焚燒產(chǎn)生二惡英的污染控制技術(shù)現(xiàn)狀及問題研究

劉 舒

（沈陽(yáng)環(huán)境科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110016）

二惡英(Dioxins)是由2個(gè)或1個(gè)氧原子連接2個(gè)被氯取代的苯環(huán)組成的三環(huán)芳香族有機(jī)化合物，它在常溫下是具有高熔點(diǎn)、高沸點(diǎn)，高親脂性的白色固體，難溶于水，理化性質(zhì)極其穩(wěn)定，難以自然降解,揮發(fā)性低，是目前發(fā)現(xiàn)的無(wú)意識(shí)合成的副產(chǎn)品中毒性最強(qiáng)的化合物，固體廢物焚燒過程產(chǎn)生的二惡英對(duì)環(huán)境的影響最為顯著，國(guó)內(nèi)外的大量研究表明，焚燒過程中產(chǎn)生的的二惡英，約占二惡英發(fā)生量的80%。

1 主要控制技術(shù)簡(jiǎn)介

針對(duì)焚燒尾氣中的二惡英引起的二次污染問題，國(guó)外的焚燒設(shè)施都配備了尾氣處理系統(tǒng)，控制重金屬尤其是二惡英的排放。由此關(guān)于二惡英的控制技術(shù)總的來(lái)說(shuō)可以分為過程控制和末端控制兩種，下面對(duì)目前主要應(yīng)用的控制技術(shù)作一簡(jiǎn)述。

1.1 焚燒過程控制技術(shù)

主要是指在燃燒過程中進(jìn)行控制，抑制二惡英的產(chǎn)生，可分為完全燃燒、穩(wěn)定燃燒以及在燃燒過程中添加抑制劑三大類。

對(duì)于完全燃燒來(lái)說(shuō)，主要是溫度、滯留時(shí)間、湍流程度以及含氧濃度是影響二惡英生成的主要因素。因此，燃燒溫度越高、滯留時(shí)間越長(zhǎng)、湍流度越強(qiáng)則二惡英的生成量越低。一般而言，高溫（850-1000℃）焚燒，二燃室停留時(shí)間超過2.0s，以及較大的湍流度和供給過量的空氣量，可以避免二惡英的大量生成。

對(duì)于穩(wěn)定燃燒而言，燃燒速度、反應(yīng)均勻性和反應(yīng)程度是影響二惡英生成量的三個(gè)因素。必須采用適合裝置特性的控制方法，例如由于流化床的燃燒方式為瞬時(shí)燃燒，因此要對(duì)焚燒前的垃圾進(jìn)行模糊理論檢測(cè)和控制。此外，也可以適當(dāng)?shù)慕档腿紵俣?，使垃圾的質(zhì)和量保持均勻。

對(duì)于燃燒過程中添加的二惡英生成抑制劑主要包括有機(jī)添加劑和無(wú)機(jī)添加劑。有機(jī)添加劑有2-氨基乙醇、三乙胺、尿素、3-氨基乙醇、氰胺以及乙二醇等；無(wú)機(jī)添加劑主要有硫氧化物、堿性吸附劑等。

過程控制除上述三種方法外，還有通過熱回收—?dú)怏w冷卻的措施來(lái)降低二惡英的生成，但這種方法目前尚存在著一定的爭(zhēng)議，而且有可能阻礙未燃組分的進(jìn)一步燃燒。

1.2 焚燒尾氣末端控制技術(shù)

焚燒尾氣末端控制技術(shù)主要是指通過物理或化學(xué)的方法對(duì)已經(jīng)形成的二惡英進(jìn)行捕集、分解的控制措施，可分為捕集技術(shù)和分解技術(shù)兩類。

①捕集技術(shù)

捕集技術(shù)包括除塵和活性炭吸附技術(shù)。目前應(yīng)用較多的是在布袋除塵器前串聯(lián)活性炭、活性焦炭吸附塔或旋轉(zhuǎn)噴霧塔，對(duì)二惡英的捕集效率可達(dá)到97%以上。另外，通過特殊的方法把濾料作為催化劑載體，可以進(jìn)行催化脫氯，是一種結(jié)構(gòu)緊湊的多功能處理裝置，也有著非常廣闊的應(yīng)用前景。

②催化分解技術(shù)

催化氧化分解法是利用催化劑在低溫下氧化二惡英，具有分解效率高的優(yōu)點(diǎn)。例如Lijelind 采用Ti/V 氧化物類型的催化劑，煙氣在230℃是通過催化劑固定床，二惡英的去除率達(dá)到99%以上，完全可以滿足當(dāng)前的排放標(biāo)準(zhǔn)。目前德國(guó)和日本在該領(lǐng)域的研發(fā)走在了其它國(guó)家的前列，其技術(shù)和設(shè)備已經(jīng)進(jìn)入了工業(yè)化試驗(yàn)階段，但是需要進(jìn)一步解決催化劑壽命和裝置小型化的問題。

2 國(guó)內(nèi)外二惡英污染控制技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外二惡英污染控制技術(shù)現(xiàn)狀

國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家于六、七十年代就意識(shí)到二惡英的嚴(yán)重危害，并開始這方面的研究工作，并頒布了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)。如日本在1990年頒布了《防止二惡英類發(fā)生的指南》，1997年又制定了《有關(guān)防止在垃圾處理時(shí)產(chǎn)生二惡英類物質(zhì)的基本方針及消減二惡英類物質(zhì)的程序》。為了限制二惡英的排放國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)危險(xiǎn)廢物焚燒都頒布了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，

2.2 國(guó)內(nèi)二惡英污染控制技術(shù)現(xiàn)狀及存在的問題

我國(guó)對(duì)危險(xiǎn)廢物的處置長(zhǎng)期重視不夠，集中處置設(shè)施建設(shè)嚴(yán)重滯后，處置技術(shù)水平低，技術(shù)不完善。目前只有深圳、上海、天津、沈陽(yáng)、杭州等極少數(shù)城市建成了危險(xiǎn)廢物集中處置設(shè)施。由于我國(guó)在二惡英控制技術(shù)方面的研究工作起步較晚，因此在二惡英控制方面面臨著嚴(yán)峻的形式，主要問題有：

（1）現(xiàn)有焚燒設(shè)施整體水平較低

目前我國(guó)大部份危險(xiǎn)廢物焚燒設(shè)施整體技術(shù)水平低，主要體現(xiàn)在一是自控水平低，不能保證穩(wěn)定的燃燒工況；二是供風(fēng)結(jié)構(gòu)不盡合理，紊流不好，難以保證焚燒效果。因此焚燒過程極易產(chǎn)生大量二惡英。

（2）現(xiàn)有的焚燒尾氣二惡英控制技術(shù)不完善

為了實(shí)現(xiàn)《危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的0.5 ng-TEQ/Nm3排放指標(biāo)，在《危險(xiǎn)廢物焚燒集中處置設(shè)施建設(shè)技術(shù)要求》、《醫(yī)療廢物焚燒集中處置設(shè)施建設(shè)技術(shù)要求》等規(guī)范中提出了煙氣驟冷、布袋除塵、活性炭吸附等原則要求，但由于我國(guó)在二惡英控制技術(shù)方面的研究工作起步較晚，對(duì)二惡英控制技術(shù)的研究落后于發(fā)展需要，目前既缺少生成機(jī)理等基礎(chǔ)研究，更缺乏完整、成熟、系統(tǒng)的控制技術(shù)研究。設(shè)計(jì)人員只能參考已建工程的設(shè)計(jì)資料和火電廠等類似工程的設(shè)計(jì)方法，套用國(guó)外有關(guān)技術(shù)資料，如活性炭噴射加布袋技術(shù)是目前國(guó)內(nèi)常采用的技術(shù)方案，但是在動(dòng)態(tài)吸附機(jī)理、加料比、吸附時(shí)間、脫除率等方面還缺乏深入研究，缺乏可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，很難保證煙氣中二惡英的達(dá)標(biāo)排放。將直接影響我國(guó)危險(xiǎn)廢物和醫(yī)療廢物的安全處置工作的步伐。

（3）在新技術(shù)開發(fā)方面與國(guó)外有較大差距

隨著《斯德哥爾摩公約》等國(guó)際公約的深入實(shí)施，二惡英排放標(biāo)準(zhǔn)的提高（0.1ng-TEQ/Nm3）是勢(shì)在必行，這必將需要更先進(jìn)的技術(shù)提供技術(shù)支持，而我國(guó)在二惡英催化分解技術(shù)研究等新技術(shù)方面的研究工作還很薄弱，與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比有較大的差距。

3 小結(jié)

固體廢物焚燒過程是環(huán)境二惡英的主要來(lái)源，鑒于我國(guó)不斷增加的醫(yī)療及工業(yè)廢物焚燒和籌建中的生活垃圾焚燒都是潛在的二惡英排放源，隨著二惡英控制標(biāo)準(zhǔn)的提高，應(yīng)深入研究固體廢物焚燒過程中二惡英產(chǎn)生機(jī)理及污染控制技術(shù)研究。以保障人民群眾的身體健康和環(huán)境生態(tài)安全。