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开放源类大气微粒子排放特性与控制技术研究

董希良

  目前,大气微粒子已成为我国许多大中城市环境空气中的首要污染物,对环境和人体健康危害严重。 大气微粒子的来源非常广泛,主要来源可分为固定源、开放源、移动源等,各种源类对城市环境空气中微粒子的贡献率不同。以济南为例,环境空气中首要污染物可吸入颗粒物浓度超过国家环境空气质量二级标准,在空气污染中的分担率为49.1%。在部分北方城市,开放源在可吸入颗粒物污染中的分担率达到了40-80%,是环境空气中可吸入颗粒物的主要来源。 开放源类是一种复合源类,具有源强不确定、排放随机和排放位置不定等特点。不同城市工业布局、能源结构、地理环境、气象条件和地形条件不同,开放源的组成也不同。因此,了解开放源类微粒子排放特性,对于改善城市人居环境、控制城市空气颗粒物污染具有重要的理论意义;对于落实可持续发展战略、实现国家“十二五”时期继续加强一次颗粒物排放控制的规划目标具有重要的现实意义。 以往的研究主要体现在对微粒子的基本理化特性、毒理学性质和微粒子的来源等方面,对于城市开放源类微粒子产生机理方面的研究较少。国内研究大多还是跟随国外的研究成果,研究水平停留在适应性研究方面。此外,国内针对有规律性、有组织性的微粒子污染源研究较多,特别是对电力、钢铁、采矿等行业的大型固定微粒子释放源的研究比较充分,而对城市开放源类释放的微粒子污染物研究相对薄弱。 本文选择对济南市大气颗粒物贡献较大的建筑尘、道路尘、黄河沙、裸露地面尘四种开放源作为研究对象,利用与维也纳工业大学合作开发建立的实验室微粒子控制模拟实验装置,采用粉体物料自由下落逸出随机粉尘的实验研究方法,讨论了在开放源类粉体物料自由下落过程中微粒子排放特性。并在一定动力因素条件下,探讨了物料微粒子含量、质量流量、含水率、样品种类、空气湿度、加湿流量、加湿压力等因素对开放源物料中微粒子排放率的影响。 实验结果表明,下落物料质量流量、空气湿度与微粒子排放率成幂指函数关系,随着质量流量、空气湿度的增加,微粒子排放率减小,且这种减小速度逐渐变慢。微粒子的粒径不同是对微粒子排放率影响最大的因素,粒径与微粒子排放率之间呈现指数关系。不同物料对微粒子排放率也有影响,裸露地面尘含有的微粒子最多,黄河沙最少,但裸露地面尘微粒子排放率最低,黄河沙微粒子排放率最高。含水率越高的样品,微粒子排放率越低,但含水率增加到1.34%之后物料物理特性发生明显变化,不再适用本项研究设定的条件。加湿方式是降低物料自由下落过程中微粒子排放率简单且有效的方法,在线加湿时,雾化喷头的空气压力和加水流量不同,微粒子排放率不同:当采用气水两相喷嘴,空气压力为0.3MPa时,微粒子排放率函数值最小;当加水流量为40mL/min时,微粒子排放率最低。 本文研究了在一定动力因素条件下开放源物料自由下落过程中微粒子的排放率;建立了微粒子含量、质量流量、含水率、样品种类、空气湿度、加湿流量、加湿压力等影响因素与微粒子排放率之间的数学模型,并利用SigmaPlot数学分析软件对方程进行优化;通过研究发现粒径是对样品自由下落过程中微粒子排放率影响最大的因素。所获结论对开放源类物料在转运、装卸、堆放等操作过程中大气微粒子的排放估算和综合防治具有重要的理论意义和应用价值。……   
[关键词]:开放源类;微粒子;自由下落;控制技术;排放模型
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:山东建筑大学2011年