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21201405.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，被列入首扌批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)与多氯二苯咲喃(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，共有210种异构体1。二噁英为无 色晶体状态，熔点300C、沸点430C，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700C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，可引起皮肤座疮、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。其中垃圾焚烧是环境中二噁英的主要来源之9I呂27464ClCly x 二 0-4，y 二（Hj + yHPCDFPCDDsx = 0-4,y = 04,工 +津 i图1 PCDDs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(1) 前驱物(如氯酚、氯苯、多氯联苯等)的异相催化反应。在200500C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(De Nove)反应。飞灰中的碳颗粒在300500 C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。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。即炉膛温度在850C以上（最 好是在900C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02,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 了一定的研究成果。目前国外普遍采用了炉排炉，流化床焚烧炉以及斯托克焚烧炉等炉型，这些炉型保证了 燃料的自动投加和充分燃烧，从而减少了二噁英的排放。借鉴国外先进经验，研制开发出适 合我国国情的炉型，是我国现在研究的重点。此外，采用2段燃烧也是一种控制二噁英的常 用手段。烟气经二次燃烧室高温燃烧后，二噁英物质已经基本被消除，研究表明，二噁英去 除率可达99.9999% 6。3.3焚烧后的控制措施二噁英合成的最适温度是烟气、灰烬冷却后的低温区（约250450C），其质量分数占 到总生成量的90%以上。为了快速跳过这个低温区，烟气从二次燃烧室出口进入控制设备时， 利用急冷技术（如喷洒石灰乳），通过热交换器将烟气温度迅速冷却至250C以下，快速越 过易产生二噁英的温度区，从而抑制其再次合成。有文献报道，在焚烧后的烟气中喷入氨，氧化钙，碳酸钙都对二噁英有抑制效果儿 此 外，还可往烟气中喷入一定量的氟，因氟与氯的结合能力大于前体物与氯的结合能力，且氟 还能使铜等金属失去催化活性，但是氟的加入又可能带来新的污染，值得研究。3.4焚烧后烟气中二噁英的脱除与降解 焚烧后的烟气必须经过处理，达标后才能最终向大气排放。尾气净化是决定烟气能否达 标的最终步骤。处理主要分为催化降解法和物理吸附法8。催化降解法是指利用催化剂(女ffTiO2)在一定温度下将二噁英分解为小分子甚至C02和 水，可以彻底解决二噁英污染。这一方法在欧美等国的试用效果较好，但催化剂造价昂贵、 投资高、运行成本高、限制了它在我国的发展。物理吸附法通过使用吸附剂或降低温度来减少二噁英的排放。通过增湿降温或喷洒石灰 浆的方法，可以降低烟气温度，改变二噁英在气固相的分配比，将二噁英部分转移到灰相或 水相中去，与布袋除尘系统联合使用，可以有效去除二噁英。活性碳可以有效吸附烟气中的 二噁英以及其它污染物。在烟气中喷入活性炭或多孔性吸附剂吸附，配合布袋除尘器捕集的 方法可以大大提高二噁英的去除效率。采用活性碳固定床或使用活性炭纤维毡吸附也是去除 二噁英的重要方法，且活性炭可以通过高温活化再生。但物理吸附方法并不能根除二噁英， 且废水和废渣处理困难。4 结语我国的二恶英控制工作起步较晚,导致管理和技术手段比较落后,因此学习国外的管理经 验、减排技术和研究成果,对促进我国二恶英减排战略的实施、因地制宜地采用合理的技术 将起到重要的推动作用。另一方面根据我国固废自身特点,发展自已的污染控制技术,以实现 真正意义上的二噁英减排。综合分析与研究,制订针对二恶英削减控制的整体性法规和政策, 有效控制固废焚烧企业的二噁英排放。对固废进行源头管理, 分类收集、分类处理,实现废物 的资源化再利用。在焚烧处置过程中,优化焚烧工艺, 选择急冷, 喷雾干燥吸收、布袋除尘、 活性炭注入相结合的方法。灰渣处置建议以熔融处置为主,实现灰渣的稳定化、无害化、减 量化处置或是再生资源的利用。随着环境法规的日益严格，特别是关于固废焚烧的二噁英的 法规，我们应该把更多的目光放在生活垃圾焚烧产生的飞灰以及二噁英的减排技术和政策上 来，让垃圾焚烧真正的为环境出力，为民造福。参考文献：赵士彬固废焚烧中二噁英的控制技术J.能源与环境.2011, (30).2林海鹏等二噁英的毒性及其对人体健康影响的研究进展J.环境科学与技术,2009, (09).3李黎电炉及烧结烟气二噁英治理技术研究J.钢铁技术,2014(03).4吴海龙等基于硫基循环抑制技术的危险废物焚烧炉二噁英排放的控制J.化工学 报,2014,(11).5 陈晓英等垃圾焚烧中的二噁英污染及其防治措施的研究进展J.环境科技，2010,(S2).6 任玥等利用层次分析法探讨生活垃圾焚烧设施二噁英类排放的影响因素J.环境化 学,2013,39(2).7 孙敬龙城市生活垃圾焚烧过程二噁英合成机理及拟制方法实验研究D天津大学，2012.8 黄蕾垃圾焚烧过程中二噁英低温热处理及紫外光解试验研究D浙江大学，2005.