專利名稱：焚化爐排放戴奧辛類化合物之處理劑及處理程序的制作方法
技術領域：
本發明系提供一種焚化爐排放戴奧辛類化合物之處理劑及處理程序，主要系一種由至少包含米糠、黃豆粉、米酒、米醋、糖蜜及鐵、鋁、鎂、硅等微量礦物質依特定比例混合于水中成為水溶液混合物，并經以至少含乳酸菌及酵母菌等菌群活化后的溶液為處理劑(發明人并將其命名為NOE-7I)；處理程序為以該處理劑添加活化基質并以水稀釋約100倍后噴灑于焚化廠垃圾儲坑將被燃燒的廢棄物上，可減少焚化爐煙道廢氣中戴奧辛類化合物的生成及排放。
背景技術：
戴奧辛類化合物(PCDD/Fs)為一個或兩個氧原子聯結一對苯環類化合物，其化學結構如圖1所示。戴奧辛類化合物(PCDD/Fs)為非常穩定之化合物，親油性，極難溶于水。都市垃圾焚化爐、醫療廢棄物焚化爐(見附件一)、金屬燒結爐、電弧爐、二次金屬冶煉業(含鐵及非鐵金屬)、火葬場及柴油車等均為臺灣地區及全球戴奧辛類化合物(PCDD/Fs)的主要排放源(見附件二，王琳麒，2003)。戴奧辛類化合物(PCDD/Fs)自上述排放源排出后，會經由空氣、水或廢棄物等多重途徑的傳播，污染大氣、水體、土壤、植物、飼料、食物、動物及人體等等無機物或有機體，引起此等受污染者嚴重病變。
戴奧辛類化合物(PCDD/Fs)具急毒性及致癌性，長期暴露于戴奧辛類化合物(PCDD/Fs)的污染下，極可能引起肝毒性，導致癌癥、流產、嬰兒缺陷等生殖危害，并傷害神經、內分泌、免疫系統，增加糖尿病、心臟血管疾病發生率。世界衛生組織發表每人每日可接受的攝入量(Tolerable Daily Intake)為1-4pg TEQs/kg體重(見附件二，Leeuwen et al，2000)，不宜高過此數值，以免遭受危害。
大型都市垃圾焚化爐及中小型廢棄物焚化爐所排放的煙道廢氣中得含戴奧辛類化合物的法規標準，分別為0.1及0.5ng-I-TEQ/Nm3，該標準均甚為嚴格，惟焚化爐之操作經營，在稍有不慎時即會超過標準，引起不可預期的危害。目前大型都市垃圾焚化爐控制排放煙道廢氣中戴奧辛的方法大都為噴灑半干式石灰，加上噴入活性碳，或者加上設置過濾袋集塵器或加裝還原性觸媒(SCR)等方法。這其中，噴灑活性碳僅能將戴奧辛由煙道廢氣轉為存于廢棄物中，故將增加飛灰中有害廢棄物的處理費，且危害人體的毒性物仍然存在，并未稍減。加裝還原性觸媒(SCR)則需加熱，方能發生作用，故會增加能源的消耗且設備費用昂貴，并非為絕佳的方法。
即使焚化爐加裝過濾袋集塵器等空污防治設備，操作年限超過四年的焚化爐則因PCDD/Fs的再形成(de novo)機制，許多含高量戴奧辛之碳粒，會附著于氣流輸送管道及過濾集塵器濾布上，越累積越多，經多年操作，煙道廢氣中戴奧辛的濃度值很容易超過法定標準，即使未超過法規標準，因檢測值也很接近法規標準，故往往造成民眾疑慮及焚化廠相關人員很大壓力，此皆為焚化廠的設置常受民眾圍廠抗議，甚或發生紛爭及人員受傷等事故的原因。
自1986年至今，依臺灣地區的專利公報所列，與減少焚化爐煙道廢氣PCDD/Fs生成相關的專利計有九項，簡要說明如下1.丹麥籍的發明者李夫索瑞森(1986)，所申請的專利(臺灣申請案號75102914)為將可燃物于600至850℃之溫度下進行熱解，所生成的氣體再藉富氧空氣于約1,200℃的高溫進行焚化，如此可減少焚化爐煙道廢氣戴奧辛(PCDD/Fs)的生成。
2.德國籍之發明者艾克哈德·威伯(1989)，所申請的專利(臺灣申請案號78105952)為將燃燒后氣體于300至1,000℃之溫度下于爐后除塵。除塵組件之材質為陶瓷由30至70重量％之Al2O3及/或ZrO2、15至50重量％之SiO2以及1至10重量％之無機粘合劑制成，如此可減少焚化爐煙道廢氣戴奧辛(PCDD/Fs)的生成。
3.德國籍之發明者艾克哈德·威伯(1990)，所申請的專利(臺灣申請案號79109856)為于爐后將燃燒后氣體于300至1,000℃的溫度下，加入液態有機肥料一起反應且以材質為陶瓷之除塵組件除塵。液態有機肥料含有NH3、銨鹽、脂肪族一級、二級或三級胺、此等胺之鹽、尿素、蛋白質、蛋白質分解產物或含有銨氮之有機肥料；除塵組件之材質為陶瓷由30至70重量％之Al2O3及/或ZrO2、15至50重量％之SiO2以及1至10重量％之無機粘合劑制成，如此可減少焚化爐煙道廢氣中戴奧辛(PCDD/Fs)的生成。
4.日本籍之發明者吉野榮一(1997)，所申請的專利(臺灣申請案號86106754)為將燃燒后氣體于爐后設二段式熱交換器，第一段熱交換器之溫度控制于300～350℃之間，第二段熱交換器之溫度控制于140～200℃之間，如此可減少焚化爐煙道廢氣中戴奧辛(PCDD/Fs)的生成。
5.日本籍之發明者巖崎守等人(1998)，所申請的專利(臺灣申請案號87121743)為將燃燒后氣體于爐后設置液體溶液，進行氣液交換；此液體溶液含金屬換算量為20～10,000g/公升濃度之金屬，金屬種類至少選自鐵、錳、銅、鎳、鈷、鉬、鉻、釩、鎢、銀、錫之金屬離子所成反應觸媒；此液體溶液之pH值介于2至6之間，含HCl酸性水溶液(氯離子濃度為每公升水溶液10毫穆爾)，以至少60％的分解率使該戴奧辛類化合物進行分解無害化。
6.日本籍之發明者守屋雅文等人(1999)，所申請的專利(臺灣申請案號88100079)為將燃燒后氣體于爐后設置之熱回收步驟或冷卻步驟中，于溫度150～850℃下，與亞磷酸類、次亞磷酸類、金屬氫化物類、金屬氫錯化合物類、亞硫酸類、甲硼烷類、聯氨類、磷化氫類、氫及堿金屬所組成之群中之一種或兩種以上之還原劑相接觸，如此可減少焚化爐煙道廢氣戴奧辛(PCDD/Fs)的生成。
7.日本籍之發明者本田克久等人(2001)，所申請的專利(臺灣申請案號90102615)為發明一種戴奧辛類化合物(PCDD/Fs)之吸著材料，其特征為含有至少一種選自活性氧化鋁、鐵型沸石、鋁型沸石、鉀型沸石及氧化硅之材料所構成，及尚另外包含鈣化合物者，如此可吸附焚化爐煙道廢氣之戴奧辛(PCDD/Fs)。
8.臺灣省發明者陳康興教授等人(2001)，所申請的專利(臺灣申請案號90220247)為發明一種焚化爐煙道廢氣活性碳之噴入裝置以吸附戴奧辛；該噴入裝置的特征為含有一主管及一噴管，該噴管底端設于該主管內形成一噴口，其頂端設于該主管外，供活性碳經由該噴管進入該主管，以吸附廢氣中的戴奧辛(PCDD/Fs)。
9.日本籍之發明者村上益三及村上哲夫(2001)，所申請的專利(臺灣申請案號90112491)為發明一種PCDD/Fs之抑制劑，此抑制劑的特征為含有合成沸石、飛灰、咖啡粉、使用過茶葉、或其它的植物廢棄物、或其中任何被活化者、及反應物質使用氧化鈣中之至少一種化合物能吸附焚化爐煙道廢氣中的HCl以降低戴奧辛的生成；此種抑制劑的使用系先將顆粒狀抑制劑研磨成粉末并施灑散布于被燃燒之廢棄物上，施灑量為廢棄物干重之0.5至1.5重量％；如此可減少焚化爐煙道廢氣戴奧辛的生成。
綜合上述情況，并參閱匯整現有的文獻資料，經研究后可得如下結論(一)、作為焚化爐排放煙道廢氣戴奧辛的處理方法，噴灑半干式石灰加上活性碳噴灑，再加上袋式集塵器的設置為目前最常用的處理程序；部份焚化爐因經上述處理程序仍常無法達到0.1ng-I-TEQ/Nm3的法定標準，故常加裝還原性觸媒(SCR)。
(二)、以半干式石灰加上活性碳噴灑及加上袋式集塵器相關的處理程序對于焚化爐排放煙道廢氣中戴奧辛類化合物的處理效率大都超過95％，甚至可達99％以上[見Ruegg，1992]。
(三)、焚化爐煙道廢氣加裝還原性觸媒(SCR)處理方面，在Hiraoka et al.(1989)的研究顯示，以Pt supported之觸媒，在反應溫度為300～400℃且空間流速20,000h-1下，戴奧辛(PCDD/Fs)的去除率可達66.7％。Boos et al.(1992)的研究顯示，以2O5-WO3-TiO2的還原性觸媒(SCR)，在反應溫度280℃下，戴奧辛的去除率可達97％。Ide et al.(1996)的研究顯示，以V2O5-WO3-TiO2的還原性觸媒(SCR)，在反應溫度210℃下，戴奧辛的去除率可達90％。Ishidaet al.(1996)的研究顯示，以DeNOx之還原性觸媒(SCR)，在反應溫度200℃下，戴奧辛的去除率可達85.3％。Tartler et al.(1996)的研究顯示，以DeNOx之還原性觸媒(SCR)，在反應溫度300℃下，戴奧辛的去除率為61.8％。Weber et al.(1999)的研究顯示，以V2O5-WO3-TiO2之還原性觸媒(SCR)，在反應溫度300℃且空間流速為5,000h-1下，戴奧辛的去除率可達98％以上。Liljelind et al.(2001)之研究顯示，以V2O5-WO3-TiO2之還原性觸媒(SCR)，在反應溫度150℃且空間流速為8,000h-1下，戴奧辛的去除率可達99.9％以上。
(四)、當含硫化合物加入焚化爐煙道廢氣進行反應，部分研究結果顯示會增加戴奧辛之生成[Stieglitz et al，1990]，部分研究結果則顯示會減少戴奧辛的生成[Stieglitz et al，1991；Johnke et al.，1992；Raghunathan et al.，1996]，亦有學者提出戴奧辛的生成或減少并不明顯[Gullett et al.，1992]。
(五)、噴灑NH3于焚化爐煙道廢氣中，Vogg et al.(1987)的研究顯示可減少戴奧辛的生成約84％；Takacs et al(1991)的實驗結果顯示可減少戴奧辛的生成約94％-99.9％；Ruegg et al(1992)的研究顯示可減少戴奧辛的生成約86％；然而，Johnke et al(1992)的實驗結果卻顯示對戴奧辛的削減無明顯效果。
(六)、堿性吸收劑，如Ca(OH)2、Mg(OH)2及dolomite的使用對酸性氣體(如HCl)的去除均有明顯效果，然而對戴奧辛(PCDD/Fs)的生成或減少卻仍無定論。Takeshita et al.，(1989)以流體化床焚化爐所做實驗結果顯示每公噸都市垃圾中添加51kg的dolomite，對戴奧辛并無明顯削減效果，而當每公噸都市垃圾中dolomite的添加量提升至158kg則戴奧辛的削減量達94％。Lenoir etal.，(1991)以流體化床焚化爐所做實驗結果顯示添加適當量的Ca(OH)2，戴奧辛不減反增33％。Hiltunen et al.，(1996)以大型都市垃圾焚化爐所做實驗結果顯示添加適當量的石灰石，戴奧辛可減少80％。
發明內容本發明的主要目的即在提供一種操作方便、費用低廉、處理效率高的焚化爐煙道廢氣戴奧辛類化合物之處理劑及其處理程序，以利環保和社會大眾的健康。
本發明一種焚化爐排放戴奧辛類化合物之處理劑，本發明人將之命名為NOE-7I，簡稱戴奧辛處理劑，其組成成分至少包含有米糠、黃豆粉、糖蜜、米酒、米醋、及至少含鐵、鋁、硅、鎂等微量礦物質，依特定比例混合于水中而成為水溶液混合物，并經至少含乳酸菌及酵母菌等菌群活化后，其溶液即為本發明之處理劑(NOE-7I)；使用時將之添加活化基質，并以水稀釋后噴灑于焚化廠垃圾儲坑將被燃燒的廢棄物上，以削減煙道廢氣中戴奧辛(PCDD/Fs)的排放，降低燃燒后戴奧辛的生成量，效果良好且費用低廉，可使焚化爐煙道廢氣中戴奧辛(PCDD/Fs)的處理邁向一新里程碑。
其中，米糠和黃豆粉的組成比例為干重之0.1至1.0重量％；米酒和米醋的組成比例為0.1至1.0體積％；糖蜜的組成比例則為0.5至5.0重量％；鐵、鋁、鎂、硅四種礦物質之組成比例為0.001至0.01重量％。
其中，處理劑系添加活化基質并以水稀釋約100倍后噴灑使用。
其中，處理劑經添加活化基質并以水稀釋約100倍后噴灑使用之施灑量為廢棄物濕重之1.0至2.0重量％。
本發明一種焚化爐排放戴奧辛類化合物之處理程序，系將至少包含米糠、黃豆粉、米酒、米醋、糖蜜及至少含鐵、鋁、鎂、硅之礦物質，依特定比例混合于水中成為水溶液混合物，并經至少含乳酸菌及酵母菌等菌群活化后，成為戴奧辛處理劑溶液，經添加活化基質并以水稀釋后噴灑于焚化爐中將被燃燒之廢棄物上，則燃燒后可降低戴奧辛的生成量。
其中，米糠和黃豆粉的組成比例為干重之0.1至1.0重量％；米酒和米醋的組成比例為0.1至1.0體積％；糖蜜的組成比例則為0.5至5.0重量％；鐵、鋁、鎂、硅四種礦物質之組成比例為0.001至0.01重量％。
其中，該水溶液混合物經至少含乳酸菌及酵母菌等菌群活化后，再經添加活化基質并以水稀釋約100倍后噴灑使用。
其中，該水溶液混合物經至少含乳酸菌及酵母菌等菌群活化后，再經添加活化基質并以水稀釋約100倍后噴灑使用之施灑量為廢棄物濕重之1.0至2.0重量％。
本發明一種焚化爐排放戴奧辛類化合物之處理劑及處理程序，其優點是組成處理劑的成分皆為天然物質，對人體無毒害，原料來源廣泛，工藝簡單，制造容易，操作方便，費用低廉，處理程序效率高，利于環保和社會大眾的健康。
圖1所示系戴奧辛類化合物(PCDD/Fs)的化學結構圖。
圖2所示系本發明之組成成分及實施上之處理方法過程示意圖。
圖中標號如下戴奧辛處理劑--10 米糠--1黃豆粉--2米酒--3米醋--4 糖蜜--5鐵--6鋁--7鎂--8硅--9乳酸菌--A酵母菌--B活化基質--20 儲坑--30焚化爐--40 煙道廢氣室--50具體實施方式本發明一種戴奧辛處理劑10，并將之命名為NOE-7I，其組成成分及實施上的處理程序如圖2所示，該戴奧辛處理劑10為一水溶液混合物，在成分上至少包含米糠1、黃豆粉2、米酒3、米醋4、糖蜜5、及至少包含鐵6、鋁7、鎂8、硅9四種礦物質經混合于水中成為水溶液混合物。其中，米糠1和黃豆粉2的組成比例為干重的0.1至1.0重量％，米酒3和米醋4的組成比例為0.1至1.0體積％，糖蜜5的組成比例則為0.5至5.0重量％，至于鐵6、鋁7、鎂8、硅9四種礦物質的組成比例為0.001至0.01重量％。將上述水溶液混合物經至少含乳酸菌A及酵母菌B活化后，其溶液即為本發明之戴奧辛處理劑10(NOE-7I)。處理程序則以該處理劑10添加活化基質20，并加水稀釋約100倍后，噴灑于垃圾儲坑30內即將被燃燒之廢棄物上，且其施灑量為廢棄物濕重之1.0至2.0重量％。經過上述噴灑處理后，廢棄物進入焚化爐40內燃燒，在長時間測試后將可發覺煙道廢氣室50中的戴奧辛(PCDD/Fs)排放量大幅減少。
經現場實際試驗及量測后，發覺未噴灑本發明之處理劑(NOE-7I)之前，焚化爐煙道廢氣中戴奧辛(PCDD/Fs)的平均濃度為0.0847ng-I-TEQ/Nm3，而開始噴灑本發明之處理劑(NOE-7I)三個月后，戴奧辛濃度降至0.0276ng-I-TEQ/Nm3，再繼續噴灑本發明之處理劑(NOE-7I)兩個月更降至0.0169ng-I-TEQ/Nm3。若將未噴灑本發明之處理劑(NOE-7I)之前的檢測值為0.0847ng-I-TEQ/Nm3與噴灑本發明之處理劑(NOE-7I)五個月后的檢測值(0.0169ng-I-TEQ/Nm3)比較，清楚可見，戴奧辛的削減率約為80％。
由上述說明以及本發明人長時間進行實場試驗及觀察檢測的經驗清楚得知，傳統焚化爐降低煙道廢氣中戴奧辛之方法以噴灑活性碳為多，而多噴灑活性碳只是將戴奧辛由煙道廢氣轉為存于廢棄物中，將增加飛灰中有害廢棄物的處理費，且危害性仍然存在。而采行噴灑本發明之處理劑(NOE-7I)后，利用燃燒時即直接抑制戴奧辛(PCDD/Fs)的生成，因此飛灰中戴奧辛(PCDD/Fs)的含量亦可降低，減少轉存于他處或他物，而且，本發明之處理劑的成分皆為天然物質，對人體無毒害，可安心使用。
大型都市垃圾焚化廠中產生戴奧辛的問題向為民眾所關心的焦點，本發明所調配的戴奧辛處理劑(NOE-7I)與處理程序的實施可解決上述難題。善加使用，可節省大量噴灑活性碳的費用，節省巨額開支，更可大量削減戴奧辛的產生量，造福人類。
附件一自由時報92.10.21關于「醫療焚化爐六成不符新標準」的報導。
一份 共1頁附件二關于戴奧辛的各種研究文獻資料匯整明細表。
一份 共4頁
權利要求
1.一種焚化爐排放戴奧辛類化合物之處理劑，其特征在于它主要是由至少包含米糠、黃豆粉、米酒、米醋、糖蜜及至少含鐵、鋁、鎂、硅之微量礦物質，依特定比例混合于水中而成為水溶液混合物，并經至少含乳酸菌及酵母菌等菌群活化后即為本發明之處理劑；使用時添加活化基質，并以水稀釋后噴灑于焚化爐中將被燃燒的廢棄物上。
2.根據權利要求1所述之一種焚化爐排放戴奧辛類化合物之處理劑，其特征在于米糠和黃豆粉的組成比例為干重的0.1至1.0重量％；米酒和米醋的組成比例為0.1至1.0體積％；糖蜜的組成比例則為0.5至5.0重量％；鐵、鋁、鎂、硅四種礦物質的組成比例為0.001至0.01重量％。
3.根據權利要求1所述之一種焚化爐排放戴奧辛類化合物之處理劑，其特征在于處理劑系添加活化基質并以水稀釋約100倍后噴灑使用。
4.根據權利要求1所述之一種焚化爐排放戴奧辛類化合物之處理劑，其特征在于處理劑經添加活化基質并以水稀釋約100倍后噴灑使用之施灑量為廢棄物濕重的1.0至2.0重量％。
5.一種焚化爐排放戴奧辛類化合物之處理程序，其特征在于系將至少包含米糠、黃豆粉、米酒、米醋、糖蜜及至少含鐵、鋁、鎂、硅之礦物質，依特定比例混合于水中成為水溶液混合物，并經至少含乳酸菌及酵母菌等菌群活化后，經添加活化基質并以水稀釋后噴灑于焚化爐中將被燃燒的廢棄物上。
6.根據權利要求5所述之焚化爐排放戴奧辛類化合物之處理程序，其特征在于該米糠和黃豆粉的組成比例為干重的0.1至1.0重量％；米酒和米醋的組成比例為0.1至1.0體積％；糖蜜的組成比例則為0.5至5.0重量％；鐵、鋁、鎂、硅四種礦物質的組成比例為0.001至0.01重量％。
7.根據權利要求5所述之焚化爐排放戴奧辛類化合物之處理程序，其特征在于該水溶液混合物經至少含乳酸菌及酵母菌等菌群活化后，再經添加活化基質并以水稀釋約100倍后噴灑使用。
8.根據權利要求5所述之焚化爐排放戴奧辛類化合物之處理程序，其特征在于該水溶液混合物經至少含乳酸菌及酵母菌等菌群活化后，再經添加活化基質并以水稀釋約100倍后噴灑使用之施灑量為廢棄物濕重的1.0至2.0重量％。
全文摘要
本發明系提供一種焚化爐排放戴奧辛類化合物之處理劑及程序，主要系一種由至少包含米糠、黃豆粉、米酒、米醋、糖蜜及至少含鐵、鋁、鎂、硅等微量礦物質，依特定比例混合于水中成為水溶液混合物，并經至少含乳酸菌及酵母菌等菌群活化后，其溶液即為處理劑(NOE－7I)；處理戴奧辛之程序為將該處理劑添加活化基質，并以水稀釋約100倍后，噴灑于焚化爐中將被燃燒之廢棄物上，可達成燃燒后降低戴奧辛生成量的作用。
文檔編號F23J15/02GK1712778SQ20041004816
公開日2005年12月28日 申請日期2004年6月21日 優先權日2004年6月21日
發明者李文智 申請人:李文智