摘要：现阶段最常用的生活垃圾处理技术包括卫生填埋、堆肥和焚烧，其中垃圾焚烧处理最彻底，焚烧的经济效益非常明显，在焚烧过程中产生了热能可以转化为电力供人们使用，在一定程度上可以缓解国家的能源紧张的情况，但在焚烧生活垃圾的过程中，会产生二次污染物，二噁英是这些污染物中最有害的。二噁英污染已成为垃圾焚烧技术推广和使用的一个重要障碍。因此，加强二噁英的控制技术研究，以减少二噁英的排放已经变得非常重要。
关键词：生活垃圾；焚烧发电；二噁英；防治对策
二噁英类化合物作为对人类健康和生态环境危害严重的持久性有机污染物，被斯德哥尔摩公约首批列入受控名单。因此，清楚认识和了解二噁英类化合物并采取有效措施防治二噁英类物质污染至关重要。因此，清楚认识和了解二噁英类化合物并采取有效措施防治二噁英类物质污染至关重要。
1二噁英的概念、组成及性质
二噁英(Dioxins)，又称二氧杂芑，是指能与芳香烃受体(Ah—R)结合，并且能够导致机体产生各种生物化学变化的一类物质，是多氯代三环芳烃类化合物的统称，是人工合成氯酚类产品的副产品。同时需要指出，二噁英类化合物是结构和性质相似的包含众多同类物或异构体的有机化合物，共有210种化合物，主要包括：多氯代二苯并二噁英(PCDDs)、多氯代二苯并呋喃(PCDFs)、共平面多氯联苯(Co—PCBs)及多溴代二苯二噁英(PBDDs)。由于氯原子取代位置和数目不同，形成众多异构体，其中，PCDDs有75种异构体，PCDFs有135种异构体。该类物质通常为白色晶体，化学性质非常稳定，熔点高，极难溶于水和酸碱，可溶于大部分的有机溶剂，是无色无味的脂溶性物质。因此，二噁英非常容易积蓄在生物体内脂肪组织中，不易降解和排出，对人体造成严重危害。二噁英类物质毒性较高，是目前为止发现的最有毒的化学物质之一。其中，2，3，7．8四个共平面取代位为氯原子的7种PCDDs和PCDFs毒性最强，是氰化钾的50～100倍，被世界卫生组织判定为一级致癌物，分子结构如图1。
2二噁英的危害及来源
2.1二噁英的危害性
二噁英类化合物具有低水溶性，低蒸气压和高辛醇／水分配系数的特性，从而导致它85％分布在土壤和沉积物中，只有1％进入大气、水体和悬浮沉降物中。研究表明，无论是在生物体或非生物介质中，二噁英类化合物都难以被降解，长时间存在于环境中，并能够在不同环境介质中不断循环，因此，存在各种机会被人体所吸收。资料显示，人体内90％以上的二噁英摄入来源于食品，尤其是富含脂肪的动物性食品。被污染的植物或水体被动物食用后蓄积在动物脂肪组织中，人食用被二噁英污染的动物性食品后，对身体造成危害。皮肤和呼吸道吸收也是人体摄入的重要途径。二噁英类化合物最大毒性是具有不可逆的致畸、致癌、致突变毒性，被国际研究中心列为人类一级致癌物，还具有对人体主要器官的毒性，如肝毒性、皮肤毒性、内分泌毒性、生殖毒性、神经系统毒性和呼吸毒性。当人体一次摄入较大剂量二噁英类化合物或其在人体内富集量达到一定程度，会出现急性中毒现象，如头痛、呕吐、肝功能损伤等症状，严重可致人死亡。
2.2二噁英的来源
二噁英类化合物是人类在其生产、生活过程中无意识制造出的有害副产品。其来源极其广泛，氯代化合物含量较高的医疗废物、工业生产过程中副产品的生产以及废物燃烧等是产生二噁英的主要来源。除此之外，森林大火和火山爆发也可作为其天然产生来源。美国国家环境保护局调查发现90％的二噁英来源于含氯化合物的燃烧（如表1）。
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3生活垃圾焚烧发电中二噁英控制技术
3.1改进垃圾燃烧状况
焚烧炉不同的燃烧条件会影响二噁英的排放量，不同的燃烧温度、停留时间、氧气与垃圾之间的扰动以及氧气的供给量等因素都会影响二噁英的排放量，其中燃烧温度、停留时间以及紊流是控制焚烧炉内二噁英的关键因素。垃圾在燃烧过程中所产生的二噁英在高温环境下其内部结构将会被分解破坏掉。在炉内时间为2s，温度达到800℃时，转化率为99%；而850℃则已达到99.5%以上；1000℃则在1.5s时已几乎达到100%，也就是说接近全部分解。焚烧炉运行过程中，必须满足“3T+E”原则：即燃烧温度保持在850℃以上；在高温区送入二次空气，充分搅拌混合增强湍流度；延长气体在高温区的停留时间(Time>=2s)；以及过量的空气量，使烟气中O2的浓度处于6%～11%。保证垃圾充分、完全燃烧，减少未燃尽颗粒及二恶英前驱物生成。运行过程中还要保证垃圾投料均匀，床温稳定，不超负荷运行，合理调节一、二次风比例。必要时可以向垃圾中添加燃料，使垃圾能够在焚烧炉内充分的燃烧，有效减少二噁英的产生量。垃圾未完全燃烧是导致二噁英生成的重要原因，可以用CO作为指示物判断垃圾是否燃烧充分。使垃圾完全燃烧是控制二噁英排放的最关键手段。
3.2添加无机抑制剂
在垃圾焚烧发电的过程中添加适量的抑制剂或者是阻滞剂可以抑制二噁英的产生，目前国内外专家对此技术的研究比较多。由于无机抑制剂含有大量的含硫化合物、碱性化合物和氨等，而这些化学物质在整体的反映器中会通过催化作用实现对二噁英的联合消除。此外，碱性抑制剂也是比较常用的二噁英控制技术，重要通过改变飞灰表面的酸性来阻止二噁英的生成。而且氨发生反映后所形成的亚硝酸亚可以降低铜表面的活性，进而抑制二噁英的合成。该技术的成本相对较低，且控制的效果比较显著，因此，得到了众多企业的喜爱和青睐。
3.3活性炭吸附控制技术
除尘塔和带有活性碳吸附剂的布袋除尘器组合是去除烟气中PCDD/Fs最有效地控制技术,当运行参数优化时二噁英的脱除效果达97%～98%,可使烟气中二噁英浓度降至0.1ngTEQ/m3,达到严格的排放要求。喷射活性炭能有效吸附气相二噁英，并将二噁英从气相转移到固相。特别要注意影响二噁英吸附的活性炭关键参数：平均孔径、总孔容、碘值、亚甲基蓝吸附值、比表面积。活性炭选择时建议：优先考虑2-20nm孔容积大小、再考虑比表面积大小。同时注意控制布袋压降、布袋滤层厚度、布袋温度、吸附性材质、布袋破损、袋内气流均匀性。
3.4催化还原技术
早在上世纪80年代，相关技术人员就发现用于燃煤发电厂脱除的SCR装置也可以用来脱除垃圾焚烧厂中的二噁英。SCR催化剂主要由Ti、V、W等氧化物组成，能够在300-400℃的温度条件下将二噁英分解成、OH2以及HCL等物质。此外，近年来，有研究者开发出了新的低温催化技术，利用经过特殊处理的催化过滤剂可以除去垃圾焚烧炉内99%的二噁英，效果十分显著。
结束语
目前我国的二噁英控制处理技术种类繁多，且每一种二噁英控制处理技术的优势不同，因此，相关技术人员应合理选择二噁英控制技术，以有效消除二噁英隐患，最大限度的保护环境和人类生存健康。
参考文献：
[1]钱莲英,潘淑萍,徐哲明,徐茵茵.生活垃圾焚烧炉烟气中二噁英排放水平及控制措施[J].环境监测管理与技术,2017,29(3):57-60
[2]武亚风，陈建华，张国宁．等．二噁英的污染现状及健康效应Ijl．环境工程技术学报，2016，6(3)：229．238．
论文作者:杨德美
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/28
标签：毒性论文; 垃圾论文; 技术论文; 过程中论文; 类化合物论文; 抑制剂论文; 物质论文; 《电力设备》2018年第2期论文;