环保多媒体4(大气污染及其防治)

1、2022-2-31第四章第四章 大气污染及其防治大气污染及其防治4-1 4-1 概述概述一、大气的组成 1空气与大气 空气：对于室内或特指某个场所供呼吸用的 大气：大区域全球性气流为研究对象 2大气圈的结构（图4-1） 3大气组成 恒定组分: N2、O2、Ar 可变组分: CO2、H2O 不定组分: H2S、SOx、NOx 2022-2-322022-2-33二、大气的重要性 1人类生存的要素 2助燃 3保护生物 阻止红外线辐射,地球温度变化幅度小; 阻止紫外线辐射,地面辐射少,减少皮肤癌的发生. 4反射电磁波-传播消息2022-2-34三、空气污染的概念 GB6919-86：由于人类活动和自

2、然过程引起某种物质进入大气中,呈现出足够的浓度,达到足够的时间,并因此而危害了人体的舒适健康和福利或危害了环境的现象，称为空气污染。 原因：人类活动-自然过程 必要条件：足够的浓度和时间 污染源：污染物排放三个要素和过程 大气状态：大气运动作用 受体：对受体的影响2022-2-354-2 4-2 大气污染源及主要污染物发生机制大气污染源及主要污染物发生机制一、大气污染源 生活污染源 工业污染源 交通污染源 农业污染源2022-2-36二、大气主要污染物 1.颗粒污染物(Total Suspended Particle,简称TSP) 粉尘 雾尘 尘粒 煤尘 烟尘 2.气态污染物 SOx(H2S)

3、：以SO2数量最多,危害最大. NOx(NH3)：种类较多. COx：主要燃烧和呼吸释放. CH：主要指有机废气,如烃、醇、酮、酯、胺等. 卤素化合物：主要是含氯化合物及含氟化合物. 2022-2-373二次污染物(secondary pollutants) 一次污染物：SO2+煤尘.湿度大,气温低，浓度可达4.5mg/m3伦敦型烟雾 二次污染物：硫酸雾和硫酸盐气溶胶 洛杉矶型烟雾(photochemical smog)：NOx+ CH + h 特征：白色或淡棕色烟雾，大气能见度降低，具有特殊气味， 刺激眼睛和喉粘膜，使呼吸困难。一般发生在温度较高 的夏季晴天，峰值出现在中午或 刚过中午，夜间

4、消失。 机理：排放大量烃类和氮氧化物； 光照条件下，形成过氧化物； 形成光化学烟雾； 污染质消失，污染终止。 工业型烟雾：NOx+CH+h+重金属颗粒+酸雾. 四日市和兰州市2022-2-38伦敦烟雾事件伦敦烟雾事件2022-2-39洛杉叽光化学烟雾洛杉叽光化学烟雾2022-2-3102022-2-311三、大气污染物的转归 1自净2转移3污染物转化成二次污染物 2022-2-3124-3 4-3 大气污染的危害大气污染的危害一、大气污染侵入人体的主要渠道 呼吸道(为主) 消化道(食物) 体表接触侵入(皮肤接触)二、主要危害 1 对人体健康的危害 诱发癌症急慢性中毒2022-2-313 2对动

5、植物的危害 3对材料的损害4对气候的影响补充：CO2年增长率：2.39ppm/y 正常值：316ppm 目前：330 减产影响农作物生长，造成破坏绿化，使植物枯死臭氧层破坏）酸雨（6 . 5pH粉尘的阳伞效应的温室效应2CO2022-2-314大气污染对植物和材料的危害大气污染对植物和材料的危害2022-2-315三、全球大气环境问题 温室效应：据估计，如果气温上升1，海平面要升高10厘 米，而全球3/4的大城市和占40%的人口都集中在 离海岸不过60千米以内的地区。 摘自光明日报2004-11-12（1）刘东生院士文章 臭氧层破坏 酸雨蔓延2022-2-3164-4 4-4 影响大气污染物扩

6、散的因素影响大气污染物扩散的因素一、 气象因素 风：气压不同的空气流动. 1动力因子 气态污染物浓度=(污物排量/平均风速) 湍流： 2热力因子 1)大气温度层结：地球表面上方大气T随h而变的情况. 气温垂直递减率 定义：垂直于地球表面方向上每升高100m气温的变化值. 取值：在对流层 =0.65oC/100m 风的摆性风的阵性2022-2-317 0 正常层(对流层) h T 原因：大气直接吸收太阳辐射能造成的增温没有 地面辐射造成的增温显著,即地面是大气的主要 增温热源. 由于地层大气中含有吸收地面辐射能较强 的水蒸气和固体颗粒物,在大气中分布是愈往上 愈少. = 0 等温层 0 逆温层2

7、022-2-318 气温干绝热递减率(dry adiabatic lapse rate) 意义：干空气团或未饱和的湿空气团绝热上升(膨 胀,T )或者下降(压缩,T ),单位高度(100m) 温度的变化. 取值：mCmCd100/1010098. 002022-2-319 2)大气稳定度 大气稳定度与气温干绝热递减率有密切关系,大气垂直运动的增强或者减弱取决于(/d)： d :处于不稳定状态,上下运动,仍有升降,易于扩 散稀释. =d :中性状态,上下运动,推那停那.例如：某一个气团处于例如：某一个气团处于200m200m高空高空, ,温度为温度为12 12 C C， =0.5=0.5 C/1

8、00mC/100m， d d=1 =1 C/100mC/100m 若气团上升至300m,温度为11C,则要下降至200m处. 若气团下降至100m,温度为13C,则要上升至200m处.2022-2-320大气稳定度判断图大气稳定度判断图10 11 12 13 14T/300地 面100200H /mm1005 . 01d /100m1212.511.5300地 面100200H /mm1005 . 11d /100m1213.510.510 11 12 13 14T/300地 面100200H /mm10011d /100m12131110 11 12 13 14T/300地 面100200H

9、 /mm10011d /100m1210 11 12 13 14T/2022-2-321二、地理因素 1动力效应：主要是地形、地物的机械作用改变了 气流的运动. 地形：主要是谷地、盆地,由于四周群山屏障,减小风 速,阻止空气流动,易造成逆温. 地物：主要指城市各类建筑物(尤指高层)阻碍局部地 区气流运行,降低风速,在建筑物背风区形成小 范围的涡流,不利于污染物扩散. 日落后先冷 冷空气热空气2022-2-322 2热力效应 由于下垫面性质不同,使得受热、散热不均匀,引起温度场和风场的变化. 例如由于下垫面性质的差异,使地表热力状况不均匀受热,形成局部气流,对大气污染物的扩散有着明显的影响.三、

10、其他因素 1污染物排放的几何形状和排放方式不同 面状排放 连续排放(危害最大) 地面排放 2污染源的 污染物浓度污染物浓度 源强源强/ /源高源高 源高：烟囱高度源强：排放速率2022-2-3234-5 4-5 大气污染物的综合防治与技术大气污染物的综合防治与技术一、综合防治原则 1控制大气污染源 2防止或减少污染物的排放 改革能源结构；提高煤炭品质；对燃料进行处理；改进燃烧装置和燃烧技术；采用无害工艺；开源节流综合利用；加强管理；改进汽车排气装置 3治理排放的主要污染物 4污染的法制宣传与管理 2022-2-324二、消烟除尘技术 1除尘装置的技术性能指标 烟尘浓度的表示方法 烟尘的个数浓度

11、：颗粒物的个数/单位气体体积 烟尘的质量浓度：g/m3 除尘装置的处理量 含义：单位时间内所能处理烟气量的大小. 单位：m3/h m3/s 除尘装置的效率 除尘效率：除下的烟尘量/含尘烟气总量 除尘效果：未除烟尘量/含尘烟气总量 除尘装置的压力损失(压力降) 烟气经除尘装置所消耗的能量,(Pa;mmH2O)2022-2-325 G：烟尘流量, g/s 清净气体 C：含尘浓度, g/m3 G2、C2、Q2 Q：单位时间的烟尘量, m3/s 含尘气体 G1、C1、Q1除尘效率：除尘效果：多级除尘效率： 捕集尘粒 G3、C3、Q3 %10013GG1%100%10013112GGGGG）（总2111

12、12022-2-326 2除尘设备简介（表4-4、表4-5） 机械式除尘器 按机制分类 过滤式除尘器 湿式除尘器 静电除尘器 湿式除尘器 是否用液体分类 干式除尘器 高效除尘器 除尘效率高低分类 中效除尘器 低效除尘器附：各种除尘装置实用性能比较 2022-2-3272022-2-3282022-2-329三、排烟脱硫 气态酸性氧化物(同碱、盐反应) 1原理 SO2 中间价态 溶于水 2方法 1）干法 优点：排烟温度高,易扩散. 缺点：效率低,设备庞大. 活性炭吸附法 催化氧化法42322122SOHSOOSOOH2424423224252MnOSOKKMnOSOHSOSOSOSOKOV或硅载

13、体2022-2-330 2）湿法 优点：方法简单,流程短,建设费用省 缺点：温度低,湿度大,烟气上升高度低,难扩散. 氨法：2NH3.H2O+SO2(NH4)2SO3+H2O(工艺成熟,简单操作方便,重点掌握) 回收(NH4)2SO4： (NH4)2SO3+(1/2)O2 (NH4)2SO4 回收石膏： (NH4)2SO4+Ca(OH)2 CaSO4.2H2O+2NH3 回收硫磺： (NH4)2SO3 2NH3+SO2 + H2O SO2 + H2S 3S + 2H2O2022-2-331 钙法 Ca(OH)2 + SO2 CaSO3 + H2O CaSO3 + SO2 + H2O Ca(HS

14、O3)2回收石膏：CaSO3 + (1/2)O2 + 2H2O CaSO4.2H2O Ca(HSO3)2 + NO + H2O CaSO4.2H2O +(1/2)N2 2Ca(HSO3)2 + NO2 + 2H2O 2CaSO4.2H2O +(1/2)N2 + 2SO2 (此法同时除去NOx) 碱法(钠法) NaOH 镁法 MgxMnOy 和MgO Grillo法 MgxMnOy 副产物H2SO4浓度可达98%. Chemical法(MgO)2022-2-332四、排烟脱硝（氮） NOx为气态酸性氧化物 1原理 中间价态,有氧化还原性,氧化性为主 NO难溶于水,常需变成NO2 2方法 碱液吸收 NaOH、Na2CO3、NH3水 NO + NO2+2MOH2MNO3+H2O吸收法 2MOH + 2NO2 MNO2 + MNO3 + H2O 熔融盐吸收 浓硫酸吸收 活性炭吸附法 丝光沸石分子筛2022-2-333非选择性催化还原法 定义：在催化剂的作用下,还原剂不加选择地与废气 中的NOx与O2同时发生反应. 温度：400500C 催化剂：Pt、Cu、Co、Ni、Cr、Mn等的氧化物 主要反应：CH4 + 4NO CO2 + 2H2O + 2N2 CH4 + 4NO2 4NO + CO2 + 2H2O 选择性催化还原法 定义：在催化剂作用下,还原剂只选择