2018-05-31 15:58:00

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编辑分类

在干洁的大气中,恒量气体的组成是微不足道的。但是在一定范围的大气中,出现了原来没有的微量物质,其数量和持续时间,都有可能对人、动物、植物及物品、材料产生不利影响和危害。当大气中污染物质的浓度达到有害程度,以至破坏生态系统和人类正常生存和发展的条件,对人或物造成危害的现象叫做大气污染。造成大气污染的原因,既有自然因素又有人为因素,尤其是人为因素,如工业废气、燃烧、汽车尾气和核爆炸等。

基本信息

  • 中文名

    大气污染物

  • 干洁空气

    自然状态下的大气

  • 0.93%

  • 主要成分

    氮气

折叠 编辑本段 简介

随着人类经济活动和生产的迅速发展,[2] 在大量消耗能源的同时,同时也将大量的废气、烟尘物质排入大气,严重影响了大气环境的质量,特别是在人口稠密的城市和工业区域。[2] 所谓干洁空气是指在自然状态下的大气(由混合气体、水气和杂质组成)除去水气和杂质的空气,其主要成分是氮气,占78.09%;氧气,占20.94%;稀有气体占0.93%;[3] 其它各种含量不到0.1%的微量气体(如氖、氦、二氧化碳、氪等)[1]

折叠 编辑本段 定义

大气中污染物或由它转化成的二次污染物的浓度达到了有害程度的现象,称为大气污染。

折叠 编辑本段 种类

大气污染物的种类很多,目前引起人们注意的有100多种,可分为颗粒状污染物和气态污染物两大类。

折叠 编辑本段 分类

大气污染的分类有很多方式,现在罗列如下:

折叠 方式一

(1) 一次污染物。一次污染物是指直接从污染源排放的污染物质,如二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、颗粒物等,它们又可分为反应物和非反应物,前者不稳定,在大气环境中常与其他物质发生化学反应,或者作催化剂促进其他污染物之间的反应,后者则不发生反应或反应速度缓慢。

(2) 二次污染物。二次污染物是指由一次污染物在大气中互相作用经化学反应或光化学反应形成的与一次污染物的物理、化学性质完全不同的新的大气污染物,其毒性比一次污染物还强。最常见的二次污染物如硫酸及硫酸盐气溶胶、硝酸及硝酸盐气溶胶、臭氧、光化学氧化剂OX,以及许多不同寿命的活性中间物(又称自由基),如HO2、HO等。

折叠 方式二

大气污染物主要可以分为两类,即天然污染物和人为污染物,引起公害的往往是人为污染物,它们主要来源于燃料燃烧和大规模的工矿企业。[3]

颗粒物:指大气中液体、固体状物质,又称尘。

硫氧化物:是硫的氧化物的总称,包括二氧化硫,三氧化硫,三氧化二硫,一氧化硫等。

碳的氧化物:主要是一氧化碳。(二氧化碳不属于大气污染物)

氮氧化物:是氮的氧化物的总称,包括氧化亚氮,一氧化氮二氧化氮三氧化二氮等。

碳氢化合物:是以碳元素和氢元素形成的化合物,如甲烷、乙烷等烃类气体。

其它有害物质:如重金属类,含氟气体,含氯气体等等。

折叠 方式三

根据大气污染物的存在状态,也可将其分为:气溶胶态污染物和气态污染物

一、气溶胶态污染物

根据颗粒污染物物理性质的不同,可分为如下几种:

(1)粉尘(dust)

指悬浮于气体介质中的细小固体粒子。[2] 通常是由于固体物质的破碎、分级、研磨等机械过程或土壤、岩石风化等自然过程形成的。粉尘粒径一般在1-200μm之间。大于10μm的粒子靠重力作用能在较短时间内沉降到地面,称为降尘;小于10μm的粒子能长期在大气中漂浮,称为飘尘

(2)烟(fume)

通常指由冶金过程形成的固体粒子的气溶胶。在工业生产过程中总是伴有诸如氧化之类的化学反应,熔融物质挥发后生成的气态物质冷凝时便生成各种烟尘。烟的粒子是很细微的,粒径范围一般为0.01~1μm。

(3)飞灰(fly ash)

指由燃料燃烧后产生的烟气带走的会分中分散的较细的粒子。灰分是含碳物质燃烧后残留的固体渣,在分析测定时假定它是完全燃烧的。

(4)黑烟(smoke)

通常指由燃烧产生的能见的气溶胶,不包括水蒸气。在某些文献中以林格曼数、黑烟的遮光率、沾污的黑度或捕集的沉降物的质量来定量表示黑烟。黑烟的粒径范围为0.05~1μm。

(5)雾(fog)

在工程中,雾一般指小液体粒子的悬浮体。它可能是由于液体蒸汽的凝结、液体的雾化以及化学反应等过程形成的,如水雾、酸雾、碱雾、油雾等,水滴的粒径范围在200μm以下。

(6)总悬浮颗粒物(TSP)

指大气中粒径小于100μm的所有固体颗粒。

二、气态污染物

(1)含硫化合物

(2)碳的氧化物

(3)含氮化合物

(4)碳氢化合物

(5)卤素化合物

折叠 编辑本段 分布特点

与其他环境要素中的污染物质相比较,大气中的污染物质具有随时间、空间变化大的特点,了解该特点,对于获得正确反映大气污染实况的监测结果有重要意义。 大气污染物的时空分布及其浓度与污染物排放源的分布、排放量及地形、地貌、气象等条件密切相关。 气象条件如风向、风速、大气湍流、大气稳定度总在不停的改变,故污染物的稀释与扩散情况也不断变化。同一污染源对同一地点在不同时间所造成的地面空气污染浓度往往相差数十倍;同一时间不同地点也相差甚大。一次污染物和二次污染物浓度在一天之内也不断地变化。一次污染物因受逆温层及气温、气压等限制,清晨和黄昏浓度较高,中午较低;二次污染物如光化学烟雾,因在阳光照射下才能形成,故中午浓度较高,清晨和夜晚浓度低。风速大,大气不稳定,则污染物稀释扩散速度快,反之,稀释扩散慢,浓度变化也慢。 污染源的类型、排放规律及污染物的性质不同,其空间分布特点也不同。一个点污染源(如烟囱)或线污染源(如交通道路)排放的污染物可形成一个较小的污染气团或污染线。局部地方污染浓度变化较大,涉及范围较小的污染,称为小尺度空间污染或局地污染。大量地面小污染源,如工业区窑炉、分散供热锅炉及千家万户的饮炉,则会给一个城市或一个地区形成面污染源,使地面空气中污染物浓度比较均匀,并随气象条件变化有较强的规律性。这种面源所造成的污染称中尺度空间污染或区域污染。就污染物自身性质而言,质量轻的分子态或气溶胶态污染物高度分散在大气中,易被扩散或稀释,随时空变化快;质量较重的尘、汞蒸气等,扩散能力差,影响范围较小。

折叠 编辑本段 危害

大气污染对气候的影响很大,大气污染排放的污染物对局部地区和全球气候都会产生一定影响,犹其对全球气候的影响,从长远的观点看,这种影响将是很严重的。

1)二氧化硫SO2 主要危害:形成工业烟雾, 高浓度时使人呼吸困难,是著名的伦敦烟雾事件的元凶;进入大气层后,氧化为硫酸(SO4)在云中形成酸雨,对建筑、森林、湖泊、土壤危害大;形成悬浮颗粒物,又称气溶胶, 随着人的呼吸进入肺部,对肺有直接损伤作用。

2)悬浮颗粒物TSP(如:粉尘、烟雾、PM10、PM2.5)主要危害:随呼吸进入肺, 可沉积于肺,引起呼吸系统的疾病。颗粒物上容易附着多种有害物质,有些有致癌性,有些会诱发花粉过敏症;沉积在绿色植物叶面,干扰植物吸收阳光和二氧化碳和放出氧气和水分的过程, 从而影响植物的健康和生长;厚重的颗粒物浓度会影响动物的呼吸系统;杀伤微生物,引起食物链改变,进而影响整个生态系统;遮挡阳光而可能改变气候,这也会影响生态系统。

3)氮氧化物 Nox(如:NO、NO2、NO3)主要危害:刺激人的眼, 鼻,喉和肺, 增加病毒感染的发病率,例如引起导致支气管炎和肺炎的流行性感冒, 诱发肺细胞癌变;形成城市的烟雾,影响可见度;破坏树叶的组织, 抑制植物生长;在空中形成硝酸小滴,产生酸雨。

4)一氧化碳CO 主要危害:极易与血液中运载氧的血红蛋白结合, 结合速度比氧气快250倍,因此,在极低浓度时就能使人或动物遭到缺氧性伤害。轻者眩晕,头疼, 重者脑细胞受到永久性损伤,甚至窒息死亡;对心脏病、贫血和呼吸道疾病的患者伤害性大;引起胎儿生长受损和智力低下。

5)挥发性有机化合物VOCs(如:苯、碳氢化合物)主要危害:容易在太阳光作用下产生光化学烟雾;在一定的浓度下对植物和动物有直接毒性;对人体有致癌、引发白血病的危险。

6)光化学氧化物(如:臭氧O3) 主要危害:低空臭氧是一种最强的氧化剂, 能够与几乎所有的生物物质产生反应,浓度很低时就能损坏橡胶、油漆、织物等材料;臭氧对植物的影响很大。浓度很低时就能减缓植物生长,高浓度时杀死叶片组织,致使整个叶片枯死, 最终引起植物死亡,比如高速公路沿线的树木死亡就被分析与臭氧有关;臭氧对于动物和人类有多种伤害作用,特别是伤害眼睛和呼吸系统,加重哮喘类过敏症。

7)有毒微量有机污染物(如:多环芳烃多氯联苯二恶英、甲醛)主要危害:有致癌作用;有环境激素(也叫环境荷尔蒙)的作用。

8)重金属(如:铅、镉)主要危害:重金属微粒随呼吸进入人体, 铅能伤害人的神经系统,降低孩子的学习能力,镉会影响骨骼发育,对孩子极为不利;重金属微粒可被植物叶面直接吸收, 也可在降落到土壤之后,被植物吸收, 通过食物链进入人体;降落到河流中的重金属微粒随水流移动,或沉积于池塘、湖泊, 或流入海洋,被水中生物吸收, 并在体内聚积,最终随着水产品进入人体。

9)有毒化学品(如:氯气氨气氟化物)主要危害:对动物、植物、微生物和人体有直接危害。

10)难闻气味主要危害:直接引起人体不适或伤害;对植物和动物有毒性;破坏微生物生存环境,进而改变整个生态状况。

11)放射性物质主要危害:致癌,可诱发白血病。

12)温室气体(如:二氧化碳、甲烷、氯氟烃)主要危害:阻断地面的热量向外层空间发散, 致使地球表面温度升高,引起气候变暖, 发生大规模的洪水、风暴或干旱;增加夏季的炎热,提高心血管病在夏季的发病和死亡率;气候变暖会促使南北两极的冰川融化, 致使海平面上升,其结果是地势较低的岛屿国家和沿海城市被淹;气候变暖会使地球上沙漠化面积继续扩大, 使全球的水和食品供应趋于紧张。

大气被污染后,由于污染物质的来源、性质和持续时间的不同,被污染地区的气象条件、地理环境等因素的差别,以及人的年龄、健康状况的不同,对人体造成的危害也不尽相同。大气中的有害物质主要通过下述三个途径侵入人体造成危害:

(1)通过人的直接呼吸而进入人体;

(2)附着在食物上或溶于水中,使之随饮食而侵入人体;

(3)通过接触或刺激皮肤而进入到人体。其中通过呼吸而侵入人体是主要的途径,危害也最大。 大气污染对人的危害大致可分为急性中毒,慢性中毒,致癌三种。

折叠 编辑本段 大气自净

污染物可以通过大气的自净能力,使浓度降低到无害的程度。大气的自净作用主要是物理作用(扩散、沉降),其次是化学作用(氧化、中和等)和生物学作用(植物吸收等)。

(1)扩散作用:当气象因素处在有利于污染物扩散的状态下,而且污染物的排出量并不非常大时,扩散作用的效果是很好的。一方面能将污染物稀释,另一方面可将一部分污染物转移出去。

(2)沉降作用:依靠污染物本身的重力,由空气中逐渐降落到其他环境介质中(水、土壤)。直径大的颗粒,可以自行降落。直径小的颗粒或气态污染物可以吸附在大颗粒上共同降落,也可由若干小颗粒聚集成大颗粒而降落,使大气中的浓度降低。例如尘土也可被雨雪水冲洗降到地面,使大气清洁。

(3)氧化作用:大气中的氧化合物或某些自由基可以将某些还原性污染物氧化成有毒的或无毒的化合物。例如C0能氧化成C02。

(4)中和作用:例如大气中的SO2可以与氨或碱性灰尘起中和作用。

(5)植物吸收作用:有些植物能吸收某些污染物,从而净化了空气。

折叠 编辑本段 污染源

大气污染物的来源十分广泛,各地情况也有很大差别,以下举出一些例子。

  1. 工业:工业是大气污染的一个重要来源。工业排放到大气中的污染物种类繁多,有烟尘、硫的氧化物、氮的氧化物、有机化合物卤化物、碳化合物等。其中有的是烟尘,有的是气体。
  2. 工厂、家庭燃烧含硫的燃料例如生活炉灶与采暖锅炉:城市中大量民用生活炉灶和采暖锅炉需要消耗大量煤炭,煤炭在燃烧过程中要释放大量的灰尘、二氧化硫、一氧化碳、等有害物质污染大气。特别是在冬季采暖时,往往使污染地区烟雾弥漫,呛得人咳嗽,这也是一种不容忽视的污染源。
  3. 火山爆发产生的气体
  4. 焚烧农作物的秸杆、森林火灾中的浓烟
  5. 焚烧生活垃圾、废旧塑料、工业废弃物产生的烟气
  6. 生活废气,比如厨房做饭的油烟,吸烟导致的烟气
  7. 垃圾腐烂释放出来的有害气体
  8. 工厂有毒气体的泄漏
  9. 居室装修材料(如油漆等)缓慢释放出来的有毒气体
  10. 风沙、扬尘
  11. 农业生产中使用的有毒农药
  12. 有毒化学试剂的挥发
  13. 复印机、打印机等电器产生的有害气体(比如臭氧)
  14. 交通运输:汽车、火车、飞机、轮船是当代的主要运输工具,它们烧煤或石油产生的废气也是重要的污染物。特别是城市中的汽车,量大而集中,排放的污染物能直接侵袭人的呼吸器官,对城市的空气污染很严重,成为大城市空气的主要污染源之一。汽车排放的废气主要有一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和碳氢化合物等,前三种物质危害性很大。交通污染源也是国内众多城市污染的主要来源之一。

(1)和(2)污染源统称为固定源,交通运输则称为流动源。

折叠 编辑本段 地理影响

1.地形和地物的影响:地面是一个凹凸不平的粗糙曲面,当气流沿地面流过时,必然要同各种地形地物发生摩擦作用,使风向风速同时发生变化,其影响程度与各障碍物的体积、形状、高低有密切关系。

山脉的阻滞作用,对风速也有很大影响,尤其是封闭的山谷盆地,因四周群山的屏障影响,往往是静风、小风频率占很大比重,不利于大气污染物的扩散。

城市中的高层建筑物、体形大的建筑物和构筑物,都能造成气流在小范围内产生涡流,阻碍气流运动,减小平均风速,降低了近地层风速梯度,并使风向摆动很大,近地层风场变得很不规则。一般规律是建筑物背风区风速下降,在局部地区产生涡流,不利于气体扩散

2.山谷风:它发生在山区,是以24小时为周期的局地环流。山谷风在山区最为常见,它主要是由于山坡和谷地受热不均而产生的。如图2-14所示,在白天,太阳先照射到山坡上,使山坡上大气比谷地上同高度的大气温度高,形成了由谷地吹向山坡的风,称为谷风。在高空形成了由山坡吹向山谷的反谷风。它们同山坡上升气流和谷地下降气流一起形成了山谷风局地环流。在夜间,山坡和山顶比谷地冷却得快,使山坡和山顶的冷空气顺山坡下滑到谷底,形成了山风。在高空则形成了自山谷向山顶吹的反山风。它们同山坡下降气流和谷地上升气流一起构成了山谷风局地环流。

山风和谷风的方向是相反的,但比较稳定。在山风与谷风的转换期,风方向是不稳定的,山风和谷风均有机会出现,时而山风,时而谷风。这时若有大量污染物排入山谷中,由于风向的摆动,污染物不易扩散,在山谷中停留时间很长,有可能造成严重的大气污染。

3.海陆风:它发生在海陆交界地带,是以24小时为周期的一种大气局地环流。海陆风是由于陆地和海洋的热力性质的差异而引起的。如图2-15所示,在白天,由于太阳辐射,陆地升温比海洋快,在海陆大气之间产生了温度差、气压差,使低空大气由海洋流向陆地,形成海风,高空大气从陆地流向海洋,形成反海风,它们和陆地上的上升气流和海洋上的下降气流一起形成了海陆风局地环流。在夜晚,由于有效辐射发生了变化,陆地比海洋降温快,在海陆之间产生了与白天相反的温度差、气压差,使低空大气从陆地流向海洋,形成陆风,高空大气从海洋流向陆地,形成反陆风。它们同陆地下降气流和海面上升气流一起构成了海陆风局地环流。

在大湖泊、江河的水陆交界地带也会产生水陆风局地环流,称为水陆风。但水陆风的活动范围和强度比海陆风要小。

由上所述可知,建在海边地区的工厂所排放的污染物必须考虑海陆风的影响,因为有可能出现在夜间随陆风吹到海面上的污染物,在白天又随海风吹回来,或者进入海陆风局地环流中,使污染物不能充分的扩散稀释而造成严重的污染。

4.城市热岛环流:城市热岛环流是由城乡温度差引起的局地风。产生城乡温度差异的主要原因是:(1)城市人口密集、工业集中,使得能耗水平高;(2)城市的覆盖物(如建筑、水泥路面等)热容量大,白天吸收太阳辐射热,夜间放热缓慢,使低层空气变暖;(3)城市上空笼罩着一层烟雾和CO2,使地面有效辐射减弱。因此,使城市市区净热量收入比周围乡村多,故平均气温比周围乡村高(特别是夜间),于是形成了所谓城市热岛。据统计,城乡年平均温差一般为0.4-1.5℃,有时可达6-8℃。其差值与城市的大小、性质、当地气候条件及纬度有关。

由于城市温度经常比农村高(特别是夜间),气压比乡村低,所以可以形成一种从周围农村吹向城市市区的特殊的局地风,称为城市热岛环流或城市风。这种风在市区汇合就会产生上升气流。因此,若城市周围有较多产生污染物的工厂,就会使污染物在夜间向市中心输送,造成严重污染,特别是夜间城市上空有逆温层存在时。

折叠 编辑本段 防治技术

大气污染防治先进技术汇编》涵盖电站锅炉烟气排放控制、工业锅炉及炉窑烟气 排放控制、典型有毒有害工业废气净化、机动车尾气排放控制、居室及公共场所典型空气污染物净化、柏美迪康环保科技(上海)有限公司无组织排放源控制、大气复合污染 监测模拟与决策支持、清洁生产等八个领域的关键技术,入选技术大多源于"十一五"以来相关国家科技计划项目或自主创新的研究成果。

折叠 技术目录

序号

技术名称

技术内容

适用范围

一、电站锅炉烟气排放控制关键技术

1

燃煤电站锅炉石 灰石/石灰-石膏 湿法烟气脱硫技 术

采用石灰石或石灰作为脱硫吸收剂,在吸收塔

内,吸收剂浆液与烟气充分接触混合,烟气中的二氧 化硫与浆液中的碳酸钙(或氢氧化钙)以及鼓入的氧 化空气进行化学反应从而被脱除,最终脱硫副产物为 二水硫酸钙即石膏。该技术的脱硫效率一般大于

95% , 可达 98% 以上 ; SO2 排放 浓度一 般小于

100mg/m3 ,可达 50mg/m3 以下。单位投资大致为

150~250 元/kW;运行成本一般低于 1.5 分/kWh。

燃煤电站锅炉

2

火电厂双相整流 湿法烟气脱硫技 术

利用在脱硫吸收塔入口与第一层喷淋层间安装

的多孔薄片状设备,使进入吸收塔的烟气经过该设备 后流场分布更均匀,同时烟气与在该设备上形成的浆 液液膜撞击,促进气、液两相介质发生反应,达到脱 除一部分 SO2 的目的。该技术将喷淋塔和鼓泡塔技术 相结合,对提高脱硫效率、减少浆液循环量有显著效 果,特别适用于脱硫达标改造项目。双相整流装置能 提高系统脱硫效率 20%~30%,整体脱硫效率可达 97% 以上;阻力为 600Pa~700Pa,单位投资大致为 3~6 元

/kWh,电耗降低约 250~850 kWh/h。

燃煤电站锅炉

3

燃煤锅炉电石渣

- 石膏湿法烟气 脱硫技术

采用电石渣作为脱硫吸收剂,在吸收塔内,吸收

剂浆液与烟气充分接触混合,烟气中的二氧化硫与浆 液中的氢氧化钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应 从而被脱除,最终脱硫副产物为二水硫酸钙即石膏。 该技术的脱硫效率一般大于 95%,可达 98%以上;SO2 排放浓度一般小于 100mg/Nm3,可达 50mg/Nm3 以下; 单位投资大致为 150~250 元/kW;运行成本一般低于

1.35 分/kWh。

燃煤电站锅炉

4

循环流化床干法

/ 半干 法烟气脱 硫除尘及多污染 物协同净化技术

以循环流化床原理为基础,通过物料的循环利

用,在反应塔内吸收剂、吸附剂、循环灰形成浓相的 床态,并向反应塔中喷入水,烟气中多种污染物在反

应塔内发生化学反应或物理吸附;经反应塔净化后的

烟气进入下游的除尘器,进一步净化烟气。此时烟气

中的 SO2 和几乎全部的 SO3,HCl,HF 等酸性成分被 吸收而除去,生成 CaSO3·1/2 H2O、CaSO4·1/2 H2O 等副产物。该技术的脱硫效率一般大于 90%,可达

98%以上;SO2 排放浓度一般小于 100mg/m3,可达

50mg/m3 以下;单位投资大致为 150~250 元/kW;在

不添加任何吸附剂及脱硝剂的条件下运行成本一般 为 0.8~1.2 分/kWh。

燃煤电站锅炉

二、工业锅炉及炉窑烟气排放控制关键技术

21

石灰石- 石膏湿 法脱硫技术

采用石灰石作为脱硫吸收剂,在吸收塔内,吸收

剂浆液与烟气充分接触混合,烟气中的二氧化硫与浆 液中的碳酸钙(或氢氧化钙)以及鼓入的氧化空气进 行化学反应从而被脱除,最终脱硫副产物为二水硫酸 钙即石膏。该技术的脱硫效率一般大于 95%,可达

98%以上;SO2 排放浓度一般小于 100mg/m3,可达

50mg/m3 以下;单位投资大致为 150~250 元/kW 或

15~25 万元/m2 烧结面积;运行成本一般低于 1.5 分

/kWh。

工业锅炉/钢铁 烧结烟气

22

电石渣- 石膏湿 法烟气脱硫技术

采用电石渣作为脱硫吸收剂,在吸收塔内,吸收

剂浆液与烟气充分接触混合,烟气中的二氧化硫与浆 液中的氢氧化钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应 从而被脱除,最终脱硫副产物为二水硫酸钙即石膏。 该技术的脱硫效率一般大于 95%,可达 98%以上;SO2 排放浓度一般小于 100mg/Nm3,可达 50mg/Nm3 以下; 单位投资大致为 150~250 元/kW;运行成本一般低于

1.35 分/kWh。

工业锅炉

23

白泥- 石膏湿法 烟气脱硫技术

采用白泥作为脱硫吸收剂,在吸收塔内,吸收剂

浆液与烟气充分接触混合,烟气中的二氧化硫与浆液 中的碳酸钙(或氢氧化钠)以及鼓入的氧化空气进行 化学反应从而被脱除,最终脱硫副产物为二水硫酸钙 即石膏。该技术的脱硫效率一般大于 95%,可达 98% 以上;SO2 排放浓度小于 100mg/Nm3,可达 50mg/Nm3 以下;单位投资大致为 150~250 元/kW;运行成本一 般低于 1.35 分/kWh。

工业锅炉

24

钢铁烧结烟气循 环流化床法脱硫 技术

将生石灰消化后引入脱硫塔内,在流化状态下与

通入的烟气进行脱硫反应,烟气脱硫后进入布袋除尘 器除尘,再由引风机经烟囱排出,布袋除尘器除下的 物料大部分经吸收剂循环输送槽返回流化床循环使 用。该技术脱硫率略低于湿法,吸收剂利用率高,结 构紧凑,操作简单,运行可靠,脱硫产物为固体,无 制浆系统,无二次污染,脱硫塔体积小,投资省,不 易堵塞。烟气中的 SO2 和几乎全部的 SO3,HCl,HF 等酸性成分被吸收而除去,生成 CaSO3·1/2H2O、 CaSO4·1/2 H2O 等副产物。该技术的脱硫效率一般大 于 95% ,可达 98% 以上;SO2 排放浓度一般小于

100mg/m3,可达 50mg/m3 以下;单位投资大致为 15~20 万元/平方米;在不添加任何吸附剂及脱硝剂的条件下 运行成本一般低于 5~9 元/吨烧结矿。

钢铁烧结烟气

25

新型催化法烟气 脱硫技术

采用新型低温催化剂,在 80~200℃的烟气排放温

度条件下,将烟气中的 SO2、H2O、O2 选择性吸附在 催化剂的微孔中,通过活性组分催化作用反应生成

有色、石化化

工、工业锅炉/

炉 窑(含 民

三、典型有毒有害工业废气净化关键技术

41

挥发性有机气体

(VOCs)循环脱 附分流回收吸附 净化技术

采用活性炭作为吸附剂,采用惰性气体循环加热

脱附分流冷凝回收的工艺对有机气体进行净化和回 收。回收液通过后续的精制工艺可实现有机物的循环 利用。该技术对有机气体成分的净化回收效率一般大 于90%,也可达95%以上。单位投资大致为9~24万元/ 千(m3h-1),回收有机物的成本大致为700~3000元/吨。

石油化工、制 药、印刷、表 面涂装、涂布 等

42

高效吸附- 脱附

-(蓄热)催化燃烧

VOCs 治理技术

利用高吸附性能的活性碳纤维、颗粒炭、蜂窝炭

和耐高温高湿整体式分子筛等固体吸附材料对工业 废气中的VOCs进行富集,对吸附饱和的材料进行强 化脱附工艺处理,脱附出的VOCs进入高效催化材料 床层进行催化燃烧或蓄热催化燃烧工艺处理,进而降 解VOCs。该技术的VOCs去除效率一般大于95%,可 达98%以上。

石油、化工、 电子、机械、 涂装等行业

43

活性炭吸附回收

VOCs 技术

采用吸附、解析性能优异的活性炭(颗粒炭、活

性炭纤维和蜂窝状活性炭)作为吸附剂,吸附企业生 产过程中产生的有机废气,并将有机溶剂回收再利 用,实现了清洁生产和有机废气的资源化回收利用。 废气风量:800~40000m3/h,废气浓度:3~150g/m3。

包装印刷、石

油、化工、化 学药品原药制 造、涂布、纺 织、集装箱喷

四、机动车尾气排放控制关键技术

59

汽油车尾气催化 净化技术

采用优化配方的全Pd型三效催化剂,以及真空吸

附蜂窝状催化剂的定位涂覆技术,制备汽车尾气净化 器核心组件。真空涂覆技术可以精确控制催化剂涂覆 量,有效提高产品的一致性。全Pd催化剂配方根据发 动机型号不同其Pd含量约在1~3g/L范围内,较同种发 动机上用的普通Pd-Pt-Rh三效催化剂成本可降低50% 以上。利用该催化剂及涂覆技术生产的净化器对汽车 尾气中CO、HC和NOx的同时净化效果可大于95%, 催化剂寿命超过10万公里,达到相当于国VI以上的尾 气排放标准要求。

汽车尾气污染 物处理

五、居室及公共场所典型空气污染物净化关键技术

64

中央空调空气净 化单元及室内空 气净化技术

针对不同场所,采用风盘或/和组空不同的中央空

调系统,设置过滤器和净化组件,集成过滤、吸附、

(光)催化、抗菌/杀菌等多种净化技术,实现室内温 度和空气品质的全面调节。

居室及公共场 所室内空气净 化

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室内空气中有害 微生物净化技术

研制层状材料为载体负载银离子的抗菌剂,在保

持很好的抗菌性能的同时解决了银离子在高温使用 时变色的问题。研制有机无机复合抗菌喷剂,对室内 常见的有害微生物,如大肠杆菌,金黄色葡萄球菌, 白色念珠菌,军团菌有很好的抗菌效果,对枯草芽孢 杆菌也有很好的抑制作用。

居室及公共场 所室内空气净 化

六、无组织排放源控制关键技术

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综合抑尘技术

主要包括生物纳膜抑尘技术、云雾抑尘技术及湿式收尘技术等关键技术。生物纳膜是层间距达到纳米 级的双电离层膜,能最大限度增加水分子的延展性, 并具有强电荷吸附性;将生物纳膜喷附在物料表面, 能吸引和团聚小颗粒粉尘,使其聚合成大颗粒状尘 粒,自重增加而沉降;该技术的除尘率最高可达99% 以上,平均运行成本为0.05~0.5元/吨。云雾抑尘技术 是通过 高 压离 子 雾 化 和 超 声 波雾 化 , 可 产 生1μm~100μm的超细干雾;超细干雾颗粒细密,充分增 加与粉尘颗粒的接触面积,水雾颗粒与粉尘颗粒碰撞 并凝聚,形成团聚物,团聚物不断变大变重,直至最 后自然沉降,达到消除粉尘的目的;所产生的干雾颗 粒,30%~40%粒径在2.5μm以下,对大气细微颗粒污 染的防治效果明显。湿式收尘技术通过压降来吸收附 着粉尘的空气,在离心力以及水与粉尘气体混合的双 重作用下除尘;独特的叶轮等关键设计可提供更高的 除尘效率。

适用于散料生 产、加工、运 输、装卸等环 节,如矿山、 建筑、采石场、 堆场、港口、 火电厂、钢铁 厂、垃圾回收处理等场所

七、大气复合污染监测、模拟与决策支持关键技术

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大气挥发性有机 物快速在线监测 系统

环境大气通过采样系统采集后,进入浓缩系统,

在低温条件下,大气中的挥发性有机化合物在空毛细 管捕集柱中被冷冻捕集;然后快速加热解吸,进入分 析系统,经色谱柱分离后被FID和MS检测器检测,系 统还配有自动反吹和自动标定程序,整个过程全部通 过软件控制自动完成。系统主要特点有:自然复叠电 子超低温制冷系统、自主研发的温度测量技术、双通 路惰性采样系统、去活空毛细管捕集、双色谱柱分离、 FID和MS双检测器检测。系统可以用于在线连续监 测,也可以用于应急检测(采样罐现场采样)。该系 统一次采样可以检测99种各类VOCs(碳氢化合物、 卤代烃、含氧挥发性有机物),在较长时间内可以满 足我国环境空气中VOCs的监测要求。

大气环境监测

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大气细粒子及其 气态前体物一体 化在线监测技术

利用多种快速接口组合,设计开发出具有自主知

识产权的"大气细粒子及其气态前体物一体化的在线 监测系统",实现细粒子水溶性化学成分及其气态前 体物的同步在线监测,包括:气态HCl、HONO、HNO3、

H2SO4,气溶胶中F-、Cl-、NO2 、NO3 、SO4 以及WSOC

- - 2-

的分析,实现大气细粒子中多种元素快速在线检测。 设计开发出能够进行不同粒径段的细粒子样品成分 分析装置,用于解析大气细粒子的来源与转化过程, 为大气污染区域协同控制提供基础数据,为区域大气 细粒子污染调控措施的制定提供科学基础和监测技 术。

大气环境监测

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大气中NOx及其 光化产物一体化 在线监测仪器及 标定技术

利用光解技术和表面化学方法研发准确测量NO2

的技术,与常规化学发光技术结合开发能够准确测定 NO、NO2、PAN和PPN的技术系统。集成所研制的动 态零点化学发光法测NO模块,光降解NO2模块和钼催 化转化模块,制造一体化样机,样机可同时在线精确 测量大气样品中的NO、NO2、NOy。为评估含氮大气 活性成分对O3产生贡献的准确测算和其产物的进一 步演化提供可靠的技术方法和适合国情的仪器设备 产品。

大气环境监测

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大气细粒子和超 细粒子的快速在 线监测技术

针对区域大气颗粒物立体在线监测的技术需求,

开展大气复合污染中细粒子及超细粒子物化特性的 原位快速测定技术研究,基于"称重法"的振荡天平 颗粒物质量浓度监测仪,完成大气PM2.5质量浓度的实

大气环境监测

八、清洁生产关键技术

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水煤浆代油洁净 燃烧技术

水煤浆代油洁净燃烧技术是把煤磨成细粉与水

和少量添加剂混合成悬浮状高浓度浆液,像油一样采 用全封闭方式输送和储存,用泵输送,并用喷嘴喷入 锅炉炉膛雾化悬浮燃烧,燃烧效率高,它是一种以煤 代油的新技术。在制浆过程中要对煤净化处理

各 种电站 锅 炉、工业锅炉、 工业窑炉

[4]

折叠 措施方法

从大气污染的发生过程分析,防治大气污染的根本方法,是从污染源着手,通过减少污染物的排放量,促进污染物扩散稀释等措施来保证大气层的环境质量。但现有的经济技术条件还不能彻底根治污染源,因此,大气环境的保护就需要通过运用各种措施,进行综合防治。主要从以下几个方面入手寻求大气污染的控制途径。 ①采取各种措施,减少污染物的产生;②采用各种设备,控制污染物的排放;③选择有效的非工程措施,合理大气自净能力;④强化大气管理。[3]

一、采取各种措施,减少污染物的产生

(一)、区域采暖和集中供热,家庭炉灶和取暖小锅炉排放大量SO2和烟尘是造成城市大气环境恶化的一个重要原因。城市采取区域采暖,集中供热措施,能够很好的解决这一问题。区域采暖,集中供热的好处表现在: ①可以提高锅炉设备效率,降低燃料消耗量,一般可以将锅妒效率从50~60%提高到80~90%;②可以充分利用热能,提高热利用率 ③有条件采用高效率除尘设备,大大降低粉尘排放量。

(二)、改善燃料构成 改善城市燃料构成是大气污染综合防治的一项有效措施。用无烟煤替代烟煤,推广使用清洁的气体、液体燃料,可以使大气中的SO2和烟尘(降尘、飘尘)显著地降低。

(三)、进行技术更新,改善燃烧过程 解决污染问题的重要途径之一是减少燃烧时的污染物排放量。通过改善燃烧过程,以使燃烧效率尽可能提高,污染物排放尽可能减少。这就需要对旧锅炉、汽车发动机和其它燃烧设备进行技术更新,对旧的燃料加以改革,以便提高热效率和减少废气排放。

(四)、改革生产工艺,综合利用"废气" 通过改革生产工艺,可以力求把一种生产中排出的废气作为另一生产中的原材料加以利用,这样就可以达到减少污染物的排放和变废为宝的双重利益。

(五)、开发新能源,开发太阳能、水能、风能、地热能、潮汐能、生物能、沼气能和核聚变能等清洁能源,以减少煤碳、石油的用量。以上新能源多为可再生性能源,在利用过程中不会产生化石能源开采使用的环境问题,是比较清洁的燃料。

采用各种技术,控制污染物排放

(一)、烟尘治理技术,除尘设备根据其原理大致可分为机械除尘器,湿式洗涤除尘器,过滤式除尘器和静电除尘器等。 机械除尘器是利用机械力(重力、离心力)将粉尘从气流中分离出来,达到净化的目的。其中最简单、廉价、易于操作维修的便是沉降室。携带尘粒的气流由管道进入宽大的沉降室时,速度和压力降低,较大的颗粒(直径大于40μm)则因重力而沉降下来。另一种设备是旋风除尘,其原理是使气流在分离旋转,尘粒在离心作用下被甩往外壁,沉降到分离器的底部而被分离清除。这种方法对5μm以上尘粒去除效率可达50 - 80%。 湿式洗涤器是一种采用喷水法将尘粒从气体中沉涤出去的除尘器,有喷雾塔式、填斜塔式、离心洗涤器、文丘里式洗涤器等多种,这种除尘器能除去直径大于10μm 的颗粒,如果采用离心式洗涤分离器,其去除率可达90%左右,这种方法的缺点是能耗较高,同时存在污水处理问题。 过滤式除尘器有着较高的除尘效率,其中最常用的袋式滤尘器对直径1μm颗粒的去除率多接近100%,它使含尘气体,通过悬挂在袋室上部的织物过滤袋而被除去,这种方法效率高,操作面便,适应于含尘浓度低的气体;其缺点是维修费高,不耐高温高湿气流。静电除尘器的原理是所有尘粒通过高压直流电晕时吸收电荷的特性而将其从气流中除去。带电颗粒在电场的作用下,向接地集尘筒壁移动,借重力而把尘粒从集尘电极上除去。其优点是对粒径很小的尘粒具有较高的去除效率,且不受含尘浓度和烟气流量的影响,但设备投资费用高,技术要求高。 上述备种除尘设备原理不同,性能各异,使用时应根据实际需要加以迭择或使用,主要考虑因素为尘粒的浓度、直径、腐浊性等以及排放标准和经济成本。

(二)、二氧化硫治理技术,二氧化硫治理技术包括燃料脱硫主要是重油脱硫和烟气脱硫。重油脱硫采用加氢脱硫催化法,使重油中有机硫化物中的C-S键断裂,硫变成简单的气体或固体化合物,而从重油中分离出来。含硫量较高的重油首先进行脱硫处理,再提供给用户,主要是那些没有烟气脱硫能力的中小工厂,而大型工业企业则要求安装烟气脱硫设施。 烟气脱硫可分为干法和湿法两种,湿法是把烟气中的SO2和SO3,转化为液体或固体化合物,从而把它们从烟气中分离出来,湿法脱硫主要包括碱液吸收法,氨吸收法和石灰吸收法等。碱吸收法是用氢氧化钾、氢氧化钠水溶液等为吸收剂;氨吸收法用氨气作为吸收剂;石灰乳法使用石灰浆作吸收剂,同时可回收石膏。 湿法脱硫后,烟气温度降低,湿度加大,排出后影响烟气的上升高度而难以扩散。为克服上述缺陷,采用固体粉沫或非液体作为吸收剂或催化剂进行烟气脱硫,称为干法脱硫。干法脱硫又分为吸附法、吸收法和催化氧化法等。吸附法是使用活性炭等吸附剂;吸收法用活性氧化锰、碱性氧化铝等为吸收剂;催化氧化法是用钒系催化剂等进行氧化并回收硫酸。

(三)、光化学烟雾的治理技术,造成光化学烟雾的一次污染物主要是氮氧化物和碳氢化合物。其主要来源是以汽车尾气,石油冶炼业等工业企业也是氮氧化物重要来源。 汽车尾气主要来自发动机汽油燃烧。控制汽车尾气的技术措施主要有:①改革汽车燃料,推广使用液化石油气、液化天然气、甲醇等新型燃料。②改善进气系统,提高混合气燃烧率,减少一氧化碳、碳氢化合物和氟氧化合物排放; ③进行排气处理,进一步去除尾气中的有害物质。 工业企业排放的氮氧化物的去除方法主要有吸收法、非选择性催化还原法和选择性催化还原法。吸收法是根据所使用的吸收剂,又可分为碱吸收法,熔融盐吸收法和硫酸吸收法。 非选择催化还原法是应用金属铂等作为催化剂,以H2或CH4等还原性气体作为还原剂,将烟气中的氮氧化物还原为N2。所谓非选择性是指反应时的温度条件不仅控制在只是烟气中的氮氧化物还原为N2,而且在反应过程中有一定量的还原剂与烟气中的过剩氧发生反应。 选择性催化还原法是以金属铂的氧化物作为催化剂,以氨、硫化氢和一氧化碳等为还原剂,选择最佳脱硝反应温度,使还原剂仅与烟气的氮氧化物发生反应,使之转变为无害的N2 。

合理利用环境自净能力,保护大气环境

(一)、搞好总体规划,合理工业布局

(1)搞好城市规划,完善基础设施建设 城市规划要解决的首要问题是确定城市性质。城市性质确定以后,即确定了城市经济发展方向和产业结构,例如,杭州、苏州、,桂林等城市被明确为风景游览城市后,也就同时决定了这些城市要严格控制污染工业的发展。城市布局要合理。工业区要布置在城市的下风向,工业区和居民区,商业区要分开,其间尽可能留出一些空地,建成绿化带以减轻污染危害。 完善城市基础设施建设,可以节约大量能源,减少污染物的排放量。如发展公共交通事业,是防治汽车污染的有效手段。通过发展地铁和低公害汽车,可大大减少城市车流量,改进道路,可减少车辆堵塞、停顿现象.也可以达到减少排放量的目的。

(2)调整工业结构、合理工业布局 大气环境污染在很大程度上是工业排放的污染物造成的,合理工业布局是防治大气污染的一项基本措施,在工业布局上,应考虑工业结构和工业项目位置的选择。从大气环境保护的角度看,火电厂、建材、冶金等工业是能源消耗大户,属重污染型工业;纺织、机械等属于轻污染型工业。合理工业布局,就是按照不同的环境要求,如人口密度、能源消费密度、气象、地形等条件,安排布置工业发展。如对于风速比较小、静风频率较高、扩散条件较差的地区,不宜发展有害气体和烟尘排放量大的重污染型工业。工业建设项目的布局选址也很重要,在城市、风景区、自然保护区等敏感地区的主导风向上风向不应建设重污染型工业。这样做可能会制约某些项目投资,但从防治大气污染和整个社会经济的长远发展看,是完全必要的。

(二)、做好大气环境规划,科学利用大气环境容量 在环境区划的基础上,结合城市建设、总体规划进行城市大气环境功能分区。根据国家对不同功能区的大气环境质量标唯,确定环境目标,并计算主要污染物的最大允许排放量。科学利用大气环境容量,就是根据大气自净条件(如稀释扩散、降水洗涤等),定量、定点、定时地向大气中排放污染物,保证大气污染物浓度不超过环境目标的前提下,合理地利用大气环境资源。

(三)、选择有利污染物扩散的排放方式 根据污染物落地浓度随烟囱的高度增加而减少的原理,我们可以通过广泛采用高烟囱和集合烟囱排放来促进污染物扩散,降低污染源附近的污染强度。集合烟囱排放就是将数个排烟设备集中到一个烟囱排放,这样可以提高烟气的温度和出口速度;达到增加烟囱有效高度的目的。这种方法虽可以降低污染物的落地浓度,减轻当池的地面污染,但却扩大了排烟范围,不能从根本解决污染问题,尤其是在酸雨问题日益严重的今天,这种方法只能作为一种权宜之计。

(四)、发展绿色植物,增强自净能力 首先,绿色植物能吸收CO2放出O2。发展绿色植物,恢复和扩大森林面积,可以起到固碳作用,从而降低大气CO2含量,减弱温室效应。除此之处,绿色植物还可以过滤吸附大气颗粒物、吸收有毒有害气体,起到净化大气的作用。研究表明,1hm2的林木可以有相当于75hm2的叶面积,其吸附烟灰尘埃的能力相当大。就吸收有毒气体而言,阔叶林强于针叶林,而落叶阔叶林一般又比常绿阔叶林强,垂铆、悬铃木、夹竹桃等对二氧化硫有较强的吸收能力,而泡桐、梧桐、城市绿化不仅可以净化大气,还可以调节温度、湿度,调节城市的小气候。在大片绿化带与非绿地之间,因温度差异,在天气晴放时可以形成局地环流,有利于大气污染物的扩散。国内外都在大力研究筛选各种对大气污染物有较强抵抗和吸收能力的绿色植物,以及绿化布局对空气净化作用的影响。同时努力扩大绿化面积,改善居住环境。

加强大气管理[4]

大气环境管理就是运用法律、行政、经济、技术、教育等手段,通过全面规划,从宏观上、战略上、总体上研究解决大气污染问题。法律是环境管理中的一种重要手段,是以规范性、强制性、稳定性和指导性的方式来管理环境。我国继1979年颁布了环境保护基本法《中华人民共和国环境保护法(试行)》后,1984年颁布了《关于防治煤烟污染技术政策的规定》 1987年颁布《大气污染防治法》和《关于城市烟尘控制区管理办法》等法律法规。各省、市、自治区和国务院各部门结合本地区本部门的具体情况也制定和颁布了一系列环境保护条例和规定。同时,为了实现大气环境管理科学化、定量化,我国先后颁布了《环境空气质量标准》、《大气污染物综合排放标准》、《工业锅炉烟尘排放标准》 、《汽车尾气排放标准》等一系列大气环境质量标准和污染物排放标准,为大气环境管理提供了依据。 运用行政手段管理环境是指在环境管理中依靠和发挥国家各级行政机关的作用,借助行政决策和运用行政命令、决议、指示等方式来组织管理环境,解决大气污染问题,如政府对一些大气污染严重的企业实行限期治理或关、停、并、转、迁等措施。

大气污染物总量控制也是一种行政手段,它是从大气环境功能区划分和功能区环境质量目标出发,然后考虑排污源与功能区大气质量间关系,通过区域协调,统筹分配允许排放量,把排入特定区域的污染物总量控制在一定的范围内,以实现预定的环境目标。 运用经济方法管理环境,是按照经济规律的客观要求,充分利用价格、利润、信贷、税收等经济杠杆的作用,来调整各方面的环境关系,凡是造成污染危害的单位,都要承担治理污染的责任,对向大气环境排放污染物或超过国家标准排放的企业,根据超标排放的数量和浓度,按规定征收排污费。

大气环境技术管理是通过制定技术标准、技术政策、技术发展方向和生产工艺等进行环境管理,限制损坏大气环境质量的生产技术活动,鼓励开发无公害生产工艺技术。

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