1  概述

隨著世界各國現(xiàn)代工業(yè)化進程的發(fā)展，產(chǎn)生的工業(yè)廢物、生活垃圾越來越多，對廢棄物和垃圾采用焚燒處理已成為目前各國處理廢棄物最主要和最有效的技術(shù)之一。但垃圾在焚燒過程中不可避免地會產(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溶劑，是無色無味的脂溶性物質(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。其毒性相當于氰化鉀的100倍以上，28.35g二惡英（1盎司）就能置100萬人于死地。國際癌癥研究中心已將它列為一級致癌物。此外，二惡英還會引起頭痛、失聰、新生兒畸形等，并具有長期效應(yīng)，會導(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到二惡英，此后，國外對焚燒爐中二惡英的形成機理和控制技術(shù)展開了大量的研究。對于廣泛采用廢物焚燒的國家（如日本和美國等），廢物焚燒已成為二惡英的重要排放源。目前我國垃圾焚燒技術(shù)發(fā)展十分迅速，生活垃圾焚燒技術(shù)已被越來越多的大中城市選用，與此同時，醫(yī)療廢物和危險廢物焚燒技術(shù)也在迅速發(fā)展。在此情況下，二惡英的削減將成為我國履行斯德哥爾摩公約的難點和重點之一。鑒于二惡英的極大毒性，國內(nèi)外對其排放做出了嚴格的限定：美國、日本、德國等對二惡英的排放限值大多為0.1ngTEQ* /m3 ；韓國為0.5ngTEQ/m3 ，而其首都首爾為0.1ngTEQ/m3 。

我國國家環(huán)�？偩钟�2000年頒布的《生活垃圾焚燒污染控制標準》規(guī)定了生活垃圾二惡英排放限值為1ngTEQ/m3 ，2001年頒布的《危險廢棄物焚燒污染控制標準》中規(guī)定危險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，因而對顆粒物的去除基本都是采用耐高溫袋式除塵器。目前對二惡英的排放控制主要是提高袋式除塵器的過濾精度以有效截留顆粒物，有的同時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、較強的維護手段，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處置，日積月累的活性炭消耗和有毒有害廢物的處置會大大增加垃圾焚燒廠的運行費用；有的企業(yè)為降低成本，采用填埋處理的方法，這種方法雖操作費用較低，但填埋的二惡英難以分解，對土壤和地下水會造成二次污染，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)備維護量。

2  國內(nèi)外二惡英控制技術(shù)研究現(xiàn)狀

我國的研究者對國內(nèi)生活垃圾焚燒爐產(chǎn)生的飛灰中二惡英濃度進行了監(jiān)測。馮軍會等對上海某生活垃圾焚燒爐的長期監(jiān)測結(jié)果表明，飛灰中二惡英含量為 0.74～4.46ngTEQ/g；王偉等對我國某地4臺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。按照國內(nèi)公布的實驗數(shù)據(jù)對我國生活垃圾焚燒產(chǎn)生的二惡英排放量進行估算，假設(shè)焚燒爐年運行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到國家標準的1.0ngTEQ/m3 ，飛灰中二惡英含量取為 2.0ngTEQ/m3 ，則可計算得出目前我國生活垃圾焚燒煙氣向大氣排放二惡英總量約為54.45ngTEQ/a，而通過飛灰排放的二惡英總量約為594.0ngTEQ/a，相當于煙氣中排放量的10倍之多。此外，危險廢物焚燒和醫(yī)療廢物焚燒也將向環(huán)境排放二惡英。由于國內(nèi)的危險廢物焚燒爐和醫(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，最終則會形成二惡英含量極高的飛灰。

世界各國對消除二惡英技術(shù)做了大量研究。對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）光化學分解法。通過紫外線等照射使二惡英脫氯，同時產(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)，進而破壞二惡英的化學結(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、德國、日本等國家的環(huán)境保護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，但由于處理溫度較高、揮發(fā)的低熔點金屬需要進行無害化處理從而引發(fā)的高成本等問題，成為其推廣應(yīng)用的主要障礙。經(jīng)濟、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。對于低溫脫氯還原方法的處理效果， STIEGLITZ等報道過在還原氣氛下，300℃時處理2h，飛灰中二惡英去除率高于90%，但與熔融法仍有一定差距。國內(nèi)在飛灰中二惡英處理技術(shù)研究方面的報道較少，尚處于起步階段。清華大學、張家口師范學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的適用性同樣存在成本高和操作復(fù)雜等問題。清華大學環(huán)境科學與工程系進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)實現(xiàn)了飛灰中二惡英的控制，是一種較為實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濾材料，可在不影響目前垃圾焚燒爐運行參數(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：

（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行費用。

（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行溫度相當，無需額外的熱源，降低了垃圾焚燒廠的能耗。

（3）運行阻力較低，接近覆膜濾料，不會給垃圾焚燒廠帶來額外的負擔。

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

（5）對環(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，因此沒有任何設(shè)備改造等費用。

該技術(shù)將形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的加工新方法，設(shè)計開發(fā)出國家環(huán)保領(lǐng)域有重大需求的過濾材料，同時實現(xiàn)垃圾焚燒尾氣中對顆粒物的高效捕集和二惡英的高效分解，為新型過濾材料的開發(fā)開辟新途徑，將具有廣闊的發(fā)展前景。

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