王琳麒

成功大學環境工程學系

博士後研究員

一、戴奧辛之特性及來源

戴奧辛與呋喃(polychlorinated dibenzo-p-dioxins and polychlorinated dibenzofurans: PCDD/Fs，一般簡稱戴奧辛)係一個或兩個氧原子聯結一對苯環類化合物，為數約210種的不同化合物之總稱。一般所稱戴奧辛包括75種多氯二聯苯戴奧辛及135種多氯二聯苯呋喃。其化學結構如圖1所示。

圖 1.  戴奧辛與呋喃之結構式

戴奧辛自1977年首次在都市垃圾焚化爐之煙道廢氣與飛灰被發現後即引起人們的關注。因戴奧辛具劇毒性，其半數致死劑量(LD₅₀)極低，其中毒性最強之2,3,7,8-TCDD對雄天竺鼠之半致死劑量為0.6 μg/kg。而美國環保署之報告亦證實PCDD/Fs為對人類之致癌化合物。戴奧辛係極穩定的化合物，具親脂性，微溶於大部份的有機溶劑，但極難溶於水。由於其具有高親脂性，進入人體後即積存於脂肪中。此外，其與泥土或其他顆粒物質亦易形成強鍵，一旦造成污染，極不易清除。而由於戴奧辛之化學性質穩定，因此即使在700℃之焚化爐內，亦僅能對其做有限度的破壞。

環境中戴奧辛之主要來源為人類活動，包括廢棄物焚化、發電等能源工業、其他高溫排放源、金屬冶煉、交通污染源、與化工製程。在美國、英國、歐洲及日本其國內之最大戴奧辛來源皆為廢棄物焚化爐，其中又以都市垃圾焚化爐之貢獻量為最大。

二、國內外戴奧辛排放之相關法規

 戴奧辛之濃度通常以總量或毒性當量表示。總量濃度為將個別之戴奧辛濃度予以加總；而毒性當量濃度則是將每一種2,3,7,8氯位PCDD及PCDF之毒性與2,3,7,8-TCDD相比，其比值即為TEF。將個別的2,3,7,8-PCDD及PCDF濃度與TEF相乘所得之值稱為毒性當量(TEQ)，樣品中所有TEQs之總和即為該樣品的毒性大小。

目前我國環保署有關戴奧辛排放濃度之管制法規簡述如下：

(一)、中小型廢棄物焚化爐戴奧辛管制及排放標準

本標準適用於事業廢棄物焚化爐及設計處理量每小時未達十公噸之一般廢棄物焚化爐之煙道排氣，焚化爐設計處理量未達四公噸/小時者排放標準為0.5 ng-TEQ/Nm³，設計處理量達四公噸/小時以上者為0.1 ng-TEQ/Nm³。

(二)、廢棄物焚化爐戴奧辛管制及排放標準

本標準適用於一般廢棄物焚化爐全連續式運轉且設計處理量十公噸/小時以上（含）或設計總處理量三百公噸／日以上（含）者之煙道排氣，排放標準值為0.1 ng-TEQ/Nm³。

(三)、煉鋼業電弧爐戴奧辛管制及排放標準

表1. 其他國家之戴奧辛相關法規

電弧爐戴奧辛排放標準值為0.5ng-TEQ/Nm³。

其他國家之戴奧辛相關法規請參見表1。

三、戴奧辛的防治方法

根據前人研究結果，焚化爐戴奧辛有下列三種產生途徑：

(一)、焚化爐進料本身所含戴奧辛揮發至氣流中，其一部份未經反應而直接排放至大氣中。

(二)、經由戴奧辛之前驅物質（precursors）進行反應而生成。

(三)、含碳分子（如碳煙）處於有氧氣與外來氯源存在之情況下，進行de novo合成反應而生成凝結相之PCDD/Fs。

焚化爐之改善工作可從切斷或阻礙戴奧辛生成之途徑著手。一般常見之戴奧辛防治方法簡述如下。各種改善對策之可行性則須根據相關條件進行評估。

(一)、防患於未然

治本之道為儘量使用省資源、低污染(尤其是不合氯之物質)、可回收再利用材質之物品，並減少含氯物品(含PVC之塑膠袋、塑膠製品、含氯之漂白劑、防腐劑、殺蟲劑、除草劑、農藥)等之使用，以及避免含氯物品進入焚化爐。但由於廢棄物之來源廣泛，成份控制困難，於實務上不可能完全禁絕該等物質，故仍需考量後續之控制方式。

(二)、焚化爐之操作

1.加強爐內分解破壞

A.保持連續運轉並減少啟爐停爐次數。在啟、停爐與爐溫不足時啟動助燃器以達到既定之爐溫。

B. 保持適當負荷，避免過載運轉，以維持穩定燃燒。

C.維持良好操作實務(爐溫、滯留時間、CO、O₂、THC濃度等)。戴奧辛含量高時，需1000℃以上始能將其破壞殆盡。若能將有害事業廢棄物焚化爐燃燒室出口中心溫度保持在1000℃以上，燃燒氣體滯留時間在2秒以上，其破壞去除效率可達99.999%以上。

D.攪拌為燃燒過程之重要因子，因其可在焚化爐中增加高溫廢氣混合度並達到穩定燃燒。近年來已發現充份攪拌亦可減少戴奧辛之產生。

E.在監測控制上，CO濃度、O₂濃度、廢氣溫度、蒸汽量與粒狀物濃度均應連續監測以掌握燃燒狀況，並可藉自動燃燒控制系統回饋控制廢棄物之進料量、爐床移動速度、空氣量、與一次空氣溫度等操作參數以達到完全燃燒的目標。

2.避免低溫再合成反應

A.經常清理鍋爐中沈積的飛灰可去除鍋爐管線中的積碳，以減少戴奧辛前驅物質被吸附而生成反應活性物質的可能性。

B.縮短廢氣通過低溫區之時間，或採急冷方式以避免其再合成為戴奧辛。日本研究結果顯示小型焚化爐若於4.5秒內將溫度由850℃急速降至200℃，則戴奧辛濃度可降至0.03ng-TEQ/Nm³以下。

C.噴入抑制劑(如胺類物質等)。於925~1000℃將NH₃注入煙道氣中，可將催化戴奧辛生成的觸媒毒化，或與廢氣中的HCl反應而減少前驅物質的生成，此法可同時達到去除NOx的作用。以CaO為吸收劑來控制HCl的量，亦可達到85.3%的去除效果。

3.改良空氣污染防制設備

研究數據顯示，袋式集塵器對戴奧辛去除效果並不理想。因此，若於鍋爐或熱交換器之後裝置半乾式或乾式洗滌塔，隨後再裝置袋式集塵器，應屬較理想的戴奧辛防治方式。事實上，美國許多州均公告裝置半乾式及袋式集塵器為有害廢棄物焚化爐之最佳可行控制技術。此外，亦可裝置活性碳吸附床以吸附廢氣中戴奧辛。目前台灣都市垃圾焚化爐戴奧辛之控制，除調整燃燒條件外，主要係以活性碳吸附焚化所產生之戴奧辛。另外，觸媒氧化法已成功開發運用於許多廢氣處理上。其在戴奧辛的去除應用亦已有許多案例。例如：Pt/Al₂O₃，V₂O₅/TiO₂及Fe₂O₃/TiO₂等金屬氧化物之催化反應，將戴奧辛分解為CO及HCl。商業化的觸媒亦可設計成能同時去除NO_X之觸媒。此法之優點為化學分解無二次處理的問題，易操作，省空間，設備簡單，可加裝在風車出口處。另一觸媒分解方式乃為在煙道中噴入觸媒粒子，亦能收類似效果。

四、結語

綜觀廢棄物焚化爐戴奧辛排放的控制策略，仍以減少廢棄物之產生以及避免含氯廢棄物之焚化為主，其為最簡便、有效、通常亦為最省錢之方法。其次為進行焚化爐之良好操作實務，以避免戴奧辛之生成。最後則為採用有效之空氣污染防制設備與適當之空氣污染防制設備操作條件。

五、參考文獻

1.US EPA, Health Assessment Document for 2,3,7,8-Tetrachlorodibenzo -p-dioxin (TCDD) and Related Compounds, EPA/600/Bp-92/001c, Estimating Exposure to Dioxin-Like Compounds, EPA/600/6-88/005Cb, Office of Research and Development, Washington, DC, 1994.

2.王正雄，沈一夫，戴奧辛之基本認識，工業污染防治，第82期，pp. 83-99，2002。

3.郝晶瑾，林正芳，您應該知道的－戴奧辛，環境工程會刊，pp. 4-17，2003。