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城市固体废弃物的焚烧处理方式,因为其减量化、无害化和资源化的特点,在垃圾处理技术中占有重要地位。但是,如果垃圾焚烧产生的污染物如果处理不当将会继续污染环境。如何从整体角度评价和优化选择垃圾焚烧技术,尽量减低对环境的影响,生命周期分析是一个有力的工具。
本文用生命周期工具对垃圾焚烧系统进行优化。首先,从生命周期评价的角度探讨了垃圾焚烧处理流程各种环节的现有技术,初步筛选了对环境综合负面影响较小的各个环节的典型技术;随后基于这些技术环节对我国目前采用的两种焚烧系统:炉排炉焚烧系统和流化床焚烧系统进行了生命周期评价。在评价过程中,先结合国内外大量文献资料和实验数据,建立了对应的垃圾焚烧系统的生命周期清单数据库,并根据数据来源的种种不确定性因素,从可信度、完整性、时间相关性、地理相关性、技术相关性五个指标来考察其质量,并把这五个指标划分成不同等级来定量化为数据质量指示器,并据此确定了数据的概率分布函数。在对数据作敏感度分析时,将数据在清单中所对应项目总和中所占百分比称为该数据的贡献,以各数据对清单的贡献和数据质量作为标准,把数据分成四个不同的区域分别选择不同的灵敏度水平处理,最后用蒙特卡罗方法随机抽样大量数据,运用生命周期分析对比了两种焚烧系统的环境影响潜力。
研究结果表明:在全球变暖(100年)、富营养化、生态毒性(土壤)、人类毒性(空气)四种环境影响类型上流化床系统具有99.53%-100%的概率优于炉排炉系统;在酸化、人类毒性(水体)、人类毒性(土壤)三种环境影响类型上流化床系统具有89.53%-98.04%的概率优于炉排炉系统;在生态毒性(水体)上,流化床系统60.91%-66.45%的概率优于优于炉排炉系统。总体上,流化床系统至少有98.69%的概率优于炉排炉系统。最后本文优化后推荐的垃圾焚烧系统为:垃圾简单预处理后在流化床掺煤(≤70kg/ton)焚烧,渗滤液浓缩后返喷炉膛处理。喷雾干燥法对垃圾焚烧的烟气进行净化,并用绿矾对烟气净化产物飞灰进行后继处理后送填埋场填埋,底渣经磁选等过程后直接填埋。提高垃圾发电效率,开发用电耗较少的垃圾焚烧设备有助于提高垃圾焚烧系统的环境表现。
应用不确定型生命周期模型的分析还发现:大气排放是两种系统的关键环节,在向大气排放的物质中,HCl、Pb、Hg和NOx是环境影响潜力的主要贡献源,发展垃圾焚烧技术时应该重点关注。