垃圾焚烧厂二噁英达标排放探讨
摘 要:垃圾焚烧厂是二噁英分解器。采用机电光气一体化高新技术来建造焚烧厂，可确保二噁英达标排放。
关键词:垃圾焚烧;二噁英;达标排放
前言
国务院“关于印发《节能减排综合性工作方案》（国发[2007]15号）的通知”中的第十五条提出，“充分回收垃圾中的废旧资源，鼓励垃圾焚烧发电和供热、填埋气体发电，积极推进城乡垃圾无害化处理，实现垃圾减量化、资源化和无害化”。新政策大大促进了我国固体废物焚烧处理技术的发展。
垃圾焚烧炉发展的实践表明，对比垃圾处置的各种方式，焚烧处理占地面积小，减量化明显，无害化最彻底，资源化（发电、供热等）潜力巨大，因而在国内外的发展较快。
焚烧作为一种处理垃圾的专用技术，已经成为许多发达国家和地区处理城市生活垃圾的主要方式。据不完全统计，2006年全世界约有各种类型的垃圾焚烧厂2100余座（其中有1000多座带发电装置），年焚烧生活垃圾总量达1.65亿吨，特别是日本，垃圾焚烧比例已高达75%以上。
随着科学技术的不断进步，垃圾焚烧设备经过全球环保界不断地研制创新，现已发展成为运用高科技手段，机电光气一体化的新焚烧设备。同时，为确保人民健康，各国政府都制定了严格的焚烧炉烟气排放国家标准，并应用高科技技术确保垃圾焚烧厂的二噁英达标排放。
1 焚烧可明显降低原生垃圾中的二噁英含量
德国学者研究表明，生活垃圾中本身含有约为50ng/kg的二噁英。由于二噁英具有热稳定性，约有32.37ng/kg（占64.7%）的二噁英在高温燃烧时得以分解，但仍会有17.63ng/kg左右（约为35.3%）的二噁英在燃烧以后排放出来。排放出来的二噁英，在烟气中的含量约为0.48ng/kg，占原始值的0.96%；在炉渣中的含量约为1.75ng/kg，占原始值的3.5%；在飞灰中的含量约为15.40ng/kg，占原始值的30.8%。
日本酒井伸一等也进行了类似的研究，研究结论为，生活垃圾本身的二噁英含量为1.4～0.2ng/kg，如果按照烟气中二噁英的排放允许浓度为0.1ngTEQ/Nm3来设计生活垃圾焚烧厂，那么生活垃圾在焚烧后排放的二噁英仅为2.9ng/kg，也就是说绝大部分的二噁英在焚烧过程中得以分解。
德国和日本专业技术人员的研究一致认为，垃圾通过焚烧处理，其含有的二噁英在高温燃烧时大部分都可分解掉，焚烧技术可明显降低焚烧前原生垃圾中的二噁英总量。因而可以认为：垃圾焚烧厂是二噁英的分解器。
2 二噁英排放的检测控制
2.1 高新技术分析检测二噁英排放
环境中二噁英的污染评价和控制，都离不开准确可靠的分析方法。二噁英的分析测定被视为现代有机分析的难点，它要求超微量多组分定量分析，分析仪器多采用气象色谱/质谱联用仪（GC/MS）。
测定环境中二噁英含量必须具备以下技术：能从样品中提取出10～15ng/kg量级二噁英、从初步的粗提物中分离并去除其它有机物、分离出与二噁英性质接近的其它氯代芳香族有机物、高效分离二噁英异构体、可靠定性和准确定量以及安全防毒的实验条件等。
对分析过程的要求也是非常严格：样品采集的代表性，化学前处理的选择性、特异性和回收率，测定的灵敏度、分离度、准确性、重复性及可靠性等方面都有较高的要求，并且要进行实验室内和实验室之间的质量控制和保证。
美国、日本和欧洲均已制定了环境中二噁英的排放标准和有关监测分析方法标准，而且针对不同基质或对象（来源）的样品有不同的二噁英标准分析方法，这主要是因为基质不同的二噁英样品其前处理方法有很大的不同。例如美国已经颁布的标准方法就包括了排气、空气、废水、食品、生物样品等各种基质二噁英样品的分析。
我国的国家环境分析测试中心及环保部国家二噁英重点实验室编制和使用的焚烧设施二噁英监测分析方法等效于日本JISK0311-1999标准，采用同位素稀释技术分析废气样品中四至八氯代二苯并二噁英（PCDDs）和二苯并呋喃（PCDFs）。日本工业标准（JISK0311-1999）是建立在欧洲和美国现有标准的基础之上，并结合了日本研究经验编制而成的，具有更严格的质量控制措施和良好的可操作性。
为加强对二噁英类的监测控制，我国在原有国家环境分析测试中心及中国科学院水生生物研究所二噁英检测实验室的基础上，从2003年起拟再建7个二噁英监测中心。现已建成华南（国家环境部华南环境科学研究院）、华东（浙江省）、华北（辽宁省）和西南（重庆市）4个二噁英监测中心。正在筹建的有国家二噁英监测中心（总站）、华中（湖北省）和西北（陕西省）3个二噁英监测中心。
2.2 国内外关于二噁英排放的控制
针对城市生活垃圾焚烧炉烟囱排气中二噁英的排放，各国政府都制定了严格的排放标准。
3 科学焚烧，确保二噁英达标排放
3.1 垃圾焚烧处置中降低二噁英的措施
3.1.1 原生垃圾前处理
对原生垃圾进行前处理，可通过垃圾的前期分类，除去或减少其中的含氯物质和重金属，特别是铜和低熔点的重金属，从待焚烧的垃圾来源上减少二噁英生成的诱因。如将重金属浓度含量较高的废旧电池及电器分拣出来，即可减少催化二噁英生成的重金属含量；将塑料、废弃轮胎从垃圾中分拣出来并采用分解或热解的方法处理，可减少垃圾中的有机氯含量，也有利于减少二噁英的产生。
3.1.2 彻底焚毁垃圾
垃圾在焚烧炉内得以彻底焚毁是减少二噁英类生成的主要控制措施之一。垃圾彻底焚毁也称“3T”控制法，即，保证焚烧炉内足够高的温度（Temperature）、烟气在燃烧室内停留足够的时间（Time）、燃烧过程中适当的湍流（TurbuLence）。《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GWKB3—2000）对焚烧炉技术性能指标提出了严格的要求。规定焚烧炉内温度≥850℃时，烟气需
在炉内停留≥2s的时间；焚烧炉内温度≥1000℃时，烟气需在炉内停留≥1s的时间，焚烧炉出口烟气中氧含量要达到6%～12%。
流化床焚烧炉将高硫煤与垃圾混合燃烧，利用煤中的硫来抑制二噁英形成，在垃圾焚烧过程中添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，从而可减少二噁英的炉内再生成和炉后再合成。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。
3.1.3 在排气系统收集、去除二噁英
（1）在低温状态下提高除尘器捕集二噁英的效率。降低除尘器入口侧的排气温度至250℃以下。烟气急冷可以抑制二噁英的再合成。
（2）喷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，还有使用催化剂分解二噁英的方法。资料显示，Skimobaira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，在紫外线照射下，二噁英被分解掉且不会重新生成。
（4）用纳米管清除二噁英。美国密执安大学化学工程系的一项研究表明，多壁碳纳米管清除二噁英的效率较高。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，所需纳米管可以从甲烷和廉价的铁镍催化剂中制备。
（5）在袋式除尘器中通过粉尘层可过滤含尘气体，从而减少垃圾焚烧后飞灰中的二噁英类物质的浓度。中德环保科技股份公司应用活性碳纤维毡与布袋除尘器组合方式的发明专利能有效去除烟气中的飞灰和气相二噁英类。采用活性碳纤维毡吸附二噁英具有去除率高、维护方便等特点。
3.2 科技进步促进垃圾焚烧二噁英排放总量逐步下降
大量实例从理论和实践上都证明了垃圾焚烧二噁英的排放可以控制达标，也为焚烧法处置垃圾提供了可靠的科学依据。
2005年9月，德国环境部（BWU）在一份报告中指出，“尽管1985年以来，生活垃圾焚烧规模增加1倍，但由于执行了严格的排放标准，生活垃圾焚烧已不再是大气中二噁英、重金属和烟尘等污染物的显著排放源。
在德国所有的66个生活垃圾焚烧厂中，由于按照法规要求配置了袋式除尘器，二噁英年排放量由400g下降到不足0.5g，降至约千分之一。”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噁英年排放量约占全部二噁英年排放量的1/3，而到2000年，这一比例下降到不足百分之一。”
根据美国环境署（EPA）2004年统计，美国生活垃圾焚烧发电厂的二噁英年排放量从1987年的1000g下降到到2002年的12g，而2002年露天焚烧庭院垃圾所排放的二噁英当量总计要超过600g （NickoLas J. ThemeLis 2004），是生活垃圾焚烧厂排放量的50倍。
据日本环境省专家是泽裕二2 0 0 8 年的研究报告，1997年日本二噁英的年排放量约为8000g，其中生活垃圾焚烧产生的二噁英约5000g，占62.5%；经过努力，2004年日本二噁英的年排放量下降为350g，其中生活垃圾焚烧产生量仅为64g，占18.3%，7年间二噁英排放总量和生活垃圾焚烧二噁英排放量都大大下降。
奥地利环保部门2000年的一份资料表明，生活垃圾焚烧厂的二噁英排放浓度仅为燃煤炉的1/84，吸烟的1/14、汽车尾气的1/10、木材燃烧的1/6、石油燃烧的1/4，也低于煤气、天然气等气体燃料燃烧室排放的二噁英浓度。
我国已投产的生活垃圾焚烧厂均委托国家批准的专业监测单位对二噁英的排放进行了检测。从监测结果看，采用引进设备或引进技术的生活垃圾焚烧厂全部能达到二噁英的排放浓度≤0.1ngTEQ/m3的国际标准（我国的现行标准为1.0ngTEQ/m3）。
据瑞典和德国发布的职业安全调查报告，生活垃圾焚烧厂职工与其他人群相比，血液中的二噁英含量没有明显差异。
日本厚生劳动省每年公布二噁英类物质对健康影响的调查结果，对在生活垃圾焚烧厂就职工作人员抽样进行常年跟踪调查，将职工血液中的二噁英浓度与大阪市和琦玉县一般市民的抽样调查结果进行比较。结果表明，生活垃圾焚烧厂工作人员与一般市民血液中的二噁英浓度无显著差异。
4 结语
在科学发展观指导下，我国垃圾焚烧发展历程体现了引进、消化、吸收、创新、自主化的理念和实践，并获得实效。结合国情取得了低热值、含水量和灰分较高的垃圾焚烧处理成果，为焚烧技术在国内外的发展开辟了道路。
应用机电光气一体化高新技术和设备建设垃圾焚烧厂，确保垃圾焚烧厂二噁英能达标排放。按照《“十一五”全国城市生活垃圾无害化处理设施建设规划》的安排，“十一五”期间，全国将建设垃圾焚烧发电设备设施82个（其中东部地区56个），总处理能力将达到66,600t/d，实现变废为宝将会有力促进我国循环经济的发展。
参考文献：
陈泽峰，汪建国. 世界垃圾焚烧100年[M].福州：福建科学技术出版社，2009.
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