3.5.2.1.Cải tiến điều kiện đốt
Trong quá trình đốt, các yếu tố nhiệt độ đốt, thời gian lƣu khí, sự xáo trộn giữa oxy và chất thải, quá trình tiền xử lý chất thải, bổ sung nhiên liệu và cung cấp oxy sẽ ảnh hƣởng đến sự hình thành dioxin/furan. Trong đó ba yếu tố đƣợc quan tâm nhiều nhất là nhiệt độ, thời gian lƣu khí, sự xáo trộn. Với nhiệt độ đốt cháy là 850oC thì thời gian lƣu khí là 2 giây trong khi nhiệt độ là 1000oC thì thời gian lƣu khí là 1 giây là điều kiện cần thiết cho sự phân hủy hoàn toàn dioxin. Sự hỗn loạn trong buồng đốt cũng là điều kiện cần thiết để kết hợp khí và nhiên liệu. Bên cạnh
đó, một lị đốt rác cũng cần phải đáp ứng các yêu cầu về oxy và chất thải. Thiếu oxy dẫn đến q trình cháy khơng hồn tồn của chất thải trong khi đó nếu nhƣ dƣ thừa oxy có thể thúc đẩy sự hình thành dioxin/furan. Ngồi ra, cần phải xem xét các đến các thành phần có trong rác thải, nó là điều kiện cần thiết để xử lý rác thải hoặc phối trộn các loại rác thải.
3.5.2.2.Kiểm sốt cấu hình nhiệt độ khí thải
Cơ chế tổng hợp de novo là cơ chế quan trọng cho sự hình thành dioxin xảy ra trong buồng đốt thứ cấp của lò đốt. Các nghiên cứu đã chứng minh rằng nhiệt độ đốt và thời gian lƣu khí ở buồng đốt thứ cấp là thơng số quan trọng ảnh hƣởng đến sự hình thành các hợp chất vịng thơm clo.
Vì vậy, để giảm thiểu sự hình thành dioxin cần giảm thời gian lƣu của khí thải trong buồng đốt thứ cấp hoặc làm cho nhiệt độ khí thải trong buồng đốt thứ cấp giảm nhanh xuống dƣới 250oC. Điều này đƣợc thể hiện thông qua thông số đó là tốc độ làm mát hay làm nguội khí thải. Tốc độ làm mát khác nhau sẽ ảnh hƣởng đến sự hình thành dioxin/furan khác nhau. Theo Bucken A và cộng sự (1998) đã chỉ ra rằng để nồng độ PCDD/Fs là 1 ng-TEQ/Nm3 thì tốc độ làm mát là 500 đến 1000oC/s. Tuy nhiên, điều này khó có thể xảy ra trong thực tế vì lƣợng khí thải rất lớn.
3.5.2.3. Tách tro bay
Nhiệt độ bề mặt thấp là cơ chế phản ứng xúc tác chính cho sự hình thành dioxin/furan xảy ra trong buồng đốt thứ cấp. Sự xuất hiện của cơ chế này cần thiết cho cho hoạt động của bề mặt chất rắn nhƣ tro bay. Vì vậy, về mặt lý thuyết, nếu nhƣ chúng ta có thể tách các hạt tro bay trƣớc khi khí thải đi vào buồng đốt thì sự hình thành PCDD/PCDF sẽ đƣợc giảm thiểu.
Sử dụng thiết bị cyclon là phƣơng pháp để tách các hạt tro bay trong khí thải. Tuy nhiên hợp chất vịng thơm clo giảm thiểu khơng đáng kể. Phƣơng pháp loại bỏ bụi chỉ tách đƣợc những hạt cho bay có kích thƣớc lớn, trong khi các hạt tro bay có kích thƣớc nhỏ góp phần quan trọng trong sự hình thành hydrocacbon vịng thơm có chứa clo. Cơ chế hình thành của dioxin trong quá trình đốt rất phức tạp và nó có thể
ảnh hƣởng đến q trình tách tro bay. Do đó, rất ít các nghiên cứu tập trung vào các phƣơng pháp tách tro bay trong những năm gần đây.
3.5.2.4.Bổ sung chất phụ gia vô cơ
Việc thêm các chất ngăn cản sự hình thành của dioxin trong quá trình đốt là phƣơng pháp kiểm soát dioxin chủ yếu đang đƣợc nghiên cứu rộng rãi bởi nhiều nghiên cứu. Nói chung, các chất phu gia bao gồm hợp chất chứa lƣu huỳnh, các hợp chất cơ bản và amoniac. Amoniac thƣờng đƣợc sử dụng trong việc loại bỏ NOx và PCDD/Fs thông qua các phản ứng xúc tác.
Mức độ clo trong khí thải là yếu tố quan trọng ảnh hƣởng đến sự hình thành của dioxin, các hợp chất có tính kiềm có khả năng hấp thụ HCl có thể làm giảm mức độ dioxin. Hiện nay, hợp chất chứa Ca (dung dịch nƣớc vôi) đã đƣợc nghiên cứu và sử dụng rộng rãi cho thấy khả năng hấp thụ axit HCl và các loại khí khác. Tuy nhiên, sự hấp thụ các khí có tính axit sau q trình đốt thứ cấp đồng nghĩa với việc HCl tồn tại trong khí thải, dẫn đến sự ăn mịn thiết bị và tái tạo dioxin. Việc loại bỏ đƣợc HCl trong buồng đốt thứ cấp làm giảm đáng kể sự hình thành của dioxin/furan. Tuy nhiên, hiệu quả hoạt động của các chất chứa Ca đối với HCl trong vùng nhiệt độ cao là rất thấp. Tsuyumoto và cộng sự [44, 45] đã đề xuất sử dụng bọt Natri silicat để hấp thụ HCl và ngăn chặn sự hình thành của dioxin tốt hơn so với hợp chất chứa Ca. Mặc dù nồng độ HCl là yếu tố kiểm sốt nồng độ dioxin khơng đƣợc thể hiện rõ, một vài nghiên cứu chỉ ra rằng dù thêm các chất có tính kiềm có thể làm giảm nồng độ HCl nhƣng nồng độ dioxin vẫn có thể cao.
Các hợp chất chứa lƣu huỳnh (ví dụ nhƣ Na2S, SO2, SO3, Na2S2O3) thƣờng đƣợc sử dụng và có ảnh hƣởng đến sự hình thành dioxin. Nghiên cứu của Cục bảo vệ môi trƣờng Mỹ cho thấy rằng SO2 có thể ngăn cản chất xúc tác của CuCl2. Tuy nhiên, một số nghiên cứu khác cho thấy SO2 làm gia tăng sự hình thành dioxin.