固廢焚燒中二嗯英的控制技術(shù)

固廢焚燒中二嗯英的控制技術(shù)摘要:固體廢棄物一般采用焚燒處理的方法，然而焚燒控制不當(dāng),會對環(huán)境造成以二嗯英為代表的嚴(yán)重的二次污染，針對我國目前固廢焚燒處置中所存在的問題,根據(jù)二嗯英的特性,來源進行探討，對固廢焚燒處置各階段進行深入分析，提出了控制二嗯英產(chǎn)生的一些關(guān)鍵控制技術(shù)。關(guān)鍵詞:固廢焚燒二嗯英控制技術(shù)二嗯英是氯化物簇的簡稱，是指多氯二苯并二嗯英簡稱PCDDs,也是多氯二苯并二嗯英與多氯二苯并呋喃簡稱PCDFs的總稱，是存在于環(huán)境中的超痕量劇毒性有機污染物,被稱為“地球上毒性最強的毒物，很難降解，而且容易在動植物內(nèi)富集，很低濃度的二嗯英就能致動植物死亡，被列為一級致癌物［1］。我國于2001年5月23日簽署了《關(guān)于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》，2004年11月11日公約對我國正式生效,2010年10月國家發(fā)布了關(guān)于加強二嗯英污染防治的指導(dǎo)文件,在鐵礦石燒結(jié)、電弧爐煉鋼、再生有色金屬生產(chǎn)、廢棄物焚燒等重點行業(yè)全面推行削減和控制措施,2015年重點行業(yè)排放強度降低10%,基本控制二嗯英排放增長。根據(jù)全國POPs調(diào)查,目前廢棄物焚燒排放總量為0.63kgTEQ,還有迅猛增長的趨勢，所以弄清二嗯英的形成及其影響因素，從而在焚燒工藝上控制二嗯英的排放是非常重要的。1二嗯英的特性與來源難溶于水常溫下為無色、無味固體極難溶于水，溶解度：0.43?0.0002ng/L(25℃),但卻極易溶于有機溶劑，其溶解度為水中的106?108倍［2］。難以分解性自然界中降解緩慢，對酸、堿穩(wěn)定，化學(xué)反應(yīng)性極低，強紫外線照射下緩慢分解，其容易生成的溫度是180℃~400℃,而分解溫度在700℃以上。親油性，能溶于脂肪，容易在生物體的脂肪層產(chǎn)生積累,并難以排除,二嗯英通過食物鏈很容易在生物體的脂肪內(nèi)被蓄積而濃縮二嗯英的毒性2,3,7,8-位取代化合物(17種)表現(xiàn)出相同的生物學(xué)類型和毒性效應(yīng)。皮膚中毒、免疫中毒、生殖系統(tǒng)的影響和致畸性、內(nèi)分泌破壞和致癌性［3］。二嗯英由于其來源廣泛、毒性強被世界各國公認為對人類健康具有極大潛在危害的全球性散布的重要有機污染物。1.5二嗯英來源主要分兩部分工業(yè)來源與非工業(yè)來源。其工業(yè)來源主要包括鐵礦石燒結(jié)、電弧爐煉鋼、再生有色金屬生產(chǎn)、廢棄物焚燒，機氯化學(xué)品的生產(chǎn)與紙漿氯氣漂白過程等，其中鐵礦石燒結(jié)所占比重最大，不過廢棄物焚燒比重在提升。非工業(yè)來源包括汽車尾氣，家庭固體燃料（木材和煤）和家庭廢物等的不完全燃燒。二嗯英主要還是由焚燒過程產(chǎn)生的，所以弄清二嗯英的生成和破壞機理及其影響因素，從而在焚燒工藝上控制二嗯英的排放是非常重要的。2固體廢物焚燒過程中二嗯英控制技術(shù)通過對二嗯英生成機理層面進行分析和研究認為由于固體廢物中通常含有氯源,有機物，重金屬等，所以對其控制主要可分為對燃燒物料的控制，爐內(nèi)燃燒過程控制，焚燒后煙氣處理與凈化的控制。燃燒物料的控制對固體廢棄物進行分類管理，加強源頭控制,有效控制氯源，減少焚燒過程中二嗯英的生成,可對含氯化學(xué)品的廢棄物處理采用資源回收在利用的技術(shù)手段處理，避免焚燒處理。同時對重金屬含量高的物質(zhì)進行分類，篩選，破碎的方式進行金屬物質(zhì)回收，減少進入焚燒系統(tǒng)的量。爐內(nèi)燃燒過程控制通過對燃燒過程進行優(yōu)化以減少二嗯英的爐內(nèi)形成，并達到固體廢物本身所含二嗯英分解,目前多是采取對燃燒溫度,煙氣停留時間,湍流程度，過剩空氣系數(shù)等原則來實現(xiàn)的［4］。(1)通過對爐膛內(nèi)煙氣溫度的控制來進行二嗯英組分的破壞與分解，焚燒溫度太低，不能對廢物進行充分的破壞,且會產(chǎn)生二嗯英,溫度太高，又會浪費輔助燃料增加運行成本,二嗯英理論上的破壞溫度是700℃,當(dāng)溫度大于850℃,停留時間超過2s時,焚燒效率可達到大于99.99%。當(dāng)焚燒溫度為500℃~800℃時,會促進二嗯英的產(chǎn)生。溫度大于900℃時，則會破壞產(chǎn)生，使其含量急劇下降;溫度在1070c左右時,幾乎無二嗯英存在。溫度超過1200℃時,會產(chǎn)生大量NO腐蝕設(shè)備，增加運行成本。(2)在焚燒過程中，延長煙氣在高溫爐膛區(qū)的停留時間，就可以遏制二嗯英生成。為保證有足夠的停留時間，應(yīng)選取合適的爐膛尺寸，確保廢物充分燃盡。在850℃條件下，停留時間1.7s,二嗯英分解率達99.99%。目前美國、歐盟等國家或組織規(guī)定的煙氣停留時間都大于2%我國普遍采用的都是在停留時間2s以上。(3)通過對爐體湍流程度的控制，做到經(jīng)濟有效，建議雷諾數(shù)大于10000［5］。合理配風(fēng)，對氧濃度進行選擇，保證過?？諝庀禂?shù)在合理水平，如果氧含量過大會造成煙氣溫度降低,二嗯英濃度升高氧濃度太小,燃燒不充分,會導(dǎo)致CO超標(biāo)。一般會把氧含量控制在6%?12%之間。焚燒后煙處理與凈化的控制煙氣處理系統(tǒng)要綜合考慮多種污染物質(zhì)的去除，如顆粒物、重金屬、酸性氣體和有機污染物。去除二嗯英相關(guān)的煙氣控制技術(shù)可以分為四種大類別。一是除塵裝置;二是去除酸性氣體的裝置;三是催化氧化裝置;四是吸附裝置，以上技術(shù)的組合可以達到不同的二嗯英去除效率。目前國內(nèi)固體廢物焚燒行業(yè)，選擇急冷，噴霧干燥吸收、布袋除塵、活性炭注入相結(jié)合的方法是最多的。(1)焚燒煙氣在含有HCl前體物、CuCl2和FeCl3粉體等物質(zhì)且溫度適宜(400℃)的條件下極易形成二嗯英。為了扼制焚燒煙氣在煙氣凈化過程中二嗯英的再合成，一般采用控制煙氣溫度的辦法:即當(dāng)具有一定溫度(此時的溫度保持不低于500c為宜)的焚燒煙氣從余熱鍋爐中排出后采用急冷技術(shù)使煙氣在0.2s以內(nèi)急速冷卻至200℃以下，從而躍過易形成二嗯英的溫度區(qū)。急冷設(shè)備中通常采用雙流機械霧化噴頭和采用NaOH-Ca(OH)2雙堿溶液作為霧化介質(zhì)，縮短煙氣在處理和排放過程中處于200℃?400℃溫度域的時間等措施來控制二惡英的生成［6］。(2)除塵裝置:分電除塵和布袋除塵，電除塵在收集塵粒的同時可以去除和塵粒結(jié)合的二嗯英，為防止二嗯英的二次合成，電除塵選擇煙氣溫度低于230℃下運行的低溫電除塵器或是布袋裝置作為替換。布袋除塵可以高效收集塵粒，并將吸附著在粒子上的二嗯英去除,但布袋除塵器易受酸性氣體的腐蝕，通常在布袋除塵器前安裝去除酸性氣體的裝置。(3)除酸性氣體裝置:有噴霧干燥吸收塔和濕式洗滌器，噴霧干燥吸收塔主要是去除煙氣中的酸性氣體成分和顆粒物，本身沒有對二嗯英消除作用,當(dāng)熱的燃燒氣體進入反應(yīng)裝置時，霧化的泥漿狀消石灰在一定控制速度下注入，并和高溫?zé)煔饣旌稀７磻?yīng)中消石灰漿中的水分迅速蒸發(fā)，煙氣溫度快速下降，中和反應(yīng)使煙氣中的酸性氣體物質(zhì)減少。濕式洗滌器有很好的去除酸性氣體和粉塵的作用，同時附著在顆粒物上的二嗯英被去除。但也有多個研究顯示，通過濕式洗滌塔二嗯英有明顯增加的現(xiàn)象，而且大多是在其前端沒有高效除塵裝置的情況,一是由于濕式洗滌塔僅有去除大顆粒物的能力,在進入洗滌器前二嗯英被高效除塵器有效去除，那么濕式洗滌塔幾乎沒有去除顆粒物和吸附在上面的二嗯英的能力。其次是高溫下填料塔中填料的熱解現(xiàn)象,也能導(dǎo)致二嗯英增加，因此在使用此裝置時常注入活性炭來提高出二嗯英的能力。(4)催化氧化裝置:選擇性催化氧化脫氮裝置能起到破壞二嗯英物質(zhì)的作用,在催化作用下發(fā)生反應(yīng)，該過程不會產(chǎn)生含有二嗯英物質(zhì)的殘渣。二嗯英的去除效果依賴于反應(yīng)中催化劑的量，反應(yīng)溫度和煙氣通過催化劑的空速。(5)吸附裝置:活性炭吸附技術(shù)類型包括活性炭直接注入式,固定床或移動床活性炭反應(yīng)器［7］。運用最少費用取得二嗯英削減的方式即在除塵前加入活性碳，通?；钚蕴靠梢栽趪婌F干燥吸收過程中噴入。固定床吸附是在煙氣通過活性炭組成的固定床，操作一段時間將整個達到飽和的活性炭移出，移動床式吸附中活性炭由上方進入，經(jīng)吸附飽和的活性炭持續(xù)或間斷一段時間移出，利用該技術(shù)，能使HCl,HF,Hg,重金屬物質(zhì)和二嗯英物質(zhì)均達到合法的排放水平。(6)灰渣處置:由于飛灰上吸附或生成有二嗯英，所以必須作為有毒有害物質(zhì)送安全填埋場進行無害化處理?？蓪ζ溥M行低溫(300℃~400℃)加熱脫氯處理或者采用熔融爐在1200c?1400c下熔融固化,以及篩分,磁選等方式再送安全填埋場處置以減少二嗯英的排放。目前灰渣主要處置技術(shù)有熔融固化、水泥固化、石灰固化、塑性固化、高溫?zé)Y(jié)和酸浸提等方法，而且處置后的熔渣可以用于建筑鋪路的輔材，實現(xiàn)資源化再利用。3結(jié)語我國的二惡英控制工作起步較晚，導(dǎo)致管理和技術(shù)手段比較落后,因此學(xué)習(xí)國外的管理經(jīng)驗、減排技術(shù)和研究成果，對促進我國二惡英減排戰(zhàn)略的實施、因地制宜地采用合理的技術(shù)將起到重要的推動作用。另一方面根據(jù)我國固廢自身特點，發(fā)展自已的污染控制技術(shù)，以實現(xiàn)真正意義上的二嗯英減排。綜合分析與研究，制訂針對二惡英削減控制的整體性法規(guī)和政策,有效控制固廢焚燒企業(yè)的二嗯英排放。對固廢進行源頭管理，分類收集、分類處理，實現(xiàn)廢物的資源化再利用。在焚燒處置過程中，優(yōu)化焚燒工藝，選擇急冷，噴霧干燥吸收、布袋除塵、活性炭注入相結(jié)合的方法?；以幹媒ㄗh以熔融處置為主，實現(xiàn)灰渣的穩(wěn)定化、無害化、減量化處置或是再生資源的利用。參考文獻[1]韋寧著.二嗯英對人類的危害及控制口].中華衛(wèi)生監(jiān)督與健康,2004,3(2):114?117.[2]李海英，張書廷，趙新華.城市生活垃圾焚燒產(chǎn)物中二嗯英檢測方法J].燃料化學(xué)學(xué)報,2005,3(3):379?384.[3]王順珍.二嗯英的毒性和危害[J].中國公共衛(wèi)生,1995,11(7):328?329.[4]周宏倉，仲兆平,金保升.城市固體廢物焚燒過程中二嗯英的生成和控制[〃能源研究與利用,2002(4):15?20.[5]McKayG.Dioxincharacterizationformationandminimization during municipal solidwaste(MSW)incineration:review[J].ChemicalEngineeri