掃路機作業對首都空氣質量的影響及對策研究

崔華勝

（北京市環境衛生設計科學研究所，北京 100028）

掃路機作業對首都空氣質量的影響及對策研究

崔華勝

（北京市環境衛生設計科學研究所，北京 100028）

實驗發現掃路機影響環境質量主要表現在作業揚塵與殘留垃圾灰土二次擾動揚塵2個方面。介紹了幾種形式掃路機作業揚塵產生機理及改進作業揚塵方法，同時提出了通過采用新型設備、改進作業工藝以及提高路面質量以降低二次擾動揚塵的措施。

掃路機；作業；空氣質量

隨著北京市城市建設的發展、道路的拓延，道路清掃保潔作業對掃路機的需求不斷增加。截至2007年，北京市有各種掃路機665臺，每年清掃面積達到6 363萬m2，擔負著城市85%的道路作業量。

然而，掃路機作業產生的二次污染也是不容忽視的問題。掃路機作業時，盤刷區域中總懸浮顆粒物（TSP） 含量可達3.75 mg/m3，而垃圾真空輸送系統排出的氣體中PM10含量高達1.36 mg/m3，平均每臺掃路機每天氣體總排放量達6 000 m3。北京市現有大中型掃路機484臺，灰塵的排出總量為39.5 kg/d，每年排出PM10顆粒灰塵總量14.41 t，對北京市的空氣質量產生很大影響。

此外，由于掃路機清掃質量低導致路面殘留灰塵多，車輛通過時形成的擾動揚塵，更是影響空氣質量的重要原因。研究掃路機作業揚塵控制技術，對提高掃路機的功能水平，促進我國掃路機技術的發展，改善城市環境質量有積極意義。

1 掃路機影響空氣質量的形式

2006年8月26日10：00，北京市環境衛生設計科學研究所在北京市朝陽區太陽宮路對掃路機（見圖1）作業揚塵及車輛行駛造成的擾動揚塵進行了監測，發現：掃路機作業時揚塵濃度最大值為0.35 mg/m3，并很快恢復到原始本底值。

10：28之后，隨著掃路機噴在路面上的水分蒸發，路面干燥，其他社會車輛通過時產生的擾動揚塵濃度逐漸增大，最高值達到0.4 mg/m3，而且產生揚塵是持續的。檢測過程中揚塵曲線見圖2。揚塵污染范圍及時間見表1。

表1 掃路機作業揚塵狀況

從圖2的檢測曲線來看，掃路機作業時瞬間揚塵濃度很高，達到0.35 mg/m3。當掃路機通過后，該地區空氣中含塵濃度值很快恢復到原始本底值。掃路機作業揚塵對環境和人身健康造成一定影響。同時，殘留在路面上的垃圾灰土造成的交通擾動揚塵環境影響也很大，而且這種影響是持續性的。因此，在降低掃路機作業揚塵的同時更應該提高掃路機的掃凈率，清除路面垃圾灰土是解決道路揚塵的主要途徑。

2 掃路機作業揚塵機理與改善措施

2.1 純掃式掃路機

純掃式掃路機通過盤刷將路面垃圾清掃到掃路機正下方，再通過滾刷將這些垃圾掃入垃圾箱。其中，盤刷是產生揚塵的主要部件，也是掃路機上采用最多的作業部件，結構簡單，消耗功率小。掃路機上安裝盤刷可以清掃道路邊角處的垃圾，多個盤刷組合還可以增加掃路機的清掃寬度、提高作業能力。通過機構的組合，盤刷能夠自由擺動，清掃便道上的垃圾。然而盤刷是在“開放式”的環境下工作，當清掃作業時，擾動出現的揚塵對環境影響較大。經測，盤刷作業時，周邊空氣中TSP可高達3.75～4.10 mg/m3。盤刷的轉動速度越高，揚塵就越大。

為減少盤刷揚塵，在滿足清掃質量的情況下盡量降低盤刷轉速。以往解決揚塵的辦法是在掃路機的盤刷上方安裝1組（2～3個） 噴嘴，將水噴灑在盤刷清掃的路面上進行清掃，但還是有些沒有被濕化的垃圾灰分產生揚塵。為此，與某生產廠家合作，在盤刷上又加裝了1組噴嘴（2～3個），噴嘴的出水方向是朝著前進水平方向，噴嘴噴出的水霧呈水平扇形扁平狀，這樣的噴霧可將盤刷作業揚起的灰塵覆蓋住，灰塵與水霧親合而沉降，使盤刷作業區域揚塵得到有效控制。改進前后作業揚塵檢測結果分別為4.20、0.12 mg/m3，改進后盤刷結構見圖3。

2.2 吸掃式掃路機

吸掃式掃路機通過盤刷收集路面垃圾，再通過置于車下的吸盤將垃圾物吸入垃圾箱內，其中，盤刷及吸送系統為產生揚塵的主要部件。

對于盤刷部位，由于吸掃式掃路機配有風機，所以，除可采用噴霧降塵法外，還可采用負壓降塵的方法。與某生產廠家合作，采用吸風的方法，在盤刷的前上方安裝1個吸口，通過風機的運行，將盤刷的作業區域形成負壓區，使盤刷前上方的空氣向吸口聚攏，實現了對揚塵的控制。其結構見圖4。

對于吸送系統，降低揚塵的主要方法是提高細小顆粒物在垃圾箱內的沉降速度。吸送系統的主要部件是吸盤，也是目前在掃路機上廣泛使用的一種工作部件，通過管道將吸盤與風機連接組成氣流回路。當風機運轉時，空氣源源不斷地從吸盤與地面間的縫隙通過風道進入垃圾箱，地面上的垃圾也被隨氣流送進垃圾箱內，進入垃圾箱內的氣流，由于空間的擴張和隔板的阻礙速度很快下降，原來懸浮在氣流中的大顆粒垃圾落入垃圾箱的底部，而細小顆粒物沉降較慢，容易被排放到大氣中，造成揚塵。為了使氣流中的小顆粒塵土在垃圾箱內很快沉降，與某生產廠家合作，在吸盤內的前上方安裝了1組“縫隙式”噴霧頭8個，由于該區域是氣流死角，空氣流動小，噴嘴噴出的水霧受氣流干擾小，當水霧與吸盤前下方進入的扁平狀氣流匯合時，水霧馬上彌漫開并與氣流中的垃圾灰塵結合濕化，氣流繼續運行進入“吸筒”，這時氣流由扁平狀漸變為圓柱狀，此時氣流由層流變為紊流狀態，使水霧與垃圾灰分進一步混合。當氣流進入吸筒時，吸筒內的噴嘴射出的水柱被高速氣流擊碎形成水霧，又第3次與垃圾灰分親和，提高了垃圾的濕化均勻度，為垃圾與氣體分離創造了條件。通過試驗檢測，改進后的吸盤噴水系統，排出氣體的含塵濃度由原來的3.82 mg/m3降至0.63 mg/m3。此套除塵裝置見圖5、圖6。

2.3 純吸式掃路機

純吸式掃路機通過吸盤吸取地面上的垃圾，不設置盤刷、滾刷等清掃刷，也沒有水路系統。某生產廠家生產的純吸式掃路機結構見圖7。

這種掃路機通過風機運行，將垃圾箱內抽成真空，地面上垃圾經吸盤管道進入垃圾箱下層，由于空間的突然擴大，進入垃圾箱的氣體速度減慢，質量大的垃圾沉降下來，細小的粉塵隨氣流進入風機，并隨風機葉輪旋轉，在離心力的作用下，細小粉塵與空氣分離進入垃圾箱的第2層，這時氣流中的垃圾灰塵大多被分離出來，90%的氣體經導流環內增壓再次進入吸盤參加作業循環，10%的氣體經布袋過濾后排入大氣。

這種掃路機作業揚塵主要產生在排塵口和吸風口。檢測發現，其排塵口的氣體含塵濃度達0.8 mg/m3左右。針對布袋過濾器的過濾精度而言，此濃度值顯然不符合布袋過濾器的過濾效果，為此，對該機上的布袋過濾器的縫制和安裝進行了仔細檢查，發現布袋是采用鋼絲吊掛的方式，由于布袋及支架的自身質量，使鋼絲吊掛位置因牽拉而出現許多孔洞，過濾的氣體從孔洞流出而形成短路造成揚塵。為此，該廠家改變了縫制和安裝布袋過濾器的方法，消除了孔洞的出現，解決了過濾氣體短路的問題，經檢測，排出氣體的含塵濃度達到了0.28 mg/m3。此形式的掃路機沒有盤刷，清除路邊垃圾完全依靠吸盤上的吹氣口將罩住部分的路沿石下方的垃圾吹到吸盤內，然后吸入垃圾箱內，掃路機在清掃作業時很難保證吸盤上的吹氣口始終罩住路沿石。但是，當掃路機通過路口時，由于沒有路沿石，這時吹氣口敞開，路面垃圾被吹出而產生揚塵。為了避免此情況發生，與生產廠家合作，在吹氣口處設計1個自動啟閉的風門，利用紅外距離傳感器來探測路沿石的情況，如果吹氣口遠離路沿石，風門就及時關閉，避免了揚塵的產生。

此外，由于其作業時不噴水，進入垃圾箱內的垃圾含水率很低，在卸出時便產生嚴重的揚塵。通過多種試驗，最后對其垃圾箱進行了改進，將垃圾箱底的后部改為斜坡，使垃圾箱的后底部和后箱門之間形成溝槽，并向溝槽內注入150 kg水，作業時上層垃圾箱的細粉可通過定時開啟的小門流入下層的水槽中，并在水槽中濕化，這種操作過程是在垃圾箱密閉條件下完成的，待完成作業后，開啟后箱門將濕化的垃圾粉塵倒出，解決了揚塵問題。

3 減少路面殘存垃圾灰土的措施

1）優化原有掃路機，采用新式清掃設備。目前，掃路機技術及種類日新月異，新型車輛層出不窮。例如，近年來在市場出現一種多功能清洗車，它是高壓水車和吸掃式掃路機的結合體，利用高壓水沖洗路面垃圾，然后用吸盤將泥水混合物吸入垃圾箱。該作業方法掃凈率高，可達到90%～94%，作業揚塵濃度低，僅為0.043 mg/m3左右，但用水量達到0.4～0.5 L/m2，油耗達到7～8 L/10 000 m2。對于這些新型設備，應該擇優選用。同時，對于已有的掃路機，也應對其形式、結構、參數進行優化，改進清掃效果。

2）根據道路污染狀況選擇合理的清掃工藝，減少路面垃圾灰分。城市道路的污染量及垃圾組分受多種因素的影響，包括地域環境、交通流量、車輛種類、自然環境、季節、道路的表面鋪裝和覆蓋、清掃作業方法和頻次等等，這些因素既影響路面垃圾的產生量，也影響垃圾的成分。經調查，以慢車道內的垃圾為例：朝陽區的姚家園路、豐臺的花鄉路，地處北京市區的周邊，延伸于城鄉結合部，施工工地較多，重型運輸車輛行駛，物料遺撒較多。經測得這些地段的污染量為131～212 g/m2，垃圾成分以沙石、灰土為主，占垃圾總量的95%～97%，樹枝落葉、煙蒂等占3%～5%；而長安街、王府井大街，地處市區中心，表面鋪裝及綠化覆蓋完好，行駛的車輛為小轎車，這個路段的污染量為31～47 g/m2，其成分與姚家園、花鄉路段相比有明顯區別，砂石、灰土只占43%左右，而其余大部分為樹枝路葉、煙蒂、包裝物等。為了減少地面灰分，對諸如姚家園路及花鄉路類似的道路條件可采用吸掃式、純吸式掃路機交替作業，前者主要針對大塊磚石清掃，后者去除地面灰分；而長安街及王府井大街可以采用高壓水沖洗路面，為了節水，每周可進行1次或酌情調整沖洗間隔，這樣可以大大減少路面的灰分，提高道路的潔凈度。其余時間可以采用純掃式掃路機（或吸掃式掃路機），對大塊垃圾進行清除，解決市容觀瞻。農貿市場、長途車站、交通樞紐等地區人員流動量大，垃圾量大，其成分主要是各種食品包裝、果皮果殼、煙蒂煙盒、農產品的下腳料等，占總量的60%～70%，而灰分垃圾（泥土類）占30%～40%。為了及時有效地清除垃圾，平時應以工人清掃揀拾為主，增加清掃頻次，在人員流動稀少的時間段采用吸掃式掃路機全面清掃，清除地面灰分垃圾。初冬時節，路面上花草樹木落葉較為集中，影響環境和交通。該季節氣候干燥，風沙較多，在落葉中夾雜著大量的灰土，如果采用不恰當的清除方式，還會造成揚塵污染環境，因此，可以采用純吸式掃路機作業，密閉運送到垃圾處理場，避免葉飄灰揚。雨后，來自快車道和人行道以及建筑物上的塵土，經雨水沖刷都聚集到道路兩邊坑洼處。路面上的水分蒸發后慢車道范圍內形成一片片的淤積泥沙，經車輛碾壓和氣流的沖擊便出現擾動揚塵。為了有效地清除路面淤積的泥沙，一種方法是在路面沒有徹底干透時，用水車將淤積的泥沙沖入下水道。另一種方法是在降雨過程中出動掃路機對路面進行清掃，將泥水掃入下水道，這樣可以提高路面的潔凈程度，而且能持續較長時間。沙塵暴天氣北京市時有發生，沙塵過后道路上布滿灰塵，在慢車道范圍內污染量每平方米增加30～50 g，沙塵粒徑0.3 mm以下，由于沙塵顆粒很小，經車輛行駛裹帶對環境影響非常嚴重。清除地面沙塵最有效的方法是采用純吸式掃路機清掃或用多功能清洗車沖刷，清除效果能達90%以上。

3）提高現有路面質量。路面的平整度對掃路機清掃質量的影響不可忽視。城市道路中有許多彎道（如立交橋的匝道） 交叉路口、公交車站，因為機動車的頻繁減速剎車致使瀝青路面出現不同程度的“隆起”（俗稱“搓板”），道路表面極為不平。經觀察，地面的“谷”、“峰”高差竟達1.5～2.0 cm，掃路機在這種路面上作業時上下跳動，影響到作業部件與地面的接觸，嚴重影響了清掃效果。

4 結束語

研究發現，掃路機作業對北京市城市空氣質量有重要影響。這種影響既表現在其作業中產生的一次揚塵上，也表現在其作業后路面殘留垃圾灰土由于車輛擾動而產生的二次揚塵上。通過改進不同形式掃路機的結構，可以有效抑制作業一次揚塵的產生。而通過采用新設備、新工藝，改進路面質量，可以有效地防止二次揚塵的產生。

Influence of Road Sweeper Operation on Air Quality in Beijing and Its Countermeasure

Cui Huasheng
（Beijing Environmental Sanitation Design Science Research Institute,Beijing 100028）

Through experiments,it can be concluded that environment quality is effected by road sweeper in two respects,including fugitive dust from operation and second disturbed fugitive dust from residue waste dust.Mechanism of fugitive dust resulted by operation of some kinds of road sweepers and corresponding corrective methods were introduced.Some methods that could reduce second disturbed fugitive dust were put forward,such as using new equipments,improving processes,and increasing road quality.

road sweeper；operation；air quality

X513

B

1005－8206（2010） 01－0051－04

2009-09-16

崔華勝（1982—），工程師，碩士研究生。主要從事環衛設備檢測、檢測設備研發以及新型環衛設備研制。設計有清掃設備檢測試驗臺、垃圾桶臺階下落檢測臺、垃圾桶連續行走檢測臺等設備，并以第一設計者身份獲得1項國家專利。

E-mail：buaa75201@sina.com。