以活性碳吸附及触媒转化技术控制废弃物焚化厂烟道气中戴奥辛之效能评析

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1、以活性碳吸附及觸媒轉化技術控制廢棄物焚化廠煙道氣中戴奧辛之效能評析張木彬*張書豪*紀凱獻**國立中央大學環境工程研究所*中央研究院環境變遷研究中心**摘要由於美國環保署(USEPA)執行之戴奧辛風險評估研究已確認戴奧辛之致癌性及其對人體免疫及生殖系統的危害，因此如何有效降低污染源煙道排氣中戴奧辛之排放確有其深入研究必要性。本研究針對國內分別使用活性碳注入系統(ACI)搭配袋濾室集塵器(BF)以及選擇性觸媒反應器(SCR)作為戴奧辛控制技術之兩座大型都市垃圾焚化廠進行煙道氣戴奧辛之採樣工作，針對活性碳吸附及觸媒轉化技術對實廠煙道氣中戴奧辛之效能進行評析，相關結果並搭

2、配本研究所建立之戴奧辛反應載體測試系統以及戴奧辛氣流產生系統模擬戴奧辛各物種於活性碳之吸附特性及觸媒轉化效率。研究結果顯示焚化廠煙道氣中之氣相戴奧辛經活性碳注入吸附之後，其戴奧辛去除率約93％，但由於BF對固相戴奧辛之捕集效果更佳，故其固相戴奧辛之去除率高於氣相。另外，當煙道氣流經溼式洗滌塔(WS)+SCR後其氣固相之戴奧辛皆有明顯之去除效率，其中以氣相戴奧辛之去除效率最高(99.5％)，顯示WS+SCR對煙道氣流中之氣相戴奧辛具備極佳之破壞效率。而戴奧辛反應載體測試系統以及戴奧辛氣流產生系統之測試結果顯示，戴奧辛各物種於活性碳之吸附率隨其含氯數之增加而上升，而D

3、e-dioxin觸媒對戴奧辛各物種之轉化率則隨著隨其含氯數之增加而下降，值得注意的是氣流溫度之變化以及粉塵(飛灰)之存在與否，將明顯影響戴奧辛於活性碳及觸媒表面之生成量並進而影響戴奧辛之去除效率。關鍵字：戴奧辛、持久性有機污染物、空氣污染控制、活性碳、觸媒一、前言戴奧辛為全球性之污染物，因具劇毒性及穩定性，所以其排放來源及生成機制已成為各國研究之重點。聯合國環境規劃署之研究報告指出(UNEP,2001)，食物攝入為戴奧辛同源物影響人類健康主要途徑，佔吸入量的百分之九十五以上。戴奧辛之基本鍵結架構為三環芳香族含氯碳氫氧化合物，共有八個位置能與氯原子結合，因氯原子鍵結

4、數及位置的不同，PCDDs共有75種同源物；而PCDFs則有135種，這些同源物的物理、化學及毒性皆不盡相同。一般熔、沸點隨著氯原子鍵結數的增加而變高(Atkinson,1997;BrubakerandHites,1997)，溶解度及蒸氣壓則隨著氯原子鍵結數的增-10-7o加而降低（介於5×10至2×10Pa，25C）。如何在焚化及高溫程序中有效降低戴奧1辛之生成，一直是許多學者研究的重點。一般來說，控制戴奧辛的排放就方法而論可歸納為2類：1.抑制戴奧辛生成，2.管末控制。雖然從源頭進行戴奧辛生成前驅物的排放減量比管末處理要經濟許多，對整體的環境負荷來說較為積極且

5、正面，但目前國內都市垃圾焚化廠受限於焚化進料及操作條件之要求從源頭進行戴奧辛生成減量相當困難，為了有效控制戴奧辛的排放，國內廢棄物焚化廠仍多採用管末之空氣污染控制設備(APCDs)對戴奧辛進行控制。而國內20座運轉中之大型都市垃圾焚化廠所採用之戴奧辛控制技術主要分為活性碳注入系統(ACI)搭配袋濾室集塵器(BF)以及選擇性觸媒反應器(SCR)兩種，隨各污染源所使用之不同其對煙道氣中氣固相戴奧辛之去除效率亦隨之產生變化，進而影響戴奧辛於煙道氣中之氣固相分布。本文針對都市垃圾焚化廠煙道氣中戴奧辛之氣固相分佈特性進行煙道採樣，以釐清其於污染源排放管道中之去除與分布機制，

6、並藉由相關實驗設計進一步釐清煙道氣中戴奧辛之去除及生成特性。二、實驗方法2.1煙道戴奧辛採樣本研究中之戴奧辛煙道採樣設備，係將ModifiedMethod5採樣設備，依照USEPAMethod23改裝而成，氣-固相戴奧辛樣品收集方面，煙道採樣設備前半部(fronthalf)主要是以濾紙過濾粒狀物，藉此收集煙道氣中固相之戴奧辛，而後半部(backhalf)則以XAD-2樹脂吸附煙道氣中氣相之戴奧辛。本研究探討之大型都市垃圾焚化廠MWI-1其APCDs包括旋風集塵器(CY)、乾式洗滌塔(DSI)、袋濾式集塵器(BF)並配合活性碳注入(ACI)以控制戴奧辛排放。MWI-

7、2所配置之APCDs則包括靜電集塵器(EP)濕式洗滌塔(WS)並以選擇性觸媒反應器(SCR)做為戴奧辛污染控制設備。煙道氣樣品之採樣位置如圖1所示。MWI-2MWI-1STACKSTACKEPoutletStacksamplingsamplingpointpointBOILERStacksamplingpointECONOMIZERDSI(ACI)FABRICFILTERCycloneoutletEPCOMBUSTORSCRsamplingpointBOILERWETIDFSCRUBBERCYCLONEFLUEGASRE-HEATERreactedashsampl

8、eEPas