生活垃圾焚燒廠中二惡英的產(chǎn)生和控制

1、生活垃圾焚燒廠中二惡英的產(chǎn)生和控制1 .前言生活垃圾焚燒廠煙氣中的二惡英是近幾年來(lái)世界各國(guó)所普遍關(guān)心的問(wèn)題，自1999年比利時(shí)發(fā)生動(dòng)物飼料二惡英污染事件后，二惡英更是倍受世人所關(guān)注，一時(shí)成為全球范圍的熱點(diǎn)。經(jīng)過(guò)這一事件，二惡英在我國(guó)也是家喻戶曉，聞毒色變?？梢赃@樣說(shuō)，在今天研究生活垃圾焚燒廠煙氣中二惡英的產(chǎn)生機(jī)理和控制措施，比以往任何時(shí)候都顯得必要和重要。要建設(shè)生活垃圾焚燒廠，我們就不能也無(wú)法回避二惡英。2 .二惡英的結(jié)構(gòu)和特性二惡英的分子結(jié)構(gòu)二惡英（DIOXIN,簡(jiǎn)稱為DXN）即PolyChlorinatedDibenzo-P-Dioxins,略寫(xiě)為PCDDSo簡(jiǎn)單地說(shuō)PCDDs是兩個(gè)苯核由

2、兩個(gè)氧原子結(jié)合，而苯核中的一部分氫原子被氯原子取代后所產(chǎn)生，根據(jù)氯原子的數(shù)量和位置而異，共有75種物質(zhì)，其中毒性最大的為2,3,7,8四氯二苯并二惡英TCDDs（2,3,7,8TCDDs），計(jì)有22種，；另外，和PCDDs一起產(chǎn)生的二苯味喃PCDFs,共有135種物質(zhì)。通常將上述兩類物質(zhì)統(tǒng)稱為二惡英（或稱戴奧辛），所以二惡英不是一種物質(zhì)，而是多達(dá)210種物質(zhì)（異構(gòu)體）的統(tǒng)稱。二惡英的特性二惡英在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下呈固態(tài)，熔點(diǎn)約為303305C。二惡英極難解溶于水，在常溫情況下其溶解度在水中僅為X10-6mg/L。而同樣在常溫情況下，其在二氯苯中的溶解度高達(dá)1400mg/L,這說(shuō)明二惡英很容易溶解于脂肪

3、，所以它容易在生物體內(nèi)積累，并難以被排出。二惡英在705以下時(shí)是相當(dāng)穩(wěn)定的，高于此溫度即開(kāi)始分解。另外，二惡英的蒸汽壓很低，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下低于x10-8Pa,這么低的蒸汽壓說(shuō)明二惡英在一般環(huán)境溫度下不易從表面揮發(fā)。這一特性加上熱穩(wěn)定性和在水中的低溶解度，是決定二惡英在環(huán)境中去向的重要特性。3 .二惡英的毒性和評(píng)價(jià)據(jù)報(bào)導(dǎo)，二惡英是目前發(fā)現(xiàn)的無(wú)意識(shí)合成的副產(chǎn)品中毒性最強(qiáng)的化合物，它的毒性相當(dāng)于氰化鉀（KCN）的1000倍以上。同時(shí)它是一種對(duì)人體非常有害的物質(zhì)，即使在很微量的情況下，長(zhǎng)期攝取時(shí)便可引起癌癥等頑癥，國(guó)際癌癥研究中心已將它列為人類一級(jí)致癌物。此外二惡英對(duì)人體還會(huì)引起皮膚痤瘡、頭痛、失聰、憂

4、郁、失眠、新生兒畸形等癥，并可能具有長(zhǎng)期效應(yīng)，如導(dǎo)致染色體損傷、心力衰竭、內(nèi)分泌失調(diào)等。據(jù)有關(guān)報(bào)道，只要1盎斯（克）二惡英，就能將100萬(wàn)人置于死地。但上述結(jié)論更多的是建立在定性分析和理論推測(cè)的基礎(chǔ)上的，因?yàn)楦鶕?jù)國(guó)外有關(guān)報(bào)道，采用不同的方法對(duì)動(dòng)物進(jìn)行二惡英的毒性試驗(yàn)時(shí)，所獲得的數(shù)據(jù)非常分散，變化范圍相當(dāng)廣。其主要原因可能是二惡英的測(cè)量值極其微量（十億分之幾甚至萬(wàn)億分之幾），在不同的實(shí)驗(yàn)條件下，其結(jié)果會(huì)產(chǎn)生重大差異。而研究二惡英對(duì)人體的影響，至今還沒(méi)有試驗(yàn)數(shù)據(jù)，今后也不可能用人來(lái)作直接試驗(yàn)。雖然，過(guò)去曾有過(guò)人體偶然接觸二惡英從而導(dǎo)致傷亡的記錄，但就此來(lái)確定二惡英對(duì)人體健康的影響是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。二惡

5、英的毒性與異構(gòu)體結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系，各異構(gòu)體濃度的綜合毒性評(píng)價(jià)方法一般以TCDDs為基準(zhǔn)，利用TCDDs的毒性當(dāng)量（TEQ）來(lái)表示各異構(gòu)體的毒性，稱之為毒性當(dāng)量因子（TEF），其它異構(gòu)體的毒性以相對(duì)毒性進(jìn)行評(píng)價(jià)，其計(jì)量單位常采用ng-TEQ/Nm3,目前發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)二惡英的排放標(biāo)準(zhǔn)一般控制為Nm3。4 .二惡英的產(chǎn)生和排放二惡英和垃圾焚燒廠現(xiàn)在有一種觀點(diǎn)認(rèn)為，二惡英是生活垃圾焚燒廠特有的公害問(wèn)題，這是一種偏面的認(rèn)識(shí)，其實(shí)二惡英是有機(jī)物與氯一起加熱就會(huì)產(chǎn)生的化合物，只要使用水的場(chǎng)所都有可能產(chǎn)生二惡英，它是一種普遍的化學(xué)現(xiàn)象。二惡英在空氣、土壤、水和食物中都能發(fā)現(xiàn)，火山爆發(fā)及森林火災(zāi)是自然界中二惡英的主

6、要來(lái)源。另外，除草劑、發(fā)電廠、木材燃燒、造紙業(yè)、水泥業(yè)、金屬冶煉、紙槳加氯漂白及垃圾焚燒處理均會(huì)釋放出二惡英。據(jù)有關(guān)報(bào)道，人體從生活垃圾焚燒廠排放煙氣中接觸二惡英的機(jī)率要比從其它途徑（如食物、空氣等）接觸二惡英的機(jī)率小。綜合有關(guān)資料，國(guó)外生活垃圾焚燒廠煙氣中二惡英的濃度范圍約為10-410-6mg/Nm3之間，對(duì)周圍環(huán)境空氣質(zhì)量的影響非常微小。實(shí)際上世界各國(guó)曾經(jīng)發(fā)生過(guò)的多次二惡英污染事件幾乎都與生活垃圾焚燒廠的煙氣排放無(wú)關(guān)，包括1999年發(fā)生在比利時(shí)引起世界范圍恐慌的動(dòng)物飼料二惡英污染事件。但這并不是說(shuō)在生活垃圾焚燒廠的設(shè)計(jì)和運(yùn)行時(shí)就可以不重視二惡英了，實(shí)際上從生活垃圾焚燒廠排放出來(lái)的二惡英往

7、往都占各國(guó)二惡英排放總量的相當(dāng)大的比重，但現(xiàn)有的統(tǒng)計(jì)資料表現(xiàn)出相當(dāng)大的離散性。例如，根據(jù)美國(guó)環(huán)保署1994年完成的評(píng)估報(bào)告，全美產(chǎn)生的二惡英中來(lái)自垃圾焚燒廠的約占,這是所見(jiàn)資料中的下限；又如，據(jù)1990年日本的統(tǒng)計(jì)資料，日本二惡英的排放總量中來(lái)自垃圾焚燒廠的占80%以上，這是所見(jiàn)資料中的上限。綜合有關(guān)資料，在采用焚燒方法處理生活垃圾比例較高的國(guó)家中，由生活垃圾焚燒廠排放出來(lái)的二惡英約占該國(guó)二惡英排放總量的10%40%,絕對(duì)是污染大戶。這就是世界各國(guó)對(duì)生活垃圾焚燒廠排放出來(lái)的二惡英予以極大關(guān)注的原因所在。也充分說(shuō)明了在建設(shè)生活垃圾焚燒廠或者在生活垃圾焚燒廠的運(yùn)行管理中，要注意改善生活垃圾的燃燒條

8、件，嚴(yán)格控制二惡英產(chǎn)生的重要性和必要性。垃圾焚燒廠中二惡英的生成途徑生活垃圾在焚燒過(guò)程中，二惡英的生成機(jī)理相當(dāng)復(fù)雜，至今為止國(guó)內(nèi)外的研究成果還不足以完全說(shuō)明問(wèn)題，已知的生成途徑可能有：生活垃圾中本身含有微量的二惡英，由于二惡英具有熱穩(wěn)定性，盡管大部分在高溫燃燒時(shí)得以分解，但仍會(huì)有一部分在燃燒以后排放出來(lái)；在燃燒過(guò)程中由含氯前體物生成二惡英，前體物包括聚氯乙烯、氯代苯、五氯苯酚等，在燃燒中前體物分子通過(guò)重排、自由基縮合、脫氯或其他分子反應(yīng)等過(guò)程會(huì)生成二惡英，這部分二惡英在高溫燃燒條件下大部分也會(huì)被分解當(dāng)因燃燒不充分而在煙氣中產(chǎn)生過(guò)多的未燃燼物質(zhì)，并遇適量的觸媒物質(zhì)（主要為重金屬，特別是銅等）及3

9、00500c的溫度環(huán)境，那么在高溫燃燒中已經(jīng)分解的二惡英將會(huì)重新生成。5 .二惡英的控制對(duì)策和措施二惡英的控制對(duì)策1996年6月，日本厚生省成立了垃圾處理過(guò)程中二惡英削減對(duì)策研討委員會(huì)，并以最近的二惡英削減技術(shù)為基礎(chǔ)，把二惡英削減對(duì)策分為“緊急對(duì)策”和“永久對(duì)策”兩部分進(jìn)行了研究，以全面推動(dòng)削減二惡英為目標(biāo)，1997年1月23日日本政府重新編寫(xiě)了關(guān)于垃圾處理過(guò)程中的防治二惡英產(chǎn)生等問(wèn)題的指南（通常稱之為“新指南”）。所謂“緊急對(duì)策”是利用最新的技術(shù)，把二惡英濃度水平削減到最低水平。具體講，即使是在最容易受到垃圾焚燒廠影響的最大落地濃度地點(diǎn)上也要采取措施，使其TDI(人日容許攝入量)不要超過(guò)10

10、pg/(TEQ)值，而且規(guī)定需要采取緊急對(duì)策的判斷標(biāo)準(zhǔn)為80pg/Nm3(TEQ)。即若某一垃圾焚燒廠不能達(dá)到80pg/Nm3(TEQ)以下的排放濃度，則應(yīng)立即采取削減措施。即使排放濃度沒(méi)有超過(guò)這一標(biāo)準(zhǔn)的垃圾焚燒廠也要繼續(xù)實(shí)行永久對(duì)策，努力控制二惡英的排放量。在“新指南”中的“永久對(duì)策”規(guī)定，新建完全連續(xù)運(yùn)行焚燒爐的二惡英排放濃度標(biāo)準(zhǔn)定為Nm3(TEQ)。二惡英的控制措施國(guó)內(nèi)外的研究和實(shí)踐均表明，減少生活垃圾焚燒廠煙氣中二惡英濃度的主要方法是采取有效措施控制二惡英的生成。這些控制措施主要包括：選用合適的爐膛和爐排結(jié)構(gòu)，使垃圾在焚燒爐得以充分燃燒，而衡量垃圾是否充分燃燒的重要指標(biāo)之一是煙氣中CO

11、的濃度，CO的濃度越低說(shuō)明燃燒越充分，煙氣中CO濃度比較理想的指標(biāo)是低于60mg/Nm3;控制爐膛及二次燃燒室內(nèi)，或在進(jìn)入余熱鍋爐前煙道內(nèi)的的煙氣溫度不低于850C,煙氣在爐膛及二次燃燒室內(nèi)的停留時(shí)間不小于2S,02濃度不少于6%,并合理控制助燃空氣的風(fēng)量、溫度和注入位置，也稱“三T控制法；縮短煙氣在處理和排放過(guò)程中處于300500c溫度域的時(shí)間，控制余熱鍋爐的排煙溫度不超過(guò)250c左右；選用新型袋式除塵器，控制除塵器入口處的煙氣溫度低于200C,并在進(jìn)入袋式除塵器的煙道上設(shè)置活性碳等反應(yīng)劑的噴射裝置，進(jìn)一步吸附二惡英；在生活垃圾焚燒廠中設(shè)置先進(jìn)、完善和可靠的全套自動(dòng)控制系統(tǒng)，使焚燒和凈化工藝得以良好執(zhí)行；通過(guò)分類收集或預(yù)分揀控制生活垃圾中氯和重金屬含量高的物質(zhì)進(jìn)入垃圾焚燒廠；由于二惡英可以在飛灰上被吸附或生成，所以對(duì)飛灰應(yīng)用專門(mén)容器收集后作為有毒有害物質(zhì)送安全填埋場(chǎng)進(jìn)行無(wú)害化處置，有條件時(shí)可以對(duì)飛灰進(jìn)行低溫(300400C)加熱脫氯處理，或熔融固化處理后再送安全填埋場(chǎng)處置，以有效地減少飛灰中二惡英的排放。6 .結(jié)語(yǔ)綜上所述，生活垃圾焚燒廠煙氣