環(huán)境工程學(xué)：第6次課 氣態(tài)污染物控制

1、第6次課氣態(tài)污染物控制環(huán)境工程學(xué) 1. 吸收法吸收法利用溶劑吸收廢氣中的CO2，然后把CO2從溶液中分離出來(lái)出來(lái)，再經(jīng)壓縮、冷卻后待進(jìn)一步處置。物理吸收與化學(xué)吸收比較，選擇性較低，分離效果差。但由于吸收劑再生時(shí)可以采用閃蒸，不需要再沸器，因此能耗低。一般用于不要求全部回收CO2的廢氣。化學(xué)吸收的吸收劑主要有碳酸鈉、碳酸鉀、乙醇胺及氨等水溶液?；瘜W(xué)吸收CO2的回收率較高，吸收劑揮發(fā)損失小，但流程中都有一個(gè)加熱解吸再生過(guò)程，消耗一定能量，特別適用于系統(tǒng)有充分余熱可以利用的場(chǎng)合。 2. 膜分離法 膜分離法利用CO2對(duì)某種特殊膜的滲透性能使之分離，特別適用于含CO2濃度大于20的天然氣處理，投資和運(yùn)行

2、費(fèi)用只相當(dāng)于胺吸收法的50，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便。但由于膜的性能存在不穩(wěn)定性，至今尚未在工業(yè)上廣泛應(yīng)用。此外，該技術(shù)用于燃煤鍋爐煙道氣，可脫除80的CO2，但能耗占用煤能耗的5070，目前經(jīng)濟(jì)上無(wú)法承受。CO2處置技術(shù) 3. 純氧/煙氣再循環(huán)燃燒此方法主要是針對(duì)煙氣中濃度較低CO2分離濃縮時(shí)消耗巨大能量這一問(wèn)題而提出的。電廠鍋爐采用純氧和再循環(huán)煙氣混合，組織煤粉燃燒。當(dāng)O2與再循環(huán)煙氣之比恒定時(shí)，循環(huán)結(jié)果使煙氣中CO2的體積分?jǐn)?shù)高達(dá)8090，然后處置或進(jìn)一步提純。該方法需要進(jìn)一步研究解決的問(wèn)題是，純氧鍋爐和大型空氣分離制氧設(shè)備的研制，以及降低制氧的過(guò)程的能量消耗。 4. 改變煤氣化聯(lián)合循環(huán) 在

3、煤氣化聯(lián)合循環(huán)的工藝流程中，用蒸汽(H2O)將CO轉(zhuǎn)化為H2和CO2。分流后的H2進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)燃燒，CO2送去壓縮、冷卻。此方法可脫除90的CO2，但發(fā)電成本將增加3050。 5. 低溫分離法 利用廢氣中CO2與其他成分氣體的不同物理性質(zhì)，采用適當(dāng)?shù)膲嚎s冷卻條件，使CO2液化分離。壓力較高就需要消耗較多的能量，但相應(yīng)冷凍的能量消耗較少。CO2處置技術(shù)研究表明，上述各種分離提純技術(shù)用于煙道氣脫除CO2的經(jīng)濟(jì)性，純氧/煙氣再循環(huán)燃燒法能量利用最有效，能耗為總?cè)济旱?631，而其他方法為50左右；該法的熱效率從沒(méi)有脫除CO2時(shí)的35僅降到2426，其他方法降到15左右。幾種方法對(duì)CO2的回收率均達(dá)9

4、0100。 目前，從廢氣中脫除出來(lái)的CO2，雖然有上述廣泛的商業(yè)用途，但應(yīng)用的數(shù)量有限，大部分仍需作進(jìn)一步的適當(dāng)處置，以防其重新逸入大氣?？梢圆扇〉奶幹梅椒òㄋ腿氲叵潞畬?、廢棄的井礦和洞穴以及深海等。這些方法都受到地理地質(zhì)條件的限制，主要是容納空間。 送入地下含水層的CO2或是溶于封閉的地下水中，或是以高密度的CO2貯存于地質(zhì)封閉區(qū)內(nèi)。CO2送入超過(guò)800m深度，即以超臨界高密度相存在。此方法處置費(fèi)用較高。送入各種廢棄的井礦或地下洞穴進(jìn)行處置，方法簡(jiǎn)單，費(fèi)用最低，但前提是必須有這類(lèi)孔洞的存在。 深海具有最大的容納量，是處置CO2最優(yōu)場(chǎng)所。在3000m深度時(shí)，CO2的密度比海水還大，因而會(huì)沉

5、入海底，擴(kuò)散或沉積，直到溶解。實(shí)際上，在200m深度時(shí)，CO2的密度就較高，它與海水還會(huì)形成含水固形物CO26H20或CO28H20，其密度比液體CO2和海水都大，會(huì)繼續(xù)下沉。此方法處置費(fèi)用不是很高，需要研究的問(wèn)題是CO2送入合適深度以及對(duì)海洋環(huán)境的長(zhǎng)遠(yuǎn)影響。各種處置方案費(fèi)用都比從廢氣中分離提純CO2費(fèi)用低。只要控制100年內(nèi) CO2不重返大氣，處置費(fèi)用合適，即可采用。CO2處置技術(shù)主要?dú)鈶B(tài)污染物的治理技術(shù)（二）機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣的綜合治理 汽車(chē)及其他機(jī)動(dòng)車(chē)排放的污染物與燃料性質(zhì)和燃燒方式有關(guān)。對(duì)于預(yù)混燃燒的點(diǎn)燃式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)主要是NOx、CO和碳?xì)浠衔颒C，而采用擴(kuò)散燃燒的壓燃式柴油發(fā)動(dòng)機(jī)還會(huì)產(chǎn)生碳

6、煙及顆粒物等。NOx是高溫燃燒時(shí)的熱力型，CO、HC和碳煙則是因燃燒不完全所產(chǎn)生。主要?dú)鈶B(tài)污染物的治理技術(shù)影響污染物產(chǎn)生的最重要因素是燃燒時(shí)的燃空當(dāng)量比(實(shí)際油氣比/理論油氣比)，汽油內(nèi)燃機(jī)中NO，CO和HC的濃度與的變化關(guān)系如圖436所示。發(fā)動(dòng)機(jī)在接近理論空燃比或略富燃料條件下，才能保證平穩(wěn)可靠。雖然污染物隨著混氣變貧而減少，但當(dāng)空燃比約大于17時(shí)，過(guò)貧的混氣就不易著火，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定工作，并使大量燃料未經(jīng)完全燃燒排放，則未燃HC急劇增大。在富燃料條件下，由于缺氧，NO減少而CO和HC增加。一般，巡航狀態(tài)下采用較貧混氣燃燒，則NO適中，HC和CO較少；冷發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，因系統(tǒng)溫度低必須增加供

7、油量，處于富燃狀態(tài)，致使CO和HC濃度增大；發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到最大功率時(shí)在理論空燃比下工作，此時(shí)NO濃度有最大值。可見(jiàn)，機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣的排放控制十分復(fù)雜和困難，主要是通過(guò)控制燃燒、改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)和尾氣凈化等技術(shù)來(lái)解決。主要?dú)鈶B(tài)污染物的治理技術(shù)1. 分層燃燒分層燃燒的實(shí)質(zhì)是采用上述的濃淡燃燒原理，其基本結(jié)構(gòu)有圖4-37所示的直接噴射（如德士古公司TCP系統(tǒng)，福特公司PROCO系統(tǒng)）和副燃燒室（如本田公司CVCC系統(tǒng)，大眾公司PCI系統(tǒng)）兩種型式。圖4-37(a)是依靠進(jìn)氣渦流或采用機(jī)械方式，使進(jìn)入氣缸內(nèi)的混合氣實(shí)現(xiàn)濃度的依次分層；圖4-37(b)則是設(shè)置預(yù)燃室達(dá)到分層進(jìn)氣目的。在燃燒室內(nèi)，空燃比為1213.5易

8、于點(diǎn)燃的濃混合氣聚積在火花塞周?chē)?，以確?？煽康闹饤l件，而其余大部分區(qū)域充滿稀混合氣，使總的平均空燃比保持在18以上。汽油機(jī)工作時(shí)，火花塞首先點(diǎn)燃濃混合氣，然后利用燃燒后產(chǎn)生的高溫、高壓和氣流運(yùn)動(dòng)，使火焰迅即向稀混合氣區(qū)域傳播和擴(kuò)散，從而保證穩(wěn)定的燃燒。由于采取缺氧的過(guò)濃燃燒和大空氣量的過(guò)稀燃燒，分層燃燒降低了燃燒溫度，使得NOx降低。貧燃區(qū)域氧量充分、混合良好，使得CO減少，HC的排放被抑制。為了進(jìn)一步降低污染物的排放，分層燃燒系統(tǒng)通常與廢氣再循環(huán)和尾氣凈化裝置配合使用。主要?dú)鈶B(tài)污染物的治理技術(shù) 2. 稀混合氣燃燒技術(shù) 該技術(shù)用于現(xiàn)有汽油機(jī)的改造。它對(duì)原燃燒室的結(jié)構(gòu)略作變動(dòng)，改善混合氣的形成

9、和分配，實(shí)現(xiàn)平均空燃比在20以上的稀混合氣的穩(wěn)定燃燒，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和減少排污。一種方法是在氣缸蓋上增設(shè)副室，火花塞位于主燃燒室和副室的連接通道處，壓縮過(guò)程中的均勻稀混合氣從主燃燒室進(jìn)入副室，在那里燃燒后再以火焰噴流形式噴向主燃燒室。另一種方法是在一個(gè)燃燒室內(nèi)設(shè)置兩個(gè)火花塞，同時(shí)點(diǎn)火使其燃燒，增大整體燃燒速率。 3 控制燃燒的其他技術(shù) 控制燃燒條件的措施還有：采用汽油噴射技術(shù)。采用噴射供油方式，尤其是電控噴射系統(tǒng)，可以按照發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)工況精確控制混合氣的空燃比，以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的低排放水平。改進(jìn)點(diǎn)火系統(tǒng)。延長(zhǎng)火花持續(xù)時(shí)間或采用高能點(diǎn)火系統(tǒng)，增大點(diǎn)火能量，則可擴(kuò)大著火范圍以實(shí)現(xiàn)稀混合氣穩(wěn)定燃

10、燒，有利于減少CO和HC的排放。廢氣再循環(huán)。將一部分廢氣從排氣管引入進(jìn)氣系統(tǒng)，可以降低燃燒溫度，有效抑制NOx的生成。廢氣再循環(huán)率一般應(yīng)小于(2025)，否則汽油機(jī)的工作性能會(huì)急劇惡化。主要?dú)鈶B(tài)污染物的治理技術(shù) 4 尾氣凈化由于燃料燃燒條件隨汽車(chē)行駛狀態(tài)的變化很大，為保證汽油機(jī)高效穩(wěn)定的工作，一般都離不開(kāi)對(duì)尾氣的凈化。尾氣凈化的方法有： （1）空氣噴射。在排氣門(mén)出口注入新鮮空氣，使高溫尾氣中的CO和HC與空氣混合而被燃燒凈化。噴射的空氣要適量，與混合氣的濃度有關(guān)，過(guò)多會(huì)使排氣冷卻降溫，達(dá)不到凈化效果。此方法常與下面兩種方法結(jié)合使用。 （2）熱反應(yīng)器。這是一個(gè)設(shè)置在排氣管出口上促進(jìn)氧化反應(yīng)的絕熱

11、裝置。尾氣進(jìn)入熱反應(yīng)器后，在充分有氧條件下，CO和HC生成CO2和H2O。溫度在600以上時(shí)，凈化效率很高。此方法可直接用于稀混合氣。在濃混合氣的條件下，向排氣口噴入二次空氣，可以進(jìn)一步提高熱反應(yīng)器的凈化效率。 (3)催化反應(yīng)器。在有氧條件下，氧化催化反應(yīng)器可以使排氣中的CO及HC在較低溫度(約300)時(shí)進(jìn)行快速的氧化反應(yīng)： HCO2CO2H2O 2COO22CO2 主要?dú)鈶B(tài)污染物的治理技術(shù)催化反應(yīng)工藝如圖438所示。氧化催化劑一般采用以AlO3為載體的鉑、鈀等貴金屬或其氧化物，它不能使NOx減少，因此一般發(fā)動(dòng)機(jī)在過(guò)富或過(guò)貧的空燃比條件下工作以抑制NOx的生成。貧燃條件下，排氣中一般都有剩余的

12、氧氣，只需供給少量空氣即可；富燃條件時(shí)，必須向排氣噴入二次空氣，以保證反應(yīng)順利進(jìn)行。由于上述反應(yīng)為放熱反應(yīng)，催化劑一般采用以Al2O3為載體的鉑、鈀等貴金屬或其氧化物。當(dāng)溫度超過(guò)400時(shí)，該裝置對(duì)HC和CO的凈化效率可達(dá)9598。但在溫度低于250300時(shí)，催化劑的轉(zhuǎn)換效率急劇下降（車(chē)輛啟動(dòng)時(shí)排放大）。采用三元催化反應(yīng)器可以對(duì)汽油機(jī)排氣中的CO，HC及NOx進(jìn)行綜合處理。催化劑的活性成分為銠和鉑，銠對(duì)NOx的還原性能最高，而鉑則對(duì)CO和HC的氧化活性好。因此，鉑銠系催化劑同時(shí)具有氧化和還原作用，可以使排氣中的CO和HC作為還原劑使NOx還原成N2，其本身氧化為CO2和H2O： 4NOCH42N

13、2CO22H2O 2NO2CO2CO2N2 主要?dú)鈶B(tài)污染物的治理技術(shù) 三元催化反應(yīng)器的凈化效率與空燃比密切相關(guān)，如圖4-39所示。由圖可見(jiàn)，當(dāng)空燃比處于富燃料時(shí)，HC和CO凈化效率變差，而當(dāng)空燃比處于貧燃料時(shí)，則NO凈化效率下降。因此，為了能同時(shí)高效凈化三個(gè)成分，空燃比的允許范圍較窄，要求精確控制在0.25左右，如果配備電控燃料噴射可獲得最佳的凈化效果。該裝置凈化效果及經(jīng)濟(jì)性較好，但成本較高，精密控制空燃比的方法還需深入研究。柴油機(jī)一般采用選擇性催化還原系統(tǒng)(SCR)降低NOx。將適量的濃度為40的尿素水溶液噴入排氣管的催化反應(yīng)器中，與NOx反應(yīng)生成H2O和N2。在最佳反應(yīng)溫度300450時(shí)，

14、SCR系統(tǒng)可使顆粒減少50，NOx降低(9095)。主要?dú)鈶B(tài)污染物的治理技術(shù) 5. 柴油機(jī)碳煙的凈化 碳煙是柴油機(jī)在高壓燃燒條件下，不完全燃燒時(shí)形成的以碳為主要成分的固態(tài)微小顆粒。可以采用以下的方法控制碳煙的排放。 （1）柴油摻水乳化。柴油中摻入水和乳化劑形成均質(zhì)乳化油。在燃燒過(guò)程中，由于水分的汽化，以及水分與燃油中碳原子發(fā)生的水煤氣反應(yīng)會(huì)吸收大量的熱量，使燃燒最高溫度下降，減少NOx的生成，但CO和HC的排放有所增加。此外，水分的汽化使乳化油滴的體積急劇膨脹，產(chǎn)生“微爆”，促使油滴細(xì)化及其與空氣的良好混合，改善了燃燒條件，從而降低了碳煙濃度。柴油摻水量一般不超過(guò)20，以免柴油機(jī)工作性能惡化。

15、該法受到燃油變質(zhì)及有關(guān)零部件銹蝕的限制。 （2）燃料添加劑。研究表明，在燃料中加入0.5的油溶性鋇族金屬添加劑，可以減少50的碳煙濃度。因此，選用恰當(dāng)?shù)娜剂咸砑觿?，抑制碳煙效果明顯。 （3）碳煙凈化裝置。在排氣系統(tǒng)中裝設(shè)附有催化劑的金屬網(wǎng)凈化器，排氣通過(guò)時(shí)，可以利用CO和HC的氧化反應(yīng)熱使碳煙顆粒燃燒。 以上各種方法應(yīng)謹(jǐn)慎組配，以免在降低NOx排放時(shí)引起HC、CO和顆粒排放的增加。大氣污染物的稀釋法控制技術(shù)一、影響污染物在大氣中擴(kuò)散 的氣象因素二、煙氣抬升高度三、污染物落地濃度四、煙囪計(jì)算出現(xiàn)逆溫時(shí)，好像一個(gè)蓋子阻礙它下面的污染物質(zhì)擴(kuò)散，對(duì)大氣污染擴(kuò)散影響極大，因此許多大氣污染事件都發(fā)生在具有

16、逆溫層與靜風(fēng)的氣象條件下。影響污染物在大氣中擴(kuò)散 的氣象因素大氣穩(wěn)定度與天氣現(xiàn)象、時(shí)空尺度及地理?xiàng)l件密切相關(guān)，其級(jí)別的準(zhǔn)確劃分非常困難。 污染物的稀釋法控制一、影響污染物在大氣中擴(kuò)散 的氣象因素二、煙氣抬升高度三、污染物落地濃度四、煙囪計(jì)算煙氣抬升高度霍蘭德(Holland)公式 ：P559(三版)污染物的稀釋法控制一、影響污染物在大氣中擴(kuò)散 的氣象因素二、煙氣抬升高度三、污染物落地濃度四、煙囪計(jì)算污染物落地濃度熏煙型。與爬升型相反，熏煙型為大氣某一高度的上部處于穩(wěn)定狀態(tài)，即0，d，而下部為穩(wěn)定狀態(tài)，即0，d時(shí)出現(xiàn)的煙流運(yùn)動(dòng)型態(tài)。若排放源在這一高度附近，上部的逆溫層好像一個(gè)蓋子，使煙流的向上擴(kuò)

17、散受到抑制，而下部的湍流擴(kuò)散比較強(qiáng)烈，也稱(chēng)為漫煙型煙云。這種煙云多出現(xiàn)在日出之后，近地層大氣輻射逆溫消失的短時(shí)間內(nèi)，此時(shí)地面的逆溫已自下而上逐漸被破壞，而一定高度之上仍保持逆溫。這種煙流迅速擴(kuò)散到地面，在接近排放源附近區(qū)域的污染物濃度很高，地面污染最嚴(yán)重。 污染物的稀釋法控制一、影響污染物在大氣中擴(kuò)散 的氣象因素二、煙氣抬升高度三、污染物落地濃度四、煙囪計(jì)算設(shè)計(jì)煙囪高度首先要考慮所用公式是否適當(dāng)，能否代表實(shí)際的煙流擴(kuò)散型式，其次是選擇合理的計(jì)算參數(shù)。（1）計(jì)算公式。煙囪高度設(shè)計(jì)中，選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算公式是準(zhǔn)確確定煙囪高度的必要條件。除了上述介紹的以外，還有一些計(jì)算公式。這些公式對(duì)地形地貌及氣象條件

18、的依賴(lài)性很強(qiáng)，且計(jì)算結(jié)果差別也很大。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際狀況，考慮可能出現(xiàn)的最不利的氣象條件，以及地面最大濃度的數(shù)值、出現(xiàn)的頻率與持續(xù)時(shí)間，從而選擇適合相應(yīng)條件的計(jì)算公式。影響煙囪設(shè)計(jì)高度的因素?zé)焽栌?jì)算2）氣象參數(shù)。主要的氣象參數(shù)有風(fēng)速和擴(kuò)散參數(shù)。 近地面的風(fēng)速是影響大氣擴(kuò)散和煙囪高度的重要因素。如前所述，隨著風(fēng)速的增大，一方面增強(qiáng)了大氣對(duì)污染物擴(kuò)散稀釋的能力，直接使地面最大濃度值減??；另一方面減小了煙流的抬升高度，降低了煙囪有效高度，反而使地面最大濃度值增大。因此，當(dāng)煙囪的幾何高度一定時(shí)，地面最大濃度將隨風(fēng)速由小增大而出現(xiàn)最大值，如圖521所示。影響煙囪設(shè)計(jì)高度的因素?zé)焽栌?jì)算若按危險(xiǎn)風(fēng)速或地

19、面絕對(duì)最大濃度要求設(shè)計(jì)煙囪高度，實(shí)際風(fēng)速下地面濃度均不會(huì)超標(biāo)，但煙囪高、投資大；若按平均風(fēng)速或地面最大濃度要求來(lái)設(shè)計(jì)，則煙囪較矮，可節(jié)省費(fèi)用，但風(fēng)速小于平均風(fēng)速時(shí)，地面濃度可能超標(biāo)。因此對(duì)于不同的地區(qū)，應(yīng)當(dāng)考慮一個(gè)合理的計(jì)算風(fēng)速。 （3）煙流出口速度vS。污染物地面最大濃度隨煙囪的高度和出口煙氣流速的增加而降低。為了保證在煙囪高度處的平均風(fēng)速u(mài)較大的情況下，不因過(guò)分降低煙氣抬升高度而造成局部污染濃度過(guò)高，一般要求vS/u1.5。當(dāng)有幾個(gè)煙源相距較近時(shí)，可采用集合式的單座煙囪以提高vS?？紤]到設(shè)備運(yùn)行有先后或啟停時(shí)的vS不致過(guò)低，還可采用多筒集合式煙囪排放。但在集合溫度相差較大的煙囪排煙時(shí)，要認(rèn)

20、真考慮。應(yīng)當(dāng)注意的是，如果煙流抬升高度主要取決于熱力抬升，則過(guò)高的vS對(duì)煙流抬升的作用并不大，反而增大了煙氣流動(dòng)的阻力。根據(jù)煙氣流速度即可計(jì)算煙囪出口截面的內(nèi)直徑。（4）煙氣的干、濕沉降。為避免出現(xiàn)煙氣的干、濕沉降現(xiàn)象，以及煙流受建筑物背風(fēng)面渦流區(qū)影響，從而增加煙囪附近地區(qū)的污染濃度，要求煙囪與附近建筑物相距約20倍煙囪高度的距離，其高度不得低于周?chē)ㄖ锔叨鹊?.5倍。對(duì)于排放生產(chǎn)性粉塵的煙囪，其高度從地面算起應(yīng)當(dāng)大于15m，排氣口高度應(yīng)高于主廠房最高點(diǎn)3m以上，煙流出口速度vS2030m/s.此外，還可以考慮改進(jìn)煙囪結(jié)構(gòu)。例如，在煙囪出口處安裝一個(gè)帽沿狀的，向外延伸的尺寸不小于煙囪出口直徑

21、的水平圓盤(pán)；將煙囪出口段設(shè)計(jì)成文丘里噴管形狀以提高煙氣的動(dòng)力抬升高度，但不應(yīng)過(guò)分增大阻力。影響煙囪設(shè)計(jì)高度的因素?zé)焽栌?jì)算煙囪計(jì)算 （5）煙囪的散熱。了提高出口煙氣溫度，增加進(jìn)煙氣的熱力抬升能力，在煙囪設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)考慮盡量減少煙道與煙囪的散熱損失。例如，一座中型火電廠的排煙溫度為150左右，如果風(fēng)速為5 m/s，每提高1煙氣溫度，可使抬升高度增加約1.5m。 總之，煙囪設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)綜合考慮各種因素的影響，才能得到較合理的設(shè)計(jì)方案。煙囪排放條件為：出口內(nèi)徑3m，出口速度15m/s，排放溫度140，大氣溫度17 ，計(jì)算煙氣抬升高度。設(shè)計(jì)風(fēng)速取3m/s；煙囪計(jì)算解：H=15*3/3*(1.5+2.7*(1

22、40+273.15)-(17+273.15)/(140+273.15)*3)=58.67m；廠址的選擇廠址選擇是一個(gè)需要綜合性考慮的問(wèn)題，涉及到社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)等各個(gè)領(lǐng)域。從大氣環(huán)境保護(hù)的角度出發(fā)，合理的廠址應(yīng)是本底環(huán)境中的污染物濃度低，大氣對(duì)污染物的擴(kuò)散稀釋能力強(qiáng)，以及所排放的污染物應(yīng)被輸送到對(duì)人類(lèi)居住區(qū)域影響小或污染危害輕的地方。這里僅對(duì)氣象條件和地形狀況對(duì)廠址選擇的影響進(jìn)行討論。 1. 本底環(huán)境濃度 本底環(huán)境濃度是指某地區(qū)現(xiàn)有的某些污染物的濃度水平，又稱(chēng)作背景濃度。顯然，已超過(guò)國(guó)家大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的地區(qū)不宜再建排放這些污染物的新廠。雖然有些地方本底環(huán)境濃度沒(méi)有超標(biāo)，但加上擬建廠的排

23、放物后濃度將會(huì)超標(biāo)，而且在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)無(wú)法克服，也不宜建廠。因此，廠址應(yīng)選擇本底環(huán)境濃度小的地區(qū)。 2. 風(fēng)向和風(fēng)速?gòu)S址選擇應(yīng)考慮風(fēng)對(duì)附近的生活區(qū)、工作區(qū)以及農(nóng)作物區(qū)的影響，尤其是風(fēng)向及其出現(xiàn)的頻率與這些區(qū)域的關(guān)系。如果依據(jù)地區(qū)的風(fēng)向頻率圖，其考慮原則如下：廠址應(yīng)設(shè)置在居住區(qū)等主要污染受體最小頻率風(fēng)向的上側(cè)，排放量大或廢氣毒性大的企業(yè)應(yīng)盡可能設(shè)在最小頻率風(fēng)向的最上側(cè)，使居住區(qū)受污染的時(shí)間達(dá)到最少；應(yīng)盡量減少各企業(yè)之間發(fā)生重疊污染，不宜將各污染源布置在最大頻率風(fēng)向一致的直線上；污染源應(yīng)盡可能設(shè)置在對(duì)農(nóng)作物和經(jīng)濟(jì)作物損害最小的生長(zhǎng)季節(jié)的最大頻率風(fēng)向的下游。廠址的選擇 此外，由于大氣污染的危害程度

24、與污染的停留時(shí)間和濃度兩個(gè)因素有關(guān)，而風(fēng)速與濃度成反比，所以影響大氣污染物擴(kuò)散稀釋的另一重要因素是風(fēng)速。如果僅考慮按風(fēng)向頻率布局，只能保證居民區(qū)受污染的時(shí)間最短，但不能確保該區(qū)域受到的污染程度最輕，因此在確定污染源與和被污染區(qū)的相對(duì)位置時(shí)，可定義一個(gè)污染系數(shù)來(lái)綜合考慮風(fēng)向頻率f和平均風(fēng)速u(mài)兩個(gè)因素： f/u （444） 上式表明，某方位的風(fēng)速大而風(fēng)向頻率小，該方位的污染系數(shù)就小，則其下風(fēng)向的大氣污染程度就輕。因此，污染源應(yīng)該設(shè)在使污染地區(qū)的污染系數(shù)達(dá)到最小的方位上風(fēng)向。表55為測(cè)定各方位風(fēng)向頻率和風(fēng)速后的污染系數(shù)計(jì)算實(shí)例，表中的相對(duì)污染系數(shù)為某方位污染系數(shù)與各方位污染系數(shù)之和的比值，并將各方位

25、的污染系數(shù)在圖上連接后，得到圖522所示的污染系數(shù)玫瑰圖。通過(guò)對(duì)實(shí)例的分析可以判斷，如僅考慮風(fēng)向頻率，廠址應(yīng)設(shè)置在東邊，但從污染系數(shù)的大小來(lái)看，廠址就應(yīng)選擇在西北方向。可見(jiàn)，污染系數(shù)是選擇廠址的重要判斷依據(jù)。廠址的選擇 但是，污染系數(shù)沒(méi)有考慮風(fēng)速對(duì)煙流抬升的影響，即排放源下風(fēng)向污染程度最輕的地方并非總是污染系數(shù)值為最小。由上述討論可知，隨著風(fēng)速的增大，一方面使大氣污染物的擴(kuò)散稀釋能力增強(qiáng)，直接減小地面最大濃度；另一方面使煙流抬升高度減小，反而增大了地面最大濃度，而風(fēng)速達(dá)到危險(xiǎn)風(fēng)速時(shí)，地面出現(xiàn)絕對(duì)最大濃度。所以，只有當(dāng)風(fēng)速超過(guò)危險(xiǎn)風(fēng)速后，才出現(xiàn)風(fēng)速越大，地面濃度越小的現(xiàn)象，見(jiàn)圖521。對(duì)于中、矮

26、煙囪，煙流抬升較弱，危險(xiǎn)風(fēng)速只有12 m/s，此時(shí)仍可用污染系數(shù)來(lái)考慮廠址的選擇。但對(duì)抬升高度很高的發(fā)電廠、冶煉廠，危險(xiǎn)風(fēng)速非常高，可能超過(guò)10m/s，如果風(fēng)速小于危險(xiǎn)風(fēng)速，隨著風(fēng)速增大，地面濃度反而增高，因此不能僅利用污染系數(shù)估算污染的程度，還要根據(jù)煙流特性和氣象資料進(jìn)行分析計(jì)算。對(duì)于靜風(fēng)(u1.0m/s)和微風(fēng)(u12m/s)出現(xiàn)頻率高，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的地區(qū)，由于大氣的擴(kuò)散能力差，容易引起大氣中污染物的濃度增高而造成污染。因此要統(tǒng)計(jì)靜風(fēng)頻率和靜風(fēng)的持續(xù)時(shí)間，繪制出靜風(fēng)持續(xù)時(shí)間頻率圖進(jìn)行分析，盡量避免在全年靜風(fēng)頻高或靜風(fēng)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的地方建廠。對(duì)于地形復(fù)雜的山區(qū)，隨著地形高度的不同，風(fēng)向風(fēng)速變化很

27、大，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)點(diǎn)繪出局部污染系數(shù)玫瑰圖。廠址的選擇 3. 溫度層結(jié) 近地層大氣溫度層結(jié)對(duì)污染物的擴(kuò)散稀釋過(guò)程影響極大。選擇廠址時(shí)，可以利用已有的氣象資料，按照帕斯奎爾法或其它方法對(duì)大氣穩(wěn)定度級(jí)別出現(xiàn)的頻率進(jìn)行分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，并繪制相應(yīng)的圖表。尤其要收集有關(guān)逆溫情況的資料，如出現(xiàn)時(shí)的頻率和持續(xù)時(shí)間，發(fā)生的高度、厚度以及強(qiáng)度等，特別要注意逆溫與靜風(fēng)或微風(fēng)同時(shí)出現(xiàn)的情況。 離地面200300m以?xún)?nèi)的逆溫對(duì)大多數(shù)低矮煙源影響很大，由于此時(shí)地面風(fēng)速都較小，污染物擴(kuò)散稀釋緩慢，往往在排放源附近造成很高的污染物濃度，因此具有低矮排放源的工廠不宜建在近地層出現(xiàn)逆溫頻率高、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的地區(qū)。如果排放源的有效高度高于近地逆溫層的頂部，污染物難以向下運(yùn)動(dòng)，將產(chǎn)生爬升型擴(kuò)散，對(duì)防止污染最為有利。如果高大煙源位于逆溫層內(nèi)，在逆溫消解時(shí)會(huì)產(chǎn)生短時(shí)間的熏煙型污染，其它時(shí)間一般不會(huì)使煙源附近出現(xiàn)高濃度污染，但擴(kuò)散速度緩慢，污染范圍較大，遠(yuǎn)距離地面濃度偏高。 上部逆溫主要對(duì)高大煙源擴(kuò)散的影響較大，即使增加煙囪高度也不能明顯降低污