环境工程之大气环境污染及其治理课件.ppt

1、第第3 3讲讲 大气环境污染及其治理大气环境污染及其治理思考题 1、何谓大气污染？其主要来源于哪些个方、何谓大气污染？其主要来源于哪些个方面？有哪些主要污染物？对人体的危害如何面？有哪些主要污染物？对人体的危害如何？ 2、大气污染的综合防治措施主要有哪些？、大气污染的综合防治措施主要有哪些？ 3、颗粒污染物的控制方法有哪些？气态污、颗粒污染物的控制方法有哪些？气态污染物的控制方法有哪些？染物的控制方法有哪些？ 4、除尘器有哪几种？各种除尘器工作原理、除尘器有哪几种？各种除尘器工作原理和适用范围如何？和适用范围如何？ 5、什么是一次污染物？什么是二次污染物、什么是一次污染物？什么是二次污染物？各

2、举例说明。？各举例说明。 大气及其污染成因大气及其污染成因大气的重要性大气的重要性大气的组成大气的组成 自然状态下的大气是由多自然状态下的大气是由多种气体、水汽和悬浮颗粒种气体、水汽和悬浮颗粒组成的混合物组成的混合物 恒定组分：氮恒定组分：氮N2、氧、氧 O2、氩、氩 Ar及微量的氖及微量的氖Ne、氦氦 He、氪、氪Kr、氙、氙Xe 可变组分：二氧化碳、水可变组分：二氧化碳、水蒸气蒸气 不定组分：尘埃、硫、硫不定组分：尘埃、硫、硫化氢、硫氧化物、氮氧化化氢、硫氧化物、氮氧化物、盐类及恶臭气体等物、盐类及恶臭气体等大气环境污染及其防治大气环境污染及其防治大气污染的定义ISO定义：由于人类活动和自

3、然过程引起的某种定义：由于人类活动和自然过程引起的某种物质进入到大气中，呈现出物质进入到大气中，呈现出足够的浓度足够的浓度、达到、达到足足够的时间够的时间，因此，因此危害了人体的舒适、健康、福利危害了人体的舒适、健康、福利或危害了环境的现象或危害了环境的现象. 大气污染分类大气污染分类局部地区大气污染局部地区大气污染区域性大气污染区域性大气污染广域性大气污染广域性大气污染全球性大气污染全球性大气污染大气污染源 大气污染可分为大气污染可分为自然自然的和的和人为人为的两大类的两大类。 前者是自然界所发生前者是自然界所发生火山爆发火山爆发、台风台风、森林火灾森林火灾等自然灾害所造成的。后者是等自然灾

4、害所造成的。后者是人类活动人类活动所排放的有毒有害气体所造成所排放的有毒有害气体所造成的。目前，一般所说的大气污染多指后的。目前，一般所说的大气污染多指后者。者。 人为造成大气污染的污染源较多人为造成大气污染的污染源较多大气污染源 按人类社会活动功能划分，可以分为按人类社会活动功能划分，可以分为工工业污染源业污染源、农业污染源农业污染源、交通运输污染交通运输污染源源和和生活污染源生活污染源等。等。 1、生活污染源、生活污染源 是指居民日常烧饭、取暖、沐浴等活动是指居民日常烧饭、取暖、沐浴等活动，燃烧化石燃料而向大气排放，燃烧化石燃料而向大气排放烟尘、烟尘、SO2 、NOX等污染物。等污染物。特

5、点特点：这类污染源属：这类污染源属固定源固定源，具有，具有分布广分布广、总排量大、污染高度低等总排量大、污染高度低等特点，是一些城市特点，是一些城市大气污染不可忽视的污染源。但是，随着城大气污染不可忽视的污染源。但是，随着城市电气化的推进，城市生活污染源将从根本市电气化的推进，城市生活污染源将从根本上得到遏制。上得到遏制。2、工业污染源、工业污染源 火电厂、钢厂、火电厂、钢厂、化工厂及水泥厂等企化工厂及水泥厂等企业燃料燃烧和生产过业燃料燃烧和生产过程中所排放的煤烟、程中所排放的煤烟、粉尘及无机化合物等粉尘及无机化合物等所造成的污染源。所造成的污染源。特点：特点：排放源集中且浓度较排放源集中且浓

6、度较高，对局部地区的大高，对局部地区的大气质量影响较大气质量影响较大4、农业污染源、农业污染源 主要是不当施用主要是不当施用农药、化肥、有机粪农药、化肥、有机粪肥肥等过程产生的有害物质挥发扩散，以等过程产生的有害物质挥发扩散，以及施用后期及施用后期NOX、CH4、挥发性农药成、挥发性农药成分从土壤中逸散进入大气以及分从土壤中逸散进入大气以及农作物秸农作物秸杆的燃烧杆的燃烧烟气等形成的污染源。烟气等形成的污染源。 大气污染物及其危害 种类：约种类：约100多种，多种，颗粒污染物和气态污染颗粒污染物和气态污染物物 一、颗粒污染物一、颗粒污染物 分类分类1、粉尘粉尘悬浮于气体介质中的细小固态粒子（粒

7、径在悬浮于气体介质中的细小固态粒子（粒径在1200m），），降尘降尘粒径粒径10m，漂尘漂尘粒径粒径10m2、烟烟冶金过程形成的固体气溶胶（粒径在冶金过程形成的固体气溶胶（粒径在0.011m）3、飞灰飞灰燃料燃烧后产生并由烟气带走的灰分中很细的分散粒燃料燃烧后产生并由烟气带走的灰分中很细的分散粒子子4、黑烟黑烟燃烧产生的能见气溶胶（粒径在燃烧产生的能见气溶胶（粒径在0.051m）5、雾雾小液体粒子的悬浮体（水滴粒径在小液体粒子的悬浮体（水滴粒径在200m以下）以下）6、总悬浮微粒（总悬浮微粒（TSP）粒径粒径100m的所有固体颗粒的所有固体颗粒 几个重要的指标几个重要的指标（a）总悬浮颗粒物（

8、）总悬浮颗粒物（TSP，Total Suspended Particulate ）：悬浮于空）：悬浮于空中，空气动力学当量粒径小于等于中，空气动力学当量粒径小于等于100微米的颗粒物；微米的颗粒物；（b）可吸入颗粒物（）可吸入颗粒物（PM10）：悬浮于空）：悬浮于空中，空气动力学当量粒径小于等于中，空气动力学当量粒径小于等于10微微米的颗粒物；米的颗粒物；（c） PM2.5：悬浮于空中，空气动力学：悬浮于空中，空气动力学当量粒径小于等于当量粒径小于等于2.5微米的颗粒物；微米的颗粒物；（d）降尘：颗粒粒径大于）降尘：颗粒粒径大于10微米的颗粒微米的颗粒物；物；（e）飘尘：颗粒粒径小于）飘尘：颗

9、粒粒径小于10微米的颗粒微米的颗粒物。物。 危害危害遮挡阳光，使气温降低遮挡阳光，使气温降低，或形成冷凝核心，或形成冷凝核心，使云雾和雨水增多，以致影响气候，使云雾和雨水增多，以致影响气候 ；使使可见度降低可见度降低，交通不便交通不便，航空与汽车事，航空与汽车事故增加；故增加； 可见度差，可见度差，照明耗电增加照明耗电增加，燃料消耗随之，燃料消耗随之增多，因此空气污染也更严重形成恶性循增多，因此空气污染也更严重形成恶性循环；环； 燃煤时生成的燃煤时生成的SOSOx x，吸附于微粒上，对呼吸，吸附于微粒上，对呼吸系统的危害特别大；系统的危害特别大； 二、气态污染物 SOX: SO2、SO3、H2

10、S 种类种类 NOX: NO、N2O、NO2 COX: CO、CO2、CxHy 其他气体：汞蒸气、铅蒸气、其他气体：汞蒸气、铅蒸气、CFC等等 原发性污染物原发性污染物(一次一次):直接排放的原始污染直接排放的原始污染物物 分类分类 继发性污染物（二次）：一次污染物与继发性污染物（二次）：一次污染物与大气中原有成份间，经化学或光化学反应而生大气中原有成份间，经化学或光化学反应而生成的新污染物质。如硝酸和硝酸盐、光化学烟成的新污染物质。如硝酸和硝酸盐、光化学烟雾等。雾等。1一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）CO性质：无色、无味、无臭的气体；性质：无色、无味、无臭的气体； 有毒，能与氧气争夺血液

11、中的血色素有毒，能与氧气争夺血液中的血色素，使血液携带氧气能力大大降低，使人体，使血液携带氧气能力大大降低，使人体缺氧而窒息。缺氧而窒息。数量：是城市大气中数量最多的污染物（约数量：是城市大气中数量最多的污染物（约占大气污染物总量的占大气污染物总量的1/3）。）。主要来源：汽车尾气。主要来源：汽车尾气。CO2是典型的温室气体，燃料的燃烧排放是典型的温室气体，燃料的燃烧排放2、氮氧化物（NOx）（1）主要污染物：）主要污染物：NO、NO2（常见），（常见），N2O（2）性质：）性质： NO2棕黄色、有刺激性气味；棕黄色、有刺激性气味；（3）主要来源：燃料燃烧、汽车尾气、部分）主要来源：燃料燃烧、

12、汽车尾气、部分生产或使用硝酸的工厂排放的尾气；生产或使用硝酸的工厂排放的尾气；（4）危害：）危害：（a）毁坏棉花，尼龙等织物；）毁坏棉花，尼龙等织物；（b）损害植物）损害植物使柑桔落叶、发生萎黄病使柑桔落叶、发生萎黄病和减产；和减产；（c）引起急性呼吸道病变。会导致光化学烟）引起急性呼吸道病变。会导致光化学烟雾。雾。3、碳氢化合物（CxHy）（1）主要来源：）主要来源：自然源自然源生物分解；（生物分解；（CH4）人为源人为源各种尾气，不完全燃烧和有机物各种尾气，不完全燃烧和有机物的挥发。的挥发。（2）主要危害）主要危害能生成有害的光化学烟雾。能生成有害的光化学烟雾。4、硫氧化合物（SOx）（1

13、）主要污染物：）主要污染物：SO2、SO3（2）性质：有刺激性气味；）性质：有刺激性气味；SO2能与水反应生产亚硫酸；能与水反应生产亚硫酸；SO3能与水反应生成硫酸。能与水反应生成硫酸。（2）主要来源：矿物燃料的燃烧；）主要来源：矿物燃料的燃烧；（3）危害：）危害：（a）对人体健康造成危害，还有促癌作用；）对人体健康造成危害，还有促癌作用；（b）会形成硫酸烟雾，危害更大；（）会形成硫酸烟雾，危害更大；（SOx与颗粒物（主要是与颗粒物（主要是FeO）的混合物，经过化学反应生成硫酸，）的混合物，经过化学反应生成硫酸， 如伦敦烟雾事如伦敦烟雾事件件 。）。）（c）对植物造成伤害，破坏叶面结构；）对植

14、物造成伤害，破坏叶面结构；（d）腐蚀材料。）腐蚀材料。5、光化学烟雾（1）产生：）产生： 在阳光照射下，大气中的氮氧化物、碳氢化合物和在阳光照射下，大气中的氮氧化物、碳氢化合物和氧化剂之间发生一系列光化学反应而生成的蓝色烟雾（氧化剂之间发生一系列光化学反应而生成的蓝色烟雾（有时带些紫色或黄褐色）。有时带些紫色或黄褐色）。（2）主要成分：臭氧（）主要成分：臭氧（O3）、过氧乙酸硝酸酯（）、过氧乙酸硝酸酯（PAN）、酮类、醛类等。）、酮类、醛类等。（3）危害）危害（a）刺激眼睛；）刺激眼睛；（b）臭氧会引起胸部压缩、刺激粘膜、头痛、咳嗽、）臭氧会引起胸部压缩、刺激粘膜、头痛、咳嗽、疲倦等症状；疲倦

15、等症状；（c）臭氧能损害有机物质；）臭氧能损害有机物质；（d）可能会引起哮喘病的增多，还会引起植物毁坏。）可能会引起哮喘病的增多，还会引起植物毁坏。气态污染物的危害1.对全球气候的危害对全球气候的危害温室效应、臭氧层破坏、酸沉降温室效应、臭氧层破坏、酸沉降2.对人的健康影响对人的健康影响 进入人体的途径：呼吸、附着食物和水、接触进入人体的途径：呼吸、附着食物和水、接触或刺激皮肤进入或刺激皮肤进入 急性中毒、慢性中毒和致癌作用急性中毒、慢性中毒和致癌作用3.对植物的影响对植物的影响 气体状污染物经叶备的气孔进入植物体，逐渐气体状污染物经叶备的气孔进入植物体，逐渐扩散到海绵组织、栅栏组织，破坏绿叶

16、素，使扩散到海绵组织、栅栏组织，破坏绿叶素，使植物组织脱水坏死，干扰酶的作用，阻碍代谢植物组织脱水坏死，干扰酶的作用，阻碍代谢机能，抑制植物生长机能，抑制植物生长4.其他危害其他危害 对金属制品、油漆涂料、皮革制品、纺织面料对金属制品、油漆涂料、皮革制品、纺织面料、橡胶材料和建筑物的损害、橡胶材料和建筑物的损害大气污染的防治 综合防治措施综合防治措施 1、严格环境管理：环境立法、环境监测机、严格环境管理：环境立法、环境监测机构和环境保护机构构和环境保护机构 2、全面规划，合理布局，综合防治、全面规划，合理布局，综合防治 3、控制大气污染的技术措施、控制大气污染的技术措施 合理利用能源，改革工艺

17、，改进燃料，严格工合理利用能源，改革工艺，改进燃料，严格工艺操作艺操作 建立综合性工业基地建立综合性工业基地 4、控制环境污染的经济政策、控制环境污染的经济政策 5、绿化造林、绿化造林 6、高烟囱排放及安装净化装置、高烟囱排放及安装净化装置大气污染的治理大气污染的治理 颗粒污染物控制颗粒污染物控制 改变燃料构成改变燃料构成，如用天然气代替煤，用太阳能、风能、潮汐能、如用天然气代替煤，用太阳能、风能、潮汐能、核能等代替燃煤发电核能等代替燃煤发电 排放前进行除尘排放前进行除尘大气污染的治理大气污染的治理 1、除尘装置机械、除尘装置机械/湿式湿式/袋式袋式/静电除尘器静电除尘器 A、机械除尘器、机械

18、除尘器 原理：利用机械力原理：利用机械力(重力、惯性力及重力、惯性力及离心力离心力)将将尘埃从气流中分离尘埃从气流中分离 特点：结构简单，造价低，维护方便，除尘特点：结构简单，造价低，维护方便，除尘效率不高。效率不高。旋风除尘器旋风除尘器（1）除尘机理：使含尘气）除尘机理：使含尘气体作旋转运动，利用体作旋转运动，利用离心离心力作用力作用将尘粒从气流中分将尘粒从气流中分离并被捕集。离并被捕集。（2）性能与特点）性能与特点（a）结构简单、造价低、结构简单、造价低、便于维护管理；便于维护管理；（b）除尘效率一般为）除尘效率一般为85左右，高效旋风除尘器效左右，高效旋风除尘器效率可达率可达90。（c）

19、只能去除粒径）只能去除粒径大于大于10微米微米的颗粒，对于粒径小的颗粒，对于粒径小于于5微米的颗粒没有去除微米的颗粒没有去除能力，我国工业锅炉除尘能力，我国工业锅炉除尘的主力军。的主力军。重力沉降室重力沉降室（1）除尘原理：利用含尘气体中的颗粒受）除尘原理：利用含尘气体中的颗粒受重重力作用力作用而自然沉降的原理，将颗粒污染物与而自然沉降的原理，将颗粒污染物与气体分离的过程。气体分离的过程。（2）重力沉降室的性能与特点）重力沉降室的性能与特点（a）结构简单、造价低、耗能小、便于维护）结构简单、造价低、耗能小、便于维护管理；管理；（b）可以处理高温气体，处理最高温度一般）可以处理高温气体，处理最高

20、温度一般为为350550；（c）阻力一般为）阻力一般为50130Pa；（d）体积大，除尘效率较低，一般为）体积大，除尘效率较低，一般为8090，只能去除粒径，只能去除粒径大于大于4050m的颗粒。的颗粒。B、过滤式除尘器 原理：原理：过滤。过滤。包括袋式和颗粒除尘器包括袋式和颗粒除尘器 特点：特点：除尘效率高，操作简便，适合于含除尘效率高，操作简便，适合于含尘浓度低的气体。占地多，维修费用高，尘浓度低的气体。占地多，维修费用高，不耐高温、高湿气流。不耐高温、高湿气流。0.5m左右的微粒左右的微粒有较高的除尘效果。总效率达有较高的除尘效果。总效率达99%以上。以上。颗粒除尘器 布袋除尘器的工作机

21、理是含尘烟气通过过滤布袋除尘器的工作机理是含尘烟气通过过滤材料，尘粒被过滤下来，过滤材料捕集粗粒材料，尘粒被过滤下来，过滤材料捕集粗粒粉尘主要靠惯性碰撞作用，捕集细粒粉尘主粉尘主要靠惯性碰撞作用，捕集细粒粉尘主要靠扩散和筛分作用。滤料的粉尘层也有一要靠扩散和筛分作用。滤料的粉尘层也有一定的过滤作用。定的过滤作用。 布袋除尘器除尘效果的优劣与多种因素有关布袋除尘器除尘效果的优劣与多种因素有关，但主要取决于滤料。布袋除尘器的滤料就，但主要取决于滤料。布袋除尘器的滤料就是合成纤维、天然纤维或玻璃纤维织成的布是合成纤维、天然纤维或玻璃纤维织成的布或毡。根据需要再把布或毡缝成圆筒或扁平或毡。根据需要再把

22、布或毡缝成圆筒或扁平形滤袋。根据烟气性质，选择出适合于应用形滤袋。根据烟气性质，选择出适合于应用条件的滤料。通常，在烟气温度低于条件的滤料。通常，在烟气温度低于120，要求滤料具有耐酸性和耐久性的情况下，要求滤料具有耐酸性和耐久性的情况下，常选用涤纶绒布和涤纶针刺毡；在处理高温常选用涤纶绒布和涤纶针刺毡；在处理高温烟气烟气(250)时，主要选用石墨化玻璃丝布时，主要选用石墨化玻璃丝布；在某些特殊情况下，选用炭素纤维滤料等；在某些特殊情况下，选用炭素纤维滤料等。 C、湿式除尘器湿式除尘器喷雾式喷雾式填料塔式填料塔式离心洗涤器离心洗涤器喷射洗涤喷射洗涤器器文丘里式洗涤器文丘里式洗涤器原理：用喷水法

23、将尘粒从气体中凝聚洗出原理：用喷水法将尘粒从气体中凝聚洗出特点：效果局限性，洗涤水存在二次污染，需进行处理特点：效果局限性，洗涤水存在二次污染，需进行处理（1）除尘机理：用水或其它液体与含尘废气相互接触，从而实除尘机理：用水或其它液体与含尘废气相互接触，从而实现分离和捕集尘粒和吸收有害气体。现分离和捕集尘粒和吸收有害气体。（2）湿式除尘器的性能与特点）湿式除尘器的性能与特点 优点：优点：（a）耗能相同的情况下，除尘效率比干式除尘器的效率高；（）耗能相同的情况下，除尘效率比干式除尘器的效率高；（b）可以处理高温、高湿、高比电阻、易燃易爆的含尘气体；）可以处理高温、高湿、高比电阻、易燃易爆的含尘气

24、体；（c）除尘的同时，可以去除有害气体污染物。）除尘的同时，可以去除有害气体污染物。 缺点：缺点：（a）沉渣需处理，否则易造成二次污染；（）沉渣需处理，否则易造成二次污染；（b）用水量大；（）用水量大；（c）净化含腐蚀性气态污染物时，洗涤水具有腐蚀性；（）净化含腐蚀性气态污染物时，洗涤水具有腐蚀性；（d）能）能耗较大。耗较大。（3）湿式除尘器的分类）湿式除尘器的分类 （a）重力喷雾除尘器；（）重力喷雾除尘器；（b）旋风水膜除尘器；（）旋风水膜除尘器；（c）贮水式）贮水式冲击水浴除尘器；（冲击水浴除尘器；（d）板式塔除尘器；（）板式塔除尘器；（e）填料塔除尘器）填料塔除尘器；（；（f）文丘里除尘

25、器；（）文丘里除尘器；（g）机械动力洗涤除尘器。）机械动力洗涤除尘器。D、静电除尘器 原理：在原理：在高压电场作用高压电场作用下，通过电晕放电使含尘气流中下，通过电晕放电使含尘气流中的尘粒带电，利用电场力使粉尘从气流中分离出来并沉的尘粒带电，利用电场力使粉尘从气流中分离出来并沉积在电极上积在电极上 特点：特点：应用广泛应用广泛，除尘性能好，效率高，处理量大，能，除尘性能好，效率高，处理量大，能耗低，耗低，运行费用少运行费用少。设备造价高设备造价高，除尘效率受粉尘物理，除尘效率受粉尘物理性质影响很大，不适宜净化高浓度含尘气体，对制造、性质影响很大，不适宜净化高浓度含尘气体，对制造、安装和运行要求

26、严格，占地面积大。安装和运行要求严格，占地面积大。（1）除尘机理：利用静电力将固体或液体颗粒从气流中分）除尘机理：利用静电力将固体或液体颗粒从气流中分离并被捕集。离并被捕集。（2）电除尘器的性能与特点）电除尘器的性能与特点优点：优点：（a）除尘效率高（可达）除尘效率高（可达99）；（）；（b）能耗低（）能耗低（0.20.8kWh/1000m3烟气）；（烟气）；（c）阻力小（）阻力小（100300Pa）；）；（d）耐高温（）耐高温（350）；（）；（e）处理烟气量大（）处理烟气量大（105106m3/h）；（）；（f）可以处理）可以处理0.1m的颗粒。的颗粒。缺点：缺点：（a）一次性投资大、占地

27、面积大；（）一次性投资大、占地面积大；（b）除尘效率受颗粒比）除尘效率受颗粒比电阻等物理性质限制；（电阻等物理性质限制；（c）不适用直接处理高浓度含尘气）不适用直接处理高浓度含尘气流。流。气态污染物治理概述 按反应过程分：按反应过程分：吸收法、吸附法、燃烧法吸收法、吸附法、燃烧法、冷凝法、冷凝法、膜分离法、生物法和电子束照膜分离法、生物法和电子束照射法射法1、吸收法、吸收法原理：利用气体混合物中的组分在选定的吸收原理：利用气体混合物中的组分在选定的吸收剂中的溶解度不同或与吸收剂中的组分发生剂中的溶解度不同或与吸收剂中的组分发生选择性的化学反应，将其从气相中分离选择性的化学反应，将其从气相中分离

28、特点：工艺成熟，设备简单，投资低，对吸收特点：工艺成熟，设备简单，投资低，对吸收液需适当回收或处理液需适当回收或处理关键：吸收剂的选择关键：吸收剂的选择2、吸附法 原理：利用原理：利用多孔性固体物质多孔性固体物质具有选择性地具有选择性地吸附废气中的一种或多种有害组分吸附废气中的一种或多种有害组分 分类：物理吸附和化学吸附分类：物理吸附和化学吸附 物理吸附：依靠分子间范德华力进行。物理吸附：依靠分子间范德华力进行。 化学吸附：依靠化学键力进行。化学吸附：依靠化学键力进行。 特点：常用于特点：常用于其他方法难以分离的低浓度其他方法难以分离的低浓度有害物质和排放标准严格的废气处理有害物质和排放标准严格的废气处理。多孔结构3、燃烧法、燃烧法 原理：利用某些废气中的污染物可燃氧原理：利用某些废气中的污染物可燃氧化的特性，通过燃烧将其变为易于进一化的特性，通过燃烧将其变为易于进一步处理或回收的物质步处理或回收的物质 分类：直接燃烧、催化燃烧和热力燃烧分类：直接燃烧、催化燃烧和热力燃烧 特点：工艺简单，热能可回收利用特点：工艺简单，热能可回收利用4、冷凝法、冷凝法 原理：通过降温和加压，使某些气体物原理：通过降温和加压，使某些气体物质凝结成液体而分离质凝结成液体而分离 特点：适用于回收高浓度有价值的污染特点：适用于回收高浓度有价值的污染物物 分类：接触冷凝和表面冷凝分类：接触冷凝和表面冷凝