CN105032088A - 一种城市pm2.5治理工艺、装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市PM2.5治理工艺、装置及其应用，空气经空气初滤网去除大杂物和大颗粒后进入静电除尘器，经静电除尘后的洁净空气经过风机由出风口排出，同时，水中加入少许芬多精油，经过初级过滤后，经水泵分别进入磁化水喷雾系统和电解雾系统，磁化器对水进行磁化处理，产生磁化水，磁化水经过水过滤器，过滤掉细小杂质后经过高压造雾机升压喷雾，治理PM2.5，另一部分进入电解槽的水，通过电解产生电解弱碱性水和弱酸性水，其中弱碱性水回流进入水箱，弱酸性水雾化后送入除尘后的空气出风口，随洁净空气由出风口排出，实现加湿、杀菌和除尘。本发明应用设备美观，可做成景观建筑、可提供居民休息娱乐场所，布置灵活、适用范围广。

Description

一种城市PM2.5治理工艺、装置及其应用

技术领域

本发明属于PM2.5治理技术领域，具体涉及一种城市PM2.5治理工艺、装置及其应用，适用于城市中公园、学校、居民区、医院、商业区等户外区域，能够有效治理PM2.5污染、杀灭细菌，治理范围广，有效改善城市空气质量。

背景技术

近年来，我国城市雾霾天气越来越严重，严重影响了公众健康和生活，PM2.5含量过高是导致雾霾天气的主要原因。PM2.5是指大气中空气动力学直径小于或等于2.5μm的颗粒物，PM2.5由于粒径小能长距离传输、表面积大、易于富集有毒物质等特性给人类健康和环境产生了很大的危害。因此如何改善空气质量，减少雾霾，治理PM2.5变得尤为重要。

然而目前对于PM2.5的治理和净化改善主要集中在密闭的人居环境，如室内、汽车内部、医疗场所等，这些都只是改善了密闭的小环境，对于城市大气环境的PM2.5治理并无改善。

同时针对城市PM2.5污染治理和控制，常用的方法有以下几种，然而它们不可避免的存在一些不足之处：1.植树种草，受季节和环境限制，同时植物对PM2.5的净化能力很有限；2.袋式除尘技术，需更换滤袋，成本高，且滤袋处理容易造成二次污染；3.活性炭等多孔材料吸附技术，吸附一段时间后，吸附材料饱和，吸附能力下降，需更换吸附材料，资源浪费比较严重；4.化学吸收技术，需化学药品，成本高，且容易造成二次污染。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对目前常用的几种PM2.5治理方法存在的不足之处，提供一种针对城市户外环境的PM2.5治理工艺和装置，可应用在公园、学校、居民区、医院、商业区等户外区域，在夏天可以对周边降温，空气干燥时可以增湿，同时可以有效治理城市PM2.5污染，杀灭细菌，改善城市空气质量。

本发明如下技术方案实现：一种城市PM2.5治理工艺，包括如下两条工艺路线：

在第一条路线中，空气经过初滤去除可见的杂物和颗粒后进入除尘器，在除尘器内部除尘后由风机排出；

第二条路线中，将水初滤后分别进行磁化和电解，其中磁化水过滤后进行雾化并对周边空气进行喷雾，电解后的弱酸性水经过雾化后送至第一条路线的空气排放口随空气一同排放，对净化后的空气加湿，同时起到除尘杀菌的作用。电解后的弱碱性水送回收集或重新进行磁化或电解。

进一步的，在第二条路线的水中投入天然植物精华的芬多精油，投加的芬多精油与水的体积比例为1:1000-1:500。

进一步的，第二条路线中磁化后的磁化水采用高压造雾机进行升压雾化，雾化后的磁性水水雾粒径为5～20μm。

进一步的，第二条路线中电解后的弱酸性水采用超声波雾化器进行雾化，雾化后的弱酸性水水雾粒径为10nm-10μm。

本发明还公开了一种城市PM2.5治理装置，包括：

空气净化系统，包括空气初滤网12、除尘器及风机15，所述空气初滤网12置于进风口1位置，所述除尘器置于空气初滤网12后方，所述风机靠近进风口1或出风口4设置；

磁化水喷雾系统，包括磁化器9、高压造雾机11和高压水雾喷嘴6，所述磁化器9的入水口通过水泵21与水源连接，所述磁化器9的出水口与高压造雾机11连通，将水磁化后送至高压造雾机11，所述高压造雾机11连接有若干高压水雾喷嘴6；

电解雾系统，包括电解槽22和超声波雾化器17，所述电解槽22通过水泵21与水源连接，所述电解槽22的弱酸性水出口连接第二水箱16，所述超声波雾化器17置于第二水箱16内，所述超声波雾化器17及第二水箱16位于空气净化系统的出风口位置。

进一步的，所述水源采用第一水箱19，所述第一水箱19设有通入自来水的阀门18，所述第一水箱19通过水初滤网20连接水泵21，所述水泵21通过三通接头分别连接至磁化器9和电解槽22。

进一步的，所述电解槽22的弱碱性水出口连接至第一水箱19。

进一步的，所述高压造雾机11具有水初滤器10。

进一步的，所述除尘器采用静电除尘器13。

本发明还公开一种上述城市PM2.5治理装置的应用，将所述PM2.5治理装置与建筑结合，所述空气净化系统、磁化水喷雾系统和电解雾系统均固定分布在建筑的底部，空气净化系统的进风口1置于建筑底部，出风口4延伸置于建筑中部，所述磁化水喷雾系统的高压水雾喷嘴6置于建筑顶部周边。

本发明的PM2.5治理工艺分为两个工艺路线，首先，空气经空气初滤网去除大杂物和大颗粒后进入静电除尘器，经静电除尘后的洁净空气经过风机由出风口排出，同时，水中投入芬多精，经过初级过滤后经水泵分别进入磁化水喷雾系统和电解雾系统，磁化器对水进行磁化处理，产生磁化水，磁化水经过水过滤器，过滤掉细小杂质后经过高压造雾机升压喷雾，通过高压水雾喷嘴喷出粒径在5～20μm的水雾，治理PM2.5，另一部分进入电解槽的水，通过电解产生电解弱碱性水和弱酸性水，其中弱碱性水回流进入水箱，弱酸性水通过超声波雾化器产生10nm-10μm的细水雾，该细水雾送入除尘后的空气出风口，随洁净空气由出风口排出，实现空气的加湿和杀菌除尘。

第二条工艺路线中，水中投加芬多精油，芬多精是从天然植物提取的精华，具有抗菌效果，能净化空气、降低污染，使呼吸顺畅，精神旺盛，达到清醒效果，同时芬多精由人体呼吸循环进入体内，可以帮助对抗今日文明病之困扰，以达到身心均衡之调整。

第二条工艺路线中，采用磁化水高压喷雾技术，相比普通水喷雾技术，其中磁化水能有效改善水的表面张力，改善水对粉尘的湿润性能；改善粉尘表面的亲水性能，提高喷雾降尘效果；减小水的粘度，使雾粒更小、雾粒分布更均匀；改善水雾与尘粒的接触和凝并条件，增强尘粒与尘粒之间，尘粒与水滴之间的凝并作用，提高降尘效果；延长喷雾水滴在空气中的存在时间，从而提高了喷雾降尘效果，实际降尘效果来看对总粉尘的降尘效率比普通水提高14.7％，对PM2.5降尘率比普通水水提高14％。并且通过高压喷雾增强水雾雾化效果，高压喷嘴喷出的高速水流，在很短的距离上就分散成雾粒，并在雾粒后形成一种气流，没有低压喷雾明显的雾流衰减区；高压喷雾在水压力和气流扰动力的共同作用下，水雾分布均匀；高压喷雾可提高水雾荷质比，提高喷雾对PM_2.5降尘效率。高压雾化后的磁性水水雾粒径为5～20μm。微小的雾化颗粒能长时间漂浮在空气中，和周围的空气融合，能迅速吸附空气中的各种大小灰尘颗粒，从而有效控尘，营造良好清新的空气，达到降尘、加湿等多重功效，对大型开阔范围的控尘降尘有很好的效果。

第二条工艺线路中同时采用自来水电解技术以及弱酸性水超声波雾化技术，其中自来水电解后产生的弱酸性水中含有有效氯HC1O，HClO进一步分解形成新生态氧[O]，新生态氧具有极强的氧化性，使细菌和病毒的蛋白质变性，从而使病源微生物致死，同时电解产生的弱酸性水无味或是略有氯臭，其pH值接近7，所以它对人体无危害，对物体几乎没有腐蚀性。弱酸性水经过超声波雾化后的水雾粒径为10nm-10μm，相比其他雾化方式，粒径更小，扩散距离更远，与细菌、病毒和过敏原的接触效率更高，杀菌效果更好。

结合采用上述工艺的治理装置及应用具有如下有益效果：

(1)在夏天可以降温、空气干燥时可以增湿、同时可以有效治理城市PM2.5污染、治理范围广。

(2)具有除菌、防霉、除臭作用，能够抑制病毒、抑制扁虱过敏、抑制花粉过敏等有害物质的飘散。

(3)应用设备美观，可做成景观建筑、可提供居民休息娱乐休息场所，布置灵活、适用范围广。

(4)设备运行无耗材，运行成本低，同时装置可以自动运行，不需要人工控制，可设置电控系统能控制整个系统的运转。

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为实施例1中的城市PM2.5治理工艺及装置的流程示意图。

图2为实施例2中的城市PM2.5治理装置应用外观示意图。

图3为图2的A向剖视图，为实施例2中的治理装置分布示意图。

图中标号：

1-进风口	2-底座	3-立柱
			4-出风口	5-顶棚	6-高压水雾喷嘴
7-座椅	8-阶梯	9-磁化器
			10-水过滤器	11-高压造雾机	12-空气初滤网
13-静电除尘器	14-电控柜	15-风机
			16-第二水箱	17-超声波雾化器	18-阀门
19-第一水箱	20-水初滤网	21-水泵
			22-电解槽

具体实施方式

实施例1

参见图1，一种城市PM2.5治理工艺，包括如下两条工艺路线：

在第一条路线中，不洁空气经过空气初滤网12初滤去除可见的杂物和颗粒后进入除尘器，即本实施例采用的静电除尘器13，在除尘器内部除尘后由风机15排出干净空气；

第二条路线中，往第一水箱19中的水中按芬多精油与水1:1000的比例(即1L水内投入1mL芬多精油)投入芬多精油，可适量根据需求增加投入的芬多精油的量，最多不超过1:500的体积比，加入芬多精油的水经过水初滤网20将水初滤后分别通入磁化器9进行磁化和通入电解槽22进行电解，其中磁化水经过水过滤器10过滤后进行雾化并对周边空气进行喷雾，凝聚沉降治理周边空气中的PM2.5，磁化水的雾化采用高压造雾机11进行升压雾化，雾化后的磁性水水雾粒径为5～20μm。第二路线中的水采用自来水，电解后的弱酸性水经过雾化后送至第一条路线的空气排放口随空气一同排放，对净化后的空气加湿的同时实现杀菌除尘，弱酸性水输送至第二水箱16，通过其内设置的超声波雾化器17进行雾化，雾化后的弱酸性水水雾粒径为10nm-10μm，电解后的弱碱性水送回收集至第一水箱19重新进行磁化或再次电解。

再次参见图1，本实施例结合上述工艺还包括一配套的PM2.5的治理装置，包括空气净化系统、磁化水喷雾系统和电解雾系统。

其中，空气净化系统包括空气初滤网12、静电除尘器13及风机15，空气初滤网12置于进风口1位置，静电除尘器13置于空气初滤网12后方，风机靠近进风口1或出风口4设置；磁化水喷雾系统，包括磁化器9、高压造雾机11和高压水雾喷嘴6，磁化器9的入水口通过水泵21与水源连接，水源为装水的第一水箱19，磁化器9的出水口与高压造雾机11连通，将水磁化后经水过滤器10送至高压造雾机11，高压造雾机11连接有若干高压水雾喷嘴6。

电解雾系统包括电解槽22和超声波雾化器17，电解槽22通过水泵21与第一水箱19连接，电解槽22的弱酸性水出口连接第二水箱16，超声波雾化器17置于第二水箱16内，超声波雾化器17及第二水箱16位于空气净化系统的出风口位置设置，电解槽22的弱碱性水出口连接至第一水箱19。

作为水源的第一水箱19设有通入自来水的阀门18，阀门18采用球阀，第一水箱19通过水初滤网20连接水泵21，水泵21通过三通接头分别连接至磁化器9和电解槽22。

自来水进入第一水箱19，投入芬多精，经过水初滤网20初滤后产生洁净水，洁净水经水泵21分两路分别进入磁化水喷雾系统的磁化器9和电解雾系统的电解槽22，其中磁化器9对水进行磁化处理，产生磁化水，磁化水经过水过滤器10，过滤掉细小杂质，然后过滤后的磁化水经过高压造雾机11升压，通过高压水雾喷嘴喷出粒径在5～20μm的水雾，治理周边空气中的PM2.5，相比普通的空气净化器，PM2.5治理范围广，有效距离可以达到10m以上，同时由于芬多精具有净化空气，增加负氧离子量的作用，PM2.5治理效率更高，PM2.5治理效率可达到85％以上。电解槽22通过电解产生电解弱碱性水和弱酸性水，其中弱碱性水回流进入第一水箱19，弱酸性水进入第二水箱16，通过放置在第二水箱16内的超声波雾化器17雾化产生10nm-10μm的细水雾，空气由进风口进入经空气初滤网12去除大杂物和大颗粒后进入静电除尘器13，经静电除尘后的洁净空气经过风机15由出风口排出，通过空气净化系统，粉尘去除率能达到90％以上。超声波雾化产生的细水雾随空气净化系统的洁净空气由出风口排出，实现空气排放前的杀菌除尘，抑制浮游细菌率为99％；抑制浮游病毒率为99.5％；抑制花粉过敏物率为95％。

本实施例中的静电除尘器也可考虑使用其他类型的除尘器。

实施例2

结合参见图2和图3，将实施例1中的PM2.5治理装置一凉亭结合起来，其中凉亭的主体由下自上包括底座2、阶梯8、立柱3、座椅7、顶棚5；底座2除连接阶梯面侧面均开百叶窗式进风口1，阶梯8可独立摆放，也可与底座2焊接于一体，立柱3为空心结构，采用钢结构框架外敷钢片和装饰材料结构，其中间位置设有百叶窗式出风口4，立柱3内设水管接至顶棚，与顶棚5四角布置的高压水雾喷嘴6连通，顶棚5可采用钢材做骨架，轻质材料做顶棚面，也可全部采用木质结构做成。立柱3与顶棚5连接处设置法兰并通过螺栓连接固连。

空气净化系统、磁化水喷雾系统和电解雾系统均固定分布在建筑的底座2内，如图3所示，空气净化系统的进风口1置于底座2上，出风口4延伸置于立柱3中部，磁化水喷雾系统的高压水雾喷嘴6置于顶棚3顶部四周。

具体如图3所示，第一水箱19通过球阀与自来水管道相连，第一水箱的出水口设有水初滤网20并连接至水泵21，水泵21连接有一个三通接头，三通接头的一个接头接磁化水喷雾系统的磁化器9，另一个接头接电解雾系统的电解槽22。

磁化水喷雾系统包括磁化器9、水过滤器10、高压造雾机11、高压水雾喷嘴6，水过滤器10与磁化器9相连，高压造雾机11与水过滤器10相连，高压水雾喷嘴6连接高压造雾机11，高压水雾喷嘴6产生的细水雾雾化粒径可达到10μm-30μm。相比普通的空气净化器，PM2.5治理范围广，有效距离可以达到10m以上，同时由于芬多精具有净化空气，增加负氧离子量的作用，PM2.5治理效率更高，PM2.5治理效率可达到85％以上。

电解雾系统包括电解槽22、第二水箱16、超声波雾化器17，电解槽22的碱性电解水出口与第一水箱19相连，酸性电解水出口与第二水箱16相连，超声波雾化器17放置于第二水箱16内，第二水箱16通过风管与出风口4相连，超声波雾化器17产生的细水雾雾化粒径可达到10nm-10μm。能够强效拟制浮游细菌、病毒、花粉、异味等。抑制浮游细菌率为99％；抑制浮游病毒率为99.5％；抑制花粉过敏物率为95％。

空气净化系统包括进风口1、空气初滤网12、静电除尘器13、风机15、出风口4，进风口1设置在底座2侧面，通过风管与静电除尘器13连接，静电除尘器13通过风管接出风口4，在进风口1与静电除尘器13之间布置空气初滤网12，静电除尘器13与出风口4之间布置有风机15，风机15靠近出风口4设置，出风口4通过风管延伸至立柱中间位置。通过空气净化系统，粉尘去除率能达到90％以上。

应用在凉亭上的PM2.5治理装置的工作过程与实施例1中相同，进风口从底部吸入不洁空气，净化后从立柱中间位置排出，高度正好对应人体的活动区域，并且从凉亭的顶棚向周边喷出磁化水雾，可实现凉亭周边的空气中PM2.5的治理。

实际应用中的建筑不仅限于凉亭，还可以是其他建于室外的各类建筑，空气治理装置与建筑的结合不仅提供了美观的建筑，同时还增加了建筑的实用性，控制了建筑周边空气中的PM2.5含量，有效实现了室外活动区域的空气治理。

上述为本发明的优选实施方式，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利说明书所限定的本发明的精神和范围内，在形式和细节上对本发明所作出的各种变化，都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种城市PM2.5治理工艺，其特征在于包括两条工艺路线：

在第一条路线中，空气经过初滤去除可见的杂物和颗粒后进入除尘器，在除尘器内部除尘后由风机排出；

第二条路线中，将水初滤后分别进行磁化和电解，其中磁化水过滤后进行雾化并对周边空气进行喷雾，电解后的弱酸性水经过雾化后送至第一条路线的空气排放口随空气一同排放，对净化后的空气加湿并杀菌除尘，电解后的弱碱性水送回收集或重新进行磁化或电解。

2.根据权利要求1所述的一种城市PM2.5治理工艺，在第二条路线的水中投入天然植物精华的芬多精油，投加的芬多精油与水的体积比例为1:1000-1:500。

3.根据权利要求1所述的一种城市PM2.5治理工艺，第二条路线中磁化后的磁化水采用高压造雾机进行升压雾化，雾化后的磁性水水雾粒径为5～20μm。

4.根据权利要求3所述的一种城市PM2.5治理工艺，第二条路线中电解后的弱酸性水采用超声波雾化器进行雾化，雾化后的弱酸性水水雾粒径为10nm-10μm。

5.一种城市PM2.5治理装置，其特征在于包括：

空气净化系统，包括空气初滤网(12)、除尘器及风机(15)，所述空气初滤网(12)置于进风口(1)位置，所述除尘器置于空气初滤网(12)后方，所述风机(15)靠近进风口(1)或出风口(4)设置；

磁化水喷雾系统，包括磁化器(9)、高压造雾机(11)和高压水雾喷嘴(6)，所述磁化器(9)的入水口通过水泵(21)与水源连接，所述磁化器(9)的出水口与高压造雾机(11)连通，将水磁化后送至高压造雾机(11)，所述高压造雾机(11)连接有若干高压水雾喷嘴(6)；

电解雾系统，包括电解槽(22)和超声波雾化器(17)，所述电解槽(22)通过水泵(21)与水源连接，所述电解槽(22)的弱酸性水出口连接第二水箱(16)，所述超声波雾化器(17)置于第二水箱(16)内，所述超声波雾化器(17)及第二水箱(16)位于空气净化系统的出风口位置。

6.根据权利要求5所述的一种城市PM2.5治理装置，所述水源采用第一水箱(19)，所述第一水箱(19)设有通入自来水的阀门(18)，所述第一水箱(19)通过水初滤网(20)连接水泵(21)，所述水泵(21)通过三通接头分别连接至磁化器(9)和电解槽(22)。

7.根据权利要求6所述的一种城市PM2.5治理装置，所述电解槽(22)的弱碱性水出口连接至第一水箱(19)。

8.根据权利要求5所述的一种城市PM2.5治理装置，所述高压造雾机(11)具有水初滤器(10)。

9.根据权利要求5所述的一种城市PM2.5治理装置，所述除尘器采用静电除尘器(13)。

10.一种权利要求5-9中任一项所述的城市PM2.5治理装置的应用，其特征在于：所述PM2.5治理装置与建筑结合，所述空气净化系统、磁化水喷雾系统和电解雾系统均固定分布在建筑的底部，空气净化系统的进风口(1)置于建筑底部，出风口(4)延伸置于建筑中部，所述磁化水喷雾系统的高压水雾喷嘴(6)置于建筑顶部周边。