注册环保工程师培训课件

注册环保工程师考试培训（2010）第3篇大气污染防治工程基础与实践华北电力大学环境科学与工程学院大拇指环保科技集团(福建)有限公司李守信第1章大气污染防治工程基础1.1大气污染物的形成1.1.1大气污染1、大气污染的定义大气污染是指由于人类活动或自然过程使得某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间,并因此危害了人体的舒适、健康和人们的福利，甚至危害了生态环境。2、大气污染范围的分类（1）局部地区污染（2）地区性污染（3）广域性污染（4）全球性污染23、大气污染的类型四种类型（1）煤烟型污染（2）石油型污染（3）混合型污染（4）特殊型污染4、全球性大气污染问题（1）温室效应（2）臭氧层破坏（3）酸雨331.1.2大气污染物的分类、来源及危害1、大气污染物的分类两大类：颗粒污染物（气溶胶状态污染物）和气态污染物。（1）颗粒污染物（气溶胶状态污染物）①粉尘②烟③飞灰④黑烟⑤雾在环境空气质量标准（GB3095-1996）中，分为总悬浮颗粒物（TSP：d≤100μm）和可吸入颗粒物（PM10:d≤10μm）。（2）气态污染物以分子状态存在的污染物。可以分为五大类：以二氧化硫为主的含硫污染物、以氧化氮和二氧化氮为主的含氮污染物、碳氧化物、有机化合物及卤素化合物等。如P468表3-1-1所示。气态污染物又可以分为一次污染物和二次污染物。42、主要大气污染物的来源P470表3-1-2①硫氧化物硫氧化物中主要是SO2，是目前大气污染物中数量较大、影响范围广的一种气态污染物。大气中SO2的来源很广，几乎所有工业企业都可能产生。它主要来自化石燃料的燃烧过程，以及硫化物矿石的焙烧、冶炼等热过程。火力发电厂、有色金属冶炼厂、硫酸厂、炼油厂以及所有烧煤或油的工业炉窑等都排放SO2烟气。②氮氧化物氮和氧的化合物有六种，用NOx表示。主要是NO、NO2。NO由燃料燃烧直接生成，其毒性不大，但进入大气后可以被缓慢的氧化成NO2，当大气中有O3等强氧化剂存在时，或在催化剂的作用下，其氧化速度会加快。NO2的毒性约为NO的5倍。当NO2参与大气中的光化学反应，形成光化学烟雾后，其毒性更强。人类活动产生的NOx，主要来自火力发电厂、各种窑炉、机动车和采油机的排气，其次是硝酸生产、硝化过程、炸药生产及金属表面处理等过程。其中由燃料燃烧产生的NOx约占83%。5③碳氧化物CO和CO2是各种大气污染物中发生量最大的一类污染物，主要来自燃料燃烧和机动车排气。CO是一种窒息性气体，在城市冬季采暖季节或在交通繁忙的十字路口，当气象条件不利于排气扩散稀释时，CO的浓度有可能达到危害人体健康的水平。CO2是无毒气体，但当其在大气中的浓度过高时，使氧气含量相对减小，对人产生不良影响。地球上CO2浓度的增加，能产生“温室效应”，迫使各国政府开始实施控制。有关CDM。6④有机化合物种类很多，其中包括碳氢化合物（烃类、芳香烃等）、含氧有机物（醇、醛、酮、酸、醚）以及含有卤素的有机物（例如氯仿、三氯乙烯等）。较低分子量的有机化合物极易挥发到大气中，因此这些有机化合物又称为挥发性有机化合物（VOCs）。在发现的2000余种可疑致癌物质中，有机化合物中的芳烃类（PHA）就是最主要的一类。其中比较典型的有苯并[a]芘；其他如多氯联苯、乙烯进入大气后将会导致植物生长发育异常，环境中的氯乙烯是致癌物质。氟氯烃是制冷剂，排入大气扩散到平流层，生成化学性质活泼的氯离子，参与破坏臭氧分子的活动。二噁英是一类极毒的物质，有“世纪之毒”之称，其毒性比氰化钾高1000倍。VOCs主要来自化工、石油化工、石油炼制、机动车和燃料燃烧排气以及轻工生产等，其他来源也非常广泛，如油漆涂料和溶剂、黏合剂等等。73、大气污染物的影响及危害（1）对人体健康的影响①.颗粒物颗粒物对人体健康的影响，取决于颗粒物的浓度和在其中暴露的时间。影响上呼吸道感染、心脏病、支气管炎、气喘、肺炎、肺气肿等疾病。暴露在合并有其它污染物（如SO2）的颗粒物中所造成的健康危害，要比分别暴露在单一污染物中严重得多。②.硫氧化物人类及其他动物对SO2的反应是支气管收缩。空气中SO2浓度在0.5ng/m3以上，对人体健康已有潜在影响，1～3ng/m3时多数人开始受到刺激，10ng/m3时刺激加剧，个别人还会出现严重的支气管痉挛。与颗粒物和水分结合的硫氧化物是对人类健康影响非常严重的公害（如著名的伦敦烟雾事件）。当大气中的SO2氧化形成硫酸和硫酸烟雾时，其毒性是SO2的4～20倍。8③一氧化碳高浓度的CO能够引起人体生理上和病理上的变化，甚至死亡。CO是一种能夺取人体组织所需氧的有毒吸入物。CO与血红蛋白结合生成碳氧血红蛋白，由于血红蛋白与CO的亲和能力大约为对氧的亲合力的210倍，因而COHb的直接作用是降低血液的输氧能力。CO达到一定浓度时，大多数人感觉眩晕、头痛和倦怠，甚至死亡。④氮氧化物NO的毒性仅为NO2的1/5。NO2对呼吸器官有强烈的刺激作用，会迅速破坏肺细胞，可能是哮喘病、肺气肿和肺癌的一种病因。NOx与碳氢化合物混合时，在阳光照射下发生光化学反应生成的光化学氧化剂，危害更加严重。9⑤光化学氧化剂氧化剂、臭氧（O3）、过氧化乙酰硝酸酯（PAN）、过氧苯酰硝酸酯（PBN）和其它能使碘化钾的碘离子氧化的痕量物质，都称为光化学氧化剂。臭氧和PAN以最高的浓度存在。氧化剂（主要是PAN和PBN）会严重的刺激眼睛，当它和臭氧混合在一起时，它们还会刺激鼻腔、喉，引起胸腔收缩，在浓度高达3.90mg/m3时，就引起剧烈的咳嗽和注意力不能集中。⑥有机化合物有很多有机化合物是可疑的致变物和致癌物，包括卤代烷烃、氯烯烃、氯芳烃、芳烃、氧化产物和氮化产物等。特别是多环芳烃（PAH）类，大多数有致癌作用，其中苯并[a]芘是强致癌物质。苯并[a]芘主要通过呼吸道侵入肺部，并引起肺癌。实测数据表明，肺癌发病率与大气污染、苯并[a]芘含量有显著的相关性。10（2）对植物的伤害大气污染对植物的伤害，通常发生在叶子结构中。最常遇到的毒害植物的气体是：二氧化硫、臭氧、PAN、氟化氢、乙烯、氯化氢、氯、硫化氢和氨。（3）对器物和材料的影响大气污染对金属制品、油漆涂料、皮革制品、纸制品、纺织品、橡胶制品和建筑物的损害也是很严重的。这种损害包括玷污性损害和化学性损害两个方面。（4）对大气能见度和气候的影响大气污染最常见的效应是大气能见度降低。大气污染对气候产生的影响越来越受到重视，如CO2等温室气体引起的温室效应、SO2、NOx排放产生的酸雨、氟氯烃等的排放破坏臭氧层等。大气污染对全球气候变化的影响，已是全人类共同面临的环境问题。111.2大气污染物扩散1.2.1主要气象要素与大气污染关系密切的气象要素主要有气温、气压、湿度、风、湍流、云、太阳高度角以及能见度等。1、气温：指在离地面1.5m高处的百叶箱中观测到的空气温度。表示气温的单位一般用摄氏温度（℃），理论计算时则用绝对温度（K）来表示。两者的换算关系是：T(K)=T(℃)+273.162、气压气压是指大气压强。单位可用帕斯卡（Pa）、大气压（atm）、毫米汞柱（mmHg）及毫米水柱（mmH2O）来表示。123、气湿大气的湿度简称为气湿，用来表示空气中水汽的含量。4、风向风是个矢量，具有大小和方向。风向是只来风的方向，可用8个或16个方位表示（P475图3-1-1）。5、风速单位时间内空气在水平方向上移动的距离，m/s。6、云7、能见度8、大气稳定度9、逆温10、地方性风场（1）海陆风海风和陆风的总和，发生在海陆交界处。（2）山谷风（3）城市热岛环流13141.2.2大气扩散模式1高斯扩散模式适用于均一的大气条件以及地面开阔的平坦地区。2污染物扩散浓度估算（1）有效源高的计算：烟囱的有效高度简称有效源高。由于烟气的抬升作用，相当于烟囱的几何高度增加了。因此，烟囱的有效高度等于烟囱的几何高度与烟气的抬升高度之和。若用H表示烟囱的有效高度，Hs表示烟囱的几何高度，△H表示烟气的抬升高度，则：H=Hs+△H（2）污染物扩散浓度估算根据地面上方10m处的风速、日照等级、阴云分布状况及云量等气象资料，查表确定某时某地的大气稳定度级别。然后利用P-G扩散曲线图查出对应于当时当地的大气稳定度处下风向距离为x的σy和σz值及扩散方程中其他各个参数值，利用扩散模式，就可以估算出各种情况下污染物浓度值。SHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSH1.2.3大气扩散与厂址选择的关系1选址所需要的气候资料（1）风向与风速的气候资料（2）大气稳定度气候资料2选址时要考虑的几个因素（1）对背景浓度的考虑（2）对气象条件和地形的考虑-山谷较深，烟囱有效高度不能超过经常出现的静风和小风高度时，不宜建厂-烟囱有效高度不可能超过下坡风厚度和背风坡湍流区高度的地方不宜建厂。-谷地四周山坡有居民区及农田，烟囱有效高度不能超过山的高度不宜建厂。-高山围绕的深谷地不宜建厂。-烟流虽能越过山头，仍会在背风面污染时，居民区不宜建在背风坡污染区。-在海陆风（或水陆风）较稳定的大型水域与山地交界的背山地段不宜建厂。必须建厂时，应使生活区与厂区的连线与海岸平行，以减少海陆风造成的污染。151.2.4烟囱高度1、烟囱高度设计原则确定烟囱高度时既要满足大气污染物的稀释要求，又要考虑节省投资，最终目的是保证地面浓度不超过《环境质量标准》。2、烟囱高度设计方法目前应用最普遍的是按高斯模型的简化公式。由于对地面浓度的要求不同，常用烟囱高度的计算方法有：（1）地面最大允许浓度计算法（2）P值法（3）按一定保证率计算法。16（1）按地面最大允许浓度计算法该法是保证污染物的地面最大浓度不超过《环境空气质量标淮》规定的浓度限值来确定烟囱的高度。设国家大气质量标准中规定的污染物浓度为Co，该地区的背景浓度为Cb，在设计烟囱高度下，排放污染物所产生的地面最大浓度为Cmax≤Co—Cb，根据污染物地面浓度的高斯模式，则烟囱的最低高度可由下式求得：（3-1-31）171202()zsbyQHHeuCC（2）按地面绝对最大浓度计算法地面最大浓度高斯模式是在风速不变的情况下导出的，实际上风速是变化的，风速ū对地面最大浓度Cmax有双重影响，ū增大时，Cmax减小，而ū增大时，拾升高度△H减小，Cmax反而增大，这两种相反作用的结果，定会在某一风速下出现地面最大浓度。地面最大浓度极值称为绝对地面最大浓度，此时的风速称为危险风速，以ūc表示。一般烟流抬升公式可简化为△H＝B／ū（式中B为抬升高度公式中除ū以外一切量的计算值）。按保证地面绝对最大浓度不超过《环境空气质量标推》规定的浓度限值Co，可得到另一烟囱高度计算式：（3-1-32）18120022zzSbybcyeQQHeBCCCCu（3）按P值法对于高架连续点源的容许排放模式P值法有三种模式①SO2排放源（3-1-33）式中Q——SO2允许排放量，t/h；P——允许排放指标；△H——抬高高度，m。对于城市及其他平原城市的远郊区的P值可按下式计算：P=P0P1P2P3P4（P值的计算方法参见P490）1916210SQHHP②其他有害气体排放源（3-1-37）式中C——当气体污染物为《环境空气质量标准》中所列入的有毒气体时，C值应取用该污染物任何一次的浓度限值，mg／m3；K——区域调节系数，城区K＝1，非城区K=1.0～1.5；其他符号的意义同上。本公式适用于除SO2以外的有害气体，且排气口离地面大于15m的高架源。201322101012.8SQHHPKCu③颗粒物排放源（3-1-38）式中Qo——烟尘容许排放量，t/h；P——允许排放指标；其他符号意义同上。式3-1-38适用于电站烟囱。21162010SQHHP若除尘器入口烟尘量为Qｉ，除尘器满负荷运行时规定的效率是η，由于发电厂实际排放的烟尘量不应大于容许排放量Q0，则有