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生活垃圾焚烧厂烟气中的二恶英是近几年来世界各国所普遍关心的问题,自1999年比利时发生动物饲料二恶英污染事件后,二恶英更是倍受世人所关注,一时成为全球范围的热点。近几年由于国家政策推动以及环保形势的日益严峻,全国各地建立了很多垃圾发电厂。而要建设生活垃圾焚烧厂,我们就不能也无法回避二恶英。

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垃圾焚烧与二恶英

我国潜在二恶英类污染源分布广,数量大,对其尚不能全 面监测和监管。我国目前运行的生活垃圾焚烧设施年焚烧量为1700万吨,虽然焚烧量有所提高,但由于缺乏尾气控制的焚烧厂关闭,向大气排放的二恶英类物质总量反而降低。估算我国生活垃圾焚烧年排放二嗯英类量小于544克毒性当量,其中向大气排放量小于68克毒性当量,占总大气排放量小于1.4%。

现在有一种观点认为,二恶英是生活垃圾焚烧电厂公害问题,这是一种偏面的认识,其实二恶英是有 机物与氯一起加热就会产生的化合物,只要使用水的场所都有可能产生二恶英,它是一种普遍的化学现象。二恶英在空气、土壤、水和食物中都能发现,火山爆发及森林火灾是自然界中二恶英的主要来源。另外,除草剂、发电厂、木材燃烧、造纸业、水泥业、金属冶炼、纸桨加氯漂白及垃圾焚烧处理均会释放出二恶英。

国外焚烧设施多年的运行经验表明,小型焚烧炉二恶英类污染问题严重,集中处理的大型生活垃圾焚烧发电设施二恶英类物质容易得到控制。自1986年欧洲一些国家实施0.1纳克毒性当量/立方米排放标准,已积累有25年的经验,达到0.1纳克毒性当量/立方米二恶英类控制技术工艺可公开获取。

当烟气中二恶英类的排放浓度低于1纳克毒性当量/立方米时,不会对生 态环境和人体健康造成不良影响。1996年美国环保局对俄亥俄州East Liver pool的一座废弃物焚烧厂(距居民居住地、小学和饮用水源地都很近且运行了10年)开展了广泛的环境和人体健康影响调查,耗资100万美元,完成的调查报告厚达3300页。报告结论是,此焚烧厂运行没有对当地生 态环境和人体健康造成不利影响。 

但这并不是说在生活垃圾焚烧发电厂的设计和运行时就可以不重视二恶英了,实际上从生活垃圾焚烧厂排放出来的二恶英往往都占世界各国二恶英排放总量的很大 比重。这就是世界各国对生活垃圾焚烧厂排放出来的二恶英予以关注的原因所在。也充分说明了在建设生活垃圾焚烧厂或者在生活垃圾焚烧厂的运行管理中,要注意改 善生活垃圾的燃烧条件,严格控制二恶英产生的重要性和必要性。

一、垃圾焚烧厂中二恶英的生成途径 

生活垃圾在焚烧过程中,二恶英的生成机理相当复杂,至今为止国内外的研究成果还不足以完全说明问题,已知的生成途径可能有:

1.生活垃圾中本身含有微量的二恶英,由于二恶英具有热稳定性,尽管大部分在高温燃烧时得以分 解,但仍会有一部分在燃烧以后排放出来。

2.在燃烧过程中由含氯前体物生成二恶英,前体物包括聚氯乙烯、氯代苯、五氯苯酚等,在燃烧中前体物分子通过重排、自由基缩合、脱氯或其他分子反应等过程会生成二恶英,这部分二恶英在高温燃烧条件下大部分也会被分 解。

3.当因燃烧不充分而在烟气中产生过多的未燃烬物质,并遇适量的触媒物质(主要为重金属,特别是铜等)及300~500℃的温度环境,那么在高温燃烧中已经分 解的二恶英将会重新 生成。

二、垃圾焚烧厂控制二恶英的措施

二恶英的控制措施国内外的研究和实践均表明,减少生活垃圾焚烧厂烟气中二恶英浓度的主要方法是采取有 效措施控制二恶英的生成。这些控制措施主要包括:

1.选用合适的炉膛和炉排结构,使垃圾在焚烧炉得以充分燃烧,而衡量垃圾是否充分燃烧的重要指标之一是烟气中CO的浓度,CO的浓度越低说明燃烧越充分,烟气中CO浓度比较理想的指标是低于60mg/Nm3。

2.控制炉膛及二次燃烧室内,或在进入余热锅炉前烟道内的的烟气温度不低于850℃,烟气在炉膛及二次燃烧室内的停留时间不小于2秒,氧气浓度不少于4%,并合理控制助燃空气的风量、温度和注入位置,也称“三T”控制法。

3.缩短烟气在处理和排放过程中处于300~500℃温度域的时间,控制余热锅炉的排烟温度不超过250℃左右。

4.选用新型袋式除尘器,控制除尘器入口处的烟气温度低于200℃,并在进入袋式除尘器的烟道上设置活 性碳等反应剂的喷射装置,进一步吸附二恶英。

5.在生活垃圾焚烧厂中设置先进、完善和可靠的全套自动控制系统,使焚烧和净化工艺得以良好执行。

6.通过分类收集或预分拣控制生活垃圾中氯和重金属含量高的物质进入垃圾焚烧厂。

7.由于二恶英可以在飞灰上被吸附或生成,所以对飞灰应用专门容器收集后作为有毒有害物质送安 全填埋场进行无害化处置,有条件时可以对飞灰进行低温(300~400℃)加热脱氯处理,或熔融固化处理后再送安 全填埋场处置,以有 效地减少飞灰中二恶英的排放。

综上所述,生活垃圾焚烧厂烟气中的二恶英是客观存在的,但对此产生盲目的恐慌则是完全没有必要的。由于我国生活垃圾中含氯化合物和重金属含量相对较少,只要生活垃圾在焚烧炉中能达到完全燃烧,保证烟气在较高的燃烧温度下有较长的停留时间,并在烟气的排放过程中尽量避开300~500℃温度域,加上其它喷射活 性碳、设置袋式除尘器等辅助措施配合,生活垃圾焚烧厂中二恶英的排放浓度是可以有 效控制的,一般不会超过环保标准。