為了加強化學品的管理,減少化學品尤其是有毒有害化學品引起的危害,國際社會達成了一系列的多邊環境協議,其中斯德哥爾摩公約涉及永續性有機汙染物的相關規定。2001 年國際社會通過本公約,作為保護人類健康和環境免受永續性有機汙染物(POPs)危害的全球行動。POPs 是指高毒性的、持久的、易於生物積累並在環境中長距離轉移的化學品。公約於2004 年生效,目前有124 個成員國,其中包括中國。
工具/原料
二噁英
從煙氣中脫除二噁英
採用煙氣淨化裝置。溼法除塵器可有效地脫除二噁英,其主要原因在於溼法除塵器中的水帶走了煙氣中所攜帶的吸附有二噁英的微小飛灰顆粒。陳彤等[15]的實驗表明在垃圾焚燒流化床鍋爐系統中運用溼法除塵器可有效地脫除煙氣中的二噁英,但溼法除塵的廢水和水中的廢渣仍需進一步處理。 由於布袋除塵器要求執行溫度較低(250 ℃以下),在這種溫度較低的情況下焚燒爐內生成的二噁英主要以固態形式存在,設定高效除塵器可以除去大部分的二噁英。實踐證明,採用布袋除塵器去除二噁英的效果更好。丹麥曾於1988年將已有的電收塵器更換成布袋除塵器取得了良好效果。
活性炭吸附。活性炭由於具有較大的比表面積,所以吸附能力較強,不但能吸附二噁英類物質,還能吸附NOX、SO2和重金屬及其化合物。其工藝主要由吸收、解吸部分組成,目前有兩種常用方法,一種是在布袋除塵器之前的管道內噴入活性炭,另一種是在煙囪之前附設活性炭吸附塔。一般控制其處理溫度為130~180 ℃,吸附塔處理排放煙氣的空速一般為500~1500 h-1。將廢棄活性炭送入焚燒爐高溫焚燒可以處理掉被吸附的二噁英,但活性炭中的Hg會回到煙氣中,需要通過其它方法脫除。這種煙氣脫除二噁英的方法通過調節活性炭的量和溫度可以達到較高的二噁英脫除率,但活性炭的消耗增加了執行費用。
催化分解。一些催化劑,如V、Ti和W的氧化物在300~400 ℃可以選擇性催化還原(SCR)二噁英。Ide等[17, 18]採用TiO2–V2O5–WO3催化劑在SCR裝置中研究了垃圾焚燒煙氣中二噁英和相關化合物的分解。實驗結果表明,90%以上的二噁英高分解轉化或較高分解轉化,且氣態組分的分解轉化要高於粒子組分的分解轉化。 由於考慮催化劑中毒問題,SCR通常安裝在溼式洗滌塔和布袋除塵器之後,煙氣在布袋除塵器出口溫度一般為150 ℃,在此溫度下無法進行二噁英的催化還原,所以需要對煙氣再進行加熱,從而增加了成本。
化學處理。可在煙氣中噴入NH3以控制前驅物的產生或噴入CaO以吸收HCl,這兩種方法已被證實有相當大的去除二噁英能力。 Siret等採用兩階段溼式洗滌塔,其中第一階段噴入石灰(CaO)脫除酸性氣體,第二階段噴入蘇打、碳和專用新增劑用來破壞二噁英。這種裝置對煙氣中的二噁英的脫除率達到98%以上,同時可破壞整個系統所排放氣體中84%的二噁英。
煙氣急冷技術。燒爐尾部煙氣溫度一般為200~300 ℃,二噁英在300 ℃左右形成的速率最高,如果對煙氣溫度進行迅速冷卻,從而跳過二噁英易生成的溫度區,可大大減少二噁英的形成。流化床焚燒垃圾中尾部煙氣溫度冷卻實驗表明,煙氣溫度急速冷卻到260 ℃以下時可以抑制二噁英的形成。煙氣溫度冷卻速率對抑制二噁英影響較大,冷卻速率越大,二噁英形成越少。
電子束照射。使用電子束讓煙氣中的空氣和水生成活性氧等易反應性物質,進而破壞二噁英的化學結構。日本原子能研究所的科學家使用電子束照射煙氣的方法分解、清除其中的二噁英,取得了良好效果。