多功能催化氧化降解局部雾霾尘硝系统的制作方法

本发明属于降解局部大气雾霾尘硝技术领域，尤其是涉及一种多功能催化氧化降解局部雾霾尘硝系统。

背景技术：

一、当前局部地区雾霾持续高发

雾霾PM2.5的名词是近二十几年来出现，自古以来风霜雨雪，露雾霓虹的发生是自然环境地理气象，自古就有漫天大雾伸手不见五指。2016年12月以来我国从北向南发生了大面积空气污染情况，包括华北、华东、华南及甘肃新疆西北等省份。工信部雷文处长说：雾霾PM2.5源于大型发电厂、钢铁厂、化工厂、工业炉窑等燃煤锅炉烟气、汽车排放废气以及飞机船舶废气，雾霾来自工业中排放的二氧化硫占全国90％，氮氧化物占70％，烟尘占85％，汞乃至被忽略的多环芳烃化合物是PM2.5的原始结构，且不易降解。空气中的雾霾以微克/立方米计量，2015年我国煤碳消费量为36.98亿吨，这意味着多环芳烃化合物每年的释放量高达5.55亿吨进入人类的生活环境中，这些物质的沸点极低、极易在大气中散发。

2016年12月18日报道雾霾消息发布北方的大量工业地区涉及4.6亿人，其中2亿人遭遇的空气污染，2016年12月26日北京的PM2.5高达400多，首都机场100多架航班取消，1200家企业停产或减产，新华社2016年12月19日石家庄今天PM2.5一度突破1000微克，而世界卫生组织建议的空气质量标准是平均每立方米10微克。环保部总工王金南表示，中国投入1.75万亿元才能完成“大气十条”所确定的治理污染目标，环保部公众环境研究主任马军说，目前再大问题是一域一地，各自为战，新法要求每个烟囱都公开数据。

陈吉宁部长说：为什么近几年京津冀及其周边地区雾霾频发？其PM2.5浓度高达71微克每立方米，该区域国土面积占全国的7.2％，却消耗了全国33％的煤炭，主要大气污染物排放量占全国排放量的30％左右，每单位国土面积排放强度是全国平均水平的4倍左右。高污染、高能耗、产业大量聚集和燃煤、燃油集中排放是造成该区域大气污染的直接原因。今年北方地区冷空气不活跃，强度弱，风速小温度明显偏高，不利于污染物扩散，另一方面有利于PM2.5的二次生成。

日本外交网站12月2日文：2016年11月印度也迎来20年来最严重的雾霾，新德里PM2.5最高值达到每立方米/1100，上千所小学停课，暂时关闭燃煤电厂等措施。英国每日邮报2016年12月17日英国希思罗机场大雾，能见度只有几百米，一天取消50趟航班，18日夜间能见度只有100米，布里斯托尔机场的能见度仅200米左右。

二、雾霾对身体健康的影响

雾霾伤心伤肺又伤脑，雾霾被称为“隐形杀手”，钟南山院士告诉记者，以前大气污染主要是降尘，而现在的灰霾，实际上是一氧化碳、氮氧化物等，灰霾中混杂着有害物质，就会对健康产生直接危害，包括对神经系统，心血管系统，内分泌系统的破坏。

伤肺，雾霾天对呼吸系统影响最大，这已成为多数人的共识，呼吸内科副主任柯会星表示，呼吸系统与外界环境接触最频繁，数百种大气颗粒物能直接进入并黏附在人体上下呼吸道和肺叶中，并且大部分会被人体吸入。其次雾霾天气导致近地层紫外线减弱，容易使得空气中病菌的活动性增强，细颗粒物会“带着”细菌病毒来到呼吸系统的深处，造成感染。国际癌症研究机构综合2000-2014年14项研究显示PM2.5浓度的增加提高了肺癌的发生风险。

伤心脏，雾霾天气更“伤心”。哈佛大学公共卫生学院证明，阴霾天中的颗粒污染物不仅会引发心肌梗死，还会造成心肌缺血或损伤。美国调查2.5万名有心脏病或心脏不太好的人，发现PM2.5增加10微克/立方米后，病人死亡率会提高10％—27％。心血管内科徐成斌教授认为，心脏病患者在雾霾天会加重病情，如心衰病人呼吸困难或短促时，心衰会更严重。

伤血管，徐成斌表示，雾霾天空气中污染物多，气压低，容易诱发心血管疾病急性发作，比如雾大的时候，水汽含量非常高，造成人们胸闷、血压升高。而且浓雾天气压比较低，人会产生一种烦躁感觉，血压自然会有所增高，雾大往往气温较低，一些高血压，冠心病患者从温暖室内突然走到寒冷的室外，血管热胀冷缩，也可使血压升高，导致中风、心肌梗塞的发生。

伤脑，雾霾不仅伤害器官，更在无形之中影响着神经系统。钟南山介绍，美国第45届老年医学年会有个结论，空气PM2.5增加10微克/立方米，人的脑功能就会衰老3年。雾霾会危害儿童呼吸道健康，孩子的呼吸道相比成年人来说抵抗免疫力较低，空气中的可吸入颗粒物进入到肺中，会诱发呼吸道感染以及过敏性疾病。雾霾会让儿童倦怠无力，雾霾天能影响孩子体内激素的水平，家长会觉得孩子非常倦怠、无力、不活泼，甚至食欲不振。

因此，治霾降霾刻不容缓。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足，提供一种多功能催化氧化降解局部雾霾尘硝系统，它具有结构简单，处理效率高，本成套系统寿命长，成本低，占地面积小，可机动，能耗低，以废治废，系统可远程控制的特点。但其功能仅限于局部。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种多功能催化氧化降解局部雾霾尘硝系统，包括集水池、高压水泵、加药计量泵、空气压缩机、压力容器罐、喷头及电控柜，所述高压水泵的出水端与压力容器罐的进水端之间管道连接，所述空气压缩机的出气端与压力容器罐的进气端之间通过气管连接，所述压力容器罐的出水端与喷头通过管道连接，所述高压水泵上还连接有与高压水泵的水流泵前自吸连通加药计量泵，所述的高压水泵、加药计量泵及空气压缩机分别与电控柜电连接；所述加药计量泵的药液桶中配置有搅拌机和絮凝剂。

所述高压水泵的进水端与集水池或水源管道连接，所述的水源为地面水、污水处理厂达标水或自来水。

所述的絮凝剂为偏碱性絮凝剂，包括石灰水、Na₂CO₃溶液或NaOH溶液，必要时投加FPAM。

包括烟囱，所述烟囱的上端口外侧设置有集水斗及上端口设置有排烟架，排烟架由4支与烟囱直径相等高的立柱组成，所述排烟架的上端设置有伞形帽，所述排烟架的内部设置有脱硫板，所述伞形帽的上端设置有3支喷头，喷头与地平面的成套设备连接中的压力容器罐的出水端通过管道连接。

所述的电控柜为远程智能控制配电柜。

所述高压水泵与压力容器罐之间的管道上和空气压缩机与压力容器罐之间的气管上分别设置有止回阀。

采用上述结构后，本发明和现有技术相比所具有的优点是：本发明的结构简单，雾霾处理效率高，系统寿命长达8-10年，成本低，占地面积小，可机动，能耗低，可用污水厂达标水以废治废，远程智能控制配电柜使本系统能远程控制开启，操作非常方便。

附图说明

图1是本发明主体的结构示意图。

图2是净化烟囱烟气尘硝的结构示意图。

具体实施方式

以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例，见图1至图2所示：一种多功能催化氧化降解局部雾霾尘硝系统，包括集水池7、高压水泵1、加药计量泵2、空气压缩机3、压力容器罐4、喷头5及电控柜，所述高压水泵1的出水端与压力容器罐4的进水端之间管道连接，所述空气压缩机3的出气端与压力容器罐4的进气端之间通过气管连接，所述压力容器罐4的出水端与喷头5通过管道连接，所述高压水泵1上还连接有与高压水泵1的水流泵前自吸连通加药计量泵2，自吸泵前加药，所述的高压水泵1、加药计量泵2及空气压缩机3分别与电控柜电连接；所述加药计量泵2的药液桶中配置有搅拌机和絮凝剂。所述加药计量泵2与高压水泵1泵前吸入加药，经泵叶轮高速搅拌药液。

所述的集水池7为本系统喷射用水之贮水池，该池中水源可采用地面河塘水或污水处理厂达标水，集水池7建于地平面下，砖砌砼结构，池容积根据该项目需水量的30个小时量，池中间二隔墙/三池。第一池按放活动的粗格网蓝，第二池按放细网孔蓝，人工不定期清除垃圾，目的为确保第三池水纯净供喷射用水(若接入自来水系统水源，则不须建集水池，但成本很高)。

所述的絮凝剂为偏碱性絮凝剂，包括石灰水、Na₂CO₃溶液或NaOH溶液。所述絮凝剂药剂选型：须重视效率、成本与价格，即经济与实效。我国雾霾偏中酸性，宜选用偏碱性絮凝剂，加助剂，例如石灰水，Na₂CO₃或NaOH溶液各地各种污染源不同，必须分析、试验后选用。不宜用铝剂助凝，免于影响健康。

作为本发明的一个较佳应用方案，包括烟囱A1，所述烟囱A1的上端口外侧设置有集水斗A2及上端口设置有排烟架A3，排烟架A3由4支与烟囱A1直径相等高的立柱组成，所述排烟架A3的上端设置有伞形帽A4，所述排烟架A3的内部设置有脱硫板A5，所述伞形帽A4的上端设置有3支喷头5，喷头5与地平面的成套设备连接中的压力容器罐4的出水端通过管道连接。这样有效降解大型发电厂、钢铁厂、化工厂、工业炉窑等燃煤锅炉的烟囱A1排放的雾霾PM2.5，削减重大污染源源头的烟气尘硝排放。

所述的电控柜为远程智能控制配电柜。为防雨型，不锈钢板制作，内装定时防爆组件。

所述高压水泵1的进水端与水源管道连接，所述的水源为地面水河塘水、污水处理厂达标水或自来水。高压水泵1的选型须根据用途喷射高程选择扬程，但须出水大于扬程20米，而且自吸泵不加引水的泵型。所述高压水泵1与压力容器罐4之间的管道上和空气压缩机3与压力容器罐4之间的气管上分别设置有止回阀6。

所述压力容器罐4：必须具有压力容器生产许可证，工作压力0.8-1.0/mpa，并配套人孔口，安全阀，排污阀，压力表，内装阶梯环，提高气水溶合率。

所述加药计量泵2为自动控量，接入泵前加药(絮凝剂)。加药计量泵2 为市场上已有的，其具体结构不再赘述。

所述空气压缩机3：宜选型无油、低噪、气水比2：1，5：1之容量机，其压缩空气接入压力溶气罐内，应配套止回阀6。

所述金属压力喷头5：此乃关键组合，根据现场用途可分为多种选型，当今我们有滴状喷头、雾化喷头、旋转喷头、蝶形喷头、配套304不锈钢管、阀。本系统之喷头从压力容器罐4管道接入，其水压须大于0.2MPa，该水珠含絮凝剂，气水比2：1—5：1，水滴重量减轻，下降速度减慢，密集憎水性水滴与空气中雾霾接触易吸附雾霾尘硝，同时水滴含氧及氢氧类碳酸类药剂释放于空间亦会中和多环芳烃化合物气体，水滴外表能吸附降解氮氧化物，二氧化硫等微细物质，以求达到净化空气目的。

多功能催化氧化降解局部雾霾尘硝系统的用途

一、用于省地级市城区高层房顶，安装喷淋装备，斜坡房顶须铺设绿色弹性厚3公分以上的聚烯网毯。当尘硝集聚多了，用高压水枪冲洗房顶聚烯网毯，尘硝经房顶周边落水管汇集沉淀物处置，但量不大。平顶房顶种植绿色花草，该尘硝于土粘结就不须铺毯了。一个城区以500m²/组一个城区分布建500组×8.5万元/组，相当于25万平方面积，总投资仅4000多万元，寿命为8年，分散于市区，绿化市区空气，冬暖夏凉。而城区内房顶高低不平，空气中雾霾缓慢流动，有效削减城区污染源。韩国中央政府办公楼顶花园79494平方米，创下吉尼斯世界记录，每年3月至6月、9月至12月每天向公众开放。

二、应用于公路两侧绿化带喷淋，能中和废气降解尘硝，机动车外排废气的去除率能达到30％以上。若应用于城区高密度车流段公路两侧需交叉按装喷淋装备200只，定能降尾气尘硝。其服务面积达16000m²×高8m＝128000m³，其投资约83万元/km，装备寿命可达8年。

三、应用于1万平方米以上的中型工厂周边及房前屋后绿化带上喷淋选择絮凝剂须与该厂废气相对应。能降解削减尘硝，中和降解废气，去除率30％以上。测点：喷头与地面中段、直径3米以内，静风天气。

四、应用于工厂烟囱A1，当今烟囱A1皆配套烟气净化装置，但大型燃煤锅炉排放烟气量大，2016年国家下令10家大型燃煤发电厂整改停。

本系统装备可应用于大型锅炉烟囱A1出口再净化，其运行处置成本很低，成套装备投资小，净化效率20％以上，即如图2所示：1、烟囱A1上口安装不锈钢板集水斗A2，呈25度向上，目的使烟气向上升和使喷淋水集于集水斗A2经管道到地面；2、若烟囱A1直径3米，其上口设置4根高度与烟囱A1直径等高的立柱组成排烟架A3；3、排烟架A3上安装不锈钢板制成的伞形帽A4，伞形帽A4能使烟气向顶口3米高四周外排；4、伞形帽A4上方安装3组喷淋装置，该喷淋装置喷射直径8米，2米高、4米高、6米高各一组，经3层次喷淋之水后再经伞形帽A4流向25度集水斗A2，伞形帽A4下安装3层脱硫板；5、烟气经脱硫板向四周扩散再经催化氧化喷淋，对净化烟气有一定的减排效果25％以上；6、由于烟囱A太高，该成套设施可安装地平面；7、自来水管中段安装管道增压泵，因为耗水量小，不必计较自来水费用；8、烟囱A1地平面四周宜种植树木草类，以利净化环境。

多功能催化氧化降解局部雾霾尘硝系统的理化论述

本发明具有先进性、实用性、灵活性、经济性、可行性、低成本、低费用，机电水气物理化学剂组合结构来提升实用性效益，进入集水池7之水可用河水或引入污水厂达标回用水(主要考虑低成本、水资源利用)，泵入压力容器罐4。(若接入自来水更好，但成本太高，若喷头装备安装高程大须加增压管道泵)。同时空气压缩机3之气体亦进入压力容器罐4，泵前投加凝聚剂助剂脱稳。经4-5分钟的加压气、水、絮凝剂冲碰反应搅拌该压力容器罐4内之水经管阀从喷头5射向空间。通常河水、污水厂被处理的达标水为疏水性，今泵入压力容器罐4，并利用空气压缩机3泵入空气，已投加絮凝剂助剂反应后脱稳成为憎水性，易吸附尘硝，其挥发的药剂能中和降解PM2.5。喷头5水压力：2-2.5公斤/平方厘米，喷射水流流量0.12-0.20公升/秒，喷射面积：圆周直径6m-8m，喷射出的液体水滴直径为0.2-1.5mm，从喷头5射出的微细雾状水滴，加入絮凝剂的水滴比重约为1.19kg/m³，而压入空气后气水比2：1-5：1后之气泡水的容重比约为1/0.82，含气水滴彭胀，其表面积增大，易吸附空气雾霾尘硝中微颗粒，当喷头5向空间喷射，高程越高则其水雾下降过程悬浮于空气中的雾霾粘附越多，由于压入2：1—5：1的空气，空气中含氧20.9％，能氧化COD1：1、氨氮2.5:1，降解多环芳烃类化合物。含气和絮凝剂水滴彭胀到空间释放氢氧化类、碳酸类药剂气体中和降解多环芳烃化合物，经催化氧化反应降解雾霾尘硝30％以上，测点：喷头与地面中段、直径3米以内，静风天气，该含有粘附雾霾尘硝的水滴到达地面，被吸附尘硝成为污坭。但污泥量很微。

我们可经过简易测试上述理化论证，若将喷头浸入污水池下2米打开阀门，将压力容器罐加空气压力和絮凝剂之水喷向水面下，就会看到含气泡之水上升到水面有一层浮渣，即是气浮原理的化身，因为喷头射出之水滴含憎水性水气泡吸附污水池中杂质。今将此原理运用到空气净化。

若仅仅溶气水，粘附微尘很少。同时，絮凝剂的选择须根据该项目雾霾尘硝的PH值及物化性质选择，须经理化分析，对比，实验，一般雾霾偏酸性，可使用Na₂CO₃溶液或NaOH溶液为吸附剂吸收SO₂，也可使用低成本的石灰水为脱硫剂，但不宜采用铝剂或聚铝，以免影响人身健康。

多功能催化氧化降解局部雾霾尘硝系统经济技术参数

本发明成套系统组合，可按装于车辆移动，也可固定地面，或安装于建筑物平面运行，在可行性实用性的前提下，同时须重视成套设施的投资成本，使用年限，净化运行费用(能源资源成本)效果，适用范围等。

以成套单元为课题研讨：

1-1：以服务面积500m²，相当于12间房顶面积为一组10-12颗喷头5为列：每个喷头5每分钟耗水量7-9升×11个喷头5，约100升/分×60分钟＝6m³/时耗水量，可利用地面水、污水厂达标水的资源利用，经催化、氧化喷射过程该水质得到进一步净化。

1-2：每个喷头5服务面积：园周直径7-8m，约相当50m²。

1-3：动力：高压水泵6m³/H，功率2-4kw/n(因高程不同，能耗各异)。

1-4：无油静音空气压缩机3：2.3kw/H。

1-5：加药计量泵0.37kw/H×2台＝0.74kw/H，小计电耗：6kw/H。

1-6：约每吨水能耗1kw×0.8元/kw＝0.80元×6m³＝4.80元/H。

1-7：投加絮凝剂：0.3‰-0.6‰，价1.5元/kg＝1.0元/m³×6m³＝6.0元，

1-8：小计：电耗4.80元/H+絮凝剂6.0元/H＝10.80元/m³。服务面积500m²＝0.022元/m²/H。

系统成套装备成本：8.5万元左右服务面积500m²(含机房，不含水池、总管、车辆)。使用寿命8年以上(电器、电机须维护)。