工業(yè)大氣污染的治理工藝技術(shù)與預(yù)防措施分析

摘要：工業(yè)化進(jìn)程的加速勢必會導(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)前社會關(guān)注的重點(diǎn)。簡要分析了工業(yè)大氣污染的成因，分別從治理技術(shù)與預(yù)防兩個角度討論應(yīng)對措施，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)改善行動計劃》（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)。在這個發(fā)展的進(jìn)程中，各個地區(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動態(tài)效應(yīng)

工業(yè)大氣污染具有顯著的動態(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，還會對周圍的環(huán)境造成嚴(yán)重的危害，而這一點(diǎn)目前還未計入工業(yè)大氣污染的統(tǒng)計范圍。

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，對城市大氣流動造成了一定的障礙，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復(fù)合氧化物型催化劑，具有較高的反應(yīng)活性，對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)是指在前級電除塵區(qū)將70%～80%的煙塵捕集在后級濾袋中，而剩余的部分則被截留在后級濾袋的過濾區(qū)域。此外，在前級電場中引入帶電粉塵，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移動極板電除塵技術(shù)

移動極板電除塵技術(shù)與傳統(tǒng)靜電除塵技術(shù)基本一致，即由前一級（傳統(tǒng)電場）和后一級的可動極板電場構(gòu)成?？蓜訕O板陽極由旋轉(zhuǎn)式清灰刷與旋轉(zhuǎn)式陽極板組成，設(shè)置于非電場區(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)可以對多種樣本予以分析的新方法。與ICPMS、AAS、ICP-AES等監(jiān)測技術(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，能夠快速實(shí)現(xiàn)對工業(yè)廢氣數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)監(jiān)測分析。

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)測技術(shù)

遙感監(jiān)測技術(shù)是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的工業(yè)大氣污染監(jiān)測技術(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污染源的源強(qiáng)度信息，能夠精準(zhǔn)、全面地認(rèn)識工業(yè)大氣污染源對區(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、時間上的分布特征，并通過化學(xué)反應(yīng)機(jī)理及大氣動力學(xué)理論，構(gòu)建空氣質(zhì)量模型，從而有針對性地制定優(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，展開分級監(jiān)管，可實(shí)現(xiàn)“一城一策”。與此同時，進(jìn)一步強(qiáng)化對于工業(yè)大氣污染的過程預(yù)警預(yù)測，并采取相應(yīng)的錯峰減產(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)境影響評價技術(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，整合優(yōu)勢資源，為工業(yè)大氣污染的預(yù)防提供有力支持。同時，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，構(gòu)建科學(xué)、合理的評價指標(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）將各個儲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，并放于熱動力焚燒裝置中，實(shí)現(xiàn)能量高效回收；（4）積極推廣LDAR，針對法蘭、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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