垃圾焚燒過(guò)程中二噁英的控制方法

張萍萍 沈冬君

摘要：隨著1997年對(duì)于二噁英的發(fā)現(xiàn)，在焚燒垃圾的過(guò)程中進(jìn)行對(duì)二噁英的控制與凈化研究一直是國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。而在當(dāng)前現(xiàn)有的研究?jī)?nèi)容中對(duì)于二噁英在垃圾焚燒過(guò)程中的控制問(wèn)題研究較少，并且沒(méi)有形成全面完整的討論。因此，本文針對(duì)垃圾焚燒過(guò)程中二噁英的生成與控制進(jìn)行討論分析，著重探究了垃圾焚燒過(guò)程中二噁英合成的影響因素，并針對(duì)影響因素進(jìn)行對(duì)二噁英控制方法的探究與討論，旨在為相關(guān)技術(shù)工作者在進(jìn)行對(duì)二噁英的控制時(shí)提供更多理論建議。

關(guān)鍵詞：垃圾焚燒;二噁英;控制方法;形成機(jī)制

中圖分類號(hào)：X701.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）07-00-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.07.034

Abstract： With the discovery of dioxins in 1997， research on the control and purification of dioxins in the process of burning garbage has been the focus of research in related technical fields at home and abroad. In the current research content， there are few studies on the control of dioxins in the process of waste incineration， and there is no comprehensive and complete discussion. Therefore， this paper discusses and analyzes the generation and control of dioxins in waste incineration process， and focuses on the influencing factors of dioxin synthesis in waste incineration process， and explores and discusses the control methods of dioxins against influencing factors. It is intended to provide more theoretical advice to relevant technical workers in the control of dioxins.

Key words： Waste incineration; Dioxins; Control method; Formation mechanism

二噁英是多慮二苯并二噁英以及多氯二苯并呋喃的簡(jiǎn)稱，屬于多個(gè)組成化合物的統(tǒng)稱，在二噁英中，化合物的成分達(dá)到了210種，這種化合物具有極高的抗酸、抗堿以及抗氧化劑與還原劑的效果，在1997年，人們發(fā)現(xiàn)了在焚燒垃圾的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的二噁英，而二噁英分布在空氣中對(duì)環(huán)境有著極強(qiáng)的吸附特點(diǎn)，對(duì)環(huán)境造成了較大的破壞，因此，在焚燒垃圾的過(guò)程中對(duì)二噁英進(jìn)行控制也成為了技術(shù)層面中的重要研究?jī)?nèi)容，但是目前對(duì)于垃圾焚燒過(guò)程中二噁英的焚燒與控制并沒(méi)有形成完整的研究理論體系，在研究過(guò)程中還有很大的空間待挖掘。

1 垃圾焚燒過(guò)程中二噁英的形成機(jī)制

二噁英被應(yīng)用在防腐材料中有著很好的效果，其前身是五氯苯酚，在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外二噁英的形成機(jī)制主要來(lái)源于垃圾焚燒方面，通過(guò)垃圾的焚燒可以使得前驅(qū)物異相，進(jìn)而對(duì)垃圾中的二噁英進(jìn)行合成反應(yīng)。

1.1 前驅(qū)物的異相催化反應(yīng)機(jī)制

1980年，波姆博在研究中將化學(xué)反應(yīng)技術(shù)應(yīng)用在了研究氯酚類二噁英成分的工作中，在研究?jī)?nèi)容中顯示，燃燒溫度達(dá)到200～500℃時(shí)，煙塵中的氯化銅與氯化鐵等進(jìn)行反應(yīng)作用，最終生成二噁英，這也是二噁英形成的直接原因之一。后來(lái)，隨著許多學(xué)者的研究可以發(fā)現(xiàn)，前驅(qū)物的異相成為了催化劑反應(yīng)機(jī)制中的重要內(nèi)容。尤其是前驅(qū)物催化反應(yīng)推測(cè)集中在廢物燃燒室的氣體形成時(shí)期反應(yīng)生成，可分為不完全燃燒后的前驅(qū)物生成以及能夠吸附的前驅(qū)物生成。通過(guò)這些催化與反應(yīng)使得前驅(qū)物異相催化反應(yīng)生成二噁英。

1.2 重新合成反應(yīng)機(jī)制

在對(duì)二噁英的研究中，相關(guān)學(xué)者發(fā)現(xiàn)在灰塵堆塵埃中，金屬化合物進(jìn)行活性催化后充分發(fā)生反應(yīng)，然后會(huì)通過(guò)化合物的重新生成合成二噁英，這也就是二噁英的重新合成反應(yīng)機(jī)制。后來(lái)，在實(shí)驗(yàn)中證明了通過(guò)300～500℃的溫度可以提高二氧化碳與一氧化碳的裂解反應(yīng)，進(jìn)而與催化劑下的租房族前驅(qū)物生成前驅(qū)物，通過(guò)重新合成反應(yīng)機(jī)制需要由PICs作為底物開(kāi)始合成，并且在200～600℃的反應(yīng)溫度中合成。

2 垃圾焚燒過(guò)程中二噁英合成的影響因素

在垃圾焚燒的過(guò)程中，二噁英的合成具有一定的影響因素，研究過(guò)程中有兩個(gè)重要的二噁英合成影響因素，主要是燃燒條件、鹵族元素及金屬元素。

2.1 燃燒條件

燃燒條件對(duì)二噁英的生成至關(guān)重要。在現(xiàn)有的研究中已經(jīng)證實(shí)二噁英的燃燒條件為煙霧的溫度、濃度及飛灰含碳量幾個(gè)重要因素，而溫度則是最大的一個(gè)影響因素之一。因此，燃燒條件是生成二噁英的重要影響因素，除溫度之外，氧氣濃度是燃燒的重要影響因素，可以起到助燃的作用。而在產(chǎn)生分離器飛灰之后，二噁英的生成量最多可以達(dá)到7.5%，這時(shí)，煙霧中的各項(xiàng)影響因素都會(huì)受到影響發(fā)生變化。

2.2 鹵族元素及金屬元素

在研究中發(fā)現(xiàn)，有機(jī)物中包含大量的活性炭分子，這些碳分子在燃燒后可以生成二噁英，其催化劑通常是KCl及CuCl2，因此也證明了顆粒態(tài)碳分子屬于二噁英燃燒條件的一個(gè)重要內(nèi)容與影響因素，也就證明了燃燒過(guò)程中金屬元素可以起到助燃的效果，并且CuCl2可以起到催化的作用。另外高鹵素材料也是廢物燃燒過(guò)程中提升二噁英含量最多的物質(zhì)之一。

3 垃圾焚燒過(guò)程中二噁英的控制方法

3.1 垃圾焚燒前做好預(yù)處理工作

垃圾材料是二噁英產(chǎn)生的重要載體，所以將垃圾分類回收可以有效地遏制二噁英的產(chǎn)生，將可利用的垃圾與可再生的垃圾進(jìn)行利用處理，降低垃圾中的重金屬含量，減少焚燒垃圾中的金屬程度，進(jìn)而減少尾部二噁英的生成。

3.2 對(duì)垃圾的燃燒條件進(jìn)行控制

可以對(duì)垃圾燃燒的條件進(jìn)行控制，采用3T的原則進(jìn)行垃圾的處理，通過(guò)對(duì)燃燒爐內(nèi)的天然氣進(jìn)行再燃，降低二噁英的排放量，將煙霧的生成降低至200℃以下，減少二噁英的生成，保持二噁英的排放始終在250～350℃的溫度環(huán)境中，控制好余熱鍋爐中的排煙溫度，進(jìn)而對(duì)垃圾燃燒條件進(jìn)行控制。

3.3 提升二噁英的凈化效果

垃圾焚燒爐飛灰存在一定的危險(xiǎn)隱患，因此在處理的過(guò)程中也應(yīng)當(dāng)開(kāi)展其凈化工作，凈化其中包含的二噁英含量，可以采用熱處理的方法，最終確保將焚燒過(guò)程中產(chǎn)生的二噁英濃度降低到0.1ng TEQ/m3以下。

4 結(jié)論

總而言之，二噁英合成機(jī)制復(fù)雜，合成過(guò)程中易受影響，因此，在進(jìn)行對(duì)二噁英治理的嘗試過(guò)程中要從二噁英反應(yīng)機(jī)理及影響因素的角度著手探究，希望通過(guò)本文的研究能夠?yàn)榻窈笊钊胩骄慷f英控制手段以及推廣有效、可廣泛應(yīng)用的減排措施提供參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2019-03-14

作者簡(jiǎn)介：張萍萍（1988-），女，漢族，研究生，工程師，研究方向?yàn)閼?yīng)用化學(xué)分析。