(長(zhǎng)沙環(huán)境保護(hù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙 410116)
危險(xiǎn)廢物主要是指已經(jīng)被國(guó)家列入到危險(xiǎn)廢物名錄中,或是根據(jù)國(guó)家現(xiàn)有規(guī)定鑒別出的危險(xiǎn)物質(zhì),其具有腐蝕性、毒性、易燃性、反應(yīng)性等多項(xiàng)特征。工業(yè)廢物是危險(xiǎn)廢物的一種,其產(chǎn)量和種類都在逐漸增多,一旦忽視這一控制工作的實(shí)施,將對(duì)人們的身體健康和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響。本文從危險(xiǎn)廢物焚燒廠二惡英排放入手,分析排放對(duì)土壤環(huán)境的不良影響,探討如何正確利用二惡英排放控制技術(shù)。
隨著我國(guó)工業(yè)的快速發(fā)展,危險(xiǎn)物和醫(yī)療廢物的產(chǎn)生量逐年增加,在選用焚燒處置時(shí)又不可避免地產(chǎn)生二惡英等有毒物質(zhì)。由于我國(guó)對(duì)現(xiàn)有焚燒設(shè)施普查不到位,各地焚燒廠二惡英的排放量也難以統(tǒng)計(jì),這給我國(guó)開展二惡英的減排工作帶來(lái)極大的挑戰(zhàn)和困難。氯苯、氯酚、聚氯酚類等物質(zhì)因含有與二惡英化學(xué)結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì),又被成為“二惡英的前驅(qū)體”。在經(jīng)過(guò)高溫反應(yīng)之后,廢棄物會(huì)生成二惡英前驅(qū)體有機(jī)氯化合物,比如:三氯甲烷、PVC等物質(zhì)就包括在內(nèi)。
在實(shí)際生成二惡英時(shí),會(huì)產(chǎn)生多種較為復(fù)雜的反應(yīng),以現(xiàn)階段所具備的研究水平為依據(jù),主要將二惡英的生成途徑分為兩類。(1)二惡英前驅(qū)物合成:考慮到廢棄物本身含有前軀體物質(zhì),或是在實(shí)際進(jìn)行焚燒時(shí),在高溫反應(yīng)下實(shí)際生成的前驅(qū)體物質(zhì),在聚化反應(yīng)的作用下就會(huì)直接轉(zhuǎn)變成二惡英。(2)從頭合成:主要由化學(xué)構(gòu)造比較簡(jiǎn)單的小分子合成的,如碳、氫、氯等小分子就能合成二惡英。對(duì)生成二惡英的機(jī)理結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,二惡英的生成主要取決于焚燒危險(xiǎn)廢棄物期間具體的廢物組成、爐型、溫度、燃燒條件等多項(xiàng)因素,這也意味著焚燒爐實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)對(duì)二惡英的具體產(chǎn)生量具有直接影響,如溫度、碳含量、水含量、催化劑等都是比較關(guān)鍵的因素?;诖?,為了能使二惡英在爐內(nèi)被高溫分解、為抑制其合成提供保障,在設(shè)計(jì)廢物焚燒爐時(shí)就要始終遵循高溫、高湍流速、停留時(shí)間長(zhǎng)等原則。
我國(guó)對(duì)危險(xiǎn)廢物焚燒廠二惡英排放對(duì)土壤影響的研究起步時(shí)間比較晚,但是我國(guó)將生活垃圾焚燒爐研究工作作為基礎(chǔ),已經(jīng)取得了良好發(fā)展[1]。危險(xiǎn)廢物焚燒廠排放二惡英,主要是通過(guò)煙氣、飛灰、低渣等三種重要媒介進(jìn)行排放,為了能夠降低對(duì)土壤環(huán)境的影響程度,要做好飛灰和低渣的收集工作,并對(duì)其進(jìn)行集中處理。
大氣是有機(jī)污染物在環(huán)境中進(jìn)行傳輸和沉降的主要途徑。在焚燒危險(xiǎn)廢棄物過(guò)程中排放到大氣中的二惡英,就是借助空氣長(zhǎng)距離進(jìn)行傳輸,同時(shí)在干沉降和濕沉降的作用下,可以直接將二惡英轉(zhuǎn)移到土壤、植被、水體中進(jìn)行沉積。如果從二惡英污染源和實(shí)際傳播途徑的角度進(jìn)行細(xì)致分析,土壤則是二惡英傳播的集散地。土壤中的二惡英通過(guò)揮發(fā)作用,或是與土壤塵粒結(jié)合,最終以懸浮的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)移,在對(duì)土壤環(huán)境造成污染的同時(shí),也會(huì)產(chǎn)生二次污染問(wèn)題,進(jìn)而對(duì)生態(tài)環(huán)境、農(nóng)產(chǎn)品、植被、人體健康狀況產(chǎn)生嚴(yán)重影響。在此狀況下,生物的毒性就會(huì)大范圍傳播和擴(kuò)大。
我們?cè)趯?shí)際獲取危險(xiǎn)廢物焚燒廠環(huán)境評(píng)估一手資料的基礎(chǔ)上,要將前期的生活垃圾焚燒所產(chǎn)生二惡英排放作為參考依據(jù),并做好焚燒廠的運(yùn)行[2]。在每個(gè)不同的時(shí)間點(diǎn),對(duì)危險(xiǎn)廢物焚燒爐周圍土壤的二惡英濃度進(jìn)行多次檢測(cè),同時(shí)還要對(duì)最終結(jié)果進(jìn)行細(xì)致分析,大部分監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示,其總體變化不大,而土壤中二惡英排放量卻在逐步增加,這主要是因?yàn)槭艿街苓吰渌河⑴欧旁吹挠绊?。除此之外,還要對(duì)區(qū)域性土壤和沉積物中二惡英的濃度水平進(jìn)行細(xì)致調(diào)查,對(duì)土壤和沉積物進(jìn)行源解析。在此過(guò)程中,我們發(fā)現(xiàn)空氣中細(xì)顆粒物的主要排放源,就是危險(xiǎn)廢物焚燒過(guò)程所產(chǎn)生的。在對(duì)危險(xiǎn)廢物實(shí)際焚燒期間,還要對(duì)實(shí)際排放的二惡英在不同環(huán)境介質(zhì)中進(jìn)行遷移和轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象進(jìn)行深入研究。
每一種吸附技術(shù)都存在較大差異,我們主要對(duì)吸附劑吸附、攜帶流反應(yīng)器、活性炭反應(yīng)器控制二惡英的要點(diǎn)進(jìn)行分析。
3.1.1 吸附劑吸附
二惡英去除效率與噴射機(jī)吸附劑的最終質(zhì)量、吸附劑與煙氣混合效率、濾袋種類等多種因素具有緊密關(guān)聯(lián)[3]。在國(guó)外大多是應(yīng)用布袋除塵器,而不是應(yīng)用靜電除塵器,這也是吸附劑噴射技術(shù)實(shí)際存在的一項(xiàng)缺點(diǎn)。特別是對(duì)于翻新的危險(xiǎn)廢物焚燒爐而言,布袋出口的溫度經(jīng)常要大于200 ℃,如果考慮吸附劑吸附效率和活性炭使用安全問(wèn)題,那么該項(xiàng)技術(shù)就要考慮最高的允許溫度。
3.1.2 攜帶流反應(yīng)器
該項(xiàng)技術(shù)是典型的尾部煙氣凈化技術(shù),通過(guò)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)正確應(yīng)用,能夠有效去除SOx、HCl、HF和其他重金屬類的物質(zhì),進(jìn)而可以使二惡英達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)排放要求,可以將其與熟石灰、惰性材料進(jìn)行混合使用。同時(shí)也需要傳統(tǒng)凈化設(shè)備充分發(fā)揮作用,主要就是去除飛灰和酸性氣體,如干法、半干法、濕式洗滌系統(tǒng)的預(yù)處理凈化系統(tǒng)[4]。
3.1.3 活性炭反應(yīng)器
此種技術(shù)是去除二惡英、其他POPs、重金屬、傘形氣體的另外一種尾部?jī)艋O(shè)備,主要就是將焦炭作為主要的吸附劑?;钚蕴糠磻?yīng)器中的大多數(shù)污染物質(zhì)都能被去除掉,甚至還能低于檢測(cè)值。
催化過(guò)濾系統(tǒng)是將催化濾布與布袋除塵進(jìn)行全面結(jié)合,主要包括催化和表面吸附兩部分內(nèi)容。在除塵的同時(shí),還能降低二惡英等有機(jī)污染物的含量,主要就是將V2O5-WO3/TiO2催化劑混入并分三步倒入聚四氟乙烯中,在其干燥之后再將其擠壓成細(xì)帶狀;之后還要沖壓進(jìn)入聚四氟乙烯織物中,形成黏在儀器上的氈,最后在氈上碾壓成具有微孔的膜。很多技術(shù)研究人員通過(guò)應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù),發(fā)現(xiàn)二惡英能通過(guò)催化濾布被有效降解。
雙布袋系統(tǒng)就是由兩個(gè)布袋過(guò)濾,串聯(lián)組合而成的。在雙布袋系統(tǒng)中,第一級(jí)布袋過(guò)濾器主要就是去除固相中的二惡英;第二級(jí)布袋是通過(guò)噴入粉狀活性炭,來(lái)洗掉煙氣中的二惡英[5]。在通常情況下,活性炭都是在第二級(jí)布袋用完后,繼續(xù)回流到二級(jí)布袋前,進(jìn)而達(dá)到循環(huán)利用活性炭的目的。將雙袋控制技術(shù)與常規(guī)形式下的單布袋控制技術(shù)進(jìn)行對(duì)比,我們不難發(fā)現(xiàn)活性炭消耗量由最初的100 mg/Nm3降到40 mg/Nm3。
氧化氣氛下,溫度要達(dá)到400~600 ℃,可應(yīng)用低溫?zé)崽幚砑夹g(shù)有效降解二惡英。如果是在惰性氣氛下,二惡英在溫度低到300~400 ℃時(shí)就能夠被很好地降解。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)飛灰熱處理的中試裝置,通過(guò)布袋飛灰的方式,將其收集并經(jīng)過(guò)電加熱區(qū)域,在氮?dú)鈿夥盏谋Wo(hù)、300~400 ℃的加熱溫度下,將飛灰中的二惡英降解去除,加熱的飛灰經(jīng)冷卻區(qū)域后將其排除,有助于提高二惡英的去除效率。
綜上所述,危險(xiǎn)廢物焚燒廠二惡英排放狀況以及其對(duì)土壤環(huán)境造成的污染問(wèn)題備受關(guān)注[6]。這就要求危險(xiǎn)廢物廠在實(shí)際焚燒處置期間,做好前期設(shè)計(jì)與工藝選用等多項(xiàng)工作。在滿足國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上,對(duì)二惡英排放狀況進(jìn)行嚴(yán)格管控,這樣不僅能夠?yàn)槿藗兇蛟炝己玫纳鷳B(tài)環(huán)境,也能提升危險(xiǎn)廢物焚燒廠的運(yùn)行效率。