城市灰霾PM2.5污染控制研究

1.背景

近年來我國大氣污染日益呈現出復合污染的態勢,即由煤煙型污染與機動車尾氣污染及其他污染相疊加構成。大氣中由多種來源的多種污染物在一定的大氣條件下(如溫度、濕度、陽光等)發生多種界面間的相互作用、彼此耦合構成的復雜大氣復合污染體系。

機動車尾氣源作為重要的大氣污染來源,其污染貢獻率不容忽視。PM2.5濃度的增加是大氣灰霾現象的本質原因。機動車尾氣的排放范圍主要集中在城市道路兩側和交通密集區域,對人體健康危害更為嚴重。

灰霾大氣污染的復雜組分由華北平原到長江口灰霾成分的變化

2.灰霾防治

(一)概覽

① 建立灰霾指數預報和灰霾天氣的預警機制。建立灰霾天氣預測預報系統與建立動態控制排污系統、控制污染源排放的決策系統結合起來;

② 采取嚴厲措施限制機動車尾氣排放和工業氣體排放,以消除或減輕灰霾對城市的危害;

③ 在城市規劃中,註意研究城區上升氣流、增加城市綠地,實現個人有效避免霧霾污染影響;

④ 生化處理。灰霾是一種強氣相,氧化劑驅動的系統,其中氣體和氣溶膠顆粒發生大量氧化老化。大氣化學先進測量和建模工具使用,同時采用多種吸附劑如活性炭、吸污機、捕集網等手段結合防治。

3307c618e9d40d202b3dda0d2fd8e8b5汽車尾氣處理裝置

(二)政策規定

建立污染源與治理預防系統(實時監管監測大氣污染,提升大氣環境的治理效率)

有效利用大氣監測技術(污染物分類,色譜光鏡等光電檢測方法)

創新大氣環境績效評價制度

政府環境績效評估創新實踐(反饋機制與環境績效評價系統)

灰霾主要來源

(三)生態治理

主要結論:

(1)西安市建成區不同景觀類型的破碎程度差異較大;

(2)從吸收霧霾的物質量和價值量來看,林地最高,園地次之;

(3)滯塵生態系統服務功能空間差異大;

(4)各綠地景觀指數與綠地吸收霧霾服務功能密度值之間具有顯著的相關關系。

(四)治理設備

影響收集裝置選擇的重要顆粒特性:腐蝕性、反應性、形狀、密度,尺寸和尺寸分佈(氣流中不同顆粒尺寸的范圍)。

其他設計因素:氣流特性(例如壓力、溫度和粘度))、流速、去除效率要求和允許的氣流阻力。

治理設備:

旋風分離器:渦流去除粗顆粒(大於 約20μm)

濕式洗滌器:噴霧直接接觸捕獲

靜電除塵器:電場帶電沉積

袋式除塵器:濾膜補集過濾

包裝洗滌器:懸浮顆粒物幹濕沉降

煙氣脫硫(吸附、焚化):與接觸及反應

a7089bbd5007bc45575fea2adb7c2125市面上灰霾治理設備

(五)生化處理

吸附沉降

將活性炭和堿金屬吸附劑(如石灰和 NaOH)註入煙道氣中,以去除揮發性重金屬和酸性氣體。

催化還原

NOx可以通過選擇性非催化還原 (SNCR) 或選擇性催化還原 (SCR) 進行破壞。SNCR 使用幹燥尿素 NH3作為還原劑,在 900 至 1050°C 的溫度下形成水和 N2,而 SCR 使用催化劑(例如 NH3和空氣的混合物)形成氧氣和水。SNCR 更便宜,產生的腐蝕問題更少,而 SCR 更有效,實現瞭還原率高達 85%。

化學處理法——中和、氣化和熱解

洗滌器用於從煙道氣中去除酸性氣體,例如 HCl 和 SO2以及堿性氣體。有幾種洗滌器類型:濕式、半幹式和幹式。堿蒸汽會以化學方式降低用於去除熱合成氣清潔系統陶瓷屏障過濾器的效率。

3.其他概念

(一)碳匯

降低空氣中二氧化碳含量的最佳方法是更有效地利用能源,並通過使用替代能源(例如核能、風能、潮汐能和太陽能)來減少化石燃料的燃燒。此外,碳封存可以用來達到目的。碳封存涉及將二氧化碳長期儲存在地下以及地球表面的森林和海洋中。

(二)氣體控制

氣態標準污染物以及揮發性有機化合物(VOC) 和其他氣態空氣有毒物質通過三種基本技術進行控制:吸收、吸附和焚燒(或燃燒)。這些技術可以單獨使用或組合使用。它們對主要的溫室氣體也很有效。此外,第四種技術,稱為碳封存,正在開發中,作為控制二氧化碳水平的一種手段。

(三)國傢政策法規標準

大多數空氣污染物來自燃燒過程。標準污染物包括細顆粒物、一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、臭氧和鉛。溫室氣體包括二氧化碳、氯氟烴 (CFC)、甲烷、一氧化二氮和臭氧。

(四)案例研究——北京霧霾治理

當前政策:

堅持清潔能源發展戰略——2011年“煤改氣”(800蒸噸)工程

有利控制機動車污染排放——老舊車淘汰

優化產業結構——排污監管、煙氣脫硫、灰霾排放執法檢查,加大揚塵污染控制力度

應急預案——重污染天氣應急措施啟動

存在不足:

灰霾治理對大氣化學反應的控制具有依賴性

揚塵行業控制,大氣污染氣體成分控制,協同防治復合性污染

生態與物理、生化治理改善:

生態治理——城市中心立體:綠化屋頂綠化濕式滯塵;攀援植物垂直綠化;城市周邊平原造林;公共交通與綠色出行

物理吸附過濾——袋式除塵器,是一種幹式濾塵裝置,適於捕集細小、幹燥、非纖維性粉塵;霧炮車降塵

化學治理——水分子納米氣泡催化劑對霧霾成分的反應降解

生物治理——陸源污染的微生物降解將減少大氣揚塵中有害微生物數量

a0f9879d399b77164a39b31bcb27d847水分子納米凝膠催化灰霾反應霧炮機

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