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二噁英阻滞技术初探
   

固废网   发布日期2015-07-15
人口、资源、环境是21世纪人类社会发展中面临的三大主题。自产业革命以来,随着科技、经济和社会生产力的高速发展,人类创造了空前的物质财富,极大地推进了文明社会发展进程。但同时人类也破坏了自身与地球的协调关系,特别是人口剧增,资源过度消耗等带来的能源短缺,环境污染、生态破坏等问题日益突出,已成为全球性的严峻问题。
   20世纪60年代以来,由于DDT等持久性有机污染物(Persistent Organic Pollutants, POPs)的大量使用和无意识排放,导致了严重的持久性污染物污染问题逐步受到人们的关注。在过去的几十年中,由于持久性有机污染物引起的污染事件不断发生,如1968年的日本米糠油事件、1979年我国台湾省的多氯联苯污染事件、1999年比利时布鲁塞尔的鸡肉二噁英含量严重超标事件、2006年比利时猪油二噁英超标事件……
包括二噁英在内的POPs系指具有下列性质的有机污染物:高毒性、半挥发性、持久性和生物蓄积性,且能在环境中长距离迁移,对人类健康和环境造成潜在危害。尤其由于POPs的半挥发性和持久性特征,POPs能够在全球范围内传输和分布,对全球环境和人类健康造成潜在的危害。目前,环境中POPs的污染水平和污染来源已经引起了普遍的关注。
   由于二噁英类对人类健康和环境生物的潜在危害,许多国家都制定了相关的法律法规,如几个发达国家的焚烧设施的二噁英类大气排放限制值如表一所示,希望以此来严格限制二噁英类的排放。许多国家和地区也都签署了相关的国家条约(鹿特丹公约和斯德哥尔摩公约等),通过共同努力来控制二噁英类的排放和长距离迁移带来的环境危害。各国科学家也在努力探索抑制二噁英类生成和降解二噁英类的科学技术。
表一 几个国家焚烧炉设施二噁英类的大气排放限值
   国家 德国 瑞典 荷兰 丹麦 奥地利 美国 日本 加拿大
   标准限值
   (ng TEQ m-3) 0.1 0.1-0.2 0.1 1.0 0.1 0.14-0.21 0.1-5 0.5
持久性有机污染物对人类健康和全球生态环境的巨大危害引起了世界各国政府、学术界、工业界以及公众的广泛重视。2001年5月签署并于2004年5月17日正式生效的《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》,把持久性有机污染物提到了国际公约的高度,使之成为一个重要的全球性环境问题。我国是首批签约国,2007年4月国务院批准了《中国履行〈关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约〉国家实施计划》,拉开了我国围剿持久性有机污染物的序幕。全面削减和淘汰首批12种持久性有机污染物质,是未来数十年我国和全球共同面临的重大任务。如今地球上存在的大部分POPs都是人类活动产生的,曾经工业化生产的POPs物质(如有机氯农药等)目前在很多国家和地区已经禁止生产和使用,但是在工业生产过程中仍会有、伴有非故意产生的POPs排放,如二噁英、多氯联苯、多氯萘、六氯苯和五氯苯等。当前,工业生产是POPs的主要来源,这些物质不可避免地会进入到周围环境,如果能得到有效地控制,这些POPs的排放水平将能够显著降低。因此削减环境中POPs污染水平的最根本途径之一就是从工业源头控制POPs的排放。
   为纪念中国签署《斯德哥尔摩公约》十周年, 11月11日,环境保护部在北京召开纪念大会,总结中国在POPs污染防治和履行《斯德哥尔摩公约》工作的进展和成绩,分析当前履约工作面临的形势和任务,部署下一阶段工作。张力军副部长介绍说,中国政府高度重视POPs污染防治和履约工作,过去几年,中国在全国范围内开展了POPs调查,基本掌握了17个二噁英排放主要行业的情况,摸清了全国电力行业和8个省份非电力行业含多氯联苯电力设施在用及其废物数量和存放情况;查明了11个主要省份杀虫剂类POPs废物种类、数量和存放情况,以及44家曾经生产杀虫剂类企业POPs污染场地状况,对2个典型的污染场地进行了污染探测分析,从而明确了POPs污染防治的重点区域、重点行业和重点监管对象。此外,中国还颁布了30多项与POPs污染防治和履约相关的管理政策、标准和技术导则,初步构建了POPs政策法规和标准体系。张力军副部长指出,从2009年5月开始,在中国境内全面禁止了滴滴涕、氯丹、灭蚁灵及六氯苯的生产、流通、使用和进出口,兑现了履约承诺,实现了阶段性履约目标。 2010年10月,环境保护部等九部委联合发布了《关于加强二噁英污染防治的指导意见》,明确提出了对二噁英排放行业的技术和环境管理要求,标志着中国对二噁英的削减进入了实质性的监管阶段。十年间,通过与国际组织及双边政府密切合作,中国开展了杀虫剂类POPs的削减和替代示范、POPs废物处置和二噁英类重点排放行业减排技术示范等30多个国际合作易胜博官网,引入了先进的管理理念和POPs削减及替代技术,促进相关行业技术升级。 
  此外,为全面落实《国家实施计划》要求,兑现履约承诺,中国将进一步完善政策,强化监管,构建POPs污染防治长效机制。具体工作包括:建立POPs生产、流通、使用、排放、处置全过程的管理制度;健全数据上报机制,实施POPs监测制度,将POPs污染防治纳入日常环境监管体系;开展国家重点监管排放源的监督性监测,加强POPs污染防治机构建设和能力建设。
   UP-POPs的削减手段主要通过最佳可行技术、最佳环境实践(BAT/BEP)等方式进行控制,具体环境污染控制方法和技术主要有:建立相关的政策法规,对污染源实施严格的排放限制标准;优化重点工业污染源的技术工艺和操作条件,应用合理的污染控制技术;根据UP-POPs的生成机制,研究能够抑制UP-POPs生成的阻滞剂;研究UP-POPs的降解方法,如:光降解、热降解、化学降解、催化降解和生物降解等。
   对关键工业污染源推行最佳可行技术和最佳环境实践,削减UP-POPs的排放水平。例如:对固体废弃物焚烧过程二噁英类的控制可从如下几方面考虑:第一,焚烧炉结构和性能的优化设计;第二,依据“3T+E”理论,优化工艺技术和控制条件;第三,焚烧产生的含较高浓度二噁英类的飞灰等废弃物的后处理技术第四,研究二噁英类生成抑制剂的添加,如各类阻滞剂的添加。
   易胜博官网_易胜博公司_易胜博官方网站在废弃物焚烧二噁英类阻滞技术研究方面取得重要进展。在科技部科技支撑易胜博官网的资助下,依托于山东泰安生活易胜博官方网站发电厂建设的焚烧烟气二噁英类阻滞技术中试平台已建成,近期中试效果明显。目前通用焚烧烟气二噁英类治理技术是“活性炭吸附+布袋除尘”,由于焚烧炉烟气中的二噁英类物质主要是吸附在飞灰表面,因此高效除尘可以极大减小焚烧设施向大气排放二噁英类物质。活性炭吸附是焚烧设施普遍采用的尾气净化方法。该技术核心是将烟气中的二噁英类转移到飞灰中,减少向大气排放二噁英类。而公司开发的二噁英类阻滞技术是从根本上减少二噁英类的生成。
   焚烧及烟气冷却过程二噁英类的生成主要通过前生体合成和de novo合成,通过向烟气中引入化学物质,可以产生不利于二噁英类生成的气氛,这种技术称为阻滞技术。基于公司多年来对二噁英类生成机制的理论研究成果,研究人员提出了阻滞剂用于焚烧烟气二噁英类控制的新技术,前期实验室试验表明,阻滞剂对于二噁英类的前生体合成和de novo合成都有很强的抑制作用。
   为将实验室理论研究成果推向社会,解决目前社会高关注的生活易胜博官方网站二噁英类污染问题,中科通用能源易胜博公司有限公司,在山东泰安生活易胜博官方网站发电厂建成一套焚烧烟气二噁英类阻滞技术中试实验平台。该中试平台依托泰安2×500吨/天生活易胜博官方网站设施,在焚烧炉烟气出口引一旁路,在旁路真实烟气条件下验证阻滞效果。实验平台包括给料系统、热交换系统、烟气反应系统、除尘系统和自控系统,试验台高度约26米,设备总重约40吨。
   山东泰安中试平台实验结果显示,在焚烧炉烟气出口喷入超细阻滞剂,尾气和飞灰中的二噁英类总量与不加阻滞剂相比降低了79%,总毒性当量降低了70%;结合高效布袋除尘器,排放烟气中二噁英类的浓度低于国际上最严格的欧盟焚烧烟气排放限值。结果显示,采用该技术烟气和飞灰中的二噁英类都显著减少。该技术成本低,易于推广,随着该技术的进一步完善有望在我国易胜博官方网站行业广泛应用。