基于粉塵傳感器的自動(dòng)吸附除塵方法簡介

李海培 ，吳思文 ，劉超龍 （合肥工業(yè)大學(xué)，安徽 合肥 230009）

0 前言

建筑施工、房屋拆除、材料裝卸堆放以及施工車輛往來，常常引起工地、道路揚(yáng)塵，產(chǎn)生大量顆粒物，且有時(shí)附著有毒金屬、致癌物質(zhì)和致病菌等，其擴(kuò)散對周圍環(huán)境會(huì)造成很大污染，臨邊降塵除塵十分有必要性。但是目前人們普遍聚焦于施工場地內(nèi)部的除塵，對于工地臨邊外的污染缺少關(guān)注。目前國內(nèi)施工工地普遍設(shè)置的圍擋或臨邊防護(hù)欄，雖然具有阻隔外部人員進(jìn)入、保護(hù)施工安全、減少建筑材料對工地外造成破壞等作用，但是粉塵依然可以順利地穿過或繞過圍擋或臨邊防護(hù)欄向外擴(kuò)散，對外部環(huán)境帶來污染，見圖1，產(chǎn)生惡劣的社會(huì)影響。近年來，國內(nèi)工地采用的圍擋或臨邊噴淋降塵方法，不僅工藝復(fù)雜、技術(shù)要求高、成本大，而且噴淋降塵產(chǎn)生大量地面滯水對工地施工造成影響。因此，研究設(shè)計(jì)一種成本低廉、使用方便，既能有效降塵又能不影響場地內(nèi)施工的降塵方法和裝置很有必要。

圖1 工地粉塵向外擴(kuò)散

1 設(shè)計(jì)原理

環(huán)境空氣顆粒物（粒徑小于等于10μm）污染物的濃度限值國家標(biāo)準(zhǔn)如下表所示，而在建筑施工場地產(chǎn)生的顆粒物濃度高達(dá) 200μg/m3～300μg/m3。為使建筑工地顆粒物濃度控制在二級(jí)范圍內(nèi)，則必須將濃度減少到150μg/m3以下。

顆粒物（粒徑≤10μm）污染的濃度限值(μg/m3)

1.1 自動(dòng)吸附除塵設(shè)計(jì)

自動(dòng)吸附除塵，是將除塵裝置安裝于圍擋或臨邊防護(hù)欄之上。粉塵進(jìn)口面向場內(nèi)，按照場地內(nèi)粉塵產(chǎn)生情況，每隔一段距離安裝一臺(tái)，見圖2。裝置上的灰塵監(jiān)測儀實(shí)時(shí)監(jiān)測附近的粉塵濃度，當(dāng)附近粉塵濃度超過一定值時(shí)，粉塵傳感器感知并發(fā)射信號(hào)，啟動(dòng)裝置內(nèi)抽風(fēng)機(jī)吸塵系統(tǒng)，吸附圍擋或臨邊場地內(nèi)的施工粉塵，直至裝置附近粉塵濃度低于一定值，風(fēng)機(jī)吸塵停止。根據(jù)裝置內(nèi)積灰情況，及時(shí)清理裝置，見圖3。

圖2 除塵裝置與臨邊防護(hù)欄

圖3 自動(dòng)吸附除塵流程框圖

1.2 粉塵傳感原理

微粒在光的照射下會(huì)產(chǎn)生光的散射現(xiàn)象，粉塵的散射光強(qiáng)度正比于質(zhì)量濃度。該散射光經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成光電流，經(jīng)主控板的光電流積分電路轉(zhuǎn)換成與散射光強(qiáng)成正比的光電脈沖數(shù)，計(jì)算脈沖數(shù)即可測出粉塵的相對質(zhì)量濃度。當(dāng)粉塵質(zhì)量濃度達(dá)到一定值時(shí)，粉塵傳感器向抽風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)射信號(hào)，啟動(dòng)抽風(fēng)機(jī)吸塵系統(tǒng)。

2 自動(dòng)吸附除塵裝置介紹

2.1 裝置構(gòu)造

裝置外形尺寸為寬0.5m×高0.8m×厚0.3m的長方體除塵箱，采用高強(qiáng)度耐蝕鋁合金材料制作。其靠近施工場地的一側(cè)開有容置腔，容置腔內(nèi)豎直設(shè)置可插拔的收塵袋和隔塵網(wǎng)，分別位于靠近除塵箱開口處與箱體中后方，在箱體前方表面處安裝的灰塵監(jiān)測儀，其核心部件—粉塵傳感器與其他部件進(jìn)行電路連接。防塵箱面板由質(zhì)地堅(jiān)硬、抗沖擊性強(qiáng)的鋁合金材料制成，網(wǎng)眼相對較稀疏，用以阻攔較大的砂粒及其他雜物進(jìn)入箱內(nèi)；收塵袋由可重復(fù)使用的布袋或者一次性的紙袋做成；隔塵網(wǎng)由網(wǎng)眼較為密集紗網(wǎng)制成的粉塵濾網(wǎng)及其表面均勻鋪設(shè)的若干豎直海綿條組成，海綿條間距0.2m，規(guī)格均為0.03m×0.35m，厚度約為0.01m，見圖4。

2.2 裝置工作

第一步：裝置啟動(dòng)，灰塵監(jiān)測儀實(shí)時(shí)檢測。當(dāng)自動(dòng)吸附除塵裝置附近產(chǎn)生的灰塵濃度達(dá)到200μg/m3時(shí)，灰塵監(jiān)測儀中的粉塵傳感器感知并向該裝置的抽風(fēng)機(jī)發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)。第二步：內(nèi)置抽風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，開始吸塵。5秒鐘內(nèi)抽風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，開始吸塵作業(yè)。含有粉塵的空氣被吸入→第一層隔塵網(wǎng)（除塵箱面板）阻擋較大的顆粒、雜物→通過的粉塵進(jìn)入收塵袋→第二層隔塵網(wǎng)吸附漂浮粉塵。第三步：灰塵監(jiān)測儀繼續(xù)檢測。當(dāng)周邊顆粒物濃度超過150μg/m3→粉塵傳感器感知繼續(xù)向風(fēng)機(jī)發(fā)出吸塵信號(hào)，重復(fù)以上吸塵過程。第四步：完成降塵，停機(jī)。當(dāng)周邊顆粒物濃度小于150μg/m3→粉塵傳感器感知并向風(fēng)機(jī)發(fā)出信號(hào)，風(fēng)機(jī)停機(jī)，完成降塵。阻止了粉塵向外擴(kuò)散。

圖4 自動(dòng)吸附除塵裝置構(gòu)造

待裝置持續(xù)工作1～2天后，可打開裝置箱體的上蓋，取出收塵袋，傾倒袋內(nèi)灰塵；取出隔塵網(wǎng)，用毛刷或用水沖洗隔塵網(wǎng)，再將收塵袋和隔塵網(wǎng)放回防護(hù)箱，材料重復(fù)利用，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化降塵。

3 結(jié)語

①該除塵裝置針對治理工地外圍污染開發(fā)設(shè)計(jì)，解決了目前臨邊防護(hù)欄不能減少工地粉塵對周圍環(huán)境造成污染的缺陷；以清潔能源—電能為動(dòng)力，避免了其他除塵方法帶來的工地二次污染和能源燃料二次排放，實(shí)現(xiàn)了“環(huán)?！?。

②在防護(hù)箱中設(shè)置了高靈敏度的灰塵傳感器，除塵裝置自動(dòng)感應(yīng)開啟，自動(dòng)循環(huán)檢測周圍空氣濃度自動(dòng)吸塵，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)除塵，整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)自循環(huán)，體現(xiàn)了“智能”。

③該除塵裝置人工操作簡便快捷、成本低廉、安裝拆除方便、可重復(fù)使用，工地施工不產(chǎn)生粉塵時(shí)，拆除裝置，運(yùn)往下一工地使用，體現(xiàn)了“節(jié)約節(jié)能”。

④目前我國還處于大規(guī)模城市建設(shè)期，施工工地眾多，且環(huán)保意識(shí)淡薄，對傳統(tǒng)的建筑圍擋防護(hù)措施實(shí)施改進(jìn)，既能有效降塵又不影響場地內(nèi)施工，具有廣闊的應(yīng)用前景。