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典型行业PCDD/Fs排放特征及其控制研究

邹川  
【摘要】:二噁英类物质(PCDD/Fs)是人类生产生活过程中无意产生的一类化合物,具有很强的生物毒性、环境稳定性和生物累积性,对生态系统和人体健康造成极大的潜在威胁。PCDD/Fs排放源包括废物焚烧、钢铁和其它金属生产、发电和供热、矿物产品生产、交通、非受控燃烧过程、生产和使用化学品过程等,而且不同排放源其排放的二噁英特征也有所区别。研究典型行业生产过程PCDD/Fs排放特征和浓度对于了解PCDD/Fs生成机理,界定排放源责任及评估污染控制措施有效性具有重要的意义。 本论文选取固体废物焚烧、有色金属再生和钢铁生产等二噁英典型排放源为研究对象,其中固体废物焚烧包括流化床、炉排炉生活垃圾焚烧炉和医疗废物焚烧炉,有色金属再生行业又分为再生铝、再生铜、再生铅,钢铁生产行业分为电弧炉炼钢和铁矿石烧结,对比研究上述排放源排放烟气和飞灰中PCDD/Fs浓度水平及特征分布,探讨生产工艺和污染控制措施对PCDD/Fs排放情况的影响。研究结果如下: (1)典型行业烟气和飞灰中排放PCDD/Fs平均毒性当量浓度对比 烟气测定结果表明,国内固废焚烧设施、金属再生行业和炼钢企业二噁英排放浓度和排放量较高,且个体行业之间差异较大,各排放源烟气排放PCDD/Fs平均毒性当量浓度顺序为:流化床垃圾焚烧(9.85ng I-TEQ/Nm~3)再生铝(1.47ng I-TEQ/Nm~3)医疗废物焚烧(1.15ng I-TEQ/Nm~3)再生铜(1.13ng I-TEQ/Nm~3)>炉排炉垃圾焚烧(0.43ngI-TEQ/Nm~3)铁矿石烧结(0.22ng I-TEQ/Nm~3)电弧炉炼钢(0.18ng I-TEQ/Nm~3)再生铅(0.04ng I-TEQ/Nm~3)。 流化床垃圾焚烧炉排放PCDD/Fs浓度高于炉排炉式垃圾焚烧炉;再生铅和再生铜金属行业排放PCDD/Fs浓度相对较高。 飞灰与烟气中PCDD/Fs浓度相关关系不明显,飞灰中PCDD/Fs排放毒性当量浓度由高到低分别为:再生铜(30.31μg I-TEQ/kg)医疗废物焚烧(26.03μg I-TEQ/kg)再生铝(14.73μg I-TEQ/kg)垃圾焚烧(4.27μg I-TEQ/kg)再生铅(13.61ng I-TEQ/kg)电弧炉炼钢(1.81ng I-TEQ/kg)铁矿石烧结(1.02ng I-TEQ/kg)。 (2)排放烟气和飞灰样品中PCDD/Fs单体与总毒性当量相关性 各行业排放烟气17种PCDD/Fs单体分布特征存在一定的差异,其中2,3,4,7,8-PeCDF为最主要的毒性当量贡献单体; 不同行业排放烟气和飞灰样品中2,3,4,7,8-PeCDF与PCDD/Fs总毒性当量具有很好的相关性,其中烟气排放的PCDD/Fs与2,3,4,7,8-PeCDF毒性当量浓度的线性回归方程为y=0.913x+0.073,相关系数R2为0.9948;飞灰中线性回归方程为y=1.008x+0.448,R2为0.9506。因此在本研究所采样的范围及分析误差允许的情况下,2,3,4,7,8-PeCDF可以作为PCDD/Fs的指示物。 (3)典型二噁英排放行业污染控制措施 生活垃圾焚烧厂飞灰中二噁英含量水平>3μg I-TEQ/kg,需采取固化处理后安全填埋。同期对飞灰样品及其浸出液中重金属含量水平进行研究,发现Cu、Zn两种重金属含量最高,其中再生铜行业产生的飞灰中铜含量达到11.8%,因此该行业在实际生产过程中飞灰可回炉再利用;生活垃圾焚烧飞灰中Pb浸出毒性超过填埋限值,需经过固化处理后安全填埋。 论文还研究了小型垃圾焚烧炉焚烧烟气中PCDD/Fs排放控制,结果表明:使用活性碳滤布后,烟气中PCDD/Fs脱除效率为51.1%,而联合使用活性碳滤布和布袋除尘设施后能够脱去烟气中90%以上PCDD/Fs,且能够控制PCDD/Fs排放浓度低于0.1ngI-TEQ/Nm3。因而布袋除尘设施和活性炭滤布结合的烟气处理设施可以有效的控制垃圾焚烧炉烟气中PCDD/Fs排放浓度。


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