1  概述

隨著世界各國(guó)現(xiàn)代工業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展，產(chǎn)生的工業(yè)廢物、生活垃圾越來(lái)越多，對(duì)廢棄物和垃圾采用焚燒處理已成為目前各國(guó)處理廢棄物最主要和最有效的技術(shù)之一。但垃圾在焚燒過(guò)程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生大量污染物，如顆粒物、酸性氣體、重金屬以及二惡英等。這些污染物對(duì)人體健康存在著極大的危害，其中尤以二惡英的毒害最大，去除難度也最高。

二惡英包括210多種化合物，這類物質(zhì)性質(zhì)穩(wěn)定，難溶于水，但可以溶于大部分有機(jī)溶劑，是無(wú)色無(wú)味的脂溶性物質(zhì)，容易在生物體內(nèi)積累。由于自然界的微生物和水解作用對(duì)二惡英的分子結(jié)構(gòu)影響較小，因此，環(huán)境中的二惡英很難自然降解消除。二惡英的最大危害是具有不可逆的“三致”毒性，即致畸、致癌、致突變。其毒性相當(dāng)于氰化鉀的100倍以上，28.35g二惡英（1盎司）就能置100萬(wàn)人于死地。國(guó)際癌癥研究中心已將它列為一級(jí)致癌物。此外，二惡英還會(huì)引起頭痛、失聰、新生兒畸形等，并具有長(zhǎng)期效應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致染色體損傷、心力衰竭、內(nèi)分泌失調(diào)等。因此尋找一種新型有效的垃圾處理技術(shù)已迫在眉睫。

1977年，OLIVE等首次在垃圾焚燒飛灰中檢測(cè)到二惡英，此后，國(guó)外對(duì)焚燒爐中二惡英的形成機(jī)理和控制技術(shù)展開(kāi)了大量的研究。對(duì)于廣泛采用廢物焚燒的國(guó)家（如日本和美國(guó)等），廢物焚燒已成為二惡英的重要排放源。目前我國(guó)垃圾焚燒技術(shù)發(fā)展十分迅速，生活垃圾焚燒技術(shù)已被越來(lái)越多的大中城市選用，與此同時(shí)，醫(yī)療廢物和危險(xiǎn)廢物焚燒技術(shù)也在迅速發(fā)展。在此情況下，二惡英的削減將成為我國(guó)履行斯德哥爾摩公約的難點(diǎn)和重點(diǎn)之一。鑒于二惡英的極大毒性，國(guó)內(nèi)外對(duì)其排放做出了嚴(yán)格的限定：美國(guó)、日本、德國(guó)等對(duì)二惡英的排放限值大多為0.1ngTEQ* /m3 ；韓國(guó)為0.5ngTEQ/m3 ，而其首都首爾為0.1ngTEQ/m3 。

我國(guó)國(guó)家環(huán)�？偩钟�2000年頒布的《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了生活垃圾二惡英排放限值為1ngTEQ/m3 ，2001年頒布的《危險(xiǎn)廢棄物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定危險(xiǎn)廢物焚燒的二惡英排放限值為0.5ngTEQ/m3 ，加快了控制二惡英污染法制化的步伐。

由于大部分的二惡英都是吸附在煙塵顆粒物上，因而對(duì)顆粒物的去除基本都是采用耐高溫袋式除塵器。目前對(duì)二惡英的排放控制主要是提高袋式除塵器的過(guò)濾精度以有效截留顆粒物，有的同時(shí)采用活性炭吸附和使用催化劑塔反應(yīng)去除。但使用活性炭不僅需要相配的設(shè)備、較強(qiáng)的維護(hù)手段，還需要根據(jù)不同的二惡英濃度注入不同劑量的活性炭，且吸附下來(lái)的含有二惡英的活性炭與飛灰一起都需要被作為有害廢物來(lái)處置，日積月累的活性炭消耗和有毒有害廢物的處置會(huì)大大增加垃圾焚燒廠的運(yùn)行費(fèi)用；有的企業(yè)為降低成本，采用填埋處理的方法，這種方法雖操作費(fèi)用較低，但填埋的二惡英難以分解，對(duì)土壤和地下水會(huì)造成二次污染，因此這種方法只是將空氣中的污染轉(zhuǎn)移到了地下。而蜂窩狀的催化劑塔不但設(shè)備投入高、占地面積大，而且增加了設(shè)備維護(hù)量。

2  國(guó)內(nèi)外二惡英控制技術(shù)研究現(xiàn)狀

我國(guó)的研究者對(duì)國(guó)內(nèi)生活垃圾焚燒爐產(chǎn)生的飛灰中二惡英濃度進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。馮軍會(huì)等對(duì)上海某生活垃圾焚燒爐的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，飛灰中二惡英含量為 0.74～4.46ngTEQ/g；王偉等對(duì)我國(guó)某地4臺(tái)生活垃圾焚燒爐的分析結(jié)果表明，飛灰中二惡英含量為 0.34～3.80ngTEQ/g。按照國(guó)內(nèi)公布的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)我國(guó)生活垃圾焚燒產(chǎn)生的二惡英排放量進(jìn)行估算，假設(shè)焚燒爐年運(yùn)行330d，生活垃圾焚燒的煙氣產(chǎn)率為 5500Nm3 /t，飛灰產(chǎn)率為3%，煙氣中二惡英含量達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的1.0ngTEQ/m3 ，飛灰中二惡英含量取為 2.0ngTEQ/m3 ，則可計(jì)算得出目前我國(guó)生活垃圾焚燒煙氣向大氣排放二惡英總量約為54.45ngTEQ/a，而通過(guò)飛灰排放的二惡英總量約為594.0ngTEQ/a，相當(dāng)于煙氣中排放量的10倍之多。此外，危險(xiǎn)廢物焚燒和醫(yī)療廢物焚燒也將向環(huán)境排放二惡英。由于國(guó)內(nèi)的危險(xiǎn)廢物焚燒爐和醫(yī)療廢物焚燒爐一般規(guī)模較小，導(dǎo)致不易在爐膛內(nèi)形成良好的焚燒工況，從而會(huì)造成二惡英的大量生成，而采用活性炭吸附煙氣中的二惡英，最終則會(huì)形成二惡英含量極高的飛灰。

世界各國(guó)對(duì)消除二惡英技術(shù)做了大量研究。對(duì)用于飛灰中二惡英處理技術(shù)的研究包括：

（1）熔融法。加熱到熔融溫度（300℃左右）以上，使二惡英分解。

（2）氣相氫氣還原法。在密閉容器中加熱到 850℃以上，在氫氣的還原作用下使二惡英脫氯。

（3）光化學(xué)分解法。通過(guò)紫外線等照射使二惡英脫氯，同時(shí)產(chǎn)生的臭氧的氧化作用使之分解。

（4）電子束分解技術(shù)。使用電子束讓廢氣中的氧氣和水等生成活性氧等易反應(yīng)物質(zhì)，進(jìn)而破壞二惡英的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

（5）低溫等離子體。外加脈沖電壓產(chǎn)生不連續(xù)的非破壞性放電，激活二惡英并使之離子化、分解。目前，美國(guó)、德國(guó)、日本等國(guó)家的環(huán)境保護(hù)部門推薦的生活垃圾焚燒飛灰處理技術(shù)為熔融技術(shù)。熔融技術(shù)雖然有使灰渣減量近半等優(yōu)點(diǎn)，但由于處理溫度較高、揮發(fā)的低熔點(diǎn)金屬需要進(jìn)行無(wú)害化處理從而引發(fā)的高成本等問(wèn)題，成為其推廣應(yīng)用的主要障礙。經(jīng)濟(jì)、高效應(yīng)該是飛灰中二惡英去除技術(shù)的發(fā)展方向，因此低溫脫氯技術(shù)得到了較好的發(fā)展。對(duì)于低溫脫氯還原方法的處理效果， STIEGLITZ等報(bào)道過(guò)在還原氣氛下，300℃時(shí)處理2h，飛灰中二惡英去除率高于90%，但與熔融法仍有一定差距。國(guó)內(nèi)在飛灰中二惡英處理技術(shù)研究方面的報(bào)道較少，尚處于起步階段。清華大學(xué)、張家口師范學(xué)校等分別采用低溫等離子體、超臨界水氧化技術(shù)分解二惡英，但這兩種方法在我國(guó)的適用性同樣存在成本高和操作復(fù)雜等問(wèn)題。清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系進(jìn)行了低溫藥劑催化分解飛灰中二惡英的嘗試，表明在次亞磷酸鈉的作用下（添加量 10%），350℃環(huán)境中反應(yīng)1h，飛灰中二惡英的脫氯效率高于99%，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了飛灰中二惡英的控制，是一種較為實(shí)用的固體廢物中二惡英類污染物的去除技術(shù)，但該技術(shù)也存在成本較高并易產(chǎn)生有毒氣體的問(wèn)題。

3  控制二惡英的新途徑

在此背景下，筆者提出一種工業(yè)可行、低成本的二惡英控制技術(shù)，即以PTFE纖維為主要載體的除塵/二惡英分解雙效濾料。該具有自催化功能的除塵/二惡英分解雙效功能的過(guò)濾材料，可在不影響目前垃圾焚燒爐運(yùn)行參數(shù)和不增添額外設(shè)備的情況下使用。該二惡英催化分解濾料具有以下特點(diǎn)：

（1）具有除塵/二惡英分解雙重功效。由于該產(chǎn)品是在原有過(guò)濾材料中復(fù)合了具有催化分解二惡英功能的材料，因此，在高效除塵的同時(shí)可以將二惡英在高溫下同步分解。不僅可降低二惡英的排放濃度，也降低了二惡英在飛灰中的濃度，同時(shí)還可節(jié)省活性炭等原料的使用，大幅降低垃圾焚燒廠的運(yùn)行費(fèi)用。

（2）二惡英催化有效分解溫度為150℃～220℃，與垃圾焚燒廠煙氣除塵的運(yùn)行溫度相當(dāng)，無(wú)需額外的熱源，降低了垃圾焚燒廠的能耗。

（3）運(yùn)行阻力較低，接近覆膜濾料，不會(huì)給垃圾焚燒廠帶來(lái)額外的負(fù)擔(dān)。

（4）對(duì)廢氣的分解效率高，在各方面條件較好的前提下最高可以超過(guò)90%，有望實(shí)現(xiàn)0.1ngTEQ/m3 的目標(biāo)。

（5）對(duì)環(huán)境適應(yīng)性好，可以在高濕度、高氧化、高酸堿腐蝕性的環(huán)境下保持良好的分解效率和濾料使用壽命。

（6）無(wú)需增加新的設(shè)備，由于該材料與普通濾料差異很小，可以直接在現(xiàn)有的袋式除塵器上使用，而目前垃圾焚燒廠都采用袋式除塵，因此沒(méi)有任何設(shè)備改造等費(fèi)用。

該技術(shù)將形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的加工新方法，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出國(guó)家環(huán)保領(lǐng)域有重大需求的過(guò)濾材料，同時(shí)實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒尾氣中對(duì)顆粒物的高效捕集和二惡英的高效分解，為新型過(guò)濾材料的開(kāi)發(fā)開(kāi)辟新途徑，將具有廣闊的發(fā)展前景。

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