一種城市治理PM2.5的新方法

高 博，曾毅夫，葉明強，劉勝強

（凱天環保科技股份有限公司，長沙 410100）

一種城市治理PM2.5的新方法

高 博，曾毅夫，葉明強，劉勝強

（凱天環保科技股份有限公司，長沙 410100）

概述了我國PM2.5污染現狀，簡介了城市PM2.5治理的主要技術，提出了一種治理PM2.5的新工藝，該治理工藝適用于指定區域的PM2.5治理，并能取得較好的治理效果。

PM2.5治理；新工藝；細顆粒物

1　我國PM2.5污染現狀

2015年初我國發生了嚴重的空氣污染，大氣中的PM2.5含量已超過世界衛生組織標準的36倍，美國標準的25倍，中國標準的12倍，在排除年齡、性別、時間效應和氣象等影響因素后，當PM2.5濃度每增加103微克/立方米時，民眾的超額死亡風險會增加2.29%。PM2.5污染已成為城市突出的大氣環境問題，城市PM2.5治理刻不容緩。

北京市2013～2017年將投入近萬億元治理大氣污染，其中政府投入為2000億～3000億元。從這些數據可以看出政府對PM2.5治理的重視程度。

2　城市治理PM2.5的新方法

傳統的城市PM2.5治理手段都是針對污染源頭進行治理，通過源頭排放的達標來進行控制。但是，城市的PM2.5污染一直非常嚴重，而城市中一些特定的場所，如住宅小區、幼兒園、公園、廣場等人群密集的地方又非常需要一個良好空氣環境。因此有必要提出一種新的PM2.5治理方法，能夠有效治理城市中特定區域的PM2.5，達到治理目的。

本文創新性提出的融合云霧抑塵技術、活化水除塵殺菌技術、負氧離子凈化技術、荷電水霧技術，是城市PM2.5治理的新方法。該技術突破了傳統治理城市PM2.5方法的局限性，可達到有效治理特定區域城市PM2.5污染的目的。

2.1磁化水技術

水為絡合大分子水，水的O-H鍵間的角約為105°。外界作用時，它們之間的鍵角容易發生變化。由于氧原子的負極性較大，氫原子的電子受氧原子的吸引，負極中心與正電荷中心不重合，整個水分子為極性分子。水分子間由于氫鍵的作用，不是以單個H2O分子存在的，而是彼此可以結合為大的水分子團。一般水以36～37個水分子構成分子團存在。

磁化水是一種被磁場磁化了的水，分為天然磁化水和人工磁化水。天然磁化水或產地相對地磁較強或鐵礦較多，地磁產生的磁化水使用周期較短，不宜長周期使用，鐵礦磁場強度超過6000高斯時，天然磁化水的使用周期可達25年。人工磁化水是通過磁化器產生的，在工業、農業、醫保等領域有廣泛的應用。但水是一種弱磁質，從水離開磁場的那一刻起，就不易長期帶磁了。

水經磁化后，水的性質會發生一系列物理和化學變化，氫鍵角由105°變成103°，水由原來的大分子團變成5～6個小分子團。磁化水技術是研究水分子的結構變化，通過高強磁場技術高效地將普通水的分子結構變小，從而改變水分子團的結構。水的滲透力、溶解度、表面張力增強，水中的CaCO3、MgCO3在蒸煮過程中分解生成較松軟的Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2，它們不易在壁上積存，從而達到除垢的效果。

2.2磁化水高壓霧化技術

液態磁化水通過高壓噴霧技術，能夠產生50 ～100μm的超細水霧；超細水霧顆粒細密，充分增加與粉塵顆粒的接觸面積。水霧顆粒與粉塵顆粒碰撞并凝聚，形成團聚物，團聚物不斷變大變重，直至最后自然沉降，達到消除粉塵的目的；所產生的干霧顆粒，30%～40%粒徑在2.5μm以下，對大氣細微顆粒污染的治理效果明顯。

其原理是利用高壓泵將磁化水加壓至50～70kg，經高壓管路送至高壓噴嘴霧化，形成飄飛的水霧，由于水霧顆粒是微米級的，非常細小，能夠吸附空氣中的雜質，營造良好清新的空氣，達到降塵、加濕等多重功效。系統造價低，運行維護成本低，經濟實用，控制系統可實現無人自動控制。

2.3荷電水霧技術

荷電水霧除塵器是在克服靜電除塵及噴水除塵弊端的基礎上發展起來的。荷電水霧技術能夠利用負高壓將空氣中的液態水滴荷電，荷電后的液滴撞擊灰塵、細菌顆粒等，如雪崩效應，使所凈化區域的灰塵顆粒帶電，隨后帶電粉塵凝變，最后沉落到地面。

研究荷電水霧振弦柵除塵技術后發現，一定范圍內，水霧粒徑越小，捕塵效率越高，霧滴直徑在50～150μm時，除塵器對微細粉塵的捕集效率最好［3］。吳琨等［4］發現霧滴荷質比越大，除塵效率越高，特別是對可吸入性粉塵，除塵效率隨著水霧荷質比的提高呈直線上升。水霧荷電后對粒徑小于10μm的粉塵除塵效率較不荷電時明顯提高，粒徑大于10μm后，荷電與不荷電除塵效果趨于一致。荷電水霧技術在PM2.5～PM10范圍內的使用具有其特殊的意義。荷電水霧技術消除了靜電除塵器的爆炸隱患，同時可有效處理高濃度粉塵，兼具了水、電除塵技術的優越性，使除塵效率提高，且更加安全可靠。

2.4負離子凈化技術

負離子是人類健康生活不可缺少的一種物質。科學研究表明：負離子在空氣中的含量是決定空氣質量好壞的一個重要因素，空氣中含有適量的負離子不僅能高效地除塵、滅菌、凈化空氣，同時還能激活空氣中的氧分子而形成攜氧負離子，活躍空氣分子，改善人體肺部功能，促進新陳代謝，增強抗病能力，調節中樞神經系統，使人精神煥發、充滿活力。

在“負離子”概念出現后，人們便將焦點放在“人工制造”的負離子上，將負離子釋放到周圍的空氣中，凈化空氣，改善人們的生活環境。負離子對于PM2.5的去除效果是明顯的，因其具有增加空氣中負氧離子含量的優點，所以負離子技術已經逐步成為去除PM2.5的又一重要途徑。負離子技術目前已經被廣泛應用于各種空氣凈化裝置中。

3　治理城市PM2.5的新工藝

一種治理城市PM2.5新方法的工藝流程如圖所示，該方法巧妙融合了以上4種PM2.5的治理技術，能夠對指定區域或范圍起到降塵、殺菌、增濕、凈化空氣的目的。

該方法通過風機形成負壓，將不潔空氣吸入，經過過濾網、靜電模塊達到凈化空氣的目的；潔凈的風能將超聲波霧化裝置所產生的水霧吹走，與負氧離子一起吹入空氣中，達到降塵、增濕的目的。

另外，將普通的自來水引入磁化器，磁化的活性水一部分分給水箱，使超聲波霧化器產生的水霧更細；一部分活性水經過濾器直接流入高壓造霧機，形成液態水霧，經過負高壓荷電線圈荷電，最終形成荷電水霧。因噴射出的荷電水霧不僅液滴直徑小，且帶有一定的電荷，因此其降塵的效果遠遠高于普通的霧化降塵設備。

新開發的該工藝是融合云霧抑塵技術、活化水除塵殺菌技術、離子主動凈化技術、靜電除塵技術、荷電水霧技術于一體的新技術，是適用于國內外治理城市PM2.5的新裝備，能夠有效提高治理PM2.5能力，實現城市特定區域的空氣凈化。

治理城市PM2.5工藝流程圖

4　展望

當前，我國環境狀況總體惡化的趨勢尚未得到根本遏制，環境矛盾日益凸顯，環保壓力持續加大，部分區域和城市大氣霧霾現象突出，許多地區的主要污染物排放量超過了環境容量，嚴重制約了社會經濟可持續發展，威脅了人民群眾身體健康。預計國家將會陸續出臺更多的政策措施，下大力氣治理PM2.5。本文提出的新工藝除塵技術將云霧抑塵技術、活化水除塵殺菌技術、離子主動凈化技術、靜電除塵技術、荷電水霧技術有機結合起來，具有降塵、殺菌、增濕的功能，并能夠融合各種PM2.5治理技術之所長，有廣闊的發展前景和良好的社會、經濟效益，對于治理城市PM2.5污染，減少霧霾具有重大的現實意義。

［1］ 王麗萍.大氣污染控制工程［M］.北京：煤炭工業出版社，2002.

［2］ 盧鑒章.我國煤礦粉塵防治技術的新進展［J］.煤炭科學技術，1996，24 （7）：1-5.

［3］ 李林.荷電水霧脫除超細顆粒物的研究進展［M］.化工進展，2010，29（6）：1143-1149.

［4］ 吳琨，王京剛，毛益平，等.荷電水霧振弦除塵器的性能研究［J］.有色金屬，2004，56（5）：46-49.

A New Method for Urban Control Dust Removal of PM2.5

GAO Bo， ZENG Yi-fu， YE Ming-qiang， LIU Sheng-qiang
（Kaitian Environmental Technology Co.， Ltd， Changsha 410100， China）

The article describes the pollution status of PM2.5in China， introduces the main techniques of urban PM2.5treatment， and puts forward a new technology of PM2.5treatment. The technology is suitable for the treatment of PM2.5in the specified areas， and the better treatment results could be achieved.

PM2.5treatment； new process； fine particulate

X701

A

1006-5377（2016）09-0033-03