城市固体废物焚烧二噁英污染防治技术

    当前,环境问题已经得到了很多国家的关注和重视,固体废弃物焚烧会产生二噁英污染,而这类污染会对城市的环境以及人们的身体健康产生非常重大的影响,因此,我们必须要采取有效的措施防止这种污染情况的出现。本文主要分析了城市固体废物焚烧二噁英污染防治技术,以供参考和借鉴。

城市建设和发展的过程中会很多的固体废弃物,而固体废弃物焚烧的过程中会产生一些二噁英,这种物质会造成较为严重的污染,它会对人们的健康会产生非常大的影响,因此,在这样的情况下,我们需要采取有效的措施对这种污染进行有效的控制,只有这样,才能更好的确保环境的质量和水平。

1、焚烧烟气中二噁英去除技术

从焚烧的烟气当中清除二噁英是二噁英控制技术当中最为末端的一个技术,这样就可以减少烟气排放的过程中二噁英的浓度,重力沉降、湿法喷淋或者是静电除尘等方式对其进行处理,布袋除尘和吸附剂吸附等技术在不同的操作条件下进行独立应用或者是以复合的方式去使用,其中比较常见的是活性炭吸附二噁英技术,它也成为了有效率最高的技术,按照活性炭加入方式上的差异,我们可以将其分为活性炭注射工艺、移动床工艺以及固定床工艺。

在活性炭注射工艺当中,活性炭在干式或者是半干式喷淋塔之后就被注入到了烟气当中,从而起到了吸附烟气中二噁英的作用,之后还要采用不带除尘器将其捕捉下来,之后还要间隔一定的时间之后对布袋收集到的飞灰以及活性炭进行清理。

在移动床工艺当中,烟气主要是经过一个能够移动的活性炭床层新鲜的活性炭会直接从床层的顶部填入,在吸附之后活性炭会从床层的底部连续或者是间断的排放。在固定床工艺当中,烟气主要是经由一个固定的活性炭床层,在经过了一段时间的吸附之后,床层当中所有的活性炭都被替换掉。

针对固定床吸附和流动创吸附工艺,我们可以使用2套完全相同的设备,将二者有机的融合在一起,一个吸附,一个解吸,这样就能清除活性炭所吸附的二噁英。从而实现了活性炭的重复利用。但是因为二噁英分子被吸附在了活性炭表面的时候,如果采用传统的技术是无法实现解吸的,所以我们必须要使用更为先进的技术或者是更好的吸附剂。

2、飞灰中二噁英去除技术

2.1热处理

相关的研究充分的证明,在适当的条件下,飞灰当中的PCDD/F能够在加热的条件下分解。在氧化的条件下,以600℃的温度对其进行热处理,处理的时间为2个小时。95%以上的PCDD/F会分解,但是如果在低温的条件下还是会形成PCDD/F在300℃的条件下对其进行热处理,时长为2个小时,有90%的PCDDF分解,而在惰性环境的影响下分解的温度要比氧化环境的温度更低。

而如果其温度在1000℃以上的时候,PCDD/F的分解速度会非常快,按照其构成的具体机理,其需要在低温的条件下冷却处理,特别是在重金属或者是氯元素存在的条件下还是会形成PCDD/F,所以在对其进行热处理的过程中一定要采取有效的措施防止其重新形成。

2.2催化分解或脱氯

碱性催化分解(BCD)工艺是分解PCBs的基本工艺。在BCD工艺中,被有机氯化合物污染的固体或液体废物与石蜡油混合,在氢氧化钠和含碳催化剂作用下,在300~350℃加热数小时。

石蜡是氢供体,提供有机氯化物脱氯所需要的氢,脱下来的氯与氢氧化钠反应变成氯化钠。BCD工艺已经非常成功地用于PCDD/F脱氯。

在氢氧化钠的22丙醇溶液中,研究人员采用Rh2Pt/C(分别含有质量分数为3%、1%的Pt与Rh)和Pd/C(Pd质量分数为5%)作为催化剂在23~35℃进行2,7-DCDD和1,2,6,7-TCDD的脱氯实验。实验结果表明,2,7-DCDD和1,2,6,7-TCDD被转化为无氯的化合物二苯并二噁英(DD),产率为60%~80%。

德国专利报道,在采用Pd/尖晶石作为催化剂的固定床中,在270~450℃温度内,可以有效破坏氯代有机化合物。

2.3湿热分解

将飞灰置于水或其他溶液中,在高温高压下进行分解的工艺,成为湿热分解。对于PCDD/F分解十分有效的溶液为氢氧化钠的醇溶液。对于PCDD/F总含量为1100ng/g的飞灰,在300℃下,在氢氧化钠的醇溶液中经过湿热处理20min后,PCDD/F总含量降为0.45ng/g。在同样的处理温度下,该工艺优于纯粹的热处理工艺。

2.4化学处理

主要指固化/稳定化处理。将飞灰与水泥等按照一定比例进行混合,调节水分含量,进行固化,在保证飞灰中重金属和二噁英不会渗漏的前提下,将固化后的飞灰送往安全填埋场进行最终处理。

2.5生物处理

研究人员开发了化学预处理结合生物降解的TCDD强化降解工艺有效修复TCDD污染的土壤。经过Fenton试剂(一种氧化剂)预处理以后,99%的TCDD被转化成含氯更少、毒性更低、可以生物降解的化合物,再在厌氧或好氧条件下经生物降解处理。

如果将这些实验室研究成果应用于工业实验时,必须考虑环境变化尤其是环境中的微生物菌群对分解效率的影响。

3、避免焚烧炉内二噁英的形成

3.1采用3T+E工艺

目前国际上大型生活垃圾焚烧系统均采用“3T+E”技术和先进的焚烧自动控制系统[21]。3T是Temperature,Time和Turbulence的缩略,“E”是指Ex-cessoxygen(过量空气量)。高温(850~1000℃)焚烧,二燃室停留时间超过2.0s,以及较大的湍流程度和供给过量的空气量,可以从工艺条件上避免二噁英的大量生成。

3.2缩短烟气在合成温度区间内的停留时间

二噁英主要是在后燃烧阶段生成的,烟气温度是影响二噁英形成最为重要的因素。二噁英生成的适宜温度范围为200~500℃,在300℃时二噁英的生成速率最大。研究人员人在焚烧系统余热锅炉上接上两根旁路,第一根旁路内的烟气采用水淬急冷,第二根旁路内的烟气采用循环水冷却,在两根旁路的出口处测定PCDD/F的浓度。

结果表明采用水淬急冷的旁路出口处PCDD/F的浓度只有循环水冷却的旁路出口处浓度的一半。因此采用急冷措施(即迅速提高烟气的冷却速率)将烟气迅速冷却,缩短烟气在此温度范围内的停留时间可以有效地减少二噁英的生成量。

3.3高温分离飞灰

大量的研究表明,二噁英的生成反应是由飞灰表面物质及其所吸附的重金属催化完成的。从理论上说,在200~500℃分离飞灰,二噁英的生成量应该会明显减少。然而现有的实验均没有得到理想的效果,实验条件的选择还存在尚待进一步解决的问题。

3.4优化锅炉设计,加强锅炉吹扫

二噁英的原始合成反应需要的碳源主要来自于飞灰中的残碳。余热锅炉换热表面所沉积的飞灰需要几小时甚至几天时间才吹扫一次,在这么长的停留时间内,将明显增加焚烧系统内二噁英的含量。研究表明,每当锅炉吹扫时,烟气中颗粒物的负载量、PCDD/F的总量,以及烟气中PCDD/F的排放量将分别增加10倍,30倍和3倍。因此,锅炉的优化设计和吹扫对焚烧系统所产生的二噁英总量控制将起到至关重要的作用。

4、结语

当前,固体废弃物污染已经成为环境污染当中非常重要的一个问题,而固体废弃物焚烧又是一个非常常见的处理方式,所以在这样的情况下就会在处理的过程中出现大量的二噁英,污染大气环境,为了更好的保证环境质量,我们必须要采取有效的措施对其加以处理,为我国环保事业添砖加瓦。