城市垃圾处理利用与二恶英控制技术进展

摘自(Studies In Environmental Science 67 Municipal Solid Waste Incinerator Residues)) 1997
进行余热利用的垃圾焚烧厂并被称为“能源回收工厂”（Waste-To-Energy)。目前，全世界年生活垃圾焚烧量约为1.1亿t，绝大部分的垃圾焚烧处理分布于发达国家。日本现有焚烧厂约1800座，年焚烧处理量近4千万t，是世界上生活垃圾焚烧处理规模最大的国家。美国生活垃圾年焚烧量仅次于日本，约为3600万t，焚烧处理的比例约为17%。日本、瑞士等国焚烧法已占城市生活垃圾处理总量的60%-70%以上。我国台湾地区从九十年代初开始建设垃圾焚烧厂，到1998年已建成9座垃圾焚烧厂，总设计处理规模达9900t/d，计划到2001年将建成21座垃圾焚烧厂，总设计处理规模将达21900t/d，焚烧处理比例将达70%。
5垃圾焚烧处理二恶英控制
氯化二苯二恶英和氯化二苯呋喃（PCDD和PCDE）统称为二恶英(Dioxin)。氯化二苯二恶英和氯化二苯呋喃是最具毒性的物质，其基本结构相同（两个苯环），包含碳C，氢H，氧O和氯Cl，但在氯原子的数量和结构上各不相同。氯化二苯二恶英有75个同分异构体，而氯化二苯呋喃有135个同分异构体。在七十年代，意大利Seveso灾难之后不久，人们开始对城市生活垃圾焚烧厂的二恶英和呋喃的排放状况进行检测。一些科学家公布了对荷兰三家城市生活垃圾焚烧厂的初步研究结果，研究表明其烟气和飞灰中的二恶英成分普遍存在，随后出现了大量有关“城市生活垃圾焚烧和二恶英”的研究工作。他们认为，二恶英形成的先决条件是有机化合物，即所谓原子团、氧、氯以及热能。
城市生活垃圾焚烧厂烟气中二恶英排放当量（根据Eadon的计算方法）限定值，各国标准不一致（见表6)，对于新建的垃圾焚烧厂，最严格的标准是限制在0.1 ng/Nm3以下。
表6新建垃圾焚烧厂二恶英（Dioxin)排放标准 单位；ng/Nm3

注：美国、日本对处理规模不同的焚烧厂烟气排放指标要求不同，对于已运行的垃圾焚烧厂烟气二恶英（Dioxin)排放指标，美国要求30-125 ng/Nm3，日本为80ng/Nm3。
当垃圾被运往焚烧厂时，二恶英含量就已达50 ng/ Nm3。此外，垃圾在焚烧过程中也会产生二恶英。因此，要采取有效措施消除它，特别是要消除在焚烧后期形成的二恶英，并至少应控制在最低水平。要控制二恶英形成，其有效方式是控制垃圾的焚烧过程（资料来源：UNIDO/ESETRC Municipal Solid Waste Management China Training Manuals March 1，2000)。
(1)尽可能完善焚烧控制系统。改进自动焚烧控制系统，尽量减少焚烧供风量，充分燃烧飞灰，炉渣和烟气（离开焚烧炉膛的未燃烬的有机物质的成分越少，二恶英再次形成的数量也就越少）；燃烧烟气与氧气充分混合，并使燃烧烟气尽可能长时间地处于高温之下。
(2)避免灰尘积淀。焚烧炉膛、锅炉和静电除尘器上积淀的灰尘含有二恶英。应尽量减少燃烧区灰尘沉积，可采取某些预防性措施如经常清灰。
(3）焚烧炉内抑制生成二恶英和呋喃。二恶英的形成需要铜化合物一类的重金属催化剂，这些催化剂在烟气和扬尘里普遍存在。通过增加抑制剂（抑制或延缓化学反应），可以大大降低二恶英和呋喃的合成速度。因此，垃圾焚烧炉或锅炉内需要添加这种抑制剂，三乙胺、尿素和氨水等都是抑制剂。冯诺尔(Von Roll )公司研究结果表明，通过添加氨水到焚烧炉内，二恶英的生成量可降低90%。
(4)二恶英在焚烧后，一部分被烟尘颗粒吸收，一部分存在于烟气中。被吸入到烟尘颗粒的那部分要进行清除，焚烧飞灰必须进行特别处理。清除烟气中的二恶英的有效方式是：采用活性炭吸附和通过脱除氮氧化物催化装置脱除。在烟气洗涤之前添加活性炭还是有可能获得高达90%的去除率。通过脱除氮氧化物催化装置也可减少二恶英产生。对这种现象的一种可能性解释是，当氨水与NOx之间的反应刚一结束，烟气中的有机化合物和氧气之间的催化反应就开始了。换言之，在焚烧后的低温阶段，二恶英被催化反应而脱除。脱除率受催化剂影响，一般在90%和95%之间。
采用现有的先进的烟气处理工艺，垃圾焚烧厂排出的烟气二恶英量是非常低的。例如奥地利维也纳生活垃圾焚烧厂(Spittelau)，德国玻恩垃圾焚烧厂(MVA Bonn)，及瑞士卢赛恩(Luzern )垃圾焚烧厂等，目前其烟气中二恶英实际排放值只有0.03 ng/Nm3，远低于允许排放值。参考文献（略）