掃路機(jī)作業(yè)對首都空氣質(zhì)量的影響及對策研究

崔華勝

（北京市環(huán)境衛(wèi)生設(shè)計科學(xué)研究所，北京 100028）

掃路機(jī)作業(yè)對首都空氣質(zhì)量的影響及對策研究

崔華勝

（北京市環(huán)境衛(wèi)生設(shè)計科學(xué)研究所，北京 100028）

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)掃路機(jī)影響環(huán)境質(zhì)量主要表現(xiàn)在作業(yè)揚(yáng)塵與殘留垃圾灰土二次擾動揚(yáng)塵2個方面。介紹了幾種形式掃路機(jī)作業(yè)揚(yáng)塵產(chǎn)生機(jī)理及改進(jìn)作業(yè)揚(yáng)塵方法，同時提出了通過采用新型設(shè)備、改進(jìn)作業(yè)工藝以及提高路面質(zhì)量以降低二次擾動揚(yáng)塵的措施。

掃路機(jī)；作業(yè)；空氣質(zhì)量

隨著北京市城市建設(shè)的發(fā)展、道路的拓延，道路清掃保潔作業(yè)對掃路機(jī)的需求不斷增加。截至2007年，北京市有各種掃路機(jī)665臺，每年清掃面積達(dá)到6 363萬m2，擔(dān)負(fù)著城市85%的道路作業(yè)量。

然而，掃路機(jī)作業(yè)產(chǎn)生的二次污染也是不容忽視的問題。掃路機(jī)作業(yè)時，盤刷區(qū)域中總懸浮顆粒物（TSP） 含量可達(dá)3.75 mg/m3，而垃圾真空輸送系統(tǒng)排出的氣體中PM10含量高達(dá)1.36 mg/m3，平均每臺掃路機(jī)每天氣體總排放量達(dá)6 000 m3。北京市現(xiàn)有大中型掃路機(jī)484臺，灰塵的排出總量為39.5 kg/d，每年排出PM10顆?；覊m總量14.41 t，對北京市的空氣質(zhì)量產(chǎn)生很大影響。

此外，由于掃路機(jī)清掃質(zhì)量低導(dǎo)致路面殘留灰塵多，車輛通過時形成的擾動揚(yáng)塵，更是影響空氣質(zhì)量的重要原因。研究掃路機(jī)作業(yè)揚(yáng)塵控制技術(shù)，對提高掃路機(jī)的功能水平，促進(jìn)我國掃路機(jī)技術(shù)的發(fā)展，改善城市環(huán)境質(zhì)量有積極意義。

1 掃路機(jī)影響空氣質(zhì)量的形式

2006年8月26日10：00，北京市環(huán)境衛(wèi)生設(shè)計科學(xué)研究所在北京市朝陽區(qū)太陽宮路對掃路機(jī)（見圖1）作業(yè)揚(yáng)塵及車輛行駛造成的擾動揚(yáng)塵進(jìn)行了監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)：掃路機(jī)作業(yè)時揚(yáng)塵濃度最大值為0.35 mg/m3，并很快恢復(fù)到原始本底值。

10：28之后，隨著掃路機(jī)噴在路面上的水分蒸發(fā)，路面干燥，其他社會車輛通過時產(chǎn)生的擾動揚(yáng)塵濃度逐漸增大，最高值達(dá)到0.4 mg/m3，而且產(chǎn)生揚(yáng)塵是持續(xù)的。檢測過程中揚(yáng)塵曲線見圖2。揚(yáng)塵污染范圍及時間見表1。

表1 掃路機(jī)作業(yè)揚(yáng)塵狀況

從圖2的檢測曲線來看，掃路機(jī)作業(yè)時瞬間揚(yáng)塵濃度很高，達(dá)到0.35 mg/m3。當(dāng)掃路機(jī)通過后，該地區(qū)空氣中含塵濃度值很快恢復(fù)到原始本底值。掃路機(jī)作業(yè)揚(yáng)塵對環(huán)境和人身健康造成一定影響。同時，殘留在路面上的垃圾灰土造成的交通擾動揚(yáng)塵環(huán)境影響也很大，而且這種影響是持續(xù)性的。因此，在降低掃路機(jī)作業(yè)揚(yáng)塵的同時更應(yīng)該提高掃路機(jī)的掃凈率，清除路面垃圾灰土是解決道路揚(yáng)塵的主要途徑。

2 掃路機(jī)作業(yè)揚(yáng)塵機(jī)理與改善措施

2.1 純掃式掃路機(jī)

純掃式掃路機(jī)通過盤刷將路面垃圾清掃到掃路機(jī)正下方，再通過滾刷將這些垃圾掃入垃圾箱。其中，盤刷是產(chǎn)生揚(yáng)塵的主要部件，也是掃路機(jī)上采用最多的作業(yè)部件，結(jié)構(gòu)簡單，消耗功率小。掃路機(jī)上安裝盤刷可以清掃道路邊角處的垃圾，多個盤刷組合還可以增加掃路機(jī)的清掃寬度、提高作業(yè)能力。通過機(jī)構(gòu)的組合，盤刷能夠自由擺動，清掃便道上的垃圾。然而盤刷是在“開放式”的環(huán)境下工作，當(dāng)清掃作業(yè)時，擾動出現(xiàn)的揚(yáng)塵對環(huán)境影響較大。經(jīng)測，盤刷作業(yè)時，周邊空氣中TSP可高達(dá)3.75～4.10 mg/m3。盤刷的轉(zhuǎn)動速度越高，揚(yáng)塵就越大。

為減少盤刷揚(yáng)塵，在滿足清掃質(zhì)量的情況下盡量降低盤刷轉(zhuǎn)速。以往解決揚(yáng)塵的辦法是在掃路機(jī)的盤刷上方安裝1組（2～3個） 噴嘴，將水噴灑在盤刷清掃的路面上進(jìn)行清掃，但還是有些沒有被濕化的垃圾灰分產(chǎn)生揚(yáng)塵。為此，與某生產(chǎn)廠家合作，在盤刷上又加裝了1組噴嘴（2～3個），噴嘴的出水方向是朝著前進(jìn)水平方向，噴嘴噴出的水霧呈水平扇形扁平狀，這樣的噴霧可將盤刷作業(yè)揚(yáng)起的灰塵覆蓋住，灰塵與水霧親合而沉降，使盤刷作業(yè)區(qū)域揚(yáng)塵得到有效控制。改進(jìn)前后作業(yè)揚(yáng)塵檢測結(jié)果分別為4.20、0.12 mg/m3，改進(jìn)后盤刷結(jié)構(gòu)見圖3。

2.2 吸掃式掃路機(jī)

吸掃式掃路機(jī)通過盤刷收集路面垃圾，再通過置于車下的吸盤將垃圾物吸入垃圾箱內(nèi)，其中，盤刷及吸送系統(tǒng)為產(chǎn)生揚(yáng)塵的主要部件。

對于盤刷部位，由于吸掃式掃路機(jī)配有風(fēng)機(jī)，所以，除可采用噴霧降塵法外，還可采用負(fù)壓降塵的方法。與某生產(chǎn)廠家合作，采用吸風(fēng)的方法，在盤刷的前上方安裝1個吸口，通過風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，將盤刷的作業(yè)區(qū)域形成負(fù)壓區(qū)，使盤刷前上方的空氣向吸口聚攏，實(shí)現(xiàn)了對揚(yáng)塵的控制。其結(jié)構(gòu)見圖4。

對于吸送系統(tǒng)，降低揚(yáng)塵的主要方法是提高細(xì)小顆粒物在垃圾箱內(nèi)的沉降速度。吸送系統(tǒng)的主要部件是吸盤，也是目前在掃路機(jī)上廣泛使用的一種工作部件，通過管道將吸盤與風(fēng)機(jī)連接組成氣流回路。當(dāng)風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，空氣源源不斷地從吸盤與地面間的縫隙通過風(fēng)道進(jìn)入垃圾箱，地面上的垃圾也被隨氣流送進(jìn)垃圾箱內(nèi)，進(jìn)入垃圾箱內(nèi)的氣流，由于空間的擴(kuò)張和隔板的阻礙速度很快下降，原來懸浮在氣流中的大顆粒垃圾落入垃圾箱的底部，而細(xì)小顆粒物沉降較慢，容易被排放到大氣中，造成揚(yáng)塵。為了使氣流中的小顆粒塵土在垃圾箱內(nèi)很快沉降，與某生產(chǎn)廠家合作，在吸盤內(nèi)的前上方安裝了1組“縫隙式”噴霧頭8個，由于該區(qū)域是氣流死角，空氣流動小，噴嘴噴出的水霧受氣流干擾小，當(dāng)水霧與吸盤前下方進(jìn)入的扁平狀氣流匯合時，水霧馬上彌漫開并與氣流中的垃圾灰塵結(jié)合濕化，氣流繼續(xù)運(yùn)行進(jìn)入“吸筒”，這時氣流由扁平狀漸變?yōu)閳A柱狀，此時氣流由層流變?yōu)槲闪鳡顟B(tài)，使水霧與垃圾灰分進(jìn)一步混合。當(dāng)氣流進(jìn)入吸筒時，吸筒內(nèi)的噴嘴射出的水柱被高速氣流擊碎形成水霧，又第3次與垃圾灰分親和，提高了垃圾的濕化均勻度，為垃圾與氣體分離創(chuàng)造了條件。通過試驗(yàn)檢測，改進(jìn)后的吸盤噴水系統(tǒng)，排出氣體的含塵濃度由原來的3.82 mg/m3降至0.63 mg/m3。此套除塵裝置見圖5、圖6。

2.3 純吸式掃路機(jī)

純吸式掃路機(jī)通過吸盤吸取地面上的垃圾，不設(shè)置盤刷、滾刷等清掃刷，也沒有水路系統(tǒng)。某生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的純吸式掃路機(jī)結(jié)構(gòu)見圖7。

這種掃路機(jī)通過風(fēng)機(jī)運(yùn)行，將垃圾箱內(nèi)抽成真空，地面上垃圾經(jīng)吸盤管道進(jìn)入垃圾箱下層，由于空間的突然擴(kuò)大，進(jìn)入垃圾箱的氣體速度減慢，質(zhì)量大的垃圾沉降下來，細(xì)小的粉塵隨氣流進(jìn)入風(fēng)機(jī)，并隨風(fēng)機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，細(xì)小粉塵與空氣分離進(jìn)入垃圾箱的第2層，這時氣流中的垃圾灰塵大多被分離出來，90%的氣體經(jīng)導(dǎo)流環(huán)內(nèi)增壓再次進(jìn)入吸盤參加作業(yè)循環(huán)，10%的氣體經(jīng)布袋過濾后排入大氣。

這種掃路機(jī)作業(yè)揚(yáng)塵主要產(chǎn)生在排塵口和吸風(fēng)口。檢測發(fā)現(xiàn)，其排塵口的氣體含塵濃度達(dá)0.8 mg/m3左右。針對布袋過濾器的過濾精度而言，此濃度值顯然不符合布袋過濾器的過濾效果，為此，對該機(jī)上的布袋過濾器的縫制和安裝進(jìn)行了仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)布袋是采用鋼絲吊掛的方式，由于布袋及支架的自身質(zhì)量，使鋼絲吊掛位置因牽拉而出現(xiàn)許多孔洞，過濾的氣體從孔洞流出而形成短路造成揚(yáng)塵。為此，該廠家改變了縫制和安裝布袋過濾器的方法，消除了孔洞的出現(xiàn)，解決了過濾氣體短路的問題，經(jīng)檢測，排出氣體的含塵濃度達(dá)到了0.28 mg/m3。此形式的掃路機(jī)沒有盤刷，清除路邊垃圾完全依靠吸盤上的吹氣口將罩住部分的路沿石下方的垃圾吹到吸盤內(nèi)，然后吸入垃圾箱內(nèi)，掃路機(jī)在清掃作業(yè)時很難保證吸盤上的吹氣口始終罩住路沿石。但是，當(dāng)掃路機(jī)通過路口時，由于沒有路沿石，這時吹氣口敞開，路面垃圾被吹出而產(chǎn)生揚(yáng)塵。為了避免此情況發(fā)生，與生產(chǎn)廠家合作，在吹氣口處設(shè)計1個自動啟閉的風(fēng)門，利用紅外距離傳感器來探測路沿石的情況，如果吹氣口遠(yuǎn)離路沿石，風(fēng)門就及時關(guān)閉，避免了揚(yáng)塵的產(chǎn)生。

此外，由于其作業(yè)時不噴水，進(jìn)入垃圾箱內(nèi)的垃圾含水率很低，在卸出時便產(chǎn)生嚴(yán)重的揚(yáng)塵。通過多種試驗(yàn)，最后對其垃圾箱進(jìn)行了改進(jìn)，將垃圾箱底的后部改為斜坡，使垃圾箱的后底部和后箱門之間形成溝槽，并向溝槽內(nèi)注入150 kg水，作業(yè)時上層垃圾箱的細(xì)粉可通過定時開啟的小門流入下層的水槽中，并在水槽中濕化，這種操作過程是在垃圾箱密閉條件下完成的，待完成作業(yè)后，開啟后箱門將濕化的垃圾粉塵倒出，解決了揚(yáng)塵問題。

3 減少路面殘存垃圾灰土的措施

1）優(yōu)化原有掃路機(jī)，采用新式清掃設(shè)備。目前，掃路機(jī)技術(shù)及種類日新月異，新型車輛層出不窮。例如，近年來在市場出現(xiàn)一種多功能清洗車，它是高壓水車和吸掃式掃路機(jī)的結(jié)合體，利用高壓水沖洗路面垃圾，然后用吸盤將泥水混合物吸入垃圾箱。該作業(yè)方法掃凈率高，可達(dá)到90%～94%，作業(yè)揚(yáng)塵濃度低，僅為0.043 mg/m3左右，但用水量達(dá)到0.4～0.5 L/m2，油耗達(dá)到7～8 L/10 000 m2。對于這些新型設(shè)備，應(yīng)該擇優(yōu)選用。同時，對于已有的掃路機(jī)，也應(yīng)對其形式、結(jié)構(gòu)、參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，改進(jìn)清掃效果。

2）根據(jù)道路污染狀況選擇合理的清掃工藝，減少路面垃圾灰分。城市道路的污染量及垃圾組分受多種因素的影響，包括地域環(huán)境、交通流量、車輛種類、自然環(huán)境、季節(jié)、道路的表面鋪裝和覆蓋、清掃作業(yè)方法和頻次等等，這些因素既影響路面垃圾的產(chǎn)生量，也影響垃圾的成分。經(jīng)調(diào)查，以慢車道內(nèi)的垃圾為例：朝陽區(qū)的姚家園路、豐臺的花鄉(xiāng)路，地處北京市區(qū)的周邊，延伸于城鄉(xiāng)結(jié)合部，施工工地較多，重型運(yùn)輸車輛行駛，物料遺撒較多。經(jīng)測得這些地段的污染量為131～212 g/m2，垃圾成分以沙石、灰土為主，占垃圾總量的95%～97%，樹枝落葉、煙蒂等占3%～5%；而長安街、王府井大街，地處市區(qū)中心，表面鋪裝及綠化覆蓋完好，行駛的車輛為小轎車，這個路段的污染量為31～47 g/m2，其成分與姚家園、花鄉(xiāng)路段相比有明顯區(qū)別，砂石、灰土只占43%左右，而其余大部分為樹枝路葉、煙蒂、包裝物等。為了減少地面灰分，對諸如姚家園路及花鄉(xiāng)路類似的道路條件可采用吸掃式、純吸式掃路機(jī)交替作業(yè)，前者主要針對大塊磚石清掃，后者去除地面灰分；而長安街及王府井大街可以采用高壓水沖洗路面，為了節(jié)水，每周可進(jìn)行1次或酌情調(diào)整沖洗間隔，這樣可以大大減少路面的灰分，提高道路的潔凈度。其余時間可以采用純掃式掃路機(jī)（或吸掃式掃路機(jī)），對大塊垃圾進(jìn)行清除，解決市容觀瞻。農(nóng)貿(mào)市場、長途車站、交通樞紐等地區(qū)人員流動量大，垃圾量大，其成分主要是各種食品包裝、果皮果殼、煙蒂煙盒、農(nóng)產(chǎn)品的下腳料等，占總量的60%～70%，而灰分垃圾（泥土類）占30%～40%。為了及時有效地清除垃圾，平時應(yīng)以工人清掃揀拾為主，增加清掃頻次，在人員流動稀少的時間段采用吸掃式掃路機(jī)全面清掃，清除地面灰分垃圾。初冬時節(jié)，路面上花草樹木落葉較為集中，影響環(huán)境和交通。該季節(jié)氣候干燥，風(fēng)沙較多，在落葉中夾雜著大量的灰土，如果采用不恰當(dāng)?shù)那宄绞剑€會造成揚(yáng)塵污染環(huán)境，因此，可以采用純吸式掃路機(jī)作業(yè)，密閉運(yùn)送到垃圾處理場，避免葉飄灰揚(yáng)。雨后，來自快車道和人行道以及建筑物上的塵土，經(jīng)雨水沖刷都聚集到道路兩邊坑洼處。路面上的水分蒸發(fā)后慢車道范圍內(nèi)形成一片片的淤積泥沙，經(jīng)車輛碾壓和氣流的沖擊便出現(xiàn)擾動揚(yáng)塵。為了有效地清除路面淤積的泥沙，一種方法是在路面沒有徹底干透時，用水車將淤積的泥沙沖入下水道。另一種方法是在降雨過程中出動掃路機(jī)對路面進(jìn)行清掃，將泥水掃入下水道，這樣可以提高路面的潔凈程度，而且能持續(xù)較長時間。沙塵暴天氣北京市時有發(fā)生，沙塵過后道路上布滿灰塵，在慢車道范圍內(nèi)污染量每平方米增加30～50 g，沙塵粒徑0.3 mm以下，由于沙塵顆粒很小，經(jīng)車輛行駛裹帶對環(huán)境影響非常嚴(yán)重。清除地面沙塵最有效的方法是采用純吸式掃路機(jī)清掃或用多功能清洗車沖刷，清除效果能達(dá)90%以上。

3）提高現(xiàn)有路面質(zhì)量。路面的平整度對掃路機(jī)清掃質(zhì)量的影響不可忽視。城市道路中有許多彎道（如立交橋的匝道） 交叉路口、公交車站，因?yàn)闄C(jī)動車的頻繁減速剎車致使瀝青路面出現(xiàn)不同程度的“隆起”（俗稱“搓板”），道路表面極為不平。經(jīng)觀察，地面的“谷”、“峰”高差竟達(dá)1.5～2.0 cm，掃路機(jī)在這種路面上作業(yè)時上下跳動，影響到作業(yè)部件與地面的接觸，嚴(yán)重影響了清掃效果。

4 結(jié)束語

研究發(fā)現(xiàn)，掃路機(jī)作業(yè)對北京市城市空氣質(zhì)量有重要影響。這種影響既表現(xiàn)在其作業(yè)中產(chǎn)生的一次揚(yáng)塵上，也表現(xiàn)在其作業(yè)后路面殘留垃圾灰土由于車輛擾動而產(chǎn)生的二次揚(yáng)塵上。通過改進(jìn)不同形式掃路機(jī)的結(jié)構(gòu)，可以有效抑制作業(yè)一次揚(yáng)塵的產(chǎn)生。而通過采用新設(shè)備、新工藝，改進(jìn)路面質(zhì)量，可以有效地防止二次揚(yáng)塵的產(chǎn)生。

Influence of Road Sweeper Operation on Air Quality in Beijing and Its Countermeasure

Cui Huasheng
（Beijing Environmental Sanitation Design Science Research Institute,Beijing 100028）

Through experiments,it can be concluded that environment quality is effected by road sweeper in two respects,including fugitive dust from operation and second disturbed fugitive dust from residue waste dust.Mechanism of fugitive dust resulted by operation of some kinds of road sweepers and corresponding corrective methods were introduced.Some methods that could reduce second disturbed fugitive dust were put forward,such as using new equipments,improving processes,and increasing road quality.

road sweeper；operation；air quality

X513

B

1005－8206（2010） 01－0051－04

2009-09-16

崔華勝（1982—），工程師，碩士研究生。主要從事環(huán)衛(wèi)設(shè)備檢測、檢測設(shè)備研發(fā)以及新型環(huán)衛(wèi)設(shè)備研制。設(shè)計有清掃設(shè)備檢測試驗(yàn)臺、垃圾桶臺階下落檢測臺、垃圾桶連續(xù)行走檢測臺等設(shè)備，并以第一設(shè)計者身份獲得1項(xiàng)國家專利。

E-mail：buaa75201@sina.com。