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[摘要]分析了垃圾焚烧过程中产生的二噁英的危害以及目前世界各国对其控制处理技术的研究现状。并提出了几种具体的二噁英的控制方法。
[关键词]二噁英 垃圾焚烧 控制技术
[中图分类号] X506 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-10-204-1
随着世界各国现代工业化进程的发展，产生的工业废物、生活垃圾越来越多，对废弃物和垃圾采用焚烧处理已成为目前各国处理废弃物最主要和最有效的技术之一。但垃圾在焚烧过程中不可避免地会产生大量污染物，如颗粒物、酸性气体、重金属以及二噁英等。这些污染物对人体健康存在着极大的危害，其中尤以二噁英的毒害最大，去除难度也最高。
1二噁英概述
二噁英包括210多种化合物，这类物质性质稳定，难溶于水，但可以溶于大部分有机溶剂，是无色无味的脂溶性物质，容易在生物体内积累。由于自然界的微生物和水解作用对二噁英的分子结构影响较小，因此，环境中的二噁英很难自然降解消除。二噁英的最大危害是具有不可逆的“三致”毒性，即致畸、致癌、致突变。其毒性相当于氰化钾的l00倍以上，28.35g二噁英（1盎司）就能置100万人于死地。国际癌症研究中心已将它列为一级致癌物。
2国内外二噁英控制技术研究现状
目前，美国、德国、日本等国家的环境保护部门推荐的生活垃圾焚烧飞灰处理技术为熔融技术。熔融技术虽然有使灰渣减量近半等优点，但由于处理温度较高、挥发的低熔点金属需要进行无害化处理从而引发的高成本等问题，成为其推广应用的主要障碍。
国内在飞灰中二噁英处理技术研究方面的报道较少，尚处于起步阶段。清华大学、张家口师范学校等分别采用低温等离子体、超临界水氧化技術分解二噁英，但这两种方法在我国的适用性同样存在成本高和操作复杂等问题。清华大学环境科学与工程系进行了低温药剂催化分解飞灰中二噁英的尝试，该技术实现了飞灰中二噁英的控制，是一种较为实用的二噁英类污染物的去除技术，但该技术也存在成本较高并易产生有毒气体的问题。
3目前垃圾焚烧过程中二噁英的控制技术
根据PCDD（氯化苯并二噁英）PCFS（氯化二苯并呋喃）在垃圾焚烧过程中形成的机理，对其的控制技术主要包括两大类：（1）抑制垃圾焚烧炉中PCDD/Fs的生成技术，（2）在PCDD/Fs已经生成后，脱除PCDD/Fs的技术。
3.1抑制PCDD/FS生成的技术
3.1.1硫对二噁英生成的抑制作用
硫（特别是煤中硫）对二噁英生成过程中的抑制作用可以主要概括为以下三点：
（1）煤所产生的二氧化硫的存在抑制了二噁英的形成。二噁英生成机理中对二噁英生成起作用的氯而不是氯化氢，氯气通过氯化作用氯化芳香化合物。氯可以从氯化氢通过金属催化的Deacon反应得到.当二氧化硫存在时，二氧化硫和氯、水分反应生成氯化氢，从而减少氯化作用，进而抑制二噁英的生成。
（2）二氧化硫可以使催化剂Cu等中毒， 二氧化硫和Cu反应生成活性小的CuS04，从而降低了Cu的催化活性。
（3）煤中含有的矿物质吸附催化剂和氯，形成S取代的有机物。
3.1.2氮化合物对二噁英生成的抑制作用
在烟气中喷氨气经常被用来控制然烧烟气中氮氧化物的排放，在选择非催化反应技术中，氨气喷入高温然烧区850～l000℃温度范围内发生均相反应，使烟气中NO还原为N2。在选择催化还原反应系统中，氨气喷入锅炉然后低温区320～430℃，在催化剂表面发生异相催化反应，喷氨对烟气中二噁英生成的抑制作用，研究发现喷氨可以大大降低烟气中二啥英的排放，也有发现喷氨对二噁英生成没有多大影响的。
3.1.3碱性吸附剂对烟气中二噁英排放的控制
碱性吸附剂常用来控制燃烧烟气酸性气体的排放，常用的有：CaO，CaCO3，Ca（OH）2，CaSO4，Mg（oH）2，Mgso4。这些碱性吸附剂被喷入炉膛燃烧区或尾部烟气干、湿反应塔与烟气中的酸性气体发生反应，对烟气中HCl，HBr，HF，SO2的控制具有很好的效果。采用碱性吸附剂控制二噁英排放，有发现可以降低二噁英排放的。
3.1.4活性炭吸附剂对烟气中二噁英排放的控制
目前采用活性炭进行PCDD/Fs控制的方法基本有三种：
（1）移动床：活性炭可以连续加入或定期更换。活性炭可以通过解吸再生装里循环利用；（2）固定床：定期进行活性炭床层的更换；（3）夹带床：一般布置在布袋除尘器之前，使布袋上形成一层活性炭层，更有利于布袋除尘器的二噁英脱除。
3.2脱除PCDD/FS的技术
3.2.1采用布袋除尘器并结合活性炭吸附
由于活性炭具有较大的比表面积，故其吸附能力很强，不但可吸附PCDD/FS，还可吸附氮氧化物、二氧化硫和重金属及其化合物。其工艺主要由吸收、解吸部分组成，烟气进入含有活性炭的移动吸收塔，温度在120～180℃范围，吸附PCDD/ FS，最后通过布袋除尘器的滤布时被脱除。有关实验表明，该种方法对PCDD/Fs的脱除效率达到95%以上。
3.2.2催化分解
选择性催化还原（SCR）装置一般用于燃煤发电厂脱除氮氧化物。在垃圾焚烧厂中也可采用SCR装置用来脱除PCDD/FS，通常安装在尾部，即在湿式洗涤塔和布袋除尘器之后。SCR装置采用Ti、V和W的氧化物作为催化剂。Ide Y等人实验结果表明，近90%的PCDD/FS高分解转化或较高分解转化，且气态组分的分解转化要高于粒子组分的分解转化。
3.2.3液体陶瓷
液体陶瓷，简称LC。LC是以硅为主要成分.用特殊的方法使硅烷醇盐和硅氧烷碱性水溶液化的制品。LC在900℃以上锻烧时会“熔融”，“发泡”，此时，LC会吸附PCDD/Fs的前驱物一氯化物，同时还与铅、锌、砷等重金属离子结合，此后LC冷却，石英（陶体）化，成为完全无害的炉渣，可作为建筑材料。
3.2.4飞灰热处理
将飞灰置于燃烧室中，利用燃料或电力加热到熔融温度（1500℃），使飞灰中高含量的有机和无机污染物物变成熔渣。一方面使飞灰中的PCDD/Fs分解，重金属得到固化，另一方面，飞灰的体积可减量至原有体积的1/3～1/2，实现飞灰的稳定化和减量化。有实验表明，通过熔融处理后，PCDD/F s的分解率可达到99.77%。
[关键词]二噁英 垃圾焚烧 控制技术
[中图分类号] X506 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-10-204-1
随着世界各国现代工业化进程的发展，产生的工业废物、生活垃圾越来越多，对废弃物和垃圾采用焚烧处理已成为目前各国处理废弃物最主要和最有效的技术之一。但垃圾在焚烧过程中不可避免地会产生大量污染物，如颗粒物、酸性气体、重金属以及二噁英等。这些污染物对人体健康存在着极大的危害，其中尤以二噁英的毒害最大，去除难度也最高。
1二噁英概述
二噁英包括210多种化合物，这类物质性质稳定，难溶于水，但可以溶于大部分有机溶剂，是无色无味的脂溶性物质，容易在生物体内积累。由于自然界的微生物和水解作用对二噁英的分子结构影响较小，因此，环境中的二噁英很难自然降解消除。二噁英的最大危害是具有不可逆的“三致”毒性，即致畸、致癌、致突变。其毒性相当于氰化钾的l00倍以上，28.35g二噁英（1盎司）就能置100万人于死地。国际癌症研究中心已将它列为一级致癌物。
2国内外二噁英控制技术研究现状
目前，美国、德国、日本等国家的环境保护部门推荐的生活垃圾焚烧飞灰处理技术为熔融技术。熔融技术虽然有使灰渣减量近半等优点，但由于处理温度较高、挥发的低熔点金属需要进行无害化处理从而引发的高成本等问题，成为其推广应用的主要障碍。
国内在飞灰中二噁英处理技术研究方面的报道较少，尚处于起步阶段。清华大学、张家口师范学校等分别采用低温等离子体、超临界水氧化技術分解二噁英，但这两种方法在我国的适用性同样存在成本高和操作复杂等问题。清华大学环境科学与工程系进行了低温药剂催化分解飞灰中二噁英的尝试，该技术实现了飞灰中二噁英的控制，是一种较为实用的二噁英类污染物的去除技术，但该技术也存在成本较高并易产生有毒气体的问题。
3目前垃圾焚烧过程中二噁英的控制技术
根据PCDD（氯化苯并二噁英）PCFS（氯化二苯并呋喃）在垃圾焚烧过程中形成的机理，对其的控制技术主要包括两大类：（1）抑制垃圾焚烧炉中PCDD/Fs的生成技术，（2）在PCDD/Fs已经生成后，脱除PCDD/Fs的技术。
3.1抑制PCDD/FS生成的技术
3.1.1硫对二噁英生成的抑制作用
硫（特别是煤中硫）对二噁英生成过程中的抑制作用可以主要概括为以下三点：
（1）煤所产生的二氧化硫的存在抑制了二噁英的形成。二噁英生成机理中对二噁英生成起作用的氯而不是氯化氢，氯气通过氯化作用氯化芳香化合物。氯可以从氯化氢通过金属催化的Deacon反应得到.当二氧化硫存在时，二氧化硫和氯、水分反应生成氯化氢，从而减少氯化作用，进而抑制二噁英的生成。
（2）二氧化硫可以使催化剂Cu等中毒， 二氧化硫和Cu反应生成活性小的CuS04，从而降低了Cu的催化活性。
（3）煤中含有的矿物质吸附催化剂和氯，形成S取代的有机物。
3.1.2氮化合物对二噁英生成的抑制作用
在烟气中喷氨气经常被用来控制然烧烟气中氮氧化物的排放，在选择非催化反应技术中，氨气喷入高温然烧区850～l000℃温度范围内发生均相反应，使烟气中NO还原为N2。在选择催化还原反应系统中，氨气喷入锅炉然后低温区320～430℃，在催化剂表面发生异相催化反应，喷氨对烟气中二噁英生成的抑制作用，研究发现喷氨可以大大降低烟气中二啥英的排放，也有发现喷氨对二噁英生成没有多大影响的。
3.1.3碱性吸附剂对烟气中二噁英排放的控制
碱性吸附剂常用来控制燃烧烟气酸性气体的排放，常用的有：CaO，CaCO3，Ca（OH）2，CaSO4，Mg（oH）2，Mgso4。这些碱性吸附剂被喷入炉膛燃烧区或尾部烟气干、湿反应塔与烟气中的酸性气体发生反应，对烟气中HCl，HBr，HF，SO2的控制具有很好的效果。采用碱性吸附剂控制二噁英排放，有发现可以降低二噁英排放的。
3.1.4活性炭吸附剂对烟气中二噁英排放的控制
目前采用活性炭进行PCDD/Fs控制的方法基本有三种：
（1）移动床：活性炭可以连续加入或定期更换。活性炭可以通过解吸再生装里循环利用；（2）固定床：定期进行活性炭床层的更换；（3）夹带床：一般布置在布袋除尘器之前，使布袋上形成一层活性炭层，更有利于布袋除尘器的二噁英脱除。
3.2脱除PCDD/FS的技术
3.2.1采用布袋除尘器并结合活性炭吸附
由于活性炭具有较大的比表面积，故其吸附能力很强，不但可吸附PCDD/FS，还可吸附氮氧化物、二氧化硫和重金属及其化合物。其工艺主要由吸收、解吸部分组成，烟气进入含有活性炭的移动吸收塔，温度在120～180℃范围，吸附PCDD/ FS，最后通过布袋除尘器的滤布时被脱除。有关实验表明，该种方法对PCDD/Fs的脱除效率达到95%以上。
3.2.2催化分解
选择性催化还原（SCR）装置一般用于燃煤发电厂脱除氮氧化物。在垃圾焚烧厂中也可采用SCR装置用来脱除PCDD/FS，通常安装在尾部，即在湿式洗涤塔和布袋除尘器之后。SCR装置采用Ti、V和W的氧化物作为催化剂。Ide Y等人实验结果表明，近90%的PCDD/FS高分解转化或较高分解转化，且气态组分的分解转化要高于粒子组分的分解转化。
3.2.3液体陶瓷
液体陶瓷，简称LC。LC是以硅为主要成分.用特殊的方法使硅烷醇盐和硅氧烷碱性水溶液化的制品。LC在900℃以上锻烧时会“熔融”，“发泡”，此时，LC会吸附PCDD/Fs的前驱物一氯化物，同时还与铅、锌、砷等重金属离子结合，此后LC冷却，石英（陶体）化，成为完全无害的炉渣，可作为建筑材料。
3.2.4飞灰热处理
将飞灰置于燃烧室中，利用燃料或电力加热到熔融温度（1500℃），使飞灰中高含量的有机和无机污染物物变成熔渣。一方面使飞灰中的PCDD/Fs分解，重金属得到固化，另一方面，飞灰的体积可减量至原有体积的1/3～1/2，实现飞灰的稳定化和减量化。有实验表明，通过熔融处理后，PCDD/F s的分解率可达到99.77%。