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二噁英防治對策探討

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點擊次數:1977 更新時間:2018年10月17日17:46:16 打印此頁 關閉

        摘要:現階段最常用的生活垃圾處理技術包括衛生填埋、堆肥和焚燒,其中垃圾焚燒處理最徹底,焚燒的經濟效益非常明顯,在焚燒過程中產生了熱能可以轉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,會產生二次污染物,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推廣和使用的一個重要障礙。因此,加強二噁英的控制技術研究,以減少二噁英的排放已經變得非常重要。


        關鍵詞:生活垃圾;焚燒發電;二噁英;防治對策


        二噁英類化合物作為對人類健康和生態環境危害嚴重的持久性有機污染物,被斯德哥爾摩公約首批列入受控名單。因此,清楚認識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污染至關重要。因此,清楚認識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污染至關重要。


        一、二噁英的概念、組成及性質

        二噁英(Dioxins),又稱二氧雜芑,是指能與芳香烴受體(Ah—R)結合,并且能夠導致機體產生各種生物化學變化的一類物質,是多氯代三環芳烴類化合物的統稱,是人工合成氯酚類產品的副產品。同時需要指出,二噁英類化合物是結構和性質相似的包含眾多同類物或異構體的有機化合物,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)、共平面多氯聯苯(Co—PCBs)及多溴代二苯二噁英(PBDDs)。由于氯原子取代位置和數目不同,形成眾多異構體,其中,PCDDs有75種異構體,PCDFs有135種異構體。該類物質通常為白色晶體,化學性質非常穩定,熔點高,極難溶于水和酸堿,可溶于大部分的有機溶劑,是無色無味的脂溶性物質。因此,二噁英非常容易積蓄在生物體內脂肪組織中,不易降解和排出,對人體造成嚴重危害。二噁英類物質毒性較高,是目前為止發現的最有毒的化學物質之一。其中,2,3,7.8四個共平面取代位為氯原子的7種PCDDs和PCDFs毒性最強,是氰化鉀的50~100倍,被世界衛生組織判定為一級致癌物。


        二、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/水分配系數的特性,從而導致它85%分布在土壤和沉積物中,只有1%進入大氣、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中,二噁英類化合物都難以被降解,長時間存在于環境中,并能夠在不同環境介質中不斷循環,因此,存在各種機會被人體所吸收。資料顯示,人體內90%以上的二噁英攝入來源于食品,尤其是富含脂肪的動物性食品。被污染的植物或水體被動物食用后蓄積在動物脂肪組織中,人食用被二噁英污染的動物性食品后,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、內分泌毒性、生殖毒性、神經系統毒性和呼吸毒性。當人體一次攝入較大劑量二噁英類化合物或其在人體內富集量達到一定程度,會出現急性中毒現象,如頭痛、嘔吐、肝功能損傷等癥狀,嚴重可致人死亡。


        2.2二噁英的來源

        二噁英類化合物是人類在其生產、生活過程中無意識制造出的有害副產品。其來源極其廣泛,氯代化合物含量較高的醫療廢物、工業生產過程中副產品的生產以及廢物燃燒等是產生二噁英的主要來源。除此之外,森林大火和火山爆發也可作為其天然產生來源。美國國家環境保護局調查發現90%的二噁英來源于含氯化合物的燃燒。


        三、生活垃圾焚燒中二噁英控制技術

        3.1改進垃圾燃燒狀況

        焚燒爐不同的燃燒條件會影響二噁英的排放量,不同的燃燒溫度、停留時間、氧氣與垃圾之間的擾動以及氧氣的供給量等因素都會影響二噁英的排放量,其中燃燒溫度、停留時間以及紊流是控制焚燒爐內二噁英的關鍵因素。垃圾在燃燒過程中所產生的二噁英在高溫環境下其內部結構將會被分解破壞掉。在爐內時間為2s,溫度達到800℃時,轉化率為99%;而850℃則已達到99.5%以上;1000℃則在1.5s時已幾乎達到100%,也就是說接近全部分解。焚燒爐運行過程中,必須滿足“3T+E”原則:即燃燒溫度保持在850℃以上;在高溫區送入二次空氣,充分攪拌混合增強湍流度;延長氣體在高溫區的停留時間(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物生成。運行過程中還要保證垃圾投料均勻,床溫穩定,不超負荷運行,合理調節一、二次風比例。必要時可以向垃圾中添加燃料,使垃圾能夠在焚燒爐內充分的燃燒,有效減少二噁英的產生量。垃圾未完全燃燒是導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鍵手段。


        3.2添加無機抑制劑

       在垃圾焚燒發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生,目前國內外專家對此技術的研究比較多。由于無機抑制劑含有大量的含硫化合物、堿性化合物和氨等,而這些化學物質在整體的反映器中會通過催化作用實現對二噁英的聯合消除。此外,堿性抑制劑也是比較常用的二噁英控制技術,重要通過改變飛灰表面的酸性來阻止二噁英的生成。而且氨發生反映后所形成的亞硝酸亞可以降低銅表面的活性,進而抑制二噁英的合成。該技術的成本相對較低,且控制的效果比較顯著,因此,得到了眾多企業的喜愛和青睞。


        3.3活性炭吸附控制技術

        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,當運行參數優化時二噁英的脫除效果達97%~98%,可使煙氣中二噁英濃度降至0.1ngTEQ/m3,達到嚴格的排放要求。噴射活性炭能有效吸附氣相二噁英,并將二噁英從氣相轉移到固相。特別要注意影響二噁英吸附的活性炭關鍵參數:平均孔徑、總孔容、碘值、亞甲基藍吸附值、比表面積?;钚蕴窟x擇時建議:優先考慮2-20nm孔容積大小、再考慮比表面積大小。同時注意控制布袋壓降、布袋濾層厚度、布袋溫度、吸附性材質、布袋破損、袋內氣流均勻性。


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