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1、大氣污染的含義： 介入大氣中的化學物質(zhì)（如煙塵、CO、CO2、SOx、NOx、碳氫化合物等各類無機物和有機物）、能量（如光、聲、磁、熱等）和微生物（如病菌、病毒等）超過了大氣環(huán)境容量，從而直接或間接地對人類的生活、生產(chǎn)和身體健康等方面產(chǎn)生不良影響的現(xiàn)象。,21世紀的新興學科-環(huán)境工程大氣污染及其控制技術(shù),一、我國大氣環(huán)境污染現(xiàn)狀,二、大氣層的結(jié)構(gòu)與組成,根據(jù)大氣的熱狀態(tài)，大氣層自地球海平面上可分為對流層、平流層、中間層和熱層。對流層厚度不均，赤道地區(qū)厚，兩極地區(qū)薄，是大氣中最稠密的一層；從對流層頂?shù)诫x地表5055公里高度的范圍是平流層，這里基本上沒有水汽，晴朗無云，適于飛機航行；從平流層頂?shù)?/p>

2、離地表85公里高度的范圍是中間層，又叫電離層，其溫度隨高度的增加而下降；從對流層頂部到離地表500公里高度的范圍是熱層，熱層溫度很高，最高達1100度。,大氣的組成,五種主要氣體： N2、 O2、Ar、CO2、H2O 懸浮微粒： 水滴 冰晶 塵埃 煤煙 花粉等,恒定組分 106107年 N2、O2、Ar、Kr、Xe、Ne、He 可變組分 210年 CO2、H2O 不定組分（強可變組分） 幾天或更短 H2S、SOx、NOx、顆粒物,1. 對流層 特征： 氣溫隨高度升高而下降 集中了大氣中空氣的90.9% 云、霧、風、降水主要天氣現(xiàn)象的發(fā)生地 大氣污染物的產(chǎn)生

3、、遷移、轉(zhuǎn)化的主要發(fā)生地 下熱上冷，造成空氣強烈對流,2. 平流層 特征： 溫度分布隨高度增加而增加； 無上下對流的大氣運動，大氣穩(wěn)定， 污染物難以擴散； 平流層15-35km內(nèi)，形成了臭氧層。,距地面5085Km的區(qū)域，主要物質(zhì): O2、N2、NO+、O2+ 此層的特點：大氣更為稀薄，溫度隨高度上升而降低（-2C-92C)，空氣垂直運動相當強烈。,3. 中間層,4. 熱層,距地面85800Km的區(qū)域，也叫電離層。 大氣的主要成分是O2、N2 。 此層的特點：大氣溫度隨高度上升而迅速上升。 -92C 1200C O2、N2 O2+、O+、NO+ 等,,,5. 逃逸層,

4、800Km以上，也叫外大氣層。 大氣溫度隨高度上升而略有提高。,三、大氣污染及重要污染物,大氣污染物的來源 自然源： 自然風塵、火山噴發(fā)、森林火災 人為源： 燃料燃燒 工業(yè)排放 交通尾氣 城市建設(shè) 農(nóng)業(yè)排放 餐館和家庭廚房排出的油煙 城鄉(xiāng)裸露土地和荒漠化地區(qū)的揚塵,大氣污染物的匯,干沉降：重力沉降，指大氣污染物被植物、建筑物或地面相碰撞而被捕獲（表面吸附或吸收）的過程。 濕沉降：大氣污染物通過降水（雨、霧、雪等）落到地面的過程。 化學反應(yīng)去除：大氣污染物在大氣中通過化學反應(yīng)生成其他氣體或粒子而使原污染物在大氣中消失的過程。,大氣污染物的分類,初生污染物： SO2 NO N

5、O2等 按來源： 次生污染物： H2SO4 NO2 HNO3等 氣態(tài)污染物： SO2 、NO2等 按狀態(tài)： 顆粒態(tài)污染物：硫酸霧、硝酸霧等 有機污染物： 碳氫化合物等 按化學組成： 無機污染物： CO2 、 NOX 、 SOX等,,主要大氣污染物類型,含碳化合物（碳氧化物 ）： CO、CO2 含硫化合物： SO2、硫酸及硫酸（鹽） 含氮化合物（氮氧化物 ）： NO、NO2，N2O、 碳氫化合物：烷烴、烯烴和芳烴 光化學氧化劑：O3、過氧化物、PAN 含鹵素化合物：CFCs、Halon（哈龍）類 顆粒物：TSP、PM

6、10,1、含碳化合物,CO 來源：森林火災、葉綠素分解、 海洋生物作用、燃料燃燒等 環(huán)境效應(yīng)：與O2爭奪血紅蛋白，使人中毒； 抑制植物光合作用； CO2 來源：火山爆發(fā)、動植物呼吸、森林火災、 燃料燃燒、森林破壞、海洋脫氣等 環(huán)境效應(yīng)： CO2濃度,,,溫室效應(yīng),冰雪融化,海平面上升 全球氣候變化：高溫、干旱、洪澇、暴風雨 影響生態(tài)系統(tǒng)：土壤、濕地、森林生態(tài)系統(tǒng) 替換 疾病增加,2、含硫化合物,SO2 來源：火山爆發(fā)、含S燃料的燃燒、工業(yè)過程 環(huán)境效應(yīng)： 無色、有刺激性氣味的氣體 能刺激人眼、皮膚，損傷呼吸器官，損壞植物葉片，抑制作物生長 對金屬、建材

7、有腐蝕作用 通過光化學氧化，最終轉(zhuǎn)變成H2SO4或硫酸鹽,酸雨,,,H2SO4和硫酸霧,H2SO4的來源： SO2的氧化、工業(yè)排放 硫酸霧形成： 污染物（ H2SO4和硫酸鹽） 氣象條件（氣溫低、濕度大、逆溫） 顆粒氣溶 膠（作為凝結(jié)核） 酸霧的影響：眼結(jié)膜炎、角膜壞死、皮炎 皮膚潰瘍、支氣管炎、肺炎 案 例：倫敦煙霧事件 硫酸霧、顆粒物協(xié)同作用,酸雨的危害,植物生長 土壤生態(tài)系統(tǒng) 水生生態(tài)系統(tǒng) 腐蝕：建筑物、古文物、雕塑、材料 人體健康,3、含氮化合物,N2O 化學活性差，是主要溫室氣體之一； 壽命長，可傳輸?shù)狡搅鲗?，發(fā)生光解生成NO。 NOx NO:

8、 無色無刺激性活潑氣體，與CO性質(zhì)相似。 NO2: 紅棕色刺激性臭味氣體； 對呼吸器官有強烈刺激作用, 能引起肺腫、肺癌； 通過光化學氧化，最終轉(zhuǎn)變成HNO3或硝酸鹽。,4、碳氫化合物,種類： 烷烴、烯烴、芳香烴、炔烴、多環(huán)芳烴等 危害： 與NOX協(xié)同作用，產(chǎn)生光化學煙霧。CH4是溫室氣體，加劇溫室效應(yīng)。,5、光化學氧化劑,大氣中氧化性很強的一組化合物，包括O3、過氧化物、過氧乙酰硝酸酯（PAN）。 是由NOx和碳氫化合物等通過光化學反應(yīng)生成的二次污染物。,6、含鹵素化合物,主要類型： CFCs（氟利昂類） 哈龍類 危害： 消耗臭氧，破壞臭氧層。,光化學煙霧,形成

9、條件： 強陽光照射 污染物（NOX，碳氫化合物） 氣象條件（逆溫） 化學特征： 有色煙霧、具強氧化性和刺激性、刺激人眼和呼吸器官、植物葉片變白枯萎、橡膠開裂、大氣能見度降低 案例： 洛杉磯光化學煙霧事件,臭氧層破壞的危害,對人體健康的影響 對水生生態(tài)系統(tǒng)的影響 影響植物正常生長 對全球氣候的影響,,7、顆粒物,大氣中大于分子尺寸的固體或液體顆粒狀物質(zhì)。,總懸浮顆粒物（TSP）： 用標準大容量顆粒采樣器在濾膜上所收集到的顆粒物的總質(zhì)量。其粒徑多在100m以下，尤以10m以下最多。 飄塵：其粒徑主要是小于10m的顆粒物。 可吸入粒子（PM10）： 易于通過呼吸過程而進入呼

10、吸道的粒子。ISO將其定為DP10m。 降塵：其直徑大于10m的顆粒物。,大氣污染的危害,對人體健康的危害 對動植物的危害 對材料的危害 對大氣的影響,,對人體健康的危害,引起鼻粘膜腫脹、支氣管發(fā)炎、哮喘、呼吸機能障礙。 某些重金屬過量吸入人體，導致機體急性中毒。 病毒性污染物進入人體后，誘發(fā)各種疾病，甚至誘發(fā)各種癌變和遺傳基因突變。,對動植物的危害,對動植物生長造成影響，產(chǎn)生病變 對動植物生存的生態(tài)系統(tǒng)造成影響,對材料的危害,如對紡織衣物、皮革、金屬制品、建筑材料、文化藝術(shù)品等，造成化學性損害和玷污損害。,對人體健康的危害,由于空氣污染，英國在60年代初期氣管炎死亡率高達67.8%，美國加利

11、福尼亞洲1950-1960年呼吸道疾病增加一倍，肺氣腫死亡率增加9倍。日本、西歐各國20年里，呼吸道疾病增加9倍。 目前世界各國的肺癌發(fā)病率和死亡率都已經(jīng)上升，特別是一些工業(yè)發(fā)達國家的情況更為明顯，而且城市的肺癌發(fā)病率和死亡率都高于農(nóng)村。這種狀況足可以說明，環(huán)境中的污染物是肺癌發(fā)病和致死率升高的主要因子。,對大氣的影響,對氣候產(chǎn)生影響 如二氧化碳等溫室氣體的增多會導致地球大氣增曖，導致全球天氣災害增多。又如煙塵等氣溶膠粒子增多，使大氣混濁度增加，減弱太陽輻射，影響地球長波輻射，可能導致氣候異常。 造成酸性降雨 對農(nóng)業(yè)、林業(yè)、淡水養(yǎng)殖業(yè)等產(chǎn)生不利影響。 破壞高空臭氧層 形成臭氧空洞，

12、對人類和生物的生存環(huán)境產(chǎn)生危害。,四、大氣污染控制,發(fā)展歷程,大氣污染控制技術(shù)概況,污染控制技術(shù),,顆粒污染物控制技術(shù),氣態(tài)污染物控制技術(shù),,機械式除塵器,濕式除塵器,電除塵器,過濾式除塵器,,吸收法,吸附法,催化法,燃燒法,大氣污染的防治對策,控制大氣污染源：合理布局，科學規(guī)劃 防止或減少污染物的排放：改革能源結(jié)構(gòu)； 提高燃料的品質(zhì)；對燃料進行處理；改進燃燒裝置和燃燒工藝；采用清潔生產(chǎn)工藝；節(jié)約能源，開展資源綜合利用；加強管理，減少事故性排放；改進汽車排氣裝置，更換汽車的燃料類型。 污染物治理,大氣污染控制技術(shù),顆粒污染物控制技術(shù) 顆粒污染物控制技術(shù)常稱除塵技術(shù)，除塵技術(shù)的方法和設(shè)備種

13、類很多，各具不同的性能和特點，在治理顆粒污染物時要選擇一種合適的除塵方法和設(shè)備，除需考慮當?shù)卮髿猸h(huán)境質(zhì)量，塵的環(huán)境容許標準、排放標準、設(shè)備的除塵效率及有關(guān)經(jīng)濟技術(shù)指標外，還必須了解塵的特性，如粒徑、粒度分布、形狀、密度、比電阻、親水性、粘性、可燃性、凝集特性以及含塵氣體的化學成分、溫度、壓力、濕度、粘度等。,顆粒污染物控制技術(shù),重力沉降 旋風除塵 濕式除塵器除塵 過濾式除塵器除塵 電除塵器除塵,氣態(tài)污染控制技術(shù),氣態(tài)污染物控制技術(shù)很多，主要有吸收、吸附、催化、燃燒、冷凝、生物、膜分離、電子束等,氣態(tài)污染物控制技術(shù),吸收法 吸收是利用氣體混合物中不同組分在吸收劑中溶解度不同，或者與吸收劑發(fā)生

14、選擇性化學反應(yīng)，從而將有害組分從氣流中分離出來的過程。 吸附法 氣體混合物與適當?shù)亩嗫仔怨腆w接觸，利用固體表面存在的未平衡的分子引力或化學鍵力，把混合物中某一組分或某些組分吸留在固體表面上。 催化法 催化法凈化氣態(tài)污染物是利用催化劑的催化作用，將廢氣中的氣體有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害物質(zhì)或轉(zhuǎn)化為易于去除的物質(zhì)的一種廢氣治理技術(shù)。 燃燒法 燃燒法是通過熱氧化作用將廢氣中的可燃有害成分轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的方法。例如含烴廢氣在燃燒中被氧化成無害的CO2和H2O。,二氧化硫控制技術(shù),二氧化硫控制技術(shù),,燃燒前脫硫,燃燒中脫硫,煙氣脫硫 (FGD),煙氣脫硫技術(shù)原理,煙氣脫硫技術(shù),,SO2的吸收過程,

15、SO2吸附凈化,SO2的催化凈化,燃燒前脫硫技術(shù),燃煤脫硫 燃油脫硫 燃氣脫硫,,物理方法,,重介質(zhì)選煤,跳汰選煤,浮選法,干法選煤,化學方法,,堿法脫硫,氣體脫硫,氧化脫硫,其它脫硫方法,,生物脫硫,微波脫硫,高梯度磁選脫硫,超臨界醇萃取脫硫,型煤固硫,影響型煤固硫率的因素,P286-288 （1）原煤含硫率 （2）固硫劑粒徑 （3）添加劑 （4）其他影響因素：成型工藝、煤種、燃燒溫度等,爐內(nèi)噴鈣脫硫技術(shù),影響爐內(nèi)噴鈣脫硫的因素(p291-294) （1）固體吸收劑的分解溫度 （2）反應(yīng)溫度 （3）“燒僵”與脫硫劑的最佳噴射位置 （4）脫硫劑,爐內(nèi)噴鈣尾部煙道增濕脫硫,該技術(shù)的特點是：爐膛噴

16、鈣作為一級脫硫，在煙氣流過反應(yīng)器時向反應(yīng)器內(nèi)噴水將煙氣增濕作為二級脫硫。增濕使煙氣中CaO和H2O反應(yīng)生成Ca(OH)2，與SO2快速反應(yīng)，提高鈣利用率和脫硫效率。 爐內(nèi)噴鈣尾部煙道增濕脫硫工藝主要有三種： （1）LIFAC工藝 （2）LIMB方法 （3）LIDS方法,煙氣脫硫技術(shù)及裝置,煙氣脫硫技術(shù),,按脫硫劑的形態(tài),,干法,半干法,濕法,按反應(yīng)產(chǎn)物的處理方法,,拋棄法,回收法,按脫硫劑是否可再生,,再生法,不可再生法,按氣體凈化原理,,吸收法,吸附法,催化轉(zhuǎn)化法,濕法煙氣脫硫,石灰石石膏濕法煙氣脫硫 海水煙氣脫硫 雙堿法煙氣脫硫 氨法煙氣脫硫 磷銨肥法煙氣脫硫 氧化鎂法煙氣脫硫 氧化鋅法煙

17、氣脫硫 氧化錳法煙氣脫硫 堿式硫酸鋁法煙氣脫硫 鈉堿吸收法煙氣脫硫 有機酸鈉石膏法煙氣脫硫,半干法煙氣脫硫技術(shù) 噴霧干燥煙氣脫硫 干法煙氣脫硫技術(shù) 爐內(nèi)噴鈣煙氣脫硫 爐內(nèi)噴鈣尾部煙氣增濕活化脫硫 管道噴射煙氣脫硫 荷電干式吸收劑噴射脫硫 電子束照射煙氣脫硫 脈沖電暈煙氣脫硫,煙氣脫硫技術(shù)及裝置,石灰石/石灰濕法 雙堿法 氨法 噴霧干燥法 金屬氧化物吸收法,石灰石/石灰濕法煙氣脫硫的設(shè)備,由三部分組成 （1）脫硫劑制備系統(tǒng) （2）吸收塔 （3）脫硫廢物處理系統(tǒng),石灰石石膏法,主要設(shè)備 吸收塔選擇的依據(jù)為： 氣液相對速度高； 壓降低； 持液量適當； 操作彈性好； 液相表面積大； 液氣分布好。 內(nèi)

18、部構(gòu)件少；,,吸收塔：文丘里、噴淋塔、填料塔、 湍球塔、板式塔等,氧化塔：回轉(zhuǎn)筒式霧化器,影響脫硫效率的主要因素 漿液的pH值 吸收溫度 液氣比 煙氣流速：逆流噴淋塔內(nèi)氣速一般為2.443.66m/s，典型值為3m/s 添加劑,石灰石/石灰拋棄法,與石灰石膏法的區(qū)別在于：吸收過程產(chǎn)生的固體廢渣(亞硫酸鈣和一部分硫酸鈣的混合物)不再回收利用 脫硫固體廢物的處理 回填法 不滲透的池存儲法。,濕式石灰石/石灰-石膏法 雙堿法,結(jié)垢和堵塞,,,雙堿法分濃堿法和稀堿法兩個流程。濃堿法適于氧化率低的場合。,稀堿法系統(tǒng)中采用“碳酸鹽軟化法”保持低的鈣離子濃度，可避免石膏結(jié)垢。而在濃堿法系

19、統(tǒng)則不存在這個問題。,氨法,氨法,,氨-酸法,氨-亞硫酸銨法,氨-硫銨法,噴霧干燥法,脫硫原理 質(zhì)量傳遞過程 生石灰制漿： SO2被灰漿液滴吸收： 脫硫劑與SO2反應(yīng)： 液滴中CaSO3過飽和沉淀析出： 部分CaSO3(液)被溶于 液滴中的氧氣所氧化：,,脫硫漿液的制備,脫硫漿液的霧化,霧滴與煙氣接觸,SO2吸收和水分的蒸發(fā),灰渣再循環(huán)與排除,工藝流程 工藝流程 吸收劑的用量為理論用量的1.52.0，一般脫硫效率可達70 85%。吸收劑除采用石灰乳外，還可采用堿液或氨水 。,煙氣同時脫硫脫硝技術(shù),隨著煙氣脫硫和煙氣脫硝技術(shù)的發(fā)展，各國都開展了煙氣同時脫硫脫硝技術(shù)的研究，目的是開發(fā)具有低于

20、傳統(tǒng)FGD和SCR組合工藝費用的新的SOxNOx聯(lián)合脫除技術(shù)，目前大多數(shù)新工藝處在開發(fā)階段，尚未得到商業(yè)應(yīng)用。 就我國而言,NOx的治理開始提上了日程，目前，開發(fā)符合我國國情的投資較少、運行費用較低的聯(lián)合脫除技術(shù)將是大氣污染控制領(lǐng)域的重點課題,燃煤NOx控制方法,燃料脫氮 改進燃燒方式和生產(chǎn)工藝 低氧燃燒法、二段燃燒法、煙氣再循環(huán)法 煙氣脫硝 干法：選擇性催化還原法、吸附法、高能電子活化氧化法 濕法：水吸收法、絡(luò)合吸收法、稀硝酸吸收法、氨吸收法、 亞硫酸銨法、弱酸性尿素吸收法等 干-濕結(jié)合法：催化氧化和相應(yīng)的濕法結(jié)合而成的脫硝方法,含有機污染物廢氣的治理方法有： 吸收 吸附 冷凝 催化燃

21、燒 熱力燃燒 直接燃燒 以上方法的組合,惡臭處理技術(shù),控制臭氣的物理方法 （1）掩蔽法（中和法） （2）稀釋擴散法,控制惡臭的化學方法 （1）空氣氧化（燃燒）法 （2）水吸收法 （3）化學吸收法 （4）吸附法 （5）聯(lián)合法,,,常見的有機污染物凈化方法,常見的有機污染物凈化方法（續(xù)）,含鉛廢氣處理技術(shù),鉛污染的來源與危害： 鉛煙及鉛塵是大氣鉛污染的主要型式。鉛污染主要來自于鉛礦的采掘、冶煉和含鉛汽油的燃燒，含鉛燃煤的燃燒，以及含鉛產(chǎn)品生產(chǎn)及使用中的高溫作業(yè)過程 鉛是一種蓄積性毒物，可以引起急性中毒，最主要的危害是會造成慢性損害,酸性溶液吸收凈化 吸收液可采用醋酸、硝酸或草酸，化學吸收的結(jié)果生成

22、相應(yīng)的鉛鹽一醋酸鉛、硝酸鉛或草酸鉛。酸性溶液吸收具有設(shè)備簡單、操作方便、除鉛效率高、不堵塞等特點，但仍存在污水污泥處理和腐蝕問題 由于醋酸鉛的毒性比鉛及其氧化物更大，因而更換吸收液時必須對醋酸鉛進行化學沉淀過濾處理,堿性溶液吸收凈化 當鉛煙溫度在330500時，生成的三氧化二鉛和四氧化三鉛中都有二氧化鉛的成份。二氧化鉛可與堿溶液反應(yīng)生成鉛酸鈉，最后與水加合，生成Na2Pb(OH)6沉淀 PbO2 + 2NaOH Na2PbO3 + H2O 2Na2PbO3 +6H2O 2Na2Pb(OH)6,酸霧處理技術(shù),酸霧形成的主要機理 （1）酸溶液表面蒸發(fā)，酸分子進入空氣，吸收水分并凝并，形成霧滴 （2）酸溶液內(nèi)有化學反應(yīng)，形成氣泡，氣泡上浮到液面后爆破，將液滴帶出 常見的酸霧：硫酸霧、鹽酸霧、鉻酸霧、磷酸霧,酸霧的凈化方法 1、吸收法 （1）水吸收：簡單但效率低，且廢水要處理 （2）堿液吸收：吸收劑常用10碳酸鈉、46氫氧化鈉和氨等的水溶液 2、過濾 霧滴較大的情況下可使用過濾法，鉻酸霧、硫酸霧常用過濾法凈化,