大气污染控制工程

章概论 1 1.1 大气污染1 1.1.1 大气的组成1 1.1.2 大气污染的定义2 1.1.3 影响大气污染形成的主要因素3 1.2 大气污染物及其发生源3 1.2.1 大气污染物3 1.2.2 大气污染物的发生源6 1.2.3 主要大气污染物治理技术和排放源概述7 1.3 大气污染的影响8 1.3.1 全球变暖和气候变化8 1.3.2 臭氧层破坏9 1.3.3 酸雨9 1.3.4 大气污染对人体健康的影响10 1.3.5 大气污染对植物的影响10 1.3.6 大气污染对器物和材料的影响10 1.4 大气污染概况及综合防治措施11 1.4.1 国外大气污染概况11 1.4.2 我国大气污染概况12 1.4.3 大气污染的综合防治措施13 1.5 大气环境质量控制标准14 1.5.1 大气环境质量标准14 1.5.2 工业企业设计卫生标准16 1.5.3 大气污染物排放标准17 习题17 第2章燃烧与大气污染 18 2.1 燃料及其性质18 2.1.1 常规燃料18 2.1.2 非常规燃料20 2.2 燃料的燃烧过程25 2.2.1 燃料完全燃烧的条件25 2.2.2 燃烧所需空气量26 2.2.3 燃烧产生的烟气量27 2.3 燃料燃烧产生的主要污染物28 2.3.1 颗粒状污染物28 2.3.2 主要气态污染物29 习题32 第3 章气象与大气扩散 34 3.1 大气的垂直结构 34 3.1.1 对流层 34 3.1.2 平流层 35 3.1.3 中间层 35 3.1.4 热层 36 3.1.5 外逸层 36 3.2 主要的气象要素 36 3.2.1 气温 36 3.2.2 气压 36 3.2.3 湿度 37 3.2.4 风 37 3.2.5 湍流 37 3.2.6 云 37 3.2.7 太阳高度角 38 3.2.8 能见度 38 3.3 大气稳定度及其分类 38 3.3.1 气温的垂直分布 38 3.3.2 干绝热直减率 39 3.3.3 大气稳定度 40 3.3.4 大气稳定度的分类方法 41 3.4 大气污染与气象 43 3.4.1 气象要素对大气污染的影响 44 3.4.2 地形、地物对大气污染的影响 47 3.5 烟囱的有效高度及相关计算 49 3.5.1 烟囱的有效高度 49 3.5.2 烟气抬升高度的计算公式 50 3.6 大气扩散模式及污染物浓度估算方法 53 3.6.1 高斯扩散模式 54 3.6.2 扩散参数σy 和σz 的确定 56 3.6.3 有上部逆温时的扩散 57 3.6.4 非点源扩散模式 61 3.6.5 大气化学传输模式 62 3.7 烟囱高度的设计 64 3.7.1 烟囱高度的计算方法 65 3.7.2 烟囱设计中的几个问题 65 3.8 厂址选择 66 3.8.1 厂址选择中所需的气象资料 66 3.8.2 长期平均浓度的计算 67 3.8.3 厂址选择的考虑因素 68 习题 70 第4 章除尘技术基础 71 4.1 颗粒污染物的粒径及其分布 71 4.1.1 颗粒污染物的粒径 71 4.1.2 粒径分布 73 4.1.3 粒径分布函数 75 4.2 颗粒污染物的物理性质 77 4.2.1 颗粒污染物的密度 77 4.2.2 颗粒污染物的比表面积 78 4.2.3 颗粒污染物的含水量及其润湿性 79 4.2.4 颗粒污染物的荷电性及导电性 79 4.2.5 颗粒污染物的黏附性 80 4.2.6 颗粒污染物的安息角 80 4.2.7 颗粒污染物的爆炸性 80 4.3 颗粒污染物的动力特性 81 4.3.1 颗粒污染物的重力沉降 81 4.3.2 颗粒污染物的离心分离 83 4.3.3 颗粒污染物的静电分离 83 4.3.4 颗粒污染物的惯性分离 84 4.3.5 颗粒的扩散沉降 85 4.4 颗粒污染物检测方法 88 4.4.1 粒径分布测定 88 4.4.2 颗粒浓度测定 90 习题 92 第5 章除尘装置 93 5.1 除尘器的性能 93 5.1.1 除尘器性能的表示方法 93 5.1.2 除尘器的除尘效率 93 5.2 除尘器的分类 97 5.3 机械式除尘 98 5.3.1 重力沉降室工作原理及捕集效率 98 5.3.2 惯性除尘器 98 5.3.3 旋风除尘器 99 5.4 湿式除尘 105 5.4.1 湿式除尘器的分类105 5.4.2 湿式除尘器的原理106 5.4.3 重力喷雾洗涤器108 5.4.4 旋风式洗涤器108 5.4.5 文丘里洗涤器110 5.5 过滤式除尘 112 5.5.1 袋式除尘器112 5.5.2 颗粒层除尘器116 5.5.3 新型过滤技术117 5.6 静电除尘 117 5.6.1 电除尘工作原理118 5.6.2 电除尘器的分类119 5.6.3 电除尘器中粉尘的捕集120 5.7 其他除尘器 124 5.7.1 电袋除尘器124 5.7.2 湿式电除尘器125 5.8 颗粒污染物超低排放技术 125 习题126 第6章气态污染物控制技术基础 129 6.1 吸收法净化气态污染物129 6.1.1 吸收的基本原理129 6.1.2 物理吸收134 6.1.3 化学吸收140 6.1.4 吸收设备145 6.2 吸附法净化气态污染物147 6.2.1.吸附原理147 6.2.2 吸附剂151 6.2.3 吸附反应动力学152 6.2.4 固定床吸附设备的计算153 6.3 催化法净化气态污染物158 6.3.1 催化原理158 6.3.2 催化剂159 6.3.3 气固相催化反应动力学161 6.3.4 气固相催化反应器165 6.4 新型方法净化气态污染物167 6.4.1.低温冷凝167 6.4.2 生物净化168 6.4.3 等离子体168 习题169 第7章硫氧化物污染控制 170 7.1 硫循环及硫排放170 7.2 硫氧化物检测方法172 7.2.1 硫氧化物化学检测方法172 7.2.2 硫氧化物光学检测方法173 7.3 燃烧前燃料脱硫技术174 7.3.1 煤的物理脱硫174 7.3.2 煤的化学脱硫175 7.3.3 煤的生物脱硫176 7.4 燃烧中脱硫技术176 7.4.1 型煤固硫技术176 7.4.2 炉内喷钙固硫技术177 7.4.3 流化床脱硫技术177 7.5 烟气脱硫技术181 7.5.1 烟气脱硫方法概述181 7.5.2 石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术183 7.5.3 喷雾干燥法烟气脱硫技术186 7.5.4 氧化镁湿法烟气脱硫技术187 7.5.5 活性炭吸附脱硫技术188 7.5.6 其他脱硫技术190 7.5.7 烟气脱硫技术的综合比较191 7.5.8 烟气脱硫案例194 7.6 硫资源化回收利用技术197 7.6.1 二氧化硫氧化回收制备硫酸197 7.6.2 二氧化硫还原为单质硫198 习题199 第8章氮氧化物污染控制 201 8.1 氮循环及氮排放201 8.2 氮氧化物检测方法203 8.2.1 定电位电解法203 8.2.2 非分散红外吸收法204 8.2.3 便携式紫外吸收法204 8.2.4 酸碱滴定法204 8.2.5 盐酸萘乙二胺分光光度法204 8.3 固定源氮氧化物污染控制205 8.3.1 固定源氮氧化物排放情况205 8.3.2 燃烧过程氮氧化物生成机理206 8.3.3 低氮氧化物燃烧技术210 8.3.4 烟气脱硝技术213 8.3.5 烟气同时脱硫脱硝技术223 8.4 移动源氮氧化物污染控制228 8.4.1 汽车尾气排放控制228 8.4.2 柴油车尾气排放控制230 8.4.3 船舶氮氧化物排放控制232 习题235 第9章挥发性有机物污染控制 236 9.1 挥发性有机物污染种类及危害236 9.1.1 挥发性有机物污染的种类236 9.1.2 挥发性有机物污染的危害236 9.2 挥发性有机物的污染现状238 9.2.1 挥发性有机物的全球污染状况238 9.2.2 中国挥发性有机物（VOCs）的污染特点及分布238 9.3 挥发性有机物的污染监测239 9.3.1 VOCs的监测点布设原则和采样测试方法240 9.3.2 案例——辽宁省化工业园区VOCs监测工作242 9.4 挥发性有机物污染的典型治理技术244 9.4.1 吸附技术245 9.4.2 催化燃烧技术249 9.4.3 吸附浓缩-催化燃烧技术251 9.4.4 蓄热燃烧技术251 9.4.5 生物净化技术252 9.4.6 回收技术252 9.4.7 光催化降解技术253 9.4.8 等离子体技术253 9.4.9 组合技术253 9.5 典型行业VOCs处理技术253 9.5.1 石化行业253 9.5.2.家具制造与汽车制造表面涂装行业254 9.5.3 包装印刷行业255 9.5.4 合成材料行业255 9.5.5 油品储运256 9.5.6 塑料制品行业257 9.5.7 化学原料药行业257 9.5.8 胶黏剂生产行业257 9.5.9 制鞋行业258 习题258 0章温室气体捕集技术 259 10.1 温室气体及碳循环259 10.2 二氧化碳的排放260 10.2.1 粉煤火力发电厂260 10.2.2 .天然气联合循环电厂260 10.2.3 整体煤气化联合循环电厂261 10.2.4 其他排放源262 10.3 二氧化碳捕集技术263 10.3.1 常见的CO2捕集方式263 10.3.2 常见二氧化碳捕集技术264 10.3.3 各种技术的局限性267 10.4 二氧化碳封存269 10.4.1 生态封存269 10.4.2 地质封存270 10.4.3 海洋封存271 10.5 二氧化碳再利用技术271 10.5.1 CO2的物理利用271 10.5.2 CO2的化学利用271 10.5.3 CO2的生物利用273 习题273 1章室内空气污染控制 274 11.1 室内空气污染物种类274 11.1.1 空气及空气媒污染物274 11.1.2 过敏原278 11.2 室内空气污染来源278 11.2.1 室外空气278 11.2.2 建筑装修装饰材料279 11.2.3 空调系统279 11.2.4 家具和办公用品280 11.2.5 厨房燃烧产物280 11.2.6 室内人员280 11.3 室内空气污染物的检测方法280 11.3.1 室内空气中苯的检验方法280 11.3.2 室内空气中总挥发性有机物的检验方法（热解吸／毛细管气相色谱法）281 11.3.3 室内空气中菌落总数检验方法281 11.4 室内空气污染物控制282 11.4.1.污染物源头治理282 11.4.2 通新风稀释和合理组织气流283 11.4.3 空气净化284 11.5 室内空气污染评价及法规291 11.5.1 室内空气质量对人的影响291 11.5.2 室内空气质量的评价方法292 11.5.3 国外室内空气质量标准简介293 习题296 2章大气污染物协同控制 297 12.1 PM2.5与O3协同控制297 12.1.1 PM2.5和O3协同控制的科学依据297 12.1.2 PM2.5和O3协同控制的措施评述299 12.1.3 我国PM2.5和O3协同控制现状302 12.2 CO2和PM2.5协同控制303 12.2.1 CO2和PM2.5协同控制的科学依据303 12.2.2 CO2和PM2.5协同控制的措施评述305 12.2.3 我国CO2和PM2.5协同控制现状310 习题311 3章净化系统中管道设计计算 312 13.1 流动气体能量方程312 13.2 气体流动压力损失313 13.2.1 沿程压力损失313 13.2.2 局部压力损失315 13.2.3 空气流动总阻力315 13.2.4 流动气体的压力变化315 13.3 局部排气罩的设计316 13.3.1 局部排气罩的基本形式316 13.3.2 局部排气罩的排气量和压力损失318 13.3.3 局部排气罩的设计要点319 13.4 气体管道的设计计算320 13.4.1 管道系统设计要点320 13.4.2 管道系统计算方法322 13.5 高温烟气管道的设计计算327 13.5.1 高温烟气管道的布置327 13.5.2 高温烟气管道的计算327 13.6 管道的计算机设计330 13.6.1 控制方程和离散方法330 13.6.2 湍流模型331 13.6.3 计算工具331 习题332 4章大气环境系统分析模型与管理政策 333 14.1 大气环境系统分析333 14.1.1 大气环境系统的构成333 14.1.2 大气环境系统经济评价334 14.1.3 大气环境系统规划模型334 14.2 大气环境质量的监测335 14.3 大气环境质量模型336 14.3.1 AERMOD模型336 14.3.2 CALPUFF模型337 14.3.3 CAMQ模型338 14.3.4 CAMx模型340 14.3.5 NAQPMS模型341 14.3.6 多种大气环境质量模型比较342 14.4 我国大气环境治理的发展历程343 14.4.1 大气环境管理的历史演变343 14.4.2 我国重要大气环境管理政策简介350 14.4.3 “十四五”我国大气环境治理展望352 习题354 5章碳达峰与碳中和 355 15.1 双碳目标的概念和意义355 15.2 双碳目标的发展历程356 15.3 双碳目标的科学内涵356 15.4 双碳目标的实现策略357 15.4.1 能源领域358 15.4.2 交通领域359 15.4.3 建筑领域360 习题361 附录 362 附录1 空气的物理参数（压力为101.325kPa）362 附录2 水的物理参数365 附录3 几种气体或蒸气的爆炸特性365 附录4 几种粉尘的爆炸特性366 附录5 局部阻力系数367 附录6 病态建筑综合征及其可能的相关因素371 附录7 实现双碳目标的重点领域的主要技术清单371 参考文献 373