控制二噁英產(chǎn)生的有效的方法是所謂的“3T”法:
(1) Temperature溫度:保持焚燒爐內(nèi)800℃以上的高溫,將二噁英完全分解;
(2) Time時(shí)間:保證煙氣在高溫域內(nèi)停留足夠的時(shí)間,一般在1-2s以上;
(3) Turbulence渦流:讓煙氣在爐內(nèi)高溫域充分得到混合和攪拌。
垃圾焚燒中可采取相應(yīng)措施處理二噁英類物質(zhì)。
(1) 捕集技術(shù):包括電爐集塵器和袋式除塵器、活性炭吸附法;
(2) 分解技術(shù):焚燒法、熱分解法、光分解法、化學(xué)分解法、臭氧分解法、超臨界水分解法、生物分解法、催化氧化分解法等;另外,為了除去煙氣中的二嗯英,一般有以下方法:
a. 噴入粉末活性炭來吸收二噁英;
b. 設(shè)置觸媒分解器分解二噁英;
c. 設(shè)置活性炭塔吸收二噁英。
有關(guān)資料顯示,日本1995年以后新建的垃圾焚燒爐,無論全連續(xù)爐、準(zhǔn)連續(xù)爐還是間歌爐,在采取了適當(dāng)?shù)目刂拼胧┖螅O(shè)備、焚燒灰和飛灰中的二噁英類物質(zhì)濃度都有顯著降低。
1、燃前垃圾預(yù)處理
在垃圾進(jìn)人焚燒爐之前,采用垃圾分選技術(shù),分選出垃圾中鐵、銅、鎳等過渡金屬;減少含氯有機(jī)物的量,從源頭上減少垃圾焚燒二噁英生成的氯的來源。
2、焚燒過程中控制二噁英的形成
控制燃燒條件,控制二噁英在爐內(nèi)生成,在垃圾焚燒過程中加熱起燃和降溫熄火以及正常運(yùn)行時(shí)段,二噁英類物質(zhì)都可能產(chǎn)生。迅速升溫和降溫并盡可能使正常運(yùn)行溫度高達(dá)800℃,可大大減少這三個(gè)階段產(chǎn)生的二噁英量。
保證使垃圾完全燃燒和穩(wěn)定燃燒,足夠的停留時(shí)間可使未燃燒的氣體與空氣充分混合,要維持適宜的氧氣濃度并使之緩慢流動(dòng),要便于進(jìn)行自動(dòng)燃燒控制。在氣體冷卻過程中回收熱量以使燃燒氣體迅速冷卻、防止粉煤灰積累、并進(jìn)行除氯防止粉煤灰的載體過量。
將高硫煤與垃圾混合燃燒,利用煤中硫來抑制二噁英形成;在垃圾焚燒過程中加脫酚劑實(shí)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?jiān)?,從而減少二噁英的爐內(nèi)再生成和后合成。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、在排氣系收集、去除二噁英
主要方法有:
(1) 在低溫狀態(tài)下提高除塵器的效率。降低除塵器入口側(cè)的排氣溫度,既可以抑制二噁英的再合成,又有除去灰塵的可能性及吸附在其上的二噁英;
(2) 霧狀活性炭粉末吸附法?;钚蕴吭诔貢r(shí)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,還有使用氧化催化劑分解二噁英的方法。資料顯示,Shimodaira在其所設(shè)計(jì)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,在外線照射下,二噁英被分解掉而不會(huì)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)工程系一項(xiàng)研究表明,多壁碳納米管清除二噁英效率高。提高去除效率的原因是,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),研究已取得PP7水平的結(jié)果,所需納米管可以從甲烷和廉價(jià)的鐵催化劑中制備。
(5)在袋式除全器中通過粉塵層可過濾含塵氣體,從而減少垃圾燃燒后飛灰中的二噁英類物質(zhì)濃度。
4、二噁英類物質(zhì)的處理
對于已受高濃度二噁英污染的土壤以及垃圾焚燒爐排出的飛灰,則需要將其降解而徹底消除,降解的方法可分為以下幾種:
(1) 熱處理法:
a. 高溫?zé)?。?10℃左右,將二噁英在氧化氣氛中熱分解,將處理物變?yōu)闅堅(jiān)芭艢獾龋?br />
b. 熔融法。將污染物加熱到熔融溫度(1300℃左右)以上,二噁英分解,污染物轉(zhuǎn)化為熔融爐渣、飛灰、排氣等等;
c. 還原加熱脫氯。在氮?dú)夥障录訜岬?00℃左右脫氯,處理物的外觀變化小,生成冷凝水(含氯化氫)及排氣等。
(2) 光化學(xué)分解法。用紫外線照射使二噁英脫氯,產(chǎn)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壞二噁英;到1989年才分離出能礦化二苯P二噁英、氧荀、二苯醚及其鹵化類似物的好氧菌,并對其降解途徑進(jìn)行了機(jī)理分析。在利用微生物處理二噁英及其相關(guān)化合物污染物的可能性方面已進(jìn)行了一些研究。資料顯示,杜秀英等從多氯代二苯并一對一二噁英污染的土壤和含氧沉積物中分離篩選出8株降解PCDDSI的菌株,均能以一氯代和二氯代二噁英為單一碳源和能源生長并使其降解。
(4)超聲波分解法。日本大阪府立大學(xué)工學(xué)系前田昭泰教授成功開發(fā)出超聲波分解水中二噁英和多氯聯(lián)苯等有害有機(jī)氯化物的新技術(shù)。前田發(fā)現(xiàn),二噁英、PCB、氯氟烴等有機(jī)氯化物與水的親和性很差,當(dāng)用超聲波在水中產(chǎn)生細(xì)小氣泡后,這些物質(zhì)就被吸附在氣泡上、氣泡破裂時(shí)依靠產(chǎn)生的高溫高壓,有害物質(zhì)被分解成無害的碳酸氣和氯化物離子。前田等對濃度為0.001%(10ppm)的PCB溶液加以200kHz的超聲波,經(jīng)30min后,95%的PCB被分解了,對二噁英和氫氟烴的效果基本相同。除以上方法外,降解二嗯英還有氣相氫氣還原法、超臨界水氧化分解法、金屬鈉分散法等。
綜上所述,鑒于二噁英及起類似物的危害及我國不斷增加的城市垃圾的焚燒處理,對二噁英及其類似物的研究和防治工作應(yīng)當(dāng)?shù)玫竭M(jìn)一步的重視和加強(qiáng)。