城市生活垃圾焚烧产生的二恶英的防治措施

      (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 NOX。在MSWI 工厂中也可使用它来脱除PCDD/Fs。SCR 装置选用Ti、V 和W的氧化物作为催化剂。Ide Y 等人采用 TiO2–V2O5–WO3 催化剂在SCR 装置中研究了MSW 烟气中PCDD/Fs 和相关化合物的分解。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。

      由于考虑催化剂中毒问题，SCR 通常安装在尾部，即在湿式洗涤塔和布袋除尘器之后，烟气在布袋除尘器出口温度一般为150 ℃，在此温度下无法进行PCDD/Fs 的催化还原，所以需要对烟气进行再热，从而增加了成本，只有开发高效低成本的催化剂，才能为这种技术增加竞争力。而运行温度范围在200 ℃左右时采用SCR 装置分解烟气中的PCDD/Fs 的措施尚未证实成功有效。

      (3) 化学处理

      Siret 和Vicard 等人采用两阶段湿式洗涤塔，其中第一阶段喷入石灰（CaO）脱除酸性气体，第二阶段喷入苏打、碳和专用添加剂用来破坏PCDD/Fs。这种装置对原气中的 PCDD/Fs 的脱除率达到98%以上，同时可破坏整个系统所排放气体中84%的PCDD/Fs。不过这种技术还没有成熟，需要进一步的研究。

      3.2 从飞灰中脱除 PCDD/Fs

      (1) 热处理

      Vogg 和Stieglitz 论证了飞灰中的PCDD/Fs 在一定的条件下通过热处理可分解。他们的研究揭示了：①在有氧气氛，加热温度600 ℃，停留时间为2 h的条件下，飞灰中PCDD/Fs 脱除率为95%左右，但在温度低于600 ℃的情况下， PCDD/Fs会重新形成；②在惰性气氛下，加热温度为300 ℃，停留时间为2 h 的条件下，大约90%的PCDD/Fs 被分解。特别提出的是加热温度、停留时间和气氛三者间存在着一定的关系。在惰性气氛下，加热温度可降低；而在有氧气氛下，则需要较高的加热温度；当温度高于1000 ℃，停留时间很短。有关实验表明，通过热处理分解飞灰中的PCDD/Fs，分解效率可达到95%以上。

      (2) 低温脱氯

      低温热脱氯工艺是垃圾焚烧炉飞灰中二恶英分解的一种行而有效的技术，它最早由Hagenmaier[20]提出。垃圾焚烧过程产生的飞灰能够在低温（250～450 ℃）缺氧条件下促进PCDD/Fs 和其它氯代芳香化合物发生脱氯/加氢反应。在下列条件下飞灰中的PCDD/Fs 可被脱氯分解：①缺氧条件；②加热温度为250～400 ℃；③停留时间为1 h；④处理后飞灰的排放温度低于60 ℃。按照上述原则，日本研究者设计了一套低温脱氯装置，安装在松户的MSWI 上投入运行。结果表明，在飞灰温度为350 ℃和停留时间为1 h 的条件下，PCDD/Fs 的分解率达到99%以上。用低温脱氯技术处理PCDD/Fs，当氧浓度增加时，在低温范围内会出现 PCDD/Fs 的再生反应，因此必须严格控制气氛中氧的含量，增加了运行的难度。

      (3) 紫外光（UV）光解

      在二恶英的各种控制技术中，光降解是环境中存在的二恶英的主要降解途径，二恶英可以吸收太阳光的近紫外光发生光化学反应，且这一降解途径可以通过人为的加入光敏剂、催化剂等物质而得到加速。目前，采用光解方法处理垃圾烟气污染的国家主要有德国、美国、日本等，研究对象主要集中在：飞灰的直接降解、将飞灰中二恶英转移到有机溶剂中的光解，目前光解研究的重点是结合其它催化氧化方法，比如结合臭氧、二氧化钛等催化氧化剂，以达到更好的降解目的。

      Hajlme Muto 等人利用低汞灯作为光源，比较了飞灰在不同溶液中各个照射时间段内的光解结果。结果表明，飞灰中的PCDD/Fs 的光解机理与单一的PCDD 或PCDF 的光解机理有所不同。前者属于多相反应，可能包括PCDD/Fs 同系物的多次分解和生成，所以实验中的飞灰A 在低压汞灯的照射下，90 min 后总的PCDD/Fs 的毒性当量值未能检测到，而120 min 后总的PCDD/Fs 的毒性当量值为5098 pg-TEQ/g。Sommer 等人试验了在O2/O3 氧化气氛下及 N2/NH3 还原气氛下，用低压汞灯照射飞灰中的PCDD/Fs，结果表明在氧化气氛下，PCDD/Fs 的分解率可达到70%。陈彤等人将固体飞灰直接光解，与飞灰在甲苯溶液中光解进行比较。结果表明，飞灰B 在光照520 min 后，PCDDs、PCDFs 的光解效率分别为13%、64%。与飞灰A 在甲苯抽提液中的紫外光解效率97.7%相比，固体飞灰B 直接光解时二恶英的脱除效率要低得多。紫外光分解PCDD/Fs 与其它技术相比，需要较长的反应时间，分解效率低，经济性差，且不能完全分解PCDD/Fs。

      (4) 液体陶瓷（Liquid Ceramics）

      液体陶瓷(LC)。它是以硅为主要成分，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 ℃以上煅烧时会“熔融”，“发泡”，这样的LC 会吸附PCDD/Fs 的前驱物—氯化物，此后LC 被冷却、石英（陶体）化，成为无害炉渣，可用作建筑材料。采用LC 对飞灰中的PCDD/Fs 处理的方法是：①向飞灰中加入重量比约为10%的LC 液； ②将这种混合物在回转窑中以900 ℃以上的温度煅烧1 h； ③飞灰中的PCDD/Fs 和重金属与LC 反应变成无害的炉渣（陶体）。李润东等人的研究结果表明，在1 400 ℃以及氧化性气氛下，LC 的添加量从0 到10%变化时，PCDD/Fs 的分解率呈上升趋势，在10%的添加量时分解率达到100%，同时PCDD/Fs的完全分解温度由1 460 ℃降至1 100 ℃。

      (5) 灰渣熔融处理

      通过改进燃烧和废气处理技术，排入大气的 PCDD/Fs 达到最小，被吸附的PCDD/Fs 随颗粒一起进入灰渣中，所以灰渣中PCDD/Fs 的含量比大气中的含量多。熔融处理技术是比较通常的灰渣处理技术。将灰渣送入温度1 200 ℃以上的熔融炉内熔化，灰中的PCDD/Fs 在高温下，被迅速的分解和燃烧。实验表明，通过熔融处理后，PCDD/Fs 的分解率为99.77%，TEQ 为99.7%。这说明灰渣熔融处理技术是一种较为有效的处理手段。缺点在于，采用熔融炉处理 PCDD/Fs 需要耗用一定的能量，同时挥发性的重金属如汞在聚合反应中可能会重新生成，使得灰渣中重金属含量超标。

      4 结论

      垃圾焚烧过程中PCDD/Fs 的控制和净化是目前国内外共同关注的问题，也是垃圾能源化利用的关键。虽然目前在我国的PCDD/Fs 主要来自于化工生产过程，但城市垃圾焚烧厂建设在不断增加，垃圾焚烧排放的PCDD/Fs 量也会逐年提高，必须引起足够的重视。对于燃烧区域后烟气、飞灰中存在的PCDD/Fs 含量，可以结合上述几种有效的方式加以控制。随着研究的不断深入，还要继续探索其它更加经济和行之有效的防治措施，结合中国的国情，改善焚烧炉的燃烧条件，选择适当的炉型，对PCDD/Fs 的生成与排放进行综合控制。