华南理工大学和环保部华南环境科学研究所的三位研究者近期在国际知名学术杂志《废弃物管理》(Waste Management)上发表了一篇关于生活垃圾焚烧厂二恶英物质平衡(关于二恶英物质输入与输出量及其比较的研究)的学术论文。
作者首先介绍,二恶英不仅会出现在焚烧厂的排放物(如底灰、飞灰和烟气)中,进入焚烧厂的www.gesep.com节能生活垃圾本身就可能含有一定量的二恶英。因此,若要评估焚烧厂的二恶英净排放水平,需同时考察其二恶英的输入量和输出量,并进行比较。然而,如作者所言,目前全球范围内关于实际运行的生活垃圾焚烧厂二恶英物质平衡的研究还非常有限。在意大利,Giugliano等人开展过一项较为全面的研究(论文发表于2001年),他们观察到,焚烧厂排放出来的二恶英,有71.5%进入被除尘器过滤出的飞灰,22%进入炉渣,3.3%进入锅炉飞灰,而污泥和烟气中的二恶英的量几乎可以忽略不计。在西班牙,Abad等人对两座生活垃圾焚烧厂进行过二恶英净排放量的研究(论文发表于2000年)。他们发现一座焚烧厂的二恶英输入量为1.33g I-TEQ/yr(克国际毒性当量每年),低于其总输出量,即4.64g I-TEQ/yr;另一座的情况则相反,输入和输出量分别为9.62g I-TEQ/yr和1.92g I-TEQ/yr。
显然,关于中国现代垃圾焚烧厂二恶英物质平衡的研究更是少之又少,所以三位研究者此次发表的论文在此领域具有开拓性的意义。根据论文的描述,作者在2010年对一座位于中国南方的现代生活垃圾焚烧厂进行了调查研究。此座焚烧厂的垃圾日处理量为1040吨,配有两台炉排焚烧炉,每台都具有独立的热回收系统、半干式反应器、活性炭系统、布袋除尘器和烟囱,可使烟气二恶英排放浓度满足欧盟标准,即0.1ng I-TEQ/Nm3(纳克国际毒性当量每标准立方米)。
经作者采样和检测,此垃圾焚烧厂飞灰和底灰样品的平均二恶英含量分别为858和12.94ng I-TEQ/kg(纳克国际毒性当量每千克);烟气二恶英浓度在烟气通过净化系统前为3.87ng I-TEQ/Nm3,之后则降到0.078ng I-TEQ/Nm3(远低于欧盟0.1ng I-TEQ/Nm3的标准)。此结果与之前的国内外研究结果相似,说明在半干式石灰反应器、布袋除尘装置及活性炭系统的共同作用下,烟气中98%的二恶英可被去除,并大部分转移至灰渣中。
作者对输入焚烧厂的生活垃圾的研究显示,其平均二恶英含量为15.56ng I-TEQ/kg,略高于Abad等人所报道的西班牙和Makoto所报道的日本的水平(西班牙:4.4-13.3ng I-TEQ/kg,日本:1.3-16ng I-TEQ/kg)。
在以上实际采样研究的基础上,作者进一步分析得出整个焚烧厂的二恶英排放强度,并结合该厂年垃圾处理量及灰渣、烟气的实际产生量,估算出稳定工况下每年的二恶英输入、输出量和净排放量。其结果如下:二恶英年总排放量为7.62g I-TEQ/yr(底灰、飞灰和烟气的二恶英年排放量分别为1.10、6.42和0.108g I-TEQ/yr),总排放因子为22μg I-TEQ/t-waste(微克国际毒性当量每吨垃圾)。若分析排放比重,烟气二恶英排放仅占总排放量的1.41%,飞灰则达到了84.16%,底灰为14.42%。该焚烧厂的二恶英年输入总量为5.38g I-TEQ/yr,低于年输出总量(7.62g I-TEQ/yr),由此可以得出其二恶英年净排放量为2.25g I-TEQ/yr。这一结果和Abad等人的研究结果十分相近,后者发现西班牙一焚烧厂的二恶英净排放量为3.31g I-TEQ/yr。
对于焚烧厂二恶英净排放量为“正”的这一结果,作者推断这是因为垃圾中的二恶英虽在焚烧过程中被分解,但又在焚烧后的一些环节中被重新生成。
尽管如此,作者认为这座垃圾焚烧厂烟气二恶英排放浓度是非常低的,其原因就在于厂方对影响二恶英生成的多个因素进行了有效的控制。据他们的解释,焚烧系统中有各种复杂的因素可以影响二恶英的排放www.gesep.com环保,首先要考虑的就是炉温。当炉温保持得很高,二恶英分解效率就高,燃烧室出口烟气的二恶英浓度就会非常低。而一般认为,炉温只要在850摄氏度以上,垃圾中的二恶英和呋喃就会被破坏。但是,离开燃烧室的烟气还必须要经过净化系统,才可能达到严格的排放标准,因此烟气净化技术的选择是另一重要因素。根据国外学者的研究,最有效的烟气处理技术是半干式反应器、布袋除尘器和活性炭系统的组合。最后,净化系统各个阶段的烟气温度也是重要的影响参数。二恶英再次合成的最佳温度介于200-400摄氏度之间。因此,反应器和布袋除尘器的工作温度应该在200摄氏度以下。所以,作者最终总结,正因为他们所研究的焚烧厂的实际燃烧温度达到了1000摄氏度以上,烟气净化系统先进,且烟气在净化阶段的温度保持在180摄氏度以下,所以有效避免了二恶英的生成和排放。
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