过滤在生活垃圾焚烧中对重金属的控制作用
“十一五”期间，我国全面贯彻落实科学发展观、促进区域协调发展，倡导循环经济、建设环境友好型社会。生活垃圾的焚烧处理技术也迎来了一个新的发展期。
在过去的几年中，各种各样的焚烧技术在我国都得到了工程实践和应用，如成都洛带（1200t/d）就是采用炉排技术配以先进焚烧烟气净化技术。烟气净化，尤其是重金属及二恶英的减排已成为越来越重要的课题。
1 重金属的产生及去除
对于不同类型的焚烧炉而言，与之配套的烟气污染控制（Air Pollution Control）技术必须满足处理不同种类废物的要求。废物的成分决定了焚烧烟气中污染物的种类及数量，这些污染物在排入大气之前必须得到净化。
现在各国对废物焚烧烟气净化的标准越来越严格。在最初的排放标准中仅对颗粒物的排放有限制，而在新的排放标准中还规定了必须对除颗粒物以外的污染物如CO、NOx及酸性气体进行控制，对重金属及有机污染物的排放也做了特别的限制。目前，许多先进的焚烧烟气控制技术可将有机污染物、重金属及酸性气体转化为固态，并在后续的袋式除尘器中将其以颗粒物的形式加以去除。
2 重金属的种类及排放途径
As(砷)、Be(铍)、Cd(镉)、Cr(铬)、Sb(锑)、Ba(钡)、Pb(铅)、Hg（汞）、Ag(银)9种金属常被认为有毒有害或可致癌。由于这些金属本身所固有的特性，它们在焚烧过程中不会被破坏。因此，存在于垃圾中的重金属污染物必然会随着垃圾焚烧产生的烟气从焚烧炉排出或存在于焚烧残渣中从炉底排出。重金属及飞灰颗粒物的排放途径如下图所示。
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3 过滤技术及垃圾焚烧烟气净化系统对过滤的要求
过滤技术分为“表面过滤”和“深层过滤”，应用于不同的工程工艺，其相应的产品为普通滤料和覆膜滤料。利用普通滤料过滤，最初接触滤料的粉尘会滞留在滤料表面，细粉尘穿透滤料会形成“一次尘”，使滤料孔隙率减少而提高过滤效率。而覆膜滤料就象是一层质量可控的人造一次粉尘层，利用一张质密而多孔的PTFE薄膜将粉尘全部沉积在滤料表面。随着环保要求的提高，生活垃圾焚烧烟气净化技术要求对富含重金属及二恶英的亚微粉尘实现控制，即以严格的环保要求来考量尾气排放。
4 重金属的减排
重金属污染物在烟气中的存在形式与相应金属成分的蒸发点（挥发温度）有密切关系。重金属污染物中Hg和As这两种物质以气态的形式存在于烟气净化系统内的烟气流中。由于Hg和As的挥发温度很低，因此，对这两种重金属污染物的净化较困难。然而，最近的研究表明，某些物理或化学的因素可能使As的挥发性减弱。该研究还表明，随着焚烧炉内温度的升高，As的挥发性增强，这与热力学理论是吻合的。这项研究还发现，气态形式的As占其总量的60%。还有几组测试数据表明，在焚烧残渣中含有较多As。
Hg具有极强的挥发性。这一性质决定了Hg在焚烧过程中必将以气态的形式存在于烟气中直至从烟囱排入大气为止。然而，一些研究人员认为，Hg可能以其他形式（非单质）存在于烟气中，如亚汞（Hg+）或氯化汞（HgCl2）。这些Hg的化合物成分可在较低的温度条件下发生凝聚，甚至以氧化汞（HgO）的形式存在，而HgO在较高的温度条件下仍呈固态。因此，为了减少Hg的排放，可在低温条件下采用干法吸收并辅以下列工艺：采用石灰或石灰浆液作吸收剂；使烟气的温度降至300°F（149℃）；采用袋式除尘器；添加活性炭吸附剂。由于亚微米级的颗粒物中还含有大量的Hg及其它种类的重金属，因此袋式除尘器中滤料的选择至关重要。
重金属及其化合物的凝聚方式主要有均质凝聚和非均质凝聚两种，这两种凝聚过程均在飞灰和吸收剂的表面完成并形成新的固体颗粒物。研究表明，均质凝聚过程可“双向”进行，即可在亚微米级的细小颗粒物和粒径约为10μm的较大颗粒物表面完成；而非均质凝聚过程则主要在亚微米级的颗粒物表面完成。由于细小颗粒物具有较大的比表面积，因此烟气中亚微米级的细小颗粒物比粒径较大的颗粒物所含的挥发性重金属量高得多，即挥发性重金属成分大部分存在于亚微米级的细小颗粒物上。典型的焚烧炉尾气净化系统最初的设计目的是去除飞灰，这样的设计极易导致含有大量重金属污染物的细小颗粒物排入大气中。因此，在烟气排入大气前利用净化设备高效捕集亚微米级的颗粒物就显得极为重要。尾气净化系统中使用优质的PTFE覆膜技术实现“表面过滤”后，固态重金属和吸附了重金属的亚微粉尘会被PTFE膜阻挡而接近于零排放。
某焚烧厂的“喷雾干燥吸收（SDA）+脉冲清灰布袋除尘”净化工艺，其烟气净化系统中的袋式除尘器为“GORE-TEX?覆膜滤袋”，下表为该焚烧厂烟气净化系统的重金属净化效率测试结果。
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从表中的数据可以看出，除Hg外，其它重金属的净化效率均达到99%以上，Hg的净化效率也在98%以上。
参考文献:（略）
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