大气污染控制工程原理

1、大气污染控制工程原理结课作业专业：环境工程（专硕） 姓名：张 杰 学号： 12106085229201 成绩： 指导教师：吴丽萍（教授） 日期：2013 年7 月14 号一、论述大气污染综合防治措施答：（1）全面规划、合理布局：环境规划是经济、社会发展规划的重要组成部分，是体现环境污染综合防治以预防为主的最重要、最高层次的手段。环境规划的主要任务，一是综合研究区域经济发展将给环境带来的影响和环境质量变化的趋势，提出区域经济可持续发展和区域环境质量不断得以改善的最佳规划方案；二是对工作失误已经造成的环境污染和环境问题，提出对改善和控制环境污染具有指令性的最佳实施方案。（2）严格环境管理：完整的环

2、境管理体制是由环境立法、环境监测和换进保护管理机构三部分组成的。环境管理的方法是运用法律、经济、技术、教育和行政等手段对人类的社会和经济活动实施管理，从而协调社会和经济发展与环境保护之间的关系。（3）控制大气污染的技术措施：实施清洁生产；实施可持续发展的清洁战略；建立综合性工业基地。（4）控制污染的经济政策：保证必要的环境保护投资，并随着经济的发展逐年增加；实行“污染者和使用者支付原则”。（5）绿化造林：绿色植物是区域生态环境中不可缺少的重要组成部分，绿化造林不仅能美化环境，调节空气温湿度或城市小气候，保持水土，防治风沙，而且在净化空气和降低噪声方面皆会起到显著作用。（6）安装废弃净化装置：安

3、装废气净化装置，是控制环境空气质量的基础，也是实行环境规划与治理等项综合防治措施的前提。二、细颗粒物又称PM2.5含义，及其治理方法。答：1.细颗粒物又称细粒、细颗粒。PM2.5：指环境空气中空气动力学当量直径小于等于 2.5 m 的颗粒物，也称细颗粒物。这个值越高，就代表空气污染越严重。2.细颗粒物的化学成分包括无机成分、有机成分、微量金属元素、元素碳(EC)、生物物质(细菌、病菌、霉菌等)等。大气中的含碳粒子是由有机碳(OC)和吸光的元素碳(EC)组成，元素碳的化学结构类似于不纯的石墨，有机碳是细颗粒物中含量最高的组分。3.主要来源：颗粒物的成分很复杂，主要取决于其来源。主要有自然源和人为

4、源两种，但危害较大的是后者。1)自然源包括土壤扬尘（含有氧化物矿物和其他成分）海盐（颗粒物的第二大来源，其组成与海水的成分类似）、植物花粉、孢子、细菌等。自然界中的灾害事件，如火山爆发向大气中排放了大量的火山灰，森林大火或裸露的煤原大火及尘暴事件都会将大量细颗粒物输送到大气层中。2)人为源包括固定源和流动源。固定源包括各种燃料燃烧源 ,如发电、冶金、石油、化学、纺织印染等各种工业过程、供热、烹调过程中燃煤与燃气或燃油排放的烟尘。流动源主要是各类交通工具在运行过程中使用燃料时向大气中排放的尾气。PM2.5可以由硫和氮的氧化物转化而成。而这些气体污染物往往是人类对化石燃料（煤、石油等）和垃圾的燃烧

5、造成的。在发展中国家，煤炭燃烧是家庭取暖和能源供应的主要方式。没有先进废气处理装置的柴油汽车也是颗粒物的来源。燃烧柴油的卡车，排放物中的杂质导致颗粒物较多。3)在室内，二手烟是颗粒物最主要的来源。颗粒物的来源是不完全燃烧、因此只要是靠燃烧的烟草产品，都会产生具有严重危害的颗粒物，使用品质较佳的香烟也只是吸烟者的自我安慰（甚至可能因为臭味较低，而造成更大的危害）；同理也适用于金纸燃烧、焚香及燃烧蚊香。4)除自然源和人为源之外，大气中的气态前体污染物会通过大气化学反应生成二次颗粒物，实现由气体到粒子的相态转换。4.评价标准：优：035 良：3575 轻度污染：75115 中度污染：115150 重

6、度污染：150250 严重污染：350及以上，单位为微克/立方米5.治理方法：1）过滤法：包括空调、加湿器、空气清新器等，优点是明显降低PM2.5的浓度，缺点是滤膜需要清洗或更换。2）水吸附法：超声雾化器、室内水帘、水池、鱼缸等，能够吸收空气中的亲水性PM2.5，缺点是增加湿度，憎水性PM2.5不能有效去除。3）植物吸收法：植物叶片具有较大的表面积，能够吸收有害气体和吸附PM2.5，优点是能产生有利气体，缺点是吸收效率低，有些植物会产生有害气体。三、论述烟流形状与大气稳定度关系答：大气污染状况与大气稳定度有密切关系。大气稳定度不同，高架点源排放烟流扩散形状和特点不同，造成的污染状况差别很大。典

7、型的烟流形状有五种类型。（1）浪型：烟流呈波浪状，污染物扩散良好，发生在全层不稳定大气中，即>d。多发生在晴朗的白天地面最大浓度落地点距烟囱较近，浓度较高。（2）锥型：烟流呈圆周形，发生在中性条件，即=d。（3）扇型：烟流垂直方向扩散很小，像一条带子飘向远方。从上面看，烟流呈扇形展开。它发生在烟囱出口处于逆温层中，即该层大气d<-1。污染情况随高度的不同而异。当烟囱很高时，近处地面上不会造成污染，在远方会造成污染，烟囱很低时，会造成近处地面上严重的污染。 （4）爬升型（屋脊型）：烟流的下部是稳定的大气，上部是不稳定的大气，一般在日落后出现，由于地面辐射冷却，底层形成逆温，而高空仍保

8、持递减层结。它持续时间较短，对地面污染较小。（5）漫烟型（熏烟型）：对于辐射逆温，日出后逆温从地面向上逐渐消失，即不稳定大气从地面向上逐渐扩展，当扩展到烟流的下边缘或更高一点时，烟流便发生了向下的强烈扩散，而上边缘仍处于逆温层中，漫烟型便发生了。这时烟流下部d>0，上部d<1。这种烟流多发生在上午810点钟，持续时间很短。四、有机废气处理的净化及主要技术答：1.定义：有机废气处理是指在工业生产过程中产生的有机废气进行吸附、过滤、净化的处理工作。通常有机废气处理有甲醛有机废气处理、苯甲苯二甲苯等苯系物有机废气处理、丙酮丁酮有机废气处理、乙酸乙酯废气处理、油雾有机废气处理、糠醛有机废气

9、处理、苯乙烯、丙烯酸有机废气处理、树脂有机废气处理、添加剂有机废气处理、漆雾有机废气处理、天那水有机废气处理等含碳氢氧等有机物的空气净化处理。2.有机废气处理特点：有机废气一般都存在易燃易爆、有毒有害、不溶于水、溶于有机溶剂、处理难度大的特点。在有机废气处理时普遍采用的是有机废气活性炭吸附处理法、催化燃烧法、催化氧化法、酸碱中和法、等离子法等多种原理。一般推荐使用等离子法，因为低温等离子法具有去除效率高使用方便的特点。比较好的有机废气处理方法是催化氧化净化系统，废气处理设计周密、层层净化过滤废气，效果较好。3.治理的方法（1）冷凝回收法：把有机废气直接导入冷凝器经吸附、吸收、解板、分离，可回收

10、有价值的有机物，该法适用于有机废气浓度高、温度低、风量小的工况，需要附属冷冻设备，主要应用于制药、化工行业，印刷企业较少采用。（2)吸附法：直接吸附法：有机废气经活性炭吸附，可达95%以上的净化率，设备简单、投资小，但活性炭更换频繁，增加了装卸、运输、更换等工作程序，导致运行费用增加。吸附-回收法：用纤维活性炭吸附有机废气，在接近饱和后用过热水蒸汽反吹，进行脱附再生;本法要求提供必要的蒸汽量。吸附-催化燃烧法：此法综合了吸附法及催化燃烧法的优点，采用新型吸附材料(蜂窝状活性炭)吸附，在接近饮和后引入热空气进行脱附、解析，脱附后废气引入催化燃烧床无焰燃烧，将其彻底净化，热气体在系统中循环使用，大

11、大降低能耗。本法具有运行稳定可靠、投资省、运行成本低、维修方便等特点，适用于大风量、低浓度的废气治理，是目前国内治理有机废气较成熟、实用的方法。（3）直接燃烧法：利用燃气或燃油等辅助燃料燃烧，将混合气体加热，使有害物质在高温作用下分解为无害物质;本法工艺简单、投资小，适用于高浓度、小风量的废气，但对安全技术、操作要求较高。（4）催化燃烧法：把废气加热经催化燃烧转化成无害无臭的二氧化碳和水;本法起燃温度低、节能、净化率高、操作方便、占地面积少、投资投资较大，适用于高温或高浓度的有机废气。（5）吸收法：一般采用物理吸收，即将废气引入吸收液进净化，待吸收液饱和后经加热、解析、冷凝回收;本法适用于大气

12、量、低温度、低浓度的废气，但需配备加热解析回收装置，设备体积大、投资较高。（6）纳米微电解氧化法：纳米微电解净化技术采用纳米级加工的压电性材料，在具有一定湿度的情况下，可以通过微电解电场产生纳米微电解材料的电性吸附并释放出大量羟基负离子对气体中的需氧类污染物进行净化，不仅可以去除空气中大部分有机物，而且还能分析如氨氮、硫化氢等无机臭气。五、我国氮氧化物污染状况和治理措施，氮氧化物的产生原理答：1.氮氧化物是造成大气污染的主要污染源之一。通常所说的氮氧化物(NOx) 主要包括NO、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等几种、其中污染大气的主要是NO和NO2。NOx的排放会给自然环境和人类生产生活

13、带来严重的危害。NOX的危害主要包括:NOX对人体的致毒使用;对植物的损害作用;NOX是形成酸雨、酸雾的主要原因之一;NOX与碳氢化合物形成光化学烟雾;NOX亦参与臭氧层的破坏。可是,我国对SO2的重视较多,而对NOX的脱除还不普遍。对于燃烧产生的NOX污染的控制主要有3种方法:燃料脱氮;改进燃烧方式和生产工艺;烟气脱硝。燃料脱氮技术至今尚未很好开发,有待于今后继续研究。国内外对燃烧方式的改进作了大量研究工作,开发了许多低NOX燃烧技术和设备,并已在一些锅炉和其他炉窑上应用。但由于一些低NOX燃烧技术和设备有时会降低燃烧效率,造成不完全燃烧损失增加,设备规模随之增大,NOX的降低率也有限,所以

14、目前低NOX燃烧技术和设备尚未达到全面实用的阶段。烟气脱硝是近期内NOX控制措施中最重要的方法。烟气脱销技术有气相反应法、液体吸收法、吸附法、液膜法、微生物法等几类。2.氮氧化物废气治理技术的发展趋势及原理（1）微生物法微生物法烟气脱硝的原理:适宜的脱氮菌在有外加碳源的情况下,利用NOX作为氮源,将NOX还原成最基本的无害的N2,而脱氮菌本身获得生长繁殖。其中NO2先溶于水中形成NO3及NO2再被生物还原为N2,而NO则是被吸附在微生物表面后直接被微生物还原为N2。在废气的生物处理中,微生物的存在形式可分为悬浮生长系统和附着生长系统两种。悬浮生长系统即微生物及其营养物配料存在与液相中,气体中的

15、污染物通过与悬浮物接触后转移到液相中而被微生物所净化,其形式有喷淋塔、鼓泡塔等生物洗涤器。附着生长系统,废气在增湿后进入生物滤床,通过滤层时,污染物从气相中转移到生物膜表面并被微生物净化。悬浮生长系统及附着生长系统在净化NOX方面各具有其优势;前者相对后者来说,微生物的环境条件及操作条件易于控制,但因NOX中的NO占有较大的比例,而NO又不易溶于水,使得NO的净化率不高。微生物法处理污染物是一自然过程,人类所研究的只是强化和优化该过程,主要是从强化传质和控制有利于转化反应过程的条件两方面着手:凭借细胞固定化技术,可提高单位体积内微生物浓度;通过对温度、湿度、pH等环境因素的控制,可使微生物处于最佳生长状态,提高其对NOX的净化率;通过合适的支撑材料的选择可有效改善气流条件、增强传质能力等等。随着研究的不断深入,该技术将会从各方面得到全面