大氣污染防治技術(shù)

一、大氣污染的綜合防治

大氣的污染物，無論是顆粒狀污染物或是氣體狀污染物，都有能夠在大氣中擴散、污染面廣的特點，這就是說，大氣污染帶有區(qū)域性和整體性的特征。正因為如此，大氣污染的程度要受到該地區(qū)的自然條件、能源構(gòu)成、工業(yè)結(jié)構(gòu)和布局、交通狀況以及人口密度等多種因素的影響。在本文以后所論述的各種治理技術(shù)只是對點污染源排放的污染物進行治理，不能解決區(qū)域性的大氣污染問題。對于區(qū)域性大氣污染問題，必須通過采取綜合防治的措施加以解決。

所謂大氣污染的綜合防治，就是從區(qū)域環(huán)境的整體出發(fā)，充分考慮該地區(qū)的環(huán)境特征，對所有能夠影響大氣質(zhì)量的各項因素作全面、系統(tǒng)的分析，充分利用環(huán)境的自凈能力，綜合運用各種防治大氣污染的技術(shù)措施，并在這些措施的基礎(chǔ)上制定最佳的防治措施，以達到控制區(qū)域性大氣環(huán)境質(zhì)量、消除或減輕大氣污染的目的。

大氣污染綜合防治涉及面比較廣，影響因素比較復雜，一般來說，可以從下列幾個方面加以考慮。

（1）全面規(guī)劃，合理布局

大氣污染綜合防治，必須從協(xié)調(diào)地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展和保護環(huán)境之間的關(guān)系出發(fā)，對該地區(qū)各污染源所排放的各類污染物質(zhì)的種類、數(shù)量、時空分布作全面的調(diào)查研究，并在此基礎(chǔ)上，制定控制污染的最佳方案。

工業(yè)生產(chǎn)區(qū)應(yīng)設(shè)在城市主導風向的下風向。在工廠區(qū)與城市生活區(qū)之間，要有一定間隔距離，并植樹造林、綠化、減輕污染危害。對已有污染重，資源浪費，治理無望的企業(yè)要實行關(guān)、停、并、轉(zhuǎn)、遷等措施。

（2）改善能源結(jié)構(gòu)，提高能源有效利用率

我國當前的能源結(jié)構(gòu)中以煤炭為主，煤炭占商品能源消費總量的73%，在煤炭燃燒過程中放出大量的二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOX）、一氧化碳（CO）以及懸浮顆粒等污染物。因此，如從根本上解決大氣污染問題，首先必須從改善能源結(jié)構(gòu)入手，例如使用天然氣及二次能源，如煤氣、液化石油氣、電等，還應(yīng)重視太陽能、風能、地熱等所謂清潔能源的利用。我國以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)在短時間內(nèi)不會有根本性的改變。對此，當前應(yīng)首先推廣型煤及洗選煤的生產(chǎn)和使用，以降低煙塵和二氧化硫的排放量。

我國能源的平均利用率僅30%，提高能源利用率的潛力很大。我國有20余萬臺鍋爐，年耗煤2億多噸，因此，合理選擇鍋爐，對低效鍋爐的改造、更新、提高鍋爐的熱效率，能夠有效地降低燃煤對大氣的污染。

（3）區(qū)域集中供熱

分散于千家萬戶的燃煤爐灶，市內(nèi)密集的矮小煙囪是煙塵的主要污染源。發(fā)展區(qū)域性集中供曖供熱，設(shè)立規(guī)模較大的熱電廠和供熱站，用以代替千家萬戶的爐灶，是消除煙塵的有效措施。這樣還具有以下各項效益：①提高熱能利用率；②便于采用高效率的除塵器；③采用高煙囪排放；④減少燃料的運輸量。

（4）植樹選林、綠化環(huán)境

綠化造林是大氣污染防治的一種經(jīng)濟有效的措施。植物有吸收各種有毒有害氣體和凈化空氣的功能。植物是空氣的天然過濾器。茂密的叢林能夠降低風速，使氣流挾帶的大顆粒灰塵下降。樹葉表面粗糙不平，多絨毛，某些樹種的樹葉還分泌粘液，能吸附大量飄塵。蒙塵的樹葉經(jīng)雨水淋洗后，又能夠恢復吸附、阻攔塵埃的作用，使空氣得到凈化。

植物的光合作用放出氧氣，吸收二氧化碳，因而樹林有調(diào)節(jié)空氣成分的功能，一般1公頃的闊葉林，在生長季節(jié)，每天能夠消耗約1t的二氧化碳，釋放出0.75t的氧氣。以成年人考慮，每天需吸入0.75kg的氧氣，排出0.9kg的二氧化碳，這樣，每人平均有10m2面積的森林，就能夠得到充足的氧氣。

有一些植物能夠吸收大氣中的有毒成分，如1公頃柳杉林每年可吸收720kg二氧化碳。

有一些林木，在其生長過程中能夠揮發(fā)出檸檬油、肉桂油等多種殺菌物質(zhì)。有人作到分析測定，在百貨大樓內(nèi)，每立方米空氣中細菌數(shù)達400萬個，林區(qū)則僅僅有55個，這樣，林區(qū)與百貨大樓空氣中的含菌量相差7萬多倍。

二、顆粒污染物的治理

1、顆粒污染物的分類

大氣中的煙塵主要是由于固體燃料（煤）的燃燒產(chǎn)生的。

我們根據(jù)煙塵（顆粒污染物組成）的特性，可以將其分為粉塵、煙和霧三種類型。詳見第六章表6－7。

2、顆粒污染物的去除方法及設(shè)備

去除大氣中顆粒污染物的方法很多，根據(jù)它的作用原理，可以分為下列四種類型：

①干法去除顆粒污染物

通過顆粒本身的重力和離心力，使氣體中的顆粒污染沉降，而從氣體中去除的方法，如重力除塵、慣性除塵和離心除塵。常用的設(shè)備有重力沉降室、慣性除塵器和旋風除塵器等。

②濕法去除顆粒污染物

用水或其他液體使顆粒濕潤，而加以捕集去除的方法。如氣體洗滌、泡沫除塵等。常用的設(shè)備有：噴霧塔、填料塔、泡沫除塵器、文丘里洗滌器等。

③過濾法去除顆粒污染物

使含有顆粒污染物的氣體通過具有很多毛細孔的濾料，而將顆粒污染物截留下來的方法，如填充層過濾、布袋過濾等。常用的設(shè)備有顆粒層過濾器和袋式過濾器。

④靜電法去除顆粒污染物

使含有顆粒污染物的氣體通過高壓電場，在電場力的作用下，使其去除的過程。常用的設(shè)備有干式靜電除塵器和濕式靜電除塵器。

選擇哪一種方法去除顆粒污染物，主要從顆粒污染物的粒徑大小和數(shù)量以及操作費用等方面來考慮。一般情況下，較大顆粒（數(shù)十微米以上）宜于采用干法，而細小顆粒（數(shù)微米）則以采用過濾法和靜電法為宜。

三、氣態(tài)污染物的治理

1．吸收法

吸收是利用氣體液體中溶解度不同的這一現(xiàn)象，以分離和凈化氣體混合物的一種技術(shù)。這種技術(shù)也用于氣態(tài)污染物的處理，例如從工業(yè)廢氣中去除二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOX）、硫化氫（H2S）以及氟化氫（HF）等有害氣體。

吸收可分為化學吸收和物理吸收兩大類。

化學吸收，被吸收的氣體組分和吸收液之間產(chǎn)生明顯的化學反應(yīng)的吸收過程。從廢氣中去除氣態(tài)污染物多用化學吸收法。例如用堿液吸收煙氣中的SO2，用水吸收NOX等。

物理吸收，被吸收的氣體組分與吸收液之間不產(chǎn)生明顯的化學反應(yīng)的吸收過程，僅僅是被吸收的氣體組分溶解于液體的過程。例如用水吸收醇類和酮類物質(zhì)。

在吸收法中，選擇合適的吸收液至關(guān)重要，在對氣態(tài)污染物處理中，是處理效果好壞的關(guān)鍵。用于吸收氣態(tài)污染物質(zhì)的吸收液有下列幾種：

a.水，用于吸收易溶的有害氣體。

b.堿性吸收液，用于吸收那些能夠和堿起化學反應(yīng)的有害酸性氣體，如SO2、NOX、H2S、等。常用的堿吸收液有：氫氧化鈉、氫氧化鈣、氨水等。

c.酸性吸收液，一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）氣體能夠在稀硝酸中溶解，而且其溶解度比在水中高得多。

d.有機吸收液，用于有機廢氣的吸收，洗油、聚乙醇醚、冷甲醇、二乙醇胺都可作為吸收液，并能夠去除酸性氣體，如H2S、CO2等。

目前在工業(yè)上常用有吸收設(shè)備有表面吸收器、板式塔、噴灑塔、文丘里塔等。

2．吸附法

（1）概述

吸附是一種固體表面現(xiàn)象。它是利用多孔性固體吸附劑處理氣態(tài)污染物，使其中的一種或幾種組分，在固體吸附劑表面，在分子引力或化學鍵力的作用下，被吸附在固體表面，從而達到分離的目的。

吸附處理工藝在處理氣態(tài)污染物領(lǐng)域也得到了應(yīng)用。

常用的固體吸附劑有骨炭、硅膠、礬土、沸石、焦炭和活性炭等，其中應(yīng)用最為廣泛的是活性炭�；钚蕴繉�廣譜污染物具有吸附功能，除CO、SO2、NOX、H2S外，還對苯、甲苯、二甲苯、乙醇、乙醚、煤油、汽油、苯乙烯、氯乙烯等物質(zhì)都有吸附功能。

（2）吸附設(shè)備

用于凈化氣態(tài)污染物的吸附設(shè)備，與廢水處理中的設(shè)備相同，可分為固定床、移動床和流化床三種。

（3）吸附法在氣態(tài)污染物處理中應(yīng)用舉例

——有機物廢氣的吸附凈化

某些化工廠在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生對人體有害的有機蒸氣。采用活性炭吸附法能夠較好地凈化有機廢氣，還能夠回收有用的物質(zhì)。

本法工藝簡單、效率高，并可回收純度較高的有機物質(zhì)。以活性炭為吸附劑能夠從廢氣中回收很多物質(zhì)，如汽油、石油醚、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇以及二氯乙烷、二氯丙烷、芳香烴等。

本法可使廢氣中的有機溶劑回收率達80%~90%，如采用串聯(lián)操作，回收率將更高。

除吸收法、吸附法外，用于氣態(tài)污染物處理的技術(shù)還有冷凝法、催化轉(zhuǎn)化法、直接燃燒法、膜分離法以及生物法等。因篇幅問題，本文不擬介紹。

吸收法和吸附法是應(yīng)用最為廣泛的兩種方法。

四、汽車尾氣污染及其治理

1.概述

汽車是一種高效的現(xiàn)代化交通工具, 它提高了人們的出行效率, 促進了生產(chǎn)的發(fā)展, 方便了人們的生活。但汽車又是一種流動污染源。汽油車的主要污染物成分是CO、HC、NOx以及碳粒等。汽車排放大量的污染物,使環(huán)境付出了沉重的代價,它給人類帶來難以估計的損失。據(jù)資料介紹，城市街道上的車流量在每小時1000～2000輛時，CO、HC和NOx這三種有害氣體占全部有害氣體的80%～90％以上。世界上幾乎所有大城市和中小城市都遭受汽車排放污染的嚴重危害（見表7－1）。