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水泥窑协同处置技术二噁英污染的防治与监测分析

2014-02-08 00:02
黯影冰风
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  引言

  随着全球经济的发展和环保标准的不断提高,对水泥工业污染情况的控制和要求也日益严格。水泥厂产生的常规污染物主要包括粉尘、SO2、NOx、氟化物、HCI等,其中粉尘有组织与无组织排放共存,几乎所有工艺环节都有粉尘产生;SO2、NOx、HCl等主要存在于回转窑产生的废气中。除常规污染物外,近年来,二恶英、重金属两类污染物也因其巨大的危害性受到广泛重视,水泥窑中重金属基本无形态变化,控制方法主要是来源控制,因此水泥窑协同处置污染物过程中,生活垃圾、污泥等不同种类污染物的添加导致二恶英的增加和控制成为当前研究的热点。表1列出了2007全国第一次污染源普查新型干法水泥窑常规污染物的排放因子。

  表I新型干法水泥窑污染物排放因子

  注:数据来自2007全国第一次污染源普查。

  由表1可知,水泥厂对于常规污染物的控制技术已基本上达到标准。但相较于常规污染物,针对二恶英的研究则较为落后。这是因为:一方面,水泥窑资源化利用城市垃圾、污泥等废弃物的实际经验稀少,污染情况研究缺失,数据信息量不足,致使水泥窑中二恶英产生机理、固化路径及最终排放情况的研究进展缓慢;另一方面,二恶英的分析监测难度较大,费用高昂,也给实际的应用研究提供了很大难度。鉴于二恶英对人体健康、环境巨大的危害性,本文根据目前的处理情况,对二恶英的产生、污染、控制、监测等多个方面进行分析,以作参考。

  1、二恶英概述

  二恶英是多氯代二苯并二恶英(PCDDs)和多氯代二苯并呋喃(PCDFs)两类超痕量有机污染物的统称,由于氯原子的取代数目和位置不同,二恶英类共包括210种异构体,其中2、3、7、8位被氯原子取代的17种异构体被认为对人体有巨大伤害,尤其是2、3、7、8一四氯代二苯并对二恶英(2、3、7、8-TCDD)是人类迄今为止发现的毒性最大的化合物,它的毒性为氰化钾的1 000倍。相较于其他污染物,二恶英表现出更为明显的稳定性、脂溶性和更长的潜伏半衰期,ng级的二恶英即表现出明显的致病致癌特性。1988年,美国发表全球第一个二恶英危险评价报告显示,10000癌症病人中,就有1个是因二恶英引起的,至1995年该报告的第二版已将这个数值修订为1‰

  1977年,Oliver等人从荷兰阿姆斯特丹市废弃物焚烧炉排放的飞灰和烟道气中首次检出二恶英,2001年《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》将二恶英列为危害最大、对生态环境影响最大的12类持久性有机污染物。期间,越南落叶剂致畸、比利时家禽污染事件等多起由二恶英引起的污染事件,引起了国际上广泛重视。环境中二恶英来源主要包括自然和人为两个方面,自然源包括森林火灾、火山喷发等,总排放量较小,估计释放总量仅占大气沉降量的3%;人为源是环境中二恶英的主要来源,包括废物焚烧、钢铁及有色金属冶炼、供热和发电、氯碱工业生产等多个方面。美国EPA对二恶英的评估得出结论,环境中近几十年大量增加的PCDD/Fs主要来自含氯废物的燃烧,包括露天燃烧、城市生活垃圾焚烧、水泥窑协同垃圾焚烧等等,尤其是20世纪80—90年代之前,预计生活垃圾焚烧炉产生的二恶英占环境中二恶英总量的90%。近20年来,随着各国不断推进应用先进的焚烧技术、高效的尾气净化设备和更为严格的烟气排放标准,焚烧炉产生二恶英数量有了较大程度减少,但垃圾焚烧仍是二恶英的最主要来源。

  2、水泥窑二恶英产生机理及污染情况分析

  与传统垃圾焚烧炉类似,水泥窑中二恶英的来源途径也包括:原生垃圾本身含有、炉膛高温同相反应、燃后低温异相催化反应三种途径。普遍研究表明,焚烧炉内燃后区域烟气中的二恶英含量远高于垃圾本身中的二恶英含量,即垃圾本身中二恶英在焚烧过程中基本得到分解,二恶英是在垃圾焚烧以后重新生成,高温同相反应和低温异相催化是其主要产生途径。

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