生活垃圾焚烧的二恶英污染控制及减排建议.docx

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1、生活垃圾焚烧的二噁英污染控制及减排建议环科院储勇俊随着社会的发展与人民生活水平的提高，日常生产、生活中产生了大量固体废物，其最终处理、处置成为当前所面临的一个难题。焚烧作为一种有效的减容、减重方法，受到人们的广泛关注。废物焚烧过程中，会产生一些有害物质，如酸性气体、重金属、二噁英等。其中，二噁英作为一种有害烟气成分，对生态环境和人体健康危害巨大，被列入首批12种POPs(二噁英类持久性污染物)控制名单，成为POPs控制的重点。2010年，国家9部门联合下发《关于加强二噁英污染防治指导意见》，意见明确强调：“2015年，建立比较完善的二

2、噁英污染防治体系和长效监管机制，重点行业二噁英排放强度降低10，基本控制二噁英排放增长趋势。”由此可知，国家对二噁英的治理工作高度重视，未来几年，二噁英治理工作将是环境治理工作的重中之重。由于废物焚烧是二噁英产生的主要来源。因此，废物焚烧技术开展研究过程中，二噁英的控制防治措施也是一个重要课题，且随着环保意识日益加强，二噁英的控制指标将越来越严格。其治理措施将成为一个重要研究方向。1二噁英的性质二噁英是多氯二苯对位二噁英(PCDDs)与多氯二苯呋喃(PCDFs)的统称，二噁英类的分子结构式如图1所示，由于氯原子取代的位置和数量不同，共

3、有210种异构体[1]。二噁英为无色晶体状态，熔点～300℃、沸点～430℃，极难溶于水和酸碱，可溶于大部分有机溶剂。低温、氧化还原条件下，化学性质很稳定，但是温度超过700℃时，开始分解。自然界中极难自然降解，在空气中除可被气溶胶体颗粒吸附之外很少能游离存在，主要积聚于地面、植物表面或江河湖海淤泥中。大量研究表明：很低浓度的PCDD/Fs对动物可表现出致死效应。人体暴露在很低浓度的PCDD/Fs环境中，可引起皮肤痤疮、头痛、失聪、忧郁、失眠、内分泌紊乱、生殖及免疫机能失调，并可导致染色体损伤、心力衰竭等。其最大危险是具有不可逆的“三

4、致”(致癌，致畸，致突变)毒性。这是一种迄今为止发现过的最具致癌潜力的物质，国际癌症研究中心已将其列入人类一级致癌物[2]。其中垃圾焚烧是环境中二噁英的主要来源之一。图1PCDDs和PCDFs的分子结构2焚烧过程中的二噁英生成机理垃圾在焚烧过程中二噁英的生成机理相当复杂，目前，国内外的研究成果还不足以完全解释此问题，已知的生成途径可能有以下三种[3]：(1)前驱物(如氯酚、氯苯、多氯联苯等)的异相催化反应。在200～500℃内，在氯化铜、氯化铁等催化剂的作用下，各种二噁英的前驱物会发生反应生成二噁英。(2)重新合成(DeNove)反应

5、。飞灰中的碳颗粒在300～500℃的温度下，大分子碳可以被氧化成一氧化碳和二氧化碳，也可以通过裂解反应产生芳香族化合物。在有机氯或无机氯存在的情况下，其中极少部分的一氧化碳和二氧化碳在催化剂的作用下转化为脂肪族的前驱物，若有氧化铝存在，脂肪族前驱物还可以发生催化反应，生成芳香族的前驱物；而通过裂解反应产生的芳香族化合物则通过氯代反应产生芳香族前驱物，这些前驱物在过渡金属(主要是铜)作催化剂的条件下反应生成二噁英。(3)高温生成的机理。由于燃烧或热解不充分，烟气中含有过多的未燃尽物质，比如碳粒，遇到适当的催化物质，在一定的温度下使已经分

6、解的二噁英又重新生成。由此可看出，在废物焚烧过程中杜绝二噁英的产生根本不可能，只能通过加强废物的源头管理、提高废物回收利用率、控制焚烧炉的燃烧条件、加强废物焚烧烟气及灰渣处理等措施，才有可能降低到可以忽略的水平。3焚烧过程的二噁英减排及控制技术3.1焚烧前的控制措施对进行焚烧的垃圾进行预处理，从根源上最大限度的避免二噁英、高含氯物质以及Cu，Fe等二噁英生成反应的催化剂入炉。因此，一方面我国必须尽快实现垃圾的分类收集，分类处理，至少应对入炉垃圾进行预处理；另一方面，从根源上，我国应注意减少或停止含氯化学品及农药生产。另外，研究人员发现

7、在使用煤作为助燃剂可以大幅减少二噁英的排放，添加少量劣质高硫煤可以增强这一效果。研究证明，这是煤中的硫对二噁英的生成有抑制作用[4]。3.2焚烧过程中的控制措施在焚烧过程中，改进焚烧工况，保证稳定、充分的燃烧可以控制二噁英前驱物产生从而避免二噁英的大量合成。控制燃烧工况最有效的方法就是所谓的“3T+E”理论[5]。即炉膛温度在850℃以上（最好是在900℃以上），使二噁英完全分解；保证烟气在炉中有足够的停留时间在2s以上，使可燃物完全燃烧。优化焚烧锅炉的炉体设计，采用二次配风等方法合理配风提高烟气的湍流度改善传热、传质效果；保证足够的

8、炉膛空气供给量，过量的氧气能够保证充分燃烧，但是过多的氧气会促进氯化氢转化为氯气，因此须保证适量的O2，质量分数一般控制在7%~9%。目前，关于温度，停留时间；空气过剩系数等焚烧要素，国内外已经做了大量的研究，取得了一定