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燃煤热电厂掺烧城镇污泥的飞灰属性鉴别研究 吴高强1施晓亮1顾红波1冯宏2刘铮铮3孙建析4 1． 浙江省环境保护科学设计研究院，杭州 310007; 2． 宁波光耀热电有限公司，浙江 宁波315464; 3． 浙江省环境监测中心， 杭州 310015; 4． 浙江省医学科学院， 杭州 310007 摘要 污泥焚烧被认为是有具有良好发展前景的污泥减量化和资源化技术， 已成为目前污泥处置的主流方式。印染废 水处理设施和集中式生活污水处理厂产生的污泥环境风险属中度， 推荐采用焚烧的处置方式。通过对燃煤热电厂掺 烧污泥飞灰属性鉴别采样方法的分析和筛选， 依据 GB 5085. 12007 至 GB 5085. 62007 等相关规范对飞灰进行鉴 别， 认为燃煤锅炉掺烧少量印染污泥和生活污泥后， 其飞灰不具备危险固废特性， 可按照一般固废进行综合利用。焚 烧产生的飞灰特性取决于掺烧污泥的属性， 要求污泥焚烧项目飞灰综合利用前应按要求开展危险废物鉴别。 关键词 污泥; 飞灰; 固体废物; 掺烧; 鉴别 DOI 10. 13205/j． hjgc． 201502025 CHAＲACTEＲISTICS IDENTIFICATION OF ASH GENEＲATED BY COAL- FIＲED POWEＲ PLANT BLENDING SEWAGE SLUDGE Wu Gaoqiang1Shi Xiaoliang1Gu Hongbo1Feng Hong2Liu Zhengzheng3Sun Jianxi4 1． Environmental Science Ｒesearch Design Institute of Zhejiang Province，Hangzhou 310007，China; 2． Ningbo Guangyao Thermal Power Co． ， Ltd，Ningbo 315464，China; 3． Zhejiang Environmental Monitoring Center， Hangzhou 310015，China; 4． Zhejiang Academy of Medical Sciences，Hangzhou 310007，China AbstractSludge burning is considered to be a kind of sludge reduction and recycling technology which has good prospects for development，it is becoming the mainstream way of sludge disposal．Environmental risks of sludge which from dyeing wastewater treatment facilities and centralized sewage treatment plants are the medium ones，and the recommended disposal is burning． By analysis and filter to sampling s of ash’ s characteristics identification which is from coal- fired power plant blending sludge，ash is identified according to standards GB 5085. 1GB 5085. 6． It is recognized that the ash from coal- fired boilers blended dyeing sewage sludge and sewage sludge does not have the characteristics of hazardous solid waste，and can be utilized as general solid waste． The characteristics of ash depends on the properties of blended sludge， so the characteristics identification of ash is required before comprehensive utilization． Keywordssludge;ash;solid waste;blend;identification 收稿日期 2014 －04 －30 0引言 城镇污水处理厂污泥是污水处理过程中产生的 半固态或固态物质， 不包括栅渣、 浮渣和沉砂［1］。 污泥处理处置是城镇污水处理系统的重要组成部 分。经济较为发达的大中城市， 一般采用污泥焚烧 工艺。在有条件的地区， 国家鼓励污泥作为低质燃 料在火力发电厂焚烧炉、 水泥窑或砖窑中掺合 焚烧。 浙江省的污泥利用处置方式， 已逐步从以填埋和 就地堆放为主， 向以焚烧为主、 利用为辅的综合处理 转变。随着浙江省污泥无害化处置工作的全面推进， 各地建成了一批较为规范的污泥焚烧或掺烧处理设 施， 无害化利用处置能力大幅提升; 与此同时， 污泥焚 烧产生的飞灰量也逐年增加。 污泥本身携带的有毒有害物质通过焚烧进入飞 灰， 同时焚烧过程中二次产生的有毒有害物质也会进 入飞灰， 若上述有毒有害物质含量过高且处置不当， 会随飞灰综合利用等途径进入环境， 可能会对土壤、 地表水、 地下水以及整个生态系统产生不利影响， 因 311 固废处理与处置 Solid Waste Treatment and Disposal 此焚烧飞灰综合利用前应作危险特性鉴别。从浙江 省内现有污泥焚烧项目的实际运行和管理情况看， 飞 灰基本按一般固废进行综合利用， 而其危险特性鉴别 主要以浸出毒性检测为主， 且采样、 分析方法未严格 依照 GB 5085. 12007 至 GB 5085. 62007 见参考 文献 。 1污泥分类及推荐处置方式 浙江省污泥处理处置及污染防治技术导则 试 行 按照环境风险程度， 将污泥分为轻度、 中度和重 度等三大类， 见表 1。根据污泥的种类、 规模、 性质和 各种处置技术的环境和经济可行性， 该导则提出了对 各类污泥处置技术选择的指导意见， 具体见表 2。 表 1污泥分类 Table 1Sludge classification 污泥种类产生来源风险程度 WN01偏远乡村集中式生活污水处理设施产生的所有污泥轻度 WN02无制药、 化工、 印染、 制革和金属表面处理企业的乡镇集中式生活污水处理厂产生的所有污泥轻度 WN03无制药、 化工、 印染、 制革和金属表面处理企业的市县集中式生活污水处理厂产生的所有污泥轻度 WN04造纸 再生纸 行业的生产废水处理设施及其园区集中式污水处理厂产生的生化污泥轻度 WN05有制药、 化工、 印染、 制革和金属表面处理企业的乡镇集中式生活污水处理厂产生的所有污泥中度 WN06有制药、 化工、 印染、 制革和金属表面处理企业的市县集中式生活污水处理厂产生的所有污泥中度 WN07造纸 再生纸 行业的生产废水处理设施及其园区集中式污水处理厂产生的物化污泥中度 WN08制药、 化工、 制革行业的生产废水处理设施及其园区集中式污水处理厂产生的生化污泥中度 WN09印染行业的生产废水处理设施及其园区集中式污水处理厂产生的所有污泥中度 WN10金属表面处理行业的生产废水处理设施及其园区集中式污水处理厂产生的所有污泥重度 WN11制药、 化工、 制革行业的生产废水处理设施及其园区集中式污水处理厂产生的物化污泥重度 WN12除制药、 化工、 电镀、 制革外， 其他列入 国家危险废物名录 的所有污泥重度 表 2污泥分类处置技术参考 Table 2Classification of sludge disposal technologies 种类肥料利用土地利用建材利用金属回收垃圾焚烧危废焚烧卫生填埋安全填埋 WN01优先其次再次不适宜最后不适宜不适宜不适宜 WN02优先其次再次不适宜最后不适宜不适宜不适宜 WN03优先其次再次不适宜最后不适宜不适宜不适宜 WN04优先其次再次不适宜最后不适宜不适宜不适宜 WN05禁止优先最后不适宜其次不适宜再次不适宜 WN06禁止其次最后不适宜优先不适宜再次不适宜 WN07禁止再次最后不适宜优先不适宜其次不适宜 WN08禁止再次最后不适宜优先不适宜其次不适宜 WN09禁止再次最后不适宜优先不适宜其次不适宜 WN10禁止禁止禁止优先禁止不适宜禁止其次 WN11禁止禁止禁止不适宜禁止优先禁止其次 WN12禁止禁止禁止不适宜禁止优先禁止其次 2污泥掺烧实例 宁波光耀热电有限公司位于余姚市黄家埠镇， 是 一家以煤炭为燃料的热电厂， 于 2004 年 9 月竣工并 投入运行， 总装机规模为4 75 t/h 循环流化床锅炉， 配备总量为 46 MW 的汽轮发电机组。 热电厂于 2010 年完成对现有循环流化床锅炉的 技术改造， 增设 2 条污泥处置生产线， 用于处置该市 境内 A、 B 两家污水处理厂产生的污泥。一条生产线 采用直接掺烧的方式，将含水率约 80 的污泥通过 污泥输送泵直接喷入锅炉焚烧; 另一条生产线掺烧前 先将污泥压滤脱水， 含水率降至约 60， 再通过提升 料斗送入锅炉焚烧， 设计总处置能力为 200 t/d， 掺烧 比例 20。实际运行中， 以压滤掺烧为主， 直接掺烧 作为备用。每台锅炉炉后配备有三电场静电除尘器、 半干法脱硫装置和布袋除尘器。 A 污水处理厂于 2005 年 6 月建成并投入运行， 主要负责余姚市黄家埠镇印染园区 10 余家印染企业 废水集中处理， 设计处理能力 3 万 t/d。B 污水处理 厂于 2004 年 12 月建成并投入运行， 主要承担该市城 区及大部分平原乡镇的污水处理任务， 包括少量以印 染废水为主的工业废水， 设计处理能力 6 万 t/d。A 污水处理厂污泥属表 1 中 WN09 类， B 污水处理厂污 泥属表 1 中 WN06 类， 均属中度环境风险污泥， 优先 推荐采用垃圾焚烧的方式。 411 环境工程 Environmental Engineering 煤和污泥经锅炉焚烧后产生的飞灰包括静电除 尘器收集的粉煤灰和布袋除尘器收集的脱硫灰， 均通 过气力输送至同一灰库暂存。2013 年， 热电厂原煤 用量 23. 1 万 t， 污泥实际掺烧比例约 7. 6， 产生飞 灰 3. 7 万 t。 3危险固废鉴别方案 3. 1危险固废鉴别程序 危险废物的鉴别应按照以下程序进行 1 依据 中华人民共和国固体废物污染环境防治法 、 固体 废物鉴别导则 判断待鉴别的物品、 物质是否属于固 体废物， 不属于固体废物的， 则不属于危险废物。 2 经判断属于固体废物的， 则依据国家危险废物名 录 判断。凡列入 国家危险废物名录 的， 属于危险 废物， 不需要进行危险特性鉴别; 未列入国家危险 废物名录 的， 应按照 3 进行危险特性鉴别。3 依据 GB 5085. 12007 和 GB 5085. 62007 鉴别标准进 行鉴别， 凡具有腐蚀性、 毒性、 易燃性、 反应性等一种 或一种以上危险特性的， 属于危险废物， 其中毒性鉴 别包括毒性物质、 急性毒性和浸出毒性鉴别。 3. 2鉴别方案 3. 2. 1检测项目筛选 污泥经炉内高温焚烧， 飞灰基本不含有机物农药 类、 有机化合物和烷基汞等物质， 因此浸出毒性判定 以无机元素及化合物为主。依据 GB 5085. 6 2007， 飞灰中毒性物质主要考虑焚烧过程二次产生的二恶 英 多氯二苯并对二恶英和多氯二苯并呋喃 。急性 毒性检测项目为口服毒性半致死量 LD50、 皮肤接触 毒性半致死量 LD50和吸入毒性半数致死浓度 LC50。 腐蚀性鉴别主要检测指标为 pH。飞灰为燃煤 污 泥 燃烧产生的残余物， 已不具有易燃性和爆炸性， 也不属于废弃氧化剂或有机过氧化物， 与水或酸接触 不产生易燃、 有毒气体。 该热电厂污泥掺烧后飞灰鉴别检测项目筛选结 果及判定限值见表 3。 3. 2. 2采样方法 1 采样点位。粉煤灰和脱硫灰采样点分别位于 电除尘器和布袋除尘器下方的中间灰仓。粉煤灰和 脱硫灰成分相差较大， 因此两者需单独采样。热电厂 粉煤灰与脱硫灰产生的质量比约为 9∶ 1， 两种飞灰按 照该比例制成混合样。 2 份样数和份样量。HJ/T 2982007危险废 物鉴别技术规范 要求以一个月内的固体废物产生 表 3检测项目汇总表［2- 7 ］ Table 3Summary of the test items 检测类别检测项目鉴别标准判定限值 毒性物质含量多氯二苯并 － 对 － 二恶英 和多氯二苯并呋喃 ≥15 μg- TEQ/kg 急性毒性 LD50 白鼠经口LD50≤200 mg/kg LD50 白兔经皮LD50≤1 000 mg/kg LC50 白鼠吸入LC50≤10 mg/L 浸出毒性总汞0. 1 总铅5 总镉1 总铬15 六价铬5 总铜100 总铍0. 02 总硒1 总锌100 总钡100 总镍5 总砷5 总银5 无机氟化物100 总氰化物5 腐蚀性pH 值pH≥12. 5 或≤2. 0 量为依据， 按照表 4 确定需要采集的最小份样数。 2013 年全年飞灰产生量为 3. 7 万 t/a， 折算成月产生 量约为3 000 t/月＞1 000 t/月 ， 故其采集的最小份 样数为 100 个。飞灰原始颗粒最大粒径一般不大于 0. 5 cm， 据 HJ/T 2982007， 最小份样量为 500 g。 表 4固体废物采集最小份样数 Table 4The minimum amount of samples of solid waste collection 固体废物量 以 q 表示 /t 最小份样 数/个 固体废物量 以 q 表示 /t 最小份样 数/个 q≤5590 ＜ q≤15032 5 ＜ q≤258150 ＜ q≤50050 25 ＜ q≤5013500 ＜ q≤1 00080 50 ＜ q≤9020q ＞1 000100 3 采样方案调整。若按照 HJ/T 2982007 规定 的份样数进行鉴别， 企业需投入大量的精力和巨额的 经费。据了解， 热电厂每天处置污泥的来源、 处置量 以及掺烧方式基本一致， 因此对污泥采样频次和时间 间隔进行了适当的调整， 即根据运行工况每天等时间 间隔 1 次/h 采集粉煤灰、 脱硫灰各 20 次， 并按比例 制成 20 个混样， 连续采集 5 天， 共收集 100 个小份 样。每日采集的 20 个小份样按要求制成一个大样， 并按 GB 5085. 12007 至 GB 5085. 62007 鉴别标 准对 5 个大样进行了检测。 511 固废处理与处置 Solid Waste Treatment and Disposal 3. 2. 3运行工况 采样期间， 热电厂锅炉负荷、 用煤量、 污泥掺烧量 和石灰用量等情况见表 5。 3. 3鉴别结果 飞灰鉴别检测结果见表 6 和表 7。 表 5鉴别期间热电厂运行工况 Table 5Power plant operating conditions during identification 日期 锅炉负荷/ t h －1 用煤量/ t h －1 石灰用量/ t h －1 污泥掺烧量/ t d －1 1 号 2 号 3 号 1 号 2 号 3 号 1 号 2 号 3 号 1 号 2 号 3 号 污泥总掺 烧比例/ 03 －146254619. 89. 710. 80. 100. 100. 1053604718. 0 03 －156256609. 59. 910. 80. 140. 140. 1548554517. 0 03 －166061629. 310. 711. 10. 130. 150. 1551574717. 2 03 －176258609. 610. 010. 20. 130. 150. 1553564617. 8 03 －186457599. 19. 29. 60. 130. 130. 1559554719. 4 注 4 号炉停炉， 采样期间污泥均采用压滤掺烧方式。 表 6毒性物质含量、 急性毒性和腐蚀性检测结果 Table 6Test results of the content of toxic substances，acute toxicity and causticity 序号样品编号 毒性物质含量急性毒性腐蚀性 二恶英检测结果/ μg- TEQ kg －1 LD50 大鼠经口 / mg kg －1 LD50 大鼠经皮 / mg kg －1 LC50 大鼠吸入 / mg L －1 pH 值 1固废- 1 2014. 3. 141. 16 10 －3 ＞5 000＞2 500＞1012. 3 2固废- 2 2014. 3. 150. 51 10 －3 ＞5 000＞2 500＞1012. 1 3固废- 3 2014. 3. 160. 83 10 －3 ＞5 000＞2 500＞1012. 0 4固废- 4 2014. 3. 170. 74 10 －3 ＞5 000＞2 500＞1011. 9 5固废- 5 2014. 3. 182. 07 10 －2 ＞5 000＞2 500＞1012. 2 6判定限值≥15≤200≤1 000≤10≥12. 5， 或≤2. 0 表 7浸出毒性检测结果 Table 7Test results of leaching toxicitymg/L 序 号 样品编号总汞总铅总镉总铬六价铬总铜总铍总硒总锌总钡总镍总砷总银 无机氟 化物 总氰 化物 1固废- 10. 08 10 －3 0. 0186＜0. 001 0. 0176＜0. 005 0. 0395＜0. 001 0. 0210＜0. 031. 1400. 0161. 5 10 －3 ＜0. 0014. 81＜0. 004 2固废- 20. 15 10 －3 0. 0284＜0. 001 0. 0094＜0. 005 0. 0409＜0. 001 0. 0210＜0. 030. 9180. 02451. 2 10 －3 ＜0. 0016. 67＜0. 004 3固废- 30. 15 10 －3 0. 0284＜0. 001 0. 0247＜0. 005 0. 0420＜0. 001 0. 0216＜0. 031. 7300. 01902. 5 10 －3 ＜0. 0015. 22＜0. 004 4固废- 40. 06 10 －3 0. 0260＜0. 001 0. 0395＜0. 005 0. 0431＜0. 001 0. 0497＜0. 032. 3800. 02172. 6 10 －3 ＜0. 0015. 22＜0. 004 5固废- 50. 09 10 －3 0. 0448＜0. 001 0. 0235＜0. 005 0. 0421＜0. 001 0. 0288＜0. 031. 30000. 01981. 2 10 －3 ＜0. 0015. 90＜0. 004 6判定限值0. 1511551000. 0211001005551005 由表 6、 表 7 可知 热电厂掺烧少量印染污泥和 生活污泥后， 飞灰的毒性物质 二恶英 、 急性毒性 口服毒性半致死量 LD50、 皮肤接触毒性半致死量 LD50和吸入毒性半数致死浓度 LC50 、 浸出毒性 无 机元素及化合物 和腐蚀性 pH 值 等均不具备危险 固废特性。由此判定， 该热电厂在不改变掺烧污泥来 源、 数量和掺烧工艺的情况下， 飞灰不属于危险固废， 可按一般固废进行综合利用。 5结论 1 燃煤热电厂掺烧少量印染废水处理及集中式 生活污水处理厂等产生的中度环境风险污泥后， 焚烧 产生的飞灰不具备危险固废特性， 可按一般固废进行 综合利用。 2 目前， 污泥焚烧项目飞灰鉴别主要以浸出毒 性检测为主， 且采样方法欠规范统一。由于焚烧飞灰 的特性取决于掺烧污泥的属性和成分， 部分有毒有害 成分含量过高的污泥焚烧产生的飞灰可能具有一定 的危险特性， 因此污泥焚烧项目飞灰综合利用前应按 规范要求开展危险废物鉴别工作。 3 可在论证研究焚烧飞灰产生排放特性的基础 上编制鉴别方案， 对鉴别指标进行筛选和分析， 经专 家论证后方可开展鉴别检测， 鉴别结果最终应报地方 环保部门备案。 参考文献 ［1］城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策 试行 ［S］． 2009 －02 －18. 下转第 163 页 611 环境工程 Environmental Engineering 并长期保持稳定。当硫化钠和连二亚硫酸钠投加量 为 5时， 即可有效降低土壤中六价铬的浸出浓度， 并在较长时间 1. 5 a 内保持良好安全效果。 参考文献 ［1］周家祥， 刘铮． 铬污染土壤修复技术研究进展［J］ ． 环境污染 治理技术与设备， 2000， 4 1 52- 56. ［2］王威， 刘东华， 蒋悟生， 等． 铬污染地区环境对植物生长的影响 ［J］． 农业环境保护， 2002， 21 3 257- 259. ［3］罗建峰， 曲东． 青海海北化工厂铬渣堆积场土壤铬污染状况研 究［J］． 西北农业学报， 2006， 15 6 244- 247. ［4］裴廷权． 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