生活垃圾焚燒中二噁英控制技術的研究進展

江曉杰

（安徽禾美環保集團有限公司，安徽 合肥 231200）

隨著我國經濟的快速發展，人們生活水平日益提升，但生活垃圾的產生量也在逐漸增加。目前，在生活垃圾的處理過程中，通常會采用填埋和焚燒的方式進行處理。其中，焚燒作為垃圾處理最徹底的一種方式，在生活垃圾的處理中得到了廣泛應用。但在焚燒處理的過程中，也會產生一定的二次污染物，其中，二噁英就是這些污染物中危害最大的一種物質。因此，需要進一步加強對生活垃圾焚燒二噁英控制技術的研究，從而有效抑制生活垃圾焚燒中二噁英的生成。

1 生活垃圾焚燒中二噁英的概述

1.1 二噁英的特征

在生活垃圾處理的過程中，會產生一些有危害的物質，其中，最常見的就是二噁英，二噁英作為氯化物族的簡稱，通常是指氯二苯并二噁英，但在某些特殊情況下，氯二苯并二噁英和多氯二苯并呋喃也可以認為是二噁英。由于二噁英的分子結構是一種由一個或者兩個氧原子連接起來的苯環，其中，由一個氧原子連接起來的苯環被稱為二苯并呋喃，而由兩個氧原子連接起來的苯環則被稱為氯二苯并二噁英。在這兩種二噁英當中，每一個苯環上可以取代一到四個氯原子，由此可以得知二噁英是由75種多氯二苯并二噁英和135種多氯二苯并呋喃異構體所構成。因此，這些異構所組成的氯化物族統稱為二噁英類。此外，由于二噁英是含氯的有機化合物，通常會以固體或者氣體這兩種狀態存在，并且，因為二噁英本身具有酸堿穩定、比較難容于水、容易在脂肪中溶解的特征，所以，很容易在生物體內積聚，從而影響生物的健康。

1.2 二噁英的產生機理

由于在生活垃圾焚燒處理過程中二噁英的形成機制非常復雜，所以，目前的科技很難對二噁英的產生機理進行全面了解。但隨著近年來科技的不斷進步，根據相關數據分析得出，很多垃圾本身就存在著一定量的二噁英，而且，根據相關調查發現，經過焚燒處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異構體分布為主，且二噁英又是由前驅物合成反應和從頭合成反應這兩種反應所生成的，所以，本身的結構就比較的復雜。

在對生活垃圾進行焚燒處理時，如果垃圾沒有被燃燒干凈，就會使垃圾焚燒的飛灰表面和垃圾焚燒產生的二噁英在催化反應下，形成氯聯苯以及氯酚有機前驅物，從而變成二噁英。而在生活垃圾焚燒處理的過程中，在垃圾焚燒爐的低溫區還會產生一種反應，這種反應就是二噁英的從頭合成反應。這是由于垃圾焚燒所產生的氣體在焚燒爐的低溫區會經歷縮化反應和氧化反應這兩種化學反應，所以，很容易在焚燒爐低溫區產生二噁英。此外，在垃圾焚燒處理的過程中，由于部分有機氯會通過HCL的形式釋放到焚燒處理的煙氣中，所以，煙氣會與HCL混合，進而產生化學反應，就會使煙氣飛灰中的炭黑、活性炭和焦炭等大分子炭和氯產生一定的反應，最終生成二噁英。

1.3 二噁英的危害

生活垃圾在焚燒處理時，通常會造成二次污染，而二噁英作為二次污染中最嚴重的污染，已受到了人們的廣泛重視。由于二噁英中含有很多的毒性，所以，是一種非常嚴重的致癌物質，人們也稱二噁英為“世紀之毒”。一旦二噁英進入到人體當中，就會使人類體內產生胃癌以及肉瘤等比較嚴重的疾病。并且，由于二噁英本身的結構比較特殊，一旦進入到生物體內就會具有很強的穩定性，很難被消除。即使只有萬分之一克的二噁英進入人體內，就會慢慢地侵蝕人們的身體，也會對人體軟質產生很大的損害，進而影響人們的身體健康，嚴重時還會威脅人們的生命安全。由此可見，要想對二噁英進行有效控制，就需要從二噁英的產生源頭進行處理，就要從氧氣、溫度、碳源、氯源等二噁英產生的源頭入手。因此，要加強對生活垃圾焚燒中產生的二噁英進行有效控制，爭取最大程度地避免二噁英的產生，消除其對環境和人體所產生的危害。

2 生活垃圾焚燒中二噁英控制技術的研究

2.1 通過分揀生活垃圾，實現對二噁英的控制

由于生活垃圾的種類很多，所以，需要在進行垃圾焚燒之前對生活垃圾進行分類，可把生活垃圾分為廚余垃圾、可回收垃圾、有害垃圾以及其他垃圾等多種類型，然后，再根據不同生活垃圾的類型對這些垃圾進行相應處理。例如，可將廚余垃圾進行生物處理，使廚余垃圾變成沼氣或者堆肥；將廢紙、金屬、塑料等可回收垃圾進行回收和循環利用；將有害垃圾放到危廢處理中心進行處理，以此減少有害垃圾的危害性等[1]。此外，生活垃圾在進行分類后，一般需要焚燒處理的主要是以干垃圾為主。而通過生活垃圾的分揀，可減少含氯合物進入到垃圾焚燒爐中，這樣就有效地降低了垃圾焚燒中重金屬和氯的含量，從而可盡量避免二噁英的產生。所以，在處理生活垃圾，可通過對生活垃圾進行分揀，實現對生活垃圾焚燒中二噁英的生成來源進行有效控制，從而提高生活垃圾的處理效率，以及增加垃圾的利用率。

2.2 降低垃圾燃燒低溫區二噁英的生成

在生活垃圾進行焚燒處理的過程中，通過把垃圾焚燒時余熱鍋爐的煙氣從850 ℃下降至300 ℃以下，并且把時間控制在2 s之內，從而可有效縮短生活垃圾焚燒的煙氣在溫區的停留時間，從而遏制垃圾焚燒中的二噁英，避免因為生活垃圾焚燒生成二噁英物質。此外，也可以通過改進生活垃圾焚燒工藝，減少生活垃圾焚燒時產生二噁英物質的前軀體物質，還可以利用激波吹灰裝置或者蒸氣吹灰裝置對焚燒中所產生的灰塵進行處理，從而有效減少生活垃圾焚燒灰塵沉淀到垃圾焚燒設備上，避免生成二噁英所需的催化劑載體。

2.3 充分燃燒生活垃圾，可有效避免二噁英的生成

在生活垃圾焚燒過程中，為了有效避免因焚燒處理生成的二噁英，需要對垃圾進行充分燃燒，所以，生活垃圾焚燒需要在滿足“3T+E”原則的情況下，并確保生活垃圾燃燒室內的任意溫度點都不小于850 ℃，這樣才能保證焚燒爐中有足夠的空氣。而要使生活垃圾焚燒的溫度能控制在垃圾焚燒的熱值范圍內，就要在垃圾焚燒爐檢修期間徹底清除爐膛內壁，并及時更換磨損變形的風口，且還需要根據一氧化碳的濃度，對氧氣含量進行調整，同時，還要保證生活垃圾能均衡地進入到焚燒爐中，這樣才能使生活垃圾更穩定的燃燒[2]。此外，由于生活垃圾本身就含有一定的二噁英，所以，在對這些垃圾進行焚燒時，可通過應用生活垃圾焚燒二噁英的控制技術來徹底分解二噁英以及其他的有害物體，以此減少氯苯及氯酚等二噁英前驅物生成，也避免因生活垃圾不能充分焚燒而產生的前驅物生成二噁英，并且，減少生活垃圾因沒有完成燃燒的一氧化碳和有機碳為二噁英的合成提供碳源，從而實現對生活垃圾焚燒中二噁英的有效控制。

2.4 進行生活垃圾焚燒處理的尾氣凈化

目前，在生活垃圾焚燒處理的過程中，一般會采用布袋除塵加活性炭吸附的方式來有效去除垃圾焚燒中產生的二噁英，同時還要對生活垃圾焚燒處理的尾氣進行凈化。其過程是，使垃圾焚燒中的煙氣穿過布袋除塵器之后，讓焚燒煙氣中的二噁英能夠附著在粉塵上面，并且在不對除塵器加噴活性炭前就能吸附二噁英，而在活動炭吸附完二噁英后被布袋除塵器過濾出來，這樣就可以有效去除垃圾焚燒中所產生的二噁英[3]。此外，在凈化生活垃圾焚燒處理的尾氣時，還需要檢查活性炭噴槍，要更換磨損比較嚴重的噴頭，以確保垃圾焚燒產生的煙氣能都均勻地噴撒在活性炭上，進而保證活性炭吸附可有效去除煙氣中的二噁英。而且，在對一些特殊的生活垃圾進行焚燒處理時，還需要在布袋除塵器中應用SCR脫硝設備，以此對二噁英進行有效分解，最終實現對固態二噁英的吸附作用，確保二噁英去除的有效性。

3 生活垃圾焚燒中二噁英控制技術的應用措施

3.1 應用催化還原技術進行生活垃圾焚燒

在上世紀的80年代，相關研究人員發現，燃煤發電廠脫除NOX的SCR裝置能夠對垃圾焚燒處理中的二噁英進行有效脫除，而SCR主要是由氧化物V、W、Ti等所組成的，這些氧化物可以把300～400 ℃溫度中的二噁英分解為H2O、HCL和CO2等物質[4]。此外，近幾年，隨著科技的不斷進步，相關研究學者還開發出了新型的催化還原技術，通過對生活垃圾焚燒進行特殊的低溫催化處理，使用催化劑對生活垃圾焚燒中的二噁英進行去除，從而實現了對生活垃圾焚燒中二噁英的有效控制。

3.2 利用活性炭控制技術控制二噁英的產生

在生活垃圾的焚燒過程中，是通過帶有活性炭吸附劑的除塵袋對垃圾焚燒所產生的煙氣進行處理，以此實現對垃圾焚燒中二噁英的有效控制。所以，在對垃圾焚燒爐運行參數進行優化時，要保證垃圾焚燒中二噁英的去除效果能夠達到較高的脫出效果，并且，讓垃圾焚燒中的煙氣濃度能夠降低到符合標準的排放濃度，這樣才能把二噁英從氣體狀態轉變為固體狀態，從而實現活性炭對二噁英的吸附控制作用[5]。此外，在利用活性炭控制技術控制二噁英的產生時，還需要控制活性炭的平均孔徑、碘值、總孔容以及亞甲基藍吸附值等，并且，要控制布袋的壓降、濾層、溫度、厚度、氣體流動性以及吸附的材質，以確保活性炭控制技術控制的有效應用。

3.3 在垃圾焚燒處理中添加無機抑制劑

在生活垃圾焚燒過程中，可通過添加一些阻滯劑或者抑制劑來有效抑制二噁英的產生。由于無機抑制劑中含有大量的氨、堿性化合物以及含硫化合物等，所以，這些化合物在催化的作用下可以實現對生活垃圾焚燒中二噁英的控制[6]。此外，在生活垃圾焚燒處理的過程中，還可以通過添加一些堿性抑制劑控制二噁英的產生，主要是通過改變垃圾焚燒處理中飛灰表面的酸性來阻止生活垃圾焚燒過程中二噁英的生成，并且，還可以在垃圾中添加一些燃料，輔助生活垃圾的燃燒，使其燃燒充分，從而實現對生活垃圾焚燒中二噁英的排放控制。

3.4 改進生活垃圾焚燒處理的燃燒狀況

在生活垃圾焚燒處理的過程中，由于焚燒爐中的垃圾停留時間、不同的燃燒溫度、垃圾之間的擾動、氧氣的供給量和焚燒氧化作用等都會對二噁英的排放量產生重要影響，所以，通過改進生活垃圾焚燒處理的燃燒狀況，對焚燒溫度、停留時間進行有效控制，這也是減少二噁英產生的關鍵[7]。此外，如果二噁英處于高溫環境當中，二噁英的內部結構會被分解或者破壞，因此，生活垃圾在焚燒的過程中，可通過把生活垃圾焚燒爐中的時間設置為2 s，并把溫度調為800 ℃時，幾乎可以實現對生活垃圾焚燒處理的全部分解。而且，還需要遵循“3T+E”原則，通過把焚燒爐中的燃燒溫度保持在850 ℃以上，把二次空氣送入焚燒爐的高溫區位置，對強瑞流度進行充分的攪拌和混合，以延長垃圾在高溫區的焚燒停留時間，使其能夠在焚燒爐中進行充分燃燒，從而可有效減少生活垃圾焚燒處理中二噁英的產生。

4 結語

綜上所述，隨著社會經濟的不斷發展，人們的生活質量越來越高，但也增大了生活垃圾的產量，從而使人們的生活環

境受到了很大影響。目前，在生活垃圾的處理過程中，由于一些生活垃圾具有一定的特殊性，所以需要應用焚燒的方式進行處理，但在垃圾焚燒過程中產生的二噁英排放物會造成環境污染。因此，相關部門應該加強對生活垃圾焚燒處理的重視，并通過應用生活垃圾焚燒中二噁英的控制技術，科學、合理、有效控制二噁英的排放量，使生活垃圾焚燒中煙氣符合垃圾焚燒二噁英的排放標準，從而實現在生活垃圾焚燒中對二噁英的有效控制，降低空氣的污染程度，進一步提高人們的生活環境質量。