脱硫脱硝一体化活性炭(基)吸附的有害物质如何处理

脱硫脱硝一体化活性炭（基）吸附的有害物质如何处理

齐学忠

关键词：在河北的钢铁重地邯郸，唐山都在推烟气吸附技术的同时，只是想从一个旁观者的身份来询问一个很普通的问题。所谓的吸附二噁英，吸附汞，吸附铅、吸附氟化物等被吸附后最后到底如何处理了呢？

正文：

现在很多企业都在推广活性炭吸附技术，尤其是针对钢铁行业，该技术从所有厂家的简介中都说该技术可以吸附二噁英，吸附氮氧化物，吸附汞，吸附二噁英，几乎所有的烧结烟气中有害物质都可以吸附。

该技术又叫活性炭、活性焦、炭基催化剂等等名字，从中科院1997年开始研究，随后2004年开始中试，2007年工业试验，2012年开始工业化使用，由于投资大，占地大，运行成本高，所以现在采用该技术大多数都是国有钢铁企业。在上海克硫、中冶长天，中冶华天，一重，邯钢都在开始在唐山和邯郸进行不同方案的设计制作和投入。这对中国冶金环保行业是一个非常好的趋势。但是在相关的技术投入之前，是否成熟，是否真如所说的能消除各项有害物质?首先我们对烧结烟气成分进行一下了解，随后对活性炭吸附技术的再生有害物质的处理进行探讨。

烧结烟气的主要成分：我们从一份监测报告中可以看出里面的主要成分为：

（以上数据来自某省环境监测中心的监测报告）

从上面的监测方法和结果我们可以看到烟气中的主要成分，同时也对烧结的有害物质可以给出一个大概的评判，那么就是二噁英、汞、铅、氟化物等都是对人体或大气的有害物质，这么多有害物质都被活性炭吸附了，那么去哪里了呢？接下来我们了解下活性炭（基）的再生过程，是一个对吸附满各种杂物的活性炭进行加热，随后收集热气进行一系列反应最后生成硫酸的过程。在这个过程中，有几样东西并不能完全被处理掉，这个也就是接下来我们需要谈的过程。

解析系统：吸附塔吸收了SO2、NOX、二噁英、重金属及粉尘等的饱和活性炭经过风筛筛分以后，将大颗粒活性炭通过链斗机输送到解析塔顶部的缓冲仓，在经过活性炭密封阀及管道输送至解析塔装填料段。

活性炭进入解析塔装料段以后，继续往下输送至加热段，活性炭首先在加热段被加热至390-450℃，并保持3小时以上，去除吸附的污染物及硫化物，促使活性炭再生；同时被活性炭吸附的SO2被释放出来，与保护气体N2混合形成富含SO2的气体（SRG）,SRG在脱气段送至制酸系统支取浓硫酸，二噁英在高温环境下，在活性炭的催化作用下促使其苯环间的氧基破坏，裂化为无害物质。（摘自邯钢设计院投标文件）

某环保公司的活性炭工艺流程图：

第一个问题就是二噁英，二噁英通常指具有相似结构和理化特性的一组多氯取代的平面芳烃类化合物，属氯代含氧三环芳烃类化合物，包括75 种多氯代二苯并一对一二噁英和135种多氯代二苯并呋哺，缩写为PCDD/Fs。研究最为充分的有毒二噁英为2 位、3位、7 位、8 位被氯原子取代的17 种同系物异构体单体(congenor)，其中，2，3，7，8-四氯

二苯并-对-二噁英(2，3，7，8一TCDD)是目前所有已知化合物中毒性最强的二噁英单体( 经口LDSO按体重计仅为1pug/kg)，且还有极强的致癌性( 致大鼠肝癌剂量按体重计10μg/g)和极低剂量的环境内分泌干扰作用在内的多种毒性作用。这类物质既非人为生产、又无任何用途，而是燃烧和各种工业生产的副产物。目前，由于木材防腐和防止血吸虫使用氯酚类造成的蒸发、焚烧工业的排放、落叶剂的使用、杀虫剂的制备、纸张的漂白和汽车尾气的排放等是环境中二噁英的主要来源。在我们查询相关的资料时发现，大气环境中的二噁英来源复杂，钢铁冶炼，有色金属冶炼，汽车尾气，焚烧生产（包括医药废水焚烧，化工厂的废物焚烧，生活垃圾焚烧，燃煤电厂等）。含铅汽油、煤、防腐处理过的木材以及石油产品、各种废弃物特别是医疗废弃物在燃烧温度低于300-400℃时容易产生二噁英。

二噁英几乎是无处不在，根据欧盟二噁英清单，铁矿石烧结是仅次于城市垃圾焚烧的第二大污染物排放源。烧结和有色金属工业对二噁英的贡献在英国和西班牙尤其大。目前公认的二噁英的形成机制主要有三种：一是材料中本身含有二噁英类污染物，并且在燃烧过程中没有被破坏，又排放到环境中；二是在200 ℃-450 ℃的环境中，吸附在飞灰粒子表面和二噁英有相似结构的前驱物（氯代芳烃等）在催用下（氯化铜为主要催化剂）被热解、分子重组最终形成二噁英；三是从头合成机理(denovo)，包括大分子的碳、氧、氢、氯、过渡金属催化剂在飞灰上发生非均相反应, 反应发生中形成了中间体芳香环状化合物, 作为前驱物它们进行转换。

从二噁英的形成机理来看，控制二噁英的控制排放主要分三个阶段,一是对于物料的控制；二是燃烧过程的；三是对产生的烟气和残余物的控制。

燃烧过程的控制

(1)完全燃烧可有效破坏二噁英的形成，这需要从燃烧温度、停留时间、紊流度和氧气量方面进行控制。一般认为温度达到850℃以上, 燃烧区气体的停留时间达到2s, 物料中存在的所有二噁英类物质均能破坏。

(2)加入惰性物质，抑制二噁英的形成

（3）催化分解。一些催化剂，如V、Ti和W的氧化物在300～400 ℃可以选择性催化还原（SCR）二恶英。

根据二噁英类的性质和其在烧结过程中的生成机理，其控制技术应该从三方面考虑：

1)烧结原料组分控制，减少氯源及重金属催化剂的量，从而减少二恶英的生成量；

2)烧结工艺控制，通过调整工艺操作参数、烟气循环技术等控制二噁英的生成量；

3)烧结烟气中已生成二恶英的控制，通过物理吸附、催化降解等措施来削减二噁英的排放量。

在烧结烟气治理中活性炭吸附技术中，邯钢设计院在二噁英的脱除给了如下的工艺解释：烟气中尘态二噁英在吸附塔内被活性肽移动层的过滤集尘功能补集，气态的二噁英被活性炭吸附。吸附了二噁英的活性炭在解析塔内加热到400℃以上，并停留三小时以上，在催

化剂的作用下将苯环间的氧基破坏，使二噁英发生结构转变裂解为为无害物质。（摘自邯钢活性炭脱硫脱硝投标文件）。在转化工序中明确说明：出二吸塔的制酸尾气返回CSCR系统进一步做脱硫处理，无制酸尾气向大气中直排。而400℃的温度，并不是去除二噁英的温度，所以这个解决办法基本等于无效。

第二汞：是化学元素，元素周期表第80位。俗称水银。还有“白澒、姹女、澒、神胶、元水、铅精、流珠、元珠、赤汞、砂汞、灵液、活宝、子明”等别称。元素符号Hg，在化学元素周期表中位于第6周期、第IIB族，是常温常压下唯一以液态存在的金属（从严格的意义上说，镓（符号Ga,31号元素）和铯（符号Cs，55号元素）在室温下（29.76℃和28.44℃）也呈液态）。汞是银白色闪亮的重质液体，化学性质稳定，不溶于酸也不溶于碱。汞常温下即可蒸发，汞蒸气和汞的化合物多有剧毒（慢性）。2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，汞和无机汞化合物在3类致癌物清单中。而从再生的过程中我们可以看出在再生气体中，大部分收集的是富SO2气体，无法对汞、铅、氟化物、二噁英进行有效的处理。所以最终的结果就是汞、铅、氟化物、二噁英英再次被排入大气，不同的是这时的排出并没有在检测口，所以汞和二噁英并没有被有效的去除，反而被再次排入大气。

我们查询了国内所有的资料和国外相关的资料，对相关的成分进行了对比，发现二噁英、汞这两种剧毒物质目前是无解的。由于这两种成分相对稳定。所以在相关的加热升温收集富SO2的同时，这两种物质不能进行相溶于最后生成的硫酸中，所以还是被直排入大气，只是出口上的数据减少而已，而真正的物质最后还是被排放到了大气。

在我们进行推广活性炭、活性焦技术前是否先把汞和二噁英以及其他有害物质的处理方式先想好呢，而不是不从检测的出口排放，在别的位置被排放了呢？具体的解决方案还是留给各个研究所和科学院进行研究吧。

参考文献：

1. 邯钢活性炭脱硫脱硝投标文件

2. 济钢---常规污染物硫硝尘及重金属氟汞铅检测报告

3. 济钢---------二噁英检测-彩版

4. 炭基催化剂技术介绍-北京国能中电节能环保技术股份有限公司