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医疗废物焚烧过程二恶英生成抑制和焚烧炉环境影响研究

严密  
【摘要】:相对城市生活垃圾焚烧炉,医疗废物焚烧炉的二恶英排放浓度更高,需要更严格的控制和管理。为正确了解中国当前医疗废物焚烧炉二恶英排放和控制水平,探索具有实用性的二恶英控制技术,并全面认识医疗废物焚烧炉运行对周围环境中二恶英浓度分布的影响,本文开展了大量的研究工作,得到了一系列具有价值的结论,主要包括: 1)根据调查,当前我国医疗废物焚烧炉烟气二恶英排放浓度满足欧盟排放标准率只有9.52%,实现国标的排放率为42.86%,未能达标排放达到了47.62%。同时经测算得到目前大型医疗废物焚烧炉二恶英的总排放因子约为248.7μg I-TEQ/t.实际医疗废物焚烧炉布袋前烟气中氯苯和PCDD/Fs(毒性,TEQ)具有良好的相关性,相关系数(R2)大于0.8。 2)包括温度、水分、催化剂、氯源和氧含量等在内的PCDD/Fs合成的关键因素对氯苯生成的影响与对PCDD/Fs的作用非常相似。氯苯的最优合成温度在350~400℃;一定量的水能促进飞灰合成氯苯,但降低了氯代系数。这些关键因素对CBz和PCDD/Fs作用的相似性,被认为是氯苯和二恶英具有相关性的主要原因。 3)多种含氮化合物在多种工况、多种热过程中都对氯苯的生成表现出抑制能力。例如5%硫酸铵对模拟飞灰合成氯苯的抑制能力达到了98.1%。由于氯苯也是环境的污染物,在水体和土壤中有严格的标准,并且五氯苯和六氯苯也是POPs,所以需要控制废物焚烧的氯苯排放。 4)尿素和硫酸铵加入飞灰或和废物混合焚烧均使二恶英的生成量出现了显著的降低。如5%硫酸铵使模拟飞灰合成PCDD/Fs (TEQ)的量降低了98.5%(98.0%)。创新性提出并验证了污泥干化气对飞灰合成氯苯和二恶英的抑制能力,以及干污泥和医疗废物共焚烧对二恶英排放控制的作用。多种技术手段探索了含氮抑制剂对二恶英的抑制机理,认为硫酸铵主要作用于催化剂,而尿素主要减少由Deacon反应合成的氯气。 5)对某特定医疗废物焚烧炉周围土壤中二恶英浓度进行了为期五年的跟踪监测。研究结果显示焚烧炉运行后,周围土壤中二恶英的浓度出现了增加。焚烧炉运行前的2007年土壤样品平均二恶英含量为205.11pg/g(1.09pg I-TEQ/g),2011年达到了308.77Pg/g(4.14pg I-TEQ/g)。并且焚烧炉运行后各土壤采样点的平均增长量和采样点与焚烧炉烟囱的距离呈现出指数关系,即增长量随着距离增加出现指数降低,建议设置500-600m半径的安全距离。空气样品采集和检测也显示厂区空气中具有较高的二恶英含量,建议应对工作人员进行严格的工作防护措施。


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