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大气污染防治工程

标签: 大气污染防治工程 环境工程学 工程技术 大气质量管理 大气环境质量评价

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  环境工程学中的一个技术领域,其任务是采取工程技术措施防治人类生产和消费活动引起的大气污染,以改善大气质量。
  大气污染防治工程虽然是一个新兴的工程技术领域,但它的萌芽和发展却经历了漫长的年代。1668年,英国学者加斯特洛发表了关于消烟机械方面的论文,提出避免煤烟的危害应采取技术措施。1809年英国采用石灰乳脱除煤烟中的硫化氢。1840年英格兰西部工业城市曼彻斯特建造了高烟囱排放烟气。1849年英国开始采用氧化铁法脱除硫化氢。1897年日本建造了煤烟脱硫塔,烟气经过石灰乳脱硫后,再由高烟囱排入大气。
  18世纪末到20世纪初,大气污染主要是煤燃烧排出的烟尘和二氧化硫等物质造成的。随着工业、交通事业的发展,特别是第二次世界大战以后,社会生产力突飞猛进,石油在能源结构中的比重不断上升,以致大气污染物的种类越来越多,大气污染日益严重,给人类的健康、动植物的生长、建筑物和生产设备的使用寿命等带来严重的危害。从60年代起,许多国家相继开展大气污染防治的研究,对硫化物、氮氧化物、烟尘等主要的大气污染物进行了单项治理和综合防治,初步形成了大气污染防治工程的体系。中国在大气污染防治工程方面,也由单项治理着手进行综合防治。
  大气质量管理 主要进行大气质量评价和制定大气环境标准。大气质量管理为大气污染防治工程提供科学依据。
  大气环境质量评价 在大气污染状况调查的基础上,应用大气质量评价的方法,揭示大气质量变化的规律和影响。
  制定大气环境标准 大气环境标准包括大气质量标准和大气污染物排放标准。目前各国颁布的大气质量标准,是指居住区大气中有害物质的最高容许浓度。确定这些浓度的主要依据是动物急性中毒的阈剂量。制定大气质量标准一般不考虑低浓度有毒物质的长期作用所发生的影响。
  大气质量标准是制定大气污染物排放标准的依据,二者之间存在着密切的关系,它们构成了控制和管理大气污染的技术法规体系,成为防治技术设计所要实现的环境质量目标。制定这两种标准既要考虑人体健康和生态平衡,又要考虑技术上的可行性和经济上的合理性(见环境标准)。
  大气污染防治技术 是以大气质量标准和大气污染物排放标准为依据,对各种大气污染源和污染物采取的防治技术措施。大气中的污染物按物理性质可分为颗粒物和气态污染物;按化学性质可分为无机污染物(硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、氟化物、硫化氢等)和有机污染物(碳氢化合物等);按来源可分为燃烧过程排出的大气污染物和非燃烧过程排出的大气污染物。
  燃烧过程排出的大气污染物防治 矿物燃料燃烧产生的烟尘、硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、碳氢化合物等是大气中主要的污染物,其防治技术主要是:
  ①改变燃料组成和能源结构。如进行燃料脱硫,把煤变成气体和液体燃料,开发和利用地热、太阳能、风力、水力、潮汐能、氢能和生物能等无污染能源,以取代矿物燃料。
  ②改进燃烧装置、燃烧技术和运转条件。燃料的不完全燃烧排出的污染物,无论数量和种类,都比完全燃烧排出的多。改进运转条件(如调节燃烧空气比,控制燃烧温度),改进燃烧方式(如采用沸腾燃烧、分段燃烧、排气循环燃烧、水或蒸汽喷射燃烧),改进燃烧装置(如采用新式炉排,增设导风器、蓄热花墙以及改进燃烧室的型式)等,可以减少烟尘和气态污染物的生成量。
  ③发展集中供热和区域采暖。居民各家各户分散供热,同集中供热相比,使用相同数量的煤所产生的烟尘多1~2倍,飘尘多3~4倍。发展集中供热和区域采暖是消除煤烟污染大气的有效措施,而且可以提高热效率。
  ④消烟除尘,防治污染。烟气含污染物种类多,应按所含污染物的化学、物理、物理化学性质,采取不同的治理方法。烟气中的尘粒控制技术有机械除尘、洗涤除尘、过滤除尘、静电除尘、声波除尘等方法。烟气中的有害气体治理采用吸收、吸附、膜分离技术和催化转化等方法。硫氧化物和氮氧化物是烟气中最主要的有害气体,通常采用以固体粉末或颗粒为吸收剂或反应剂的干法,或者采用以液体为吸收剂或反应剂的湿法回收利用,此外,也可以采取催化转化法进行治理。
  ⑤采用高烟囱和集合式烟囱排放。大气的污染程度同污染源排出的污染物的数量(源强)有关。在源强不变的情况下,接近地面的大气中污染物浓度与烟囱有效高度的平方成反比。因此,增加烟囱的有效高度,是防治局部地区大气污染的措施之一。高烟囱一般高度为 200米左右。集合式烟囱是把几个(一般为2~4个)排烟装置排放的烟气集中到一个烟囱里排放。这样可以使排烟温度高达130~150℃,排烟速度达30~50米/秒,烟气呈环状上升,相当于增加了烟囱的有效高度,有利于发挥大气的扩散作用和自净能力。但是这种治理措施只是减轻了局部地区的大气污染,进入大气圈中的污染物数量并未减少;长此以往,可能会引起地区性或全球性的大气污染。
  非燃烧过程产生的大气污染物防治 对合成、分解等化工生产过程和粉碎、运输、筛选等机械加工过程中产生的大气污染物的防治,最根本的是改变生产工艺,采用无污染工艺和无污染装置。工业生产过程产生的大气污染物种类多,主要有氯、氯化氢、氟、氟化氢、硫化氢、粉尘和恶臭物质等。其中,有害气体可用吸收法、吸附法和催化转化法治理,粉尘可采用除尘或集尘技术和装置去除。地面扬尘也是非燃烧过程的大气污染物,可采取扩大绿地等措施加以控制。

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