城市生活垃圾焚烧过程中二噁英的形成机理及控制技术研究

随着我国国民经济的不断发展，人民物质生活水平的逐步提高，产生的生活垃圾也与日俱增。焚烧法作为最能体现垃圾处理三大原则的技术之一，在我国的应用比例逐年增长，而垃圾焚烧中产生的有毒有机化合物——二噁英，已成为制约垃圾焚烧技术在我国发展的关键性问题。 本文主要针对生活垃圾焚烧过程中产生的二噁英的形成机理及控制技术，展开了一系列基础试验和研究工作，研究的主要内容如下： （1） 建立了基于高分辨色谱／高分辨质谱联用仪的二噁英预处理和检测方法。 （2） 针对两种典型前驱物——五氯酚和三氯苯，研究了其在飞灰表面催化生成二噁英的特性，并对各种影响因素进行了分析，比较了两者形成二噁英的速率，得出了三氯苯属于反应活性低的二噁英前趋物的结论。 （3） 采用进行过不同方式处理过的垃圾焚烧厂布袋飞灰作为反应基质，针对二噁英从头合成中的几个重要影响因素进行了研究，结果表明，飞灰中不可提取有机氯OCl是最能促进二噁英生成的氯源。采用主成分方法分析了飞灰的物化特性和二噁英之间的关系，得出二噁英与毒性当量、飞灰的比表面积以及氯含量之间存在正相关，与pH值之间存在负相关，与飞灰中的金属元素铁、锌之间也有一定的负相关关系，而与碳、铜的关联则不大。 （4） 对固、液、气三相中的二噁英分别采用了不同的降解技术研究了二噁英的分解途径及机理。固相，指飞灰，采用了低温热处理技术，研究了气氛、温度、时间、飞灰种类等因素对二噁英分布特性的影响，可以得出的结论为：飞灰中PCDFs的降解率高于PCDDs；在采用Hagenmaier工艺处理高浓度二噁英飞灰时，必须在烟气出口采取必要的措施脱除气相中的二噁英；在同样的温度条件下，无气流通过，即管路封闭时，飞灰中的二噁英降解最为明显，飞灰中的二噁英总量和I-TEQ值的降解率分别为91.70％、98.84％。液相，通过对OCDD和OCDF在正己烷溶液中的紫外光解、飞灰甲苯提取液的紫外光解以及五氯酚燃烧产物中二噁英的紫外光解试验研究，得出：OCDD和OCDF在正己烷中的紫外光解过程均符合一级反应动力学方程，OCDD在正己烷溶液中优先在侧位（2-，3-，7-，8-）脱氯，而OCDF的光解脱氯反应优先发生在邻位（1-，4-，6-，9-）上；飞灰抽提液中PCDD／Fs的总量和毒性当量的值基本随着紫外光解时间的增加而降低，飞灰中二噁英的紫外光解并不是单一的还原脱氯反应，而是较为复杂的各种化学反应；五氯酚燃烧产物中除了二噁英以外，还含有其它低氯的氯酚，如四氯酚，在光解时也有可能生成二噁英，因此，对于五氯酚燃烧生成的二噁英采用光解的方法并不十分有效。气相，针对五氯酚燃烧产生的烟气，通过对不同温度下五氯酚燃烧生成烟气中二噁英的紫外光降解和光氧化降解试验研究，可以得出：五氯酚燃烧生成的烟气中的二噁英的光解途径主要以脱氯为主。UV／O3氧化技术对气态中的二噁英降解最为有效，且主要是由于产生的羟基自由基与二噁英发生亲电加成反应的结果。 （5） 对商用垃圾焚烧炉烟气中二噁英的检测结果表明：采用垃圾与煤混合燃烧的流化