摘要

2022年12月，环境期刊Environmental Pollution刊登了“生活垃圾焚烧厂全周期二噁英排放”（Investigation on dioxins emission characteristic during complete maintenance operating period of municipal solid waste incineration）的研究[1]。

北京工业大学等机构的研究者，对北京市某在运行的生活垃圾焚烧厂运行全周期的二噁英排放数据进行研究，发现：

第一，仅1次启停炉产生的二噁英约占该生活垃圾焚烧厂全年排放量的20%，每年排放约67,718,012纳克国际毒性当量（ng I-TEQ）；第二，烟气排口正常运行时段的7个采样数据全部（100%）超标，最高达到6.9纳克国际毒性当量/标准立方米，是国家标准的69倍；第三，“停炉降温”时段，烟气排口二噁英浓度最高达到1.7纳克国际毒性当量/标准立方米。

《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB 18485-2014）要求环境保护行政主管部门对生活垃圾焚烧炉“正常运行”阶段的二噁英排放进行监测，频率为每年1次，约占全年总运行时间的0.3%，排放标准为0.1纳克毒性当量/标准立方米。

学界和环保组织有观点认为当前的二噁英监测频率过低，很难约束焚烧炉故障和启停炉阶段的排放。那么，垃圾焚烧炉启停炉阶段的二噁英排放特征是怎样的？本研究提供了来自北京的证据。

一、研究方法和数据来源

研究选取了北京市某生活垃圾焚烧厂的2条生产线作为监测对象。该生活垃圾焚烧厂于2009年投运，日处理能力为1600吨，2条生产线均装备有烟气末端净化装置。

根据《生活垃圾焚烧发电厂自动监测数据标记规则》（2019），生活垃圾焚烧炉运行周期包括烘炉（柴油燃烧）-启炉（温度不低于850度，开始投放垃圾，不长于4小时）-正常运行-停炉（停止投放垃圾，温度仍不低于850度）-停炉降温。本文遵照原文，将烘炉、启炉合并称为“启炉阶段”，将停炉、停炉降温合并称为“停炉阶段”。

烟气采样点分别位于焚烧炉出口和尾气排口，飞灰采样点位于袋式除尘器前，详见图1。启停炉阶段的焚烧炉温度和污染物排放特征详见图2-3。

图1. 烟气和飞灰采样点位置

图2. 启炉阶段的温度和污染物浓度

图3. 停炉阶段的温度和污染物浓度

二、研究发现

烟气监测的结果如下：

研究发现，启炉阶段至正常运行阶段，尾气排口采样点的6个烟气样本的二噁英浓度分别达到0.13、0.81、5.9、3.8、0.34、0.11纳克国际毒性当量/标准立方米，均超过0.1纳克国际毒性当量/标准立方米。其中，该采样期间正常运行阶段的二噁英浓度最高是国家标准0.1纳克国际毒性当量/标准立方米的59倍。详见图4。

图4. 启炉阶段的焚烧炉出口采样点和尾气排口采样点的烟气二噁英浓度

正常运行阶段至停炉阶段，尾气排口采样点的5个烟气样本的二噁英浓度分别达到0.29、6.7、0.83、0.081和1.7纳克国际毒性当量/标准立方米，4个超过了0.1纳克国际毒性当量/标准立方米。其中，该采样期间正常运行阶段的二噁英浓度最高是国家标准0.1纳克国际毒性当量/标准立方米的67倍。详见图5。

图5. 停炉阶段的焚烧炉出口采样点和尾气排口采样点的烟气二噁英浓度

另外，研究还考虑了计算了烟气末端净化装置对二噁英的去除效率。在正常运行至停炉阶段的监测中，正常运行阶段的二噁英去除效率仅能达到28%，考虑到净化装置的记忆效应，停炉初期的二噁英去除效率为负，到停炉降温阶段缓慢增长至96%。

在启炉阶段至在正常运行阶段的监测中，净化装置一开始表现出高达99%的去除效率，后因为二噁英浓度超过了活性炭吸附的上限，去除效率迅速下降至-59%，焚烧稳定之后，去除效率缓慢上升至95%，详见图6。

图6. 启停炉阶段的烟气二噁英去除效率

注：停炉阶段图表的下半部分可能存在数值单位错误

最后，作者使用该生活垃圾焚烧厂在理想情况下1年启停炉1次的情景模拟计算了烟气二噁英的总排放，启炉阶段、正常运行阶段和停炉阶段分别排放了7,652,100、54,000,000、6,065,912纳克国际毒性当量，分别占总排放67,718,012纳克国际毒性当量的11.3%、79.7%和9.0%。1次启停炉排放的烟气二噁英量是全年总排放的20.3%。

飞灰监测的结果如下：

飞灰中二噁英的富集情况类似，在生活垃圾焚烧炉的运行全周期中，焚烧炉出口的飞灰样本中，二噁英最高浓度出现在“启炉”时段，质量浓度高达55,479纳克/千克，毒性当量高达2,900纳克国际毒性当量/标准立方米。

图7. 全周期飞灰样本的二噁英质量浓度与毒性当量

三、结论与讨论

二噁英在生活垃圾焚烧炉启停炉时的排放一直受到各界关注。本研究的结果显示，1次启停炉排放的烟气二噁英量是全年总排放的20.3%。考虑到生活垃圾焚烧厂目前过度超前建设的情况和面临的“吃不饱”难题，部分焚烧厂甚至出现了每月启停炉1次的情况，由此带来的启停炉期间的二噁英排放量甚至超过了全年正常运行期间的排放。

另外，连续采样或长期监测同样备受关注。本研究正常运行阶段的7个样本数据全部（100%）超过了强制性国家标准，该结果与2020年浙江某生活垃圾焚烧炉500个样本的56%超标率[2]，均挑战了生态环境部环境发展中心在2022年4月公开的短期采样监测达标率——95%[3]。

根本上，各界观点均认同，在加强技术控制和排放监测以外，生活垃圾减量、分类是实现二噁英减排的基础措施[4]。

参考阅读：

最新研究：某焚烧厂98名工人二噁英水平高出对照组2倍多

垃圾焚烧排放的二噁英、重金属会污染土壤吗？——来自四川的最新证据

毛达：生活垃圾焚烧厂二噁英信息公开率极低

解毒档案 |《解开垃圾焚烧与二噁英的迷思》

喜大普奔，二噁英进入《优先控制化学品名录》

参考资料：

[1] Xia H, Tang J, Aljerf L, Wang T, Qiao J, Xu Q, Wang Q, Ukaogo P. Investigation on dioxins emission characteristic during complete maintenance operating period of municipal solid waste incineration. Environ Pollut. 2023 Feb 1;318:120949. doi: 10.1016/j.envpol.2022.120949. Epub 2022 Dec 24. PMID: 36574805.

[2] Yaqi Peng, Shengyong Lu*, Xiaodong Li, Jianhua Yan, and Kefan Cen, Formation, Measurement, and Control of Dioxins from the Incineration of Municipal Solid Wastes: Recent Advances and Perspectives[J]. Energy Fuels 2020, 34, 11, 13247-13267.

[3]生态环境部环境发展中心，环境发展专报|关于进一步加强二噁英污染防治监测监管的建议，2022年4月26日，https://mp.weixin.qq.com/s/SoDs1iYgs7YVXGjQqsKFPw

[4] 微信公众号知识分子，生活垃圾焚烧“爆发式”增长的背后，安全性何解？2022年12月23日，https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIyNDA2NTI4Mg==&mid=2655523650&idx=1&sn=0779a7cf13b1cf5dafab837083bccfeb&chksm=f3a8112fc4df98398f96f87740788faf7208243b98270a637b64bf98fb89efcd87ff7991f85d&scene=21&token=1743432980&lang=zh_CN#wechat_redirect

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