環(huán)境工程第3講

環(huán)境工程第3講思考題1、何謂大氣污染？其主要來源于哪些個方面？有哪些主要污染物？對人體的危害如何？2、大氣污染的綜合防治措施主要有哪些？3、顆粒污染物的控制方法有哪些？氣態(tài)污染物的控制方法有哪些？4、除塵器有哪幾種？各種除塵器工作原理和適用范圍如何？5、什么是一次污染物？什么是二次污染物？各舉例說明。大氣及其污染成因大氣的重要性大氣的組成自然狀態(tài)下的大氣是由多種氣體、水汽和懸浮顆粒組成的混合物恒定組分：氮N2、氧O2、氬Ar及微量的氖Ne、氦He、氪Kr、氙Xe可變組分：二氧化碳、水蒸氣不定組分：塵埃、硫、硫化氫、硫氧化物、氮氧化物、鹽類及惡臭氣體等大氣環(huán)境污染及其防治大氣污染的定義ISO定義：由于人類活動和自然過程引起的某種物質(zhì)進入到大氣中，呈現(xiàn)出足夠的濃度、達到足夠的時間，因此危害了人體的舒適、健康、福利或危害了環(huán)境的現(xiàn)象.大氣污染分類局部地區(qū)大氣污染區(qū)域性大氣污染廣域性大氣污染全球性大氣污染大氣污染源大氣污染可分為自然的和人為的兩大類。前者是自然界所發(fā)生火山爆發(fā)、臺風(fēng)、森林火災(zāi)等自然災(zāi)害所造成的。后者是人類活動所排放的有毒有害氣體所造成的。目前，一般所說的大氣污染多指后者。人為造成大氣污染的污染源較多大氣污染源按人類社會活動功能劃分，可以分為工業(yè)污染源、農(nóng)業(yè)污染源、交通運輸污染源和生活污染源等。1、生活污染源

是指居民日常燒飯、取暖、沐浴等活動，燃燒化石燃料而向大氣排放煙塵、SO2、NOX等污染物。特點：這類污染源屬固定源，具有分布廣、總排量大、污染高度低等特點，是一些城市大氣污染不可忽視的污染源。但是，隨著城市電氣化的推進，城市生活污染源將從根本上得到遏制。2、工業(yè)污染源火電廠、鋼廠、化工廠及水泥廠等企業(yè)燃料燃燒和生產(chǎn)過程中所排放的煤煙、粉塵及無機化合物等所造成的污染源。特點：排放源集中且濃度較高，對局部地區(qū)的大氣質(zhì)量影響較大3、交通污染源－汽車、飛機、火車和船舶等交通工具排放尾氣所產(chǎn)生的污染源。特點：移動性，分布廣泛，難以控制和治理4、農(nóng)業(yè)污染源主要是不當(dāng)施用農(nóng)藥、化肥、有機糞肥等過程產(chǎn)生的有害物質(zhì)揮發(fā)擴散，以及施用后期NOX、CH4、揮發(fā)性農(nóng)藥成分從土壤中逸散進入大氣以及農(nóng)作物秸桿的燃燒煙氣等形成的污染源。大氣污染物及其危害種類：約100多種，顆粒污染物和氣態(tài)污染物一、顆粒污染物分類1、粉塵－懸浮于氣體介質(zhì)中的細小固態(tài)粒子（粒徑在1~200μm），降塵粒徑>10μm，漂塵粒徑<10μm2、煙－冶金過程形成的固體氣溶膠（粒徑在0.01~1μm）3、飛灰－燃料燃燒后產(chǎn)生并由煙氣帶走的灰分中很細的分散粒子4、黑煙－燃燒產(chǎn)生的能見氣溶膠（粒徑在0.05~1μm）5、霧－小液體粒子的懸浮體（水滴粒徑在200μm以下）6、總懸浮微粒（TSP）－粒徑<100μm的所有固體顆粒

幾個重要的指標（a）總懸浮顆粒物（TSP，TotalSuspendedParticulate）：懸浮于空中，空氣動力學(xué)當(dāng)量粒徑小于等于100微米的顆粒物；（b）可吸入顆粒物（PM10）：懸浮于空中，空氣動力學(xué)當(dāng)量粒徑小于等于10微米的顆粒物；（c）PM2.5：懸浮于空中，空氣動力學(xué)當(dāng)量粒徑小于等于2.5微米的顆粒物；（d）降塵：顆粒粒徑大于10微米的顆粒物；（e）飄塵：顆粒粒徑小于10微米的顆粒物。危害①遮擋陽光，使氣溫降低，或形成冷凝核心，使云霧和雨水增多，以致影響氣候；②使可見度降低，交通不便，航空與汽車事故增加；

③可見度差，照明耗電增加，燃料消耗隨之增多，因此空氣污染也更嚴重．形成惡性循環(huán)；④燃煤時生成的SOx，吸附于微粒上，對呼吸系統(tǒng)的危害特別大；

二、氣態(tài)污染物SOX:SO2、SO3、H2S

種類NOX:NO、N2O、NO2COX:CO、CO2、CxHy其他氣體：汞蒸氣、鉛蒸氣、CFC等

原發(fā)性污染物(一次):直接排放的原始污染物分類繼發(fā)性污染物（二次）：一次污染物與大氣中原有成份間，經(jīng)化學(xué)或光化學(xué)反應(yīng)而生成的新污染物質(zhì)。如硝酸和硝酸鹽、光化學(xué)煙霧等。1一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）CO性質(zhì)：無色、無味、無臭的氣體；有毒，能與氧氣爭奪血液中的血色素，使血液攜帶氧氣能力大大降低，使人體缺氧而窒息。數(shù)量：是城市大氣中數(shù)量最多的污染物（約占大氣污染物總量的1/3）。主要來源：汽車尾氣。CO2是典型的溫室氣體，燃料的燃燒排放2、氮氧化物（NOx）（1）主要污染物：NO、NO2（常見），N2O（2）性質(zhì)：NO2棕黃色、有刺激性氣味；（3）主要來源：燃料燃燒、汽車尾氣、部分生產(chǎn)或使用硝酸的工廠排放的尾氣；（4）危害：（a）毀壞棉花，尼龍等織物；（b）損害植物——使柑桔落葉、發(fā)生萎黃病和減產(chǎn)；（c）引起急性呼吸道病變。會導(dǎo)致光化學(xué)煙霧。3、碳氫化合物（CxHy）（1）主要來源：自然源——生物分解；（CH4）人為源——各種尾氣，不完全燃燒和有機物的揮發(fā)。（2）主要危害能生成有害的光化學(xué)煙霧。4、硫氧化合物（SOx）（1）主要污染物：SO2、SO3（2）性質(zhì)：有刺激性氣味；SO2能與水反應(yīng)生產(chǎn)亞硫酸；SO3能與水反應(yīng)生成硫酸。（2）主要來源：礦物燃料的燃燒；（3）危害：（a）對人體健康造成危害，還有促癌作用；（b）會形成硫酸煙霧，危害更大；（SOx與顆粒物（主要是FeO）的混合物，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)生成硫酸，如倫敦?zé)熿F事件。）（c）對植物造成傷害，破壞葉面結(jié)構(gòu)；（d）腐蝕材料。5、光化學(xué)煙霧（1）產(chǎn)生：在陽光照射下，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)反應(yīng)而生成的藍色煙霧（有時帶些紫色或黃褐色）。（2）主要成分：臭氧（O3）、過氧乙酸硝酸酯（PAN）、酮類、醛類等。（3）危害（a）刺激眼睛；（b）臭氧會引起胸部壓縮、刺激粘膜、頭痛、咳嗽、疲倦等癥狀；（c）臭氧能損害有機物質(zhì)；（d）可能會引起哮喘病的增多，還會引起植物毀壞。氣態(tài)污染物的危害1.對全球氣候的危害溫室效應(yīng)、臭氧層破壞、酸沉降2.對人的健康影響進入人體的途徑：呼吸、附著食物和水、接觸或刺激皮膚進入急性中毒、慢性中毒和致癌作用3.對植物的影響氣體狀污染物經(jīng)葉備的氣孔進入植物體，逐漸擴散到海綿組織、柵欄組織，破壞綠葉素，使植物組織脫水壞死，干擾酶的作用，阻礙代謝機能，抑制植物生長4.其他危害對金屬制品、油漆涂料、皮革制品、紡織面料、橡膠材料和建筑物的損害大氣污染的防治綜合防治措施1、嚴格環(huán)境管理：環(huán)境立法、環(huán)境監(jiān)測機構(gòu)和環(huán)境保護機構(gòu)2、全面規(guī)劃，合理布局，綜合防治3、控制大氣污染的技術(shù)措施合理利用能源，改革工藝，改進燃料，嚴格工藝操作建立綜合性工業(yè)基地4、控制環(huán)境污染的經(jīng)濟政策5、綠化造林6、高煙囪排放及安裝凈化裝置大氣污染的治理顆粒污染物控制改變?nèi)剂蠘?gòu)成，如用天然氣代替煤，用太陽能、風(fēng)能、潮汐能、核能等代替燃煤發(fā)電排放前進行除塵大氣污染的治理1、除塵裝置－機械/濕式/袋式/靜電除塵器

A、機械除塵器

原理：利用機械力(重力、慣性力及離心力)將塵埃從氣流中分離特點：結(jié)構(gòu)簡單，造價低，維護方便，除塵效率不高。旋風(fēng)除塵器（1）除塵機理：使含塵氣體作旋轉(zhuǎn)運動，利用離心力作用將塵粒從氣流中分離并被捕集。（2）性能與特點（a）結(jié)構(gòu)簡單、造價低、便于維護管理；（b）除塵效率一般為85％左右，高效旋風(fēng)除塵器效率可達90％。（c）只能去除粒徑大于10微米的顆粒，對于粒徑小于5微米的顆粒沒有去除能力，我國工業(yè)鍋爐除塵的主力軍。重力沉降室（1）除塵原理：利用含塵氣體中的顆粒受重力作用而自然沉降的原理，將顆粒污染物與氣體分離的過程。（2）重力沉降室的性能與特點（a）結(jié)構(gòu)簡單、造價低、耗能小、便于維護管理；（b）可以處理高溫氣體，處理最高溫度一般為350－550℃；（c）阻力一般為50－130Pa；（d）體積大，除塵效率較低，一般為80－90％，只能去除粒徑大于40－50μm的顆粒。B、過濾式除塵器原理：過濾。包括袋式和顆粒除塵器特點：除塵效率高，操作簡便，適合于含塵濃度低的氣體。占地多，維修費用高，不耐高溫、高濕氣流。0.5μm左右的微粒有較高的除塵效果?？傂蔬_99%以上。顆粒除塵器布袋除塵器的工作機理是含塵煙氣通過過濾材料，塵粒被過濾下來，過濾材料捕集粗粒粉塵主要靠慣性碰撞作用，捕集細粒粉塵主要靠擴散和篩分作用。濾料的粉塵層也有一定的過濾作用。

布袋除塵器除塵效果的優(yōu)劣與多種因素有關(guān)，但主要取決于濾料。布袋除塵器的濾料就是合成纖維、天然纖維或玻璃纖維織成的布或氈。根據(jù)需要再把布或氈縫成圓筒或扁平形濾袋。根據(jù)煙氣性質(zhì)，選擇出適合于應(yīng)用條件的濾料。通常，在煙氣溫度低于120℃，要求濾料具有耐酸性和耐久性的情況下，常選用滌綸絨布和滌綸針刺氈；在處理高溫?zé)煔?<250℃)時，主要選用石墨化玻璃絲布；在某些特殊情況下，選用炭素纖維濾料等。

C、濕式除塵器－噴霧式\填料塔式\離心洗滌器\噴射洗滌器\文丘里式洗滌器原理：用噴水法將塵粒從氣體中凝聚洗出特點：效果局限性，洗滌水存在二次污染，需進行處理（1）除塵機理：用水或其它液體與含塵廢氣相互接觸，從而實現(xiàn)分離和捕集塵粒和吸收有害氣體。（2）濕式除塵器的性能與特點優(yōu)點：（a）耗能相同的情況下，除塵效率比干式除塵器的效率高；（b）可以處理高溫、高濕、高比電阻、易燃易爆的含塵氣體；（c）除塵的同時，可以去除有害氣體污染物。缺點：（a）沉渣需處理，否則易造成二次污染；（b）用水量大；（c）凈化含腐蝕性氣態(tài)污染物時，洗滌水具有腐蝕性；（d）能耗較大。（3）濕式除塵器的分類（a）重力噴霧除塵器；（b）旋風(fēng)水膜除塵器；（c）貯水式?jīng)_擊水浴除塵器；（d）板式塔除塵器；（e）填料塔除塵器；（f）文丘里除塵器；（g）機械動力洗滌除塵器。D、靜電除塵器原理：在高壓電場作用下，通過電暈放電使含塵氣流中的塵粒帶電，利用電場力使粉塵從氣流中分離出來并沉積在電極上特點：應(yīng)用廣泛，除塵性能好，效率高，處理量大，能耗低，運行費用少。設(shè)備造價高，除塵效率受粉塵物理性質(zhì)影響很大，不適宜凈化高濃度含塵氣體，對制造、安裝和運行要求嚴格，占地面積大。（1）除塵機理：利用靜電力將固體或液體顆粒從氣流中分離并被捕集。（2）電除塵器的性能與特點優(yōu)點：（a）除塵效率高（可達99％）；（b）能耗低（0.2－0.8kWh/1000m3煙氣）；（c）阻力?。?00－300Pa）；（d）耐高溫（350℃）；（e）處理煙氣量大（105－106m3/h）；（f）可以處理0.1μm的顆粒。缺點：（a）一次性投資大、占地面積大；（b）除塵效率受顆粒比電阻等物理性質(zhì)限制；（c）不適用直接處理高濃度含塵氣流。氣態(tài)污染物治理概述按反應(yīng)過程分：吸收法、吸附法、燃燒