物反应.这可能是由于炉膛燃烧后的某些分解产物在降温过程中重新合成或燃烧后废物中本身含有的二
为进一步探明二
同样结合本研究的生产工艺(图 1)和工况信息(表 1)进行分析, 推断各类型废物中二
为掌握垃圾焚烧厂二
结合各类型废物中17种单体二
1) 生活垃圾掺烧10%的市政污泥后, 后口排放废气相对于前口废气, 二
2) 各类型废物中, 前口废气以1, 2, 3, 4, 6, 7, 8-HpCDF和OCDD为主, 后口废气以OCDD和OCDF为主.所有废气样品除123789-HxCDF外, 其余单体浓度随氯原子增加而增大.飞灰、炉渣及污泥中主要单体集中在OCDD、1, 2, 3, 4, 6, 7, 8-HpCDF、OCDF和1, 2, 3, 4, 6, 7, 8-HpCDF, 3类固体样品中PCDDs单体浓度随氯原子增加而增大.从垃圾焚烧二
3) 不同类型废物中二
4) 各类型废物的毒性当量排放因子的线性关系研究结果显示, 2, 3, 4, 7, 8-PeCDF、1, 2, 3, 6, 7, 8-HxCDF、1, 2, 3, 6, 7, 8-HxCDD和1, 2, 3, 7, 8, 9-HxCDD对总毒性排放因子贡献最大, 且呋喃类(PCDFs)对总毒性排放因子强于二
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