Методы уничтожения ПХДД и ПХДФ.

Разработаны многочисленные методы обеззараживания почв и уничтожения отходов диоксиногенных технологий, основанные на различных принципах - физических, химических, биологических, а чаще - комбинированные. Эффективные и экономичные способы обеззараживания почв и отходов химической промышленности от диоксинов разработаны в США, а также в Германии, Италии, Франции. Имеются и российские разработки. Наиболее эффективными считаются термические технологии, при которых основным является нагревание или окисление при температурах порядка 1000^oС. Многие из них комбинируются с другими методами.

Термические методы

«Дожиг» ПХДД и ПХДФ

Этот метод является наиболее принятым методом их уничтожения диоксинов. Согласно нормативам Европейского Союза геометрия горячей зоны сжигателя должна обеспечивать пребывание газов в зоне с температурой не ниже 850 °С в течение не менее 2 с (правило двух секунд) при концентрации кислорода не менее 6 %. Это очень жесткое требование и выдержать его непросто. Особенно трудно добиться высокого содержания кислорода в зоне горения. Эти инсинераторы оснащены дополнительными нагревателями, которые позволяют поддерживать эту температуру все время. Топливом в них служит масло, и активными являются обычно лишь некоторые его фракции. Большинство современных инсинераторов используют фабричные фильтры (часто с тефлоновыми мембранами), которые позволяют собрать субмикрочастицы и таким образом могут уловить диоксины из твердой фазы [4].

Соблюдение правила двух секунд означает полное уничтожение диоксинов при выполнении этого требования, что совершенно не соответствует действительности. Требование двух секунд означает, что в этих условиях концентрация диоксинов в от­ходящих газах будет приемлемой для их очистки до требуемых 0,1 нг/м³ (при 11 % кислорода в газах). При этом подразумевается, что степень очистки будет не ниже «шести девяток», то есть 99,999996; [5-7].

Способ «дожига» диоксинов вызывает критику. Представление о том, что при высокой температуре «все сгорит» - ошибочно. При этом не учитывается особое свойство диоксинов - способности к новому синтезу в холодной зоне (идет так называемый «de novo synthesis» - синтез сложных молекул из простых). Много данных свидетельствует о неэффективности этого метода для уменьшения концентрации продуктов неполного сгорания (ПНС). К ПНС относятся и диоксины. В работе [14] сообщается, что при обследовании мусоросжигательных печей было показано, что диоксины образуются в процессе сжигания, и что их образование происходит в зоне охлаждения, поэтому повышение температуры при сжигании не приводит к деструкции диоксинов. Горячие электростатические фильтры, которые так распространены во всех схемах очистки, сами генерируют диоксины. Так, при обследовании МСЗ во Флориде на одном сжигателе были получены следующие результаты: при температуре 242°С на электростатическом фильтре 242°С выбросы диоксинов составили 893 нг/нм³, при температуре 282°С— 2100 нг/нм³, а при 347°С — 8533 нг/нм³  [18-20].

    Показано, что выбросы 15 токсических веществ (ПНС) из разного рода печей сжигания не улучшаются при изменении температуры от 700 до 1500°С, при изменении времени пребывания газов в печи от 2 до 6 с и изменении концентрации кислорода от 2 до 15 %. Кроме того, высокие температуры приводят к увеличению летучести компонентов, следствием чего является увеличение выбросов, в том числе, опасных металлов [8].

Распространенным является представление о том, что резкое охлаждение отходящих газов («закалка») будет снижать образование диоксинов. Истинная закалка подразумевает снижение температуры на многие сотни градусов за доли секунды, чтобы заморозить положение термодинамического равновесия при высокой температуре. Это трудно достижимо в реальных условиях МСЗ. Но даже, если бы и удалось заморозить горячую смесь газов, снижения концентрации они бы не добились, так как «новые» диоксины образуются не в парах, а на поверхности частичек золы уноса.

    Типичная схема «закалки»: дымовые газы с температурой более 850 °С поступают либо в камеру впрыска воды, либо в котел-утилизатор, где охлаждаются до приблизительно 320 °С. [8]. Это именно те температурные условия, при которых идет образование вторичных диоксинов. Таким образом, котел-утилизатор в рассматриваемой схеме является идеальным реактором для образования вторичных диоксинов. Считают, что снижение содержания кислорода в отходящих газах (нормативы Европейского союза требуют не меньше 6% О₂ в газах во время сжигания), может способствовать улучшения характеристик этого реактора с точки зрения производства вторичных диоксинов.