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环境工程视角下大气污染多污染物协同治理技术研究

赵铭铭
  
科创媒体号
2025年47期
朝阳市生态环境局朝阳县分局

摘要:从环境工程视角出发,研究大气污染多污染物协同治理技术。分析多污染物特征与相互作用机制,探讨现有协同治理技术的原理、效果及局限性。提出优化策略,以提升治理效率与质量,为改善大气环境质量、实现可持续发展提供技术支撑与理论参考。

关键词:环境工程;大气污染;多污染物协同治理技术

引言:随着工业化与城市化进程加快,大气污染问题愈发严峻,多污染物共存且相互作用。传统单一污染物治理技术存在局限性,难以满足实际需求。从环境工程视角开展多污染物协同治理技术研究,对于有效控制大气污染、改善环境质量具有重要的现实意义。

1.大气污染多污染物特征分析

大气污染中的多污染物具有复杂的特征。在中国,随着工业化和城市化进程的快速推进,多种污染物并存的现象十分普遍。从来源上看,工业生产过程如钢铁、化工、水泥等行业会排放出大量的颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等污染物。这些污染物在大气中的浓度水平因地区而异,例如在一些重工业集中的地区,污染物浓度往往较高。不同污染物的化学性质也各不相同,颗粒物具有不同的粒径分布,细颗粒物能够长时间悬浮在空气中,并且容易吸附其他污染物,从而对人体健康和环境产生更严重的危害。二氧化硫是一种酸性气体,会导致酸雨的形成,影响土壤、水体和建筑物等。氮氧化物除了参与酸雨形成外,还在光化学烟雾的形成过程中起着关键作用。多种污染物之间还存在着相互作用,例如颗粒物与气态污染物之间的吸附和催化反应,这种相互作用会影响污染物的迁移、转化和归宿,增加了治理的难度。

2.现有协同治理技术研究

2.1物理协同治理技术原理

物理协同治理技术基于物理原理对大气中的多污染物进行治理。在中国的大气污染治理中,物理协同治理技术发挥着重要作用。其中,除尘技术是常见的物理治理手段之一。例如静电除尘,它利用电场使颗粒物带电,然后在电场力的作用下将颗粒物收集到电极上。这种技术对于去除工业废气中的颗粒物效果显著,特别是对于较大粒径的颗粒物,去除效率较高。同时,将静电除尘与其他物理技术如旋风除尘相结合,可以实现对不同粒径颗粒物的协同治理。旋风除尘通过旋转气流使颗粒物在离心力的作用下与气流分离,对于较大粒径、较重的颗粒物有较好的去除效果。两者协同使用时,旋风除尘可以作为前置处理,去除较大粒径的颗粒物,减轻静电除尘的负荷,从而提高整体的除尘效率。此外,吸附技术也是物理协同治理的重要组成部分。活性炭等吸附剂具有较大的比表面积,能够吸附大气中的挥发性有机物(VOCs)等污染物。

2.2化学协同治理技术效果

化学协同治理技术在中国的大气污染治理中展现出特定的效果。化学吸收是一种常用的化学协同治理技术,例如对于二氧化硫和氮氧化物的治理。以湿法脱硫脱硝技术为例,通过向废气中喷入含有化学试剂的吸收液,如石灰石-石膏法脱硫中利用石灰石浆液吸收二氧化硫,生成亚硫酸钙,然后进一步氧化为硫酸钙。在这个过程中,通过向吸收液中添加一些特殊的化学物质,可以实现对氮氧化物的部分吸收。这种化学协同治理技术能够在一个系统中同时处理多种污染物,减少了处理设备的占地面积和运行成本。化学催化氧化也是化学协同治理的有效方式。在处理VOCs方面,利用催化剂将VOCs氧化为二氧化碳和水。在一些实际应用中,通过优化催化剂的组成和反应条件,可以使催化剂同时对多种VOCs具有较好的氧化效果,并且能够与其他化学治理技术协同作用。

2.3生物协同治理技术应用

生物协同治理技术在中国的大气污染治理中有广泛的应用前景。生物过滤是生物协同治理技术的典型代表。在处理低浓度的VOCs方面,生物过滤利用微生物的代谢作用将污染物转化为无害物质。微生物附着在填料上形成生物膜,当含有VOCs的废气通过生物滤床时,VOCs被生物膜中的微生物吸附并分解。在中国的一些印刷、涂装等行业,由于废气中VOCs浓度相对较低,生物过滤技术得到了较好的应用。而且,生物协同治理技术还可以与其他技术协同使用。例如,在一些城市污水处理厂的臭气治理中,先利用物理化学方法对臭气进行预处理,去除其中的颗粒物和部分高浓度的酸性气体,然后再采用生物过滤技术处理剩余的低浓度臭气。

3.协同治理技术优化策略

3.1技术集成与创新

在中国大气污染多污染物协同治理的背景下,技术集成与创新至关重要。技术集成是将现有的物理、化学和生物治理技术根据不同的污染物组合和治理需求进行整合。例如,在大型工业企业的废气治理中,可以将静电除尘、化学吸收和生物过滤技术集成在一起。首先利用静电除尘去除废气中的大部分颗粒物,然后通过化学吸收处理其中的酸性气体和部分氮氧化物,最后采用生物过滤进一步处理残留的VOCs等污染物。这样的集成系统能够充分发挥各种技术的优势,提高对多污染物的治理效率。创新方面,需要不断研发新的治理材料和技术方法。在材料创新上,开发新型的吸附剂和催化剂是关键。

3.2运行参数优化

运行参数优化对于大气污染多污染物协同治理技术的效果提升具有重要意义。以化学协同治理技术中的脱硫脱硝系统为例,吸收液的浓度是一个关键的运行参数。在中国的一些燃煤电厂,通过精确调整石灰石-石膏法脱硫中石灰石浆液的浓度,可以提高二氧化硫的吸收效率。如果浓度过低,吸收反应不完全;浓度过高,则可能导致设备结垢等问题。反应温度也是一个重要参数,在化学催化氧化治理VOCs的过程中,不同的催化剂在特定的温度范围内具有最佳的活性。因此,根据所选用的催化剂,精确控制反应温度,可以提高对VOCs的氧化效率。对于物理协同治理技术中的吸附过程,吸附剂的再生温度是影响吸附-再生循环效率的重要参数。合理确定吸附剂的再生温度,既能保证吸附剂的有效再生,又能降低能源消耗。

3.3政策与管理保障

在中国,政策与管理保障是大气污染多污染物协同治理技术有效实施的重要支撑。从政策层面来看,国家制定了一系列严格的大气污染排放标准,这些标准明确规定了不同行业、不同污染物的排放限值。例如,针对电力、钢铁、水泥等重点行业,制定了颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等污染物的超低排放限值,这促使企业积极采用协同治理技术来满足排放要求。同时,政府还出台了相关的经济激励政策,如环保补贴、税收优惠等。对于采用先进协同治理技术的企业给予财政补贴,降低企业的治理成本;对环保型企业给予税收减免,鼓励企业加大在大气污染治理方面的投入。在管理方面,加强环境监管力度是关键。环保部门通过建立完善的监测网络,对大气污染物的排放进行实时监测。在中国的许多城市,已经建立了覆盖全市的空气质量监测站点,能够准确监测各种污染物的浓度变化。

结束语:环境工程视角下的大气污染多污染物协同治理技术研究具有重要价值。通过对多污染物特征分析、现有技术研究及优化策略探讨,为大气污染治理提供了新思路。未来需持续深入研究,推动协同治理技术发展,实现大气环境质量的有效改善。

参考文献

[1]路红娟.市区大气污染现状及治理对策分析[J].山西化工,2024,44(05):268-269+272.

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