垃圾焚烧中二噁英形成的控制
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垃圾焚烧中二噁英形成的控制

时间:2022-02-26 10:58:35 点击:156 次 来源:洛阳建材建筑设计研究院有限公司
  控制二噁英产生的有效的方法是所谓的“3T”法:

  (1) Temperature温度:保持焚烧炉内800℃以上的高温,将二噁英完全分解;

  (2) Time时间:保证烟气在高温域内停留足够的时间,一般在1-2s以上;

  (3) Turbulence涡流:让烟气在炉内高温域充分得到混合和搅拌。
垃圾焚烧中二噁英形成的控制
  垃圾焚烧中可采取相应措施处理二噁英类物质。

  (1) 捕集技术:包括电炉集尘器和袋式除尘器、活性炭吸附法;

  (2) 分解技术:焚烧法、热分解法、光分解法、化学分解法、臭氧分解法、超临界水分解法、生物分解法、催化氧化分解法等;另外,为了除去烟气中的二嗯英,一般有以下方法:

  a. 喷入粉末活性炭来吸收二噁英;

  b. 设置触媒分解器分解二噁英;

  c. 设置活性炭塔吸收二噁英。

  有关资料显示,日本1995年以后新建的垃圾焚烧炉,无论全连续炉、准连续炉还是间歌炉,在采取了适当的控制措施后,设备、焚烧灰和飞灰中的二噁英类物质浓度都有显著降低。

  1、燃前垃圾预处理

  在垃圾进人焚烧炉之前,采用垃圾分选技术,分选出垃圾中铁、铜、镍等过渡金属;减少含氯有机物的量,从源头上减少垃圾焚烧二噁英生成的氯的来源。

  2、焚烧过程中控制二噁英的形成

  控制燃烧条件,控制二噁英在炉内生成,在垃圾焚烧过程中加热起燃和降温熄火以及正常运行时段,二噁英类物质都可能产生。迅速升温和降温并尽可能使正常运行温度高达800℃,可大大减少这三个阶段产生的二噁英量。

  保证使垃圾完全燃烧和稳定燃烧,足够的停留时间可使未燃烧的气体与空气充分混合,要维持适宜的氧气浓度并使之缓慢流动,要便于进行自动燃烧控制。在气体冷却过程中回收热量以使燃烧气体迅速冷却、防止粉煤灰积累、并进行除氯防止粉煤灰的载体过量。

  将高硫煤与垃圾混合燃烧,利用煤中硫来抑制二噁英形成;在垃圾焚烧过程中加脱酚剂实现炉内低温脱氯,将大部分气相中的氯转移到固相残渣中,从而减少二噁英的炉内再生成和后合成。炉内加钙脱酚的效果与碳酸钙质量、钙氯比以及反应温度相关。

  3、在排气系收集、去除二噁英

  主要方法有:

  (1) 在低温状态下提高除尘器的效率。降低除尘器入口侧的排气温度,既可以抑制二噁英的再合成,又有除去灰尘的可能性及吸附在其上的二噁英;

  (2) 雾状活性炭粉末吸附法。活性炭在常温时对二噁英等平面构造的芳香族碳氢化合物有吸附性,除尘前喷雾状活性炭粉末,能够去除二噁英。

  (3) 用催化剂分解二噁英。作为去除二噁英的方法,除吸附处理之外,还有使用氧化催化剂分解二噁英的方法。资料显示,Shimodaira在其所设计的设备中将含有二噁英的焚烧炉飞灰在低于250℃的环境里,与半导体物催化剂拌匀,在外线照射下,二噁英被分解掉而不会重新生成。

  (4) 用纳米管清除二噁英。美国密执安大学化学工程系一项研究表明,多壁碳纳米管清除二噁英效率高。提高去除效率的原因是,围绕管轴的碳原子呈六方晶系排列,使二噁英的苯环与纳米管表面强烈反应,研究已取得PP7水平的结果,所需纳米管可以从甲烷和廉价的铁催化剂中制备。

  (5)在袋式除全器中通过粉尘层可过滤含尘气体,从而减少垃圾燃烧后飞灰中的二噁英类物质浓度。

  4、二噁英类物质的处理

  对于已受高浓度二噁英污染的土壤以及垃圾焚烧炉排出的飞灰,则需要将其降解而彻底消除,降解的方法可分为以下几种:

  (1) 热处理法:

  a. 高温烧法。在110℃左右,将二噁英在氧化气氛中热分解,将处理物变为残渣及排气等;

  b. 熔融法。将污染物加热到熔融温度(1300℃左右)以上,二噁英分解,污染物转化为熔融炉渣、飞灰、排气等等;

  c. 还原加热脱氯。在氮气氛下加热到400℃左右脱氯,处理物的外观变化小,生成冷凝水(含氯化氢)及排气等。

  (2) 光化学分解法。用紫外线照射使二噁英脱氯,产生的臭氧的氧化作用使之分解。

  (3) 微生物分解法。早在1980年,就有人提出用微生物破坏二噁英;到1989年才分离出能矿化二苯P二噁英、氧荀、二苯醚及其鹵化类似物的好氧菌,并对其降解途径进行了机理分析。在利用微生物处理二噁英及其相关化合物污染物的可能性方面已进行了一些研究。资料显示,杜秀英等从多氯代二苯并一对一二噁英污染的土壤和含氧沉积物中分离筛选出8株降解PCDDSI的菌株,均能以一氯代和二氯代二噁英为单一碳源和能源生长并使其降解。

  (4)超声波分解法。日本大阪府立大学工学系前田昭泰教授成功开发出超声波分解水中二噁英和多氯联苯等有害有机氯化物的新技术。前田发现,二噁英、PCB、氯氟烃等有机氯化物与水的亲和性很差,当用超声波在水中产生细小气泡后,这些物质就被吸附在气泡上、气泡破裂时依靠产生的高温高压,有害物质被分解成无害的碳酸气和氯化物离子。前田等对浓度为0.001%(10ppm)的PCB溶液加以200kHz的超声波,经30min后,95%的PCB被分解了,对二噁英和氢氟烃的效果基本相同。除以上方法外,降解二嗯英还有气相氢气还原法、超临界水氧化分解法、金属钠分散法等。

  综上所述,鉴于二噁英及起类似物的危害及我国不断增加的城市垃圾的焚烧处理,对二噁英及其类似物的研究和防治工作应当得到进一步的重视和加强。
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