二惡英在垃圾焚燒過程中的產(chǎn)生與控制

1、二嗯英在垃圾焚燒過程中的產(chǎn)生與控制來源：安徽化工更新時間：1-2117:08 作者：胡紅偉，劉彪摘要：介紹了二嗯英在焚燒過程中的產(chǎn)生機理及對環(huán)境的危害，提出了垃圾焚燒過程中二嗯英的有效控制方法。關(guān)鍵詞：二嗯英，垃圾焚燒，污染控制焚燒法處理并利用其余熱發(fā)電或供熱是按主化”原則處理城市垃圾最有前途的方法，但垃圾焚燒廠的興建和長期運行帶來二次污染問題，尤其是焚燒過程中產(chǎn)生的二嗯英的污染已引起全世界的關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計，在全球范圍內(nèi)，由垃圾焚燒爐排放出的二嗯英約占二嗯英總排放量的 10%40%。我國政府制定二嗯英排放的標(biāo)準(zhǔn)為 1ngTEQ/m3 并于 2003 年 6月 1 日起在全國范圍內(nèi)實行，而世界發(fā)達(dá)

2、國家如日本、瑞士等國家二嗯英排放標(biāo)準(zhǔn)為 0.1ngTEQ/m3。因此，在垃圾焚燒過程中，必須采取有效的措施嚴(yán)格控制二嗯英的產(chǎn)生和排放。1 二嗯英的結(jié)構(gòu)性質(zhì)和危害1.1 二嗯英的結(jié)構(gòu)性質(zhì)二嗯英(Dioxin)是一種毒性極強的特殊有機化合物，主要包括多氯代二苯并二嗯英(PCDDs)和多氯代二苯并味喃(PCDFs),它們分別有 75 種和 135 種同族體。其中以 2,3,7,8 四氯二苯二嗯英(TCDD)毒性最大，其毒性比氧化物大 1000 倍，比馬錢子堿大 500 倍，是目前人類發(fā)現(xiàn)的毒性最強的物質(zhì)，毒性當(dāng)量因子定為 1。二嗯英具有親脂性及化學(xué)穩(wěn)定性，700C 以上才開始分解，易在土壤和生物體內(nèi)

3、沉積，在土壤中降解白半衰期為 12 年，在空氣中光化學(xué)分解的半衰期為 8.3 天，在人體內(nèi)的半衰期平均為 7 年，可以通過食物鏈中的脂質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)移和生物富集。另外，二嗯英蒸氣壓很低，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下低于 7.2X10-6Pa,在一般環(huán)境溫度下不易從表面揮發(fā)。1.2 二嗯英的危害二嗯英主要污染空氣、土壤和水體，進而污染動物、植物和水生生物。人主要是通過空氣、飲水、食物而受害。據(jù)調(diào)查，人類 90%以上的受害來自于膳食，其中動物性食品是主要來源。二嗯英能夠?qū)е聡?yán)重的皮膚損傷性疾病，具有強烈的致癌、致畸作用。1997 年世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究中心將其列為一級致癌物，同時它還具有生殖毒性、免疫毒性和內(nèi)分泌毒

4、性。 如果人體短時間暴露于較高濃度的二嗯英中， 就可能導(dǎo)致皮膚損傷， 如出現(xiàn)氯瘞瘡及皮膚黑斑，還使肝功能產(chǎn)生病變。如果長期暴露則會對免疫系統(tǒng)、發(fā)育中的神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)和生殖功能造成損害。研究表明，暴露于高濃度二嗯英環(huán)境下的工人其癌癥死亡率比普通人群高 60 個百分點。部分國家規(guī)定的二嗯英日允許攝入量（TDI）如表 1 所示。表1部分國竄規(guī)定的一博英已允許攜入鼠（TDDpgkgdal加拿大荷蘭瑞典丹麥瑞士遵國英國日本日允許領(lǐng)入用1015510101C52 二嗯英在垃圾焚燒過程中的產(chǎn)生一般認(rèn)為，有氯和金屬元素存在條件下的有機物燃燒均會產(chǎn)生二嗯英。通過分析發(fā)現(xiàn)，城市生活垃圾中含有大量的有機氯化物

5、（如聚氯乙烯塑料、氯苯等）和無機氯化物（如氯化鈉、氯化鎂等）,其中有機物的含量達(dá)到 20%50%,這促使城市生活垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的二嗯英量最大，其次為有毒有害廢物焚燒。二嗯英產(chǎn)生途徑可歸納為兩個方面：一方面,氯源（如 PVC、氯氣、HCl 等）、二嗯英前驅(qū)物和反應(yīng)催化劑（Cu、Fe）的存在，當(dāng)爐膛溫度低于 850C,停留時間小于 2s 時，部分有機物就會與分子氯或氯游離基反應(yīng)生成二嗯英；另一方面，垃圾燃燒過程中和焚燒結(jié)束時，由于燃燒條件的變化導(dǎo)致二嗯英的重新生成。如垃圾燃燒不充分時，煙氣中存在過多的未燃盡物質(zhì)，當(dāng)遇到適量的過渡性金屬，特別是銅，在 300500c 的低溫環(huán)境下，使高溫燃燒分解

6、的二嗯英重新生成。3 垃圾焚燒過程中二嗯英的控制焚燒前垃圾預(yù)處理垃圾預(yù)處理的目的就是盡量減少進入焚燒系統(tǒng)中能對二嗯英的生成起作用的物質(zhì)的量，一方面通過預(yù)分揀的方法來減少生活垃圾中氯和重金屬含量高的物質(zhì)進入垃圾焚燒系統(tǒng)，從而減少二嗯英合成反應(yīng)中所需的反應(yīng)物和重金屬催化劑的量；另一方面采用高硫煤與城市生活垃圾混燒的方法，不但能夠提高燃燒的穩(wěn)定性而且燃燒產(chǎn)生的 SO2 對二嗯英的產(chǎn)生有抑制作用。焚燒過程中改進燃燒技術(shù)焚燒過程中對二嗯英的控制主要通過兩個途徑實現(xiàn)：采用“3T（temperature、turbulence、time）技術(shù)，一般溫度850C,停留時間2s,采用二次風(fēng)，使燃燒物與空氣充分?jǐn)嚢?/p>

7、混合，造成富氧燃燒狀態(tài)，減少二嗯英前驅(qū)物質(zhì)的生成。如近年美國開發(fā)的焚燒爐，煙氣經(jīng)二次燃燒室借助輔助燃油燃燒，溫度在 1200C 左右，經(jīng)冷卻后進入氣體凈化器，對二嗯英去除率可達(dá) 99.9%。采用分段燃燒，一段燃燒處于缺氧還原區(qū)，所產(chǎn)生的二類物質(zhì)在二次燃燒室內(nèi)徹底氧化分解，二次燃燒室內(nèi)溫度較高，通常在 1000c 以上。研究表明：二嗯英去除率可達(dá) 99.9999%。焚燒后處理焚燒過程中生成的二嗯英在隨煙氣溫度下降的過程中大部分是以固態(tài)形式附著在飛灰顆粒表面，小部分仍保留在氣相中。因此，垃圾焚燒后二嗯英處理包括焚燒后煙氣處理和焚燒后灰渣處理兩方面。焚燒后煙氣處理焚燒后煙氣中含有少量的二嗯英，處理方

8、法有：減少煙氣在 200350c 濃度區(qū)的滯留時間，以減少二嗯英類物質(zhì)的再次生成；采用燃油或燃?xì)鈱煔膺M一步燃燒排放；降低排煙溫度，使氣相中的二嗯英轉(zhuǎn)移到灰相中，然后用布袋除塵器將二嗯英除去；煙氣通過電除塵器，溫度保持在 240280c 處理；采用噴射中和酸性氣體成分的熟石灰或石灰漿，與布袋除塵系統(tǒng)聯(lián)合使用，有效去除二嗯英；在煙氣中噴入活性炭或多孔性吸附劑吸附，再用布袋除塵器捕集；垃圾焚燒流化床鍋爐系統(tǒng)中運用濕法除塵器脫除二嗯英。通過上述方法，煙氣中大部分二嗯英能有效去除，但法中存在除塵廢水和水中的廢渣需進一步處理的問題。焚燒后灰渣處理垃圾焚燒后二嗯英被吸附在飛灰上，隨顆粒物一起進入灰渣系統(tǒng)，所以灰渣中二嗯英的量比大氣中二嗯英的量多得多，通過對焚燒后灰渣的處理可有效減少二嗯英危害?；以幚硗ǔ２捎萌廴谔幚砑夹g(shù)，即將灰渣送入溫度為 1200c 以上的熔化