基于污泥掺烧的某生活垃圾焚烧厂烟道气、飞灰及炉渣中的二噁英特征

以我国南方某生活垃圾焚烧厂掺烧10%市政污泥的生活垃圾为研究对象,对前/后口废气、飞灰、炉渣及用于掺烧的污泥中17种二噁英的含量进行了测定,并分析了其指纹分布特征.结合焚烧工况及处理设施,从生成机理角度探讨了二噁英的排放特征、毒性当量浓度主成分特征及主要单体的排放因子线性关系.结果表明:掺烧10%的市政污泥后,废气中二噁英的去除率为99.4%,低于国家排放标准;固体废物中二噁英含量为飞灰炉渣污泥.这说明采用高温焚烧和"活性炭喷射+布袋除尘"装置不会影响掺烧10%污泥的达标排放.指纹分布特征表明,前口废气以1,2,3,4,6,7,8-Hp CDF和OCDD为主,后口废气以OCDD和OCDF为主;飞灰、炉渣及污泥中的主要单体为OCDD、1,2,3,4,6,7,8-Hp CDD、OCDF、1,2,3,4,6,7,8-Hp CDF.主成分分析显示,前口废气和飞灰中的二噁英毒性分布特征相似;炉渣和污泥的毒性分布特征相似;后口废气有自身的特征.这说明在相同工况条件下,经同一设施处理的废物中二噁英排放特征相似.排放因子分析表明,2,3,4,7,8-Pe CDF和1,2,3,6,7,8-Hx CDF、1,2,3,6,7,8-Hx CDD和1,2,3,7,8,9-Hx CDD与总毒性排放因子具有较强的线性关系,且呋喃类(PCDFs)强于二噁英类(PCDDs).     

南方地区典型生物质燃烧锅炉二噁英排放污染特征

选取南方典型生物质燃烧锅炉,采集大型、中型和小型生物质燃烧锅炉排放的二噁英,进行样品前处理和高分辨气相/高分辨质谱分析,结果显示:大型生物质燃烧锅炉企业排放的二噁英颗粒相和气相浓度范围为4.85~20.6pg/m~3和21.3~45.2pg/m~3,总浓度均值为40.8pg/m~3,低于中型企业排放的颗粒相和气相二噁英浓度34.3~3976pg/m~3和99.6~3261pg/m~3,总浓度均值2470pg/m~3,小型生物质燃烧锅炉排放的二噁英浓度最高,颗粒相和气相二噁英的浓度范围为441~43081pg/m~3和545~5553pg/m~3,总浓度均值为16234pg/m~3.生物质燃耗锅炉排放烟气中气相和颗粒相的二噁英同系物分布特征显示.大型企业颗粒相和气相中贡献率高的单体均为Hp CDF和OCDD.其贡献率分别为:16.0%~44.7%和14.0~62.9%.中型和小型企业颗粒相和气相贡献率较大的单体为Hx CDF、Hp CDF和Pe CDF、Hx CDF,其贡献率分别为:10.0%~29.3%、8.0%~20.9%和12.4%~44.0%、17.0%~31.4%.生物质燃烧锅炉排放的二噁英I-TEQ分布特征显示PCDFs的I-TEQ量要大于PCDDs,二噁英颗粒相中I-TEQ贡献率较大为2,3,4,7,8-Pe CDF和1,2,3,7,8-Pe CDD,气相则还包括了贡献率较大的2,3,7,8-TCDD.2,3,4,7,8-Pe CDF与二噁英的颗粒相、气相和总浓度之间存在显著线性关系,R2分别达到了0.999、0.980和0.991,可作为二噁英研究的指示物.     

两种典型生活垃圾焚烧炉烟气中二 相态分布特征

采集了机械炉排焚烧炉和循环流化床焚烧炉两种典型生活垃圾焚烧炉排放烟气样品,应用高分辨气相色谱/高分辨质谱(HRGC/HRMS)同位素内标稀释法分别测定了烟气不同相样品中17种2,3,7,8-位氯取代的PCDDs/PCDFs同类物的含量.结果表明,两种炉型中PCDDs/PCDFs同类物及毒性当量贡献率在冷凝水相中所占的比例均在85%以上,远远高于在滤筒相和XAD-2树脂相中所占的比例,机械炉排炉焚烧排放烟气中∑PCDFs与∑PCDDs的比值为0.77;而循环流化床焚烧排放烟气∑PCDFs与∑PCDDs的比值为5.28.机械炉排炉焚烧烟气三相中OCDD为优势分布,尤其是滤筒相中OCDD的百分比含量高达51.1%.流化床焚烧炉焚烧烟气滤筒、树脂、冷凝水相中没有出现某个单体对总浓度具有绝对优势的贡献.机械炉排焚烧炉和循环流化床焚烧炉排放的烟气中PCDFs的毒性当量贡献最大,尤其是单体2,3,4,7,8-PeCDF对总毒性当量的贡献均在30%以上.     

两种典型生活垃圾焚烧炉烟气中二噁(口英)相态分布特征

采集了机械炉捧焚烧炉和循环流化床焚烧炉两种典型生活垃圾焚烧炉排放烟气样品,应用高分辨气相色谱/高分辨质谱(HRGC/HRMS)同位素内标稀释法分别测定了烟气不同相样品中17种2,3,7,8-位氯取代的PCDDs/PCDFs同类物的含量.结果表明,两种炉型中PCDDs/PCDFs同类物及毒性当量贡献率在冷凝水相中所占的比例均在85％以上,远远高于在滤筒相和XAD-2树脂相中所占的比例,机械炉排炉焚烧排放烟气中∑PCDFs与∑PCDDs的比值为0.77;而循环流化床焚烧排放烟气∑PCDFs与∑PCDDs的比值为5.28.机械炉排炉焚烧烟气三相中OCDD为优势分布,尤其是滤简相中OCDD的百分比含量高达51.1％.流化床焚烧炉焚烧烟气滤筒、树脂、冷凝水相中没有出现某个单体对总浓度具有绝对优势的贡献.机械炉排焚烧炉和循环流化床焚烧炉排放的烟气中PCDFs的毒性当量贡献最大,尤其是单体2,3,4,7,8-peCDF对总毒性当量的贡献均在30％以上.     

几种可能来源对广东某地空气中二噁英的影响

采用高分辨气相色谱法/高分辨质谱法(HRGC/HRMS)对广东某地生活垃圾焚烧厂烟道气及周边环境空气和可能来源的环境空气中17种二噁英进行了分析.讨论了所有样品中同系物、主要毒性贡献体的特性.并运用主成分和聚类分析法,探究了焚烧厂周边监测点位与焚烧厂排放烟气及可能来源的关系.结果表明周边空气中二噁英浓度低于焚烧厂烟道气,且不受主导风向的影响.在调查基础上,推断轮胎厂及露天焚烧为可能污染源.轮胎厂二噁英浓度均低于上风向监测点,露天焚烧空气中二噁英高于厂界外监测点.对各同类物百分比分析可知,烟道气和所有空气中主要同类物为OCDD、1,2,3,4,6,7,8-Hp CDD及1,2,3,4,6,7,8-Hp CDF,但空气中同类物还包括OCDF;焚烧厂周边监测点与轮胎厂空气中二噁英单体百分浓度相似,烟气与露天焚烧中二噁英单体分布相似.进一步研究表明所有空气样品中单体1,2,3,7,8-Pe CDD和2,3,4,6,7,8-Hx CDF与总毒性当量浓度的线性相关系数分别为0.95和0.75,相关性较强.主成分分析及聚类分析表明垃圾焚烧厂对周边空气产生影响,轮胎厂对上风向产生影响,露天焚烧对厂界影响较小.     

生活垃圾焚烧炉湿法洗涤后烟气二噁英的排放特征

现场采样分析了4个生活垃圾焚烧炉烟气通过湿法洗涤后二噁英的排放浓度。结果表明:4个焚烧炉烟气和底灰中二噁英毒性当量浓度分别为1. 15～24. 88 ng I-TEQ/m~3和25. 69～231. 43 ng I-TEQ/kg,烟气中二噁英排放浓度远高于国家排放标准(0. 1 ng I-TEQ/m~3)(GB 18485—2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》)。烟气同系物分析表明,湿法洗涤后4个采样点烟气中4～8氯代PCDFs分布呈现较大的差异,但是4～8氯代PCDDs基本随氯取代数的增加而增加;底灰中4个采样点4～8氯代PCDFs和PCDDs分布相似,除了O_8CDF外,其余同系物基本随氯取代数的增加而增加。从毒性当量浓度来看,烟气和底灰中Pe_5CDF浓度占比最大,占总浓度的35. 65%～47. 02%。湿法洗涤对4～8氯代PCDFs和PCDDs的效率基本随氯取代数的增加而降低,主要原因可能是高温烟气使洗涤系统内二噁英发生了解析作用。     

医疗废物焚烧炉周边环境介质中二噁英的浓度、同系物分布与来源分析

采用高分辨气相色谱/高分辨质谱仪(HRGC/HRMS)测定了我国西北某医疗废物焚烧炉排放烟气及周边环境空气、土壤和植物样品中2,3,7,8-PCDD/Fs含量和组成,并对周边环境中二噁英来源进行了初步解析.监测结果表明烟气中二噁英毒性当量浓度(以I-TEQ计)均值为184 ng·m-3,远超医疗废物焚烧废气排放标准限值(0.5 ng·m-3),环境空气、土壤和植物样本中二噁英毒性当量浓度均值分别为7.30 pg·m-3、52.5 pg·g-1、146 pg·g-1,均处于较高的污染水平.污染源下风向上的环境空气样品中二噁英浓度明显高于上风向上样品中的浓度,下风向样品中的浓度随与污染源距离的增加呈现先升高后降低的趋势,最高浓度的样本距污染源700 m左右.烟气样品2,3,7,8-PCDD/Fs同类物单体质量浓度(毒性当量)分布特征与主导风下方向空气、土壤、植物样本中的具有较强的相似性.样本二噁英浓度空间分布特征、同类物分布特征及主成分分析数据均表明,该区域环境中二噁英主要来源于医疗废物焚烧烟气排放.     

小型生活垃圾热处理炉二恶英和重金属的排放特征

为了解小型农村生活垃圾热处理炉二恶英和重金属的排放水平,对我国广西、云南、广东部分山区农村正在运行的3种小型生活垃圾热处理炉排放的二恶英和重金属进行采样调查.结果显示,小型生活垃圾焚烧炉、气化焚烧炉、气化炉烟气二恶英排放浓度分别为0.70~24.88、3.14~4.88、0.20~0.50ng I-TEQ/Nm~3,平均排放水平为焚烧炉气化焚烧炉气化炉,而炉渣中二恶英浓度顺序正好相反.小型气化炉产生的二恶英主要存在于炉渣中,而焚烧炉和气化焚烧炉产生的二恶英主要存在炉渣和烟气中.3种不同炉型炉渣、烟气中二恶英同系物质量浓度分布特征不同,但是毒性当量浓度分布特征较相似,均以2,3,4,7,8-Pe CDF所占比例最高.3种炉型烟气中Pb的排放浓度最高,除1个焚烧炉烟气中Cd排放浓度轻微超标,其余热处理炉烟气中Pb、Cd、Cr、Hg浓度均远低于生活垃圾焚烧污染物控制标准(GB18485-2014).炉渣的毒性浸出浓度显示,3种炉型炉渣重金属浸出浓度均低于危险废物浸出毒性鉴别标准(GB5085.3-2007),不同炉型炉渣中重金属浸出特性存在一定差异性.     

固定源飞灰中PCDD/Fs的时间变化特性分析

对河北省某生活垃圾焚烧厂(固定源)飞灰中二恶英(PCDD/Fs)含量随时间的变化特性进行了分析,并结合美国、欧盟和国内排放标准限值和3种常见垃圾(医疗垃圾、生活垃圾和工业危险废弃物)以及PCDDs/PCDFs比值,分析了焚烧飞灰中PCDD/Fs特征。结果表明:2014年10月—2015年11月PCDD/Fs的TEQ变化范围为0.00322~0.671μg I-TEQ/kg,同时O8CDD(5.020%~34.19%)、2,3,7,8-T4CDF(0.764%~9.696%)和1,2,3,7,8-P5CDF(0.273%~8.575%)均在PCDD/Fs浓度中占据主要贡献率,2,3,4,7,8-P5CDF(12.12%~68.53%)在PCDD/Fs毒性当量中占据主要贡献率,并且均低于美国、欧盟和国内排放标准限值,同时发现PCDDs/PCDFs TEQ比值与焚烧垃圾类型存在一定关系;本研究样品中PCDD/Fs的合成机理符合从头反应的理论。     

火化烟气中二噁英类排放特征及其对周边环境影响研究

文章对国内不同地区8台无后处理设备和2台带有后处理设备的火化炉烟气中二噁英类的排放情况进行了研究。结果表明,8组未经后处理的烟气中二噁英类浓度范围为52.01～332.97 ng/m3,总二噁英类毒性当量浓度范围为:1.27～5.14 ng TEQ/m3,2组经后处理设备的火化机烟气中二噁英类浓度分别为16.53 ng/m3,20 ng/m3,总二噁英类毒性当量浓度分别为0.39 ng TEQ/m3,0.28ng TEQ/m3,均已降低到国标要求的0.5 ng TEQ/m3限制以下。对火化烟气中二噁英类同系物的分析表明,氯代数目多的同系物浓度要低于氯代数目少的同系物浓度。此外,对4个火葬场周边土壤中二噁英浓度的测试表明,火葬场周边土壤中二噁英浓度低于多数国家对于居住地二英土壤浓度的限制。该研究为火化烟气污染治理的进一步研究奠定了基础。     

垃圾焚烧飞灰或炉渣中二噁的分布特征

分别采集了3种生活垃圾焚烧炉产生的飞灰或熔融炉渣样品,分析了其中的二口恶口英含量及其毒性当量,并讨论了17种2,3,7,8位氯取代的二口恶口英分布特征及其对总毒性当量的贡献.结果表明,机械炉排焚烧炉产生的飞灰中二口恶口英最多,总浓度为319ng/g,毒性当量为6.7ngI-TEQ/g;其次为流化床焚烧炉,产生的飞灰中二口恶口英总浓度为38.7ng/g,毒性当量为0.8ngI-TEQ/g;气化熔融焚烧炉产生的熔融炉渣中二口恶口英很少,总浓度为38.7pg/g,毒性当量仅为1.1pgI-TEQ/g;所有的2,3,7,8位氯取代的13C同位素标记内标化合物回收率在39%~156%之间.尽管不同的垃圾焚烧炉在二口恶口英的生成量上有明显的差别,但是产生的二口恶口英同类物的归一化浓度以及对毒性当量贡献的归一化结果分布特征十分相似,表明3种垃圾焚烧炉在垃圾焚烧过程产生二口恶口英可能具有相似的反应机理.     

生活垃圾焚烧飞灰中的二英分布及指示异构体的识别

对我国4座生活垃圾焚烧炉飞灰样品中的二英分析结果表明,二英的毒性当量范围为0.34～3.80 ng/g.二英异构体的分布具有相似性,其中1,2,3,7,8-PeCDD和2,3,4,7,8-PeCDF共占毒性当量的33.6%～40.5%.结合对某生活垃圾焚烧炉长期监测结果,同一焚烧炉不同时期飞灰样品的二英毒性当量与1,2,3,7,8-PeCDD和2,3,4,7,8-PeCDF贡献值具有很好的线性相关性（r分别为0.996 3和0.997 4）,1,2,3,7,8-PeCDD和2,3,4,7,8-PeCDF可作为指示异构体用于焚烧飞灰中二英毒性的快速测定,尤其适用于同一焚烧炉的长期监测,指示因子分别为4.466?4和3.164?6;不同焚烧炉飞灰的二英毒性当量与2,3,4,7,8-PeCDF有很好的线性相关性（r=0.984?9）,2,3,4,7,8-PeCDF可作为不同焚烧炉飞灰中二英检测的指示异构体,指示因子为3.419 4.     

Removal of PCDD/Fs and PCBs from flue gas using a pilot gas cleaning system

A 100 Nm3 /hr capacity pilot scale dual bag filter (DBF) system was tested on the flue gas from an actual hazardous waste incinerator (HWI), the removal efficiency of polychlorinated dibenzo-p-dioxins and polychlorinated dibenzofurans (PCDD/Fs) and polychlorinated biphenyls (PCBs) was also studied. The first filter collected most of the fly ash and associated chlorinated organic; then activated carbon (AC) was injected and used to collect phase chlorinated organic from the gas. Concentrations of PCDD/Fs and PCBs after the DBF system were 0.07 and 0.01 ng TEQ/Nm3 , respectively, which were both far below the national emission standard. Comparing with the original single bag filter system, the PCDD/Fs concentration dropped a lot from 0.36 to 0.07 ng TEQ/Nm3 . Increasing AC feeding rate enhanced their collection efficiency, yet reduced the AC utilization efficiency, and it still needs further study to select an appropriate feeding rate in the system. These results will be useful for industrial application and assist in controlling emissions of PCDD/Fs and other persistent organic pollutions from stationary sources in China.     

电弧炉炼钢过程中二□英类的排放浓度和同类物分布

对国内某电弧炉炼钢设施的烟气和飞灰样品中二(噁)英类物质进行了采样分析.结果表明:炉内直接排烟和屋顶罩排烟烟气中的二(噁)英类毒性当量(TEQ)浓度平均值分别为0.13和0.17 ng/m3(均指I-TEQ当量);2种烟气的布袋飞灰中二(噁)英类毒性当量质量分数分别为7.5和55.0 ng/kg;PCDDs同类物的质量浓度随着氯取代数的增加而呈升高趋势,PCDFs实测质量浓度和毒性当量浓度均远大于PCDDs;排放分布特征表明,电弧炉炼钢设施排放的二(噁)英类生成机理应为从头合成反应.     

废弃物焚烧飞灰中持久性自由基与二噁英及金属的关联探究

环境持久性自由基稳定性强,在二噁英生成反应中发现其存在.为了研究实际废弃物焚烧飞灰中持久性自由基的特性,对6个不同焚烧厂布袋飞灰分别进行了持久性自由基、二噁英以及金属检测,结果表明天津医疗废物焚烧飞灰、江西南昌生活垃圾焚烧飞灰和浙江兰溪生活垃圾焚烧产生的碳黑、炉渣都含有持久性自由基.其中天津样品信号最强,检测到羟基自由基、以碳原子为中心的自由基及半醌类自由基3种信号.对比各个样品的二噁英毒性当量(以I-TEQ计)发现,江西南昌飞灰样品的最高,高达7.229 4 ng·g~(-1),而自由基信号最强的天津样品的二噁英毒性当量却仅有0.092 8 ng·g~(-1),自由基信号强弱与二噁英含量并未表现出明显的数值关系.同时样品中持久性自由基自旋浓度随着金属质量分数比重的升高也呈现升高趋势,以Al、Fe、Zn变化情况最为明显,可见自由基信号强弱与金属存在一定的关联性.此外,Zn在天津样品中含量最高(0.813 7%),是其他样品的数倍,同时该样品含有较高浓度的以氧为中心的自由基,可以推测金属Zn对持久性自由基的形成影响较大,且易形成半衰期长的自由基类型.     

再生铝?铅生产企业PCDD/Fs排放浓度与特征

研究了国内3家再生金属企业排放烟气和飞灰中PCDD/Fs排放浓度和同系物分布特征,其中两家再生铝企业?一家再生铅企业.研究结果显示:两家再生铝企业排放烟气中PCDD/Fs毒性当量浓度( I-TEQ)分别为2.14和0.88ng TEQ/Nm3,飞灰中分别为33.90和0.77ng TEQ/g;再生铅企业排放烟气和飞灰中PCDD/Fs毒性当量浓度分别为0.037ng TEQ/Nm3和0.014ng TEQ/g;两家再生铝企业排放烟气中PCDD/Fs同族体分布存在较大差异,而飞灰中PCDD/Fs同族体分布却十分相似;再生铅?铝企业排放的PCDD/Fs同系物分布特征差异较明显;且根据PCDFs与PCDDs总浓度比值大于1可以判断,二者排放PCDD/Fs的形成机理都以从头合成为主.     

硫氨磷基阻滞剂对飞灰特性的影响及对二噁英的阻滞效果

阻滞剂技术由于操作简单、成本低和效率高等优点,被广泛应用于实际生活垃圾焚烧炉,逐渐成为控制二噁英生成的重要技术之一。选取某台典型循环流化床生活垃圾焚烧炉为研究对象,通过高精度给料设备向余热锅炉两侧喷射硫氨磷基阻滞剂,研究阻滞剂对飞灰物化特性影响及其对二噁英的阻滞效果。结果表明:硫氨磷基阻滞剂对飞灰中的PCDD/Fs有很好的阻滞效果,喷射阻滞剂后飞灰中PCDD/Fs毒性当量从2.31 ng I-TEQ/g降至0.23 ng I-TEQ/g,阻滞率达到90.0%;阻滞剂主要通过减少氯源、改变飞灰粒径及表面特性等实现飞灰中二噁英的高效阻滞。此外,阻滞剂对飞灰中部分重金属有一定的固化作用,其中对Pb固化效果最好,达到49.02%。该成果可为后续硫氨磷基阻滞剂的工业化应用提供技术支撑。     

废物焚烧厂烟气中PCDD/Fs和PCNs的排放特征

采用同位素内标稀释高分辨气质联用分析法,对废物焚烧厂的烟气样品PCDD/Fs和PCNs进行了测定,分析了其排放特征以及相关性,为有组织排放的PCDD/Fs和PCNs的控制提供理论依据.实验结果表明,空白实验中未发现明显的背景干扰;样品中PCDD/Fs的采样内标回收率范围为74.0%~90.1%,提取内标的回收率范围为53.3%~120.0%,均符合US EPA23和CHN HJ77.2-2008的质量控制标准;PCDD/Fs的同系物浓度均随着氯取代数目的增加而增加,而PCNs同系物则随着氯取代数目的增加表现出先增大后减小的规律.同系物之间的皮尔森相关系数分析结果可知,这两类污染物相邻同系物相关性系数明显大于非相邻同系物相关性系数,表明低氯代同系物可能是生成高氯代同系物的一个重要途径.此外,PCNs和PCDD/Fs同系物的线性相关分析结果表明,一些PCNs化合物（PeCN、HxCN、HpCN、OCN）与某些PCDD/Fs（OCDD、PeCDF、HxCDF、HpCDF）具有良好的相关性（R²=0.55~0.78）,由此推断在废物焚烧过程中这些同系物可能具有相类似的生成机制.     

Effect of temperature and oxygen on the formation of chlorobenzene as the indicator of PCDD/Fs

Sampling and analysis of polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans(PCDD/Fs) are both time-consuming and expensive. In principle,real-time monitoring of chlorobenzene(CBz) as an indicator for PCDD/Fs could be useful to control and optimize incinerator operating conditions.To test this strategy,CBz was analyzed together with PCDD/Fs in flue gas samples collected from a hospital waste incinerator.Moreover,lab experiments were conducted to investigate the eect of temperature and oxygen on CBz formation from fly ash from the same incinerator.The experimental results demonstrate that chlorobenzene(in particular PeCBz) correlate well with PCDD/Fs,in line with previous research.The optimum temperature of CBz formation is in a range of 350 to 400°C and CBz yield increases significantly with oxygen,in line with PCDD/Fs formation.This study is useful for confirming the de novo mechanism and defining correlations between CBz and PCDD/Fs.     

多氯联苯焚烧处置时烟灰中的二噁瑛

专门用于销毁含多氯联苯（ＰＣＢｓ）固体废弃物的中试焚烧炉,焚烧排放物中含有微量剧毒二（ＰＣＤＤ／ＦＳ）．应用同位素稀释ＨＲＧＣ／ＨＲＭＳ方法测定了烟灰中的ＰＣＤＤ／Ｆｓ含量,以１７种有毒同族体的含量可计算出样品的２,３,７,８－ＴＣＤＤ毒性当量为４７．２ｎｇ／ｇ。