大气污染控制工程

环境工程学目录概论颗粒污染物的控制气态污染物的控制概论大气圈的构成及大气组成大气污染的形成大气的危害大气污染的状况大气污染防治法规与标准体系大气污染防治技术大气圈的构成及大气组成1、定义覆盖在地球表面并随地球引力而旋转的大气层。◆大气圈的厚度：从地球表面到1¸000~1¸400Km的气层。＞1¸400Km以外气体非常稀薄（宇宙空间）2、构成◆根据大气组成状况、大气在垂直高度上的温度变化的不同划分大气圈层的结构:对流层、平流层、中间层、热层、散逸层一、大气圈星际空间外层（散逸层）星际空间中间层非均质层平流层地球对流层约1400Km以上800Km80~85Km50~60Km12Km(平均)赤道地区为18Km均质层原子氧层分子氮层热层（电离层）二、大气组成1、大气的定义:按国际标准化组织（ISO）给大气和空气下的定义：大气是指地球环境周围所有空气的总和。环境空气是指暴露在人群、植物、动物和建筑物之外的室外空气。一般对于居住在室内或特指某个地方（如车间、厂区等）供动植物生存的气体习惯上称为空气。在大气物理、大气气象、自然地理以及环境科学研究中，常常是以大区域或全球性的气流作为研究对象，因此，就常用大气一词。大气圈的构成及大气组成2、大气的组成大气是一个多种气体的混合物。由混合气体、水气和悬浮微粒组成。⑴恒定组分：O2(20.95%)、N2(78.08%)、Ar（0.93%）、惰性气体⑵可变组分：CO2、水蒸汽、O3⑶不定组分:第一环境问题：尘埃、S、H2S、SOx、NOx等。第二环境问题：煤烟、粉尘、SOx、NOx等。大气圈的构成及大气组成二、大气组成大气污染的形成一、大气污染的含义◆国家标准组织定义（ISO）定义：指由于自然界中局部的职能变化、人类的生产和生活活动，改变大气圈中某些原有成分、向大气中排放有毒害物质，以致使大气质量恶化，影响原来有利的生态平衡体系，严重威胁着人体健康和正常工、农业生产，以及对建筑物和设备财产等的损坏。大气污染的形成二、大气污染的分类1、污染物产生类型（自然源、人为源）人为源主要有以下几类工业源、农业源、交通源、生活污染源常规能源利用中排放的工业废气是引起的大气污染的主要原因。若按能源性质和污染物的种类也可将大气污染划分为四种类型：污染物种类燃料性质一次污染物二次污染物煤烟型煤烟气、粉尘、SO2硫酸及其盐构成的气溶胶石油型油烯烃、NO2、烷、醇、羰基臭氧、氢氧基、醛、酮、PAN混合型煤+油特殊型特殊燃料氯气、金属蒸汽、硫化氢、氟化氢三、大气污染物大气污染的形成1、定义由于人类活动和自然灾害向大气排放的对环境和人类产生危害的物质。2、分类按其存在状态◆气溶胶状污染物（颗粒污染物）◆气态状污染物◆颗粒污染物（气溶胶状态污染物）：是指固体粒子、液体粒子或它们在气体介质中的悬浮体。飘尘10µm可长时间漂浮于大气降尘﹥10µm在较短时间内沉降到地面总悬浮微粒（TSP)100µm的所有固体颗粒可吸入颗粒物（PM10)10µm悬浮在空气中的颗粒物∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽粉尘(dust)1µm200µm先悬浮后沉降烟(fume)0.01µm1µm漂浮于大气雾(fog)100µm悬浮于大气的小水滴飞灰（flyash)特指燃料燃烧产生的较细的灰份黑烟（smoke)特指燃料燃烧产生的可见的气溶胶大气污染的形成三、大气污染物◆气态状污染物：大气中以分子状态形式存在依据与污染源的关系分类：一次污染物：指直接从各类污染源排出的物质。硫化合物、氮化合物、碳氧化合物、碳氢化合物、卤素化合物;某些行业排放的氧化剂如臭氧、氟化物二次污染物：反应性的一次污染物与大气中的其它组分或一次污染物之间反应形成的物质。光化学烟雾、硫酸烟雾大气污染的形成三、大气污染物刺激眼睛，破坏中枢神经，破坏植物生长影响呼吸系统功能危害O3、PAN、醛、酮硫酸雾、硫酸盐成分阳光照射下，NOX、CmHn与氧化剂共同反应生成的兰色烟雾SO2与水雾、重金属飘尘、NOX共同反应产生¤光化学烟雾¤硫酸烟雾类别二次污染物引起的污染大气污染的影响CO对人体健康的影响CO（10-6）对人体健康的影响5～10对呼吸道患者有影响30人滞留8h，视力及神经机能出现障碍40人滞留8h，出现气喘1201h接触，中毒，血液中CO—Hb10%2502h接触，头疼，血液中CO—Hb=40%5002h接触，剧烈心痛，眼花，虚脱300030min即死亡1.对人体健康的影响NO2（10-6）对人体健康的影响1闻到臭味5闻到强臭味10～1510min眼、鼻受到刺激501min内人呼吸困难803min感到胸痛、恶心100～150在30～60min内死亡250很快死亡大气污染的影响NO2对人体健康的影响1、对人体健康的影响突发性严重大气污染事故1952年12月伦敦烟雾事件中死亡人数与大气中烟尘和二氧化硫浓度的相关性大气污染的影响注：二氧化氮浓度和暴露时间与植物死亡、叶器官损伤和新陈代谢或生长影响之间的关系暴露时间，h0.10.11.0101001000NO2浓度，ppmNO2浓度，mg/m3暴露时间，d2、对植物的影响大气污染的影响3、对器物和材料的影响注：平均二氧化硫浓度和不同暴露时间与低碳钢的腐蚀之间的关系（1963－1964年9月，在芝加哥的七个地点进行的实验）MeanSO2concentration，ppmWeightlossper100gpanel，g大气污染的影响4、对大气能见度的影响对大气能见度或清晰度有影响的污染物，一般应是气溶胶粒子、能通过大气反应生成气溶胶粒子的气体或有色气体，包括：总悬浮颗粒物（TSP）SO2和其它气态含硫化合物，在大气中以较大反应速率生成硫酸盐和硫酸气溶胶粒子NO和NO2在大气中反应生成硝酸盐和硝酸气溶胶粒子光化学烟雾，反应生成亚微米的气溶胶粒子大气污染的影响大气污染的状况一、全球性环境问题酸沉降全球变暖臭氧层空洞二、我国的城市大气污染状况1、酸沉降酸沉降是指某一平面上具有致酸潜势的物质的积累。致酸物质是自然和人为活动的过程中产生的。致酸物质按存在形态分为干和湿两种。一、全球性环境问题大气污染的状况我国酸雨的化学特征(硫酸型）SO42-NO3-Ca2+NH4+造成呼吸道和眼睛的损害心肺功能下降与肺癌有密切关系哮喘加重土壤及水中微量金属铝会溶出酸雨的危害大气污染的状况酸雨的危害水的低pH值使得鱼的骨骼畸形生长，最终导致死亡引起树木的大量不正常死亡严重腐蚀建筑物酸雨的防治措施使用低硫燃料和改进燃料装置烟道气脱硫脱氮控制汽车尾气排放大气污染的状况2、全球变暖和气候变化:MajorGreenhouseGasesGasContributiontoglobalwarming(％)CO257CFCS25CH412N2O6一、全球性环境问题大气污染的状况主要温室气体的含量与来源全球平均气温的变化大气中二氧化碳含量的变化大气污染的状况全球变暖产生的影响温室效应防治措施调整能源战略加强绿化加强环境意识、促进全球合作大气污染的状况3、臭氧层破坏臭氧分子吸收紫外线分解为一个氧气分子和一个氧原子：氧气分子可以吸收紫外线分解为两个氧原子：氧气分子和氧原子也可以合并生成臭氧分子，以便吸收更多的紫外线：32OOO2O2O23OOO一、全球性环境问题大气污染的状况◆上述反应过程吸收了99％的来自于太阳的紫外线。◆氟氯烃（CFCs）很大程度上导致了平流层臭氧的减少。322ClOClOOClOOClO一、全球性环境问题3、臭氧层破坏大气污染的状况1979－1986年TOMS测得的总臭氧全球平均值臭氧破坏的影响（1）对人类健康的影响大气污染的状况（1）对人类健康的影响（2）对植物的影响（3）对水生生物系统的影响（4）其他方面的影响臭氧破坏的影响拯救臭氧层氟氯烃（CFCs）排放的控制国际合作大气污染的状况一、颗粒状污染物-----除尘净化技术类别作用原理设备机械式惯性力重力沉降室旋风除尘器湿式水流冲洗水膜除尘器过滤式过滤介质捕集布袋除尘器电除尘静电力静电除尘器大气污染防治技术利用旋转气流的离心力使粉尘从气体中分离的装置。机械除尘器--旋风除尘器电除尘器利用静电分离原理使粉尘从气体中分离的装置。原理：高压电场的电晕放电、尘粒子荷电、粒子沉降、粒子清除。过滤式除尘器---袋式除尘器利用含尘气流通过滤材或滤层使粉尘分离和捕集的装置。典型的湿式除尘器—文丘里洗涤器使含尘气体与液体（一般为水）密切接触，利用水滴和尘粒的惯性碰撞及其它作用捕集尘粒或使粒径增大的装置。效率特点旋风除尘85％（5μm）结构简单、占地小、投资低、运行方便、动力消耗不大（Δp=100～1000Pa）净化效率不高电除尘99％（lμm）效率高、压力损失小（200～500Pa）、处理烟气量大(30～300m3/s)、能耗（0.20.4kWh/1000m3）、可在高温、强腐蚀性气体下操作；消耗钢材多，投资高袋式除尘＞99%效率高、适应性强、性能稳定可靠、结构简单，操作简单、便于回收干料、不存在污泥处理、动力消耗800～1500Pa湿式除尘除去0.1～20μm的液态或固态粒子、脱除气态污染物低能:△P=0.2～1.5kPa，对10μm以上粉尘净化效率90％～95%高能:△P=2.5～9.0kPa，净化效率可达99.5％以上气态污染物净化方法作用原理吸收法扩散方式（吸收剂）吸附法分子力作用（吸附剂）冷凝法利用气体沸点不同膜分离法不同气体透过特殊薄膜的不同速度催化转化法催化转化（催化剂）燃烧法可燃性气态污染物生物净化法微生物的生化降解作用电子辐射-化学净化法利用高能电子射线、化学反应二、气态污染物的控制（分离法、转化法）大气污染防治技术