摘要：現(xiàn)階段最常用的生活垃圾處理技術(shù)包括衛(wèi)生填埋、堆肥和焚燒，其中垃圾焚燒處理最徹底，焚燒的經(jīng)濟(jì)效益非常明顯，在焚燒過程中產(chǎn)生了熱能可以轉(zhuǎn)化為電力供人們使用，在一定程度上可以緩解國家的能源緊張的情況，但在焚燒生活垃圾的過程中，會(huì)產(chǎn)生二次污染物，二噁英是這些污染物中最有害的。二噁英污染已成為垃圾焚燒技術(shù)推廣和使用的一個(gè)重要障礙。因此，加強(qiáng)二噁英的控制技術(shù)研究，以減少二噁英的排放已經(jīng)變得非常重要。
關(guān)鍵詞：生活垃圾；焚燒發(fā)電；二噁英；防治對策
二噁英類化合物作為對人類健康和生態(tài)環(huán)境危害嚴(yán)重的持久性有機(jī)污染物，被斯德哥爾摩公約首批列入受控名單。因此，清楚認(rèn)識(shí)和了解二噁英類化合物并采取有效措施防治二噁英類物質(zhì)污染至關(guān)重要。因此，清楚認(rèn)識(shí)和了解二噁英類化合物并采取有效措施防治二噁英類物質(zhì)污染至關(guān)重要。
1二噁英的概念、組成及性質(zhì)
二噁英(Dioxins)，又稱二氧雜芑，是指能與芳香烴受體(Ah—R)結(jié)合，并且能夠?qū)е聶C(jī)體產(chǎn)生各種生物化學(xué)變化的一類物質(zhì)，是多氯代三環(huán)芳烴類化合物的統(tǒng)稱，是人工合成氯酚類產(chǎn)品的副產(chǎn)品。同時(shí)需要指出，二噁英類化合物是結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相似的包含眾多同類物或異構(gòu)體的有機(jī)化合物，共有210種化合物，主要包括：多氯代二苯并二噁英(PCDDs)、多氯代二苯并呋喃(PCDFs)、共平面多氯聯(lián)苯(Co—PCBs)及多溴代二苯二噁英(PBDDs)。由于氯原子取代位置和數(shù)目不同，形成眾多異構(gòu)體，其中，PCDDs有75種異構(gòu)體，PCDFs有135種異構(gòu)體。該類物質(zhì)通常為白色晶體，化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，熔點(diǎn)高，極難溶于水和酸堿，可溶于大部分的有機(jī)溶劑，是無色無味的脂溶性物質(zhì)。因此，二噁英非常容易積蓄在生物體內(nèi)脂肪組織中，不易降解和排出，對人體造成嚴(yán)重危害。二噁英類物質(zhì)毒性較高，是目前為止發(fā)現(xiàn)的最有毒的化學(xué)物質(zhì)之一。其中，2，3，7．8四個(gè)共平面取代位為氯原子的7種PCDDs和PCDFs毒性最強(qiáng)，是氰化鉀的50～100倍，被世界衛(wèi)生組織判定為一級致癌物。
2二噁英的危害及來源
2.1二噁英的危害性
二噁英類化合物具有低水溶性，低蒸氣壓和高辛醇／水分配系數(shù)的特性，從而導(dǎo)致它85％分布在土壤和沉積物中，只有1％進(jìn)入大氣、水體和懸浮沉降物中。研究表明，無論是在生物體或非生物介質(zhì)中，二噁英類化合物都難以被降解，長時(shí)間存在于環(huán)境中，并能夠在不同環(huán)境介質(zhì)中不斷循環(huán)，因此，存在各種機(jī)會(huì)被人體所吸收。資料顯示，人體內(nèi)90％以上的二噁英攝入來源于食品，尤其是富含脂肪的動(dòng)物性食品。被污染的植物或水體被動(dòng)物食用后蓄積在動(dòng)物脂肪組織中，人食用被二噁英污染的動(dòng)物性食品后，對身體造成危害。皮膚和呼吸道吸收也是人體攝入的重要途徑。二噁英類化合物最大毒性是具有不可逆的致畸、致癌、致突變毒性，被國際研究中心列為人類一級致癌物，還具有對人體主要器官的毒性，如肝毒性、皮膚毒性、內(nèi)分泌毒性、生殖毒性、神經(jīng)系統(tǒng)毒性和呼吸毒性。當(dāng)人體一次攝入較大劑量二噁英類化合物或其在人體內(nèi)富集量達(dá)到一定程度，會(huì)出現(xiàn)急性中毒現(xiàn)象，如頭痛、嘔吐、肝功能損傷等癥狀，嚴(yán)重可致人死亡。
2.2二噁英的來源
二噁英類化合物是人類在其生產(chǎn)、生活過程中無意識(shí)制造出的有害副產(chǎn)品。其來源極其廣泛，氯代化合物含量較高的醫(yī)療廢物、工業(yè)生產(chǎn)過程中副產(chǎn)品的生產(chǎn)以及廢物燃燒等是產(chǎn)生二噁英的主要來源。除此之外，森林大火和火山爆發(fā)也可作為其天然產(chǎn)生來源。美國國家環(huán)境保護(hù)局調(diào)查發(fā)現(xiàn)90％的二噁英來源于含氯化合物的燃燒。
3生活垃圾焚燒發(fā)電中二噁英控制技術(shù)
3.1改進(jìn)垃圾燃燒狀況
焚燒爐不同的燃燒條件會(huì)影響二噁英的排放量，不同的燃燒溫度、停留時(shí)間、氧氣與垃圾之間的擾動(dòng)以及氧氣的供給量等因素都會(huì)影響二噁英的排放量，其中燃燒溫度、停留時(shí)間以及紊流是控制焚燒爐內(nèi)二噁英的關(guān)鍵因素。垃圾在燃燒過程中所產(chǎn)生的二噁英在高溫環(huán)境下其內(nèi)部結(jié)構(gòu)將會(huì)被分解破壞掉。在爐內(nèi)時(shí)間為2s，溫度達(dá)到800℃時(shí)，轉(zhuǎn)化率為99%；而850℃則已達(dá)到99.5%以上；1000℃則在1.5s時(shí)已幾乎達(dá)到100%，也就是說接近全部分解。焚燒爐運(yùn)行過程中，必須滿足“3T+E”原則：即燃燒溫度保持在850℃以上；在高溫區(qū)送入二次空氣，充分?jǐn)嚢杌旌显鰪?qiáng)湍流度；延長氣體在高溫區(qū)的停留時(shí)間(Time>=2s)；以及過量的空氣量，使煙氣中O2的濃度處于6%～11%。保證垃圾充分、完全燃燒，減少未燃盡顆粒及二惡英前驅(qū)物生成。運(yùn)行過程中還要保證垃圾投料均勻，床溫穩(wěn)定，不超負(fù)荷運(yùn)行，合理調(diào)節(jié)一、二次風(fēng)比例。必要時(shí)可以向垃圾中添加燃料，使垃圾能夠在焚燒爐內(nèi)充分的燃燒，有效減少二噁英的產(chǎn)生量。垃圾未完全燃燒是導(dǎo)致二噁英生成的重要原因，可以用CO作為指示物判斷垃圾是否燃燒充分。使垃圾完全燃燒是控制二噁英排放的最關(guān)鍵手段。
3.2添加無機(jī)抑制劑
在垃圾焚燒發(fā)電的過程中添加適量的抑制劑或者是阻滯劑可以抑制二噁英的產(chǎn)生，目前國內(nèi)外專家對此技術(shù)的研究比較多。由于無機(jī)抑制劑含有大量的含硫化合物、堿性化合物和氨等，而這些化學(xué)物質(zhì)在整體的反映器中會(huì)通過催化作用實(shí)現(xiàn)對二噁英的聯(lián)合消除。此外，堿性抑制劑也是比較常用的二噁英控制技術(shù)，重要通過改變飛灰表面的酸性來阻止二噁英的生成。而且氨發(fā)生反映后所形成的亞硝酸亞可以降低銅表面的活性，進(jìn)而抑制二噁英的合成。該技術(shù)的成本相對較低，且控制的效果比較顯著，因此，得到了眾多企業(yè)的喜愛和青睞。
3.3活性炭吸附控制技術(shù)
除塵塔和帶有活性碳吸附劑的布袋除塵器組合是去除煙氣中PCDD/Fs最有效地控制技術(shù),當(dāng)運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化時(shí)二噁英的脫除效果達(dá)97%～98%,可使煙氣中二噁英濃度降至0.1ngTEQ/m3,達(dá)到嚴(yán)格的排放要求。噴射活性炭能有效吸附氣相二噁英，并將二噁英從氣相轉(zhuǎn)移到固相。特別要注意影響二噁英吸附的活性炭關(guān)鍵參數(shù)：平均孔徑、總孔容、碘值、亞甲基藍(lán)吸附值、比表面積?；钚蕴窟x擇時(shí)建議：優(yōu)先考慮2-20nm孔容積大小、再考慮比表面積大小。同時(shí)注意控制布袋壓降、布袋濾層厚度、布袋溫度、吸附性材質(zhì)、布袋破損、袋內(nèi)氣流均勻性。
3.4催化還原技術(shù)
早在上世紀(jì)80年代，相關(guān)技術(shù)人員就發(fā)現(xiàn)用于燃煤發(fā)電廠脫除的SCR裝置也可以用來脫除垃圾焚燒廠中的二噁英。SCR催化劑主要由Ti、V、W等氧化物組成，能夠在300-400℃的溫度條件下將二噁英分解成CO2以及HCL等物質(zhì)。此外，近年來，有研究者開發(fā)出了新的低溫催化技術(shù)，利用經(jīng)過特殊處理的催化過濾劑可以除去垃圾焚燒爐內(nèi)99%的二噁英，效果十分顯著。
結(jié)束語
目前我國的二噁英控制處理技術(shù)種類繁多，且每一種二噁英控制處理技術(shù)的優(yōu)勢不同，因此，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)合理選擇二噁英控制技術(shù)，以有效消除二噁英隱患，最大限度的保護(hù)環(huán)境和人類生存健康。
參考文獻(xiàn)：
[1]錢蓮英,潘淑萍,徐哲明,徐茵茵.生活垃圾焚燒爐煙氣中二噁英排放水平及控制措施[J].環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù),2017,29(3):57-60
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延伸閱讀：
湖北長陽引進(jìn)第四代垃圾處理技術(shù) 攻克二噁英世界難題
原標(biāo)題:生活垃圾焚燒發(fā)電廠二噁英防治對策探討
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