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垃圾焚烧飞灰二噁英的控制技术研究

彭政

   焚烧处理正逐渐成为我国生活垃圾与医疗垃圾的主要处理手段,然而由于垃圾焚烧处置过程产生二噁英这种剧毒物质,它主要通过烟气、飞灰排放进入周围环境,从而对生态环境、人民身体健康造成巨大危害,而飞灰对垃圾焚烧源排放总量的贡献率在80%以上,正是基于此本文依托教育部高等学校博士学科点专项科研基金(编号20060335129)、浙江大学学科交叉预研基金的支持,重点围绕垃圾焚烧飞灰二噁英控制技术,开展了一系列内容丰富的基础实验与理论研究,得到了一些具有现实指导意义的研究结果和研究结论。本文的主要研究内容包括如下四方面: 1)研究了医疗垃圾回转热解流化多段焚烧炉工艺段中炉渣、积灰、飞灰的物化特性与二噁英分布特征:研究发现空预器积灰中Cl和Fe含量显著高于其它灰渣,而Ca含量明显低于其它灰渣,医疗垃圾焚烧飞灰中Cl含量普遍高于生活垃圾焚烧飞灰含量。炉渣中二噁英含量极低,空预器积灰和飞灰二噁英浓度高,波动范围大,从头合成为其二噁英主要形成路径。 2)利用球磨机械化学法对典型二噁英前驱物—246三氯酚(246TCP)降解研究。研究表明:246TCP与CaO按1:16摩尔比混合,在公转速度400转/分的球磨条件下,246TCP随球磨时间的延长逐渐减少,当球磨6h时降解率高于99%,246TCP分子中部分有机氯在球磨作用下随球磨时间延长逐渐转化为离子态氯,在246TCP降解过程中除了脱氯反应,同时还发生完全降解、碳酸化、碳化反应共同实现对246三氯酚的降解。建立了磨球在行星球磨机中宏观运动轨迹模型与球磨过程微观撞击能量传递模型,探讨了球磨机运行条件与磨球撞击过程机械能之间的关系,即通过模拟计算探讨了球磨罐自转与行星球磨机公转速度比(ω/Ω)和公转速度(Ω)对球磨过程撞击速度、撞击频率、撞击能、机械能转化的影响,结果表明ω/Ω=1.15时可以获得最大撞击能。 3)开展了球磨机械化学降解医疗垃圾焚烧飞灰二噁英的试验研究,结果表明CaO与飞灰按0.06~1.5混合比例混合,经过一定的球磨条件下处理,飞灰中的二噁英的毒性当量浓度和总浓度降解率,随CaO含量的增加而增加,分别为40.6~59.0%和28.8~60.4%。对两种不同医疗垃圾焚烧飞灰直接球磨实验和利用去除了本身所含二噁英的飞灰作基质加入OCDD、OCDF后球磨实验,得到飞灰中二噁英均显著降解的结果,基于此结果提出飞灰本身组成在二噁英球磨降解过程起到类似CaO脱氯还原剂或降解催化剂作用的观点。 4)在管式炉上进行了医疗垃圾焚烧飞灰二噁英的低温热降解实验研究:飞灰在流动氮气氛和静态空气氛的不同温度区间均发生了二噁英的合成和降解反应。但两种气氛在二噁英合成、降解程度以及趋势上呈现明显差异。从头合成为二噁英的主要生成方式。综合比较两种气氛条件表明在静态空气氛450℃条件下,1h的处理时间是医疗垃圾焚烧飞灰二噁英降解的最佳条件,飞灰二噁英总量与毒性当量降解率高于99%。在半工业性飞灰二噁英低温热降解处理系统中,对不同医疗垃圾焚烧飞灰处理结果表明简易炉排飞灰二噁英平均降解率高于流化床飞灰,降解效率随处理时间延长而提高,水冷方式降解效率高于空冷方式。二噁英总浓度降解率在97.2~99.8%间变化,毒性当量浓度降解率在94.1~99.1%间变化,处理后飞灰达到世界通行的居住土壤控制标准。该处理技术是一种实现减少二噁英排放总量的有效手段。以本中试实验系统设备投资、运行参数为基准,对实际医疗垃圾焚烧厂飞灰二噁英处理系统进行了经济性分析。……   
[关键词]:二噁英;医疗垃圾焚烧;飞灰;控制;球磨;机械化学;低温热处理
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:浙江大学2007年