垃圾焚烧与二恶英的产生及控制

摘 要 本文阐述了二恶英的毒性、结构、性质、来源。垃圾焚烧中影响二恶英生成的因素有粒子状物质、催化剂（如铜、铁、镍、锌等具有催化剂的作用）、氯、碳、焚烧炉中温度（250-700℃）。控制垃圾焚烧中二恶英生成的对策有垃圾焚烧前的分类处理、二恶英生成抑制、二恶英排放抑制。

关键词 垃圾焚烧 二恶英 控制技术

中图分类号：X705 文献标识码：A

1 二恶英的性质、结构及来源

二恶英主要是由于人类的活动而产生的一种最毒的物质，其毒性是氰化钾的1000倍，1g二恶英可使10000人致死，此外还具有致癌性、致奇性、生殖毒性等慢性毒性。二恶英是多氯代二苯二恶英（PCDDs）和多氯代二苯呋喃（PCDFs）的总称，根据其所含氯原子的数量和取代位置的不同，PCDDs有75种同系物，PCDFs有135种同系物，其毒性亦有极大的差异。

自然界中，二恶英来源如下：一是垃圾焚烧过程中产生的，二是有机氯化学物质合成时的副产物，三是造纸工厂在纸浆的氯气漂白过程中产生的和炼钢过程中产生的，四是自然产生的，如森林火灾。

2 垃圾焚烧与二恶英的产生

垃圾焚烧可使垃圾减量化，减量至原量的10%左右，而且焚烧垃圾产生的蒸汽可用于发电而实现资源化，可谓一举两得。因此，日本、欧美等发达国家建立了大量的垃圾焚烧工厂，但是垃圾焚烧时会产生相当数量的二恶英。如日本全国一年因垃圾焚烧而排放出的二恶英达2500g， 占全国二恶英排放量的一半。这对我国推行垃圾焚烧处置法时，必须给予高度地重视，以减少二恶英的污染。

2.1 二恶英的生成机理

二恶英的生成机理，通过各国科学家近10年的研究表明，主要有如下二条生成途径：

（1）从与二恶英结构关系不紧密的，碳水化合物开始，而生成的。二恶英的生成其碳、氯、氧、金属是必要的，适合温度是250～350℃，而300℃左右为其最适合，垃圾焚烧时产生的飞灰，其所含碳氧化物而分离成为具有二恶英结构的物质，而生成二恶英。（2）从具有与二恶英结构相近的氯化苯酚等而生成的。

2.2 影响二恶英生成的要因

2.2.1 粒子状物质

垃圾焚烧炉的排放气体中，垃圾中的无机物以飞灰、煤烟等粒子状物质而存在。这些粒子状物质是二恶英生成的重要条件。粒状物质中的金属、碳对二恶英生成反应起着非常重要的作用，而且，生成的二恶英在排放气体中吸附粒子状物质，凝缩成为微小粒子。

2.2.2 催化剂

飞灰中的金属或金属氧化物是作为催化剂参与二恶英的生成反应。其中：如铜的氯化物（CuCl2，CuCl等）起非常重要的作用，如从氯化氢和氧生成氯的催化剂，有机化合物氯化时的催化剂，从前躯物质生成二恶英的催化剂，碳氧化后生成二恶英结构时催化剂。而且，金属氯化物在二恶英生成时也是氯的供给源。其它金属如铁、镍、锌等亦具有催化剂的作用。

2.2.3 氯

无机氯和聚氯乙烯同样是二恶英生成需的氯的供给源。但垃圾中的氯大量存在，是否生成二恶英，取决于焚烧物中垃圾的燃烧状态。

2.2.4 碳

垃圾焚烧生成的煤烟等是二恶英第一条生成途径的起点物质，煤烟的结构是多种环状结构物质的集合体，与二恶英的结构非常相近，极易变为二恶英结构。

2.2.5 焚烧炉中温度

垃圾焚烧炉中的温度直接影响二恶英的生成量，如前所述250～700℃易生成二恶英。

3 控制垃圾焚烧中二恶英生成的对策

3.1 焚烧垃圾前分类处理

氯是二恶英生成必要条件，重金属在二恶英生成中起催化剂作用，所以垃圾焚烧前，应进行分类处理，可回收利用的尽量回收利用， 日本、美国、欧共体国家重视垃圾综合处理，分类收集，资源回收利用。

3.2 二恶英生成抑制

首先是抑制二恶英前躯物质的生成，其措施有提高燃烧温度，延长焚烧时间，充分均匀供给氧气等对策是非常有效果的。如焚烧炉形状的变更和二次加氧改善炉内氧气状态，燃烧良好可抑制二恶英的生成。大型焚烧炉为连续投料，炉内状态均匀，产生二恶英少，但小型焚烧炉间隙投料，易造成炉内状态不均匀，炉内温度易下降，氧气供给不足，易生成二恶英。对小型焚烧炉应进行改造，采用电脑控制可使炉内温度趋于稳定，氧气供给充足，可抑制二恶英生成。

3.3 二恶英排放抑制

由于垃圾焚烧过程必然会产生易生成二恶英的煤烟等物质，而且必须通过易生成二恶英的危险温度区域，所以，焚烧炉内要将二恶英的生成控制为零是非常困难的。垃圾焚烧过程中不可避免会产生可生成二恶英的粒子状物质，因此为了除去飞灰和煤烟安装除尘器（如袋式除尘器），减少二恶英的生成，其减少效率可达60% ～95% ，减少焚烧炉的间断运行，停料不停炉，停炉不降炉温。垃圾焚烧生成的二恶英经烟气净化处理后，大部分存在灰中，所以飞灰必须按有毒有害废弃物要求进行填埋，或将飞灰进行固化处理。