1. ما هي معالجة حرق النفايات؟

الحرق هو عملية حرق واحتراق؛ وخلال هذه العملية تُستَهلَك جميع المواد القابلة للاحتراق وتتحوّل إلى رماد. أما معالجة النفايات بالحرق فهي استخدام الأكسدة بدرجة حرارة عالية لمعالجة النفايات المنزلية، حيث تُحرَق هذه النفايات عند درجات حرارة مرتفعة، مما يؤدي إلى تحويل المواد القابلة للاحتراق فيها إلى ثاني أكسيد الكربون وماء وغيرها من المركبات. وبعد عملية الحرق، لا يتجاوز حجم الرماد والخبث سوى نحو 20% من الحجم الأصلي للنفايات المنزلية، الأمر الذي يقلّص بشكل كبير كمية النفايات الصلبة ويسمح أيضاً بالتخلص من مختلف مسببات الأمراض.

2. ما هي حالة حرق النفايات ومعالجتها في الخارج؟

(1) الوضع الراهن لمعالجة النفايات بالحرق في أوروبا. في الوقت الراهن، تعمد الدول الأوروبية عموماً إلى تعزيز معالجة النفايات بواسطة الحرق، كما أن أعلى قرار صادر عن الاتحاد الأوروبي بشأن إدارة النفايات يدعم بوضوح ويشجع استعادة الطاقة من النفايات (والمتمثلة أساساً في عملية الحرق). ومن عام 1996 حتى عام 2007، ظل عدد مدافن النفايات في الدول الأعضاء بالاتحاد الأوروبي يتراجع باستمرار، في حين شهدت كمية النفايات المحروقة ارتفاعاً مطرداً. ووفقاً للإحصاءات، بلغ إجمالي عدد سكان الدول الأوروبية الرئيسية في عام 2006 نحو 578 مليون نسمة، فيما بلغ إجمالي كمية النفايات المنزلية المنتجة حوالي 297 مليون طن. وقد بلغ عدد محطات توليد الطاقة (والتدفئة) من حرق النفايات المنزلية 425 محطة، بينما بلغت الطاقة الاستيعابية لمعالجة النفايات بالحرق نحو 63.62 مليون طن، أي بزيادة قدرها 20% مقارنةً بعام 2001.

(2) الوضع الراهن لمعالجة النفايات بالحرق في الولايات المتحدة. في الولايات المتحدة، لطالما احتل حرق النفايات مكانةً ضمن منظومة معالجة النفايات، إذ بلغ معدل المعالجة الوطنية بالحرق نحو 14%. وفي عام 2007، كان هناك في الولايات المتحدة ما مجموعه 87 محطةً لتوليد الطاقة (والتدفئة) من حرق النفايات، موزعةً على 26 ولاية، تضمّ 220 محرقةً بطاقة إجمالية قدرها 93,943 طنًا يوميًا، حيث تمّ معالجة ما مجموعه 28.7 مليون طن من النفايات، وبقدرة تركيبية إجمالية تبلغ 2,720 ميجاواط، وبقدرة توليد سنوية تصل إلى 17 مليار كيلوواط ساعة. وتُعدّ طاقة الحرق في الولايات المتحدة ضعفَ نظيرتها في الصين، وهي متركزةً في المناطق المتقدمة اقتصاديًا في الشمال الشرقي.

(3) الوضع الراهن لمعالجة النفايات بالحرق في اليابان. في اليابان، لطالما ظل حجم معالجة النفايات بالحرق مرتفعًا. إذ يقع مصنع الحرق المركزي في طوكيو على بُعد 3.5 كيلومتر فقط من القصر الإمبراطوري الياباني؛ كما توجد سبعة محطات لتوليد الطاقة من حرق النفايات ضمن دائرة نصف قطرها سبعة كيلومترات حول القصر الإمبراطوري.

منذ ستينيات القرن العشرين، شرعت اليابان في إنشاء محطات حرق النفايات على نطاق واسع. وتُعدّ معظم محطات حرق النفايات التي يتعيّن إغلاقها بعد انتهاء عمرها الافتراضي من المحطات الصغيرة التي أُنشئت في المراحل الأولى، وقد حلّت محلّها محطات حرق نفايات كبيرة الحجم تتميّز بمستويات أعلى من مراقبة التلوث.

في تسعينيات القرن العشرين، ومن أجل تعزيز إدارة التلوث الناجم عن محطات حرق النفايات على نحوٍ أفضل، قامت اليابان بتحديث معدات حرق النفايات ومعدات معالجة غازات المداخن، ولا يزال الحرق يحتل الموقع الرئيسي في معالجة النفايات المنزلية. وعلى الرغم من انخفاض عدد محطات حرق النفايات في اليابان، فإن إجمالي كمية النفايات المعالَجة بالحرق لم ينخفض بشكلٍ ملحوظ.

في السنوات الأخيرة، انخفض إجمالي كمية حرق النفايات في اليابان انخفاضاً طفيفاً، ويعزى ذلك أساساً إلى تطبيق تقسيم النفايات وإعادة تدويرها وتقليلها، مما أدى إلى انخفاض إجمالي كمية نقل النفايات.

بوجه عام، يعتمد التخلص من النفايات في اليابان بشكل رئيسي على الحرق، فيما تزداد جهود فرز النفايات وإعادة تدويرها تدريجياً، بينما يتراجع تدريجياً حجم المعالجة بالطمر.

(4) الوضع الراهن لمعالجة النفايات بالحرق في سنغافورة. تتمثل سياسة سنغافورة في التخلص من النفايات في «تطوير وصيانة محطات حرق كافية لمعالجة جميع النفايات القابلة للحرق، وكذلك تطوير وصيانة مدافن قادرة على معالجة جميع النفايات غير القابلة للحرق والرماد الناتج عن الحرق». وتتبع سنغافورة نهجاً يتضمن الحرق الكامل للنفايات ثم دفن الرماد في المدافن. تضم سنغافورة حالياً أربع محطات لحرق النفايات وإنتاج الطاقة، ومدفناً واحداً، ومحطة نقل بحرية داعمة واحدة، تتوزع على جزرها الشمالية والوسطى والغربية والجنوبية. وباستثناء محطة أولوباندان لحرق النفايات، التي تُعدّ الأقدم بين هذه المحطات، والتي تقع على بُعد كيلومترين من المناطق السكنية، فإن باقي محطات (مواقع) المعالجة تبعد عن المناطق السكنية مسافة عشرة كيلومترات. أما مدفن شيماغاو فيستقبل أساساً الرماد الناتج عن حرق النفايات في المحطات الأربع لحرق النفايات في سنغافورة، بالإضافة إلى النفايات الصناعية ونفايات البناء غير القابلة للحرق، ومن المتوقع أن يستمر استخدامه حتى عام 2045. وتبلغ الطاقة الاستيعابية لمحطة تواز نان لحرق النفايات وإنتاج الطاقة، عند التشغيل بكامل طاقتها، 3,000 طن يومياً، وهي حالياً الأكبر على مستوى العالم. وتنتج هذه المحطة سنوياً 981 مليون كيلوواط/ساعة من الكهرباء، ما يمثل نحو 2% إلى 3% من إجمالي الطلب على الكهرباء في سنغافورة.

3. ما الوضع الراهن لحرق النفايات وتوليد الطاقة في بلدنا؟

على الرغم من أن توليد الطاقة من حرق النفايات في بلادنا بدأ متأخراً، فقد شهد تطوراً سريعاً. ففي عام 1988، أنشأت مدينة شنتشن أول محطة لتوليد الطاقة من النفايات في بلادنا، بعد أن استوردت المعدات والتقنيات من شركة ميتسوبيشي مارتن اليابانية؛ وكانت هذه المحطة هي «محطة شنتشن البلدية للمعالجة الشاملة للنفايات»، بطاقة معالجة يومية تبلغ 3×150 طناً من النفايات، وبقدرة مركبة تبلغ 4 ميجاواط. وفيما بعد، تم الانتهاء تباعاً من إنشاء وتشغيل محطات لحرق النفايات وتوليد الطاقة في كلٍّ من تشوهاي، وشانغهاي – بودونغ وبوكسي، ونينغبو، وهانغتشو، وونتشو، وسوتشو، وتشانغتشو، وتشونغتشينغ، وتشنغدو، وقوانغتشو، وفوتشو، وشيامن، وتيانجين، وبكين. وفي عام 2010، كان هناك أكثر من 170 محطة لحرق النفايات وتوليد الطاقة (والتدفئة) قيد الإنشاء أو التنفيذ في مختلف أنحاء البلاد.

4. هل يمكن حرق النفايات المنزلية؟ وهل يمكن حرقها بشكل كامل؟

أولاً وقبل كل شيء، يجب أن نشرح ما هو القيمة الحرارية: وهي الحرارة المنطلقة عند احتراق الوقود بالكامل لكل وحدة من الكتلة (أو الحجم)، أي أن الحرارة المنطلقة من الاحتراق الكامل للكيلوغرام الواحد (أو المتر المكعب الواحد) من وقود صلب (أو غازي) معين تُسمَّى القيمة الحرارية لهذا الوقود.

مع التطور المستمر لاقتصادنا الوطني والتحسين المتواصل لمستوى معيشة المواطنين، ارتفع القيمة الحرارية للنفايات المنزلية اليومية بشكل مطّرد. وتُعادل القيمة الحرارية الحالية ربع قيمة الفحم العادي، حيث تبلغ القيمة الحرارية المحددة نحو 4200 كيلوجول/كيلوغرام. وخلال عملية الاحتراق المستقرة، يمكن تماماً حرق هذه النفايات دون الحاجة إلى إضافة وقودٍ مساعد مثل الفحم أو النفط أو الغاز الطبيعي. وفي الوقت الراهن، باتت الأفران الميكانيكية ذات الشوايات المنزلية ناضجةً نسبياً، ويمكنها تماماً حرق النفايات المنزلية. كما أنّ المخلفات الناتجة عن الاحتراق تُعدّ مادةً كثيفةً ومعقمةً وغير قابلة للتلف.

5. ما هي فوائد الحرق؟ كم من الكهرباء يمكن أن تولّده طنّ واحد من النفايات المنزلية؟ كم من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون يمكن تخفيضها؟

تتميز معالجة النفايات بالحرق بمزايا «التقليل، والاستفادة من الموارد، وعدم الضرر»؛ كما أن منشأة المعالجة بالحرق تشغل مساحةً كبيرةً نسبيًا، وتُستقر النفايات بسرعة، ويكون أثر التقليل واضحًا، ويُعدّ التحكم في الروائح الصادرة عن النفايات المنزلية أمرًا سهلًا نسبيًا، بالإضافة إلى إمكانية الاستفادة من الحرارة الناتجة عن حرق النفايات. وفي الوقت الذي تُعالج فيه النفايات المنزلية بشكلٍ آمنٍ وغير ضارٍ وبكفاءةٍ عاليةٍ، يمكن أيضًا استغلال الحرارة الناتجة عن عملية الحرق لتوليد الطاقة (أو للتدفئة)، مما يلبي متطلبات الاقتصاد الدائري، ويُعَدّ اليوم تقنيةً واسعةَ الانتشار على الصعيدين المحلي والدولي لمعالجة النفايات.

يمكن لاستخدام الحرارة المهدرة الناتجة عن حرق النفايات المنزلية لتوليد الكهرباء أن يزوّد شبكة الكهرباء بالطاقة سنويًا، ويحقق الاستفادة من موارد النفايات، ويوفر الموارد غير المتجددة مثل الفحم والغاز الطبيعي أو زيت الوقود، مما يقلل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. ويُقدَّر أن محطة توليد الطاقة من حرق النفايات المنزلية في الأفران ذات الشبكة السطحية تبلغ قدرتها التوليدية نحو 250–350 كيلوواط ساعة لكل طن من النفايات، وأن كل طن من النفايات المنزلية المحروقة لتوليد الكهرباء يمكن أن يوفّر ما بين 81 و114 كيلوغرامًا من الفحم القياسي ويقلّل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بما يتراوح بين 202 و283 كيلوغرامًا.

6. ما نوع المدينة المناسبة لمعالجة النفايات بالحرق؟

مع تسارع عملية التحضر في بلادنا وتحسن مستويات معيشة السكان، تتزايد حجم المدن ويتسع عدد سكان المناطق الحضرية بشكل مطّرد، مما أدى إلى الزيادة المستمرة في إنتاج النفايات الصلبة البلدية، وباتت أزمة طمر النفايات في المدن تزداد خطورةً يوماً بعد يوم. ولم تعد تقنيات الطمر والتحويل إلى سماد قادرةً على تلبية الطلب بالكامل، كما أنّ عملية التسميد تُحدث تأثيراً سلبياً أكبر على التربة. وقد بات معظم مدافن النفايات على وشك الامتلاء، ما يستلزم إعادة اختيار مواقع الطمر. ونظراً لندرة الأراضي وللشروط البيئية، جرى تطوير تقنيات حرق النفايات لتوليد الطاقة (والتدفئة) في مختلف المدن وفقاً للظروف الفعلية، الأمر الذي زاد من إلحاح الحاجة إلى معالجة النفايات بطريقة غير ضارة.

وفقاً لاحتياجات التنمية الاقتصادية والوضع الفعلي، تميل المناطق ذات الناتج المحلي الإجمالي المنخفض إلى الاستمرار في اعتماد طرق الدفن الصحي للنفايات، ولكن فقط إذا توفرت مساحات كافية من الأراضي لاستخدامها في عمليات الدفن. أما في المناطق والمدن الأكثر تطوراً، ومع الزيادة المستمرة في عدد سكان الحضر، فإن معالجة النفايات بالحرق تعد مناسباً لأنها تساهم في توفير الموارد الأرضية وإجراء المعالجة غير الضارة.

7. ما هي تقنيات المعالجة الرئيسية بالحرق؟

هناك تقانتان رئيسيتان سائدتان لمعالجة النفايات بالحرق: الأولى تقنية الفرن الميكانيكي ذو الشبكة، والثانية تقنية السرير المائع المتداول.

وفقاً للسياسات الفنية ذات الصلة في بلدنا، «يتعيّن حالياً اعتماد تقنيات ناضجة قائمة على أفران الشبكة في حرق النفايات، مع توخي الحذر في استخدام أفران الحرق من أنواع أخرى؛ ويُحظَر استخدام أفران الحرق التي لا تتماشى مع معايير الرقابة». وتُعَدُّ تقنية الفرن الميكانيكي ذو الشبكة التكنولوجيا السائدة في حرق ومعالجة النفايات المنزلية. ومن سمات هذه التقنية: تاريخ طويل من التطبيق وتقنيات متطورة ومكتملة. ولا تحتاج النفايات إلى معالجة مسبقة، كما أن معدل الأعطال فيها منخفض، وفترة التشغيل السنوية طويلة، والسعة الاستيعابية كبيرة. ولا يلزم إضافة وقود مساعد أثناء عملية الاحتراق المستقر، كما أن كمية الرماد الطائر الناتج قليلة. وتتمتع هذه التقنية بأداء واسع النطاق على الصعيدين المحلي والدولي، إذ تعتمد الغالبية العظمى من صناعة معالجة النفايات بالحرق على مستوى العالم هذه التقنية.

تقنية السرير المائع المتداول: إن فترة تطبيقها في مجال معالجة حرق النفايات قصيرة نسبياً، ولا تزال في مرحلة الاستكشاف التقني. وفي الوقت الراهن، يتطلب تشغيل السرير المائع المتداول محلياً استهلاك فحم غير متجدد، كما توجد متطلبات محددة لحجم جزيئات كتل الفحم؛ إذ يتعيّن معالجة هذه الكتل وتكسيرها قبل إدخالها إلى الفرن بواسطة معدات التغذية بالفحم. وفي الوقت نفسه، ونظراً لخصائصها التقنية، تتطلب هذه التقنية فرز النفايات وتكسيرها قبل حرقها. وخلال عمليات المعالجة المسبقة والنقل داخل المصنع، يسهل حدوث تسرب للمياه العادمة والروائح، مما يؤدي إلى تلوث ثانوي للبيئة. وتتميز هذه التقنية بقدرة أكبر على التكيف في عمليات الحرق التي تشمل الوقود المستمد من النفايات (RDF) والحمأة، مع ضرورة ألا تتجاوز نسبة إضافة الفحم 30%.

8. كيف يتم استخدام الطاقة الحرارية الناتجة عن الحرق؟

يحتوي النفايات المنزلية على كمية كبيرة من المواد القابلة للاحتراق. وتُستخدم هذه النفايات بدلاً من الفحم كوقود في محارق النفايات، حيث تُحرَق لتوليد الحرارة وإنتاج البخار، الذي يمكن بدوره أن يُستخدَم لتوليد الكهرباء أو لتوليد الطاقة المشتركة (الكهرباء والحرارة معاً) أو للتدفئة المباشرة. وإن استخدام عملية الحرق لتوليد الكهرباء (أو الحرارة) من النفايات المنزلية لا يقتصر فقط على معالجة هذه النفايات، بل يسهم أيضاً في توفير الموارد غير المتجددة للبلاد، مثل الفحم أو زيت الوقود، وفي الوقت نفسه يعوّض النقص في إمدادات الكهرباء في بلدنا.

9. ما هي غازات العوادم الناتجة عن عملية الحرق؟ وكيفية التحكم بها؟

يُعدّ معيار نظام التحكم في غازات المداخن الناتجة عن حرق النفايات المنزلية أكثر صرامة بكثير من مثيله في الغلايات العاملة بالفحم، والغلايات العاملة بالوقود، وأفران الكوك.

تتأتّى غازات العوادم المنبعثة من محطة توليد الطاقة (التدفئة) بواسطة حرق النفايات المنزلية أساسًا من غازات المداخن الناتجة عن الفرن الحارق. وتتمثل الملوثات الرئيسية فيها في الغبار، وكلوريد الهيدروجين (HCl)، وثاني أكسيد الكبريت (SO2)، وأكاسيد النيتروجين (NOX)، وأول أكسيد الكربون (CO)، وفلوريد الهيدروجين (HF)، والملوثات العضوية، والديوكسينات، والمعادن الثقيلة. ويتيح نظام التحكم الحاسوبي تحقيق درجة عالية من الأتمتة في عمليات حرق النفايات، واستغلال الطاقة الحرارية، ومعالجة غازات المداخن، وغيرها من العمليات، بما يضمن تشغيل نظام الحرق ضمن ظروف التشغيل المحددة، وبالتالي تقليل تركيز الانبعاثات الخام إلى أدنى حد ممكن. وقبل معالجة غازات المداخن بواسطة نظام تنقية غازات المداخن وإطلاقها إلى الغلاف الجوي عبر المدخنة، يتم استخدام جهاز مراقبة لغازات المداخن يعمل بالربط المباشر لرصد مؤشرات انبعاثات غازات المداخن لكل خط حرق بصورة مستمرة، وذلك لضمان توافق انبعاثات غازات المداخن الصادرة عن محطة توليد الطاقة (التدفئة) بواسطة حرق النفايات مع المعايير البيئية المقررة.

10. ما نوع المخلفات الناتجة عن عملية الحرق؟ وكيفية التعامل معها؟

الخبث: يتم حرق النفايات المنزلية عند درجة حرارة عالية في محرقة، بحيث تُؤكسد مختلف مكونات هذه النفايات تأكسداً كاملاً، وتتحلّل، وتُحوَّل إلى حالة مستقرة، ليصبح بذلك خبثاً. ويتكوّن هذا الخبث أساساً من الزجاج والمعادن ومختلف المواد غير العضوية.

تُعدّ الخبث في المقام الأول من بقايا احتراق النفايات المنزلية. ويتوقف حجم إنتاجه على تركيب هذه النفايات، إذ تتمثل مكوّناته الرئيسية في أكسيد المنغنيز (MnO)، والسيليكا (SiO2)، وأكسيد الكالسيوم (CaO)، وأكسيد الألومنيوم (Al2O3)، وأكسيد الحديد (Fe2O3)، بالإضافة إلى الخردة المعدنية، وكمية صغيرة من المواد العضوية غير المحترقة. ووفقاً لـ«المعيار الوطني لمراقبة تلوث حرق النفايات المنزلية» (GB18485-2001)، يُنصّ على ما يلي: «يُعامل الخبث الناتج عن الحرق باعتباره نفاية صلبة عامة». ويتم معالجة الخبث الناتج عن حرق النفايات معالجةً غير ضارةً عند درجات حرارة مرتفعة، ثم فصله عن الخردة المعدنية مثل خردة الفولاذ والحديد بواسطة الفصل المغناطيسي، ليُستَغل الخبث استغلالاً شاملاً. ويمكن استخدامه كوسادة للرصيف، وكمادة لطبقة التغطية في مكبات النفايات، وكمادة لإنتاج الطوب غير القابل للاحتراق. وقد يصل معدل الاستغلال الشامل للخبث إلى 98%، أما الأجزاء التي لا يمكن استغلالها استغلالاً شاملاً فيُرسَلُ بعضها إلى مكبات النفايات للتخلّص منها بالدفن.

الرماد المتطاير: يحتوي الغبار (الرماد المتطاير) الذي يتم جمعه بواسطة نظام تنقية غازات المداخن على مواد ضارة مثل الديوكسينات والمعادن الثقيلة. ووفقاً لـ«المعيار الوطني لمراقبة تلوث حرق النفايات المنزلية» (GB18485-2001)، «يجب معالجة غبار إزالة الغبار والرماد المتطاير باعتباره نفايات خطرة».

الرماد المتطاير من النفايات الخطرة ويجب جمعه بصورة منفصلة. ولا يجوز مزجه بالنفايات المنزلية أو بمخلفات الحرق وغيرها، كما لا يجوز مزجه بالمخلفات الخطرة الأخرى. ويجب ألا يُخزَّن الرماد المتطاير الناتج عن حرق النفايات المنزلية لفترة طويلة في موقع الإنتاج، وألا يُتَخلَّص منه بطريقة عشوائية، وألا يُصرَف إلى البيئة. ويتعيّن إجراء المعالجة اللازمة للتحقيق والاستقرار على الرماد المتطاير الناتج عن حرق النفايات المنزلية في الموقع، ولا يجوز نقله إلا بعد الانتهاء من هذه المعالجة. كما يتطلب نقله وسائل نقل خاصة. ويُنقَل إلى مستودع تخزين الرماد المتطاير بواسطة أنظمة جمع ونقل محكمة الإغلاق، وبعد اجتياز اختبار سمية الرشح، يُرسَل إلى مكب النفايات للتخلّص النهائي منه.

11. ما هي الديوكسينات الناتجة عن حرق النفايات؟

تُعَدّ الديوكسينات اختصارًا لاسم «الديوكسينات»؛ وهي لا تشير إلى مادة واحدة بعينها، بل إلى فئتين تضمّان 210 مركبات، تتضمن العديد من المواد المتشابهة أو الأيزومرات ذات البنية والخصائص المتماثلة. وتتميز هذه المركبات بثباتها العالي وارتفاع نقطة انصهارها، كما أنها شديدة الصعوبة في الذوبان في الماء، في حين يمكن إذابتها في معظم المذيبات العضوية؛ وهي مواد عديمة اللون والرائحة، شديدة السمية، قابلة للذوبان في الدهون، ولذلك يسهل تراكمها في الكائنات الحية. وتُعَدّ الديوكسينات ملوثات تنتج أثناء عمليات الاحتراق؛ فالديوكسينات المنبعثة من الحرق المكشوف للنفايات أو من الاشتعال التلقائي للنفايات في مكبات النفايات تفوق بكثير تلك المنبعثة من عمليات الحرق الحديثة لنفس الكمية من النفايات. كما أن صناعات إعادة تدوير المعادن غير الحديدية، وإنتاج الصلب، وحرق خام الحديد، والتكويك، وحرق رفات البشر، وإنتاج الحديد الزهر، وإنتاج الأسمنت، وصناعة اللب والورق (حيث إن عملية التبييض باستخدام الكلور هي العملية الرئيسية التي تؤدي إلى تكوين الديوكسينات)، وغيرها من الصناعات، تُنتِج أيضًا كميات كبيرة من الديوكسينات. بالإضافة إلى ذلك، فإن عوادم السيارات والسجائر والشواء والألعاب النارية وحرائق الغابات والانفجارات البركانية في الطبيعة، وغيرها من المصادر الطبيعية، يمكن أن تُنتِج الديوكسينات أيضًا؛ وبالتالي فإن الديوكسينات ليست بعيدةً عنّا على الإطلاق، بل إنها موجودةٌ حولنا في كل مكان. وفي الوقت الراهن، تأتي الديوكسينات الموجودة في بيئتنا أساسًا من صناعات التعدين والمعالجة الحرارية للفحم والبتروكيماويات وغيرها من الصناعات.

12. لماذا توجد الديوكسينات في غاز المداخن الناتج عن حرق النفايات؟

في عملية حرق النفايات المنزلية، تشمل مسارات إنتاج الديوكسينات الجوانب التالية:

(1) يحتوي النفايات المنزلية نفسها على كميات ضئيلة من الديوكسينات. ونظراً لاستقرار الديوكسينات الحراري، فإنه على الرغم من إمكانية تحلل معظمها بفعل الاحتراق عالي الحرارة، إلا أن بعضها سيظل يُطلق مع غاز المداخن بعد عملية الاحتراق.

(2) أثناء عملية الاحتراق، تُنتَج الديوكسينات من موادٍ سابقةٍ تحتوي على الكلور. وتشمل هذه المواد السابقة كلوريد البولي فينيل (وهو بلاستيك شائع الاستخدام)، وبنتاكلوروفينول (وهو مادة حافظة مضادة للعفن تُستخدم عادةً في المنسوجات والمنتجات الجلدية والخشب ومعاجين النسيج ومعاجين الطباعة)، وغيرها. وخلال الاحتراق، تُنتج جزيئات المواد السابقة الديوكسينات عن طريق إعادة الترتيب، والتكثف بالجذور الحرة، وإزالة الكلور، أو غيرها من التفاعلات الجزيئية. وتتحلل معظم هذه الديوكسينات بفعل احتراقٍ عند درجات حرارةٍ عالية.

(3) عندما يكون الاحتراق غير كافٍ، ينتج عن ذلك كمية زائدة من المواد غير المحترقة في غاز المداخن. وعند درجة حرارة تتراوح بين 300 و500 درجة مئوية، فإن الديوكسينات التي تحللت نتيجة الاحتراق عالي الحرارة، إذا تعرّضت لكمية مناسبة من المواد الحفّازة (وهي في الغالب معادن ثقيلة، ولا سيما النحاس)، ستعود إلى التشكّل مرة أخرى.

13. هل يمكن التحكم في إنتاج الديوكسينات أثناء حرق النفايات؟

على الرغم من أن الحرق قد يؤدي إلى إنتاج الديوكسينات، إلا أنه طالما تم التحكم في ظروف الاحتراق، مثل إبقاء الدخان داخل الفرن لفترة أطول، يمكن تقليل إنتاج الديوكسينات بشكل كبير.

(1) اختيار محرقة تتوافق مع المعيار الوطني «معيار التحكم في تلوث حرق النفايات المنزلية» (GB18485-2001)، وذلك للتحكم في درجة حرارة الاحتراق والتأكد من أن زمن بقاء غاز المداخن في المنطقة التي تبلغ فيها درجة حرارة حجرة الاحتراق أكثر من 850℃ لا يقل عن ثانيتين، بحيث يتكوّن غاز الاحتراق الثانوي على شكل دوامة، مما يؤدي إلى احتراق أكثر اكتمالاً وكفاءة، ويضمن التحلل الكامل للديوكسينات. وقد أظهرت الدراسات أن إنتاج الديوكسينات يرتبط ارتباطاً وثيقاً بتركيز أول أكسيد الكربون. لذا ينبغي ضبط كمية ونسبة الهواء الأولي والثاني أثناء التشغيل، وتعزيز الاضطراب بواسطة الهواء الثاني لجعل احتراق النفايات أكثر كفاءة، وبالتالي السيطرة على محتوى أول أكسيد الكربون في غاز المداخن وعلى إنتاج الديوكسينات.

(2) عندما ينخفضُ درجةُ حرارةِ غازاتِ المداخنِ إلى نطاقٍ يتراوحُ بين 300 و500 درجةً مئويةً، تُعادُ تكوينُ كمياتٍ صغيرةٍ من الديوكسيناتِ المُتحلّلةِ. ولذلك، يأخذُ التصميمُ في الاعتبارِ تقليلَ المساحةِ المقطعيةِ لذيلِ مبادلِ الحرارةِ بالفضلاتِ إلى أدنى حدٍّ ممكنٍ، وزيادةَ سرعةِ تدفقِ غازاتِ المداخنِ؛ وذلك بهدفِ تقليلِ زمنِ المكثِّ في المداخنِ أثناءَ انتقالِها من درجاتِ الحرارةِ العاليةِ إلى المنخفضةِ، ومن ثمَّ الحدِّ من إعادةِ تكوينِ الديوكسيناتِ.

14. هل يمكن التحكم في انبعاثات الديوكسين؟

أولاً، يُركَّب جهازُ إدخال الكربون النشط على مداخن نظام تنقية غازات المداخن لرشِّ الكربون النشط ذي المساحة السطحية النوعية الأكبر من 700 م²/غ في غازات المداخن، وذلك بهدف امتزاز الديوكسينات. وفي الوقت نفسه، أثناء مرور غازات المداخن عبر طبقة الترشيح التي تشكّلها الجسيمات الصلبة في جامع الغبار بالكيس، تظل الكميات المتبقية من الديوكسينات بمستويات ضئيلة في غازات المداخن الحاوية للغبار قابلةً للترشيح والامتزاز بواسطة مسحوق كربونات الكالسيوم غير المتفاعل (Ca(OH)₂) أو مسحوق أكسيد الكالسيوم (CaO)، وكذلك مسحوق الكربون النشط وغيره من المواد الموجودة في طبقة الترشيح. وبذلك يتمّ تنقية الطبقة المسامية المكوّنة من هذه المساحيق، بما في ذلك مسحوق الكربون النشط، بشكلٍ إضافي.

الثاني هو اختيار جهاز لجمع الغبار يعمل بحقيبة قماشية عالية الكفاءة، واستخدام مادة فلترة عالية الكفاءة لتصفية وجمع الرماد المتطاير المحتوي على الديوكسينات، ثم تثبيته باستخدام «عامل مخلّب + أسمنت + ماء».

15. هل تُصدر محطة معالجة حرق النفايات روائح كريهة؟ وكيف يمكن السيطرة على هذه الروائح؟

إن تحلل المواد العضوية وتفككها في النفايات المنزلية يؤدي حتمًا إلى تلوث بالروائح الكريهة. وينبع مصدر هذا التلوث أساسًا من النفايات الخام التي تُدخل إلى المصنع؛ فخلال عملية تفريغ شاحنات النفايات ومكب النفايات في حفرة تخزين النفايات، تنبعث غازات ذات روائح كريهة، وتتمثل مكوّناتها الرئيسية في كبريتيد الهيدروجين (H2S) والأمونيا (NH3) وغيرها.

من أجل السيطرة على الرائحة الكريهة الناتجة عن محطة الحرق، يمكن اتخاذ التدابير التالية:

(1) إن النفايات نفسها ذات رائحة كريهة، لذا لا يُستبعد أن تنتشر هذه الرائحة الكريهة على طول مسار النقل. وفي هذا الصدد، يُعتمد بشكل رئيسي استخدام هيكل محكم الإغلاق للتحميل والتفريغ الآلي في مركبة النقل من أجل نقل النفايات، وذلك بهدف التقليل إلى أدنى حد من تسرب الروائح.

(2) بعد دخول شاحنة النفايات إلى الورشة، تقوم بتفريغ النفايات في حفرة النفايات عن طريق بوابة التفريغ. وتتميز بوابة تفريغ النفايات بنظام رفع كهربائي وتُدار بواسطة موظف مختص. وبعد انتهاء المركبة الناقلة من عملية التفريغ، يتم إغلاق البوابة على الفور لضمان إحكام إغلاق حفرة النفايات ومنع تسرب الهواء منها.

(3) يُقام ستار هوائي عند المدخل الرئيسي لقاعة تصريف النفايات لمنع انبعاث الروائح.

(4) حفرة النفايات محكمة الإغلاق، كما أن مخرج الشفط الخاص بالمروحة مُثبت أعلى الحفرة، مما يُحافظ على حالة الضغط السلبي داخل الحفرة وقاعة التصريف؛ وهذا لا يسهم فقط في السيطرة الفعّالة على انبعاث الروائح، بل يتيح أيضاً استخدام غاز الرائحة كهواء احتراق يتم توجيهه إلى المحترق، حيث يتحلل غاز الرائحة عند درجات حرارة عالية داخل المحترق، مما يؤدي إلى إزالة الروائح. ولتجنّب انبعاث الروائح، تُعدّ منشأة حفرة النفايات منشأةً مغلقةً.

(5) زراعة عددٍ معيّنٍ من الأشجار العالية حول منطقة المصنع لتقليل التأثير.

(6) لمنع تلوث البيئة المحيطة بروائح حفرة النفايات أثناء صيانة المصنع بأكمله، يتم تنقية الروائح داخل الحفرة باستخدام جهاز تنقية غازات العوادم بالكربون النشط ثم تصريفها إلى الخارج. ويُجرى بشكل دوري قياس تركيز الروائح عند مخرج جهاز التنقية؛ وعندما يصل تركيز الروائح عند المخرج إلى الحدّ القياسي الوطني للرقابة، يُستبدل الكربون النشط في الجهاز في الوقت المناسب، على أن يُمزج الكربون النشط المستهلك مع النفايات المنزلية ثم يُدخل إلى الفرن الحراري لمعالجته بالحرق عالي الحرارة.

(7) يُعدّ نظام معالجة الرشيح بنيةً مغلقةً تحتوي على أنبوب تنفسي في الجزء العلوي، حيث يتمّ توجيه الغاز الحيوي والروائح الناتجة إلى حفرة تخزين النفايات عبر هذا الأنبوب ومروحة التهوية. (أعده خبراء تمّ تنظيمهم من قبل إدارة العلوم والتكنولوجيا التابعة للجمعية الصينية للعلوم والتكنولوجيا والجمعية الصينية لعلوم البيئة)