环境管理_大气污染物的治理技术简介

第五章大气污染及其防治 大气污染物的治理技术 主要内容 一 大气污染的防治措施二 大气污染的防治技术 一 颗粒污染物的治理技术 二 气态污染物的治理技术 1979年11月在日内瓦举行的联合国欧洲经济委员会的环境部长会议上 通过了 控制长距离越境空气污染公约 并于1983年生效 公约 规定 到1993年底 缔约国必须把二氧化硫排放量削减为1980年排放量的70 欧洲和北美 包括美国和加拿大 等32个国家都在公约上签了字 美国的 酸雨法 规定 密西西比河以东地区 二氧化硫排放量要由1983年的2000万吨 年 经过10年减少到1000万吨 年 加拿大二氧化硫排放量由1983年的470万吨 年 到1994年减少到230万吨 年 大气污染下的城市 一 大气污染的防护措施 一 合理安排工业布局和城镇功能分区应结合城镇规划 全面考虑工业的合理布局 工业区一般应配置在城市的边缘或郊区 位置应当在当地最大频率风向的下风侧 使得废气吹向居住区的次数最少 居住区不得修建有害工业企业 二 加强绿化植物除美化环境外 还具有调节气候 阻挡 滤除和吸附灰尘 吸收大气中的有害气体等功能 三 加强对居住区内局部污染源的管理如饭馆 公共浴室等的烟囱 废品堆放处 垃圾箱等均可散发有害气体污染大气 并影响室内空气 卫生部门应与有关部门配合 加强管理 四 控制燃煤污染1 采用原煤脱硫技术 可以除去燃煤中大约40 一60 的无机硫 优先使用低硫燃料 如含硫较低的低硫煤和天然气等 2 改进燃煤技术 减少燃煤过程中二氧化硫和氮氧化物的排放量 例如 液态化燃煤技术是受到各国欢迎的新技术之一 它主要是利用加进石灰石和白云石 与二氧化硫发生反应 生成硫酸钙随灰渣排出 对煤燃烧后形成的烟气在排放到大气中之前进行烟气脱硫 3 开发新能源 如太阳能 风能 核能 可燃冰等 但是目前技术不够成熟 如果使用会造成新污染 且消耗费用十分高 一 大气污染的防护措施 五 加强工艺措施1 加强工艺过程 采取以无毒或低毒原料代替毒性大的原料 采取闭路循环以减少污染物的排出等 2 加强生产管理 防止一切可能排放废气污染大气的情况发生 3 综合利用变废为宝 例如电厂排出的大量煤灰可制成水泥 砖等建筑材料 又可回收氮 制造氮肥等 一 大气污染的防护措施 六 区域集中供暖供热设立大的电热厂和供热站 实行区域集中供暖供热 尤其是将热电厂 供热站设在郊外 对于矮烟囱密集 冬天供暖的北方城市来说 是消除烟尘的十分有效的措施 七 交通运输工具废气的治理1 减少汽车废气排放 主要是改进发动机的燃烧设计和提高油的燃烧质量 解决汽车尾气问题一般常采用安装汽车催化转化器 使燃料充分燃烧 减少有害物质的排放 2 开发新型燃料 如甲醇 乙醇等含氧有机物 植物油和气体燃料 降低尾气污染排放量 采用有效控制私人轿车的发展 扩大地铁的运输范围和能力 使用绿色公共汽车 采用液化石油气和压缩燃气 等环保车辆 也是解决环境污染的有效途径 一 大气污染的防护措施 八 烟囱除尘烟气中二氧化硫控制技术分干法 以固体粉末或颗粒为吸收剂 和湿法 以液体为吸收剂 两大类 高烟囱排烟烟囱越高越有利于烟气的扩散和稀释 一般烟囱高度超过100m效果就已十分明显 过高造价急剧上升是不经济的 这是一种以扩大污染范围为代价减少局部地面污染的办法 一 大气污染的防护措施 工业布局 工业布局又称工业配置 工业分布或工业区位 指工业在地域上的动态分布或工业生产的地域组合 世界工业布局类型 煤铁复合型是指在煤炭资源集中分布的地区发展钢铁 汽车及其他加工工业的综合布局方式临海型依靠海运条件发展起来的布局方式叫做 临海型 如日本的福山 意大利的塔兰托 法国的敦刻尔克和中国的宝山钢铁厂 都布局在沿海港口 属于临海型工业布局 日本太平洋沿岸工业地带的建立完全依赖于现代先进的海运条件 世界工业布局类型 临空型是当代出现的一种新型的工业布局形式 对于小型 轻量的电子元器件等尖端产品的生产组装 空运成为最便捷的传送方式 被认为是工厂传送带的延伸 这就使智力 技术 资源和交通条件成为决定这类工业布局的关键因素 在智力资源密集地区修建现代化的机场和四通八达的高速公路网 在机场附近建立大批电子工业企业 把智力 技术 交通等生产要素组合在一起 利用其便利的交通运输条件 形成高新技术产业的布局形式 就是临空型工业布局的基本特征 日本九州南部和本州东北地区是两个典型的 临空型 布局 美国 硅谷 是知识密集 环境优美的新型工业区 也属于 临空型 城市功能分区 城市功能分区是按功能要求将城市中各种物质要素 如工厂 仓库 住宅等进行分区布置 组成一个互相联系 布局合理的有机整体 为城市的各项活动创造良好的环境和条件 成都功能区围绕城市中心呈同心圆状分布 市中心是商业 行政 居住混合区 居住区 文化区主要分布在二环路以内 工业区比较分散主要分布在二环路以外 沈阳工业区围绕交通线路呈扇状或方块状分布在城市东西两侧 居住区相对比较集中 位于市中心及其外缘 案例 广州大学城的分布式能源站 广州大学城里空气清新 碧水环绕 工作生活在其中的师生有些可能并不知道 他们工作生活中的冷 热 电来源于一座分布式能源站 这个分布式能源站通过能源的梯级利用 使系统的综合能源利用效率可达78 余热锅炉排烟温度也由140 降至90 左右 对环境的影响大为降低 这个分布式能源站以天然气为一次能源 通过燃气 蒸汽联合循环机组发电 利用发电后的尾部烟气余热生产高温热媒水 用于制备生活热水和空调冷冻水 向大学城区域同时提供冷 热 电三种能源 广州大学城分布式能源站以洁净的天然气为燃料 而且采用先进的燃气轮机发电设备 大大减少了氮氧化物 二氧化硫 大气悬浮颗粒总数等污染物的排放 其中氮氧化物排放与同规模常规燃煤发电厂相比减少了80 与燃气电厂的国家排放标准相比减少了36 二氧化硫 大气悬浮颗粒总数的排放几乎为零 二氧化碳排放与同规模常规燃煤发电厂相比减少了70 二 大气污染的防治技术 一 颗粒污染物的治理技术 二 气态污染物的治理技术 一 颗粒污染物的治理技术 1 除尘器分类2 重力沉降室3 旋风除尘器4 湿式除尘器5 布袋除尘器6 电除尘器7 各种除尘器性能比较 1 除尘器分类 2 重力沉降室 原理除尘效率 40 70 优点 简单 投资少 易维护缺点 占地大 除尘效率低应用 初级除尘 重力沉降室原理示意图 3 旋风除尘器 原理除尘效率 平均80 左右优点 简单 投资少 易操作缺点 磨损严重 旋风子易堵应用 多级除尘的预除尘 旋风除尘器原理示意图 筒体直径 筒体高度H排气管伸入筒体的深度排灰口 影响因素 4 湿式除尘器 几种常用湿式除尘器 水膜除尘器 斜棒栅式除尘器 文丘里式除尘器 喷淋塔式除尘器 除尘效率 90 以上优缺点应用 中 小型机组采用 大型机组一般不采用 水膜除尘器原理 湿式除尘和旋风除尘结合起来 提高效率 减少磨损 溢流水槽的设计使内壁水膜均匀 设计特点 斜棒栅式 效率 92 以上 液气比 0 30 0 44kg m3 文丘里式 效率 95 以上液气比 0 26 1 30kg m3 效率 99 以上液气比 0 67 2 68kg m3 喷淋塔式 缺点 能耗大 耗水量大有废液 泥浆处理问题在寒冷地区使用需防冻 可同时除尘和除有害气体结构简单 造价低能处理湿度大 温度高的气体 优点 5 布袋除尘器 原理及系统按清灰方式分类机械振打式逆气流式脉冲反冲式除尘效率 99 5 以上优缺点应用 对布袋不易造成腐蚀的气体的除尘 工作步骤 1 过滤2 清灰 布袋除尘器原理示意图 布袋除尘器外观实例 脉冲反冲式 文丘里喷嘴 优点 缺点 结构简单 造价及运行费用低 可提高干法脱硫的脱硫率 处理高温 高湿度 腐蚀性气体应慎选滤袋 滤袋易破损 阻力损失大 除尘效率高 处理量大 体积和占地面积都很大 6 静电除尘器 工作原理及设备构造除尘效率 99 以上优缺点应用 300MW以上机组均采用 静电除尘器原理 构造 主要构件 电晕极集尘极清灰装置 外形图 静电除尘器外形 优点 除尘效率高能耗低 压损小处理烟气量大 耐高温 缺点 钢耗大 占地面积大制造 安装 运行的要求高对粉尘特性敏感 二 气态污染物的治理技术 气态污染物处理的方法和设备主要有两大类 分离法 是利用污染物与废气中其它组分的物理性质的差异使污染物从废气中分离出来 如 吸收 吸附 冷凝 催化转化 膜分离 转化法 是使废气中污染物发生某些化学反应 把污染物转化成无害物质或易于分离的物质 如 燃烧法 生物处理法 电子束法 吸收净化 吸收是利用气体混合物中不同组分在吸收剂中的溶解度不同 或者与吸收剂发生选择性化学反应 从而将有害组分从气流中分离出来的过程 捕集效率高 设备简单 一次性投资低 广泛地用于气态污染物的处理 例如 SO2 H2S HF NOx等 吸附净化 使气体混合物与适当的多孔性固体接触 利用固体表面存在的未平衡的分子引力或化学键力 把混合物中某一组分或某些组分吸留在固体表面上 达到气体混合物分离的目的 物理吸收 化学吸收 效率高 能回收有用组分 设备简单 操作方便 易于实现自动控制 已广泛地应用于化工 冶金 石油 食品 轻工及高纯气体的制备等部门 冷凝净化 冷凝法是利用气态污染物在不同温度及压力下具有不同的饱和蒸汽压 在降低温度和加大压力下 某些污染物凝结出来 以达到净化或回收的目的 膜分离法 使气体混合物在压力梯度作用下 透过特定薄膜 因不同气体具有不同的透过速度 从而使气体混合物中不同组分达到分离的效果 过程简单 控制方便 操作弹性大 能在常温下工作 目前已用于石油化工 合成氨气中回收氢 天然气体净化 空气中氧的富集 以及CO2的去除与回收等 接触冷凝 表面冷凝 特别适用于处理废气度在10000ppm以上的有机溶剂蒸汽 常作为吸附 燃烧等净化高浓度废气的前处理 催化转化 使气态污染物通过催化剂床层 经历催化反应 转化为无害物质或易于处理和回收利用的物质 如 可以用催化氧化法将SO2转化为SO3以回收硫酸 SO2和NOx均可以用催化还原法净化 净化效率较高 在净化过程中可直接将主气流中的有害物转化为无害物 避免了二次污染 但催化剂价格高 操作要求高 难以回收有用物质 燃烧法 利用氧化燃烧或高温分解的原理把有害气体转化为无害物质的方法 该方法可回收燃烧后产物或燃烧过程中的热量 直接燃烧 热力燃烧 催化燃烧 生物处理法 利用微生物以废气中有机组分作为其生命活动的能源或养分的特性 经代谢降解 转化为简