第四章-化工废气污染控制

第四章化工废气污染控制空气污染基本知识一、大气、空气和空气污染对人类有影响的：距地面10km地球半径大气厚度氮78.06%氧20.95%氩0.93%其他气体0.1%有害物质：烟尘、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物等大气污染源：工业和交通迅速发展，城市人口高度集中，工厂排放的浓烟，汽车、轮船、火车、飞机等排放的大量有害气体和粉尘等造成大气污染的日益严重。汽车尾气工业废气大气污染的主要危害：不但危害人的健康还影响动植物的生长，破坏建筑物，严重时还会改变世界的气候。例如气候变暖、破坏臭氧层、形成酸雨。沙漠化“厄尔尼诺”现象是指南美赤道附近（约北纬4度至南纬4度，西经150度至90度之间）幅度数千公里的海水带的异常增温现象。大气污染的后果能有多严重？外星人、骑扫帚飞的巫婆、丘比特都被熏掉下来了。二、空气污染的危害空气污染对人体的危害途径：呼吸道吸入随食物和饮水摄入体表接触侵入1.大气颗粒物4.氮氧化物5.光化学氧化剂3.一氧化碳2.二氧化硫空气污染对人体健康的危害臭氧对鼻子、咽喉、肺等呼吸器官有刺激作用，运动时则吸入更严重。所有大气污染物中散布最广的一种，严重阻碍血液输氧，引起缺氧中毒。NO2对呼吸器官有刺激性，可引起肺水肿、慢性支气管炎等疾病，若与SO2共存，则危害更重。损害肝脏。且由于SO2通常与多种污染物共存，吸入之后产生的复合作用危害更大。颗粒物的大小决定其沉积于呼吸道中的位置；化学组成决定沉积位置上对组织的影响。三、空气污染源（一）工业排放的废气各类工业向空气排放的主要污染物见下表：部门企业类别排出主要污染物电力火力发电厂烟尘、SO2、NOx、CO、苯并芘等冶金钢铁厂有色金属冶炼厂焦化厂烟尘、SO2、CO、氧化铁尘、氧化锰尘、锰尘等烟尘(Cu、Cd、Pb、Zn等重金属)、SO2等烟尘、SO2、CO、H2S、酚、苯、萘、烃类等化工石油化工厂氮肥厂磷肥厂氯碱厂化学纤维厂硫酸厂合成橡胶厂农药厂冰晶石厂SO2、H2S、NOx、氰化物、氯化物、烃类等烟尘、NOx、CO、NH3、硫酸气溶胶等烟尘、氟化氢、硫酸气溶胶等氯气、氯化氢、汞蒸气等烟尘、H2S、NH3、CS2、甲醇、丙酮等SO2、NOx、砷化物等烯烃类、丙烯腈、二氯乙烷、二氯乙醚、乙硫醇等砷化物、汞蒸气、氯气、农药等氟化氢等机械机械加工厂仪表厂烟尘等汞蒸气、氰化物等轻工灯泡厂造纸厂烟尘、汞蒸气等烟尘、硫醇、H2S等建材水泥厂水泥尘、烟尘等（二）交通运输工具排放的废气（三）室内空气污染源四、空气中的污染物及其存在状态（一）分子状态污染物（二）粒子状态污染物粒径大于l0μm的颗粒物能较快地沉降到地面上，称为降尘。粒径小于10μm的颗粒物可长期飘浮在空气中，称为可吸入颗粒物或飘尘。五、空气中污染物的时空分布特点与其他环境要素中的污染物质相比较，空气中的污染物质具有随时间、空间变化大的特点。空气污染物的时空分布及其浓度与污染物排放源的分布、排放量及地形、地貌、气象等条件密切相关。六、空气中污染物浓度表示方法（一）单位体积质量浓度指单位体积空气中所含污染物的质量数，常用mg/m3或μg/m3表示。（二）体积比浓度指100万体积空气中含污染气体或蒸气的体积数，常用mL/m3和μL/m3表示。两种浓度表示方法之间的换算：mVcMc4.22第一节化工废气的来源分类及特点一、化工废气的来源各种化工产品在每个生产环节都会产生并排出废气，造成对环境的污染。其来源有以下几个方面。①化学反应中产生的副反应和反应进行不完全所产生的废气。②产品加工和使用过程中产生的废气以及搬运、破碎、筛分及包装过程中产生的粉尘等。③生产技术路线及设备陈旧落后，造成反应不完全，生产过程不稳定，从而产生不合格的产品或造成物料的“跑、冒、滴、漏”。一、化工废气的来源④开、停车或因操作失误，指挥不当，管理不善造成废气的排放。⑤化工生产中排放的某些气体，在光或雨的作用下发生化学反应，也能产生有害气体。一、化工废气的来源二、化工废气的分类按工业来源分可分为三大类:1.无机化工：化肥工业；无机盐工业等2.有机工业：有机合成工业；农药；染料；涂料；3.其他：既含有机污染也含无机污染物，氯碱、炼焦等按存在的状态分1.颗粒物或气溶胶污染物-粉尘2.气态污染物二、化工废气的分类粉尘污染物含有硅、铝、铁、镍、钒、钙等氧化物及浮游物质气态污染物SO2、NOX、氟化物、氯化物、硫化物及各种有机气体恶臭二、化工废气的分类恶臭污染排放标准控制项目(有8项)恶臭物质主要来源臭气性质氨畜产品农场、鸡类干燥场、复合肥料制造工业、淀粉制造业、鱼的肠和骨处理厂、皮革厂、垃圾处理厂、污水处理厂、饲料和肥料等化工制造厂特殊的刺鼻味三甲基胺畜产品农场、鱼的肠和骨处理厂、复合肥料制造工业、饲料和肥料等化工制造厂、水产、罐头制造厂腐烂性鱼臭硫化氢畜产品农场、硬纸板纸浆制造工业、淀粉制造业、玻璃制造工业、硫磺制造业、饮料等合成厂、鱼的肠和骨处理厂、毛皮处理厂(皮革厂)、垃圾处理场厂、粪便处理厂、污水处理厂等腐烂性蛋臭甲硫醇纸浆厂、饲料肥料等制造厂、鱼的肠和骨处理厂、垃圾处理厂、粪便处理厂、污水处理厂等腐烂性洋葱臭硫化甲基纸浆厂、饲料肥料等制造厂、鱼的肠和骨处理厂、粪便处理厂、污水处理厂等腐烂性卷心菜臭乙醛乙醛制造厂、醋酸制造厂、醋酸乙脂制造厂、香烟厂、复合肥料厂、鱼的肠和骨处理厂、氯丁二烯橡胶生产厂等鱼腥刺激臭二硫化甲基纸浆厂、饲料肥料等制造厂、鱼的肠和骨处理厂、粪便处理厂、污水处理厂等腐烂性卷心菜臭苯乙烯苯乙烯制造厂、聚苯乙烯生产、加工工厂、高强度聚苯乙烯厂、增强塑料制品生产厂、胶合板制造工厂等乙醚臭三、化工废气的特点1．种类繁多由于化学工业行业比较多，每个行业所用的化工原料千差万别，即使同一产品所用的工艺路线、同一工艺的不同时间都有差异，生产过程化学反应繁杂。因此，造成化工废气种类繁多。2．组成复杂化工废气中常含有多种复杂的有毒成分。例如，农药、染料、氯碱等行业废气中，既含有多种无机化合物，又含有多种有机化合物。此外，从原料到产品，由于经过许多复杂的化学反应，产生多种副产物，致使某些废气的组成变得更加复杂。3.污染物浓度高不少化工企业由于缺乏改造的资金和技术，同时加上管理不善、操作工人素质不高、工艺设备陈旧等因素，导致产品陈旧，原材料流失严重，废气中污染物浓度高。4．污染面广，危害性大我国有6000多个化工企业，中、小型企业约占90%,特别是近几年，由于化工产品供不应求，各地盲目地建设了一大批乡镇企业，进一步扩大了污染面。化工废气常含有致癌、致畸、致突变、恶臭、强腐蚀性及易燃、易爆性的组分，对生产装置、人身安全与健康及周围环境造成严重危害。四、主要大气污染物目前对环境和人类产生危害的大气污染物约有100种左右。具有普遍性的污染物有:颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物、碳氢化合物等。四、主要大气污染物按照污染物存在的形态分：颗粒污染物气态污染物（一）颗粒物颗粒物是指除气体之外的包含于大气中的物质，包括：固体、液体和气溶胶。其中有固体的灰尘、烟尘、烟雾，以及液体云雾和雾滴，其粒径范围主要在0.l-200µm之间。按粒径的差异，可以分为降尘和飘尘两种。颗粒物的粒度、性质和成因1.降尘指粒径大于10µm，在重力作用下可以降落的颗粒状物质。其多产生于固体破碎、燃烧残余物的结块及研磨粉碎的细碎物质。自然界刮风及沙暴也可以产生降尘。指粒径小于10µm的煤烟、烟气和雾在内的颗粒状物质。由于这些物质粒径小、质量轻，在大气中呈悬浮状态，且分布极为广泛。飘尘可以通过呼吸道被人吸入体内，对人体造成危害。2.飘尘颗粒物自污染源排出后，常因空气动力条件的不同、气象条件的差异而发生不同程度的迁移。降尘受重力作用可以很快降落到地面，而飘尘则可在大气中保存很久。颗粒物还可以作为水汽等的凝结核，参与形成降水过程。2.飘尘（a）粉尘（dust）粒径1～200µm，主要机械作用或是土壤、岩石的风化形成的，如粘土粉尘、煤粉等。（b）烟（fume）粒径0.01～1µm，主要由冶金过程熔融物质挥发后生成的气态物质的冷凝物，如PbO烟、ZnO烟等。几种颗粒物的区分（c）飞灰（flyash）燃料燃烧产生的烟气排出的分散的较细的灰分。（d）黑烟（smoke）燃料燃烧产生的能见气溶胶。（e）雾（fog）粒径小于100m，气体中液滴悬浮体的总称，如水雾、酸雾、油雾。几种颗粒物的区分①遮挡阳光，使气温降低，或形成冷凝核心，使云雾和雨水增多，以致影响气候；②使可见度降低，交通不便，航空与汽车事故增加；③可见度差，照明耗电增加，燃料消耗随之增多，因此空气污染也更严重．形成恶性循环；颗粒物危害④燃煤时生成的SOx，再加上微粒的作用，对呼吸系统的危害特别大；⑤用四乙基铅作汽油的防爆剂时，排入空气中的铅有97％为直径小于0.5m的微粒，分布很广，危害很大。颗粒物危害（二）气态污染物二次污染物是指由一次污染物与大气中已有组分或几种一次污染物之间经过一系列化学或光化学反应生成的与一次污染物性质不同的新污染物质。主要污染物：SO2、SO3SO2是一种无色、具有刺激性气味的不可燃气体，是一种分布广、危害大的主要大气污染物。性质：有刺激性气味；SO2能与水反应生产亚硫酸；SO3能与水反应生成硫酸。1．硫化物SO2来源：燃煤及燃料油等含硫物质燃烧产生，其次是来自自然界，如火山爆发、森林起火等产生。1．硫化物危害：（a）对人体健康造成危害，二氧化硫对人体的结膜和上呼吸道粘膜有强烈刺激性，可损伤呼吸器管可致支气管炎、肺炎，甚至肺水肿呼吸麻痹，还有促癌作用。1．硫化物危害：（b）会形成硫酸烟雾，危害更大（c）对植物造成伤害，破坏叶面结构，使植物叶片变黄甚至枯死；1．硫化物（d）金属材料、房屋建筑、棉纺化纤织品、皮革纸张等制品容易引起腐蚀，剥落、褪色而损坏。1．硫化物危害：碳氧化物主要有两种物质，即CO和CO2。◌CO主要是由含碳物质不完全燃烧产生的、而天然源较少。◌CO是城市大气中数量最多的污染物（约占大气污染物总量的1/3）。主要来源：汽车尾气。2．碳氧化物CO是无色无臭的有毒气体，其化学性质稳定，对植物等会造成危害;高浓度的CO可以被血液中的血红蛋白吸收，对人体造成致命伤害。2．碳氧化物C02是大气中一种“正常”成分.参与地球上的碳平衡，它主要来源于生物的呼吸作用和化石燃料等的燃烧。CO2对整个地-气系统中的长波辐射收支平衡产生影响，并可能导致温室效应。2．碳氧化物空气中含氮的氧化物有:一氧化二氮（N2O）、一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）、三氧化二氮（N2O3）、四氧化二氮(N2O4)和五氧化二氮(N2O5)等多种化合物。3．氮氧化物来源：天然排放：土壤、海洋中有机物的分解，属于自然界的氮循环过程。人为活动排放：燃料燃烧、汽车尾气、生产使用硝酸的过程，如氮肥厂、有机中间体厂、有色及黑色金属冶炼厂等3．氮氧化物在高温燃烧条件下，NOX主要以NO的形式存在，最初排放的NOX中NO约占95%。但是，NO在大气中极易与空气中的氧发生反应，生成NO2，故大气中NOX普遍以NO2形式存在。3．氮氧化物危害：（a）毁坏棉花，尼龙等织物；（b）损害植物—使柑桔落叶、发生萎黄病和减产；（c）会导致光化学烟雾，形成酸雨。引起急性呼吸道病变。(d)消耗臭氧3．氮氧化物碳氢化合物包括：烷烃、烯烃和芳烃等复杂多样的物质组成。主要来源：自然源——生物分解；（CH4）人为源——不完全燃烧和有机物的挥发。4．碳氢化合物人为来源：石油燃料的不充分燃烧和石油类的蒸发过程。在石油炼制、石油化工生产中也产生多种碳氢化合物。燃油的机动车亦是主要的碳氢化合物污染源，交通线上碳氢化合物浓度与交通密度密切相关。4．碳氢化合物主要危害形成光化学烟雾碳氢化合物中的多环芳烃化合物，具有明显的致癌作用，已引起人们的密切关注。4．碳氢化合物五、废气中主要污染物的影响大气中的污染物对环境和人体都会产生很大的影响，历史上曾发生过著名的大气污染事件，八大公害事件中有五大公害属于大气污染事件，如日本的四日市哮喘病事件，英国的伦敦烟雾事件