生活垃圾焚烧中二噁英控制技术的研究进展

江晓杰

（安徽禾美环保集团有限公司，安徽 合肥 231200）

随着我国经济的快速发展，人们生活水平日益提升，但生活垃圾的产生量也在逐渐增加。目前，在生活垃圾的处理过程中，通常会采用填埋和焚烧的方式进行处理。其中，焚烧作为垃圾处理最彻底的一种方式，在生活垃圾的处理中得到了广泛应用。但在焚烧处理的过程中，也会产生一定的二次污染物，其中，二噁英就是这些污染物中危害最大的一种物质。因此，需要进一步加强对生活垃圾焚烧二噁英控制技术的研究，从而有效抑制生活垃圾焚烧中二噁英的生成。

1 生活垃圾焚烧中二噁英的概述

1.1 二噁英的特征

在生活垃圾处理的过程中，会产生一些有危害的物质，其中，最常见的就是二噁英，二噁英作为氯化物族的简称，通常是指氯二苯并二噁英，但在某些特殊情况下，氯二苯并二噁英和多氯二苯并呋喃也可以认为是二噁英。由于二噁英的分子结构是一种由一个或者两个氧原子连接起来的苯环，其中，由一个氧原子连接起来的苯环被称为二苯并呋喃，而由两个氧原子连接起来的苯环则被称为氯二苯并二噁英。在这两种二噁英当中，每一个苯环上可以取代一到四个氯原子，由此可以得知二噁英是由75种多氯二苯并二噁英和135种多氯二苯并呋喃异构体所构成。因此，这些异构所组成的氯化物族统称为二噁英类。此外，由于二噁英是含氯的有机化合物，通常会以固体或者气体这两种状态存在，并且，因为二噁英本身具有酸碱稳定、比较难容于水、容易在脂肪中溶解的特征，所以，很容易在生物体内积聚，从而影响生物的健康。

1.2 二噁英的产生机理

由于在生活垃圾焚烧处理过程中二噁英的形成机制非常复杂，所以，目前的科技很难对二噁英的产生机理进行全面了解。但随着近年来科技的不断进步，根据相关数据分析得出，很多垃圾本身就存在着一定量的二噁英，而且，根据相关调查发现，经过焚烧处理的生活垃圾中二噁英的含量要高出垃圾自身二噁英的含量很多。此外，由于二噁英本身就是由异构体分布为主，且二噁英又是由前驱物合成反应和从头合成反应这两种反应所生成的，所以，本身的结构就比较的复杂。

在对生活垃圾进行焚烧处理时，如果垃圾没有被燃烧干净，就会使垃圾焚烧的飞灰表面和垃圾焚烧产生的二噁英在催化反应下，形成氯联苯以及氯酚有机前驱物，从而变成二噁英。而在生活垃圾焚烧处理的过程中，在垃圾焚烧炉的低温区还会产生一种反应，这种反应就是二噁英的从头合成反应。这是由于垃圾焚烧所产生的气体在焚烧炉的低温区会经历缩化反应和氧化反应这两种化学反应，所以，很容易在焚烧炉低温区产生二噁英。此外，在垃圾焚烧处理的过程中，由于部分有机氯会通过HCL的形式释放到焚烧处理的烟气中，所以，烟气会与HCL混合，进而产生化学反应，就会使烟气飞灰中的炭黑、活性炭和焦炭等大分子炭和氯产生一定的反应，最终生成二噁英。

1.3 二噁英的危害

生活垃圾在焚烧处理时，通常会造成二次污染，而二噁英作为二次污染中最严重的污染，已受到了人们的广泛重视。由于二噁英中含有很多的毒性，所以，是一种非常严重的致癌物质，人们也称二噁英为“世纪之毒”。一旦二噁英进入到人体当中，就会使人类体内产生胃癌以及肉瘤等比较严重的疾病。并且，由于二噁英本身的结构比较特殊，一旦进入到生物体内就会具有很强的稳定性，很难被消除。即使只有万分之一克的二噁英进入人体内，就会慢慢地侵蚀人们的身体，也会对人体软质产生很大的损害，进而影响人们的身体健康，严重时还会威胁人们的生命安全。由此可见，要想对二噁英进行有效控制，就需要从二噁英的产生源头进行处理，就要从氧气、温度、碳源、氯源等二噁英产生的源头入手。因此，要加强对生活垃圾焚烧中产生的二噁英进行有效控制，争取最大程度地避免二噁英的产生，消除其对环境和人体所产生的危害。

2 生活垃圾焚烧中二噁英控制技术的研究

2.1 通过分拣生活垃圾，实现对二噁英的控制

由于生活垃圾的种类很多，所以，需要在进行垃圾焚烧之前对生活垃圾进行分类，可把生活垃圾分为厨余垃圾、可回收垃圾、有害垃圾以及其他垃圾等多种类型，然后，再根据不同生活垃圾的类型对这些垃圾进行相应处理。例如，可将厨余垃圾进行生物处理，使厨余垃圾变成沼气或者堆肥；将废纸、金属、塑料等可回收垃圾进行回收和循环利用；将有害垃圾放到危废处理中心进行处理，以此减少有害垃圾的危害性等[1]。此外，生活垃圾在进行分类后，一般需要焚烧处理的主要是以干垃圾为主。而通过生活垃圾的分拣，可减少含氯合物进入到垃圾焚烧炉中，这样就有效地降低了垃圾焚烧中重金属和氯的含量，从而可尽量避免二噁英的产生。所以，在处理生活垃圾，可通过对生活垃圾进行分拣，实现对生活垃圾焚烧中二噁英的生成来源进行有效控制，从而提高生活垃圾的处理效率，以及增加垃圾的利用率。

2.2 降低垃圾燃烧低温区二噁英的生成

在生活垃圾进行焚烧处理的过程中，通过把垃圾焚烧时余热锅炉的烟气从850 ℃下降至300 ℃以下，并且把时间控制在2 s之内，从而可有效缩短生活垃圾焚烧的烟气在温区的停留时间，从而遏制垃圾焚烧中的二噁英，避免因为生活垃圾焚烧生成二噁英物质。此外，也可以通过改进生活垃圾焚烧工艺，减少生活垃圾焚烧时产生二噁英物质的前躯体物质，还可以利用激波吹灰装置或者蒸气吹灰装置对焚烧中所产生的灰尘进行处理，从而有效减少生活垃圾焚烧灰尘沉淀到垃圾焚烧设备上，避免生成二噁英所需的催化剂载体。

2.3 充分燃烧生活垃圾，可有效避免二噁英的生成

在生活垃圾焚烧过程中，为了有效避免因焚烧处理生成的二噁英，需要对垃圾进行充分燃烧，所以，生活垃圾焚烧需要在满足“3T+E”原则的情况下，并确保生活垃圾燃烧室内的任意温度点都不小于850 ℃，这样才能保证焚烧炉中有足够的空气。而要使生活垃圾焚烧的温度能控制在垃圾焚烧的热值范围内，就要在垃圾焚烧炉检修期间彻底清除炉膛内壁，并及时更换磨损变形的风口，且还需要根据一氧化碳的浓度，对氧气含量进行调整，同时，还要保证生活垃圾能均衡地进入到焚烧炉中，这样才能使生活垃圾更稳定的燃烧[2]。此外，由于生活垃圾本身就含有一定的二噁英，所以，在对这些垃圾进行焚烧时，可通过应用生活垃圾焚烧二噁英的控制技术来彻底分解二噁英以及其他的有害物体，以此减少氯苯及氯酚等二噁英前驱物生成，也避免因生活垃圾不能充分焚烧而产生的前驱物生成二噁英，并且，减少生活垃圾因没有完成燃烧的一氧化碳和有机碳为二噁英的合成提供碳源，从而实现对生活垃圾焚烧中二噁英的有效控制。

2.4 进行生活垃圾焚烧处理的尾气净化

目前，在生活垃圾焚烧处理的过程中，一般会采用布袋除尘加活性炭吸附的方式来有效去除垃圾焚烧中产生的二噁英，同时还要对生活垃圾焚烧处理的尾气进行净化。其过程是，使垃圾焚烧中的烟气穿过布袋除尘器之后，让焚烧烟气中的二噁英能够附着在粉尘上面，并且在不对除尘器加喷活性炭前就能吸附二噁英，而在活动炭吸附完二噁英后被布袋除尘器过滤出来，这样就可以有效去除垃圾焚烧中所产生的二噁英[3]。此外，在净化生活垃圾焚烧处理的尾气时，还需要检查活性炭喷枪，要更换磨损比较严重的喷头，以确保垃圾焚烧产生的烟气能都均匀地喷撒在活性炭上，进而保证活性炭吸附可有效去除烟气中的二噁英。而且，在对一些特殊的生活垃圾进行焚烧处理时，还需要在布袋除尘器中应用SCR脱硝设备，以此对二噁英进行有效分解，最终实现对固态二噁英的吸附作用，确保二噁英去除的有效性。

3 生活垃圾焚烧中二噁英控制技术的应用措施

3.1 应用催化还原技术进行生活垃圾焚烧

在上世纪的80年代，相关研究人员发现，燃煤发电厂脱除NOX的SCR装置能够对垃圾焚烧处理中的二噁英进行有效脱除，而SCR主要是由氧化物V、W、Ti等所组成的，这些氧化物可以把300～400 ℃温度中的二噁英分解为H2O、HCL和CO2等物质[4]。此外，近几年，随着科技的不断进步，相关研究学者还开发出了新型的催化还原技术，通过对生活垃圾焚烧进行特殊的低温催化处理，使用催化剂对生活垃圾焚烧中的二噁英进行去除，从而实现了对生活垃圾焚烧中二噁英的有效控制。

3.2 利用活性炭控制技术控制二噁英的产生

在生活垃圾的焚烧过程中，是通过带有活性炭吸附剂的除尘袋对垃圾焚烧所产生的烟气进行处理，以此实现对垃圾焚烧中二噁英的有效控制。所以，在对垃圾焚烧炉运行参数进行优化时，要保证垃圾焚烧中二噁英的去除效果能够达到较高的脱出效果，并且，让垃圾焚烧中的烟气浓度能够降低到符合标准的排放浓度，这样才能把二噁英从气体状态转变为固体状态，从而实现活性炭对二噁英的吸附控制作用[5]。此外，在利用活性炭控制技术控制二噁英的产生时，还需要控制活性炭的平均孔径、碘值、总孔容以及亚甲基蓝吸附值等，并且，要控制布袋的压降、滤层、温度、厚度、气体流动性以及吸附的材质，以确保活性炭控制技术控制的有效应用。

3.3 在垃圾焚烧处理中添加无机抑制剂

在生活垃圾焚烧过程中，可通过添加一些阻滞剂或者抑制剂来有效抑制二噁英的产生。由于无机抑制剂中含有大量的氨、碱性化合物以及含硫化合物等，所以，这些化合物在催化的作用下可以实现对生活垃圾焚烧中二噁英的控制[6]。此外，在生活垃圾焚烧处理的过程中，还可以通过添加一些碱性抑制剂控制二噁英的产生，主要是通过改变垃圾焚烧处理中飞灰表面的酸性来阻止生活垃圾焚烧过程中二噁英的生成，并且，还可以在垃圾中添加一些燃料，辅助生活垃圾的燃烧，使其燃烧充分，从而实现对生活垃圾焚烧中二噁英的排放控制。

3.4 改进生活垃圾焚烧处理的燃烧状况

在生活垃圾焚烧处理的过程中，由于焚烧炉中的垃圾停留时间、不同的燃烧温度、垃圾之间的扰动、氧气的供给量和焚烧氧化作用等都会对二噁英的排放量产生重要影响，所以，通过改进生活垃圾焚烧处理的燃烧状况，对焚烧温度、停留时间进行有效控制，这也是减少二噁英产生的关键[7]。此外，如果二噁英处于高温环境当中，二噁英的内部结构会被分解或者破坏，因此，生活垃圾在焚烧的过程中，可通过把生活垃圾焚烧炉中的时间设置为2 s，并把温度调为800 ℃时，几乎可以实现对生活垃圾焚烧处理的全部分解。而且，还需要遵循“3T+E”原则，通过把焚烧炉中的燃烧温度保持在850 ℃以上，把二次空气送入焚烧炉的高温区位置，对强瑞流度进行充分的搅拌和混合，以延长垃圾在高温区的焚烧停留时间，使其能够在焚烧炉中进行充分燃烧，从而可有效减少生活垃圾焚烧处理中二噁英的产生。

4 结语

综上所述，随着社会经济的不断发展，人们的生活质量越来越高，但也增大了生活垃圾的产量，从而使人们的生活环

境受到了很大影响。目前，在生活垃圾的处理过程中，由于一些生活垃圾具有一定的特殊性，所以需要应用焚烧的方式进行处理，但在垃圾焚烧过程中产生的二噁英排放物会造成环境污染。因此，相关部门应该加强对生活垃圾焚烧处理的重视，并通过应用生活垃圾焚烧中二噁英的控制技术，科学、合理、有效控制二噁英的排放量，使生活垃圾焚烧中烟气符合垃圾焚烧二噁英的排放标准，从而实现在生活垃圾焚烧中对二噁英的有效控制，降低空气的污染程度，进一步提高人们的生活环境质量。