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关于PM2.5治理技术在民用方面的应用

作者:广州家泰风来源:www.jttf.com.cn 日期:2013-09-26

关于PM2.5治理技术在民用方面的应用

 

李晓民

 

广州市家泰通风设备有限公司

 

  摘 要:讲述了PM2.5的概念、危害和治理方法,目前PM2.5的治理技术以及民用PM2.5治理应用技术的开发。

  关键词:PM2.5,治理技术,民用治理,过滤,活性炭。

 

 

1,简介

 

    随着我国工业化、城市进程的进一步加快,PM2.5问题愈发严重,对人体健康的危害也越来越大。医学研究表面,PM2.5不易被阻挡,吸入人体后会直接进入支气管和肺泡,其中的有毒有害气体、重金属等也会溶解到血液中,随着血液流动而分布到全身;目前已知的PM2.5对人体健康的影响主要包括:增加重病和慢性病患者的死亡率;使呼吸系统、心脏系统疾病恶化;改变肺功能及其结构;改变免疫功能;患癌率增加;干扰肺部的气体交换,引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病。每个人每天平均要吸入约1万升的空气,进入肺泡的微尘可迅速被吸收、不经过肝脏解毒直接进入血液循环分布到全身;其次,会损害血红蛋白输送氧的能力,丧失血液。对贫血和血液循环障碍的病人来说,可能产生严重后果。例如可以加重呼吸系统疾病,甚至引起充血性心力衰竭和冠状动脉等心脏疾病。而PM2.5对人类健康的危害却随着医学技术的进步,逐步暴露出其恐怖的一面。

    研究PM2.5在民用方面的应用,能够在PM2.5问题无法根治的当前环境下,局部范围内有效减少和去除PM2.5,保证人们的健康生活。

 

2,PM2.5基本知识

 

    PM,英文全称为particulate matter(颗粒物)。PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物,也称为可入肺颗粒物。它的直径还不到人的头发丝粗细的1/20。与较粗的大气颗粒物相比,PM2.5粒径小,富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、 输送距离远,因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。PM2.5的来源复杂,成分自然也很复杂。主要成分有碳、有机碳化合物、硫酸盐、硝酸盐、铵盐。其他的常见成分包括各种金属元素,既有钠、镁、钙、铝、铁等地壳中含量丰富的元素,也有铅、锌、砷、镉、铜等源自人类污染的重金属元素。

 

3,PM2.5治理方法

(1)宏观治理,从源头控制PM2.5。

    要想从根本上治理PM2.5,必须要从源头做起,进行能源结构和产业结构的调整,提高汽车尾气的排放标准,推动企业由由粗加工向深加工转变,由低端产品向高端产品转变,减少工业生产产生的PM2.5。发达国家防治大气污染一般是先治理煤烟型污染,问题基本解决后开始防治工业污染造成的空气污染,之后才开始治理由汽车、生活、家具生产、家庭装修等造成的PM2.5和臭氧污染。不同阶段的主要污染物比较单一,来源也比较明确,因而防治路线、管理和技术措施也相对单一。北京的大气污染特点是燃煤污染、工业污染、机动车污染和扬尘污染几乎同时显现出来。因此,必须根据不同发展阶段的特点,抓住主要污染物下手,循序渐进治理大气污染问题。

(2)局部控制,通过技术手段有效减少局部范围内PM2.5的含量

   针对PM2.5的成分,可以大致分为以下3种。

① 除尘:利用机械过滤,湿法,吸附,电离沉积等方式,除去PM2.5中的颗粒物。

② 除去有机物:采用吸附,杀菌等方式,针对PM2.5中所含的氮氧化合物,细菌,病毒,霉菌等有机物进行消除。

③ 除去有毒有害气体:利用活性炭吸附等方式,除去PM2.5中所含的甲醛,二氧化硫等有毒有害气体。

4,典型PM2.5治理技术(专业性)

① 植物吸收。一是滞尘,由于许多植物的叶比较粗糙,又有折皱,有的具有绒毛,有的具有蜡质,有的还能分泌粘液,苏联研究材料证明,每年每公顷云杉可阻挡灰尘32吨。
二是不仅能驱散、拦阻,而且还能吸收和转化有毒物质的能力,吸附空气中的硫,铅等金属和非金属,沈阳林科所研究观查在铅污染较重的地区,,一公斤青杨干叶,可吸收铅尘 616 毫克,一公斤桑树干叶可吸收铅尘 526.9毫克,这就是为什么有些人进城,总觉得城里乌烟瘴气空气恶浊,很不舒服,回到郊区就觉得好多了。
三是光合作用增加空气中的氧,如果每个人拥有140平方米森林便可保持大气含量的稳定平衡。
四是叶片的蒸腾增大了空气的湿度,尘土不容易飘浮。

② 吸收法。利用设备把水通过高压撞到一个核心的部件上,当撞击时,水分子在瞬间分裂成无数微米级的颗粒。这些微米级的颗粒具有很大的表面积,能有效地和空气中的杂质接触,增加比重,从而让空气中的杂质降落,达到降尘的目的。

③ 紫外线杀菌。紫外线杀菌消毒是利用适当波长的紫外线能够破坏微生物机体细胞中的DNA(脱氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)的分子结构,造成生长性细胞死亡和(或)再生性细胞死亡,达到杀菌消毒的效果。紫外线消毒技术是基于现代防疫学、医学和光动力学的基础上,利用特殊设计的高效率、高强度和长寿命的UVC波段紫外光照射流水,将水中各种细菌、病毒、寄生虫、水藻以及其他病原体直接杀死,达到消毒的目的。

     机械过滤除尘 就是利用多孔介质的过滤捕集PM2.5中的颗粒物

④ 电除尘。烟气中灰尘尘粒通过高压静电场时,与电极间的正负离子和电子发生碰撞而荷电(或在离子扩散运动中荷电),带上电子和离子的尘粒在电场力的作用下向异性电极运动并积附在异性电极上,通过振打等方式使电极上的灰尘落入收集灰斗中,使通过电除尘器的烟气得到净化,达到保护大气,保护环境的目的.

⑤ 活性炭过滤。活性炭是一种很细小的炭粒,有很大的表面积,而且炭粒中还有更细小的孔----毛细管.这种毛细管具有很强的吸附能力,由于炭粒的表面积很大,所以能与气体(杂质)充分接触,当这些气体(杂质)碰到毛细管就被吸附,起净化作用。

5,民用PM2.5治理的概念

    民用PM2.5治理,是区别于工业PM2.5治理和实验室PM2.5治理的一种概念。工业PM2.5治理的方法有很多种,例如工业静电除尘设备等,其特点一般是PM2.5成分比较固定,设备体积和能耗都相对较大, PM2.5去处率较低,例如GB 9078-1996工业炉窑大气污染物排放标准中规定工业烟(粉)尘的排放标准是100~500mg/m³。而实验室PM2.5治理,例如无菌室,其特点是去除率要求高,成本高,例如《药品卫生检验方法》,《中国药品检验标准操作规范》中(无菌检查法)章节中要求无菌室洁净度达到1000级。民用PM2.5治理,是通过一定的技术手段,处理人们生活工作的室内环境空气,使其PM2.5含量能降低到一个比较低的水平,同时还要将其含氧量维持到室外空气的标准。

6,PM2.5民用治理的应用

     由于民用技术在价格,体积,操作等方面的局限性,目前,PM2.5民用治理应用技术一般有以下几种方式。

① 在室内栽种绿色植物。利用通过绿色植物对PM2.5中的颗粒吸附,滞尘,对有毒有害气体的吸收,光合作用产生氧气等作用,减少室内空气中的PM2.5含量。

② 空气净化器。目前空气净化器大多利用微风扇使室内空气循环流动,污染的空气通过机内的空气过滤器后将各种污染物清除或吸附,然后经过装在出风口的负离子发生器,将空气不断电离,产生大量负离子,被微风扇送出,形成负离子气流,达到清洁、净化空气的目的。

③ 空气加湿器。空气加湿器原理是采用超声波等方式将水雾化,并通过风机将雾化的水汽吹出壳体,进而提高室内的湿度,湿度增加时,污染物表面富含水份,通过相互凝聚成较大颗粒发生沉降,达到除去PM2.5中颗粒物的目的。

④ 中央新风系统。在传统中央新风系统的基础上,采取在进风口进行PM2.5机械过滤的方式,对进入室内的空气进行过滤,降低PM2.5含量。

⑤ PM2.5通风器。将机械除尘和活性炭过滤以及负离子发生器除尘的方式和窗式通风相结合,在有效除去PM2.5的同时,也能达到增加室内新风,提高室内含氧量的目的,可以提出公司,可以引用相关数据和技术。(重点提出)

7, 衡量PM2.5民用治理的参数

    目前PM2.5民用治理的方法和手段形形色色,衡量这些方式的参数包括以下:去除效率,处理后环境空气的含氧量,二次污染,噪音,能耗,清新和更换配件频率,可操作性,价格

①  去除效率:单位时间内有效去除PM2.5的效率,包括有机物,无机物和有毒有害气体

②  含氧量:含氧量是衡量空气标准的一个主要参数,能够增加环境空气的含氧量对PM2.5治理意义重大。

③ 二次污染:空气在经过处理后,是否会造成新的污染,例如,中央新风系统的管道中含的细菌和病毒等,会对空气形成二次污染,增加空气中的细菌和病毒含量。

④ 噪音:在处理PM2.5的同时是否会产生噪音

⑤ 能耗:在处理PM2.5的时候需要消耗的电能

⑥ 清洗和更换频率:通过吸附和过滤的去除PM2.5的方式,其吸附和过滤配件会饱和,需要清洗或者更换是否频繁,例如,PM2.5通风器可以实现灰尘的自清理,大大降低过滤部件的清洗频率。

⑦ 价格:设备或者相应建设需要的成本

 

 

去除效率

含氧量

二次污染

噪音

能耗

频率

价格(元)

绿色植物

10%

可增加

50

空气净化器

99%

30db

12W/h

1月/次

1800

空气加湿器

40%

20db

20W/h

2年/次

400

中央新风系统

40%

可增加

10db

40W/h

1天/次

10000

PM2.5通风器

99%

可增加

40db

18W/h

1月/次

3500

 

8,民用PM2.5治理技术的研发

   目前,民用除PM2.5技术,都相应的存在一些问题,今后的研究应该针对以下方面。

① 去除效率低:在现有技术的基础上,通过研发新的过滤和吸附材料,新的技术手段,提高过滤效率,将过滤时间缩短,提高单位时间内的过滤量。

② 部件清洗更换频繁:现有的除PM2.5的技术都存在一个更换或者清洗的问题,自清理技术相对不是很完善,通过研发,实现设备在运转的同时,高效的自动清洁,减少部件清洗和更换的频率。

③ 功能不完善:一方面,现有的民用PM2.5设备功能相对单一,难以高效的除去PM2.5中的全部成分。另一方面,现有的大部分PM2.5设备只针对PM2.5,功能相对单一。今后可以针对这两方面,不断的完善技术手段,增加辅助功能,例如增加空气含氧量等。

④ 二次污染等问题:治理PM2.5的同时,要防止二次污染的发生,研发新的技术手段,杜绝二次污染发生的可能,提高PM2.5治理的效率。

 

 

参考文献

[1] 朱劲松.过滤除尘技术.上海交通大学学报

[2] 环保部.空气质量标准. GB3095-2012

[3] 孟哲.问诊PM2.5.汽车财经.

[4] 朱建超. PM2.5的综述与思考.中国卫生检验杂志

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