固体废物焚烧二恶英的生成机制及其控制技术.docxVIP

?

?

固体废物焚烧二恶英的生成机制及其控制技术

?

?

姜秀文

【摘要】城市固体废物焚烧是二恶英的重要排放源。虽然固体废物焚烧系列中二恶英的控制最近得以发展,降低了二恶英的排放,但是二恶英的排放仍然是一个严重问题。为了减少二恶英的排放,有必要研究二恶英的生成机理、影响因素和控制技术。本文分析了固体废物焚烧二恶英的生成机制，研究探讨了固体废物焚烧过程中二恶英的控制技术。

【关键词】固体废物焚烧二恶英生成机制控制技术

中图分类号：V444.3+8文献标识码：A文章编号：

二恶英属高度持久性化合物,会在空中漂浮被人体吸入,通过降雨使水域、土壤受到污染,还可在该环境中生活的动植物体内富积,人吃这些动植物时,二恶英也同时被摄入。固体废物焚烧过程是环境二恶英的主要来源,鉴于我国不断增加的医疗及工业废物焚烧和筹建中的生活垃圾焚烧都是潜在的二恶英排放源,应深入研究固体废物焚烧过程中二恶英产生机理及污染控制技术,设立监控机构,以保障人民群众的身体健康和环境生态安全。

一、固体废物焚烧二恶英的生成机制

1、二恶英的生成机理

日常生活所用的胶袋，PVC（聚氯乙烯）软胶等物质都含有氯，燃烧这些物品时便会释放出二恶英，悬浮于空气中。另外，电视机不及时清理，电视机内堆积起来的灰尘中，通常也会检测出溴化二恶英。而且含量较高，平均每克灰尘中，就能检测出4.1μg溴化二恶英。

生活垃圾焚烧过程中二恶英的生成机理比较复杂，主要形成于垃圾燃烧和烟气冷却两个阶段。由于城市生活垃圾中多含氯的有机化合物，该类化合物会在烟气中所含的CuCl2、FeCl3催化条件下，与O2、HCl等氧化物反应生成二恶英。当在850℃以上、炉膛高温区域停留时间不小于2s时，约99.9%的二恶英会分解形成二恶英前体物质，但是这种前体物质在300~500℃温度区间时，会继续在烟气中反应生成二恶英。

目前，普遍认为产生二恶英的过程，主要存在以下两种机理：

(1)携带着过渡金属元素和有机氯化合物的垃圾在焚烧炉内高温分解后，能够产生分子氯和游离基氯以及各种二恶英的前驱物。在燃烧过程中二恶英的前驱物，其中主要有不完全燃烧产物(PIC)类前驱物，如聚氯乙烯、氯苯、多氯苯、二氯丁烯、环戊烯等，通过分子重排、自由基缩合、脱氯或其他分子反应等过程生成二恶英。由于燃烧不充分，烟气中存在过多的未燃烬物质，当在300～500℃的温度下遇到适量的触媒物质（如铜）时，已经分解的二恶英又重新生成。

(2)残留在飞灰中未燃尽的炭和由于吸附作用等原因，存在于飞灰表面的各种碳氢化合物，发生部分氧化和环化反应，形成多环芳烃化合物，这些多环芳烃化合物再被氯化产生二恶英。这种方式称之为新规合成机理。

在二恶英的形成过程中，究竟哪种机理占主要作用，取决于具体的炉型、工作状态及燃烧条件。

2、二恶英的传播方式

二恶英进入环境以后，要经过各种各样的迁移转化作用，对人体产生危害，这个过程非常的复杂。如图1为从产生到对人体产生危害的迁移转化途径。

图1二恶英的传播方式

危险废物源指二恶英产生的地点，目前常见的危险废物处置方式有焚烧、填埋、堆放、荒地倾倒和水体排放等等。不同的方法造成的二恶英释放速率具有不同的释放速率及途径。固体废物处置过程中，废物中的二恶英由处置点直接进入大气，进入水体，并通过这几种途径迁移扩散，二恶英在迁移转化过程中，会发生降解与富集反应，导致在人群活动范围内形成二恶英的浓度场分布，使人群处在有毒物质污染的环境中，人体通过呼吸作用，饮水和食物消耗以及皮肤接触等方式摄入这些二恶英，从而对健康产生损害，产生毒性效应、致癌性和非致癌性等不同危害。

二、固体废物焚烧过程中二恶英的控制技术

固体废物中含有氯源、有机质及重金属，因此固体废物焚烧产物中常含PCDD/Fs。控制焚烧过程产生PCDD/Fs，可从控制来源、减少二恶英的炉内形成、避免炉外低温区再合成以及去除4个方面来考虑。

1、控制来源

通过废物分类收集，加强资源回收，避免含PCDD/Fs物质及含氯成分高的物质（如PVC塑料等）进入垃圾中。废弃物通过分选后制成衍生燃料，其粒度、组成和热值相近，金属含量低，燃烧产生的二恶英较少。

2、减少二恶英的炉内形成

优化燃烧过程以减少二恶英的炉内形成，并分解固体废物本身所含二恶英。二恶英的最终排放将取决于生成和破坏的速率，破坏二恶英所需的活化能比其生成所需的活化能要高。减少炉内形成可以通过控制燃烧温度、停留时间和过剩空气系数，投加抑制剂等来实现。

（1）在良好组织的燃烧条件下，焚烧炉燃烧室应保持足够的燃烧温度（不低于850℃）及气体停留时间（不少于2s），确保废气中具有适当的氧含量（最好在6%～12%之间），使固体废物在焚烧炉中完全充分燃烧，达到分解破坏垃圾内含有的PCDD/Fs，并降低飞灰