活性炭固定床在醫廢焚燒煙氣吸附二噁英作用研究

文/ 上海市固體廢物處置中心 楊 菲 朱 杰

活性炭固定床在醫廢焚燒煙氣吸附二噁英作用研究

Study on the Adsorption of Dioxins by Activated Carbon Fixed Bed in Waste

文/ 上海市固體廢物處置中心 楊 菲 朱 杰

隨著國家法規對二噁英排放要求日益嚴格，選擇多種煙氣凈化設備成為各家焚燒廠的選擇。本文介紹了危險廢物處置中心裝備活性炭固定床設備以進一步降低二噁英排放濃度的研究。

二噁英；固定床；危險廢物焚燒

1 引言

隨著周邊民眾對垃圾焚燒產生的二噁英的關注度越發加強，政府在政策層面上對廢物焚燒的排放政策更加嚴格，各地都制定了新的環保排放標準，例如北京市的危險廢物焚燒大氣污染物排放標準DB11／503-2007；上海市的DB31-767-2013[1]；各地方政府也對原先存在的焚燒類企業加強的抽檢，以及在線污染物濃度監測數據上傳公示，時刻對各家企業進行監測，以確保企業在煙氣排放過程中的達標排放，降低對周邊環境的影響，降低居民對焚燒類企業的抵制情緒，響應習主席的既要金山銀山，又要綠水青山的號召[2]。新標準的產生對廢物焚燒類企業的環保設備提出更高的要求。焚燒廢物產生的煙氣成分復雜，對于在焚燒煙氣處置過程中的煙氣凈化問題，歷來是環保關注的焦點，焚燒是毀形減容，煙氣凈化就是后面的打掃戰場問題。爐型的選擇關乎燒的行不行的問題，而煙氣凈化工藝的選擇就關乎排放能不能達標的問題。因此，選擇良好適用的煙氣處理工藝就成為各家廢物處置類企業必須面對的問題。

危險廢物焚燒產生的煙氣污染物，主要是氯化氫、氮氧化物、二氧化硫、二噁英、粉塵、氟化氫、各類重金屬。由于危險廢物焚燒產生的煙氣具有復雜性，而各類設備的效率（污染物捕獲率）都達不到100%，在60-99%左右[3]，所以在對煙氣進行處理的時候選擇多種組合工藝，以確保煙氣的排放能24小時滿足政策要求。常見就有布袋除塵、中溫催化脫硝、濕塔脫酸、旋風除塵、沉降室、顆粒過濾器等[4]。

2 固定床的形式

固定床就是顆粒過濾器的一種簡單形式。傳統的固定床過濾器，使用在鋼鐵、煤化工行業已經有幾十年的歷史，我們國內的技術源于日本，在太原鋼鐵研究所進行的詳細的研究，并且在太原鋼鐵燒結機上使用固定床形式的煙氣處理系統，主要是回收硝酸、硫酸同時降低二噁英和氮氧化物的排放。在危險廢物焚燒線上加裝這類裝置，主要目的是降低二噁英的排放濃度。二噁英的存在形式，我們知道有多種形態，布袋除塵器比較適合截留顆粒類型的固態二噁英，對于小于布袋空隙的二噁英顆粒或者稱為氣態二噁英需要更加合適的過濾材料[5]。

固定床過濾器有如下優點：

1、適合面比較廣，因為濾材可以更換，適合過濾高溫、腐蝕性、易燃易爆的氣體。

2、除塵效率高，和布袋式除塵器有類似的除塵效率。

3、由于過濾的機理是布朗擴散，所以對源濃度不是很敏感，類似電容效應。

4、使用方便，過濾料形式多樣，總有一款適合你的煙氣。

缺點如下：

1、裝置體積比較大

2、如果設置濾料移動、回收、反吹裝置，那么結構變的比較復雜，造價貴。

3、由于濾料層有限制，不適合煙塵濃度過高的環節，會導致需要頻繁清灰[6-7]。

從以上固定床的優缺點中，不難看出，在危險廢物焚燒裝置上使用，適合用在布袋除塵器的末端，進一步的優化煙氣處理效果，平衡二噁英的排放濃度（以往的檢測經驗告訴我們焚燒線的二噁英濃度是波動形式變化的類似交流電、有了這個過濾裝置后，有降低二噁英的排放峰值濃度的優勢。

在危廢處置中心裝備的是一臺平行流化固定床，主要特點是內部的活性炭顆粒是不斷的變換，相比較其他的顆粒固定床結構而言，氣流阻力比較小，不斷摩擦后顆粒物產生的粉塵類物質，因為過濾阻力的原因，富集于底面的存儲倉內，不需要經常清灰，定期檢查后補充新的顆粒物進行氣體的即可過濾作業。

結構如下：

圖1 活性炭固定床側視圖

固定床內有三個腔體裝填同種活性炭，根據氣流速度床層壓力，對進氣管道縮小，增加進氣速度。根據每小時煙氣量、停留時間、活性炭密度確定活性炭的床層體積量。從圖1我們看到，結構比較簡單，日常不需要復雜保養。

3 濾料的選擇

對于濾料的選擇，根據煙氣處理的目標而設定，由于在危險廢物焚燒過程中，固定床承擔的是氣態二噁英的過濾，故選擇復配型活性炭顆粒，兼顧對煙氣中重金屬的吸附。同時顆粒的大小，兼顧整個系統的阻力大小，設計最終更換濾料前的壓損低于2000帕。在國內常見的用于焚燒類固定床的活性炭顆粒大小基本尺寸直徑在4mm—6mm左右，主要考慮的是系統壓損。

同時，由于根據危險廢物名錄的規定，吸附用的活性炭顆粒，廢歸類HW49[8]，在年度更換濾料層后，更換下的濾料需要交友有資質的公司進行再生處理或者焚燒。由于在年度更換或者壽命到期后的活性炭處置也是一筆費用，在實際生產過程中，見過同類型的公司對固定床進行300-400攝氏度蒸汽反吹活化處理，以延長活性炭使用壽命的做法。此種做法是否合法，有待商榷。二噁英的檢測是有時間性，相關檢測單位沒法做到24小時監測，故對這類在非檢測時間段，進行活性炭再生處理的動作沒法得到有效的監管，在反吹的那個時間段內，煙氣中的二噁英排放濃度應當高于平時固定床工作時間的排放濃度。

4 結果與討論

經過委托相關單位的檢測以及上海市環境監測中心的監督檢測，有固定床裝置前后的二噁英數據對比，安裝前后的環保監測二噁英排放(數據單位ngTEQ/NM3)

圖2 3號焚燒線二噁英濃度對比

通過圖2，我們可以看到在裝備固定床后，二噁英的排放濃度有了更進一步的降低。在危險廢物焚燒的煙氣中可以做到和生活垃圾焚燒同樣的排放濃度。這對解決焚燒廠周圍的居民生活健康有積極意義，同時對居民正確認識焚燒廠有積極意義。目前固定床的相關使用成本還比較高，有可能對部分民營類的焚燒企業造成觀望猶豫的狀態，這需要相關政府職能部門的監管加強，因為二噁英排放對周圍影響巨大，居民的意見也比較大。只有相關的煙氣凈化措施做到位，焚燒處置單位才能說話硬氣，歡迎居民參觀，歡迎政府監督檢測，支持飛檢。做到隨時隨地的達標排放。

[ 1 ] 上海市環境保護局. 上海市地方污染物排放標準[EB/OL]. (2013-12-16)[2017-4-28].

http://www.sepb.gov.cn/fa/cms/shhj//shhj2024/ shhj2038/2013/12/85052.htm

[ 2 ] 人民網. 習近平總書記系列重要講話讀本[EB/OL]. (2014-7-11)[2017-04-28]. http://theory.people.com.cn/n/2014/0711/c40531-25267092.html

[ 3 ] 李濟吾. 除塵器除塵效率測定誤差理論的研究. 中國安全科學學報. 1998(8):5

[ 4 ] 林肇信. 大氣污染控制工程. 北京,高等教育出版社， 1991：221-234

[ 5 ] 夏軍倉. 移動顆粒層過濾除塵技術的高壓實驗研究.熱力發電，2001(6):30-33

[ 6 ] 胡明城. 粒狀活性炭固定床吸附系統的重要設計參數—空床接觸時間[J]. 化工給水排水設計, 1998 (3):17

[ 7] 王助良等. 新型固定床顆粒層除塵器的研究. 潔凈煤技術, 2006, 12(2):85

[ 8 ] 中華人民共和國環境保護部. 國家危險廢物名錄[EB/OL]. (2016-06-14)[2017-04-28]. http://www.mep.gov.cn/gkml/hbb/bl/201606/ t20160621_354852.htm

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