環(huán)境治理技術(shù)

目錄第一篇大氣環(huán)境治理 1第一章大氣污染概述 1第一節(jié)大氣及大氣污染 1第二節(jié)大氣污染治理途徑 6第三節(jié)大氣污染綜合防治 10第二章煙塵的治理技術(shù) 15第一節(jié)除塵裝置的分類和性能 15第二節(jié)機械除塵器 15第三節(jié)過濾除塵 19第四節(jié)電除塵器 23第五節(jié)濕法除塵 25第六節(jié)除塵裝置的選擇 29第三章氣態(tài)污染物的治理 30第一節(jié)吸收法 30第二節(jié)吸附法 37第三節(jié)冷凝法 46第四節(jié)催化轉(zhuǎn)化法 48第五節(jié)燃燒法 52第六節(jié)生物凈化法 54第七節(jié)膜別離法 57第八節(jié)氣態(tài)污染物的其他治理方法 59第二篇水環(huán)境治理 62第一章水污染概述 62第一節(jié)天然水資源及其循環(huán) 62第二節(jié)水污染的來源、途徑及危害 63第三節(jié)天然水和廢水的成分及污染指標 64第四節(jié)污水中的主要污染物及對人體的危害 67第二章廢水處理技術(shù)概述 70第一節(jié)廢水處理的分類及根本方法 70第二節(jié)廢水處理系統(tǒng) 73第三節(jié)廢水處理方案的選擇 74第四節(jié)水污染的綜合防治 75第三章廢水的物理處理法 76第一節(jié)均衡和調(diào)節(jié) 76第二節(jié)沉淀法 78第三節(jié)隔油 84第四節(jié)隔濾法 87第四章廢水的化學(xué)處理法 93第一節(jié)化學(xué)混凝法 93第二節(jié)中和法 101第三節(jié)氧化復(fù)原法 104第四節(jié)化學(xué)沉淀法 105第五節(jié)電解法 106第五章廢水的物理化學(xué)處理法 109第一節(jié)吸附 109第二節(jié)離子交換法 113第三節(jié)膜別離法 118第四節(jié)萃取、氣提和吹脫 123第六章生物化學(xué)法 124第一節(jié)活性污泥法 124第二節(jié)生物膜法 125第三節(jié)生物塘法 128第五節(jié)厭氧生物法 130第六節(jié)生物污泥的處理 131第七章廢水再生回用和最終處置 132第一節(jié)廢水的再生回用 132第二節(jié)廢水的土地處理 135第三節(jié)廢水的最終處置 137第三篇固體廢物的處理技術(shù) 139第一章固體廢物的物理處理 139第一節(jié)壓實 139第二節(jié)破碎 140第三節(jié)分選 143第四節(jié)脫水與枯燥 149第二章固體廢物的化學(xué)處理 150第一節(jié)中和法 151第二節(jié)氧化復(fù)原法 151第三節(jié)化學(xué)浸出法 152第三章固體廢物的生物轉(zhuǎn)化法 152第一節(jié)好氧生物轉(zhuǎn)化——堆肥化處理 152第二節(jié)厭氧生物轉(zhuǎn)化法 155第四章固體廢物的燃燒和熱解 156第一節(jié)燃燒法 156第二節(jié)熱解 159第五章固體廢物的固化處理 160第一節(jié)固化處理的原理和步驟 160第二節(jié)固化處理的根本方法 161第六章固體廢物的最終處置 163第一節(jié)土地填埋 164第二節(jié)海洋處置 168第四篇噪聲和振動防治 170第一章噪聲的根本概念 170第一節(jié)噪聲 170第二節(jié)噪聲的污染及其特征 171第三節(jié)噪聲污染的危害 173第二章噪聲治理概述 174第一節(jié)控制噪聲源 175第二節(jié)在傳播途徑上降低噪聲 175第三節(jié)噪聲接收點的防護 176第三章噪聲防治技術(shù) 176第一節(jié)吸聲降噪 176第二節(jié)隔聲降噪 179第三節(jié)消聲降噪 181第四章振動防治技術(shù) 183第一節(jié)振動及其危害 183第二節(jié)振動控制技術(shù) 184第五篇輻射污染控制技術(shù) 188第一章放射性污染控制技術(shù) 188第二章電磁輻射治理技術(shù) 190第一篇大氣環(huán)境治理第一章大氣污染概述第一節(jié)大氣及大氣污染一、大氣大氣是人類賴以生存的最根本的環(huán)境要素，構(gòu)成了環(huán)境系統(tǒng)中的大氣環(huán)境子系統(tǒng)。一切生命過程，一切動物、植物和微生物都離不開大氣。它不僅能通過自身運動進行熱量、動量和水資源分布的調(diào)節(jié)過程，給人類創(chuàng)造一個適宜的生活環(huán)境和勞動環(huán)境，并且還能阻擋過量的紫外線照射到地球外表，有效地保護人類和地球上的生物。一般說，大氣指的空間范圍較大，如區(qū)域、地球等包圍地球的大氣層；而空氣指的范圍較小，如居室、車間、室內(nèi)、廠區(qū)、居住區(qū)等生活勞動場所的小空間。本書所稱大氣主要是指環(huán)境空氣，主要研究范圍是對流層空氣。二、大氣污染由于人類活動或自然過程，排放到大氣中的物質(zhì)〔或由它轉(zhuǎn)化成的二次污染物〕的濃度及持續(xù)時間，足以對人的舒適感、健康，對設(shè)施或環(huán)境產(chǎn)生不利影響時，稱為大氣污染。三、大氣污染源大氣污染源通常是指向大氣排放出足以對大氣環(huán)境產(chǎn)生有害影響的有毒或有害物質(zhì)的生產(chǎn)過程、設(shè)備或場所等。按污染物質(zhì)的來源可分為天然污染源和人為污染源。天然污染源指自然原因向環(huán)境排放污染物的地點或地區(qū)，如排出火山灰、SO2、H2S等污染物的活火山，自然逸出瓦斯氣和天然氣的煤田和油氣井，發(fā)生森林火災(zāi)、颶風(fēng)和海嘯等自然災(zāi)害地區(qū)等。人為污染源系指人類生活和生產(chǎn)活動形成的污染源。人為污染源有多種分類方法，按污染源空間分布可分為：點污染源，即污染物集中于一點或相當于一點的小范圍發(fā)生源，如工廠的煙囪等；面污染源，即在相當大的面積內(nèi)有多個污染物發(fā)生源，如居民區(qū)的爐灶等；區(qū)域性污染源，即更大面積范圍內(nèi)，甚至超出行政區(qū)或國界的大氣污染物發(fā)生源。另外，還有高架點源，低架點源和復(fù)合污染源等提法。按人們的社會活動功能，可將人為污染源分為生活污染源、工業(yè)污染源及交通污染源。生活污染源人們由于燒飯、取暖、沐浴等生活需要，燃燒化石等燃料向大氣中排放煙氣而造成大氣污染的污染源，如爐灶，民用鍋爐等。這類污染源因分散于整個居民區(qū)，往往構(gòu)成面污染源。工業(yè)污染源火力發(fā)電廠、鋼鐵廠、化工廠及水泥廠等工礦企業(yè)生產(chǎn)和燃料燃燒過程中所排放的煤煙、粉塵及無機或有機化合物等而造成大氣污染的污染源。交通運輸污染源汽車和船舶等交通工具排放尾氣所造成的大氣污染，稱為交通運輸污染源。這種污染源因位置是移動的，又稱移動污染源或流動污染源。生活污染源和工業(yè)污染源的位置是固定的，故稱固定污染源。大氣污染按范圍大小可分為四類：①局部地區(qū)大氣污染，如某個工廠煙囪排氣造成的污染；②區(qū)域性大氣污染，如工礦區(qū)及其附近或整個城市的大氣污染；③廣域性大氣污染，如城市群或大工業(yè)地帶的污染；④全球性大氣污染，如溫室效應(yīng)、酸雨和臭氧洞等。四、主要大氣污染物及其危害1．主要大氣污染物大氣污染物系指由于人類活動或自然過程排入大氣，并對人或環(huán)境產(chǎn)生有害影響的那些物質(zhì)。大氣污染物種類很多，按其存在狀態(tài)可概括為兩大類，即氣溶膠狀態(tài)污染物和氣體狀態(tài)污染物?！?〕氣溶膠狀態(tài)污染物在大氣污染中，氣溶膠是指細小固體粒子，液體粒子，或固體和液體粒子在氣體介質(zhì)中的懸浮體系。按照氣溶膠的來源和物理性質(zhì)，可分為如下幾種：粉塵(dust)粉塵指懸浮于氣體介質(zhì)中的小固體顆粒，受重力作用可發(fā)生沉降，但在一定的時間內(nèi)能保持懸浮狀態(tài)。粉塵通常是由固體物質(zhì)的破碎、研磨、篩分、輸送等機械過程，或土壤、巖石的風(fēng)化等自然過程形成的，其形狀往往是不規(guī)那么的。粉塵粒子的粒徑在氣體除塵技術(shù)中，一般為l-100μm左右。粉塵的種類很多，如粘土粉塵、石英粉塵、煤粉、水泥粉塵及各種金屬粉塵等。煙(fume)煙一般指冶金過程形成的固體粒子的氣溶膠。它是熔融物質(zhì)揮發(fā)后生成的氣態(tài)物質(zhì)的冷凝物，生成過程中總是伴隨著氧化之類的化學(xué)反響。煙粒子很小，一般在左右。有色冶煉過程中產(chǎn)生的氧化鉛煙、氧化鋅姻，核燃料后處理中的氧化鈣煙等都屬于這一類污染物。飛灰(flyash)飛灰指隨燃燒產(chǎn)生的煙氣排出的分散地很細的無機灰分。黑姻〔smoke)黑煙通常指燃料燃燒產(chǎn)生的能見氣溶膠，是燃料不完全燃燒的產(chǎn)物，除炭粒外，還有碳、氫、氧、硫等組成的化合物。在某些情況下，粉塵、煙、飛灰和黑煙等小固體粒子氣溶膠的界限很難明確分開，特別是在工程的運用中，也沒有嚴格的標準。根據(jù)我國的習(xí)慣，一般將冶金過程或化學(xué)過程形成的固體粒子氣溶膠稱為煙塵；燃燒過程產(chǎn)生的飛灰和黑煙，在不必細分時，也稱為煙塵。在其他情況或泛指固體粒子氣溶膠時，那么通稱為粉塵。霧(fog)霧是指氣體中液滴懸浮體的總稱。氣象學(xué)中指造成能見度小于lkm的小水滴懸浮體。工程中，霧一般泛指小液體粒子懸浮體，液體蒸氣的凝結(jié)，液體的霧化等過程都可形成霧，如水霧、酸霧、堿霧和油霧等。在大氣污染控制中，根據(jù)大氣中顆粒物的大小，還將其分為飄塵、降塵和總懸浮微粒。飄塵：指大氣中粒徑小于10μm的固體顆粒物，它能長期飄浮在大氣中，有時也稱浮游粒子或可吸入顆粒物。降塵：指大氣中粒徑大于10μm的固體顆粒物，由于重力作用，在較短時間內(nèi)可沉降到地面。總懸浮微粒(TSP)：即總懸浮顆粒物，系指懸浮于大氣中粒徑小于l00μm的所有固體顆粒物，包括飄塵和局部降塵。〔2〕氣體狀態(tài)污染物氣體狀態(tài)污染物是指以分子狀態(tài)存在的污染物，簡稱氣態(tài)污染物。氣態(tài)污染物種類很多，主要有5類：含硫化合物、含氮化合物、碳氧化合物、碳氫化合物及鹵素化合物等，如表1-1所示。表1-1氣體狀態(tài)污染物種類污染物一次污染物二次污染物含硫化合物含氮化合物碳氧化物碳氫化合物鹵素化合物SO2、H2SNO、NH3CO、CO2CHHF、：HClSO3、H2SO4、MSO4NO2、HNO3、MNO3醛、酮、過氧乙酰、硝酸酯、O3注：M代表金屬離子。氣態(tài)污染物還可分為一次污染物和二次污染物。一次污染物，也稱原發(fā)性污染物，系指從污染源直接排入大氣中的原始污染物；二次污染物，也稱繼發(fā)性污染物，系指一次污染物進入大氣后經(jīng)過一系列大氣化學(xué)或光化學(xué)反響生成的與一次污染物性質(zhì)不同的新污染物。在大氣污染中受到普遍重視的一次污染物主要有硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物和碳氫化合物等；二次污染物主要有硫酸霧〔Sulfuroussmog〕和光化學(xué)煙霧〔Photochemicalsmog〕。硫氧化物SO2是主要的硫氧化物，它是大氣污染物中數(shù)量較大，影響范圍廣的一種氣態(tài)污染物。大氣中的SO2來源很廣，幾乎所有的工業(yè)企業(yè)都可能產(chǎn)生，但主要來自化石燃料的燃燒過程，硫酸廠、煉油廠等化工企業(yè)生產(chǎn)過程。氮氧化物氮和氧的化合物形態(tài)很多，一般用氮氧化物(NOx)表示。造成大氣污染的主要是NO和NO2。NO進入大氣后可緩慢地氧化成NO2。大氣中存在O3等強氧化劑，或在催化劑作用下，其氧化速度加快。NO2的毒性約為NO的5倍。NO2參與光化學(xué)反響形成光化學(xué)煙霧后，其毒性更大。人類活動產(chǎn)生的NOx主要來自各種爐窯和機動車船排氣，其次是硝酸生產(chǎn)、硝化過程、炸藥生產(chǎn)及金屬外表處理等過程。其中燃料燃燒產(chǎn)生的氮氧化物約占83％。碳氧化物CO和CO2是各種大氣污染物中發(fā)生量最大的一類污染物，主要來自燃料燃燒和機動車船排氣。CO是一種窒息性氣體，進入大氣后，由于大氣的擴散稀釋和氧化作用，—般不會造成危害。但城市冬季采暖季節(jié)或交通繁忙的十字路口，在不利氣象條件下，CO濃度嚴重超標也是常有的。冬季居室內(nèi)一氧化碳中毒事例屢見不鮮。CO2屬無毒氣體，但局部空氣中濃度過高時，使氧氣含量相對減少，也會對人產(chǎn)生不良影響。由于CO2濃度增加而產(chǎn)生的溫室效應(yīng)，已引起世界各國的密切關(guān)注。碳氫化合物碳氫化合物主要來自機動車船排氣和燃料燃燒，以及煉油和有機化工企業(yè)等。除甲烷等直鏈碳氫化合物外，還有芳烴等復(fù)雜的有機化合物，多數(shù)有毒有害，有的甚至致癌、致畸，導(dǎo)致遺傳因子變異。硫酸煙霧硫酸煙霧是大氣中的SO2等硫氧化物在有水霧、含重金屬的飄塵或氮氧化物存在時，經(jīng)一系列化學(xué)或光化學(xué)反響而生成的硫酸霧或硫酸鹽氣溶膠。它引起的刺激作用和生理反響等危害比SO2大得多。光化學(xué)煙霧光化學(xué)煙霧是在陽光作用下，大氣中的氮氧化物、碳氫化合物和氧化劑之間發(fā)生一系列光化學(xué)反響生成的藍色煙霧(有的呈紫色或黃褐色)。其主要成分有臭氧、過氧乙酰硝酸酯、酮類和醒類等。光學(xué)煙霧的刺激性和危害比一次污染物強烈得多。2．大氣污染物的危害大氣污染物不僅對人體健康有直接危害，而且對動植物生態(tài)系統(tǒng)、建筑物、器物也有很大影響。〔1〕大氣污染物對人體健康的影響◆引起急性中毒，直至死亡。如一氧化碳中毒等。◆使慢性疾病惡化。如慢性支氣管炎、支氣管哮喘、肺氣腫、肺病、腎臟病等病人在受污染的大氣環(huán)境里病情會加重?！粢鹕眢w機能障礙．如使肺氣腫病人肺部氣體交換量減少，血液循環(huán)障礙等?！粢鸢┌Y。如城市居民肺癌、肝癌等發(fā)病率高于農(nóng)村，就與城市的大氣污染有關(guān)。苯并〔a〕芘是公認的強致癌物，其他芳烴等有機化合物也有不少具有致癌或致畸作用。◆引起其他病癥，如刺激感官，導(dǎo)致呼吸困難，危害心、肺、肝、腎等內(nèi)臟器官。〔2〕大氣污染物對動植物的影響二氧化硫、氟化物和光化學(xué)煙霧等能使植物葉子出現(xiàn)明顯的傷害，使植物生理活動減退，生長緩侵，結(jié)實減少。城市工礦區(qū)排出的有害氣體常使附近的農(nóng)作物、蔬菜減產(chǎn)，使果樹、森林、城市綠化樹木受到損害。國內(nèi)外有關(guān)因大氣污染使農(nóng)作物減產(chǎn)的例子并不鮮見。對動物的影響主要是通過呼吸，引起牛羊等家畜生病。其次是飼料被污染的空氣和水間接污染，從而影響到水和飼料的質(zhì)量，危害家畜的正常生長。國內(nèi)外大氣污染事件中，豬、牛、雞、狗生病或死亡的消息時有報道?！?〕大氣污染物對器物的危害大氣污染物對器物的危害有兩類：一是大氣污染物沾污器物外表；二是器物被沾污后，污染物與器物發(fā)生化學(xué)作用，使器物變質(zhì)或腐蝕。如硫酸霧、鹽酸霧、堿霧等沾污器物外表后造成嚴重腐蝕；光化學(xué)煙霧對橡膠制品的破壞作用等。大氣污染物對金屬材料和設(shè)備的腐蝕所造成的損失巨大。據(jù)不完全統(tǒng)計，紐約市一年有近600×104t的金屬損失于大氣污染，特別應(yīng)該指出的是許多藝術(shù)珍品也受到了大氣污染的腐蝕和破壞。第二節(jié)大氣污染治理途徑大氣污染的防治到目前為止，國外大體上經(jīng)歷了三個時期。在60年代以前，各工業(yè)城市煙塵滾滾，接連出現(xiàn)煙霧事件，治理的中心放在消煙除塵方面。到60年代煤煙污染有明顯減輕，根本上解除了城市上空煙塵迷漫的局面，連世界著名的霧都英國倫敦也大有改觀。60年代以后，治理重點已轉(zhuǎn)向解決二氧化硫的污染，各國大致從以下幾個方面著手：①制訂嚴格的排放標準；②燃料的脫硫(包括直接、間接脫硫)；=3\*GB3③排煙脫硫：=4\*GB3④區(qū)域供熱等。采取這些措施后，某些國家二氧化硫污染有所改善。例如，美國60年代中期后二氧化硫污染降低了一半；英國也已控制了二氧化硫污染，1972年倫敦上空的SO2含量已下降到1954年的1/5；日本空氣中SO2濃度自1967年到達頂峰后逐年下降；1975年449個城市中有73%到達了二氧化硫的排放標準。近年來由于光化學(xué)煙霧增加，產(chǎn)生光化學(xué)煙霧的關(guān)鍵污染物質(zhì)氮氧化物等，在美國、日本、聯(lián)邦德國等國仍有增加的趨勢。例如1975年日本344個城市的606個監(jiān)測站，長期連續(xù)測定二氧化硫，有92%的監(jiān)測站超過環(huán)境標準，東京、大阪、橫濱、名古屋等城市二氧化氮均大大超過標準。因此，各國正在把大氣污染治理中心轉(zhuǎn)向光化學(xué)煙霧的控制。下面結(jié)合我國情況及各國的經(jīng)驗教訓(xùn)，提出控制大氣污染的一些途徑。一、建立嚴格的環(huán)境管理方法和制度為了解決環(huán)境污染和公害問題，各工業(yè)國家都設(shè)立了國家一級的環(huán)境管理機構(gòu)，建立起一套較嚴格的環(huán)境管理方法和制度。首先是立法，建立關(guān)于環(huán)境保護的法規(guī)。這方面，美國的法令、條例最多，已有121種。日本環(huán)境廳制訂的法律有17種，各部門和地區(qū)還有白己的法律和規(guī)定。我國于1989年公布了?中華人民共和國環(huán)境保護法?以及制訂了?大氣污染防治法?、?水污染防治法?。這些都是“原那么法〞，在環(huán)保立法方面我們還有很多工作要做，需要大力開展研究工作，以為國家環(huán)保政策和法律的制訂提供科學(xué)依據(jù)。其次是建立完整的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)〔監(jiān)測中心、監(jiān)測站、監(jiān)測點〕，監(jiān)測是環(huán)境管理的根底，為了保證環(huán)境保護法規(guī)、條例的實施，各國都先后建立了完整的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，許多國家還建立了大氣自動監(jiān)測系統(tǒng)，并開始采用激光雷達、地球衛(wèi)星等先進手段來監(jiān)測大氣污染。環(huán)境監(jiān)測也是制訂和修訂環(huán)境標準，評價環(huán)境質(zhì)量標準的依據(jù)。環(huán)境科學(xué)研究，特別是研究污染物在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及其對環(huán)境質(zhì)量影響，環(huán)境監(jiān)測也是根本手段之一。目前我國在測試手段、水平、精度等方面還有很大差距，需要大力加強監(jiān)測分析技術(shù)與儀器的研制工作。第三是執(zhí)法，它是保證環(huán)境質(zhì)量的重要手段。總之，立法、監(jiān)測、執(zhí)法都是環(huán)境管理所不可缺少的。二、自然資源和能源開發(fā)利用的合理化和最正確化目前，我國科學(xué)技術(shù)水平較為落后，資源開發(fā)利用不合理。以冶金工業(yè)為例，采掘率和金屬利用回收率均較低，既浪費了珍貴的自然資源又污染了環(huán)境。四川攀枝花的釩鈦鐵礦、銀川的鎳礦、內(nèi)蒙古白云鄂博的稀土鐵礦都是世界上罕見的大型共生礦床。由于礦石復(fù)雜，采、選、冶等提煉工藝流程和技術(shù)都尚待完善，主要有用金屬的回收率只有50%左右，有的只有20-30%甚至更低。共生的稀有貴金屬的回收率就更低了，這樣不僅浪費了資源，而且還污染環(huán)境，如渡口市的釩污染，包頭的氟污染都是相當嚴重的。過去一個時期，攀枝花鋼鐵企業(yè)傾入長江的爐渣中所合的釩、鈦、鈷等金屬比國外某些地區(qū)開采的礦石品位還要高?；ぁ⑤p工、石油及其它工業(yè)也都存在自然資源和能源開發(fā)利用的合理化和最正確化問題。這不僅在經(jīng)濟上有重要意義，而且對環(huán)境保護也是一項最根本的措施之一。我們知道化石燃料〔即煤、石油〕的燃燒是造成大氣污染的重要原因，所以開發(fā)無害能源，以便從根本上解決能源污染問題，也已提出并進行了不少探討和研究。“環(huán)境調(diào)節(jié)工程〞就是試圖根據(jù)綜合利用原那么合理布局，把環(huán)境保護與工農(nóng)業(yè)、能源改革結(jié)合起來，為環(huán)境保護工作開辟一個新的有效途徑。不過現(xiàn)階段還是應(yīng)該在各大型工程興建之前，大力進行環(huán)境質(zhì)量的綜合評價和預(yù)斷預(yù)測，為工業(yè)合理布局、控制污染源提供科學(xué)依據(jù)。這就是貫徹“預(yù)防為主〞的方針，使可能造成的環(huán)境危害，盡可能少發(fā)生。三、加強環(huán)境科學(xué)和環(huán)境工程學(xué)的研究建國后我國在改選自然，保護和改善環(huán)境方面取得了一定成績，但是由于種種原因，我國局部地區(qū)的環(huán)境污染已經(jīng)十分嚴重，并有繼續(xù)開展的趨勢。因此，必須大力加強環(huán)境科學(xué)的研究。首先要加強環(huán)境科學(xué)根底理論的研究，開展環(huán)境污染普查，摸清環(huán)境背景值，在此根底上深入研究污染物在大氣、水體、土壤、生態(tài)系統(tǒng)中的運動規(guī)律及其反響、轉(zhuǎn)化機制，建立各種數(shù)學(xué)模式和模擬實驗，進行環(huán)境質(zhì)量綜合評價，預(yù)測預(yù)報環(huán)境污染趨勢。環(huán)境是一個嚴密的整體，環(huán)境中的某一項研究都受到其它研究水平的制約。隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，環(huán)境科學(xué)的研究水平也必然有所提高。再者，要加強環(huán)境工程學(xué)的研究，許多污染物的防治技術(shù)均有賴于工程技術(shù)的實施。研究出高效低耗的技術(shù)措施與技術(shù)設(shè)備是環(huán)境工程工作者的責(zé)任。這方面工作近年十分活潑，有利于控制污染技術(shù)的開發(fā)。四、制訂保護環(huán)境控制大氣污染的技術(shù)政策及經(jīng)濟政策1．技術(shù)政策〔1〕開發(fā)無害新能源，改變?nèi)剂蠘?gòu)成，革新能源利用設(shè)備，改良燃燒和煙氣凈化技術(shù)，是減少大氣污染和提高能源利用率的重要途徑。〔2〕加強工礦企業(yè)重點污染源的工藝改革，進行污染源的綜合治理和利用，根治污染的最好方法就是進行污染源的綜合治理和利用，即使采用最先進的技術(shù)去治理已經(jīng)造成的污染也是下策。污染源綜合治理和應(yīng)用技術(shù)，應(yīng)包括技術(shù)管理、工藝改革、綜合利用、積極治理等幾個組成局部。從我國環(huán)保工作現(xiàn)狀觀察，加強技術(shù)管理是最迫切而有效的措施，把環(huán)境保護管理納入生產(chǎn)技術(shù)管理，加強定額控制，把能源、水源、原材料消耗降低到最低水平，就會減少污染物流入環(huán)境。據(jù)粗略估計，約有1/3的污染物可以通過技術(shù)管理得到解決?！?〕加強大氣污染物凈化技木和設(shè)備的研制。這是產(chǎn)生污染后最有效的控制方法。2．經(jīng)濟政策為了控制大氣污染，各國都實行了一系列有利于環(huán)境污染治理的經(jīng)濟政策，我國也陸續(xù)制訂了一些經(jīng)濟政策，各省市也實行了排污收費的經(jīng)濟管理措施。首先，各國對環(huán)境保護投資在逐年增加。其次是對治理污染的經(jīng)濟上給予優(yōu)待，如銀行長期低息貸款，對綜合利用產(chǎn)品實行免稅或減稅政策等。第三是對排污實行收費，并應(yīng)隨超標次數(shù)和數(shù)量，逐級加費，直至令其停產(chǎn)等。這就須要有嚴格的立法，嚴格的監(jiān)測手段和系統(tǒng)，才能奏效。五、城市綠化為了防止、減輕大氣污染，城市綠化是相當重要的，它不僅可以調(diào)節(jié)空氣溫度、濕度、調(diào)節(jié)城市小氣候，而且可以凈化大氣。林木可以吸收二氧化碳，放出氧氣。通常1公頃闊葉林一天能吸收1噸二氧化碳，放出0.73噸氧氣；生長良好的草坪，每平方米面積1小時可吸收二氧化碳。以成年人每日呼吸氧氣，排除二氧化碳計，城市居民每人平均有10平方米林地或50平方米草坪，即可保持空氣新鮮。此外，植物特別是林木對煙塵、粉塵有很大阻擋、過濾和吸收作用，因為林木樹冠茂密，具有強大減低風(fēng)速的作用，隨著風(fēng)速的降低，空氣中攜帶的煙塵和較大粉塵迅速下降；另外樹葉外表多絨毛，能分泌粘性油脂及汁液，吸附大量飄塵，林木好象天然過濾器過濾大氣，經(jīng)雨水沖刷后，又恢復(fù)其滯塵作用。樹木還可吸收大氣中各種有害氣體，如l公頃柳杉可吸收720千克二氧化硫；柑桔吸硫可達葉重的0.8%；1千克西紅柿葉可吸收3000μg氟；扁豆比西紅柿還高3倍；6紅柳、槐樹具有較國內(nèi)外都在研究，篩選各種樹木花草對有聲氣體的吸收作用和抵抗能力，以及綠化布局對空氣凈化作用的影響，近年來各國為了防止大氣污染，也都在相應(yīng)地提高城市綠化定額，如日本方案每個市民增至9平方米，英國24平方米，美國六、安裝凈化廢氣裝置系統(tǒng)在充分考慮到合理布局、綜合防治、改革工藝、改善燃料和原材料結(jié)構(gòu)情況下，如本單位所產(chǎn)廢氣中有害物排放達不到國家或本地區(qū)的排放標準或廢氣排放總量標準，都需要設(shè)置廢氣凈化裝置。廢氣凈化的根本方法有：〔1〕消煙除塵裝置，主要別離大氣中顆粒物，通常有機械式〔包括重力、慣性、離心力除塵器〕、濕式〔包括各種洗滌塔、文丘里除塵器〕、過濾式〔布袋除塵器〕和靜電集塵式等。〔2〕有害氣體的凈化方法。如利用溶液吸收劑、固體吸附劑、催化轉(zhuǎn)化劑治理各種氣態(tài)污染物的吸收操作、吸附操作、催化轉(zhuǎn)化操作?！?〕高煙囪排放。即利用大氣的擴散稀釋能力，到達減少和控制地表空氣污染物濃度的目的。第三節(jié)大氣污染綜合防治一、大氣污染綜合防治的意義大氣污染綜合防治應(yīng)堅持“以防為主，防治結(jié)合〞原那么，立足于環(huán)境問題的區(qū)域性、系統(tǒng)性和整體性，把一個城市或地區(qū)的大氣環(huán)境看作一個整體，統(tǒng)一規(guī)劃能源消費、工業(yè)開展、交通運輸和城市建設(shè)等，并綜合運用各種可行的防治污染措施，充分利用大氣環(huán)境的自凈能力。大氣污染是環(huán)境污染的一個方面，只有納入?yún)^(qū)域環(huán)境綜合防治規(guī)劃之中，統(tǒng)籌考慮，才可能真正解決問題。大氣污染綜合防治是一項十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及范圍很廣，如能源的合理使用與改革、城市的布局、生產(chǎn)工藝的改革、清潔生產(chǎn)工藝的實施、處理設(shè)備的費用及效率等。為了使城市或工礦區(qū)某種或幾種大氣污染物降低到環(huán)境允許濃度或目標值，必須從實際出發(fā)，對各種能減輕大氣環(huán)境污染方案的技術(shù)可行性、經(jīng)濟合理性、實施可能性等進行優(yōu)化篩選和評價，并根據(jù)城市或區(qū)域特點、經(jīng)濟能力和管理水平等因素，確定實現(xiàn)整個區(qū)域大氣環(huán)境質(zhì)量控制目標的最正確實施方案。只有從整體大氣環(huán)境狀況出發(fā)，進行綜合防治，才能有效地控制大氣污染。如果缺乏整體觀念，各單位單獨采取單項治理措施，就可能造成花錢多，而整個區(qū)域的大氣環(huán)境質(zhì)量狀況改善不大的局面，達不到投資最少，環(huán)境、社會和經(jīng)濟效益最好的目的。到目前為止，對大氣污染的綜合防治還沒有一套完整成熟的方法，這還有待于環(huán)境科學(xué)工作者進行深入的探索和研究。二、大氣污染綜合防治的方法和步驟(一)收集調(diào)查有關(guān)城市或地區(qū)各種大氣污染源的位置，排放的主要有害物質(zhì)種類、數(shù)量、時空分布及污染源高度、排氣速度等參數(shù)。對大量分散的小污染源，如居民和商業(yè)飲食爐灶等，那么應(yīng)把整個區(qū)域劃分為假設(shè)干小區(qū)，每小區(qū)內(nèi)的小污染源按面源處理。(二)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)各有關(guān)監(jiān)測點的大氣污染物濃度，并計算出各點的日、月、年平均濃度。(三)研究確定適用于當?shù)氐拇髿馕廴疚飻U散模式，并計算出區(qū)域內(nèi)各類污染源排放的有害物質(zhì)對環(huán)境的影響值，初步確定使環(huán)境中大氣污染物降低到允許值或目標值時，區(qū)域內(nèi)各類污染源的削減量方案。確定這一方案時，需充分利用大氣環(huán)境容量。(四)調(diào)查了解在一定時期內(nèi)，可用于大氣污染綜合防治的資金。(五)研究各種可能減輕大氣環(huán)境污染的措施。如為減輕銅爐煙塵對環(huán)境的污染，可安裝除塵器來消煙除塵，提高鍋爐熱效率，減少燃煤量以削減煙塵量。此外也可采用燒型煤，集中供熱，取消小鍋爐以及使用無污染能源等。(六)尋求最正確實用治理方案。在制定大氣污染綜合防治規(guī)劃時，必須使規(guī)劃同經(jīng)濟能力、污染控制技術(shù)開展水平相適應(yīng)，這樣才能找到一個最正確的實用方案。盲目追求高標準，不僅可能導(dǎo)致經(jīng)濟上得不償失，甚至可能因經(jīng)濟力量缺乏而使規(guī)劃徒有其名，根本無法實施。尋求綜合防治大氣污染的最正確方案，必須同時考慮由于大氣污染造成的經(jīng)濟損失及治理污染所需的費用。對治理要求越嚴，投入費用就越高，但同時由污染造成的損失就越小。兩者相加的最低值就是最經(jīng)濟的，即最正確治理方案。三、大氣污染綜合防治措施〔一〕全面規(guī)劃、合理布局城市或工業(yè)區(qū)的大氣污染防治是一項相當復(fù)雜，綜合性很強的技術(shù)問題，其主要特點是：污染源數(shù)目和種類繁多；污染物排放方式各異；污染源分布不均勻；污染物濃度因時因地變化。影響大氣環(huán)境質(zhì)量的因素很多。大氣污染系統(tǒng)是由污染物排放源、污染物在大氣中的擴散稀釋過程和接受體三局部組成的，因此城市功能區(qū)布置對大氣環(huán)境影響很大，必須進行全面環(huán)境規(guī)劃，采取區(qū)域性綜合防治措施。1．制定區(qū)域總體規(guī)劃，控制城市規(guī)模區(qū)域環(huán)境規(guī)劃是城市經(jīng)濟和社會開展規(guī)劃的重要組成局部。它的主要任務(wù)，一是協(xié)調(diào)區(qū)域經(jīng)濟開展和環(huán)境保護之間的矛盾；二是對已造成的環(huán)境污染問題，提出改善和控制污染的最正確方案。城市的大氣污染主要是工業(yè)高速開展和人口高度集中造成的。因此，在進行城市規(guī)劃時，應(yīng)當本著污染源相對分散的原那么，控制城市規(guī)模，開展衛(wèi)星城，保存必要的綠地帶，從宏觀上控制中心城市的污染物排放總量。2．利用當?shù)氐臍庀筚Y料，合理布置城市功能區(qū)—個城市按其主要功能可分為商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、工業(yè)區(qū)、文教區(qū)等。如何安排這些功能區(qū)，特別是工業(yè)布局，將直接影響人們的生活和工作環(huán)境?？紤]風(fēng)向頻率和風(fēng)速對大氣環(huán)境質(zhì)量的影響，對工業(yè)較集中的大中城市，布置工業(yè)的一般方法是：規(guī)模小、無污染的工業(yè)，如食品加工廠等可有組織地設(shè)在城區(qū)；用地規(guī)模較大，對空氣有輕度污染的工業(yè)，如電子工業(yè)、紡織工業(yè)等，可布置在城市邊緣或近郊區(qū)；污染嚴重的大型企業(yè)，如冶金、化工、火電站、水泥廠等，布置在城市遠郊區(qū)，并設(shè)置在污染系數(shù)最小的上風(fēng)向。在進行工業(yè)布局時，還應(yīng)注意各企業(yè)的合理布設(shè)，使其有利于生產(chǎn)協(xié)作和環(huán)境保護。根本原那么是：企業(yè)之間的組合應(yīng)有利于綜合利用，變廢為寶，最好是工業(yè)區(qū)內(nèi)各企業(yè)產(chǎn)品和廢物可以互相利用；易產(chǎn)生二次污染的企業(yè)不宜布置在一起。3．通過區(qū)域環(huán)境影響評價，完善城市規(guī)劃我國已經(jīng)明確規(guī)定，在興建大中型企業(yè)時，要先做環(huán)境影響評價，論證廠址的合理性，應(yīng)采取的環(huán)保措施，及建廠后對環(huán)境的影響等。環(huán)境影響評價制度的建立和實施，對保護環(huán)境(包括大氣環(huán)境)，控制污染起了重要作用。區(qū)域環(huán)境影響評價已陸續(xù)開展起來，這對城市規(guī)劃，特別是對其環(huán)境規(guī)劃局部的修改和完善起到了積極作用。今后應(yīng)加強區(qū)域環(huán)境影響評價工作和研究，以保障城市規(guī)劃的合理性，促進城市環(huán)境質(zhì)量的改善?！捕硣栏癍h(huán)境管理管理在現(xiàn)代化建設(shè)中占有重要地位，國際上一般稱科學(xué)、技術(shù)和管理為現(xiàn)代化的三大要素。三者相互制約、相輔相成，而管理要素具有更加重要的意義。環(huán)境管理，從廣義上講是在允許的環(huán)境容量下，以環(huán)境科學(xué)理論為根底，運用技術(shù)、經(jīng)濟、法律、教育和行政手段，對人類社會的經(jīng)濟活動進行管理，協(xié)調(diào)社會經(jīng)濟開展與環(huán)境保護的關(guān)系，使人類具有一個良好的生活和勞動環(huán)境，發(fā)揮資源的最大效益，使經(jīng)濟得到長期穩(wěn)定的增長。完整的環(huán)境管理體制是由環(huán)境立法、環(huán)境監(jiān)測和環(huán)境保護管理機構(gòu)三局部組成的。環(huán)境法是進行環(huán)境管理的依據(jù)，它以法律、法令、條例、規(guī)定、標準等形式構(gòu)成一個完整的體系。環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境管理的重要手段，可為環(huán)境管理及時提供準確的監(jiān)測數(shù)據(jù)。環(huán)境保護管理機構(gòu)是實施環(huán)境管理的領(lǐng)導(dǎo)者和組織者。因此，建立完善的環(huán)境管理體制，是進行嚴格環(huán)境管理所必不可少的。〔三〕實施清潔生產(chǎn)環(huán)境污染，包括大氣環(huán)境污染，實質(zhì)上是資源的不合理利用或浪費造成的，而生產(chǎn)工藝路線不合理是造成環(huán)境污染的重要原因。因此，改革工藝，研究開發(fā)無污染或少污染的清潔生產(chǎn)工藝，是減輕環(huán)境污染的根本措施。對于那些污染嚴重的生產(chǎn)工藝，可以考慮改變原料和生產(chǎn)工藝路線來消除或減輕對環(huán)境的污染。提倡清潔生產(chǎn)工藝，盡量把污染物消滅在生產(chǎn)過程中，這不僅是工藝工程師的責(zé)任，也是環(huán)境工程師義不容辭的責(zé)任。〔四〕控制大氣污染的技術(shù)措施1．實行密閉化生產(chǎn)，嚴格生產(chǎn)工藝操作和管理，杜絕泄漏，以減輕對大氣環(huán)境的污染。2．合理利用能源，改革能源結(jié)構(gòu)，改良燃燒設(shè)備和燃燒方式，既可以節(jié)約能源，也是控制大氣污染的重要途徑。3．建立綜合性工業(yè)基地，開展綜合利用，使廢氣、廢水、廢渣資源化，減少污染物總排放量。4．集中供熱與城市煤氣化。我國北方城市冬季采暖季節(jié)，居民、商業(yè)區(qū)往往比工業(yè)區(qū)大氣污染還重。這主要是分散燃煤采暖及炊事造成的。集中供熱不僅能提高熱能利用率，節(jié)省燃料和人力，而且便于安裝高效凈化設(shè)備，采用高煙向排放，改善城市大氣環(huán)境。將煤氣優(yōu)先供給居民和飲食行業(yè)，同樣可以提高燃料的綜合利用率，節(jié)約能源，減少大氣污染。因此，集中供熱與城市煤氣化，是防治大氣污染的重要措施。〔五〕防治環(huán)境污染的經(jīng)濟政策1．保證必要的環(huán)境保護設(shè)施投資，并隨著經(jīng)濟的開展逐年增加。2．對治理環(huán)境污染的企事業(yè)單位從經(jīng)濟上給予鼓勵，如低息貸款，罰款返回；對綜合利用產(chǎn)品實行利潤留成和減免稅收政策等。3．貫徹“誰污染誰治理〞原那么，把排污收費制度和行政、法律制裁具體化。一般有三種形式：排污收費，賠償損失和罰款，追究行政責(zé)任或法律責(zé)任。〔六〕高煙囪擴散稀釋采用高煙囪擴散稀釋方法，將使大氣污染物間更高、更廣的范圍擴散，有利于減輕局部地區(qū)的大氣污染。雖然提倡清潔生產(chǎn)，盡量采用最好的廢氣凈化裝置，但總會有少量有害物質(zhì)排入大氣，所以，不能直接排到近地面大氣中。目前，不少國家主要采用高煙囪擴散稀釋方法，防治SO2等污染。但是，這種方法只能減輕局部地區(qū)的大氣污染，排放的污染物絕對量并未減少，而且煙囪越高造價越高(一般煙囪造價與其高度的平方成正比)。所以，在實際工作中，不能隨意加高煙囪，而應(yīng)根據(jù)各地區(qū)的大氣污染狀況，地理和氣象條件等，確定適宜的煙囪高度，同時控制污染物排放總量?！财摺尘G化造林綠色植物是城市生態(tài)中不可缺少的一個重要組成局部，綠化造林不僅能美化城市環(huán)境，調(diào)節(jié)空氣溫度、濕度及城市小氣候，有利于水土保持，防治風(fēng)沙，綠色植物還是吸收二氧化碳制造氧氣的工廠，并具有吸收有害氣體、粉塵、殺菌、降低噪聲和監(jiān)測空氣污染等多種作用。因此，大力開展植樹、種草，對保護城市環(huán)境有著十分重要的意義?！舶恕嘲惭b廢氣凈化裝置在采取防治大氣污染的種種措施之后，假設(shè)污染物的排放濃度(或排放量仍達不到大氣環(huán)境標準，就必須安裝廢氣凈化裝置，對污染源進行治理。安裝廢氣凈化裝置，是控制大氣環(huán)境質(zhì)量的根底，也是實行環(huán)境規(guī)劃等綜合防治措施的前提。第二章煙塵的治理技術(shù)第一節(jié)除塵裝置的分類和性能一、除塵裝置的分類根據(jù)除塵機理的不同，除塵裝置一般可分為以下幾種類型。(1)機械式除塵器重力沉降室、慣性除塵器和旋風(fēng)除塵器屬于機械式除塵器。(2)濕法除塵器噴淋洗滌器、文丘里洗滌器、自激式洗滌器、水膜除塵器等屬于洗滌式除塵器。(3)過濾式除塵器包括袋式除塵器和顆粒層除塵器屬于過濾式除塵器。(4)電除塵器除上述四種類型除塵器外，近年來為提高對微細粉塵的捕集效率，研制開發(fā)了一些綜合幾種除塵機理的新型除塵裝置。如通量力/冷凝(FF/C)洗滌器、高梯度磁別離器、荷電袋式過濾器、荷電液滴洗滌器等。二、除塵裝置的性能除塵裝置的性能用技術(shù)指標和經(jīng)濟指標來評價。技術(shù)指標主要為處理能力、捕集效率和壓力損失。經(jīng)濟指標主要為裝置的基建投資與運行管理費用、裝置的占地面積和使用壽命等。第二節(jié)機械除塵器機械式除塵器是以質(zhì)量力——重力、慣性力和離心力等為主要除塵機制的除塵器，包括重力沉降室、慣性除塵器和旋風(fēng)除塵器等。本章將分別介紹機械式除塵器的除塵機理和性能特點等內(nèi)容。一、重力沉降室重力沉降是利用含塵氣體中顆粒本身的重力而自然沉降，從氣流中別離出來的過程。由于塵粒沉淀速度較慢，只適于別離粒徑較大的塵粒。重力沉降室有兩類：單層沉降室和多層沉降室。單層沉降室的結(jié)構(gòu)形式如圖1-1所示，〔a〕為空心式，〔b〕在室內(nèi)裝有擋板。1——殼體；2——灰斗；3——擋板圖1-1單層沉降室的主要結(jié)構(gòu)形式多層沉降室的結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。1——隔板；2——調(diào)節(jié)閘閥；3——氣體分配道；4——氣體集聚道；5——氣道；6——清灰口圖1-2多層沉降室結(jié)構(gòu)圖室內(nèi)以水平隔板均勻分成假設(shè)干層，隔板間距為40-100mm重力沉降室設(shè)備簡單，阻力小，操作費用低，可在廣泛的溫度、壓力條件下操作，但體積龐大，別離效率低，一般只有40-70％，只適于別離粒徑在75μm以上的粗大塵粒，一般多做預(yù)除塵器使用。二、慣性除塵慣性除塵是利用氣流方向急劇改變時，塵粒因慣性力作用而從氣體中別離出來的一種除塵方法，它的除塵原理可用圖1-3的別離原理示意圖來說明。圖1-3慣性除塵器別離原理示意圖含塵氣體以u1的速度沿與檔板B1成垂直的方向進入裝置，在T1點直徑為d1的較大粒徑的粒子由于慣性力作用繼續(xù)向前運動并與擋板B1碰撞使速度變?yōu)榱?，然后因重力作用而沉降。直徑為d2的較小粒子那么隨氣流流線(虛線)先以曲率半徑R1繞過擋板B1，然后再以曲率半徑R2隨氣流作盤旋運動。當它運動到T2點時，由于慣性作用，也將脫硫以u2速度流動的曲線，沖擊到擋板B2上，同理也因重力作用而沉降。常用的慣性除塵器有兩種：〔1〕沖擊式慣性除塵器沖擊式慣性除塵器〔如圖1-4〕是以含塵氣體粒子沖擊擋板來收集粉塵，此類除塵器在氣流運動方向上放置一級或多級擋板，因而有單級沖擊式慣性除塵器(圖a)和多級沖擊式慣性除塵器(圖b)之分。圖1-4沖擊式慣性除塵器結(jié)構(gòu)示意圖〔2〕反轉(zhuǎn)式慣性防塵器反轉(zhuǎn)式慣性除塵器是通過改變含塵氣體氣流方向來回收粉塵。圖1-5〔a-c〕為常見的幾種反轉(zhuǎn)式慣性除塵器結(jié)構(gòu)示意圖?！瞐〕彎管型〔b〕百葉窗型〔c〕多層隔板塔圖1-5反轉(zhuǎn)式慣性除塵裝置慣性除塵器可直接安裝在風(fēng)道上處理高溫含塵氣體。一般多用于高效除塵器的前級除塵，先除去較粗塵粒或熾熱狀態(tài)的粒子，此類裝置可除去粒徑為20-30μm的塵粒，含塵氣體在沖擊或方向轉(zhuǎn)變前的速度越高，方向轉(zhuǎn)變的曲率半徑越小，除塵效率那么越高，但阻力也隨之增大。三、旋風(fēng)除塵器(1)結(jié)構(gòu)及工作原理普通旋風(fēng)除塵器由進氣管、筒體、錐體及排氣管組成，它的結(jié)構(gòu)和氣流運動狀況如圖1-6所示。含塵氣體由上部進氣管，沿切線方向進入，受器壁約束自上而下做螺旋形運動。含塵氣體在旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生離心力，使得固體顆粒被甩向器壁與氣流別離，然后再沿器壁落到錐底的排灰口。氣流進入錐體之后，因圓錐體的收縮而向除塵器的軸線靠近，切向速度提高。當氣體到達錐體下部某一位置時，就會以同樣的旋轉(zhuǎn)方向自下而上繼續(xù)做螺旋運動。最后，凈化氣體經(jīng)上部的排氣管排出。通常把下行螺旋型氣流稱外旋流，上行的螺旋形氣流稱內(nèi)旋流。1——筒體；2——椎體；3——排氣管；4——外旋流；5——內(nèi)旋流；6——上旋流；7——回流區(qū)圖1-6普通旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)及內(nèi)部氣流含塵氣體在旋風(fēng)別離器中流動情況對其別離持性有較大的影響，這方面的理論至今尚不十分完善，但根據(jù)實驗測定的結(jié)果，可得出以下幾點結(jié)論：=1\*GB3①內(nèi)旋流和外旋流旋轉(zhuǎn)方向相同；=2\*GB3②外旋流造成的離心力將顆粒甩向器壁，內(nèi)旋流由于有較大的旋轉(zhuǎn)角速度，也可將細小顆粒向外拋出，同樣起著別離作用。=3\*GB3③兩個旋流中的氣流速度可分解為切向速度uT，徑向速度ur和軸向速度uz,它們的方向和規(guī)律如表1-2所示。表1-2旋風(fēng)除塵器氣流方向和規(guī)律外旋流內(nèi)旋流uT〔切向〕uT=C1/RuT=C2Rur〔徑向〕方向指向軸心指向器壁uz〔軸向〕向下向上C1、C2為常數(shù)，R為旋轉(zhuǎn)半徑旋風(fēng)除塵器的應(yīng)用已有近百年歷史，它具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低；沒有傳動機構(gòu)和運動部件，易維修；操作條件范圍廣，可用于高溫含塵氣體的凈化；可回收有價值的粉塵；別離效率高等優(yōu)點。但是旋風(fēng)除塵器阻力損失比擬大，對于粒徑小于5μm的粉塵粒子，旋風(fēng)除塵器的捕集效率也不高。對于粒徑在200μm以上的粗大顆粒，最好先用重力沉降法除去，以減少顆粒對除塵器的磨損。另外，旋風(fēng)除塵器也不適于處理粘性和含濕量高的粉塵及腐蝕性粉塵。第三節(jié)過濾除塵過濾除塵是用多孔過濾介質(zhì)來別離捕集氣體中固體或液體粒子的處理方法。此類方法多用于工業(yè)原料氣的精制，固體粉塵的回收，工業(yè)排放尾氣或煙氣中粉塵粒子的去除等。一、過濾除塵的原理過濾除塵的濾塵過程比擬復(fù)雜，它是多種沉降過程聯(lián)合作用的結(jié)果，包括慣性碰撞、擴散、重力沉降、篩濾和靜電吸引等幾個過程。〔1〕慣性碰撞粒徑在lμm以上的粒子具有較大的慣性。當氣流通到濾料、濾屏等障礙物產(chǎn)生繞流時，這些粒子仍會由本身的慣性按原方向運動，與濾料相碰而被捕集。〔2〕擴散粒徑在m之間的粒子，由于布朗運動或熱運動與濾料外表接觸而被除去?！?〕重力沉降含塵氣體通過過濾器時氣流速度降低，粒度大、比重大的粉塵由于重力作用而沉降下來?！?〕篩濾塵粒直徑大于濾料纖維的空隙或濾餅上粉塵間的空隙時，隨氣流通過的塵粒便被阻留下來，特別是當濾料上積累粉塵達一定厚度形成濾餅時，這種作用更為顯著。〔5〕靜電吸引塵粒和濾料外表都可能有靜電荷，有利捕集，但會影響濾料的清掃。二、過濾除塵器根據(jù)除塵裝置所采用的過濾方式不同，過濾除塵器主要有兩種，一種是袋式除塵器，它是采用外表過濾的方式，即用濾布等較薄的濾料，將最初附在濾料外表上的塵粒層作為過濾層，進行塵粒的捕集。另一種是顆粒層除塵器，它采用的是內(nèi)部過濾方式，即將松散的濾料在一定體積內(nèi)填充形成過濾層，當含塵氣體通過時即將塵粒捕集下來。1．袋式除塵器袋式除塵器是讓含塵氣體通過用棉、毛或人造纖維等制成的過濾袋來濾去粉塵的別離裝置。它具有除塵效率高(一般可達99％以上)；適用范圍廣，可處理不同類型的顆粒污染物；操作彈性大，入口氣體含塵量有較大變化時對除之效率影響也很?。航Y(jié)構(gòu)簡單，運行可靠等優(yōu)點，因而得到廣泛應(yīng)用。袋式除塵器應(yīng)用受到濾布的耐高溫、耐腐蝕性能的限制，它的使用溫度一般不得超過250-300℃。對于粘結(jié)性強和吸濕性強的塵粒，有可能在濾袋上粘結(jié)，堵塞濾袋子的孔隙，破壞除塵器的正袋式除塵器的種類很多，如圖1-7所示是一種使用較為普遍的機械清灰袋式除塵器。除塵器的殼體內(nèi)懸吊著一定數(shù)量開口朝下的布袋(柔性濾料)，下端的袋口固定在花板上，花板與殼體組成了一個密封的袋室。殼體下部設(shè)有排灰裝量，定期排出從布裝內(nèi)清下的粉塵。圖1-7機械清灰袋式除塵器含塵氣體從下部經(jīng)花板進入懸掛布袋的內(nèi)部，塵粒被過濾而捕集下來，干凈的氣體那么穿過布袋從殼體上方的出口管排出。過濾剛剛開始時，濾布是“清潔〞的，這時捕塵作用主要靠濾布的纖維，由于此時濾布的空隙率較大，故除塵效率不高。過濾進行一段時間以后，濾布所捕集的粉塵量增加，一局部粉塵嵌入濾料內(nèi)部，一局部覆蓋在外表形成粉塵層，這時含塵氣體過濾主要依靠粉塵層進行，使除塵效率大大提高。隨著粉塵層的增厚，阻力損失也將增加。因此當粉塵積厚到一定程度之后，那么通過機械振動裝置振動布袋將積灰去除，使其落入料斗而排出。濾布上只留下薄薄的一層塵粒，恢復(fù)原有的過濾性能。濾布是袋式除塵器主要組成局部之一，它對除塵器的造價，工作性能，和運行費用都有很大影響。選擇袋式除塵器的濾布時，應(yīng)從以下幾個方面綜合考慮。①濾塵時容塵量大，清灰后能保存完好的初塵層，使之有較高的除塵效率；②透氣性好，壓力損失?。?3\*GB3③抗折、耐高溫、耐腐蝕、機械強度高；=4\*GB3④吸濕性小，易于去除沉積在濾料上的粉塵粒子；⑤使用壽命長，價格低廉。目前常用的濾布主要有三大類，現(xiàn)簡述如下：①天然纖維：如棉毛織品，它的優(yōu)點是透氣性好，阻力小，容量大，過濾效率高，粉塵易去除，耐酸、耐腐蝕，其缺點是常期工作溫度低，一般不得超過100℃。②無機纖維：主要指陶瓷玻璃纖維，它具有過濾性能好，阻力小，化學(xué)穩(wěn)定性好，耐高溫，不吸潮、價廉等優(yōu)點。缺點是除塵效率低、撓性差，不耐磨。=3\*GB3③合成纖維：合成纖維的種類很多，如聚酰胺、聚酯、聚丙烯、聚丙烯睛、聚四氟乙烯等。它們具有阻力小，效率高，強度好，耐腐蝕，耐高溫等優(yōu)點，但價格一般都比擬昂貴。2．顆粒層除塵器顆粒層除塵器是以硅砂、礫石、礦渣、焦炭等粒狀顆粒物作為濾料，去除含塵氣體中粉塵粒子的一種內(nèi)濾式除塵裝置。它適于凈化高溫、易腐蝕、易燃、易爆的含塵氣體，除塵效率高，并且可同時除去氣體中的SO2等多種氣態(tài)污染物。顆粒層除塵器的缺點是阻力損失大，且不適于過濾粘性大的粉塵。如圖1-8是目前使用最廣泛的耙式顆粒層除塵器。1——含塵氣體總管；2——旋風(fēng)筒；3——卸灰閥；4——插入管；5——過濾室；6——過濾床層；7——干凈氣體室；8——換向閥門；9——干凈氣體總管；10——耙子；11——電機圖1-8耙式顆粒除塵器含塵氣體由總管l沿切線方向進入下部的旋風(fēng)簡2，通過離心別離作用將粗顆粒去除，然后通過插入管4進入過濾室5中，自上而下經(jīng)過過濾床層6進行最終凈化。凈化后的氣體由凈氣體室7經(jīng)閥門8引入凈氣體總管9排出。別離出的粉塵由下部卸灰閥3排出。當過濾進行一段時間之后，顆粒層阻力達一定值，那么應(yīng)開始去除過濾層灰塵，恢復(fù)其過濾能力。清灰的過程如圖b所示。閥門8將干凈氣體總管關(guān)閉，翻開反吹風(fēng)風(fēng)口，使氣流經(jīng)干凈氣體室7然后自下而上通過濾床層6，將濾料上凝聚的粉塵剝落并將其帶走，通過插入管進入下部旋風(fēng)管，使粉塵沉降，氣流再返回到含塵氣體總管，進入到與之并聯(lián)的其他正在工作的顆粒層除塵器中凈化。耙子10的作用是打碎顆粒層中生成的氣泡和塵餅，并使顆粒松動，有利于粉塵與顆粒的別離，另一方面可將床層外表耙松耙平，以便過濾時氣流均勻通過。第四節(jié)電除塵器一、電除塵器工作原理電除塵器由兩個電極組成，一個是外表曲率很大的線狀電極，稱電暈極或放電極，它和直流電源的負極相連。另一個是板狀(或管狀)電極，稱集塵極，和電源正極相連。當兩極間加上較高的直流電壓(—般為5-7萬伏)時，那么產(chǎn)生一非均強電場。此高壓電場可使煙氣發(fā)生電離，而生成許多正離子和電子，正離子被負極吸引向負極移動，電子帶負電向正極移動，電子在移動時，碰到氣體中的塵粒，便積附在塵粒上，使塵粒亦帶負電，帶負電的灰塵也跟著電子一起向正極移動，塵粒到達正極后，將負電荷交給正極，本身又成為中性微粒附著在正極上，從而完成了塵粒與氣體別離目的。正極板上吸附的灰塵愈來愈多，粉塵層越積越厚，因此必須及時清理，才能維持正常運行。一般采用機械振動方法將塵打落，也有用清灰刷的方法，定期將灰塵掃除。電除塵的工作原理如圖1-9所示。1——電暈極；2——集塵極；3——粉塵層；4——荷電的粉塵顆粒；5——未荷電的粉塵；6——電暈區(qū)圖1-9電除塵的工作原理二、電除塵器電除塵器可分為兩大類——平板式和管式。前者絲狀放電極(負極)懸置于一組平行板之間(如圖1-10a)，平行板與正極相連，為集塵極；后者是將絲狀放電極懸置在一個管狀的陽極中(集塵極如圖1-實際生產(chǎn)中所使用的電除塵器是多組平行板或管子的組合體，圖1-10圖1-10電除塵器結(jié)構(gòu)由于沉積的連續(xù)性、集塵極上的塵粒堆積過厚，將會改變電壓分布，必須必時除去，除去的方式有干式、濕式和半濕式。干式是對放電極連續(xù)敲擊，對集塵極間歇敲擊，故也稱振打清灰，在電除塵器中應(yīng)用較為普遍。濕式是使水在集塵板外表連續(xù)流動，形成水膜使塵粒隨水流下，半濕式是間歇地噴水將電極外表潤濕，以防止塵粒的二次飛揚。濕式和半濕式優(yōu)于干式、但排水需加以處理。電除塵器具有優(yōu)異的除塵性能，它幾乎可以捕集一切細微粉塵及霧狀液滴，其捕集粒徑范圍在0.01—100μm之間。當粉塵粒徑大于0.1μm航時，除塵效率可達99％以上。除此之外，它還具有節(jié)省能源，阻力小，處理氣體量大，適用溫度范圍廣(最高可達500℃)等優(yōu)點。因此在火電廠、冶金、化工、建材、造紙等工業(yè)部門獲得廣泛應(yīng)用。電除塵器的主要缺點是造價偏高，安裝、維護、管理要求嚴格，需要高壓變電及整流控制設(shè)備，占地面積大等。第五節(jié)濕法除塵濕法除塵是利用噴淋液體，通過液滴、液膜或鼓泡、通過液層等方式來洗滌含塵氣體，使氣體得以凈化的方法。這種除塵方法的優(yōu)點是除塵效率較高，適于處理高溫、高濕、易燃、易爆的含塵氣體，對霧滴也有很好的去除效果。此外在除塵的同時還能去除局部氣態(tài)污染物，因而廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)各部門的空氣污染控制和氣體凈化過程中。它的缺點是：能耗大，廢水和泥漿需要處理；洗滌水有一定的腐蝕性，在寒冷地區(qū)使用有可能發(fā)生凍結(jié)現(xiàn)象。一、濕法除塵設(shè)備的分類濕式除塵設(shè)備種類很多，也很難將其明確分類，如按操作持性，那么大致可分成如下幾類：(1)噴灑式此類設(shè)備中，含塵氣體是連續(xù)相，液體可以是分散相，也可以是連續(xù)相，相接觸面有限，別離效率不高。淋灑式洗滌塔、旋風(fēng)水膜式洗滌器、填料塔洗滌器都是屬于這一類型。(2)泡沫洗滌除塵器氣體呈分散相，液體是連續(xù)相和分散相共存，泡沫的形成是由于氣體的鼓泡作用，故湍動程度和相際接觸面積大，除塵效率高。(3)壓力噴射除塵器氣體和液體在壓力作用下，噴射形成微粒分散在另一相中(多是液相分散在氣相中)湍動程度和相接觸面均很高，沖擊強度也高，故除塵效率好。噴霧洗滌塔，噴射洗滌器、文丘里洗滌器等都是這一類型。二、常用濕法除塵設(shè)備〔1〕噴淋式洗滌器噴淋式洗滌器是塔式設(shè)備，頂部設(shè)有噴水器，噴頭一般在塔的橫截面上均勻分布，含塵氣體由下方進入，與噴頭灑下水滴逆向相遇而被捕集，凈化氣由上方排出，濁水由下方排出。工作原理如圖1-11所示。這類設(shè)備適于去除粒徑為5-100μm粒子，壓力損失約100-800Pa。圖1-11噴淋式洗滌塔〔2〕填料洗滌器填料洗滌器是在除塵器中填充不同型式的填料，并將洗滌水噴灑在填料外表，用覆蓋在填料外表的液膜來捕集粉塵粒子。這種洗滌器特別適用于伴有氣體冷卻和吸取氣體中有些有害氣體的除塵過程。圖1-12是逆流填料洗滌器餓結(jié)構(gòu)簡圖。圖1-12逆流填料洗滌器餓結(jié)構(gòu)簡圖〔3〕泡沫除塵器泡沫除塵器的除塵原理如圖1-13所示。氣體通過水平多孔篩板上的液層，發(fā)生三種不同的氣液混合狀態(tài)。圖1-13泡沫除塵器的除塵原理氣速較小時，氣體以小氣泡形式通過液層，稱鼓泡狀態(tài)。氣速增大時，由于氣泡的增多和攪動劇烈，那么在鼓泡層上形成泡沫層。氣速更大時，已形成泡沫不能穩(wěn)定存在而破裂并隨氣體帶走，形成霧沫夾帶現(xiàn)象，產(chǎn)生霧沫層。三種狀態(tài)一般是共存的，只是相對厚度不同而已，氣速小時，主要是鼓泡層，霧沫層可以忽略；氣速大時，那么以霧沫層為主，鼓泡層可忽略。鼓泡層是氣體分散在液體中，湍動程度小，接觸介面較小，因此傳質(zhì)速度小。泡沫層是氣液二相相互分散形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、相際接觸面增大，加上泡沫不斷更新，傳質(zhì)速度大大增加；霧沫層那么是液體以滴狀分散在氣相，雖然相際接觸面也增大，但霧沫夾帶破壞了正常傳質(zhì)，因此，最理想的工作區(qū)是泡沫狀態(tài)和接近霧沫狀的操作區(qū)，這時除塵效率最高。泡沫除塵器的效率，決定于塵粒的多少及物理性質(zhì)、泡沫層高度、塔板數(shù)。增加塔板數(shù)可以提高除塵效率，但板數(shù)過多，增加的效率并不明顯，反而使阻力損失增大，一般用三層塔板即可保證5μm以上微粒可全部除凈。〔4〕文丘里除塵器文丘里除塵器是一種結(jié)構(gòu)簡單，除塵效率高，用途廣的濕式除塵設(shè)備，它在除塵的同時，還可到達冷卻的目的。文丘里除塵器一般由文丘里管和旋風(fēng)別離器組合而成。當待處理氣體經(jīng)過文丘里管的喉管時，產(chǎn)生高速氣流，與從喉管中噴入的水相接，使水霧化并充分混合，塵粒那么和液滴相互撞擊和潤濕并結(jié)成大的顆粒進入旋風(fēng)別離器內(nèi)而除去。文丘里除塵器的結(jié)構(gòu)如圖1-14，由文丘里管、噴水裝置和旋風(fēng)別離器三局部組成。圖1-14文丘里除塵器的結(jié)構(gòu)圖文丘里除塵器的優(yōu)點是構(gòu)造簡單，占地面積小，不易堵塞，可處理含易燃、易粘著、易潮解粉塵的氣體和高溫氣體。缺點是壓力損失大，因而操作費用高。第六節(jié)除塵裝置的選擇合理選擇除塵裝置必須全面考慮有關(guān)的因素，一是除塵裝置的有關(guān)性能，如除塵效率、適用范圍、壓力損失、設(shè)備和操作費用等；二是要了解污染源的情況和排放的要求，然后通過分析比擬來選定經(jīng)濟、有效的除塵設(shè)備。選擇除塵裝置時，一般應(yīng)注意以下幾個問題。一、粉塵的性質(zhì)和粒徑分布粉塵的性質(zhì)對除塵器的性能影響很大，如比重小的粉塵，捕集較困難，易產(chǎn)生二次飛揚；粘附性大的粉塵易粘結(jié)在除塵器外表，不宜采用于法除塵；比電阻過大或過小的粉塵不宜采用靜電除塵。二、含塵氣體的濃度和流量含塵氣體的濃度高時，可將不同類型除塵裝置組合起來使用，先用重力除塵或離心除塵去除粗大塵粒，然后再選用過濾或電除塵等方法使氣體得到進一步凈化，以充分發(fā)揮不同類型除塵器的作用。多數(shù)除塵器必須在含塵氣體保持正常流量的條件下，才能獲得良好效果。有些除塵器在流量低于正常流量時效果降低，如慣性除塵器和離心除塵器及文丘里洗滌器等；有些除塵裝置那么在流量高于正常流量時效果降低，如重力沉降室，振動清灰的袋式除塵器，填料洗滌塔，電除塵器等。三、氣體的性質(zhì)對高溫濕氣體不宜采用袋式除塵器，電除塵必須在500℃以下操作，廢氣中如含有CO氣體，應(yīng)現(xiàn)將其氧化為CO2，然后進入除塵裝置，以防爆炸。處理含有SO2、NOx等污染物氣體時，如用濕法除塵，應(yīng)考慮對設(shè)備的腐蝕作用和廢水的進一步處理。四、粉塵的處理選擇除塵設(shè)備時，必須同時考慮除塵設(shè)備除下的粉塵的進一步處理或處置的問題，以免產(chǎn)生二次污染。例如，應(yīng)考慮所收集的粉塵能否進一步的綜合利用，如不能利用，應(yīng)采取何種方法進一步進行處理或處置。第三章氣態(tài)污染物的治理第一節(jié)吸收法吸收法凈化氣態(tài)污染物是利用廢氣中一種或多種污染物組分〔吸收質(zhì)〕在吸收劑中溶解度的不同，或與吸收劑中組分發(fā)生選擇性化學(xué)反響，而到達控制大氣污染的一種方法。參與吸收過程的吸收劑多為液相。一般來說，吸收過程必然發(fā)生氣相到液相，液相到氣相的傳質(zhì)過程。如吸收過程不發(fā)生明顯的化學(xué)反響，單純被吸收組分溶于液體的過程，稱為物理吸收。假設(shè)被吸收的氣體組分與吸收劑發(fā)生化學(xué)反響的吸收過程，稱為化學(xué)吸收。在大氣污染治理工程中，需要凈化的廢氣，常常具有氣量大，含有氣態(tài)污染物濃度低等待點。單純應(yīng)用物理吸收法凈化廢氣中有毒有害氣體，多數(shù)情況下，是難于到達國家或地方制定的排放標準。因而，在實際工程中，多采用化學(xué)吸收法治理氣態(tài)污染物。一、吸收設(shè)備的分類在吸收過程中，質(zhì)量交換是在氣液兩相接觸外表上進行的，因此吸收設(shè)備應(yīng)具有較大的并能迅速更新的氣、液接觸外表。按吸收外表的形成方式，吸收設(shè)備可分為外表吸收器、鼓泡式吸收器和噴灑吸收器三大類。1．外表吸收器外表吸收器中兩相接觸外表是靜止液面〔外表吸收器本身的液面〕或流動的液膜外表〔膜式吸收器〕，屬于這一類的有水平液面的外表吸收器、液膜吸收器、填料吸收器和機械膜式吸收器。2．鼓泡式吸收器鼓泡式吸收器中氣體以氣泡形式分散于液體吸收劑中。鼓泡式吸收器的形式很多，根本上可以分為如下幾類：①連續(xù)鼓泡層吸收器；②板式吸收器；③活動〔浮動〕填料吸收器〔湍球塔〕；④液體機械攪拌吸收器。主要吸收設(shè)備有板式塔(如泡罩塔、篩板塔和浮閥塔等)，湍球塔(即活動填料塔)等。3．噴灑吸收器噴灑吸收器中液體以液滴形式分散于氣體中。噴灑式吸收器可以分為三類：①空心(噴嘴式)噴灑吸收器。這種吸收器可以做成柱式也可做成箱式，進入此類吸收器的氣體在其運動的途程中與噴嘴〔噴灑器〕噴出的液滴相接觸。②高氣速并流噴灑吸收器。在這類吸收器中液體的噴灑是靠高速氣流的功能完成的。③機械噴灑吸收器。其中液體的噴灑是由轉(zhuǎn)動部件完成的。屬于這一類的主要吸收設(shè)備有噴灑吸收塔、噴射吸收器和文