矿山大气污染与控制ppt课件.ppt
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1、1/125,环境工程第三专题 矿山大气污染与控制,2/125,主要内容,1 概述,2 大气污染物及来源,3 大气污染的危害,4 污染物的扩散,5 大气污染治理技术,6 大气污染综合防治,7 全球性大气污染及对策,3/125,1.1大气圈构成,1 概 述,4/125,平均厚度约为12km,集中了占大气总质量75的空气和几乎全部的水蒸气量,是天气变化最复杂的层次。特点: (1)气温随高度增加而降低。 (2)空气具有强烈的对流运动 (3)含有大量灰尘、烟雾和细菌等杂质 (4)全部天气现象出现在此层,1.1.1对流层,5/125,1.1.2平流层(含中间层),范围:位于对流层之上,距地表8090Km。
2、特点: (1)随高度不同,温度的变化规律不同。 (2)平流层内对流运动很少,多为平流运动,东风为主,天气晴好,无对流层中的云、雨等气象现象。 (3)空气干燥,基本无尘埃和水汽。,6/125,1.1.3电离层(又叫暖层),范围:从距地面85Km到1000Km的空间特点:(1)空气稀薄;(2)温度随高度增加而迅速升高;(3)大部分空气发生电离,具有较高密度的带电粒子,导电性高,能反射无线电波。,7/125,1.1.4散逸层,范围:距地800Km以上,上界到10002500Km特点:(1)空气更为稀薄,地心引力减弱,气体分子速度高,以致一气体分子被碰撞出这一层,就很少有机会返回。(2)温度随高度升高
3、而增加。(3)主要是氩、氦、氖等轻质气体。,8/125,9/125,1.2大气的组成一、大气与空气的概念: 实际上是同义词,但为了研究污染规律和大气质量评价的需要,我们常如下定义: 空气室内或特定空间(车间、井巷等)中供人或动植物生存的气体叫空气。 大气大区域或全球性的气流。,10/125,二、大气的组成(1)恒定组份:在地球上任何地方的体积分数几乎是恒定不变的;(2)可变组份:含量往往随各地季节、天气变化和人类活动的状况而变化的;(3)不定气体:包括自然灾害和人为原因造成的大气污染物及有毒气体,后者是人类保护大气和防治大气污染的主要对象。,11/125,大气组成,12/125,1.3大气污染
4、的含义 一、概念:按照国际标准化组织(ISO)作出的定义:大气污染通常是指由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中,呈现出足够的浓度,达到了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。,13/125,二、大气污染可分为四类: 1、当地污染(个体行为) 2、局地污染(区域行为) 3、广域污染(大区域行为,如酸雨) 4、全球污染(跨越国界,如温室效应)三、造成大气污染的三个环节(缺一不可): 污染源、大气圈、受污染对象,14/125,2大气污染物及来源2.1大气污染物 1)、颗粒污染物颗粒污染物按颗粒粒径可分为:尘粒:粒径大于75m 粉尘:粒径大于1057m飘尘:粒径小于
5、10m,可吸入颗粒物烟尘:一般小于1m,燃烧,熔融,化学反应雾尘:一般小于100m,凝结,雾化TSP:粒径小于100m的所有固体颗粒,15/125,2)、气态污染物 (1)含硫化合物 SO2、SO3和H2S等。 (2)含氮化合物 NO、NO2、NH3等。 (3)碳氧化合物 CO和CO2。 (4)碳氢化合物 有机废气。 (5)卤素化合物 含氯和含氟化合物。,16/125,3)、二次污染物 污染源直接排入大气未发生性质改变的污染物称为一次污染物,一次污染物之间或一次污染物和大气原有组分发生化学反应后生成的新的污染物称为二次污染物。 以石油为能源,光化学烟雾,也称洛杉矶型烟雾。 以煤为原料,称为硫酸
6、烟雾,也称伦敦型烟雾。,17/125,气体状态大气污染物种类,18/125,2.2 大气污染源,一、概念污染源:凡产生物理的、化学的和生物的有害物质或因素的装置、设备和场所。二、分类(1)按存在的形式分: 固定污染源;移动污染源(2)按污染物的排放方式: 点源、面源、线源,19/125,(3)按污染物排放时间划分: 连续源、间断源、瞬时源(4)按污染物产生的类型分 工业污染源:农业污染源:交通运输污染源:生活污染源:,20/125,三、大气污染物的来源 1)燃料燃烧,火力发电厂,21/125,水泥厂,2)工业生产过程,22/125,土法炼焦,23/125,3)农业生产过程 主要来自农药和化肥的
7、使用。 4)交通运输 车辆行驶产生的扬尘和排放的汽车尾气,轮船、机车燃料燃烧排放的烟尘。也是二次污染物的主要来源。,24/125,3 大气污染的危害 世界卫生组织和联合国环境组织发表的一份报告说:“空气污染已成为全世界城市居民生活中一个无法逃避的现实。” 大气污染的危害主要包括以下五个方面: 1、对人的伤害 2、危害生物生存和发育 3、物体腐蚀 4、粉尘危害 5、对全球大气环境的影响 酸雨、温室效应、臭氧层破坏(基本概念),25/125,26/125,各种大气污染物对人体的影响,27/125,大气污染物对仪器、设备和建筑物等,都有腐蚀作用。如金属建筑物出现的锈斑、古代文物的严重风化等。,泰姬陵
8、(印度)-酸雨腐蚀,28/125,由于本地或附近尘沙被风吹起而造成的扬沙、沙尘暴与浮尘,其共同特点是能见度明显下降,出现时天空混浊,一片黄色。,11:30的王府井麦当劳路口,29/125,酸雨:pH值低于5.6的降水。温室效应:臭氧空洞:,地球大气中存在一些微量气体,如二氧化碳、一氧化碳、水蒸气、甲烷、氟利昂等,它们能让太阳短波辐射通过,同时吸收地面和空气放出的长波辐射(红外线),从而造成近地层增温。我们称这些微量气体为温室气体,它们的增温作用为温室效应。,由于地面向大气排放氯氟烃化合物过多,导致平流层里局部臭氧层浓度降低,我们称此低浓度臭氧区为“臭氧空洞” 。,30/125,4 大气污染物的
9、扩散 一个地区的大气污染程度与下列因素有关。 1)源参数 2)气象条件 气象条件将决定大气对污染物的稀释扩散速率和迁移转化的途径。 3)大气层的下垫面状况 下垫面的状况不同会影响到气流的运动,同时也直接影响当地的气象条件。,源参数是指污染源排放污染物的数量、组成、排放方式、排放源的密集程度及位置等。决定了进人大气的污染物的量和所涉及的范围。,31/125,4.1气象条件对大气污染的影响 4.1.1 气象动力因子-风与湍流 大气运动包括了有规则的平直的水平运动和不规则的、紊乱的湍流运动,实际的大气运动就是这两种运动的叠加。 (1)风,即空气的水平运动。描述风的两个要素为风向和风速。风对污染物的扩
10、散有两个作用:一是整体的输送作用,风向决定了污染物迁移运动的方向;二是对污染物的扩散稀释作用,对污染物的稀释程度主要取决于风速。 污染物在大气中的浓度与平均风速成反比,若风速增大一倍,污染物的浓度将减少一半。,32/125,(2)大气湍流,概念:风的方向和速度常常变化,在主导方向的上下左右无规则摆动。这种无规则的阵发性摆动叫大气的湍流 湍流对大气污染物扩散、稀释起着决定性的作用 湍流尺度的大小与污染物的扩散、稀释有很大的关系。,33/125,(a)小尺度湍流:(b)大尺度湍流:(c)复合尺度湍流:,34/125,气象的动力因子:风和湍流是决定污染物在大气中扩散状况的最直接的因子,也是最本质的因
11、子,是决定污染物扩散快慢的决定性因素。风速愈大,湍流愈强,污染物扩散稀释的速率就愈快。,35/125,概念:温度层结指大气的气温在垂直方向上的分布。常用作大气湍流状况的指标,从而判断污染的情况。 表示方法:常用气温垂直递减率表示。,4.1.2 气象的热力因子,(1)温度层结和逆温,温度层结对大气污染的影响:,温度层结,36/125,近地层实际大气情况复杂,温度层结有下述三种情况:(1)气温随高度的增加而降低,即0(2)高度增加,气温保持不变,=0(叫等温层)(3)气温随高度的增加而增加,即0。其温度垂直分布与标准大气的相反,这种现象称为温度逆增,简称逆温。出现逆温的气层叫逆温层。,37/125
12、,38/125,逆温,辐射逆温:由于地面强烈辐射冷却而形成的逆温,称为辐射逆温。,39/125,由于低层空气的湍流混合而形成的逆温,称为湍流逆温。,湍流逆温,40/125,平流逆温,暖空气平流到冷的地面或冷的水面上,会发生接触冷却作用,愈近地表面的空气降温愈多,而上层空气受冷地表面的影响小,降温较少,于是产生逆温现象,41/125,下沉逆温,当某一层空气发生下沉运动时,因气压逐渐增大,以及因气层向水平方向的扩散,使其厚度减小(hh)。,42/125,逆温层的出现将阻止气团的上升运动,使逆温层以下的污染物不能穿过逆温层,只能在其下方扩散,因此可能造成高浓度污染。如伦敦烟雾事件、洛山矶烟雾事件等。
13、,43/125,(2)绝热状态下气温的变化,取大气中一气块做垂直运动,假设气块不与外界发生热交换,气块因上升或下降而引起膨胀、压缩,由此而引起温度变化,这种温度变化比和外界热交换所引起的温度变化大,对一个干燥或未饱和的湿空气块,在大气中绝热上升100m要降温0.98,如下降100m则要升温0.98,通常可近似取1,而这个数与周围温度无关。气块绝热上升100m降温1称为气温干绝热递减率,用d表示, d1/100m,44/125,(3)大气稳定度,概念:大气抵抗其自身作垂直运动,或抑制大气紊流性的趋势叫做大气稳定度。与污染物扩散的关系密切。影响稳定度的因素:(1)取决于与d的对比,即取决于气象热力
14、因子。(2)取决于风速与大气湍流即气象动力因子。,45/125,三种稳定度: 大气是稳定的:外力去掉后能自动回位。 大气不稳定:外力去掉后继续运动。 中性稳定状态:外力去掉后停留在该位置。,46/125, d 时:大气总是力争保持原来的状态,垂直方向上的运动很弱,所以则认为此时的大气处于稳定状态。污染物很难扩散 d 时:气块总有远离原来位置的趋势,所以此时的大气处于不稳定状态。污染物容易扩散 = d 时:不管气块受外力作用上升或下降,它内部的温度与外部温度始终一样,所以此时气块推到哪里就停在哪里,此时的大气处于中性状态。不易扩散,大气稳定的判别,47/125,不同大气稳定度的烟囱排出烟流扩散形
15、式,48/125,49/125,50/125,51/125,4.2下垫面(地理因素)的影响 地形或地面状况影响该地区的气象条件,进而影响着污染物的扩散;另外,本身的机械作用也影响着污染物的扩散。 1)城市下垫面的影响 (1)城市的热力效应。由于城市人的活动和工业生产,使其温度比周围郊区温度高的现象成为城市热岛效应。城市温度高,城市地区热空气上升,并在高空向四周辐散,而四周郊区较冷的空气流来补充,形成了城市特有的热力环流热岛环流。,52/125,53/125,(2)动力效应 。通过对气流的阻挡,使得气流的速度与方向复杂化,且造成小尺度的涡流,阻碍烟气的扩散。与建筑物的形状、大小、高矮及烟囱高度有
16、关,烟囱越矮,影响越大。,54/125,55/125,2)山区下垫面的影响 (1)过山气流 气流过山时,在山坡、山脚形成的上升、回旋或下沉气流,称之为过山气流。,56/125,夜间冷空气滑向谷底或白天从谷底吹向山坡。,(2)山谷风:,57/125,3)水陆交界区对大气污染的影响 在水陆交界处(沿海、沿湖地带),海陆风的环状气流不能把污染物完全输送、扩散出去,当海陆风转换时,原来被陆风带走的污染物会被海风带回原地,形成重复污染。,58/125,5大气污染治理技术简介 5.1颗粒污染物,59/125,(一)烟气治理的基本流程,60/125,(二)烟气中颗粒物的消除,1、除尘器分类机械力除尘器:重力
17、沉降室;惯性沉降室和旋风除尘器;过滤式除尘器:包括袋式除尘器和颗粒层除尘器;静电除尘器:包括干式静电除尘器和湿式静电除尘器;湿式除尘器:包括喷雾塔、填料塔、文丘里洗涤器等。,61/125,2、重力沉降室,62/125,(1)除尘原理:利用含尘气体中的颗粒受重力作用而自然沉降的原理,将颗粒污染物与气体分离的过程。(2)重力沉降室的分类 水平气流沉降室和竖直气流沉降室两种。,63/125,(3)重力沉降室的性能与特点 (a)结构简单、造价低、耗能小、便于维护管理; (b)可以处理高温气体,处理最高温度一般为350550; (c)阻力一般为50130Pa; (d)体积大,除尘效率较低,一般为8090
18、,只能去除粒径大于4050m的颗粒。,64/125,3、旋风除尘器,65/125,(1)除尘机理:使含尘气体作旋转运动,利用离心力作用将尘粒从气流中分离并被捕集。(2)性能与特点(a)结构简单、造价低、便于维护管理;(b)除尘效率一般为85左右,高效旋风除尘器效率可达90。(c)只能去除粒径大于10微米的颗粒,对于粒径小于5微米的颗粒没有去除能力。,66/125,4、袋式除尘器,67/125,5、电除尘器,68/125,(1)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。(2)电除尘器的性能与特点优 点: (a)除尘效率高(可达99);(b)能耗低(0.20.8kWh/1000m3
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