上海市生活垃圾焚烧大气污染物排放标准.docx
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上海市生活垃圾焚烧大气污染物排放标准.docx
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上海市生活垃圾焚烧大气污染物排放标准
《上海市生活垃圾焚烧大气污染物排放标准》
编制说明
《上海市生活垃圾焚烧大气污染物排放标准》编制组
二零一三年六月
项目名称:
上海市生活垃圾焚烧大气污染物排放标准
编制单位:
同济大学,上海市环境监测中心
编制人员:
同济大学环境科学与工程学院羌宁刘涛,陈檬
上海市环境监测中心孙毅,王向明,孙焱婧
科技标准处项目管理:
胡颂
目录
1.任务的来源及工作过程.............................................1
1.1任务来源.....................................................1
1.2工作过程....................................................1
2.制定本标准的必要性...............................................3
2.1垃圾焚烧处理的发展状况及主要环境问题.........................3
2.2国家和本市的行业相关政策和要求..............................5
2.3城市生活垃圾处理清洁生产和垃圾焚烧大气污染防治技术的最新进展5
2.4上海地区现行大气污染物排放标准存在的主要问题.................6
3指导思想和编制原则...............................................8
3.1指导思想....................................................8
3.2编制原则....................................................8
4废弃物焚烧工艺与产生的污染物及其控制技术分析.......................................10
4.1废弃物焚烧工艺简述................................................................................10
4.2焚烧工艺主要大气污染源及污染物.........................................................10
4.3焚烧工艺主要气体污染物控制措施.........................................................12
4.4上海现有生活垃圾焚烧炉状况................................................................20
5国内外焚烧大气污染物排放标准......................................................................23
5.1欧盟2000/76/EC焚烧导则.......................................................................23
5.2美国垃圾焚烧排放标准............................................................................25
5.3一些国家和地区的生活垃圾焚烧大气污染排放标准限值......................26
6本排放标准的主要技术内容及确定依据..........................................................27
6.1适用范围与排放控制指标的确定............................................................27
6.2大气污染物排放限值制订依据................................................................27
6.3生活垃圾焚烧厂技术要求........................................................................36
6.4大气污染物监测要求................................................................................39
7实施本标准的技术、经济、管理可行性分析...................................................41
8实施本标准的环境、社会效益分析...................................................................43
1.任务的来源及工作过程
1.1任务来源
目前,我国的固体废物管理制度体系正在进一步完善。
随着各级政府和广大人民的环保意识越来越强,原有的国家标准《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2001)已不能完全适应环境保护发展的要求。
2009年9月上海市环境保护局下达《上海市生活垃圾焚烧大气污染物排放标准研究》任务,由上海市环境监测中心和同济大学共同承担。
1.2工作过程
课题组在承接任务后,对国内外相关的生活垃圾焚烧技术的发展趋势、焚烧烟气排放标准及国内外生活垃圾焚烧装置大气污染控制水平和最佳实用技术进行了调研,2010年1月进行了第一次工作汇报,听取了有关部门对标准研究重点的意见和建议。
2010年3月完成了欧盟、美国、日本、新加坡、台湾、香港、北京等国家和地区的焚烧标准的收集和比较工作,掌握了国内外制定类似标准的方法和程序,确定了本标准修订的重点。
同时还收集本市生活垃圾焚烧装置的基本信息,分析研究了本市现有生活垃圾焚烧装置的技术装备水平和大气污染物排放状况,并针对《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2001)在本市实施过程中存在的问题进行了归纳总结。
课题组还调研了本市固体废弃物处理处置的一些规划信息,在以上工作的基础上于2010年4月形成了《上海生活垃圾焚烧大气污染物排放标准》征求意见稿和编制说明的初稿。
2011年根据当时国家有关标准发展形势,形成了《上海市生活垃圾焚烧大气污染物排放标准研究》研究报告。
2013年5月上海市环保局根据当前大气污染控制形势的要求以及国家相关焚烧标准仍未出台的现状,要求加快地方大气污染控制标准的制定工作,尽快为本市大气污染控制工作提供有效抓手。
编制组成员在以往工作的基础上,进一步梳理了本市现有生活垃圾焚烧厂的相关资料,并将标准适用范围与拟修订的国标体系进行了接轨,即将原拟纳入危险废物焚烧标准的其他非危险废物及焚烧共处置设施的大气污染物排放要求调整到生活垃圾焚烧标准中。
同时,在编制标准时除制定大气污染物排放限值外,还增加了一些与大气污染控制有关的技术要求,并分别于2013年5月31和6月3日进行了两次工作汇报,6月8日召开了一次初步征求
意见会议,6月17日召开了专家咨询会,在此基础上形成目前的《上海市生活垃圾焚烧大气污染物排放标准》征求意见稿和编制说明。
2.制定本标准的必要性
2.1垃圾焚烧处理的发展状况及主要环境问题
从20世纪70年代开始,一些发达国家就开始利用焚烧垃圾进行发电。
最先利用垃圾发电的是德国和法国,目前发展最快的是美国、德国和日本。
现在美国有垃圾发电厂400多座,其中最大的垃圾发电厂装机容量达65MW,可日处理垃圾4000吨。
焚烧是欧洲处置城市生活垃圾的主要方式,但是不同国家焚烧处理垃圾所占的比例差别十分大,欧盟成员国城市垃圾焚烧所占比例差异从0-76%。
其中荷兰比例最高,占76%,丹麦56%,德国和法国分别占29%和26%。
在欧盟15个成员国和挪威及瑞士这17个欧洲国家中,有420家生活垃圾处理厂。
目前,大约25家新焚烧厂正在试运转期,另20家处于计划阶段。
日本由于土地资源紧缺,更是不遗余力的发展垃圾焚烧发电技术,垃圾焚烧发电处理率达75%,是世界上用焚烧处理城市生活垃圾比例最高的国家。
不但大城市的生活垃圾采用焚烧进行处理,市、町、村的生活垃圾也基本上采用焚烧来进行处理,1997年后日本开始全面改造已有大型焚烧设施的烟气处理设施,逐步关停二噁英排放量大的小型、非连续运行焚烧厂,代之以建设现代化大型焚烧厂,2005年日本垃圾焚烧电厂的处理规模多在500t/d左右,基本上配置有一条备用焚烧线。
新加坡的垃圾焚烧发电处理率已达100%。
目前欧洲90%以上的焚烧厂采用的垃圾焚烧炉技术是机械炉排焚烧炉。
流化床焚烧炉、旋转窑焚烧炉和热解气化技术虽有应用,但较少。
其他废弃物也常添加到生活垃圾中在机械炉排焚烧炉中进行处理,这些废物包括:
商业垃圾、工业非危险废物、污泥和某些医疗垃圾。
而日本的大型城市垃圾焚烧厂基本采用机械炉排炉,技术十分先进,烟气污染物排放控制水平非常先进,焚烧厂没有恶臭问题,二噁英的排放远远低于0.1ngTEQ/Nm3。
发达国家在利用垃圾焚烧发电技术的同时还非常重视防治二次污染,为了达到合格的排放标准,还增设昂贵的烟气处理系统以去除烟气中的有害物质,因此现代的垃圾焚烧发电厂具有较高的可靠性和相对低的环境污染。
如欧洲的现代垃圾焚烧厂高度重视烟气处理,而且处理方法日趋完善,烟气处理部分的投资占全厂建设投资的比重逐步提高,甚至高达40~50%。
不同净化系统的组合,可以满
足目前最严格的烟气排放标准,如荷兰、德国等国所执行的标准。
我国属发展中国家,近年来经济发展迅速,城市化速度加快,居民生活水平不断提高,导致城市垃圾量不断增多,2010年我国垃圾清运量已达1.58亿吨,并且每年以约4%的速度增长,据建设部相关部门统计,目前城市垃圾实际无害化处理率还不到20%,垃圾污染环境、危害群众的问题还非常突出。
因此对于很多土地资源比较紧缺的地区,发展垃圾焚烧发电技术,对垃圾进行无害化处理就成为一项具有吸引力的方法。
由于生活垃圾焚烧技术具有占地小、处理时间短、减量化显著、无害化较彻底以及可回收余热等优点,近年来在我国得到了较快发展。
1988年深圳建立了我国第一座引进日本三菱进口设备和技术的垃圾发电厂——深圳市政环卫综合处理厂日处理垃圾3×150吨,装机容量4MW)。
2000年珠海建立第一座以国产设备为主的垃圾发电厂——珠海垃圾发电厂(日处理垃圾3×200吨,装机容量
6MW)。
随后浙江宁波、杭州、上海江桥和御桥、山东荷泽、广东南海、山西太原、重庆、湖南长沙、天津、广州等多个城市的垃圾发电厂相继建成。
据2008年9月底的统计资料,全国共建设生活垃圾焚烧厂100座,其中建成56座,在建44座,超过70%的生活焚烧厂集中在我国经济最为发达的东部地区,广东、浙江、江苏和4个直辖市位居前四位,四地合计占全国生活垃圾焚烧处理总量的近六成。
上海目前生活垃圾的年产生量已跃上700万吨的台阶。
随着上海城市规模的不断增大和环保要求的提高,可供垃圾填埋的场地越来越少,采取焚烧处置(尤其是分选垃圾的焚烧处置),相比于填埋这种本市目前主要的生活垃圾处置手段,在节约土地资源,保证生活垃圾的无害化处置和再生能源等方面具有明显的优势,因此分类后垃圾的焚烧处置仍将是未来上海垃圾处理的主要方式之一。
上海市目前投入运行的2座生活垃圾焚烧发电厂,平均日处理能力2500吨,一台新建的日处理能力3000吨的生活垃圾焚烧厂已于2013年5月基本建成处于试运行阶段。
对照现行的国家标准,总体上大气污染物排放控制情况较好。
但由于城市范围的扩大,原有垃圾焚烧厂周围的土地性质正不断发生变化,公众对垃圾焚烧过程的二次污染问题日益关切,现行的国家标准的要求已落后于上海地区的社会经济发展水平。
2.2国家和本市的行业相关政策和要求
2000年5月29日,建设部、国家环保总局、科技部发布《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》,在具备经济条件、垃圾热值条件和缺乏卫生填理场地资源的城市,可发展焚烧处理技术。
2006年1月4日,国家发改委发布《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》。
2007年6月3日,国务院发布《中国应对气候变化国家方案》:
大力推进生物质能源的开发和利用,在经济发达、土地资源稀缺地区建设垃圾焚烧发电厂。
2006年10月8日,建设部发布《全国城镇环境卫生“十一五”规划》:
东部地区的垃圾处理应以卫生填埋为基础,在具备条件的城市,鼓励采用以焚烧为主或与生化处理技术多种方式进行有机组合;在西南地区,现阶段可以卫生填埋处理为主,随着经济的发展,逐步加大焚烧或生化处理技术的使用比例。
2008年3月3日,国家发改委发布《可再生能源发展“十一五”规划》:
到2010年,建成垃圾发电装机容量50万千瓦。
重点在经济较发达、土地资源稀缺地区,特别是南方地区的大城市(主要是直辖市、省会城市和沿海及旅游城市)建设垃圾焚烧发电厂。
上海正面临垃圾产量持续增长和填埋土地资源枯竭的双重压力,探索垃圾分类收集和资源化的新途径的需求已非常迫切,上海规划在老港建设一座6000吨/日焚烧厂,2013年已建成一期工程,规模3000吨/日,2015年将建成二期工程,规模3000吨/日;在金山、奉贤、崇明、青浦等区域也将规划建设不同规模的生活垃圾焚烧厂。
2.3城市生活垃圾处理清洁生产和垃圾焚烧大气污染防治技术的最新进展
城市生活垃圾的快速增长已成为世界各国城市发展普遍面临的棘手问题,为了寻求最有效的解决方案,发达国家从上世纪六、七十年代开始重视对城市生活垃圾污染防治的研究,逐步形成了填埋、堆肥和焚烧有机结合的综合处理模式。
20世纪80~90年代开始,德国、日本、美国、英国、新加坡等国家逐步引入“避免和减少垃圾产生”的减量化观念,从垃圾处理处置的末端治理向产生源的减量和分类为特征的源头减量与循环利用方向转变,从垃圾的全量焚烧向以能源转化为目标的焚烧资源化转变,从原生垃圾填埋向有机垃圾零填埋目
标的转变,从填埋、堆肥和焚烧有机结合的处理模式向可持续的生活垃圾管理模式转变。
分类垃圾的焚烧产能是当今垃圾处理过程中的重要组成部分之一。
垃圾或分类后垃圾的焚烧过程均不可避免地会出现大气污染物的排放问
题,烟气控制是当今垃圾焚烧系统中的核心技术之一。
经过几十年的发展,目前的生活垃圾焚烧烟气处理技术已相当成熟,已逐渐形成对焚烧过程全过程管理控制的综合性烟气排放控制技术体系,包括对焚烧材料的合理配伍、燃烧过程中通过控制燃烧条件和控制烟气在某些温度区段的停留时间来控制二噁英类物质的原始烟气浓度,更先进的过滤材料和更先进的布袋除尘系统设计制造安装技术实现高效的烟尘净化(烟尘浓度控制在几mg/m3以下的排放水平,从而控制重金属和二噁英这类主要以颗粒态存在的有毒污染物质的排放),现行的半干法脱酸系统向高效湿法脱酸系统,循环流化床脱酸系统的转化以适应欧盟2000/76/EC这类标准对烟气中酸性物质的控制要求,SCR,SNCR和改进炉排布风低氮燃烧等控制NOX排放技术,管道加注新型吸附材料以净化有毒有害的重金素
和二噁英类物质的技术,二噁英的催化氧化过滤技术等。
2.4上海地区现行大气污染物排放标准存在的主要问题
对于生活垃圾焚烧大气污染物的控制,上海地区目前执行的是国家2000发布的《生活垃圾焚烧污染控制标准》GB18485-2001。
现行的标准由于在10多年前制定,当时我国的生活垃圾焚烧工作刚刚起步不久,所以整体标准的要求较低,仅相当于发达国家上世纪80年代的污染控制要求。
随着国内外在焚烧和污染物排放控制技术方面的不断提高和进步,现行的GB18485-2001已难以反映和适应新需求,逐渐暴露出了其在垃圾焚烧污染物控制方面的缺陷,落后于目前上海已有的两座垃圾焚烧厂当初设计的技术装备水平,也已不适应本市现有的社会经济发展水平和环境形势。
在民众环保意识不断提高的今天,制定出符合上海实际情况,同时又在一定程度上与国际先进水平同步的生活垃圾排放标准对于在上海地区营造较为宽松的生活垃圾处理处置环境,促进科学发展观的落实具有重要的意义。
此外,国外发达国家对于固体废物焚烧的大气污染排放标准为行业的准综合性标准,如欧盟2000废弃物焚烧污染控制标准,包括了除农林业、放射性、动物组织和小型实验性焚烧装置等外的所有其它类型的废弃物焚烧过程的污染控制
要求,包括了生活垃圾、工业废物焚烧或混烧的大气污染控制要求。
而我国目前执行的行业性的标准中设有《生活垃圾焚烧污染控制标准》GB18485和《危险废物焚烧污染控制标准》GB18484(含医疗、一般危险废物、多氯联苯),而一部分不属于危险废弃物的一般工业废弃物和污泥的焚烧控制过程则缺少相应的明确的控制标准,造成在实际的环境管理、相关焚烧装置的设计施工运行中出现《大气污染物综合排放标准》GB16297、《锅炉大气污染物排放标准》GB13271、《生活垃圾焚烧污染控制标准》GB18485和《危险废物焚烧污染控制标准》GB18484难以抉择的局面。
因此有必要在现有的焚烧标准体系中增加对一般性工业废物和混烧处置装置的大气污染物排放要求。
3指导思想和编制原则
3.1指导思想
(一)以科学发展观为指导,以实现经济、社会的可持续发展为目标,以国家环境保护相关法律、法规、规章、政策和规划为依据,通过制定和实施标准,促进环境效益、经济效益和社会效益的统一;
(二)有利于保护生活环境、生态环境和人体健康;(三)有利于形成完整、协调的环境保护标准体系;(四)有利于相关法律、法规和规范性文件的实施;(五)与经济、技术发展水平和相关方的承受能力相适应,具有科学性和可实施性,促进环境质量改善;(六)以科学研究成果和实践经验为依据,内容科学、合理、可行;(七)根据上海的实际情况,参照采用国内、外相关标准和技术法规。
3.2编制原则
3.2.1与现行环境法律、法规、政策协调配套,与现行环境保护方针相一致
3.2.2考虑到标准的长期性和先进性,但又不宜“一劳永逸”
本标准制订制定过程中,既考虑长期性、先进性和前瞻性,又着眼于本市实际,既保护环境又促进生活垃圾处理、处置工作的顺利开展,在向国际先进标准看齐的同时,但又不一味模仿和照搬国外先进标准,在了解研究国际标准的基础上、考虑发展空间,扎实推进,使标准具有发展余地与前瞻性。
3.2.3着眼于技术进步,以可行技术为主要依据
本次标准对垃圾焚烧厂以最佳实用或最佳可行的技术为依据,参照欧盟2000制定排放控制要求,并在今后技术进步后,分阶段滚动提高,逐渐实现与发达国家的先进标准要求接轨,突出新标准的全面、科学、合理与严谨。
3.2.4可操作性原则:
明确控制范围、控制因子、技术方法及监测手段,使新修订的标准适应新形势下的发展要求,
3.2.5兼顾性原则
污染物排放控制要求与治理成本和技术水平兼顾,合理规定排放限值。
3.2.6控制主要污染物原则
从严控制的指标主要集中在二噁英等毒性大、对环境和人体危害严重的有毒
污染物。
这类污染物往往以颗粒物态存在,可通过对焚烧原料的进料控制和改进吸附剂注射工艺、强化烟尘净化措施等治理措施来实现控制主要和受关注的污染物的目的。
3.2.7新老污染源区别对待
对新老污染源分别参照现有设施的排放性能及国内外最佳可行技术的排放水平(向国外先进排放标准看齐)设定排放限值,并考虑现有设施升级改造的时间宽限,力求做到科学合理、技术上可靠、经济上可行,具有可操作性。
4废弃物焚烧工艺与产生的污染物及其控制技术分析
4.1废弃物焚烧工艺简述
废弃物焚烧厂的生产线包括以下构成:
废弃物的接受系统;废弃物和原材料的储存;废弃物的预处理(场内或进场前);废气焚烧进料;废弃物的焚烧炉;能量回收(如锅炉)和转化(如发电);烟气净化;烟气净化残渣处理;烟气排放;排放监测和管理;废水控制和处理,焚烧残渣管理和处理,固体残渣的排放和处置。
图4-1所示为某城市生活垃圾焚烧厂的工艺流程示意图。
从图的左边开始依次为运送、废物储存和焚烧进料、焚烧炉、焚烧蒸汽发电、烟气净化和排气筒。
该图中所示的烟气净化系统为能达到最严格排放标准的喷雾干燥+布袋除尘+湿法洗涤的流程,我国大多数的实际生活垃圾焚烧厂未设置湿式洗涤系统。
图4-1生活垃圾焚烧处理工艺示意图
4.2焚烧工艺主要大气污染源及污染物
4.2.1焚烧过程主要大气污染源
生活垃圾焚烧过程的大气污染物主要包括焚烧烟气、垃圾接受、储存、预处理和焚烧进料等环节中的恶臭气体,其他还有垃圾接受、储存、预处理和焚烧灰渣处理过程的扬尘污染。
其中最主要的污染源是焚烧烟气。
4.2.2焚烧烟气主要大气污染物分析
焚烧产生的烟气根据污染物性质的不同,可将其分成烟尘、酸性气体、重金属、有机污染物和CO等类型。
表4-1为生活垃圾焚烧烟气中的污染物类型。
表4-1生活垃圾焚烧烟气中污染物的种类序号
类别污染物名称表示符号1
飞灰烟尘PM氯化氢HCl硫氧化物
SOX2酸性气体氮氧化物
NOX汞及其化合物
Hg铅及其化合物
Pb3重金属类铊、镉及其化合物
TL+Cd二噁英
PCDDs(Dioxin)呋喃PCDFs(Furan)4
有机类其他有机物TVOC5
不完全燃烧产物一氧化碳CO
(1)飞灰的成分及形成机理
焚烧过程中产生的飞灰主要包括金属的氧化物和氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐及硅酸盐,来源于垃圾中的不熔氧化物、不挥发金属及可凝结的气体污染物质等,其含量在450~225500mg/m3之间,视运转条件、废物种类及焚烧炉型式而异。
一般来说,固体废物中灰分含量高时,所产生的粉尘量多。
粉尘颗粒大小的分布亦广,直径有的大至100μm以上,也有小至1μm以下。
(2)酸性气体的成分及形成机理
焚烧烟气中的酸性气体主要由HCl,NOx,SO2组成,形成机理如下:
(aHC1主要是垃圾中的含氯化合物、塑料(如PVC燃烧时产生的,同时,厨余垃圾中的碱金属氯化物(如NaCl,在烟气中与SO2、O2、H2O反应也会生成HC1气体。
(bNOx主要来源于垃圾中含氮化合物的分解转换和空气中氮气的高温氧化,主要成分为NO。
与大多数危废焚烧相比,生活垃圾焚烧炉的燃烧温度相对较低,因此通常情况下,烟气NOX的发生浓度要低于危废焚烧烟气。
(cSO2由垃圾中的含硫化合物氧化燃烧生成,主要成分为SO2。
(3)有机污染物的成分及形成机理
二噁英及呋喃类化合物是三环芳香族有机化合物的总称,分为3大类:
PCDDs,PCDFs和PCBs。
生活垃圾焚烧炉所排放的有机氯化合物的生成机理远较其它污染物复杂。
其中最简单的是废弃物中有机氯的挥发。
但由于已知PCDD(多氯二苯并-对-二噁英)/PCDF(多氯二苯并呋喃〕的排放量通常高
于焚烧炉进料的量,因此可以肯定燃烧过程中会产生PCDD/PCDF,其机理推断如下:
(a与其分子结构相似的化合物母体如氯苯(CPS)及多氯联苯(PCBS)在燃烧过程中在缺氧氛围中通过热还原转化而成;
(b塑料、木材等燃烧的热降解产物氯化而成;
(c在飞灰颗粒表面先驱物质被Cu、Ni、Fe等催化氯化而成。
340℃左右的温度有利于有机氯化合物的形成。
通常,有机氯化合物以气体或飞灰颗粒沉积物的型式排放,在小颗粒上的富集程度很高。
(4)重金属
垃圾中的各类金属元素在高温焚烧过程中因升华、氧化、氯化等而进入燃烧烟气,大多数以微细颗粒态存在。
重金属包括Hg、Cd、Pb、As等,主要来自垃圾中的废电池、日光灯管、含重金属的涂料、油漆等。
Hg和
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