垃圾焚燒廠二噁英達(dá)標(biāo)排放探討
摘 要:垃圾焚燒廠是二噁英分解器。采用機(jī)電光氣一體化高新技術(shù)來建造焚燒廠，可確保二噁英達(dá)標(biāo)排放。
關(guān)鍵詞:垃圾焚燒;二噁英;達(dá)標(biāo)排放
前言
國務(wù)院“關(guān)于印發(fā)《節(jié)能減排綜合性工作方案》（國發(fā)[2007]15號）的通知”中的第十五條提出，“充分回收垃圾中的廢舊資源，鼓勵垃圾焚燒發(fā)電和供熱、填埋氣體發(fā)電，積極推進(jìn)城鄉(xiāng)垃圾無害化處理，實現(xiàn)垃圾減量化、資源化和無害化”。新政策大大促進(jìn)了我國固體廢物焚燒處理技術(shù)的發(fā)展。
垃圾焚燒爐發(fā)展的實踐表明，對比垃圾處置的各種方式，焚燒處理占地面積小，減量化明顯，無害化最徹底，資源化（發(fā)電、供熱等）潛力巨大，因而在國內(nèi)外的發(fā)展較快。
焚燒作為一種處理垃圾的專用技術(shù)，已經(jīng)成為許多發(fā)達(dá)國家和地區(qū)處理城市生活垃圾的主要方式。據(jù)不完全統(tǒng)計，2006年全世界約有各種類型的垃圾焚燒廠2100余座（其中有1000多座帶發(fā)電裝置），年焚燒生活垃圾總量達(dá)1.65億噸，特別是日本，垃圾焚燒比例已高達(dá)75%以上。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，垃圾焚燒設(shè)備經(jīng)過全球環(huán)保界不斷地研制創(chuàng)新，現(xiàn)已發(fā)展成為運(yùn)用高科技手段，機(jī)電光氣一體化的新焚燒設(shè)備。同時，為確保人民健康，各國政府都制定了嚴(yán)格的焚燒爐煙氣排放國家標(biāo)準(zhǔn)，并應(yīng)用高科技技術(shù)確保垃圾焚燒廠的二噁英達(dá)標(biāo)排放。
1 焚燒可明顯降低原生垃圾中的二噁英含量
德國學(xué)者研究表明，生活垃圾中本身含有約為50ng/kg的二噁英。由于二噁英具有熱穩(wěn)定性，約有32.37ng/kg（占64.7%）的二噁英在高溫燃燒時得以分解，但仍會有17.63ng/kg左右（約為35.3%）的二噁英在燃燒以后排放出來。排放出來的二噁英，在煙氣中的含量約為0.48ng/kg，占原始值的0.96%；在爐渣中的含量約為1.75ng/kg，占原始值的3.5%；在飛灰中的含量約為15.40ng/kg，占原始值的30.8%。
日本酒井伸一等也進(jìn)行了類似的研究，研究結(jié)論為，生活垃圾本身的二噁英含量為1.4～0.2ng/kg，如果按照煙氣中二噁英的排放允許濃度為0.1ngTEQ/Nm3來設(shè)計生活垃圾焚燒廠，那么生活垃圾在焚燒后排放的二噁英僅為2.9ng/kg，也就是說絕大部分的二噁英在焚燒過程中得以分解。
德國和日本專業(yè)技術(shù)人員的研究一致認(rèn)為，垃圾通過焚燒處理，其含有的二噁英在高溫燃燒時大部分都可分解掉，焚燒技術(shù)可明顯降低焚燒前原生垃圾中的二噁英總量。因而可以認(rèn)為：垃圾焚燒廠是二噁英的分解器。
2 二噁英排放的檢測控制
2.1 高新技術(shù)分析檢測二噁英排放
環(huán)境中二噁英的污染評價和控制，都離不開準(zhǔn)確可靠的分析方法。二噁英的分析測定被視為現(xiàn)代有機(jī)分析的難點，它要求超微量多組分定量分析，分析儀器多采用氣象色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC/MS）。
測定環(huán)境中二噁英含量必須具備以下技術(shù)：能從樣品中提取出10～15ng/kg量級二噁英、從初步的粗提物中分離并去除其它有機(jī)物、分離出與二噁英性質(zhì)接近的其它氯代芳香族有機(jī)物、高效分離二噁英異構(gòu)體、可靠定性和準(zhǔn)確定量以及安全防毒的實驗條件等。
對分析過程的要求也是非常嚴(yán)格：樣品采集的代表性，化學(xué)前處理的選擇性、特異性和回收率，測定的靈敏度、分離度、準(zhǔn)確性、重復(fù)性及可靠性等方面都有較高的要求，并且要進(jìn)行實驗室內(nèi)和實驗室之間的質(zhì)量控制和保證。
美國、日本和歐洲均已制定了環(huán)境中二噁英的排放標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)監(jiān)測分析方法標(biāo)準(zhǔn)，而且針對不同基質(zhì)或?qū)ο螅▉碓矗┑臉悠酚胁煌亩䥽f英標(biāo)準(zhǔn)分析方法，這主要是因為基質(zhì)不同的二噁英樣品其前處理方法有很大的不同。例如美國已經(jīng)頒布的標(biāo)準(zhǔn)方法就包括了排氣、空氣、廢水、食品、生物樣品等各種基質(zhì)二噁英樣品的分析。
我國的國家環(huán)境分析測試中心及環(huán)保部國家二噁英重點實驗室編制和使用的焚燒設(shè)施二噁英監(jiān)測分析方法等效于日本JISK0311-1999標(biāo)準(zhǔn)，采用同位素稀釋技術(shù)分析廢氣樣品中四至八氯代二苯并二噁英（PCDDs）和二苯并呋喃（PCDFs）。日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JISK0311-1999）是建立在歐洲和美國現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)之上，并結(jié)合了日本研究經(jīng)驗編制而成的，具有更嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施和良好的可操作性。
為加強(qiáng)對二噁英類的監(jiān)測控制，我國在原有國家環(huán)境分析測試中心及中國科學(xué)院水生生物研究所二噁英檢測實驗室的基礎(chǔ)上，從2003年起擬再建7個二噁英監(jiān)測中心。現(xiàn)已建成華南（國家環(huán)境部華南環(huán)境科學(xué)研究院）、華東（浙江。、華北（遼寧省）和西南（重慶市）4個二噁英監(jiān)測中心。正在籌建的有國家二噁英監(jiān)測中心（總站）、華中（湖北。┖臀鞅保兾魇。3個二噁英監(jiān)測中心。
2.2 國內(nèi)外關(guān)于二噁英排放的控制
針對城市生活垃圾焚燒爐煙囪排氣中二噁英的排放，各國政府都制定了嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。
3 科學(xué)焚燒，確保二噁英達(dá)標(biāo)排放
3.1 垃圾焚燒處置中降低二噁英的措施
3.1.1 原生垃圾前處理
對原生垃圾進(jìn)行前處理，可通過垃圾的前期分類，除去或減少其中的含氯物質(zhì)和重金屬，特別是銅和低熔點的重金屬，從待焚燒的垃圾來源上減少二噁英生成的誘因。如將重金屬濃度含量較高的廢舊電池及電器分揀出來，即可減少催化二噁英生成的重金屬含量；將塑料、廢棄輪胎從垃圾中分揀出來并采用分解或熱解的方法處理，可減少垃圾中的有機(jī)氯含量，也有利于減少二噁英的產(chǎn)生。
3.1.2 徹底焚毀垃圾
垃圾在焚燒爐內(nèi)得以徹底焚毀是減少二噁英類生成的主要控制措施之一。垃圾徹底焚毀也稱“3T”控制法，即，保證焚燒爐內(nèi)足夠高的溫度（Temperature）、煙氣在燃燒室內(nèi)停留足夠的時間（Time）、燃燒過程中適當(dāng)?shù)耐牧鳎═urbuLence）！渡罾贌廴究刂茦(biāo)準(zhǔn)》（GWKB3—2000）對焚燒爐技術(shù)性能指標(biāo)提出了嚴(yán)格的要求。規(guī)定焚燒爐內(nèi)溫度≥850℃時，煙氣需
在爐內(nèi)停留≥2s的時間；焚燒爐內(nèi)溫度≥1000℃時，煙氣需在爐內(nèi)停留≥1s的時間，焚燒爐出口煙氣中氧含量要達(dá)到6%～12%。
流化床焚燒爐將高硫煤與垃圾混合燃燒，利用煤中的硫來抑制二噁英形成，在垃圾焚燒過程中添加脫酚劑實現(xiàn)爐內(nèi)低溫脫氯，將大部分氣相中的氯轉(zhuǎn)移到固相殘渣中，從而可減少二噁英的爐內(nèi)再生成和爐后再合成。爐內(nèi)加鈣脫酚的效果與碳酸鈣質(zhì)量、鈣氯比以及反應(yīng)溫度相關(guān)。
3.1.3 在排氣系統(tǒng)收集、去除二噁英
（1）在低溫狀態(tài)下提高除塵器捕集二噁英的效率。降低除塵器入口側(cè)的排氣溫度至250℃以下。煙氣急冷可以抑制二噁英的再合成。
（2）噴霧狀活性炭粉末吸附法；钚蕴吭诔貢r，對二噁英等平面構(gòu)造的芳香族碳?xì)浠衔镉形叫裕龎m前噴霧狀活性炭粉末，能夠去除二噁英。
（3）用催化劑分解二噁英。作為去除二噁英的方法，除吸附處理之外，還有使用催化劑分解二噁英的方法。資料顯示，Skimobaira在其所設(shè)計的設(shè)備中將含有二噁英的焚燒爐飛灰在低于250℃的環(huán)境里，與半導(dǎo)體物催化劑拌勻，在紫外線照射下，二噁英被分解掉且不會重新生成。
（4）用納米管清除二噁英。美國密執(zhí)安大學(xué)化學(xué)工程系的一項研究表明，多壁碳納米管清除二噁英的效率較高。原因是：圍繞管軸的碳原子呈六方晶系排列，使二噁英的苯環(huán)與納米管表面強(qiáng)烈反應(yīng)，所需納米管可以從甲烷和廉價的鐵鎳催化劑中制備。
（5）在袋式除塵器中通過粉塵層可過濾含塵氣體，從而減少垃圾焚燒后飛灰中的二噁英類物質(zhì)的濃度。中德環(huán)？萍脊煞莨緫(yīng)用活性碳纖維氈與布袋除塵器組合方式的發(fā)明專利能有效去除煙氣中的飛灰和氣相二噁英類。采用活性碳纖維氈吸附二噁英具有去除率高、維護(hù)方便等特點。
3.2 科技進(jìn)步促進(jìn)垃圾焚燒二噁英排放總量逐步下降
大量實例從理論和實踐上都證明了垃圾焚燒二噁英的排放可以控制達(dá)標(biāo)，也為焚燒法處置垃圾提供了可靠的科學(xué)依據(jù)。
2005年9月，德國環(huán)境部（BWU）在一份報告中指出，“盡管1985年以來，生活垃圾焚燒規(guī)模增加1倍，但由于執(zhí)行了嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，生活垃圾焚燒已不再是大氣中二噁英、重金屬和煙塵等污染物的顯著排放源。
在德國所有的66個生活垃圾焚燒廠中，由于按照法規(guī)要求配置了袋式除塵器，二噁英年排放量由400g下降到不足0.5g，降至約千分之一。”比較其他工業(yè)排放，該報告中指出，“生活垃圾焚燒污染物排放下降最顯著，在1990年德國生活垃圾焚燒二噁英年排放量約占全部二噁英年排放量的1/3，而到2000年，這一比例下降到不足百分之一。”
根據(jù)美國環(huán)境署（EPA）2004年統(tǒng)計，美國生活垃圾焚燒發(fā)電廠的二噁英年排放量從1987年的1000g下降到到2002年的12g，而2002年露天焚燒庭院垃圾所排放的二噁英當(dāng)量總計要超過600g （NickoLas J. ThemeLis 2004），是生活垃圾焚燒廠排放量的50倍。
據(jù)日本環(huán)境省專家是澤裕二2 0 0 8 年的研究報告，1997年日本二噁英的年排放量約為8000g，其中生活垃圾焚燒產(chǎn)生的二噁英約5000g，占62.5%；經(jīng)過努力，2004年日本二噁英的年排放量下降為350g，其中生活垃圾焚燒產(chǎn)生量僅為64g，占18.3%，7年間二噁英排放總量和生活垃圾焚燒二噁英排放量都大大下降。
奧地利環(huán)保部門2000年的一份資料表明，生活垃圾焚燒廠的二噁英排放濃度僅為燃煤爐的1/84，吸煙的1/14、汽車尾氣的1/10、木材燃燒的1/6、石油燃燒的1/4，也低于煤氣、天然氣等氣體燃料燃燒室排放的二噁英濃度。
我國已投產(chǎn)的生活垃圾焚燒廠均委托國家批準(zhǔn)的專業(yè)監(jiān)測單位對二噁英的排放進(jìn)行了檢測。從監(jiān)測結(jié)果看，采用引進(jìn)設(shè)備或引進(jìn)技術(shù)的生活垃圾焚燒廠全部能達(dá)到二噁英的排放濃度≤0.1ngTEQ/m3的國際標(biāo)準(zhǔn)（我國的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)為1.0ngTEQ/m3）。
據(jù)瑞典和德國發(fā)布的職業(yè)安全調(diào)查報告，生活垃圾焚燒廠職工與其他人群相比，血液中的二噁英含量沒有明顯差異。
日本厚生勞動省每年公布二噁英類物質(zhì)對健康影響的調(diào)查結(jié)果，對在生活垃圾焚燒廠就職工作人員抽樣進(jìn)行常年跟蹤調(diào)查，將職工血液中的二噁英濃度與大阪市和琦玉縣一般市民的抽樣調(diào)查結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果表明，生活垃圾焚燒廠工作人員與一般市民血液中的二噁英濃度無顯著差異。
4 結(jié)語
在科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)下，我國垃圾焚燒發(fā)展歷程體現(xiàn)了引進(jìn)、消化、吸收、創(chuàng)新、自主化的理念和實踐，并獲得實效。結(jié)合國情取得了低熱值、含水量和灰分較高的垃圾焚燒處理成果，為焚燒技術(shù)在國內(nèi)外的發(fā)展開辟了道路。
應(yīng)用機(jī)電光氣一體化高新技術(shù)和設(shè)備建設(shè)垃圾焚燒廠，確保垃圾焚燒廠二噁英能達(dá)標(biāo)排放。按照《“十一五”全國城市生活垃圾無害化處理設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》的安排，“十一五”期間，全國將建設(shè)垃圾焚燒發(fā)電設(shè)備設(shè)施82個（其中東部地區(qū)56個），總處理能力將達(dá)到66,600t/d，實現(xiàn)變廢為寶將會有力促進(jìn)我國循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
陳澤峰，汪建國. 世界垃圾焚燒100年[M].福州：福建科學(xué)技術(shù)出版社，2009.
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