希諾環(huán)保 | 垃圾焚燒過(guò)程中如何控制二次污染

垃圾發(fā)電網(wǎng)訊:文章導(dǎo)讀

采用焚燒法處理城市固體垃圾,逐漸得到推廣和應(yīng)用。然而焚燒帶來(lái)的二次污染物,如二噁英、細(xì)顆粒、重金屬、HCl以及SOx、NOx等也隨之引起了廣泛關(guān)注。

一、二噁英的生成機(jī)理與控制方法

1.1二噁英的結(jié)構(gòu)

二噁英是毒性很強(qiáng)的一類(lèi)三環(huán)芳香族有機(jī)化合物,有2個(gè)或1個(gè)氧原子聯(lián)接多個(gè)被氯取代的苯環(huán),分別稱(chēng)為多氯二苯并二和多氯二苯并呋喃。每個(gè)苯環(huán)上可以取代1)4個(gè)氯原子。各種異構(gòu)體的毒性有所差異,其中毒性最強(qiáng)的是2, 3, 7, 8-四氯二苯并二噁英(2, 3, 7, 8-TCDD)。

常溫常壓下PCDD/Fs均為固體,熔點(diǎn)較高,難溶于水,易溶于脂肪,所以PCDD/Fs容易在生物體內(nèi)積累。對(duì)PCDD/Fs的暴露會(huì)引起皮膚痤瘡、頭痛、失聰、憂郁、失眠等癥狀。即使在很微量的情況下,長(zhǎng)期攝取時(shí)也會(huì)致癌和致畸。

1.2 垃圾焚燒二噁英的形成

一般認(rèn)為,有氯和金屬存在條件下的有機(jī)物燃燒均會(huì)產(chǎn)生二噁英。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),城市生活垃圾焚燒產(chǎn)生的二量最多,其次是有害廢棄物焚燒和醫(yī)院廢棄物焚燒等。1990年,日本/二0類(lèi)發(fā)生總量為3940~8405 g TEQ/Y,主要發(fā)生源如表1所示。

表1 二主要發(fā)生源和發(fā)生量

城市生活垃圾中含有20%~50%的有機(jī)物,這些有機(jī)物中大多含有碳、氫、氧3種元素。

城市生活垃圾分析結(jié)果表明,垃圾中氯元素的來(lái)源分為兩類(lèi):一類(lèi)是有機(jī)氯化物如聚氯乙烯塑料(PVC)、氯苯和氯酚等,主要分布在廢塑料、廢紙、廢木料以及草木中;另一類(lèi)是無(wú)機(jī)的氯化物如氯化鈉、氯化鎂等,主要分布在廚余、灰土等無(wú)機(jī)組分中，這些都是構(gòu)成垃圾焚燒產(chǎn)生二噁英的最基本要素。

一般認(rèn)為,垃圾焚燒產(chǎn)生二噁英主要有以下兩個(gè)途徑:

(1)爐內(nèi)生成:在燃燒過(guò)程中,若缺氧燃燒,會(huì)生成二噁英的前驅(qū)物,這些前驅(qū)物與垃圾中的氯化物、O2、O離子進(jìn)行復(fù)雜化學(xué)反應(yīng),生成二噁英類(lèi)物質(zhì);

(2)尾部再度合成:不完全燃燒反應(yīng)所生成的二噁英的前驅(qū)物以及垃圾中未燃盡的環(huán)烴物質(zhì),在煙塵中的Cu、Ni、Fe等金屬粒子催化作用下,與煙氣中的氯化物和發(fā)生反應(yīng),生成二噁英類(lèi)物質(zhì),催化反應(yīng)溫度在300℃左右時(shí),易生成二噁英類(lèi)物質(zhì)。

1.3二噁英的污染控制方法

1.3二噁英的污染控制方法

1.3.1 改進(jìn)燃燒技術(shù)

采用/3T0(turbulence、temperature、time)技術(shù),一般溫度>850e,停留時(shí)間>2s,采用二次風(fēng),使燃燒物與空氣充分?jǐn)嚢杌旌?造成富氧燃燒狀態(tài),減少二前驅(qū)物的生成。日本某垃圾焚燒廠采用/3T0技術(shù),使焚燒爐出口PCDD/Fs的排放量從33.1 ng/m3下降到6.1 ng/m3,效果十分明顯。

也可采用分段燃燒,一段燃燒處于缺氧還原區(qū),所產(chǎn)生的二噁英類(lèi)物質(zhì)在二次燃燒室內(nèi)徹底氧化分解,二次燃燒室內(nèi)溫度較高,通常在1000e以上,有研究表明,二噁英去除率可達(dá)99.9999%。另外,有報(bào)道顯示,采用流化床燃燒方式,由于能夠很好地滿足/3T0技術(shù),可使二噁英排放量減少98%。

1.3.2 廢氣處理技術(shù)

在實(shí)現(xiàn)完全燃燒降低二噁英的前驅(qū)物合成后,下面要解決的是殘存的前驅(qū)物重新合成和生成的二噁英捕集的問(wèn)題。通常采用降低排煙溫度,使氣相中的二噁英轉(zhuǎn)移到灰相中,然后使用布袋除塵器將二噁英除去。

1.3.3 灰渣熔融處理技術(shù)

通過(guò)改進(jìn)燃燒和廢氣處理技術(shù),最大限度減少排入大氣的二噁英類(lèi)物質(zhì)的量,被吸附的二噁英類(lèi)物質(zhì)隨顆粒一起進(jìn)入灰渣系統(tǒng)中,所以灰渣中的二噁英的量比大氣中的二噁英的量多得多。

垃圾破碎和燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的細(xì)顆粒,顆粒的粒徑大小是決定其毒性作用的主要因素。實(shí)驗(yàn)表明,小于1.1Lm的顆粒很容易進(jìn)入肺泡,被吸附在細(xì)顆粒上的有害物質(zhì)會(huì)被人體吸收到血液中,顆粒粒徑愈小,致突變活性愈高。

細(xì)顆粒中含重金屬元素包括Hg、Pd、Cd、Cr、Cu、Ni、Zn、Mn等,在這些污染物中含有為數(shù)可觀的致癌、致突變、致畸化合物和若干有毒有害化學(xué)成分。對(duì)人體危害大的元素主要集中在小于3Lm的顆粒物中。所以,只要除掉煙氣中的細(xì)顆粒,就能減少重金屬的危害。

三、結(jié)論

垃圾焚燒產(chǎn)生的二次污染是目前國(guó)內(nèi)外共同關(guān)注的問(wèn)題,也是垃圾能源化利用的關(guān)鍵所在。本文綜述了垃圾焚燒過(guò)程中各種污染物的形成機(jī)理,并且分別介紹了它們的控制方法。

生活垃圾的成分決定了焚燒煙氣中污染物的原始濃度,我國(guó)的生活垃圾成分不同于國(guó)外,所以焚燒廠的煙氣凈化方案應(yīng)根據(jù)具體情況并參考國(guó)外技術(shù)來(lái)確定。近期內(nèi)我國(guó)生活垃圾焚燒煙氣污染物的重點(diǎn)控制對(duì)象應(yīng)為顆粒物、HCl、SOx和NOx,并盡可能減少有機(jī)氯化物和重金屬的排放。