垃圾焚烧中二恶英的产生及控制

垃圾焚烧与二恶英的产生及控制

摘要：本文阐述了二恶英的毒性、结构、性质、来源。二恶英的生成主要有二条途径，第一条途径是从与二恶英结构关系不紧密的，碳水化合物开始而生成的，第二条途径是从具有与二恶英结构相近的氯化苯酚等而生成的。垃圾焚烧中影响二恶英生成的因素有粒子状物质、催化剂(如铜、铁、镍、锌等具有催化剂的作用)、氯、碳、焚烧炉中温度(250-70012)。控制垃圾焚烧中二恶英生成的对策有垃圾焚烧前的分类处理、二恶英生成抑制、二恶英排放抑制。关键词：垃圾焚烧；二恶英；控制技术

1 二恶英的性质、结构及来源二恶英主要是由于人类的活动而产生的一种最毒

的物质，其毒性是氰化钾的1000倍，1g二恶英可使10000人致死，此外还具有致癌性、致奇性、生殖毒性等慢性毒性。二恶英是多氯代二苯二恶英(PCDDs)和多氯代二苯呋喃(PCDFs)的总称，根据其所含氯原子的数量和取代位置的不同，PCDDs有75种同系物，PCDFs有135种同系物，其毒性亦有极大的差异。毒性最强的是2，3，7，8一四氯二苯二恶英(2，3，7，8T4CDD)，其毒性当量系数(Toxic EquivalencyFactor：11、F)为1。此外的二恶英同系物的毒性当量系数均小于1。因此，计算二恶英的毒性常以二恶英类同系物总的毒性当量(2，3，7，8一T4CDD Equiva—lent Quantity：11、Q)表示，11、Q=Σ二恶英同系物浓

二恶英为白色结晶体，强氧化剂，耐酸、耐碱，化学性质极其稳定，其分解需800"C以上的温度(高速分解需1300"(2以上)，易溶于有机溶剂难溶于水(对水的溶解度为0．2ng／L)。自然界中，二恶英来源如下，一是垃圾焚烧过程中产生的，二是有机氯化学物质(如2，4一_D)合成时的副产物，三是造纸工厂在纸浆的氯气漂白过程中产生的和炼钢过程中产生的，四是自然产生的，如森林火灾。其中，垃圾焚烧是最主要的来源，而自然产生的二恶英，浓度极低，不会影响人的健康。许多国家对二恶英在空气、水体、土壤的浓度制定了控制标准，超过控制标准的统称为被二恶英污染。如El本环境厅发布的2001年开始执行的二恶英控制标准是，空气为0．6pg TEQ／m3以下，水为lpg 11、Q几以下，土壤1000pg 11、Q 以下。我国的二恶英控制标准尚未出台。

2 垃圾焚烧与二恶英的产生垃圾焚烧可使垃圾减量化，减量至原量的10％左

右，而且焚烧垃圾产生的蒸汽可用于发电而实现资源化，可谓一举两得。因此，日本、欧美等发达国家建立了大量的垃圾焚烧工厂，但是垃圾焚烧时会产生相当数量的二恶英。如日本全国一年因垃圾焚烧而排放出的二恶英达2500g，占全国二恶英排放量的一半。这对我国推行垃圾焚烧处置法时，必须给予高度地重视，以减少二恶英的污染。

2．1 二恶英的生成机理

二恶英的生成机理，通过各国科学家近10年的研究表明，主要有如下二条生成途径。

第一条途径是，从与二恶英结构关系不紧密的，碳水化合物开始，而生成的。二恶英的生成其碳、氯、氧、金属是必要的，适合温度是250～35013，而300*(3左右为其最适合，垃圾焚烧时产生的飞灰，其所含碳氧化物而分离成为具有二恶英结构的物质，而生成二恶英。第二条途径是，从具有与二恶英结构相近的氯化苯酚等而生成的。在垃圾焚烧物中，300～700*(3的温度条件下，由氯化苯酚等而生成二恶英。

2．2 影响二恶英生成的要因

2．2．1 粒子状物质

垃圾焚烧炉的排放气体中，垃圾中的无机物以飞灰、煤烟等粒子状物质而存在。这些粒子状物质是二恶英生成的重要条件。粒状物质中的金属、碳对二恶

英生成反应起着非常重要的作用，而且，生成的二恶英在排放气体中吸附粒子状物质，凝缩成为微小粒子。

2．2．2 催化剂

飞灰中的金属或金属氧化物是作为催化剂参与二恶英的生成反应。其中：如铜的氯化物

(CuCI2，CuCI等)起非常重要的作用，如从氯化氢和氧生成氯的催化剂，有机化合物氯化时的催化剂，从前躯物质生成二恶英的催化剂，碳氧化后生成二恶英结构时催化剂。而且，金属氯化物在二恶英生成时也是氯的供给源。其它金属如铁、镍、锌等亦具有催化剂的作用。2．2．3 氯

无机氯和聚氯乙烯一样同样是二恶英生成需的氯的供给源。但垃圾中的氯大量存在，是否生成二恶英，取决于焚烧物中垃圾的燃烧状态。．

2．2．4 碳

垃圾焚烧生成的煤烟等是二恶英第一条生成途径的起点物质，煤烟的结构是多种环状结构物质的集合体，与二恶英的结构非常相近，极易变为二恶英结构。

2．2．5 焚烧炉中温度

垃圾焚烧炉中的温度直接影响二恶英的生成量，如前所述250～700*(3易生成二恶英。

3 控制垃圾焚烧中二恶英生成的对策

3．1 焚烧垃圾前分类处理

氯是二恶英生成必要条件，重金属在二恶英生成中起催化剂作用，所以垃圾焚烧前，应进行分类处理，可回收利用的尽量回收利用，日本、美国、欧共体国家重视垃圾综合处理，分类收集，资源回收利用。

3．2 二恶英生成抑制

首先是抑制二恶英前躯物质的生成，其措施有提高燃烧温度，延长焚烧时间，充分均匀供给氧气等对策是非常有效果的。如焚烧炉形状的变更和二次加氧改善炉内氧气状态，燃烧良好可抑制二恶英的生成。大型焚烧炉为连续投料，炉内状态均匀，产生二恶英少，但小型焚烧炉间隙投料，易造成炉内状态不均匀，炉内温度易下降，氧气供给不足，易生成二恶英。对小型焚烧炉应进行改造，采用电脑控制可使炉内温度趋于稳定，氧气供给充足，可抑制二恶英生成。催化剂如金属类物质，主要存在于飞灰中，若在焚烧炉安装锅炉，可在短时间内降低气体温度，小型焚烧炉无锅炉时防止二恶英生成，可采取喷水急速冷却的措施。

3．3 二恶英排放抑制

由于垃圾焚烧过程必然会产生易生成二恶英的煤烟等物质，而且必须通过易生成二恶英的危险温度区域，所以，焚烧炉内要将二恶英的生成控制为零是非常困难的。采取净化焚烧产生的烟气可减少二恶英的排放。垃圾焚烧过程中不可避免会产生可生成二恶英的

粒子状物质，因此为了除去飞灰和煤烟安装除尘器(如袋式除尘器)，并将运行温度设在180"(3以下，切断二恶英生成的第一条途径，减少二恶英的生成，其减少效率可达60％～95％，减少焚烧炉的间断运行，停料不停炉，停炉不降炉温。起炉时石油助烧，炉温升高后再投料。二恶英可被多孔物质，如活性炭、焦炭等吸附，因此在安装袋式除尘器同时，向烟气中喷活性炭或焦炭等，可提高除尘装置对二恶英的截留效率。垃圾焚烧生成的二恶英经烟气净化处理后，大部分存在于飞灰中，所以飞灰必须按有毒有害废弃物要求进行填埋，或将飞灰进行固化处理。

4 在土地开发整理中既要努力增加耕地数量。又要加强生态环境保护

土地开发整理是补充耕地数量，实现耕地占补平衡和总量动态平衡的主要途径。但由于在省耕地后备资源数量有限，且集中分布在三州，主要是攀西地区，要达到既增加耕的产量，而又不损坏生态平衡的双重目的，变得越来越困难。开垦这些土地不仅需要大量的资金技术投入，而且还可能进一步减少森林资源，造成更大的水土流失和沙化等土地资源的退化和生态环境的破坏。因此，应在搞好生态效益指导下的土地开发整理规划的基础上，弱化后备资源开发，重点在成都平原和盆中丘陵区开展以提高耕地质量为主，增加耕地数量为辅的土地整理工作，强化非农建设占地和废弃工矿地的复垦及挖潜整理。．

4．5 加强多部门协调配合，开展多学科综合研究耕地生态环境保护是一项系统工程，需要