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        工業(yè)大氣污染的治理工藝技術(shù)與預(yù)防措施分析

        2025-02-17 00:00:00凌川張建呂偉劍劉洋鳴
        科技資訊 2025年1期

        摘要:工業(yè)化進(jìn)程的加速勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致一系列的環(huán)境污染問題發(fā)生,主要表現(xiàn)為氮氧化物、二氧化硫、總懸浮顆粒物等濃度超標(biāo),對(duì)人們的身心健康造成較大的危害。因此,如何在實(shí)現(xiàn)工業(yè)化進(jìn)程的前提下有效治理與預(yù)防工業(yè)大氣污染成為當(dāng)前社會(huì)關(guān)注的重點(diǎn)。簡(jiǎn)要分析了工業(yè)大氣污染的成因,分別從治理技術(shù)與預(yù)防兩個(gè)角度討論應(yīng)對(duì)措施,以期提供參考借鑒。

        關(guān)鍵詞:工業(yè)大氣污染"治理工藝"氮氧化物"VOC廢氣

        Analysis"of"Control"Technology"and"Preventive"Measures"for"Industrial"Air"Pollution

        LING"Chuan1""ZHANG"Jian2""LV"Weijian3""LIU"Yangming3

        1.Hongshan"District"Brigade"of"Chifeng"Ecological"Environment"Comprehensive"Administrative"Law"Enforcement"Detachment,"Chifeng,"Inner"Mongolia"Autonomous"Region,"024000"China;""2.Chifeng"Ecological"Environment"Monitoring"Center,"Chifeng,"Inner"Mongolia"Autonomous"Region,"024000"China;"3."Chifeng"Medical"Waste"Treatment"Center"Co.,"Ltd.,Chifeng,"Inner"Mongolia"Autonomous"Region,"024000"China

        Abstract:The"acceleration"of"industrialization"will"inevitably"lead"to"a"series"of"environmental"pollution"problems,"mainly"manifested"as"excessive"concentrations"of"nitrogen"oxides,"sulfur"dioxide"and"total"suspended"particulate"matter,"which"pose"a"significant"threat"to"people's"physical"and"mental"health."Therefore,"how"to"effectively"control"and"prevent"industrial"air"pollution"under"the"premise"of"realizing"the"industrialization"process"has"become"the"focus"of"current"social"attention."This"paper"briefly"analyzes"the"causes"of"industrial"air"pollution,"and"discusses"the"countermeasures"from"the"perspectives"of"treatment"technology"and"prevention,"in"order"to"provide"reference"and"guidance.

        Key"Words:"Industrial"air"pollution;"Governance"process;"Nitrogen"oxides;"VOC"exhaust"gas

        我國(guó)工業(yè)大氣污染治理與預(yù)防雖然取得了一定成效,但是,在人們生活質(zhì)量水平不斷提升的背景下,仍面臨諸多困難與挑戰(zhàn)?!犊諝赓|(zhì)量持續(xù)改善行動(dòng)計(jì)劃》(2023)的提出進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)要“切實(shí)解決人民群眾關(guān)心的突出大氣環(huán)境問題”,推動(dòng)氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)化合物(Volatile"Organic"Compounds,VOCs)協(xié)同減排[1]。本文將重點(diǎn)討論工業(yè)大氣污染的成因、治理技術(shù)與防控措施。

        1工業(yè)大氣污染的成因

        1.1產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理

        21世紀(jì)以后,隨著城市發(fā)展理念的改變,一些高污染企業(yè)紛紛從中心城區(qū)遷出,但同時(shí)又要兼顧城市的基礎(chǔ)建設(shè)需求,在其周圍興建了一大批水泥、鋼鐵企業(yè)。在這個(gè)發(fā)展的進(jìn)程中,各個(gè)地區(qū)的工業(yè)結(jié)構(gòu)都不是很好,導(dǎo)致工業(yè)大氣污染的原因也是不同的。

        1.2動(dòng)態(tài)效應(yīng)

        工業(yè)大氣污染具有顯著的動(dòng)態(tài)效應(yīng),受氣流等因素影響,工業(yè)大氣污染物將隨風(fēng)傳播至更多城市,受轄區(qū)管轄權(quán)的制約,污染源往往很難從根本上解決。另外,在工廠生產(chǎn)制造過程中,除了對(duì)工廠周圍的環(huán)境造成污染外,在原料供應(yīng)與運(yùn)輸過程中,還會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境造成嚴(yán)重的危害,而這一點(diǎn)目前還未計(jì)入工業(yè)大氣污染的統(tǒng)計(jì)范圍。

        1.3城市規(guī)劃不合理

        一方面,城市規(guī)劃建設(shè)中過于追求大量密集的高層建筑,對(duì)城市大氣流動(dòng)造成了一定的障礙,不僅造成了大量的工業(yè)廢氣排放,同時(shí)也導(dǎo)致工業(yè)大氣污染在城市中的滯留[2]。另一方面,不合理的城市規(guī)劃使局部的地形地貌發(fā)生了一定的改變,從而引起了氣候環(huán)境的巨大變化。例如:北京防護(hù)林工程就極大地影響了當(dāng)?shù)氐拇髿庋h(huán)流通。

        2工業(yè)大氣污染的治理技術(shù)

        2.1"VOCs廢氣處理技術(shù)

        VOCs廢氣處理技術(shù)原理主要有吸附法、吸收法、冷凝法、生物法等,主要包括3個(gè)階段,具體如下。

        2.1.1"預(yù)處理階段

        含有粉塵的VOCs廢氣必須先用前處理裝置除去其中的灰塵,并適當(dāng)調(diào)整其溫、濕度,使之符合下一步工藝的要求。

        2.1.2"主體處理階段(廢氣催化燃燒技術(shù))

        首先,利用具有高效吸附劑的吸附器對(duì)VOCs廢氣進(jìn)行初步吸附凈化,待達(dá)到飽和后,進(jìn)行脫附,形成高度濃縮廢氣。其次,對(duì)高度濃縮廢氣予以催化燃燒,經(jīng)熱交換器預(yù)熱到200~400nbsp;℃,在燃燒室中,可以將氧分子與碳?xì)浠衔锓肿佑枰晕?,并?jīng)冷卻生成H2O和CO2。

        2.1.3"后處理階段

        將催化燃燒所釋放的熱能經(jīng)換熱器加以回收,再將其應(yīng)用于加熱爐內(nèi)的廢氣,提升能量利用率。燃燒后的工業(yè)廢氣經(jīng)檢測(cè)達(dá)到符合排放標(biāo)準(zhǔn)后,經(jīng)排氣口排入大氣[3]。除此之外,VOCs治理催化劑可以進(jìn)一步凈化有機(jī)化合物,主要有金屬氧化物載體(如Fe2O3、MgO、Al2O3等)、分子篩載體(如Y、HY、SY等)。目前最常用的VOCs治理催化劑包括負(fù)載型貴金屬催化劑、負(fù)載型過渡金屬氧化物催化劑與稀土金屬?gòu)?fù)合氧化物型催化劑,具有較高的反應(yīng)活性,對(duì)VOCs廢氣處理工藝技術(shù)起到優(yōu)化的作用。

        2.2"?選擇性催化還原技術(shù)

        首先,以尿素水或氨水作為還原劑制備脫硝劑。其次,完全燃燒燃料,生成氮氧化物(Nitrogen"Oxides,NOx)與熱量,將燃燒后的煙氣進(jìn)行除塵處理,去除大顆粒物與灰塵。經(jīng)處理后的廢氣與脫硝劑展開反應(yīng),將NOx轉(zhuǎn)化為N2和H2O,進(jìn)入脫硝催化劑層。再次,尿素水或氨水中的氨和NOx發(fā)生氧化還原反應(yīng),實(shí)現(xiàn)氮氧化物無害化轉(zhuǎn)化。最后,由于在脫硝過程中有一部分氨氣殘留,因此,為了防止氨氣污染環(huán)境,需要對(duì)其進(jìn)行脫氨處理,主要可以采取吸附法與氨氧化法,保證排入大氣層的工業(yè)廢氣達(dá)到環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)[4]。

        2.3靜電除塵技術(shù)

        靜電除塵技術(shù)是較為成熟的工業(yè)大氣污染除塵方法的一種,在負(fù)離子與帶電粒子的作用下,塵粒向陽(yáng)極表面沉積。目前,一般的靜電除塵技術(shù)都是用濾紙過濾,這樣很容易阻塞濾芯,導(dǎo)致粉塵堆積,可能會(huì)引起二次污染,為此,靜電除塵技術(shù)紛紛加以改進(jìn)、優(yōu)化,目前較為先進(jìn)的技術(shù)如下。

        2.3.1電袋復(fù)合除塵技術(shù)

        電袋復(fù)合除塵技術(shù)是指在前級(jí)電除塵區(qū)將70%~80%的煙塵捕集在后級(jí)濾袋中,而剩余的部分則被截留在后級(jí)濾袋的過濾區(qū)域。此外,在前級(jí)電場(chǎng)中引入帶電粉塵,可以有效提高濾袋表面塵層的過濾性能,改善濾袋的清灰性能與透氣性。電袋復(fù)合除塵技術(shù)的除塵效果不受飛灰、煤種特性的影響,可以始終保持較低的運(yùn)行阻力。

        2.3.2移動(dòng)極板電除塵技術(shù)

        移動(dòng)極板電除塵技術(shù)與傳統(tǒng)靜電除塵技術(shù)基本一致,即由前一級(jí)(傳統(tǒng)電場(chǎng))和后一級(jí)的可動(dòng)極板電場(chǎng)構(gòu)成??蓜?dòng)極板陽(yáng)極由旋轉(zhuǎn)式清灰刷與旋轉(zhuǎn)式陽(yáng)極板組成,設(shè)置于非電場(chǎng)區(qū)的旋轉(zhuǎn)式清灰刷將粘附在其表面的灰塵完全去除,使其在沒有到達(dá)反電暈的厚度之前將其完全去除,從而消除了反電暈現(xiàn)象,使二次飛揚(yáng)降至最低,提高了收塵速率,大幅度度提升了電除塵器的收塵效率,降低了工業(yè)廢氣的排放濃度。

        2.3.3低溫電除塵技術(shù)

        低溫電除塵技術(shù)主要以低溫?fù)Q熱器為核心,將進(jìn)給電除塵器的工作溫度從常溫(120~160"℃)降至低溫(90~110oC),煙氣溫度的降低會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入電除塵器的煙氣量減少、煙氣流速減小,粉塵的比阻也隨之降低,既能有效回收廢熱,又能提高除塵效率。

        2.4工業(yè)大氣污染的監(jiān)測(cè)技術(shù)

        2.4.1激光光譜技術(shù)

        激光光譜技術(shù)是一種以原子發(fā)射光譜為基礎(chǔ)可以對(duì)多種樣本予以分析的新方法。與ICPMS、AAS、ICP-AES等監(jiān)測(cè)技術(shù)相比,激光光譜技術(shù)適用于氣溶膠、氣態(tài)、液態(tài)等多種介質(zhì),具有穩(wěn)定可靠、速度快、靈敏度高等優(yōu)勢(shì),能夠快速實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)廢氣數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)分析。

        2.4.2微型氣體傳感器技術(shù)

        微型氣體傳感器技術(shù)采用啞鈴形氣敏元件,利用線性可變?yōu)V光片共振腔作為空氣腔,實(shí)現(xiàn)3.2~3.4"μm波段的光譜分辨。

        2.4.3遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)

        遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的工業(yè)大氣污染監(jiān)測(cè)技術(shù)手段,能夠很好的顯示出工業(yè)大氣污染的分布、尺寸、形態(tài)等情況,并通過HJ、TM/ETM+、MODIS等多源遙感數(shù)據(jù)構(gòu)建PM2.5與氣溶膠光學(xué)厚度(Aerosol"Optical"Depth,AOD)之間的量化關(guān)系,實(shí)現(xiàn)AOD的反演,從而監(jiān)測(cè)PM2.5與工業(yè)大氣污染(SO2、NO等)[5]。

        3工業(yè)大氣污染預(yù)防措施

        3.1區(qū)域?qū)用?/p>

        當(dāng)前,工業(yè)大氣污染呈現(xiàn)出以細(xì)顆粒物和臭氧為主的復(fù)合污染格局,且兩者的前體物(VOCs、NOx等)具有復(fù)雜的非線性關(guān)聯(lián),形成機(jī)制非常復(fù)雜。工業(yè)企業(yè)除了顆粒物以外,VOCs、NOx等也是其主要排放源,是當(dāng)前工業(yè)大氣污染預(yù)防的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[6]。

        3.1.1"建立區(qū)域工業(yè)大氣污染排放清單

        排放清單包含了來自多個(gè)污染源的源強(qiáng)度信息,能夠精準(zhǔn)、全面地認(rèn)識(shí)工業(yè)大氣污染源對(duì)區(qū)域環(huán)境質(zhì)量的影響。主要可以根據(jù)工業(yè)大氣污染物在空間、時(shí)間上的分布特征,并通過化學(xué)反應(yīng)機(jī)理及大氣動(dòng)力學(xué)理論,構(gòu)建空氣質(zhì)量模型,從而有針對(duì)性地制定優(yōu)先預(yù)防措施與常規(guī)預(yù)防措施。

        3.1.2"采用多目標(biāo)規(guī)劃方法

        從地域上看,要對(duì)重點(diǎn)控制區(qū)內(nèi)的工業(yè)行業(yè)展開產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,并持續(xù)優(yōu)化空間布局,引導(dǎo)工業(yè)企業(yè)整合、兼并,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈的延伸,依據(jù)優(yōu)先預(yù)防措施與常規(guī)預(yù)防措施的差異,展開分級(jí)監(jiān)管,可實(shí)現(xiàn)“一城一策”。與此同時(shí),進(jìn)一步強(qiáng)化對(duì)于工業(yè)大氣污染的過程預(yù)警預(yù)測(cè),并采取相應(yīng)的錯(cuò)峰減產(chǎn)、生產(chǎn)等預(yù)防措施。

        3.2行業(yè)層面

        從制度、政策等方面,對(duì)工業(yè)大氣污染的綠色生態(tài)發(fā)展道路提供指導(dǎo),如《加快推動(dòng)排放標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作方案(2024—2027)》《火電行業(yè)建設(shè)項(xiàng)目溫室氣體排放環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)指南(試行)》等,促使工業(yè)企業(yè)提高污染治理水平、淘汰落后裝備、強(qiáng)化環(huán)保理念。并且,通過工業(yè)行業(yè)協(xié)會(huì),整合優(yōu)勢(shì)資源,為工業(yè)大氣污染的預(yù)防提供有力支持。同時(shí),結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況,構(gòu)建科學(xué)、合理的評(píng)價(jià)指標(biāo),采取停產(chǎn)整頓、兼并重組、改造提升、轉(zhuǎn)型、退出等舉措,嚴(yán)格控制工業(yè)生產(chǎn)與廢氣排放,促進(jìn)工業(yè)企業(yè)的綠色、健康發(fā)展。

        3.3企業(yè)層面

        工業(yè)企業(yè)應(yīng)對(duì)自身進(jìn)行全面的調(diào)研,通過引入先進(jìn)的工業(yè)大氣污染控制設(shè)備與工藝,降低氰、碳、硫的排放,針對(duì)有機(jī)氣體、無機(jī)氣體(HS2、NH3、NOx及SO2等)與顆粒物污染,采取科學(xué)、有效的預(yù)防措施。主要方法如下:(1)將各個(gè)儲(chǔ)槽生成的氣體予以集中收集,送入排氣洗凈塔予以凈化和清洗,方法主要包括水洗、洗油洗滌、酸洗以及堿洗等;(2)建立壓力均衡裝置,將來自工業(yè)生產(chǎn)區(qū)中的無氧揮發(fā)性有機(jī)氣體輸送到負(fù)壓氣體管線中,展開氣體回收;(3)收集工業(yè)生產(chǎn)區(qū)可回收的VOCs,并放于熱動(dòng)力焚燒裝置中,實(shí)現(xiàn)能量高效回收;(4)積極推廣LDAR,針對(duì)法蘭、閥門、壓縮機(jī)等容易產(chǎn)生廢氣泄漏的區(qū)域,制訂科學(xué)、合理的預(yù)防方案,并加以定期維護(hù),降低可能存在的工業(yè)廢氣無組織排放。

        4結(jié)語

        加強(qiáng)工業(yè)大氣污染治理事關(guān)人民群眾的身心健康與經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展,應(yīng)不斷引入先進(jìn)的治理工藝技術(shù),并從區(qū)域、行業(yè)、企業(yè)等方面加強(qiáng)工業(yè)大氣污染的預(yù)防效果。

        參考文獻(xiàn)

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