生活垃圾焚燒飛灰二噁英控制技術(shù)研究進展

垃圾發(fā)電網(wǎng)訊:摘要：隨著當前我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，如今我國人民的生活水平不斷提升，人們經(jīng)濟能力的增長讓人們對于自身生存環(huán)境的重視程度在不斷提升，因此環(huán)境問題成為了當前人們重視的內(nèi)容之一，人們不斷加強對這方面的關(guān)注，國家也出臺了很多政策，在一定程度上減少了污染的現(xiàn)象發(fā)生，但是生活垃圾處理依舊采用焚燒的方式，這就導致了有害物質(zhì)的數(shù)量沒有本質(zhì)上的減少，其中飛灰二噁英等對人體以及環(huán)境的影響非常大，所以必須解決這樣的現(xiàn)象，才可以保證人們的生命健康，為人們提供更好的生活環(huán)境。

關(guān)鍵詞：生活垃圾；二噁英；控制技術(shù)

引言：城市生活垃圾焚燒飛灰（以下簡稱飛灰）是指城市生活垃圾焚燒設(shè)施煙氣凈化系統(tǒng)收集的粉塵和沉降在煙道和煙囪底部的底灰。粉煤灰含有二惡英等劇毒物質(zhì)和Cr、Hg等微量重金屬，被列入國家危險廢物名錄（代碼：hw18）。二惡英是持久性有機污染物 (POPs)，包括多氯二苯并對二噁英 (PCDD) 和多氯苯并呋喃 (pcdes)。近年來，隨著生活垃圾的增加和垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)的逐年增加，飛灰量迅速增加。飛灰是二噁英污染的主要載體之一。研究表明，飛灰中PCDD/Fs的濃度和毒性當量因焚燒垃圾的種類、焚燒爐類型、焚燒能力和除塵設(shè)備的不同而有很大差異，焚燒源產(chǎn)生的二噁英總量中約有一半來自飛灰.所以必須控制好二噁英等有害物質(zhì)的排放，才可以保證人們的生活健康，實現(xiàn)人們生活的進步。在應(yīng)對當前二噁英德處理之中，主要有以下的集中方式。

高溫熔融技術(shù)

高溫熔融技術(shù)是指將粉煤灰或其處理產(chǎn)物與其他鋁硅酸鹽組分和助熔劑混合，然后在1300℃以上的高溫下完全熔融，包括在高溫下分解二噁英，然后用水淬火成形成熔融玻璃制品，主要是等離子體中產(chǎn)生的電弧，加熱空氣和溫度較高的氣體等混合形成高溫等離子體，實現(xiàn)二惡英的高效降解。在這種方法中，主要使用方式是讓二噁英等有害物質(zhì)進入處理單元，然后通過燃燒、熔化的方式完成二噁英的處理。熔煉技術(shù)具有減容率高、渣性穩(wěn)定、無重金屬浸出等優(yōu)點，同時該技術(shù)能耗高、設(shè)備投資大，會產(chǎn)生二次飛灰。一般而言，國內(nèi)外粉煤灰中氯含量差異較大，技術(shù)趨于成熟，但在國內(nèi)尚處于發(fā)展階段。

除此之外， 還有高溫燒結(jié)技術(shù)。 高溫燒結(jié)技術(shù)主要是將粉煤灰或其處理產(chǎn)品與其他鋁硅酸鹽組分和熔劑混合，在高溫下部分熔化，冷卻后形成燒結(jié)產(chǎn)品。 高溫燒結(jié)與高溫熔煉技術(shù)的區(qū)別主要體現(xiàn)在兩個方面：一是高溫燒結(jié)的溫度范圍一般在900℃～-1100℃之間，高溫熔煉的溫度范圍一般在1300℃之間 和1500℃； 二是形成產(chǎn)物的差異。 玻璃化燒結(jié)體的最終產(chǎn)品是通過高溫燒結(jié)形成的，致密玻璃體的最終產(chǎn)品是通過高溫熔化形成的。

化學技術(shù)

化學技術(shù)是當前常見的手段，內(nèi)容豐富，適用性比較強，能夠適合較多的范圍，主要分為以下幾個大類：

光催化降解技術(shù)。光催化降解是指通過吸收光能將二惡英分子分解。當光照射時，表面電子發(fā)生能量躍遷并在低能價帶中形成相應(yīng)的空穴?？昭ň哂泻軓姷难趸裕梢詭ё哂袡C污染物的電子，使其被氧化分解。該方法主要結(jié)合萃取技術(shù)用于粉煤灰中二噁英的降解。飛灰中的二噁英在溶液中富集，然后在某些光催化劑γ TiO2、ZnO和SnO2的作用下降解，是二噁英光催化降解技術(shù)中常見的半導體光催化劑。國內(nèi)學者發(fā)現(xiàn)TiO2和ZnO/SnO2等氧化物在汞燈或紫外線下可加速二噁英的降解效率。在光催化反應(yīng)體系中引入強氧化劑，在強光照射下可產(chǎn)生具有強氧化能力的羥基自由基(·OH)，可進一步提高二噁英的降解效率。該技術(shù)具有操作簡單、能耗低的優(yōu)點，但其反應(yīng)速度慢，降解主要通過脫氯來實現(xiàn)，降解產(chǎn)物可為毒性較大的二噁英同系物（如2378-tcdd），但達不到去毒目的。

機械化學法。機械化學法是通過機械力的不同方式，對固體、液體等物質(zhì)施加機械能，引起化學反應(yīng)。在機械化學法中，利用金屬或金屬氧化物等無機材料混合有機污染物來實現(xiàn)二惡英的有效分解，西澳大學的羅蘭茲等人首先將機械化學法應(yīng)用于POPs，從而開始研究其處理方法用機械化學方法處理有毒廢物。該振動球磨機被德國tribochem公司用于測試PCB和DIO Ins等污染物的大規(guī)模降解。日本研究團隊使用大型行星式球磨機高效降解粉煤灰和土壤中的二噁英、多氯聯(lián)苯等。國內(nèi)學者陸生勇等研究表明，在粉煤灰中加入曹鋁系添加劑可有效提高球磨過程中二噁英的降解率，但粉煤灰中所含的無機氯化鹽會大大阻礙二噁英的降解。機械化學球磨過程中飛灰中二噁英的降解。因此，粉煤灰水洗預處理是粉煤灰機械化學無害化處置的重要前提。

超臨界水氯化法。超臨界水氧化技術(shù)是指在超臨界水中氧化二噁英。 在超臨界狀態(tài)下，水不僅具有與氣體相同的擴散系數(shù)和較低的介電常數(shù)和粘度，而且具有與液體相近的密度和對物質(zhì)的良好溶解能力，因此具有很強的反應(yīng)能力。

水熱法。水熱法是利用反應(yīng)器提供相對高溫高壓的環(huán)境，加速溶劑分子的運動，增加離子積常數(shù)和擴散系數(shù)，增加溶劑對粉煤灰孔隙的滲透，增加其溶解度。 系統(tǒng)中的二噁英等污染物，發(fā)生脫氯反應(yīng)，從而達到降解飛灰中二噁英的目的。

微波加熱法可分為微波水熱法、微波燒結(jié)法和微波氧化法。 張等人。 提出了在HSO/HNO3溶液中微波過氧化氫去除二噁英的技術(shù)。 將HNO3、H2SO4和H2O2的混合溶液分別加入微波消解系統(tǒng)中。 結(jié)果表明，粉煤灰中99%的PCDDs/Fs在150℃下120min可被氧化降解，只有少部分PCDDs/FS溶于酸溶液。 清華大學劉等人利用微波輔助活性炭吸附降解土壤中的三氯聯(lián)苯。 考察了活性炭用量、微波功率等影響因素。 結(jié)果表明，三氯聯(lián)苯的降解率可達100%。

其他方法

在降解的時候，還有一些其他的方法，主要包括：

低溫熱解技術(shù)通常是指在好氧或缺氧條件下，在有或沒有固相催化劑的情況下，在低于500℃的溫度下對粉煤灰進行熱處理。 二噁英在低溫熱解過程中發(fā)生在粉煤灰表面的吸附和解析，并發(fā)生污染物解析、脫氯降解、氧化開環(huán)降解、從頭合成、前體合成和氯化反應(yīng)等一系列物理化學變化。 是否加氧，是否加催化劑，熱脫附溫度。

生物降解法。生物降解具有環(huán)境友好、低能耗、低污染等優(yōu)點，為環(huán)境中二噁英的降解提供了一種新方法。 二噁英降解酶主要分為四類，即雙加氧酶、單加氧酶、木質(zhì)素降解酶和脫鹵酶。 二噁英降解酶是生物降解的關(guān)鍵材料。 目前，典型的二噁英降解酶主要集中在氯苯或氯苯酚，它們是二噁英的模型化合物。 該技術(shù)未來的發(fā)展趨勢是不斷發(fā)展二噁英降解酶的工業(yè)化生產(chǎn)，采用最新的分子生物學技術(shù)全面開發(fā)二噁英降解酶λ探索二噁英降解酶的潛力，以高效降解二噁英類化合物。

催化耦合臭氧技術(shù)。催化劑耦合臭氧降解技術(shù)是指臭氧在加熱條件下易分解產(chǎn)生活氧，可作為氧化劑參與催化反應(yīng)。 此外，臭氧還能在金屬氧化物催化劑表面形成活性中間產(chǎn)物。 這些活性物質(zhì)具有很強的氧化性，在一定程度上可以增強催化劑的活性，從而有效地降解二噁英。

催化氯化技術(shù)。目前國內(nèi)外用于工業(yè)煙氣中二噁英降解的催化劑主要是2O3/TiO2型高釩催化劑。 已在工業(yè)上應(yīng)用的二噁英降解催化劑有國外殼牌SDDs系列、托普索DNX系列、中國中能國信Kat系列等。 其他類型的催化劑，如Mn和CE基催化劑具有較高的SCR活性，但即使在極低濃度的SO2存在下，Mn和CE的活性組分也容易被硫酸化形成硫酸鹽，從而失活且難于 再生。 上述催化劑都是針對垃圾焚燒等行業(yè)煙氣中二惡英和NO3的聯(lián)合脫除，尚未應(yīng)用于飛灰熱脫附煙氣凈化。

結(jié)束語

綜上所述，在當前的垃圾處理中，非常大的一個問題就是二噁英等排放物造成的污染，而針對這樣的現(xiàn)象，當前有很多的應(yīng)對方法，但是我國在這些方面起步比較晚，因此導致效果也存在一定的局限，針對這樣的現(xiàn)象，必須不斷發(fā)展相關(guān)的技術(shù)，才可以實現(xiàn)我國環(huán)境的進步。