CN104190183B - 吸入式强制流动灰霾治理的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种吸入式强制流动灰霾治理的方法和装置，装置包括水池、气囱、控制单元、淤泥堆积区和贮水池。气囱的上部设有进气口，下部设有出气口和清灰门。水池中设有带喷头的气体分布环管，出气口通过空气管路连接到气体分布环管。治理过程为：①通过气囱进气口吸入灰霾空气。②一部分灰尘在惯性作用下落到气囱底部，一部分灰尘随空气进入水池。③定期从清灰门清理气囱下部的灰尘。④气体从气体喷头喷出，从水中逸出夹带着水沫进入大气。⑤根据淤泥的厚度，定时清理淤泥。⑥气囱底部积聚污水引入水池。本发明通过高空抽气、强制流动、空气洗涤、扰动大气和灰尘聚集沉积过程，将颗粒物质吸入气囱，经过沉降分离和水洗涤，有效地捕集空气中的灰尘颗粒，净化大气环境。

Description

吸入式强制流动灰霾治理的方法和装置

技术领域

本发明属于环境保护及治理技术领域，涉及一种吸入式强制流动灰霾治理的方法和装置。

背景技术

霾是悬浮在空气中肉眼无法分辨的大量微粒形成的浑浊现象，也称阴霾、灰霾或烟霾。灰霾与晴空区之间没有明显的边界，灰霾粒子的空间分布比较均匀，粒子尺度从0.001微米到10微米，平均直径大约在2微米左右。灰霾作为一种自然现象，其形成有三方面因素。一是水平方向静风现象的增多，二是垂直方向的逆温现象，三是大气中悬浮颗粒物的增加。静风不利于大气污染物向周围扩展稀释，并容易积累高浓度污染。在逆温层中，较暖而轻的空气位于较冷而重的空气上面，形成一种极其稳定的空气层，使大气层低空的空气垂直运动受到限制。空气中悬浮微粒难以向高空飘散而被阻滞在低空和近地面，飘浮在逆温层下面的空气层中形成灰霾。随着工业的发展，污染物排放大量增加，粒径在微米级的细微颗粒物停留在大气中，当静风、逆温等天气出现时，就形成灰霾。在稳定的大气环境中，没有空气流动，微米及以下级别的细微固体颗粒悬浮在大气中平衡稳定，不能自然沉积下来，形成连续几天的灰霾久久不散。细微固体颗粒聚集形成大颗粒后，容易沉积到地面上。

治理灰霾包括治本和治标两类方法，治本的方法是不让灰霾产生，治标的方法是消减已出现的灰霾。出现灰霾的根本原因是污染物排放，其次是大气自净能力衰减。所以治理灰霾的根本之道是控制污染物排放，采取针对性措施，减少污染源。消减灰霾的具体措施有人工降雨、人工气流、高空喷水、水雾大炮、空气过滤、空气净化结合喷雾、静电吸附、特殊外墙和光触媒等方法，使用外加手段增加大气自净能力。

随着治理范围增大，灰霾治理难度和费用也随着增大。适合解决室内灰霾问题的方法多，但对于局部区域灰霾治理的问题，还未见到简单、方便、实用、费用低的治理方法的报道。如人工降雨是给天上的云加入干冰等催化剂，使云层降水或增加降水量，清洗大气中细微固体颗粒以及可溶性酸性气体，净化空气。人工降雨需要大气符合条件，对湿度、温度有要求，只能在局部小范围内进行。人工降雨费用过高，降雨后短时期内有效果，只能偶尔为之。

发明内容

本发明提供一种吸入式强制流动灰霾治理的方法，以解决局部区域治理灰霾天气的问题，提高环境治理效果，改善大气环境。本发明的另一目的是提供一种吸入式强制流动灰霾治理的装置。

本发明的技术方案是：吸入式强制流动灰霾治理的方法，治理过程为：①通过气囱进气口从灰霾严重的高度位置吸入灰霾空气。②灰霾空气向下流动，一部分灰尘在惯性作用下落到气囱底部，一部分灰尘随空气进入出气口，在引风机的作用下经风管、气体分布环管和气体喷头进入水池。③气体从气体喷头喷出进入水池的水层中，断裂为小气泡，小气泡在水层内部与水充分混合，气体携带的灰尘被捕集到水中形成淤泥，气泡从水中逸出夹带着水沫进入大气。清洁湿润空气引起大气流动，大气中小颗粒湿润后易聚集成大颗粒沉积到地面。④定期从清灰门清理气囱下部的灰尘，清理灰尘时先用水喷头向气囱底部喷水，使灰尘形成泥膏状淤泥，防止向气囱外飞扬。清理出的泥膏状淤泥放置于淤泥堆积区。⑤根据水池中淤泥的厚度，定期清理淤泥。清理淤泥时停止风机运行，将水池中上层清水倒入贮水池。水池中清理出来的淤泥置于淤泥堆积区。⑥气囱底部积聚污水后通过气囱底部的排污沟引入水池。

淤泥堆积区上方覆盖苫布，定期喷水，防止扬尘。定期移出淤泥堆积区的泥膏状淤泥，或用作烧砖的原材料，或作为农作物肥料，或填埋处理。 灰霾天气结束后，用洁净空气吹扫清理气囱、空气管路及相关设备中的灰尘。

本发明吸入式强制流动灰霾治理的装置，包括水池、气囱和控制单元。气囱的上部设有进气口，下部设有出气口和清灰门，清灰门的上部设有2～6个水喷头，水喷头与水泵出口连接。水池中设有气体分布环管，气体分布环管上设有气体喷头，出气口通过空气管路连接到气体分布环管。空气管路上设有引风机、气体流量计和流量调节阀。引风机、气体流量计、流量调节阀和水泵分别与控制单元电路连接。

装置设有淤泥堆积区和贮水池，淤泥堆积区和贮水池位于水池的周围，贮水池通过水管路和贮水泵连接到水池。气囱与水池之间设有排污沟，排污沟设有插入式阀门，插入式阀门位于排污沟与气囱的连接处，用于控制污水流动，防止堵塞。水池中设有电加热设备，以防冬天水池结冰，装置无法运行。气体喷头位于水池中水面下方1.5～2.5米。气囱的高度为100～200米，进气口为1～5排，每排进气口的高度根据具体需要设定。水喷头的高度为2～3米。

吸入式强制流动灰霾治理的原理是：从灰霾严重的位置高度吸入灰霾空气，灰霾空气吸入系统经过气体喷头，成为气泡进入水池与水充分混合。气泡内细微固体颗粒进入水中，去除其中固体颗粒。同时气泡内水汽饱和，携带大量水汽进入大气中。空气经过湿法除尘的净化，成为不含固体粒子的洁净湿润空气。空气经过净化后返回大气，造成对稳定大气的扰动，引起局部区域的大气强制流动，破坏稳定平衡的大气条件。湿润空气进入大气，使局部区域大气湿度增大，水气将大气中固体颗粒湿润，使小颗粒易聚集形成大颗粒，在大气中自然沉积下来。

本发明吸入式强制流动灰霾治理的方法通过高空抽气、强制流动、空气洗涤、扰动大气和灰尘聚集沉积的过程，将灰霾大气中颗粒物质吸入气囱，经过沉降分离和水洗涤过程，有效地捕集空气中的灰尘颗粒，净化大气环境。不仅吸入灰霾空气进行净化，而且通过气体喷头喷出的气泡从水中逸出夹带着水沫进入空气中，增加了空气的湿度，使空气中颗粒湿润、聚集和自然沉积到地面。本发明通过气囱、水池和淤泥堆积区组建的吸入式强制流动灰霾治理的装置，有效解决了局部区域治理灰霾天气的问题，提高了环境治理效果，具有投资小、见效快和治理效果明显的特点。

附图说明

图1为本发明吸入式强制流动灰霾治理装置的流程示意图；

图2为本发明吸入式强制流动灰霾治理厂区的平面布置图。

其中：

1—避雷针、2—进气口、3—气囱、4—水喷头、5—清灰门、6—水泵、7—引风机、8—流量调节阀、9—空气管路、10—气体喷头、11—水池、12—淤泥堆积区、13—贮水池、14—控制室、15—通道、16—出气口、17—气体分布环管、18—贮水泵、19—排污沟、20—水管路、21—插入式阀门。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。

本发明吸入式强制流动灰霾治理的装置如图1所示，包括水池11、气囱3和控制单元，控制单元设置在控制室14内。气囱的高度为110米，气囱的上部设有两排进气口2，第一排进气口距地面100米，第二排进气口距地面90米。气囱下部设有出气口16和清灰门5，清灰门的上部设有4个水喷头4。水喷头的高度为2米，水喷头通过管路与水泵6的出口连接。水池中设有气体分布环管17，气体分布环管上设有气体喷头10，气体喷头位于水池中水面下方2米处。出气口通过空气管路9连接到气体分布环管，空气管路上设有引风机7气体流量计和流量调节阀8。气囱与水池之间设有排污沟19，排污沟设有插入式阀门21，插入式阀门位于排污沟与气囱的连接处，用于控制污水流动，防止堵塞。如图2所示，装置设有淤泥堆积区12和贮水池13，淤泥堆积区和贮水池位于水池的周围，贮水池通过水管路20和贮水泵18连接到水池11。引风机7、气体流量计、流量调节阀、水泵6和贮水泵分别与控制单元电路连接。水池11中设有电加热设备，以防冬天水池结冰。

本发明吸入式强制流动灰霾治理的过程为：①通过气囱3进气口2从灰霾严重的高度位置吸入灰霾空气。②灰霾空气向下流动，一部分灰尘在惯性作用下落到气囱底部，一部分灰尘随空气进入出气口16，在引风机7的作用下经空气管路9、气体分布环管17和气体喷头10进入水池。③气体从气体喷头喷出进入水池的水层中，断裂为小气泡，小气泡在水层内部与水充分混合，气体携带的灰尘被捕集到水中形成淤泥，气泡从水中逸出夹带着水沫进入大气。清洁湿润空气引起大气流动，大气中小颗粒湿润后易聚集成大颗粒沉积到地面。④定期从清灰门5清理气囱下部的灰尘，清理灰尘时先用水喷头4向气囱底部喷水，使灰尘形成泥膏状淤泥，防止向气囱外飞扬。清理出的泥膏状淤泥放置于淤泥堆积区12。⑤根据水池中淤泥的厚度情况，定时清理淤泥；清理淤泥时停止风机运行，将水池中上层清水倒入贮水池。水池中清理出来的淤泥置于淤泥堆积区。⑥气囱3底部积聚污水后通过气囱底部的排污沟19引入水池。⑦淤泥堆积区12上方覆盖苫布，定期喷水，防止扬尘。定期移出淤泥堆积区12的泥膏状淤泥用作烧砖的原材料。⑧灰霾天气结束后，用洁净空气吹扫清理气囱3、空气管路9及相关设备中的灰尘。

灰霾空气从灰霾严重的高度进入气囱，在气囱和水池内经过沉积作用、湿法除尘，从水池喷出湿润洁净空气。湿润洁净空气使周围灰霾大气中细微颗粒聚集增大，沉积到地面，大气质量好转。从宏观看，装置周围大气形成一个强制流动循环，破坏灰霾存在的稳定大气条件。

为适应灰霾层高度变化，在气囱上部设置多排进气口。灰霾空气被吸入气囱进气口向下流动。部分灰尘特别是较大颗粒由于惯性落到气囱底部，灰尘积累到一定量后从清灰门清理出去。清理灰尘时先用水喷头向气囱底部喷水，使灰尘形成泥膏状淤泥，防止向气囱外飞扬。空气管路进口高于气囱底部的灰尘区，防止把已沉积到气囱底部的灰尘吸入空气管路。引风机进口产生的负压使气囱内保持负压状态，能将灰霾空气吸入气囱进气口。检测信号引到控制室的控制单元，利用控制单元显示、记录和自动调节的功能，自动调节管路阀门开度，维持空气管路空气压力、流量恒定。喷头中的细微固体颗粒容易被气流冲刷出来，气体从气体喷头喷出进入水层中，断裂为小气泡，从水中逸出进入大气。⑴小气泡在水层内部与水充分混合，时间足够长，气泡与水接触的面积足够大，大部分的灰尘被捕集到水中形成淤泥。从水中逸出的空气被水洗涤后，含灰尘量大大降低，成为湿润的清洁空气。⑵气泡与水充分接触，水汽在气泡中饱和。气泡从水中逸出时夹带着水沫进入上方空气中，同时气泡离开水面后破裂，表面水膜破裂为细小水珠进入上方空气中形成水雾。⑶从喷头喷出的气泡将大量水雾带入空气中，使空气湿润，对大气中灰霾颗粒起粘结作用，细微颗粒聚集成大颗粒自然沉积到地面上。

逸出水池的湿润洁净空气进入地面上方大气中，挤压周围空气，使大气进行水平与垂直方向的流动，对稳定的大气产生扰动，破坏有利于灰霾存在的平衡稳定大气条件。随着洁净空气在大气中流动扩散，灰霾得以稀释，局部区域大气质量好转。水池中淤泥达到一定厚度，需要清淤。清淤时先停止风机，将水池中上层清水倒入贮水池。从水池中清理出来的淤泥与气囱中清理出来的淤泥集中到淤泥堆积区存放。淤泥上方用苫布覆盖，定期喷水，防止风吹扬尘，对大气形成二次污染。细微固体颗粒形成的泥膏是制作砖的原材料，不用粉碎，直接烧制。此外泥膏还可以填埋处理、表面覆盖植被，或堆积作为农作物肥料。

Claims (7)

1.一种吸入式强制流动灰霾治理的方法，其特征是：治理过程为：①通过气囱（3）进气口（2）从灰霾严重的高度位置吸入灰霾空气；②灰霾空气向下流动，一部分灰尘在惯性作用下落到气囱底部，一部分灰尘随空气进入出气口（16），在引风机（7）的作用下经空气管路（9）、气体分布环管（17）和气体喷头（10）进入水池；③气体从气体喷头喷出进入水池的水层中，断裂为小气泡，小气泡在水层内部与水充分混合，气体携带的灰尘被捕集到水中形成淤泥，气泡从水中逸出夹带着水沫进入大气；④定期从清灰门（5）清理气囱下部的灰尘，清理灰尘时先用水喷头（4）向气囱底部喷水，使灰尘形成泥膏状淤泥；清理出的泥膏状淤泥放置于淤泥堆积区（12）；⑤根据水池中淤泥的厚度，定期清理淤泥；清理淤泥时停止风机运行，将水池中上层清水倒入贮水池；水池中清理出来的淤泥置于淤泥堆积区；⑥气囱（3）底部积聚污水后通过气囱底部的排污沟（19）引入水池；所述淤泥堆积区（12）上方覆盖苫布，定期喷水。

2.根据权利要求1所述的吸入式强制流动灰霾治理的方法，其特征是：定期移出淤泥堆积区（12）的泥膏状淤泥，或用作烧砖的原材料，或作为农作物肥料，或填埋处理。

3.根据权利要求1所述的吸入式强制流动灰霾治理的方法，其特征是：灰霾天气结束后，用洁净空气吹扫清理气囱（3）、空气管路（9）及相关设备中的灰尘。

4.一种吸入式强制流动灰霾治理的装置，包括水池（11）、气囱（3）和控制单元，其特征是：所述气囱的上部设有进气口（2），下部设有出气口（16）和清灰门（5），清灰门的上部设有2～6个水喷头（4），水喷头与水泵（6）出口连接；所述水池中设有气体分布环管（17），气体分布环管上设有气体喷头（10），所述出气口通过空气管路（9）连接到气体分布环管；所述空气管路上设有引风机（7）、气体流量计和流量调节阀（8），引风机（7）、气体流量计、流量调节阀和水泵分别与控制单元电路连接；所述气体喷头（10）位于水池中水面下方1.5～2.5米；所述气囱（3）的高度为100～200米，所述进气口为1～5排，每排进气口的高度根据具体需要设定；所述水喷头（4）的高度为2～3米。

5.根据权利要求4所述的吸入式强制流动灰霾治理的装置，其特征是：所述装置设有淤泥堆积区（12）和贮水池（13），所述淤泥堆积区和贮水池位于水池的周围，所述贮水池通过水管路（20）和贮水泵（18）连接到水池（11）。

6.根据权利要求4所述的吸入式强制流动灰霾治理的装置，其特征是：所述气囱（3）与水池（11）之间设有排污沟（19），所述排污沟设有插入式阀门（21），所述插入式阀门位于排污沟与气囱的连接处。

7.根据权利要求4所述的吸入式强制流动灰霾治理的装置，其特征是：所述水池（11）中设有电加热设备。