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(口恶)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(口恶)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(口恶)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(口恶)英的去除率为99.4%,低于国家排放标准;固体废物中二(口恶)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-HpCDF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-HpCDD、OCDF、1,2,3,4,6,7,8-HpCDF.主成分分析显示,前口废气和飞灰中的二(口恶)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(口恶)英排放特征相似.排放因子分析表明,2,3,4,7,8-PeCDF和1,2,3,6,7,8-HxCDF、1,2,3,6,7,8-HxCDD和1,2,3,7,8,9-HxCDD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(口恶)英类（PCDDs）.     

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.     

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.     

垃圾焚烧厂周边大气二噁英含量及变化特征——以北京某城市生活垃圾焚烧发电厂为例

2013年4月至2014年1月对北京市某生活垃圾焚烧厂周边4km范围内5个采样点环境空气中二噁英含量、组成特征及季节变化特征进行了分析.结果表明该垃圾焚烧厂周边环境空气中PCDD/Fs质量浓度的变化范围为8.3~115pg/m³,毒性当量(TEQ)变化范围为0.11~1.9pg I-TEQ/m³,其中秋季1个采样点和冬季全部采样点超出日本环境空气质量标准限值(0.6pg I-TEQ/m³).1,2,3,4,6,7,8-HpCDF和OCDF均是四季空气中PCDD/Fs质量浓度的主要贡献单体,而2,3,4,7,8-PeCDF是总TEQ贡献最大的单体.空间分布特征表现为近源点位(~400m)浓度水平较高而其他点位(>1000m)浓度水平与距污染源距离远近没有显著相关性;季节变化特征表现为冬季值显著高于其他季节,分析可能与冬季采暖及大气扩散条件差导致的大气整体污染较重有关.样品中二噁英同族体及异构体分布指纹谱图与焚烧设施排放烟气存在差别,主成分分析(PCA)源解析结论与指纹谱图特征分析结论一致,体现为多种污染源共同作用的影响.二噁英呼吸暴露剂量估算结果表明该区域人群呼吸暴露风险总体处于较为安全的水平(0.034~0.161pg I-TEQ/(kg·d)),但仍需关注大气重污染天气发生时的呼吸暴露风险.     

等离子体技术在处理垃圾焚烧飞灰中的应用研究

对飞灰进行TCLP重金属浸出试验,发现重金属Cd的浸出浓度达到0.322 5 mg/L,高出国家规定的毒性浸出标准(Cd:0.3mg/L),采用美国EPA规定的1613方法分析飞灰中的二(噁)英含量,其毒性当量I-TEQ为0.45 ng/g.利用直流双阳极等离子体电弧对飞灰进行熔融处理,对得到的熔渣进行分析,结果表明,飞灰经过熔融处理后,重金属的浸出浓度得到很好的控制,远低于毒性浸出标准,飞灰中的二(噁)英毒性当量I-TEQ接近91.6%被降解消除,得到的熔渣呈非结晶质的玻璃质结构,具有非常致密的微观结构.     

Atmospheric emission characterization of a novel sludge drying and co-combustion system

A novel system combining sludge drying and co-combustion with coal was applied in disposing sludge and its atmospheric emission characteristics were tested. The system was composed of a hollow blade paddle dryer, a thermal drying exhaust gas control system, a 75 tons/hr circulating fluidized bed and a flue gas cleaning system. The emissions of NH3, SO2, CH4 and some other pollutants released from thermal drying, and pollutants such as NOx, SO2 etc. discharged by the incinerator, were all tested. Polychlorinated dibenzo-p-dioxins and polychlorinated dibenzofurans （PCDD/Fs） in the flue gas from the incinerator were investigated as well. The results indicated that the concentrations of NOx and SO2 in the flue gas from the incinerator were 145 and 16 mg/m^3, respectively, and the I-TEQ concentration of 2,3,7,8-substitued PCDD/Fs was 0.023 ng I-TEQ/Nm^3. All these values were greatly lower than the emission standards of China. In addition, there was no obvious odor in the air around the sludge dryer. The results demonstrated that this drying and co-combustion system is efficient in controlling pollutants and is a feasible way for large-scale treatment of industrial sludge and sewage sludge.     

Emission characteristics of dioxins, furans and polycyclic aromatic hydrocarbons during fluidized-bed combustion of sewage sludge

Pre-dried sewage sludge with high sulfur content was combusted in an electrically heated lab-scale fluidized-bed incinerator. The emission characteristics of polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDDs), polychlorinated dibenzofurans (PCDFs) and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) were studied. Coal and calcium oxide (CaO) were added during the sewage sludge combustion tests to optimize combustion conditions and control SO2 emission. The results indicated that the flue gases emitted during mono-combustion of sewage sludge were characterized by relatively high concentrations of SO2, NOx and organic pollutants, due to the high sulfur, nitrogen, and volatile matter content of sewage sludge. The total 16 USEPA priority PAHs and 2,3,7,8-substituted PCDD/Fs produced from sewage sludge combustion were found to be 106.14 g/m3 and 8955.93 pg/m3 in the flue gas, respectively. In the case of cocombustion with coal (msludge/mcoal = 1:1), the 16 PAHs and 2,3,7,8-substituted PCDD/Fs concentrations were markedly lower than those found during mono-combustion of sewage sludge. During co-combustion, a suppressant e ect of CaO on PCDD/Fs formation was observed.     

生活垃圾焚烧厂周边环境空气中PCDD/Fs含量及分布特征

对我国某工业区生活垃圾焚烧厂周边5km范围内14个采样点环境空气中四氯~八氯代二 英(2,3,7,8-PCDD/Fs)含量及其组成特征进行了分析.结果表明该垃圾焚烧厂周边环境空气PCDD/Fs浓度的变化范围为1.74~15.2pg/m3(0.156~1.44pg I-TEQ/m3),均值为4.60pg/m3(0.426pg I-TEQ/m3),其中3个点位接近或超出日本环境空气质量标准限值(0.6pg I-TEQ/m3),表明某些区域处于一个较高的污染水平;最大浓度点位于焚烧设施下风方向1.3km处,与AERMOD预测的最大落地浓度位置一致.1,2,3,4,6,7,8-HpCDF和OCDD是空气中二 英质量浓度主要贡献因子,而2,3,4,7,8-PeCDF是毒性当量浓度的主要贡献因子.样品中二 英同族物分布的指纹特征显示出可能受MSWI源影响点位与非MSWI影响(或受此源影响较小)点位的区别.主成分分析(PCA)源解析结论与空间分布以及指纹特征分析结论基本一致,且更具体地判断MSWI的影响点位,在一定程度上说明了此方法的可靠性.二 英呼吸暴露剂量估算结果表明该区域人群二 英呼吸暴露风险总体处于较为安全的水平.     

医疗废物焚烧厂周边环境空气中二英浓度分布及其健康风险评估

于2015-2018年冬季（12月-2月）对广东省某医疗废物焚烧厂排放烟气及焚烧设施周边2.5 km范围内6个采样点分别进行了4次烟气和环境空气样品采集,应用高分辨气相色谱/高分辨质谱（HRGC-HRMS）联用技术对二（口恶）英（PCDD/Fs）浓度水平进行监测并对其组成特征进行了分析,运用主成分分析法（PCA）对周边环境空气中二（口恶）英来源进行了初步解析,同时采用VLIER-HUMAAN模型评估其对人体的健康风险.结果表明该医疗废物焚烧厂烟气二（口恶）英毒性当量浓度为0.542~21.300 ng·Nm^-3（以I-TEQ计）,排放水平较高;周边环境空气中PCDD/Fs质量浓度和毒性当量浓度变化范围分别为0.682~196.000 pg·m^-3和0.036~17.700 pg·m^-3（以I-TEQ计）,周边环境空气中PCDD/Fs浓度明显受到排放源烟气落地点的影响.空气样品中二（口恶）英同族体及异构体分布指纹谱图与该焚烧设施排放烟气类似,空气质量浓度主要贡献单体以OCDD、1,2,3,4,6,7,8-HpCDF、OCDF以及1,2,3,4,6,7,8-HpCDD为主,主要毒性贡献单体为2,3,4,7,8-PeCDF.PCA源解析结论与指纹谱图特征分析结论基本一致,该研究区域中环境空气二（口恶）英主要来源于医疗废物焚烧烟气排放.健康风险评估结果表明,该区域人群呼吸暴露风险总体处于较为安全的水平（0.0032~0.141 pg TEQ·kg^-1·d^-1）,部分个体的呼吸暴露贡献率超过了评价限值,应引起重视.     

Occurrence and impact of polychlorinated dibenzo-p-dioxins/dibenzofurans in the air and soil around a municipal solid waste incinerator

To assess the influence of polychlorinated dibenzo-p-dioxins and polychlorinated dibenzofurans(PCDD/Fs) on the environment in the vicinity of municipal solid waste incinerators(MSWIs), we determined the levels of PCDD/Fs in air and soil samples collected around a MSWI, which is the largest in China. The International Toxicity Equivalency Quantity(I-TEQ) concentrations of PCDD/Fs in air samples were from 0.0300 to 1.03 pg I-TEQ/m~3(0.445–13.6 pg/m~3), with an average of 0.237 pg I-TEQ/m~3, while in soil samples they ranged from 0.520 to 3.40 pg I-TEQ/g(2.41–88.7 pg/g) with an average of1.49 pg I-TEQ/g. The concentrations of PCDD/Fs in air and soil samples were comparable to other areas, and Pe CDFs were the dominant contributors, which was different from stack gas homologue patterns. Multivariate statistical analysis showed that PCDD/Fs emission from the MSWI did not directly affect the profiles of PCDD/Fs in air and soils, so that vehicles and unidentified emission sources should be considered. The daily inhalation levels of PCDD/Fs for children(0.0110 to 0.392 pg I-TEQ/(kg·day) and adults(0.00600 to 0.221 pg I-TEQ/(kg·day) near the MSWI were lower than the tolerable daily intake of 1.00 to 4.00 pg WHO-TEQ/(kg·day), but in winter the values were higher than in summer. These results can be used as basic data for assessing the risk of PCDD/Fs exposure in residents living around this MSWI, and more monitoring programs and studies should be carried out around MSWIs.     

电炉铁合金飞灰中金属和二噁英分布特性研究

分别利用高分辨气相色谱-低分辨质谱(HRGC-LRMS)联用仪、原子吸收分光光度计对4个电炉铁合金飞灰中4-8氯取代PCDD/Fs和12种金属进行检测,结果表明,飞灰中金属元素浓度高,其中重金属以Zn浓度最高,为19835.918~36729.200mg/kg;Ni浓度最低,为9.000~43.627mg/kg.4个灰样中PCDD/Fs的浓度差别较大,总量在33.792~88.125ng/g范围内,该浓度水平与生活垃圾焚烧飞灰相当.4个灰样中PCDD/Fs的分布特征不尽相同,但是均以OCDD/F的浓度最高.飞灰中较高的二噁英浓度水平与高浓度的Fe、Cu、Ca和Ni等金属存在一定的相关性.     

飞灰中二英热脱附行为的研究

研究了垃圾焚烧产生的飞灰中二噁英在隔绝空气受热条件下的热脱附行为及规律.通过气相和固体残留中二噁英的含量分析,推测了二噁英在不同温度条件下可能发生的几种化学反应和物理变化,同时研究了17种有毒二噁英的热脱附效率和飞灰的最佳热脱附条件.PCDD/Fs在200℃和300℃下平均脱附率分别为96.2%和95.5%,而400℃下的平均脱附率高达99.7%.结果表明,在300℃加热条件下,飞灰中的PCDD/Fs主要发生脱氯降解反应.在400℃下,飞灰中发生大量的前体合成反应,使PCDD/Fs含量显著增加.     

某垃圾焚烧厂投产前后周边土壤二英类化合物的分布

为研究垃圾焚烧厂运行对周边土壤二英类化合物（PCDD/Fs）含量的影响,采集了珠三角地区某垃圾焚烧厂投产前和投产后周边土壤样品,分析研究了该垃圾焚烧厂运行对周边土壤中PCDD/Fs含量和组分的变化.结果表明:①2012年（投产前）珠三角地区某垃圾焚烧厂周边土壤PCDD/Fs含量较低,范围为163~591 ng/kg（毒性当量范围为0.198~0.863 ng I-TEQ/kg,I-TEQ为国际毒性当量因子折算的毒性当量值）;2017—2019年（投产后）周边土壤PCDD/Fs含量范围为151~1.75×103 ng/kg（毒性当量范围为0.812~3.88 ng I-TEQ/kg）,与其他研究相比处于较低的水平.②投产后,距该垃圾焚烧厂较近（1.5 km）的采样点（S1）土壤PCDD/Fs含量逐年增长,在较远（5.2 km）但人口较密集的采样点（S3）土壤PCDD/Fs含量整体较高,但呈逐年下降趋势.③投产后,土壤中的17种PCDD/Fs单体组分中,毒性当量贡献率最高的单体为八氯二苯并二英（OCDD）和2,3,4,7,8-五氯二苯并呋喃（2,3,4,7,8-PeCDF）,二者毒性当量贡献率范围为15.7%~45.4%.④在同一采样点土壤PCDD/Fs单体组分年间差异不明显,但同一年份不同采样点差异明显.研究显示,目前该垃圾焚烧厂周边土壤PCDD/Fs含量较低,但仍需要长期监测其可能带来的风险.      

深圳市废弃物焚烧炉飞灰中二噁英含量水平和特征分析

采用同位素稀释的高分辨气相色谱/高分辨磁式质谱联用仪(HRGC/HRMS)对深圳市8所垃圾焚烧厂飞灰中二噁英进行准确定量检测,分析比较不同炉型、不同种类废弃物焚烧厂飞灰中的二噁英浓度水平和分布情况.结果发现8所废弃物焚烧炉飞灰中二噁英浓度差异较大,5所往复炉排生活垃圾焚烧炉样品中二噁英的质量浓度和TEQ浓度平均值都小于热解型医疗垃圾焚烧炉.两所不同的工业危险废物焚烧炉中,以烧废物矿油的立式筒焚烧炉的二噁英含量远大于以焚烧电路板为主的回转窑焚烧炉.不同焚烧炉飞灰中二噁英异构体的浓度分布具有相类似的特征,高氯代二噁英的含量明显高于低氯代二噁英同系物.不同的PCDD/Fs单体对I-TEQ的贡献率在不同的焚烧设备中十分相似,2,3,4,7,8-Pe CDF、1,2,3,7,8-Pe CDD、2,3,4,6,7,8-Hx CDF 3种单体是TEQ浓度的主要贡献单体.在布袋除尘器前喷淋活性炭能有效吸附烟气中二噁英,将其转移到飞灰中.本研究是首次针对深圳市运行中的废弃物焚烧炉进行飞灰中二噁英排放分析,为二噁英排放监控提供重要的基础数据.     

活性污泥与施泥土壤中二英污染水平的研究

研究了北京市大兴污泥堆肥厂不同处理阶段的活性污泥和周边的施泥农田土壤中PCDD/Fs污染水平,并与周边背景土壤进行比较.不同处理阶段活性污泥的PCDD/Fs浓度水平为3118.31～3617.36pg/g,毒性当量(TEQ,下同)为26.19～35.81pg/g,在世界范围处于中等偏下水平.施泥农田土壤和背景土壤中PCDD/Fs总浓度水平分别为55.05～72.07pg/g、8.69～18.06pg/g,毒性当量分别为1.20～2.64pg/g、0.28～0.39pg/g,污泥农用导致施泥农田土壤中PCDD/Fs及其各异构体的浓度含量均有提高,浓度总量增高因子在3.0～8.3之间,施泥农田土壤中PCDD/Fs的浓度与施泥比率呈正相关性.施泥农田土壤与施用的活性污泥中PCDD/Fs的17种异构体浓度分布模式十分相似,而与背景土壤中PCDD/Fs各异构体浓度分布模式差异较大,由此说明,活性污泥是施泥农田土壤中PCDD/Fs的主要来源.本研究探讨了施用活性污泥对农田土壤中PCDD/Fs污染水平的影响,揭示了施泥农田土壤中PCDD/Fs的污染来源和污染模式.     

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。     

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.     

PCDD/Fs in soil around a hospital waste incinerator: comparison after three years of operation

Polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans (PCDD/Fs) can be formed during the cooling of flue gases in waste incinerator. These pollutants are either in the gas phase or attached to the fine particles, escaping dust collection. After stack emission, they are slowly oxidized photochemically (gas phase), or eventually are deposited (dry and wet deposition of particulate) in earth surface. In 2007 and 2010, 11 soil samples were collected in the vicinity of a hospital waste incinerator (HWI), prior and after its startup. In order to find out any variation of PCDD/Fs in soil, in brief dioxins, their concentrations were analyzed by high-resolution gas chromatography with high-resolution mass spectrometry (HRGC/HRMS). Compared to the baseline survey (2007), PCDD/Fs in soil significantly increased, by average, +81.6% in total PCDD/Fs and +132.7% in international toxic equivalency (I-TEQ) unit. By principal component analysis (PCA), both the PCDD/Fs homologue and the HxCDF isomer profile in soil were found to become more similar with fly ash. Generally, this incinerator influences the soil only in a limited area. More comprehensive supervision, stricter management and more advanced technology should be implemented in this plant to reduce pollutants emission, even though the level of PCDD/Fs in soil is quite low at present.     

污泥掺烧对燃煤电厂痕量元素排放特性影响

采用EPAMethod29方法、冷原子吸收光谱法和电感耦合等离子体质谱法采集和分析一台超低排放燃煤机组污泥掺烧前后的原燃料、烟气和副产物样品中各痕量元素浓度,研究污泥掺烧对燃煤电厂痕量元素排放特性的影响.结果表明:污泥中富含Zn、Cu元素,浓度分别是煤样中的18.81倍和17.64倍.污泥掺烧使掺配后入炉煤中痕量元素含量普遍升高.污泥掺烧前后整个系统、锅炉系统和全流程大气污染控制设施的痕量元素质量平衡率均在可接受范围内.污泥掺烧对痕量元素的分布特征无明显影响,随粉煤灰排放是痕量元素的主要排放去向.通过烟囱排放到大气环境的痕量元素排放量占比很小,不超过0.43%.污泥掺烧前后SCR入口烟气中痕量元素除Hg外主要以颗粒态形式存在.污泥掺烧后各痕量元素在粉煤灰和底渣中的相对富集系数未显著改变.经过全流程大气污染控制设施协同控制后,污泥掺烧前后烟囱总排口痕量元素排放浓度分别为0～12.76,0～14.97μg/m³.污泥掺烧后痕量元素排放浓度均满足美国燃煤发电机组有害大气污染物排放标准、上海市燃煤耦合污泥电厂大气污染排放标准和生态环境部生活垃圾焚烧污染控制标准的限值要求....     

汽车铸造厂车间PCDD/Fs污染及车间工人呼吸暴露评估

通过对我国某汽车铸造厂车间及周边环境中细颗粒物及气相中PCDD/Fs进行采样及分析,初步评估该汽车铸造车间内二 的污染水平,污染特征及车间工作人员的呼吸暴露量.结果表明,(1)该汽车厂车间内二 平均质量浓度为4.18pg/m3,分别是背景区和居民区的22倍和5倍,其中落砂区浓度最高;(2)车间内二 毒性当量浓度平均值为0.282pg I-TEQ/m3,其中镉化区平均水平最高,为0.480pg I-TEQ/m3,但均低于日本环境空气推荐质量标准(0.6pg I-TEQ/m3);(3)车间内不同区域不同劳动强度的个体二 呼吸暴露量为0.02~0.25pg I-TEQ/(kg·d),镉化区工作人员承担最高的二 暴露风险.