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目前随着燃烧技术的发展以及排放标准的加严,垃圾焚烧后的二噁英排放量逐渐减少,并已得到控制。2005年德国发布一份研究报告表明,1990年德国二噁英排放总量约为1200g,其中由垃圾焚烧产生的二噁英约为400g,占1/3; 2000年德国二噁英排放量已减至低于 70g,其中由垃圾焚烧产生的不足0.5g,占不到1/100。
根据美国环保局统计,美国生活垃圾焚烧厂排放二噁英已从1987年的1000g下降至2002年的12g,其成效的取得主要得益于在清洁空气法的强制作用下,实施了最大可行控制技术标准,对生活垃圾焚烧、杀虫剂生产、造纸氯漂白和再生铜生产为主的几个行业进行控制;而2004年美国庭院垃圾露天焚烧产生的二噁英排放量达600g。
1997年全日本的二噁英排放量约为8000g,其中垃圾焚烧占了98%,到2004年全日本二噁英排放量仅为350g。德国、美国及日本的经验表明,随着技术进步与控制,垃圾焚烧已不是二噁英排放的主要产生源。
同时,二噁英是有机物与氯一起加热就会产生的化合物,是一种普遍的化学现象。在空气、土壤、水和食物中都能发现二噁英的存在,火山爆发以及森林火灾更是自然界二噁英的主要来源。据有关报道,人类生活垃圾焚烧厂烟气中二噁英的浓度范围约为10-4-10-6mg/m3之间,对周围环境空气质量的影响非常微小。纵观二噁英污染史就会发现,世界各国曾发生多次的二噁英污染事件几乎都与生活垃圾焚烧厂的烟气排放无关,包括1999年发生在比利时引起世界范围恐慌的动物饲料二噁英污染事件。
(2)二噁英在焚烧过程中的形成之路
焚烧过程中二噁英生成主要通过三种途径,即高温生成、从头合成和前驱物合成。
①高温生成,二噁英的高温生成主要是垃圾炉膛高温区(500~800℃)生成的氯苯和氯酚等氯代前驱物通过自由基缩合、脱氯等反应过程生成二噁英。
②从头合成,从头合成反应是指碳、氢、氧以及氯等元素通过基元反应生成二噁英,或者由化学结构不相近的不含氯元素的有机物与氯源发生反应生成,飞灰残碳的氧化反应的副反应。
③前驱物合成,二噁英类前驱物可以是氯苯、氯酚等化学结构与二噁英类相似的物质,也可以是分子结构与二噁英类不相似的不含氯有机物。上述前驱物在350℃左右下最易合成二噁英类。
总的来说,二噁英在焚烧炉中的形成条件主要有:适宜的温度,200~500℃;前驱体物质,主要是含苯环的有机物;氯的存在;铜、铁等金属催化剂。
二噁英在垃圾焚烧中“何控”?
在生活垃圾焚烧过程中,要消除二噁英,必须采取如下措施:
①限制污染源,对焚烧后易产生二噁英的废物进行回收利用, 限制焚烧垃圾量,进行垃圾分类处理。通过预分拣的方法来减少生活垃圾中氯和重金属含量高的物质进入垃圾焚烧系统,对含氯化合物垃圾则可采用填埋的方式。
②选用符合国家标准《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2001)(该标准规定了焚烧炉基本技术性能指标)的焚烧炉。焚烧处理系统主要有四个子系统:前处理和进料系统、焚烧系统、助燃供风系统和烟气处理系统。其他还包括炉渣以及废水的处理、锅炉的供水以及余热的回收利用系统。其中最核心的是焚烧系统,即垃圾焚烧锅炉。
目前主要的垃圾焚烧锅炉有机械炉排炉、流化床焚烧炉和回转式焚烧炉,流化床焚烧炉由于掺煤燃烧,温度控制较好,在二噁英控制方面比机械炉排炉更好。其次,要提高炉膛温度,一般来说二噁英在高于850℃的情况下在2s内可完全分解。所以,尽量要确保锅炉焚烧温度稳定在850℃以上,且燃烧要连续进行。
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