大气污染与控制技术

大气污染与控制技术
大气污染
公害事件：马斯河谷事件，多诺拉事件，洛杉矶光化学烟雾事件，伦敦烟雾事件，四日事件
大气：是指环绕地球全部空气的总合
环境空气：
大气的组成：干燥空气，水蒸气，杂质
大气污染定义：通常是指由于人类活动或自然过程引起某些物质和进入大气，呈现出足够的浓度，持续了足够的事件，并因此危害了人体的舒适,健康和福利或危害了环境
大气污染原因：（1）自然过程（2）人类生产，人类活动
大气污染的区域影响：
酸雨PH：<5.6
大气污染类型：（1）煤烟型(2)石油型（3）混合型（4）特殊型污染
大气污染形成具备的条件：（1）大气污染源（2）大气作用（3）复杂地形（4）受害对象大气污染：是指由于活动或自然过程排放到大气中，对人或环境产生不利影响的物质TSP— PM10—
大气污染源：是指大气排放足以对环境产生有害影响物质的生产过程，设备，物体或场所等
分类：自然污染源，人为污染源大气污染的影响：
第二章洁净燃料技术
燃料：指燃烧过程中能放出热量且经济上可行的物质
分类：按来源分（天然，加工燃料）按物态分（固体，液体，气体燃料）按使用多少分（常规，非常规燃料）
煤的化学组成：主要有C,H,O,N
及一些可燃性矿物如灰分和水分等
分类：低硫煤（<1.5%）中硫煤（<1.5-2.4%）高硫煤（<2.4-4%）富硫煤（>4%）
空气燃烧的条件：（1）足够量的空气（2）足够高的燃料温度（3）燃料与氧气在炉膛高温区停留足够时间（4）燃料与央企的充分混合
三T因素：时间，温度，湍流
理论空气量：将完全燃烧1KG或1m（标准状态）燃烧理论所需的空气量称为理论空气量空气过剩系数：实际供给的空气量与理论空气量的比值（>1）Nox的形成类型：（1）热力型（2）燃料型（3）瞬时型
洁净燃烧技术：主要是通过洁净燃烧技术较少SO2
的排放和通过改变燃烧方式降低Nox生成量燃烧前脱硫方式1）逃汰选煤 2）重介质选煤3）浮选选煤4）高梯度强磁分离煤脱硫技术5）微波辐射法 6）化学处理法7）生物脱硫低Nox燃烧技术：1. 低氧燃烧2. 降低助燃空气预热温度 3. 烟气循环燃烧4. 两段燃烧技术理论烟气体积：在理论空气量下，燃料完全燃烧所生成的烟气体积实际烟气体积：为
理论烟气体积与过剩空气量之和
第三章烟气的排放
大气圈结构：（1）对流层（2）平流层（3）中间层（4）暖层（5）散逸层
风的作用：（1）整体输送（2）冲淡稀释
r-气温垂直递减率 rd-干绝热递减率
大气稳定度：大气在垂直方向上稳定的程度
逆温形式：1辐射逆温2下沉逆温3湍流逆温 4锋面逆温
烟流型与大气稳定度关系：波浪型（不稳），锥型（中性or弱稳），扇型（逆温），爬升型（下稳，上不稳），漫烟型（上逆、下不稳）地方型风场：1海陆风2山谷风3城市热岛环流
高斯模式：（假设）a．污染物浓度在y、z风向上分布为正态分布b．全部高度风速均匀稳定c．源强是连续均匀稳定的d．扩散中污染物是守恒的（不考虑转化）高斯公式：
烟气抬升：1喷出2浮升3瓦解4变平阶段
烟气抬升高度：
混合层高度：混合层高度是影响混合物铅直扩散的重要参数
通风系数：单位时间内通过与平均风向垂直的单位宽度混合层的空气层
第四章颗粒污染物控制技术斯托克斯直径d s：同一流体中与颗粒密度相同、沉降速度相等的球体直径
空气动力学当量直径d a：在空气中与颗粒沉降速度相等的单位密度（1g/cm3）的球体的直径
堆积密度：在自然堆积状态下，将粉尘附着气体及颗粒间气体都包括在内的密度。

用Pb 表示
真密度：粉尘体积不包括颗粒内部和之间的缝隙
安息角：粉尘从漏斗连续落下自然堆积形成的圆锥体母线与地面的夹角
滑动角：自然堆积在光滑平板上的粉尘随平板做倾斜运动时粉尘
开始发生滑动的平板倾角净化效率：（串联计算）分级效率：总效率：提高重力沉降室效率的途径：1降低沉降室内气流速度u ，2降低沉降室高度H ，3增加沉降室长度L 优缺点：（优点）1结构简单2投资少3压力损失小一般为50～100Pa4维修管理容易（缺点）1体积大2效率低3仅作为高效除尘器的预除尘装置，除去较大和较重的粒子计算：旋风除尘器的工作原理：利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置
组成：由进气管、筒体、锥体和排气管等组成
影响效率因素：1进口和出口形式2除尘器的结构尺寸3入口风速4除尘器底部严密性5粉尘的
性质
湿式除尘器：是通过含尘气体与液滴或液膜的接触碰撞等作用，
使尘粒从气流中分离出来的设备优缺点：（优点）（1）在耗用相同能耗时，η比干式机械除尘器高（2）η可与静电除尘器和布袋除尘器相比，而且还可适用于它们不能胜任的条件，如能够处理高温，高湿气流，高比电阻粉尘，及易燃易爆的含尘气体（3）在去除粉尘粒子的同时，还可去除气体中的水蒸气及某些气态污染物。

既起除尘作用，又起到冷
却、净化的作用
（缺点）（1）排出的污水污泥需要处理，澄清的洗涤水应重复回用（2）净化含有腐蚀性
的气态污染物时，洗涤水具有一定程度的腐蚀性，因此要特别注意设备和管道腐蚀问题（3）不适用于净化含有憎水性和水硬性粉尘的气体
121(1)(1)(1)
T
n η
ηηη=---???-
（4）寒冷地区使用湿式除尘器，容易结冻，应采取防冻措施
除尘器机理：主要是惯性碰撞、扩散效应、粘附、扩散漂移和热漂移、凝聚等作用。

文丘里洗涤器系统构成：文丘里管和脱水器两部风
文丘里管组成：收缩管，喉管，扩散管
除尘过程：雾化，凝聚和脱水三个过程
过滤除尘器：使含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置
分类：袋式除尘器，颗粒层除尘器
工作原理：1截留、惯性碰撞2扩散、电沉积3筛分
压力损失：重要的技术经济指标，不仅决定着能量消耗，而且决定着除尘效率和清灰间隔
时间等
对滤料的要求：（1）容尘量大、吸湿性小、效率高、阻力低（2）使用寿命长、耐温、耐磨、耐腐蚀、机械强度高（3）表面光滑的滤料容尘量小，清灰方便，适用于含尘浓度低、粘性大的粉尘，采用的过滤速度不宜过高（4）表面起毛（绒）的滤料容尘量大，粉尘能
深入滤料内部，可以采用较高的过滤速度，但必须及时清灰
滤料种类：（1玻璃纤维2聚合物3覆膜）滤料
清灰方式：1机械振动式 2逆气流清灰3脉冲喷吹清灰
电除尘器：含尘气体通过高压电场进行电离的过程中，使尘粒荷电，并在电场力的作用下
使尘粒沉积在集尘板上，将尘粒从含尘气体中分离出来的一种除尘设备特点：耗能小、气
流阻力小
粒子荷电：电场荷电，扩散荷电清灰方式：（机械振动）电磁振打或锤式振打
电晕极类型：圆形线、星形线及锯齿线、芒刺线等
集尘极要求：1振打时粉尘的二次扬起少2单位集尘面积消耗金属量低3极板高度较大时，应有一定的刚性，不易变形4振打时易于清灰，造价低
设计：1.比集尘表面积的确定 2.长高比的确定 3.气流速度的确定4.气体的含尘浓度
第五章气态污染物控制技术吸收概念：利用吸收剂将混合气体中的一种或多种组成有选择
的分离过程称作吸收。

传质阻力－吸收系数的倒数
传质总阻力=气象传质阻力+液相传质阻力
液膜控制：难容气体气膜控制：易容气体
吸收流程：逆流操作、并流操作、错流操作
吸收剂的要求：1适宜的物理性质2良好化学性质3价格低，易再生4有利于有害物质的
回收利用
常用的吸收设备：表面吸收器、鼓泡式吸收器、喷洒式吸收器吸附：由于固体表面上存在
着分子或化学键力，能吸附分子并使其浓集在固体表面上，这种现象称为吸附。

物理吸附;吸附过程中吸附剂和吸附质之间的作用力是范德华力。

化学吸附：吸附剂和吸附质之间的作用力是化学键。

特点和区别：
同一污染物可能在较低温度下发生物理吸附
若温度升高到吸附剂具备足够高的活化能时，发生化学吸附
吸附剂的要求1大的比表面积和孔隙率2具有选择性吸附作用3高机械强度、化学和热稳
定性4吸附容量大5来源广泛，造价低廉6良好的再生性能
吸附剂再生：加热再生、降压或真空解、置换再生、溶剂萃取
吸附剂再生：升温再生、降压再生、吹扫再生、置换再生
化学再生
常用的吸附设备：固定床吸附器、移动床吸附器和流化床吸附器三种类型。

气体催化净化
概念：利用催化剂的催花作用，将废气中的有害物质转变为无害物质或易于去除物质的方法。

催化剂组成：活性组分＋助催化剂＋载体
催化剂的性能：催化剂的活性、选择性及稳定性
燃烧法概念：燃烧法是对含有可燃性有害组分的混合气体进行氧化燃烧或高温分解，使有
害组分转化为无害物的方法。

应用范围：应用于（石油、化工、食品、喷漆、绝缘材料等）碳氢化合物(HC)废气的净化，CO、恶臭、沥青烟等
燃烧方法1，直接燃烧2，热力燃烧3，催化燃烧
冷凝法概念：冷凝法是利用物质在不同温度下具有不同的饱和蒸气压的性质，采用降低系
统的温度或提高系统的压力，使处于蒸
气状态的污染物冷凝并从废气中分离出来的过程。

类别:根据所使用的设备不同，可以将冷凝法流程分为直接冷凝和间接冷凝两种（冷凝发
所用设备主要分为了冷凝器和接触器）。

湿法脱硫特点：（优点）（1）脱硫反应速度快
效率高，（2）脱硫剂利用率高，（3）适应性强，副产品易于回收；（4）设备运转率高，（缺点）：（1）但是该工艺装置的基建投资大（2）运行费用高（3）易产生腐蚀问题
石灰／石灰石—石膏法烟气脱硫技术的基本原理：是用石灰或石灰石浆液吸收烟气中的
SO2，先生成亚硫酸钙，然后将亚硫酸钙氧化为硫酸钙
工艺流程组成系统：主要有原料运输系统、石灰石浆液制备系统、烟气脱硫系统、石膏制
备系统和污水处理系统。

操作影响因素：①浆液的pH值②吸收温度③石灰石的粒度④浆
液浓度⑤氧化方式⑥防止结垢
选择性催化还原法（SCR）
反应原理：在温度较低时，在反应器中NH3与废气中NO2和NO 在催化剂的作用下发生反应。

选择性非催化还原法（SNCR）尿素或氨基化合物作为还原剂，较高反应温度
Na2CO3吸收氟制取冰晶石原理：（P215）
VOC生物法净化工艺分成悬浮生长系统和附着生长系统
微生物
水体富营养化的概念：水体富营养化是指水体中氮、磷等元素含量过高而引起水体表层的
蓝细菌和藻类过度生长繁殖的现象。

基因突变：一个基因内部遗传结构或DNA序列的任何改变
生态系统功能：生物生产，能量流动，物质循环，信息传递
水体自净：是指水体接纳了一定量的有机污染物后，在物理、化学和水生生物等因素的综
合作用后得到净化，水质恢复到污染前的水平和状态。

反硝化作用的三种结果①硝酸盐→氨→氨基酸、蛋白质及其它含氮物质；②硝酸盐→氮气；
③硝酸盐→亚硝酸。

微生物在环境中的作用 1 维持生物圈的生态平衡2维持地球系统的物质平衡
病毒的繁殖过程：释放，侵入，复制，装配，吸附
五大营养物质：水、碳源、氮源、生长因子、无机盐。

营养物质进入微生物细胞的方式1单纯扩散2促进扩散3主动运输4基团转位
酶：是生物体内合成的，催化生物化学反应并传递电子、原子和化学基团的生物催化剂。

2.微生物适宜的pH范围
大多数细菌、藻类和原生动物的最适生长pH＝6.5～7.5，它们能适应pH＝4～10之间的环境。

病毒（Virus）是没有细胞结构，专性寄生在活的敏感宿主体内，可通过细菌过滤器，大小在0.2μm以下的超微小生物。

特点1形体小，大小在0. 2μm 以下（电子显微镜）2无细胞结构，仅有核酸和蛋白质组成。

（DNA or RNA）3不具有独立的代谢能力4专性寄生在活的敏感宿主体内5在体外可
以无生命状态6繁殖方式：复制＋装配
退化：各种微生物系统发育过程中，微生物发生的负变异。

复壮：在各种菌种的性状没有退
定其增长量。

化之前，定期进行纯种分离和性
能测定，使微生物的优良性状得
以持久延续下去。

生态系统的功能：生物生产，能
量流动，物质循环，信息传递
群体：具有相似特性和生活在一
定空间内的同种个体群，是组成
群落的基本组分。

群落：在一定区域或一定生态环
境内，各种生物群体构成的一个
生态学结构单位，群落中各生物
群体之间存在各种相互作用。

水体自净是指水体接纳了一定量
的有机污染物后，在物理、化学
和水生生物等因素的综合作用后
得到净化，水质恢复到污染前的水平和状态。

AGP（藻类生产的潜在能力）：把特定的藻类接种在天然水或废水中，在一定的光照度和温度条件下培养，使藻类增长到稳定期为止，通过测干重或细胞数来测。