环境工程第3讲(大气)

第3讲大气环境污染及其治理河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花思考题1、何谓大气污染？其主要来源于哪些个方面？有哪些主要污染物？对人体的危害如何？2、大气污染的综合防治措施主要有哪些？3、颗粒污染物的控制方法有哪些？气态污染物的控制方法有哪些？4、除尘器有哪几种？各种除尘器工作原理和适用范围如何？5、什么是一次污染物？什么是二次污染物？各举例说明。河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花大气及其污染成因大气的重要性大气的组成–自然状态下的大气是由多种气体、水汽和悬浮颗粒组成的混合物–恒定组分：氮N2、氧O2、氩Ar及微量的氖Ne、氦He、氪Kr、氙Xe–可变组分：二氧化碳、水蒸气–不定组分：尘埃、硫、硫化氢、硫氧化物、氮氧化物、盐类及恶臭气体等大气环境污染及其防治河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花大气污染的定义ISO定义：由于人类活动和自然过程引起的某种物质进入到大气中，呈现出足够的浓度、达到足够的时间，因此危害了人体的舒适、健康、福利或危害了环境的现象.大气污染分类–局部地区大气污染–区域性大气污染–广域性大气污染–全球性大气污染河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花大气污染源大气污染可分为自然的和人为的两大类。前者是自然界所发生火山爆发、台风、森林火灾等自然灾害所造成的。后者是人类活动所排放的有毒有害气体所造成的。目前，一般所说的大气污染多指后者。人为造成大气污染的污染源较多河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花大气污染源按人类社会活动功能划分，可以分为工业污染源、农业污染源、交通运输污染源和生活污染源等。河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花1、生活污染源是指居民日常烧饭、取暖、沐浴等活动，燃烧化石燃料而向大气排放烟尘、SO2、NOX等污染物。特点：这类污染源属固定源，具有分布广、总排量大、污染高度低等特点，是一些城市大气污染不可忽视的污染源。但是，随着城市电气化的推进，城市生活污染源将从根本上得到遏制。河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花2、工业污染源火电厂、钢厂、化工厂及水泥厂等企业燃料燃烧和生产过程中所排放的煤烟、粉尘及无机化合物等所造成的污染源。特点：排放源集中且浓度较高，对局部地区的大气质量影响较大河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花3、交通污染源－汽车、飞机、火车和船舶等交通工具排放尾气所产生的污染源。特点：移动性，分布广泛，难以控制和治理河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花4、农业污染源主要是不当施用农药、化肥、有机粪肥等过程产生的有害物质挥发扩散，以及施用后期NOX、CH4、挥发性农药成分从土壤中逸散进入大气以及农作物秸杆的燃烧烟气等形成的污染源。河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花大气污染物及其危害种类：约100多种，颗粒污染物和气态污染物一、颗粒污染物分类1、粉尘－悬浮于气体介质中的细小固态粒子（粒径在1~200µm），降尘粒径10µm，漂尘粒径10µm2、烟－冶金过程形成的固体气溶胶（粒径在0.01~1µm）3、飞灰－燃料燃烧后产生并由烟气带走的灰分中很细的分散粒子4、黑烟－燃烧产生的能见气溶胶（粒径在0.05~1µm）5、雾－小液体粒子的悬浮体（水滴粒径在200µm以下）6、总悬浮微粒（TSP）－粒径100µm的所有固体颗粒河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花几个重要的指标（a）总悬浮颗粒物（TSP，TotalSuspendedParticulate）：悬浮于空中，空气动力学当量粒径小于等于100微米的颗粒物；（b）可吸入颗粒物（PM10）：悬浮于空中，空气动力学当量粒径小于等于10微米的颗粒物；（c）PM2.5：悬浮于空中，空气动力学当量粒径小于等于2.5微米的颗粒物；（d）降尘：颗粒粒径大于10微米的颗粒物；（e）飘尘：颗粒粒径小于10微米的颗粒物。河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花危害①遮挡阳光，使气温降低，或形成冷凝核心，使云雾和雨水增多，以致影响气候；②使可见度降低，交通不便，航空与汽车事故增加；③可见度差，照明耗电增加，燃料消耗随之增多，因此空气污染也更严重．形成恶性循环；④燃煤时生成的SOx，吸附于微粒上，对呼吸系统的危害特别大；河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花二、气态污染物SOX:SO2、SO3、H2S种类NOX:NO、N2O、NO2COX:CO、CO2、CxHy其他气体：汞蒸气、铅蒸气、CFC等原发性污染物(一次):直接排放的原始污染物分类继发性污染物（二次）：一次污染物与大气中原有成份间，经化学或光化学反应而生成的新污染物质。如硝酸和硝酸盐、光化学烟雾等。河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花1一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）CO性质：无色、无味、无臭的气体；有毒，能与氧气争夺血液中的血色素，使血液携带氧气能力大大降低，使人体缺氧而窒息。数量：是城市大气中数量最多的污染物（约占大气污染物总量的1/3）。主要来源：汽车尾气。CO2是典型的温室气体，燃料的燃烧排放河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花2、氮氧化物（NOx）（1）主要污染物：NO、NO2（常见），N2O（2）性质：NO2棕黄色、有刺激性气味；（3）主要来源：燃料燃烧、汽车尾气、部分生产或使用硝酸的工厂排放的尾气；（4）危害：（a）毁坏棉花，尼龙等织物；（b）损害植物——使柑桔落叶、发生萎黄病和减产；（c）引起急性呼吸道病变。会导致光化学烟雾。河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花3、碳氢化合物（CxHy）（1）主要来源：自然源——生物分解；（CH4）人为源——各种尾气，不完全燃烧和有机物的挥发。（2）主要危害能生成有害的光化学烟雾。河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花4、硫氧化合物（SOx）（1）主要污染物：SO2、SO3（2）性质：有刺激性气味；SO2能与水反应生产亚硫酸；SO3能与水反应生成硫酸。（2）主要来源：矿物燃料的燃烧；（3）危害：（a）对人体健康造成危害，还有促癌作用；（b）会形成硫酸烟雾，危害更大；（SOx与颗粒物（主要是FeO）的混合物，经过化学反应生成硫酸，如伦敦烟雾事件。）（c）对植物造成伤害，破坏叶面结构；（d）腐蚀材料。河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花5、光化学烟雾（1）产生：在阳光照射下，大气中的氮氧化物、碳氢化合物和氧化剂之间发生一系列光化学反应而生成的蓝色烟雾（有时带些紫色或黄褐色）。（2）主要成分：臭氧（O3）、过氧乙酸硝酸酯（PAN）、酮类、醛类等。（3）危害（a）刺激眼睛；（b）臭氧会引起胸部压缩、刺激粘膜、头痛、咳嗽、疲倦等症状；（c）臭氧能损害有机物质；（d）可能会引起哮喘病的增多，还会引起植物毁坏。河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花气态污染物的危害1.对全球气候的危害温室效应、臭氧层破坏、酸沉降2.对人的健康影响–进入人体的途径：呼吸、附着食物和水、接触或刺激皮肤进入–急性中毒、慢性中毒和致癌作用3.对植物的影响–气体状污染物经叶备的气孔进入植物体，逐渐扩散到海绵组织、栅栏组织，破坏绿叶素，使植物组织脱水坏死，干扰酶的作用，阻碍代谢机能，抑制植物生长4.其他危害–对金属制品、油漆涂料、皮革制品、纺织面料、橡胶材料和建筑物的损害河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花大气污染的防治综合防治措施1、严格环境管理：环境立法、环境监测机构和环境保护机构2、全面规划，合理布局，综合防治3、控制大气污染的技术措施–合理利用能源，改革工艺，改进燃料，严格工艺操作–建立综合性工业基地4、控制环境污染的经济政策5、绿化造林6、高烟囱排放及安装净化装置河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花大气污染的治理颗粒污染物控制–改变燃料构成，如用天然气代替煤，用太阳能、风能、潮汐能、核能等代替燃煤发电–排放前进行除尘河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花大气污染的治理1、除尘装置－机械/湿式/袋式/静电除尘器A、机械除尘器原理：利用机械力(重力、惯性力及离心力)将尘埃从气流中分离特点：结构简单，造价低，维护方便，除尘效率不高。河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花旋风除尘器（1）除尘机理：使含尘气体作旋转运动，利用离心力作用将尘粒从气流中分离并被捕集。（2）性能与特点（a）结构简单、造价低、便于维护管理；（b）除尘效率一般为85％左右，高效旋风除尘器效率可达90％。（c）只能去除粒径大于10微米的颗粒，对于粒径小于5微米的颗粒没有去除能力，我国工业锅炉除尘的主力军。河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花重力沉降室河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花（1）除尘原理：利用含尘气体中的颗粒受重力作用而自然沉降的原理，将颗粒污染物与气体分离的过程。（2）重力沉降室的性能与特点（a）结构简单、造价低、耗能小、便于维护管理；（b）可以处理高温气体，处理最高温度一般为350－550℃；（c）阻力一般为50－130Pa；（d）体积大，除尘效率较低，一般为80－90％，只能去除粒径大于40－50μm的颗粒。河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花B、过滤式除尘器原理：过滤。包括袋式和颗粒除尘器特点：除尘效率高，操作简便，适合于含尘浓度低的气体。占地多，维修费用高，不耐高温、高湿气流。0.5μm左右的微粒有较高的除尘效果。总效率达99%以上。颗粒除尘器河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花河海大学常州校区热能与动力工程系—大气环境污染及其治理2019年8月12日3时38分杨祥花布袋除尘器的工作机理是含尘烟气通过过滤材料，尘粒被过滤下来，过滤材料捕集粗粒粉尘主要靠惯性碰撞作用，捕集细粒粉尘主要靠扩散和筛分作用。滤料的粉尘层也有一定的过滤作用。布袋除尘器除尘效果的优劣与多种