城市生活垃圾焚烧与二恶英控制

摘要：本文介绍了现代生活垃圾焚烧厂二恶英控制标准和控制水平。
关键词：生活垃圾焚烧，二恶英
一、垃圾焚烧处理与二恶英
氯化二苯二恶英和氯化二苯呋喃（PCDD和PCDF）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同分异构体。在1976年，意大利Seveso一化工厂因阀门泄漏并释放二恶英类物质造成灾难性事故后不久，人们开始对城市生活垃圾焚烧厂的二恶英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。
二、垃圾焚烧二恶英排放标准
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，以毒性当量表示，简称TEQ或I- TEQ）限定值，各国标准不一致，对于新建的垃圾焚烧厂，最严格的标准是限制在0. 1ng/Nm3以下，如欧盟、德国、奥地利、瑞典、荷兰、日本等。以日本为例，处理规模不同的焚烧厂，烟气排放要求是有明显区别的，如处理规模小于2t/h的垃圾焚烧炉，二恶英控制标准为5ng/Nm3（见表1）。实际上对二恶英排放控制标准无论日本还是欧洲都有一个逐步提高标准的过程，以挪威为例，1983年垃圾焚烧控制指标还没有二恶英，1990年为2ng/Nm3，2002年提高为0．1ng/Nm3（见表2）满足欧盟标准要求。
表1日本生活垃圾焚烧二恶英（Dioxin）排放标准（1997年制订）

表2挪威生活垃圾焚烧二恶英（Dioxin）排放标准变化

实际上对二恶英的控制也不完全取决于标准，以瑞士为例，瑞士的剩余生活垃圾处理（除回收利用外）以焚烧为主，但瑞士的生活垃圾焚烧厂里的排放标准至今并没有二恶英的限值，由于有效控制垃圾焚烧的温度以及高温停留时间，其垃圾焚烧厂的实际检测的二恶英毒性当量浓度都低于0.1ng/Nm3。
三、现代化的生活垃圾焚烧厂排放的二恶英已经显著减少
生活垃圾焚烧厂烟气是焚烧污染排放的重要来源，受到大众特别关注的焚烧过程中产生的二恶英（Dioxin）。现代化的生活垃圾焚烧厂其污染排放已经很低。2005年9月，德国环境部（DMU）在一份报告中指出，“……，尽管1985年以来，垃圾焚烧规模增加1倍，由于生活垃圾焚烧厂严格的排放标准，生活垃圾焚烧已经不是大气中二恶英（Dioxin）、重金属和烟尘等污染物显著排放源。在德国所有的66个垃圾焚烧装置中，由于按照法规要求配置袋式除尘器，二恶英（Dioxin）年排放量由400g下降到不足0.5g，下降幅度接近1000倍。”比较其他工业排放，该报告中指出，“生活垃圾焚烧污染物排放下降最显著，在1990年德国生活垃圾焚烧二恶英（Dioxin）年排放量约占全部的近三分之一，而到2000年，这一比例下降到不足百分之一”（见表3）。
表3德国按来源分二恶英（Dioxin）年排放量统计

德国汉堡的生活垃圾焚烧厂研究表明，今天焚烧1吨生活垃圾二恶英排放量约为0. 5μg毒性当量，相当于上世纪七八十年代的0.5%（见图1）。

图1生活垃圾焚烧厂二恶英排放比较（单位：μg/t焚烧垃圾）
根据美国环境暑（EPA）统计，美国生活垃圾焚烧发电厂二恶英(Dioxin)年排放当量从1987年的1000g下降到2002年的12g，而相应的露天焚烧庭院垃圾所排放的二恶英（Dioxin）当量总计要超过600g(Nickolas J．Themelis 2004）。
英国生活垃圾焚烧二恶英排放由1990的52%下降到1999年1％，生活垃圾焚烧排放二恶英的贡献率只相当于交通运输的排放（见表4、表5）。荷兰生活垃圾焚烧二恶英排放总量由1996年3.7gI-TEQ下降到2002年1.0gI-TEQ（见表6)。
表4 1999年英国二恶英排放来源（总量为345gI- TEQ）

表5 1990年英国二恶英排放来源（总量为1142gI- TEQ）

四、垃圾焚烧可以削减二恶英排放
当垃圾被运往焚烧厂时，二恶英含量就已达50ng/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）。
德国研究表明（见表7），生活垃圾经过焚烧后，向空气中二恶英排放量只相当于原有含量的1%（［0.48ng/kg」／［50ng/kg」），向环境中所有介质排放量为17.63ngTEQ/kg垃圾，相当于原有含量的35.3%，这也说明经过垃圾焚烧，其中垃圾中原有二恶英的64.7％得到分解，因此，通过垃圾焚烧处理，环境中的二恶英净含量是下降的（TWG Comments（2003）．TWG Comments On Draft 1 of Waste Incineration BREF）