垃圾焚烧中的二恶英排放如何治理

垃圾焚烧烟气中二噁英类物质脱除技术研究

所属行业: 固废处理 关键词：垃圾焚烧 二噁英 焚烧技术

介绍了垃圾焚烧 过程中二噁英 类物质的生成机理及其理化特性，提出了二噁英类物质的控制途径，为垃圾焚烧烟气中二噁英类物质脱除提供了理论依据和技术支持。

1 概述

二噁英类物质是一种性质稳定的持久性有机污染物，有“世纪之毒”之称。由于我国垃圾分类意识和相关法律制度的缺失，国内垃圾焚烧企业二噁英类物质的排放比例可能会更高。二噁英类物质毒性严重，具有生物体内富集性，危害极大，如果不选用合适的防治措施，将对周边生态环境造成严重的污染。

2 垃圾焚烧烟气中的二噁英类物质

2.1 二噁英类物质的生成

二噁英类物质完全由人类活动产生，主要来自垃圾焚烧行业、造纸业、含氯工业以及含铅汽油的生产和使用等，其中垃圾焚烧过程产生的二噁英类物质占总排放量的 10%～40%以上。有研究结果表明，仅少量二噁英类物质由原生垃圾携带而来，大部分来源于焚烧过程。

一般认为有 3 种机理：

①高温合成。焚烧炉内局部空间形成短暂缺氧，此时部分有机物与氯化氢发生反应，合成 PCDD/Fs。有研究结果显示，塑料含氯量在 2.7%以下时，二噁英类物质的生产量几乎没什么区别，但含氯量一旦大于 3.9%时，生成量可迅速增加10 倍以上。

②低温合成。由于不完全燃烧产生的大分子碳与飞灰中的有机或无机氯，在氧化条件和某些金属的催化作用下，200～350 ℃范围内即可合成微量的 PCDD/Fs。

③前驱物合成。二噁英类物质热稳定性好，在温度大于 500 ℃时才被降解，大于 1 000 ℃时才被分解，焚烧炉内温度小于850 ℃时因上一步生成的二噁英类物质得不到彻底分解，形成大分子碳和聚氯乙烯、聚氯亚乙烯、聚氯树脂等二噁英类物质的前驱体，从而为低温合成二噁英类物质提供了原料。

摘要：本文对垃圾焚烧发电厂烟气中二恶英的形态、浓度分布及国内已投产并验收的企业的烟气排放数据进行了调查分析，并指出有效去除烟气中二恶英的措施有采用高效袋式除尘器和在袋式除尘器前喷加活性炭粉两种。

关键词：二恶英；垃圾焚烧；袋式除尘器

1前言

城市生活垃圾焚烧发电是经济发达、土地资源短缺的国家普遍采用的方法。生活垃圾焚烧发电能有效实现城市垃圾处理的无害化、减量化和资源化，符合循环经济和可持续发展的要求，现已在我国珠江三角洲及沿海经济发达城市得到认可并进入规模发展时期，将会成为这些地区城市生活垃圾处理的主要方法。

但垃圾焚烧烟气中的二恶英却制约了垃圾焚烧发电产业的发展。因此对垃圾焚烧发电厂烟气中二恶英的存在形态及去除方法进行研究，将为二恶英的有效去除提供科学依据。

2二恶英的产生及控制

垃圾焚烧发电厂烟气中产生的二恶英，是垃圾中存在的苯类物质在一定温度条件和CuO的催化作用下，苯环上的氢离子被氯离子取代形成的多氯联苯类物质。依据苯环上氢离子被氯取代的数量和位置的不同，二恶英的种类达75种之多。由于其产生量与苯类物质、氯离子和CuO及温度有关，因此从清洁生产的角度出发，应首先从源头控制或减少城市生活垃圾中的苯类物质，含氯高的物质及含铜高的物质，其次是采用热解气化焚烧或二段式燃烧、控制Cu的氧化、二燃室过氧高温完全燃烧等方法以减少二恶英的产生。这样虽可以有效控制二恶英的产生，但仍不能将其完全消除。

3二恶英的形态及去除方法

二恶英以颗粒状态或气溶胶或气态存在。日本环保专家研究报告的垃圾焚烧同一装置烟气中二恶英类的形态、浓度分布情况见表1。

表1垃圾焚烧烟气中二恶英类的形态、浓度分布

国内部分已投产并完成了环保验收监测的垃圾焚烧发电厂的烟气排放监测数据见表2。

表2国内部分垃圾焚烧发电厂烟气监测数据

表2中，甲厂是我国第一座垃圾焚烧发电厂，1988年投产，采用3×150t/d的三菱重工炉排炉，烟气净化采用静电除尘器。乙厂于2004年初投产，采用比利时2×400t/d西格斯炉排炉，烟气净化采用半干法＋活性炭＋袋式除尘器，活性炭喷入量为0.365kg/t垃圾（6.1kg/h）。丙公司于2002年投产，采用日本荏原公司1台200t/d回流型流化床焚烧炉，烟气净化采用半干法＋活性炭＋袋式除尘器。丁公司于2005年投产，采用法国阿尔斯通技术2×600t/d国产化炉排炉，烟气净化采用半干法＋活性炭＋袋式除尘器，活性炭喷入量为0.18～0.19kg/t垃圾。

生活垃圾焚烧厂中二恶英的产生和控制

1.前言

生活垃圾焚烧厂烟气中的二恶英是近几年来世界各国所普遍关心的问题，自1999年比利时发生动物饲料二恶英污染事件后，二恶英更是倍受世人所关注，一时成为全球范围的热点。经过这一事件，二恶英在我国也是家喻户晓，闻毒色变。可以这样说，在今天研究生活垃圾焚烧厂烟气中二恶英的产生机理和控制措施，比以往任何时候都显得必要和重要。要建设生活垃圾焚烧厂，我们就不能也无法回避二恶英。

2.二恶英的结构和特性

2.1二恶英的分子结构

二恶英（DIOXIN，简称为DXN）即PolyChlorinatedDibenzo-P-Dioxins，略写为PCDDs。简单地说PCDDs是两个苯核由两个氧原子结合，而苯核中的一部分氢原子被氯原子取代后所产生，根据氯原子的数量和位置而异，共有75种物质，其中毒性最大的为2,3,7,8—四氯二苯并二恶英TCDDs（2,3,7,8—TCDDs），计有22种，；另外，和PCDDs一起产生的二苯呋喃PCDFs，共有135种物质。通常将上述两类物质统称为二恶英（或称戴奥辛），所以二恶英不是一种物质，而是多达210种物质（异构体）的统称。

2.2二恶英的特性

二恶英在标准状态下呈固态，熔点约为303～305℃。二恶英极难解溶于水，在常温情况下其溶解度在水中仅为7.2×10-6mg/L。而同样在常温情况下，其在二氯苯中的溶解度高达1400mg/L，这说明二恶英很容易溶解于脂肪，所以它容易在生物体内积累，并难以被排出。二恶英在705℃以下时是相当稳定的，高于此温度即开始分解。另外，二恶英的蒸汽压很低，在标准状态下低于1.33×10-8Pa，这么低的蒸汽压说明二恶英在一般环境温度下不易从表面挥发。这一特性加上热稳定性和在水中的低溶解度，是决定二恶英在环境中去向的重要特性。

3.二恶英的毒性和评价

据报导，二恶英是目前发现的无意识合成的副产品中毒性最强的化合物，它的毒性相当于氰化钾（KCN）的1000倍以上。同时它是一种对人体非常有害的物质，即使在很微量的情况下，长期摄取时便可引起癌症等顽症，国际癌症研究中心已将它列为人类一级致癌物。此外二恶英对人体还会引起皮肤痤疮、头痛、失聪、忧郁、失眠、新生儿畸形等症，并可能具有长期效应，如导致染色体损伤、心力衰竭、内分泌失调等。据有关报道，只要1盎斯（28.35克）二恶英，就能将100万人置于死地。

垃圾焚烧产生的二噁英处理探讨

摘要：本文介绍了二噁英的特性，分析了焚烧过程中二噁英的生成机理，提出了控制和净化二噁英生成的措施。

关键词 垃圾焚烧；二噁英；处理

Abstract: This paper introduces the dioxin characteristics, analyzes the dioxin

formation mechanism in the incineration process, and puts forward measures of

controlling and purification the dioxin generation.

Key words: waste incineration; dioxin; processing

中图分类号：X701文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

城市生活垃圾焚烧产生的二噁英问题，目前已成为垃圾焚烧技术继续发展应用的瓶颈问题。垃圾焚烧过程中产生二噁英生成机理主要有从头合成反应和前驱物合成反应2种，从头合成反应是大分子碳（所谓的残碳）和飞灰基质中的有机或无机氯在低温（250～450℃）经飞灰中某些具有催化性的成分（Cu、Fe等过渡金属或其氧化物）催化生成PCDD/Fs；前驱物合成反应是不完全燃烧和飞灰表面的不均匀催化反应可形成多种有机前驱物，如多氯二苯醚类的氯酚，再由这些前驱物生成PCDD/Fs。垃圾焚烧过程中产生的二噁英污染物主要是通过飞灰和烟气排放对周围环境产生影响。分析碳源、氯源、温度、催化剂、氧等对二噁英生成的影响，考虑采取相应的控制技术和净化措施，达到减少其生成和排放的目的。

1 二噁英的特性

二噁英是非常稳定的亲脂性固体化合物，熔点较高，化学稳定性高，与酸、碱不起作用，分解温度大于700℃，极难溶于水，可溶于大部分有机溶剂，容易在生物体内积累。在自然环境中不易降解（微生物强解、水解、光解等对其影响很小），进入生物体后，几乎不排泄而累计于脂肪和肝脏中，属超微量级的致癌物质。二噁英毒性很强，其中以2，3，7，8-TCDD的毒性为最强，是氰化钾毒性的1000倍以上，是迄今为止发现的最具致癌潜力的物质，被人们称为“世纪之毒”。二噁英的来源主要包括2大类，第1类来自于自然界，森林和灌木起火是环境中PCDD／Fs的一个重要来源；第2类主要来源于人们的生产活动中，农药及化工产品生产过程，以元素氯或可生成氯元素的化学品作为漂白剂的纸浆漂向过程，城市垃圾、工业化学废弃物、汽车燃料油以及家庭用煤和香烟的燃烧都会产生PCDD/Fs。其中垃圾焚烧是环境中二噁英的主要来源之一。