焚燒產生二惡英的污染控制技術現狀及問題研究

劉 舒

（沈陽環境科學研究院，遼寧 沈陽 110016）

二惡英(Dioxins)是由2個或1個氧原子連接2個被氯取代的苯環組成的三環芳香族有機化合物，它在常溫下是具有高熔點、高沸點，高親脂性的白色固體，難溶于水，理化性質極其穩定，難以自然降解,揮發性低，是目前發現的無意識合成的副產品中毒性最強的化合物，固體廢物焚燒過程產生的二惡英對環境的影響最為顯著，國內外的大量研究表明，焚燒過程中產生的的二惡英，約占二惡英發生量的80%。

1 主要控制技術簡介

針對焚燒尾氣中的二惡英引起的二次污染問題，國外的焚燒設施都配備了尾氣處理系統，控制重金屬尤其是二惡英的排放。由此關于二惡英的控制技術總的來說可以分為過程控制和末端控制兩種，下面對目前主要應用的控制技術作一簡述。

1.1 焚燒過程控制技術

主要是指在燃燒過程中進行控制，抑制二惡英的產生，可分為完全燃燒、穩定燃燒以及在燃燒過程中添加抑制劑三大類。

對于完全燃燒來說，主要是溫度、滯留時間、湍流程度以及含氧濃度是影響二惡英生成的主要因素。因此，燃燒溫度越高、滯留時間越長、湍流度越強則二惡英的生成量越低。一般而言，高溫（850-1000℃）焚燒，二燃室停留時間超過2.0s，以及較大的湍流度和供給過量的空氣量，可以避免二惡英的大量生成。

對于穩定燃燒而言，燃燒速度、反應均勻性和反應程度是影響二惡英生成量的三個因素。必須采用適合裝置特性的控制方法，例如由于流化床的燃燒方式為瞬時燃燒，因此要對焚燒前的垃圾進行模糊理論檢測和控制。此外，也可以適當的降低燃燒速度，使垃圾的質和量保持均勻。

對于燃燒過程中添加的二惡英生成抑制劑主要包括有機添加劑和無機添加劑。有機添加劑有2-氨基乙醇、三乙胺、尿素、3-氨基乙醇、氰胺以及乙二醇等；無機添加劑主要有硫氧化物、堿性吸附劑等。

過程控制除上述三種方法外，還有通過熱回收—氣體冷卻的措施來降低二惡英的生成，但這種方法目前尚存在著一定的爭議，而且有可能阻礙未燃組分的進一步燃燒。

1.2 焚燒尾氣末端控制技術

焚燒尾氣末端控制技術主要是指通過物理或化學的方法對已經形成的二惡英進行捕集、分解的控制措施，可分為捕集技術和分解技術兩類。

①捕集技術

捕集技術包括除塵和活性炭吸附技術。目前應用較多的是在布袋除塵器前串聯活性炭、活性焦炭吸附塔或旋轉噴霧塔，對二惡英的捕集效率可達到97%以上。另外，通過特殊的方法把濾料作為催化劑載體，可以進行催化脫氯，是一種結構緊湊的多功能處理裝置，也有著非常廣闊的應用前景。

②催化分解技術

催化氧化分解法是利用催化劑在低溫下氧化二惡英，具有分解效率高的優點。例如Lijelind 采用Ti/V 氧化物類型的催化劑，煙氣在230℃是通過催化劑固定床，二惡英的去除率達到99%以上，完全可以滿足當前的排放標準。目前德國和日本在該領域的研發走在了其它國家的前列，其技術和設備已經進入了工業化試驗階段，但是需要進一步解決催化劑壽命和裝置小型化的問題。

2 國內外二惡英污染控制技術現狀

2.1 國外二惡英污染控制技術現狀

國外發達國家于六、七十年代就意識到二惡英的嚴重危害，并開始這方面的研究工作，并頒布了相應的標準法規。如日本在1990年頒布了《防止二惡英類發生的指南》，1997年又制定了《有關防止在垃圾處理時產生二惡英類物質的基本方針及消減二惡英類物質的程序》。為了限制二惡英的排放國外發達國家對危險廢物焚燒都頒布了嚴格的標準，

2.2 國內二惡英污染控制技術現狀及存在的問題

我國對危險廢物的處置長期重視不夠，集中處置設施建設嚴重滯后，處置技術水平低，技術不完善。目前只有深圳、上海、天津、沈陽、杭州等極少數城市建成了危險廢物集中處置設施。由于我國在二惡英控制技術方面的研究工作起步較晚，因此在二惡英控制方面面臨著嚴峻的形式，主要問題有：

（1）現有焚燒設施整體水平較低

目前我國大部份危險廢物焚燒設施整體技術水平低，主要體現在一是自控水平低，不能保證穩定的燃燒工況；二是供風結構不盡合理，紊流不好，難以保證焚燒效果。因此焚燒過程極易產生大量二惡英。

（2）現有的焚燒尾氣二惡英控制技術不完善

為了實現《危險廢物焚燒污染控制標準》中規定的0.5 ng-TEQ/Nm3排放指標，在《危險廢物焚燒集中處置設施建設技術要求》、《醫療廢物焚燒集中處置設施建設技術要求》等規范中提出了煙氣驟冷、布袋除塵、活性炭吸附等原則要求，但由于我國在二惡英控制技術方面的研究工作起步較晚，對二惡英控制技術的研究落后于發展需要，目前既缺少生成機理等基礎研究，更缺乏完整、成熟、系統的控制技術研究。設計人員只能參考已建工程的設計資料和火電廠等類似工程的設計方法，套用國外有關技術資料，如活性炭噴射加布袋技術是目前國內常采用的技術方案，但是在動態吸附機理、加料比、吸附時間、脫除率等方面還缺乏深入研究，缺乏可靠的基礎數據，很難保證煙氣中二惡英的達標排放。將直接影響我國危險廢物和醫療廢物的安全處置工作的步伐。

（3）在新技術開發方面與國外有較大差距

隨著《斯德哥爾摩公約》等國際公約的深入實施，二惡英排放標準的提高（0.1ng-TEQ/Nm3）是勢在必行，這必將需要更先進的技術提供技術支持，而我國在二惡英催化分解技術研究等新技術方面的研究工作還很薄弱，與國外發達國家相比有較大的差距。

3 小結

固體廢物焚燒過程是環境二惡英的主要來源，鑒于我國不斷增加的醫療及工業廢物焚燒和籌建中的生活垃圾焚燒都是潛在的二惡英排放源，隨著二惡英控制標準的提高，應深入研究固體廢物焚燒過程中二惡英產生機理及污染控制技術研究。以保障人民群眾的身體健康和環境生態安全。