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          垃圾焚燒廠啟爐階段二惡英排放不容忽視

          瀏覽量:925 發布時間:2018-07-21 15:03:52

          2015年12月,國際著名學術期刊Chemosphere刊載了臺灣“國立”中央大學和大陸浙江大學兩校研究人員合作的一篇有關生活垃圾焚燒廠二噁英(PCDD/Fs)排放的論文。作者在文中指出通過傳統的煙道采樣方法(每年采樣一次,每次采樣3-6小時)得出的PCDD/Fs年度排放結果并不能有效代表焚燒廠全年運行的情況——包括啟停爐工況和時有發生的燃燒故障。

          根據之前臺灣環保署(Taiwan EPA)的調查,啟爐階段PCDD/Fs的排放量要顯著高于焚燒廠正常工況下的排放量。為了調查啟爐階段和正常工況下生活垃圾焚燒廠的二噁英排放情況,研究人員自主研發了一套連續采樣裝置,這套裝置符合美國環保署的相關方法標準(U.S. EPA Method 23),經實踐證明能方便、有效且可信地搜集過渡狀態下生活垃圾焚燒廠的排放數據。

          論文的研究對象位于臺灣北部,是一座具有兩條生產線、處理能力為600噸/天的大型生活垃圾焚燒廠。焚燒廠的空氣污染控制措施包括選擇性非催化還原工藝、半干吸收器以及活性炭噴射+袋式過濾系統。

          研究人員分別于2011年10月12日~10月25日和2012年4月25日~2012年5月8日進行了兩輪啟爐階段的采樣活動。各采樣點分別位于每個空氣污染控制裝置的入口和出口處:1號采樣點(SP1)位于半干吸收器的入口、2號采樣點(SP2)位于活性炭注入+袋式過濾系統的入口、3號采樣點(SP3)位于尾氣排放的煙道內,各點的位置如圖1所示。

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          ?圖1 采樣點分布圖

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          研究發現,在正常運行的條件下,SP1的PCDD/F濃度是7.35ng TEQ/Nm3,明顯高于排放限值(0.1ng TEQ/Nm3),而經過半干吸收器(SP2)后PCDD/F濃度顯著下降至2.27~3.21ngTEQ/Nm3(平均值為2.87±0.42ng TEQ/Nm3)。再經過活性炭噴射+袋式過濾器系統之后,進入煙道的尾氣中PCDD/F濃度更降至0.042~0.065ng TEQ/Nm3,達到了排放限值的要求。

          有意思的是,在半干吸收器的入口處,PCDD/Fs無論是以毒性當量計還是以總質量計,均主要存在于氣相中,而經過半干吸收器的處理之后,盡管氣相中的PCDD/Fs仍對毒性當量貢獻較多,但固相和氣相中的PCDD/Fs的濃度已相差不大,說明已有相當一部分的二噁英從氣相轉移到了固相中。

          經過活性炭噴射+袋式過濾器系統之后,PCDD/Fs的去除效率達到了98.1%,氣相和固相PCDD/Fs的除去率分別是97.6%和98.9%。進一步的研究發現,氣相中的PCDD/Fs主要是氯含量較低的PCDD/F同系物,而固相中則主要是氯含量較高的PCDD/F同系物,這是因為氯含量較高的同系物沸點要高于氯含量低的同系物

          如(圖2)

          生活焚燒廠垃圾正常運行條件條件下活性炭注入和袋式過濾系統入口和出口處PCDD/Fs毒性當量(TEQ)在氣相和固相的分布情況(橫坐標為二惡英同系物,縱坐標為TEQ分布百分比)

          ??不同于正常運行時的情況,啟爐階段焚燒廠排放煙氣中的PCDD/F濃度會隨運行時間的增加,呈現出明顯下降的趨勢。由圖3、圖4可以看出,第1輪采樣期的第1次采樣(No.1-1)及第2輪的第1次(No.2-1)采樣的PCDD/Fs濃度有著顯著的不同,分別是0.525和1.45 ng I-TEQ/Nm3,但兩者均遠高于排放限值。直到啟動后的第12天(第1輪采樣期)和第9天(第2輪采樣期),煙氣PCDD/Fs濃度才降到了排放標準的限值之下。

          通過對排放量的計算發現,由于No.2-1的PCDD/Fs排放濃度最高,這一天的PCDD/Fs排放量也是所有連續采樣過程當中的最高值,達到了3.00mg TEQ。不過,從No.2-1到No.2-3過程中,PCDD/Fs的排放濃度經歷了快速的下降(從1.45 ng TEQ/Nm3降至0.142 ng TEQ/Nm3),這一快速的下降過程最終使得兩輪采樣期的總排放量彼此相近,分別為5.40(第1輪)和5.51(第2輪)mg TEQ。

          圖3.第1輪采樣期PCDD/Fs排放濃度隨時間的變化(橫坐標

          為啟動之后的天數,左側縱坐標為PCDD/Fs濃度,右側縱坐標為TEQ在氣-固兩相中的分布百分比)

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          4. 第2輪采樣期PCDD/Fs排放濃度隨時間的變化(橫坐標為啟動之后的天數,左側縱坐標為PCDD/Fs濃度,右側縱坐標為TEQ在氣-固兩相中的分布百分比)

          ???由于所調查的垃圾焚燒廠每年需要進行兩次維護,即意味著每年需要經歷兩次啟爐工況,因此每年啟爐階段的PCDD/Fs排放量便達到10.91mg TEQ。作者以此為基礎,再根據2011年所報道的臺灣平均每臺焚燒裝置(incinerating unit)的年啟爐次數為4.75,由此可以計算出每臺焚燒裝置每年在啟爐階段產生的PCDD/F排放量為25.9mg TEQ。又根據正常工況下的排放濃度(0.056 ng TEQ/Nm3),氣流量(86160 Nm3/小時)和運行時間(7522小時/年),可計算出每臺焚燒裝置在正常工況下每年產生的排放量為36.2 mg TEQ。由此可見,垃圾焚燒廠啟爐階段二噁英排放量對二噁英總排放量有著重要的貢獻。

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