焚烧产生二恶英的污染控制技术现状及问题研究

刘 舒

（沈阳环境科学研究院，辽宁 沈阳 110016）

二恶英(Dioxins)是由2个或1个氧原子连接2个被氯取代的苯环组成的三环芳香族有机化合物，它在常温下是具有高熔点、高沸点，高亲脂性的白色固体，难溶于水，理化性质极其稳定，难以自然降解,挥发性低，是目前发现的无意识合成的副产品中毒性最强的化合物，固体废物焚烧过程产生的二恶英对环境的影响最为显著，国内外的大量研究表明，焚烧过程中产生的的二恶英，约占二恶英发生量的80%。

1 主要控制技术简介

针对焚烧尾气中的二恶英引起的二次污染问题，国外的焚烧设施都配备了尾气处理系统，控制重金属尤其是二恶英的排放。由此关于二恶英的控制技术总的来说可以分为过程控制和末端控制两种，下面对目前主要应用的控制技术作一简述。

1.1 焚烧过程控制技术

主要是指在燃烧过程中进行控制，抑制二恶英的产生，可分为完全燃烧、稳定燃烧以及在燃烧过程中添加抑制剂三大类。

对于完全燃烧来说，主要是温度、滞留时间、湍流程度以及含氧浓度是影响二恶英生成的主要因素。因此，燃烧温度越高、滞留时间越长、湍流度越强则二恶英的生成量越低。一般而言，高温（850-1000℃）焚烧，二燃室停留时间超过2.0s，以及较大的湍流度和供给过量的空气量，可以避免二恶英的大量生成。

对于稳定燃烧而言，燃烧速度、反应均匀性和反应程度是影响二恶英生成量的三个因素。必须采用适合装置特性的控制方法，例如由于流化床的燃烧方式为瞬时燃烧，因此要对焚烧前的垃圾进行模糊理论检测和控制。此外，也可以适当的降低燃烧速度，使垃圾的质和量保持均匀。

对于燃烧过程中添加的二恶英生成抑制剂主要包括有机添加剂和无机添加剂。有机添加剂有2-氨基乙醇、三乙胺、尿素、3-氨基乙醇、氰胺以及乙二醇等；无机添加剂主要有硫氧化物、碱性吸附剂等。

过程控制除上述三种方法外，还有通过热回收—气体冷却的措施来降低二恶英的生成，但这种方法目前尚存在着一定的争议，而且有可能阻碍未燃组分的进一步燃烧。

1.2 焚烧尾气末端控制技术

焚烧尾气末端控制技术主要是指通过物理或化学的方法对已经形成的二恶英进行捕集、分解的控制措施，可分为捕集技术和分解技术两类。

①捕集技术

捕集技术包括除尘和活性炭吸附技术。目前应用较多的是在布袋除尘器前串联活性炭、活性焦炭吸附塔或旋转喷雾塔，对二恶英的捕集效率可达到97%以上。另外，通过特殊的方法把滤料作为催化剂载体，可以进行催化脱氯，是一种结构紧凑的多功能处理装置，也有着非常广阔的应用前景。

②催化分解技术

催化氧化分解法是利用催化剂在低温下氧化二恶英，具有分解效率高的优点。例如Lijelind 采用Ti/V 氧化物类型的催化剂，烟气在230℃是通过催化剂固定床，二恶英的去除率达到99%以上，完全可以满足当前的排放标准。目前德国和日本在该领域的研发走在了其它国家的前列，其技术和设备已经进入了工业化试验阶段，但是需要进一步解决催化剂寿命和装置小型化的问题。

2 国内外二恶英污染控制技术现状

2.1 国外二恶英污染控制技术现状

国外发达国家于六、七十年代就意识到二恶英的严重危害，并开始这方面的研究工作，并颁布了相应的标准法规。如日本在1990年颁布了《防止二恶英类发生的指南》，1997年又制定了《有关防止在垃圾处理时产生二恶英类物质的基本方针及消减二恶英类物质的程序》。为了限制二恶英的排放国外发达国家对危险废物焚烧都颁布了严格的标准，

2.2 国内二恶英污染控制技术现状及存在的问题

我国对危险废物的处置长期重视不够，集中处置设施建设严重滞后，处置技术水平低，技术不完善。目前只有深圳、上海、天津、沈阳、杭州等极少数城市建成了危险废物集中处置设施。由于我国在二恶英控制技术方面的研究工作起步较晚，因此在二恶英控制方面面临着严峻的形式，主要问题有：

（1）现有焚烧设施整体水平较低

目前我国大部份危险废物焚烧设施整体技术水平低，主要体现在一是自控水平低，不能保证稳定的燃烧工况；二是供风结构不尽合理，紊流不好，难以保证焚烧效果。因此焚烧过程极易产生大量二恶英。

（2）现有的焚烧尾气二恶英控制技术不完善

为了实现《危险废物焚烧污染控制标准》中规定的0.5 ng-TEQ/Nm3排放指标，在《危险废物焚烧集中处置设施建设技术要求》、《医疗废物焚烧集中处置设施建设技术要求》等规范中提出了烟气骤冷、布袋除尘、活性炭吸附等原则要求，但由于我国在二恶英控制技术方面的研究工作起步较晚，对二恶英控制技术的研究落后于发展需要，目前既缺少生成机理等基础研究，更缺乏完整、成熟、系统的控制技术研究。设计人员只能参考已建工程的设计资料和火电厂等类似工程的设计方法，套用国外有关技术资料，如活性炭喷射加布袋技术是目前国内常采用的技术方案，但是在动态吸附机理、加料比、吸附时间、脱除率等方面还缺乏深入研究，缺乏可靠的基础数据，很难保证烟气中二恶英的达标排放。将直接影响我国危险废物和医疗废物的安全处置工作的步伐。

（3）在新技术开发方面与国外有较大差距

随着《斯德哥尔摩公约》等国际公约的深入实施，二恶英排放标准的提高（0.1ng-TEQ/Nm3）是势在必行，这必将需要更先进的技术提供技术支持，而我国在二恶英催化分解技术研究等新技术方面的研究工作还很薄弱，与国外发达国家相比有较大的差距。

3 小结

固体废物焚烧过程是环境二恶英的主要来源，鉴于我国不断增加的医疗及工业废物焚烧和筹建中的生活垃圾焚烧都是潜在的二恶英排放源，随着二恶英控制标准的提高，应深入研究固体废物焚烧过程中二恶英产生机理及污染控制技术研究。以保障人民群众的身体健康和环境生态安全。