（北京建筑大学 城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室 中—荷污水处理技术研发中心，北京100044）
摘 要：剩余污泥处理/处置目前在我国似乎已成为比污水处理本身更为棘手的问题。为此，有关污泥处理/处置技术路线选择近年来成为热点话题。“扔”与“烧”两种极端处置方式因投资悬殊争议最大，但在“扔”已几近无路可走的情况下，污泥干化后焚烧在能量平衡、基建投资、还是运行费用等方面较其它选项已被确认为是一种终极选择。然而，国人“谈烧色变”，普遍认为除投资外，焚烧过程产生的二噁英、重金属以及NOx等尾气污染物可能危及环境与健康。对此，从二噁英等污染物在污泥焚烧过程产生原理出发，阐述它们的生成过程及其含量，论述对它们的控制与处理技术，并结合国内外排放标准审视国内污泥焚烧实例中尾气污染物排放浓度。最后，得出二噁英等尾气污染物在焚烧过程中产生的含量本来就不高，再辅以成熟的控制与处理技术，完全可以消除人们过分担心的尾气泄露以及健康威胁问题，并以发达国家相应技术报告予以辅正。
关键词：污泥焚烧；尾气；二噁英；重金属；NOx；控制/处理
剩余污泥是污水处理的副产物，长期以来在我国被看作一种企业的负担。目前，我国的剩余污泥年产量约为4 400万t/yr（80%含水率）；到2020年，年产量预计将达5 100 t/yr[1]。填埋与土地利用终将走向末日，干化后焚烧已被确认为一种终极选择[2]。然而，污泥焚烧在大多数国人眼中，不仅成本高而且焚烧产生的尾气中有二噁英、重金属以及NOx等污染物，会对环境以及人体健康构成危害。
事实上，污泥脱水、干化后直接焚烧无论在能量平衡、基建投资、还是运行费用方面并不比厌氧消化后再焚烧显得高昂，污泥干化后直接焚烧作为综合处理/处置手段其实是一种能量、费用均较为节省的有效途径[2]。
对污泥焚烧所担心的二噁英、重金属以及NOx等尾气污染物是否会成为阻碍污泥焚烧的绊脚石? 对于这个问题确实需要从产生原理、潜在危害到控制/处理技术、成套设备等方面进行全面审视，以揭开这些尾气污染物的面纱，彻底消除人们“谈烧色变”的心理障碍，为的是推动污泥干化、焚烧实际而广泛应用。
1尾气污染物生成
1.1二噁英生成、危害及其影响因素
二噁英类物质是多氯代二苯并-对-二噁英（PCDDs）和多氯代二苯并呋喃（PCDFs）的总称，它们属于氯代三环芳香化族化合物，其化学结构示于图1。由于氯原子数目和位置的不同，可构成75种PCDDs和135种PCDFs；其中，有17种（2、3、7、8位全部被氯原子取代）二噁英具有毒性。在发达国家，把具有209种异构体的共平面多氯联苯（PCBs）也看作为二噁英，其中，12种PCBs具有毒性。二噁英毒性与异构体结构有很大关系，对各异构体毒性大小评价以毒性最强的2、3、7、8-四氯二苯并二噁英（2、3、7、8-TCDDs）作为基准，利用2、3、7、8-TCDDs的毒性当量（TEQ）来表示各异构体的毒性，被称之为毒性当量因子；2、3、7、8-TCDDs毒性当量因子定义为1，其他衍生物毒性为其相对值，常用计量单位为ng-TEQ/m3 (烟气)；所谓二噁英浓度，即为具有毒性的二噁英分子毒性当量之和[3]。目前，我国以及欧美等发达国家大多遵循欧盟规定的固体废物焚烧二噁英排放浓度标准：0.1 ng-TEQ/m3[3]。
详见：中国给水排水2019年中国城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会（第十届）论文集
4国内外应用案例
就尾气污染物中毒性最强的二噁英来说，美国水环境联合会（Water Environment Federation, WEF)在正式出版物《Wastewater Solid Incineration Systems》一书中早已提及，没有必要为市政污泥焚烧系统设置二噁英排放标准，因为市政污泥焚烧产生的多环芳烃物质（不仅包括二噁英， 还包括呋喃以及多氯联苯酚）的排放值很低[34]。近15年来，德国、英国、西班牙等欧洲发达国家研究报告亦获得相似结论：没有证据表明污泥焚烧、甚至生活垃圾焚烧尾气会对人类健康产生影响[5]。
从国际上近几十年污泥焚烧实践来看情况确实如此。加拿大Lakeview污泥处理厂污泥焚烧二噁英排放浓度仅为0.0032 ng-TEQ/m3[5~6]；日本横滨市、藤伬市等6大污泥焚烧处理厂均建在了市中心，二噁英排放浓度只有0.01 ng-TEQ/m3[35]；全球最大的污泥焚烧厂——香港T-Park、国内深圳上洋污泥焚烧厂二噁英排放浓度均小于欧盟最严格的标准0.1 ng-TEQ/m3[5~6]。甚至连瑞士苏黎世、德国法兰克福、德国波恩、瑞典哥德堡、奥地利维也纳等城市的固体废物（垃圾、污泥）焚烧厂均都建在市区，且二噁英排放浓度小于欧盟排放标准（0.1 ng-TEQ/m3）[5]。另外，这些实际工程案例中污泥焚烧重金属、NOx的排放浓度亦均都低于欧盟排放标准[5~6,35]。
5结语
污泥焚烧反应原理显示，在800 ℃以上燃烧温度，二噁英分解速度远远大于其生成速度。这样，二噁英残留在尾气中的浓度一般不会很高，净产生浓度不经处理即可低于欧盟排放标准（0.1 ng-TEQ/m3）。再者，剩余污泥中Cl含量仅有0.06%，致使S:Cl比高达20，可以有效抑制90%以上二噁英生成。
重金属在850 ℃焚烧温度下，仅可能会有含量很低的Hg、Cd、Pb进入尾气。适当处理后尾气中的重金属含量很容易达到排放标准。
污泥焚烧过程也会产生一定含量NOx，但其产生量平均（471.6 mg/m3）低于国家排放标准（500 mg/m3）。即使参考较为严格的欧盟排放标准（200 mg/m3），亦存在成熟应用技术，可轻松做到达标排放。
总之，二噁英等尾气污染物在焚烧过程中的生成浓度本来就不高，再加上成熟的控制与处理技术，完全可以使人们放心，大可不必过度担心这些尾气污染物的泄露以及对人体健康的威胁。为此，美、欧等国家早已发布技术报告予以澄清，无需担心污泥焚烧二噁英的产生，它们的产生浓度不经处理直接排放浓度便已在控制标准（0.1 ng-TEQ/m3）以下。
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