廢氣處理工程是環境工程的(de)一個重要組成部分(fèn),它的萌芽和發展經曆了漫長的(de)年(nián)代。1668年英(yīng)國學者加斯特洛發表了關於消煙機械方(fāng)麵的論文,提出避免煤煙危害應采取的技術措施。1809年英國采用(yòng)石灰乳脫除煤煙(yān)中的(de)硫化氫,1849年英國開始采用氧化鐵法脫(tuō)除(chú)硫化氫。1897年日本建造(zào)了煤煙脫硫塔,煙氣經石灰乳脫硫後經高煙囪排放。隨著工業(yè)及交通事業的發展(zhǎn),在第(dì)二次世界大戰後,大工(gōng)業地帶增多,石油(yóu)在能源結構中的比重(chóng)上升,大氣汙染物種類越來越多,汙染日益嚴重。60年(nián)代以後廢氣處理工程有了較大的發展,除塵、脫硫、脫氮的實用技術在廢氣處理中發揮了應有(yǒu)的作用。中國的廢氣處理工程自1973年開始起步到現在,大體經曆了(le)三(sān)個階段(duàn)。
1.起步階段(1973 ~1981年)
1973年第一次全國環境保(bǎo)護會議之後,從北京等大城(chéng)市(shì)開始(shǐ),開展了以鍋爐和工業窯爐為控製對象的消(xiāo)煙除塵工作,並逐步推(tuī)向全國。這(zhè)個(gè)階段的主要特點是主要抓(zhuā)單一汙染(rǎn)源處理,從中央到各省、市都把消煙(yān)除塵作為保護大氣的突破口,采用改進燃燒裝置,安裝除塵器等技(jì)術措施,控製煙塵、粉塵排放量(liàng)及排煙(yān)的林格曼黑度。全國有6萬台鍋爐進行了改爐除塵,新建了一(yī)-批燒結、轉爐、水泥窯爐的除(chú)塵處理(lǐ)設施。1973年國家頒布的第-一(yī)個綜合(hé)性排放標準《工業“三廢(fèi)”排放標準》雖然對電站燃煤排放(fàng)的二(èr)氧化硫(SO2)規定了(le)排放(fàng)標準,但電站的SO2處理工程限於當時的(de)技術經濟水平難於實施。這一階段除消(xiāo)煙除塵外,隻是對汙染嚴(yán)重(chóng)的化工(gōng)尾氣進行了處理。如:對硝酸、氮肥生產(chǎn)廠及用硝酸生產化學試(shì)劑的工廠排放的氮氧化物,采用選擇性催(cuī)化還原法和30% NaOH溶液(yè)吸收法等進(jìn)行處理;有色(sè)金屬冶煉廠對高濃度SO2進行綜合利用(製硫酸),以及用吸附、吸收等技術方法處理氯化氫、氯乙烯(xī)尾氣,等等。
2.發展階段( 1982 ~1991年)
把1982年作為第二階段的開始(shǐ),是由(yóu)於1982年(nián)有兩件(jiàn)事促使廢氣處理(lǐ)工程發生了轉折性的變化(huà)。一是1982年4月6日正式頒布《大氣環境質量(liàng)標準》(GB 3095--82),該項標(biāo)準的實施(shī)促使廢氣處理工程發生了下列變化:該項標準分為三級,分別適用於三類功能不同的地區,廢氣處理工程(chéng)的主要目的在(zài)於改(gǎi)善(shàn)大氣環境質(zhì)量,僅(jǐn)靠單個(gè)汙染源處理不能滿足環境質量的(de)要求,分散(sàn)的汙(wū)染源處理必須與按(àn)功能區進行汙染綜合防治相結(jié)合;該項(xiàng)標準包括6種(zhǒng)主要汙染物,即總(zǒng)懸浮微粒(TSP)、飄塵(係指10μm 以下的微粒,是(shì)一項參考標準)、二氧化硫(S0,)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、光化學氧化劑(0),這表明要保持和改善大氣環境質量(liàng),不能隻停留在重點抓好消煙除塵的階段(duàn),要處理SO2,、NOx和汽車尾氣(NOx、CO、揮發性有(yǒu)機化合物),以及處理(lǐ)汙染嚴重的氣態汙染物,如氟與氟(fú)化(huà)氫、氨與氯化氫、硫化氫、苯和惡臭等(děng)。
二是,1982年8月在(zài)北京召(zhào)開了第一次工業係統(tǒng)防治汙染經驗交流會。這次會議總結了我國十幾(jǐ)年防治工業汙染的(de)經驗,提出了5條防治工業汙染的(de)基本途徑:結合工業結(jié)構調整,改善不合(hé)理布局;通過技術改造,最(zuì)大(dà)限度地把“三廢”消除在生產過程中,大搞綜合利用,最(zuì)大限度地實(shí)現“三廢”資源化;進行淨(jìng)化處(chù)理,使“三廢”達標排放﹔加強工業企(qǐ)業環境(jìng)管理,落實企業環境責(zé)任製(納入企業經濟責任製)。在已有經驗的基礎上,廢氣處理工程從1982年起到1991年的10年(nián)時間內,由於政策、法規和各項環境標準逐漸形成體係,指導思想更加明確,因而取得(dé)了比較大的進步和(hé)發展。
(1)綜合防治方麵的發展﹑由單(dān)個汙染源的處理(主要是淨化處理、消煙除塵)轉(zhuǎn)變為實施綜合防治,貫徹“預防為主,防治結(jié)合,綜合處理”的政策,是廢氣處理工程的一個特點。“預防為主、防治結合”是汙染處理工程概念的一個新發展,1981年中國環境(jìng)科學學會、環境工程學會成立大會上,即已明(míng)確提出(chū):環境(jìng)工程(chéng)學發(fā)展到80年代,汙染處理概念不能隻狹義(yì)地理解為排汙口的處理(回收與淨化),而應包括采用無廢、少廢技術和裝備,節能降耗、減少汙染物的排放,防(fáng)和治都屬(shǔ)於汙(wū)染(rǎn)處理工程的範疇。各地(dì)區、各部門都開始重視通過技術改(gǎi)造在生產工藝過程中(zhōng)消除(chú)汙染,主要(yào)做法有:更新舊設備,用先進技術設備武裝一些(xiē)大中型企業;改革落後工藝,用無汙染、低汙染的工藝代替消耗高、汙染重的.工藝技術,減少汙染物的(de)排(pái)放;改變原料路線,以無毒(dú)或低(dī)毒原料代替有毒、劇毒原料等(děng)。
綜合處理是指從大氣環境功(gōng)能區的整體(tǐ)著眼,將分散的汙染(rǎn)源處(chù)理與汙染集中(zhōng)控(kòng)製相結合﹔合理利用自(zì)淨能力(lì)與人為(wéi)措施相結合,綜合運用各種技術手段,正確處理防與治的辯證關係,使大氣環境功能區的環境質量達到目標值。在發展階段采(cǎi)用的技術措施有:推廣型煤(加固硫(liú)劑),達到節煤並減少塵與S0排放量的目的;集中(zhōng)供熱、熱電聯產、淘汰分散的小.鍋爐,達到節煤、提高除塵效率、減少塵及SO2排放的目的;改善能(néng)源結構,提高城市氣化率也是減少大氣(qì)汙染物的重要技術手段。總之(zhī),廢氣處理工(gōng)程在這一階段有了新的發展,從(cóng)單一的汙染源排汙口處理,發展到預(yù)防為主、防治結合、綜合處理。
(2)單項(xiàng)處理技(jì)術的發展︰在1982 ~ 1991年的10年中單項處理技術也有了比較大(dà)的發展,特別是在除塵技術、SO2處理技術、NOx處理技術、汽車尾氣處理(lǐ)技術等(děng)方麵更為顯著。一方(fāng)麵引進、消化吸收國外的廢氣處理先進技(jì)術,另一方麵也研究開發了不少適合國情的廢氣處理(lǐ)技術。下麵進行簡要的闡述(shù)。
①除塵(chén)技術﹑對耗能高、熱效(xiào)率低、汙染重的(de)鍋爐(lú)和工業窯爐普遍進行了改造,減輕了燃煤對大氣的汙染(見表0-5)。煙塵、工業粉塵的除塵技術與70年代相比有(yǒu)顯著進步。此(cǐ)外,一些工業生產過程產生的特殊粉塵的除塵技術也有較大的發展。如電爐煉鋼、轉爐煉鋼(gāng)的除塵技術;有色金屬冶煉的(de)除塵技術(shù);鉛玻璃生產過程所排的“鉛塵”的除塵技術等。
表0-51981、1985、1989年鍋爐(lú)和工業(yè)窯爐改(gǎi)造情況
|
鍋爐改造(zào)/台 |
鍋爐改造率/% |
工(gōng)業窯(yáo)爐改造數/台 |
工業(yè)窯爐改(gǎi)造率/% |
1981 |
65001 |
33 |
17011 |
19 |
1985 |
114496 |
52 |
24356 |
26 |
1989 |
203461 |
60 |
46630 |
48 |
②二氧化硫處理技術(shù)﹐對於生活用煤(méi)排放的二氧化硫(liú)(S0),主要靠推(tuī)廣民用型煤加固(gù)硫劑、發展城市集中供熱、提高城市(shì)氣化率等技術措施削減SO2排放量。對(duì)於電站鍋(guō)爐、工業鍋爐高煙囪排放的二(èr)氧化硫(低濃度(dù)SO2),中國從1982年(nián)開始(shǐ)技(jì)術攻關研究和技術引進發展較快,取(qǔ)得了(le)明顯進展。歸納起來(lái),根據中國國情控製電站鍋(guō)爐二氧化硫排放的(de)適用技術(shù)有:旋轉噴霧幹燥煙氣脫硫技術,爐內(nèi)噴鈣/增濕活(huó)化脫硫技術,石灰石法煙氣(qì)脫硫技術(shù)和循環流化床燃燒脫(tuō)硫技術等;控製工業鍋爐排放二氧化硫適(shì)用技術有:循環流化(huà)床燃燒脫(tuō)硫技術,角管式鍋爐爐內噴(pēn)鈣脫硫技術,以及(jí)工業型煤固硫(liú)技術和濕法脫硫(liú)除(chú)塵技術等(děng)。
③氮氧化物處理技術﹐主要是處理硝酸、氮肥生產和(hé)使用硝酸的工業生產所排放的氮氧化物。通過引進和研究(jiū)開發,這方麵(miàn)的處(chù)理(lǐ)技(jì)術發展較快(kuài)。通(tōng)常應用的有:選擇性催化還原、非選擇性催化還原,堿液吸收(NaOH、NaCO3等),分(fèn)子篩吸附,“漂白”稀(xī)硝酸吸(xī)收等。此外,還(hái)研究(jiū)開發了催化分解法、熱碳層法等。
④汽車(chē)尾(wěi)氣處理技術1983年9月中國頒布了第一個汽車汙染物排放控製標準,考(kǎo)慮當(dāng)時的(de)技術經濟條件,這個標準(zhǔn)隻(zhī)控(kòng)製怠速排放的一氧化氮和碳氫化合物;柴油車隻控製自由加速時的排煙黑度(dù)。1983 ~ 1991年引進和(hé)研究開(kāi)發汽車尾氣處理技術,包括機內淨化和汽車尾氣淨化(huà)(機外),主要是利用催化淨化法。特別(bié)值得提出的是研(yán)究開發了中國特有的稀土催化劑(jì)。
(3)廢氣處理實(shí)用技術方法已初步形成體係︰經過1982 ~ 1991發展階段的10年,廢氣處理工程已成為環境工程學的(de)重要組成部分,廢氣處理實用(yòng)技術方法體(tǐ)係已初(chū)步(bù)形成。主要包括:廢氣排放源的評價分析方法;廢氣處理技術單元過程(chéng)的理(lǐ)論與方(fāng)法(fǎ)和顆粒物及主要氣態汙染物單項處理技術;綜合防治;方案優化。
3.開拓階段(1992年~)
1992年6月聯合國裏約熱內盧環境與發展大會後,實施可持續發展戰略已成為世界各國的共識(shí)。全國人大八屆四(sì)次會議通過的《國民經濟和社會發展“九五”計劃(huá)和2010年遠景目標綱要》確定:實行兩個具有全(quán)局意義的根本性轉變,實施科教興國戰略和(hé)可持(chí)續發展戰(zhàn)略,提出了跨世紀(jì)的環境保護目標,環境保護進人了一個新的階(jiē)段。
為了進一步貫徹環境(jìng)保護基(jī)本國策,實施可持續發展戰略,落實《國(guó)民經濟和社會發展》“九五”計劃和2010年遠景目標綱要(yào)》提出(chū)的跨世紀環境保護目標,於1996年7月中在(zài)北京召(zhào)開了第四次全國環境保護會議。根據會議的要求和《國務院關於環境(jìng)保護若幹問題的決定》,國家環(huán)保局製定了《國家環境(jìng)保護“九(jiǔ)五”計劃和2010年遠景目標》(以(yǐ)下(xià)簡稱《計劃和目標》),並於1996年9月3日經國務院批複原則同意。《計劃和目標》的兩個(gè)附件《“九五”期間(jiān)全國(guó)主要汙染物排放總量控製計劃》(附件1)和《中國(guó)跨世紀綠色工程規劃(huá)》(附件2),是實現跨世紀環境(jìng)保護目標的兩項重大舉措。所以,可以這(zhè)樣說,《計劃和目標》是今後15年開(kāi)展環境保護的依據和指導,也是開展廢(fèi)氣處理工程的依據和指導。《計劃和目標》所確定(dìng)的控製汙染和破壞的目(mù)標是:“到2000年,力爭使環境汙染和生態破壞加劇的趨勢得(dé)到基本控製,部分城市和地區(qū)的環境質(zhì)量有(yǒu)所改善"";“到2010年,基本(běn)改(gǎi)變生態(tài)環境惡化的狀況,城鄉環境質(zhì)量有明顯的改善"。為實現環境目標所規(guī)定的廢氣處理任務如(rú)下。
(1)工業汙染源廢氣處理 這是(shì)大氣汙染控製、廢氣處理的第--個層次。各行業的工業汙染源(yuán)通過轉變經濟增(zēng)長方式、推(tuī)行清潔生產(chǎn)把汙染(rǎn)物的排(pái)放量減少到(dào)最低限度,並積極進行廢氣處理。“九五”期間普遍要求控製的大氣主要汙染物是煙塵、二氧化硫和工業粉塵,並對12個重點(diǎn)行業提出了(le)具體的計劃指(zhǐ)標。如,有色金屬工業的主(zhǔ)要計劃指標(廢氣處理部(bù)分(fèn))為(wéi):二(èr)氧化硫(liú)排放(fàng)量控製在79萬t以下,冶煉煙氣製酸量達到每年380萬t,硫(liú)利用率達到75%。噸鋁排氟量降低(dī)到(dào)6kg。工(gōng)業(yè)粉塵排放量控製在6萬t左右,回收率達(dá)到(dào)97%。.工藝廢氣淨化率達到75%。
再如,化學工業(yè)的目標及主(zhǔ)要計劃指標。目標:逐(zhú)步推行清潔生產,實行化學工業汙染的生產(chǎn)全過(guò)程控製,最大限度地實(shí)現資源和“三廢”的綜合利用,有效削減化工(gōng)生產汙染物的(de)產生量和排放(fàng)量,使化學工業汙染嚴重的狀況得到基本控製。主要計劃指標:鍋爐燃燒廢氣除塵率達到95%,工藝廢氣處理率達到80%,煙塵、二氧化硫、氮氧化物的排放量得到基本(běn)控製。對於其他重點行(háng)業(yè),如煤炭、電力、鋼鐵、建材、石油化工、輕工業、紡織及(jí)機械等的目標和主(zhǔ)要計劃指標,也都提出了具體要求。
(2)城市大氣汙染防治 這是廢氣處理的第二個層次。大氣環境質量指標及大氣汙染控製指標是:“九五”期間(jiān)基(jī)本(běn)控製(zhì)住城巿(pó)環境汙染(rǎn)加劇的趨勢,部分重點城市(shì)的環境質量有所改善。大氣總懸(xuán)浮微粒(TSP)年日均(jun1)值,南(nán)方城市達到國家二極標準,北方城市爭取達到三級標(biāo)準。二氧(yǎng)化硫年日均值,南方城市(除高硫煤(méi)地區的城市)達到國家二級標準,其他城(chéng)市達到(dào)三級標準。氮氧化物年日均值,100萬人口以(yǐ)下的城市達到國家(jiā)一級(jí)標準,100萬人口以上的城市達到國家二級標準,200萬人(rén)口以上的特大城市爭(zhēng)取達到三級標準。汽車尾氣排放達標率不低於70%。城市大氣汙染防治的重點領域是:繼續建設和鞏固煙塵控製區;實行優質燃料優(yōu)先供民用的政策,加快城市供氣(qì)和集中供熱建設﹔推廣使用型煤,禁止原煤散燒﹔嚴格控製塵汙染。酸雨和二氧化硫汙染嚴重的城市要加強對SO2的處(chù)理。控(kòng)製大氣氮氧化物汙染的發展。
(3)區域大氣汙染酸(suān)雨的控製 這是廢(fèi)氣處理(lǐ)的第三個層次。“九五”期間控製酸雨是大氣汙染防治的重點。改(gǎi)善能源結構,優先(xiān)發展水電,積極發展核電,大力開發新能源和(hé)可再生(shēng)能源;發展潔淨煤技術,改變煤炭落後的使用(yòng)方式;加快(kuài)水電站(zhàn)和工業鍋爐的脫硫步伐,努力控製降水酸度,遏製南方酸雨區向北方(fāng)擴展。重點酸(suān)雨區(西南、華中、華南(nán)和華東)二氧化硫控製項目和30個重點城市的大氣(qì)汙染防治項目(mù),已列入“跨世紀綠色工程規劃”。
(4)履行國際公約,為(wéi)保護全球大(dà)氣環境控製(zhì)大氣汙染物排放﹐這是(shì)控製(zhì)大氣汙染進行廢氣處理的第(dì)四(sì)個層次。
①履行(háng)《關於消耗臭氧層物(wù)質的蒙特利爾(ěr)議定書(修訂本)》,保護臭氧(yǎng)層﹑國務院批準的《中國消耗臭氧層物質逐步淘汰方案》已進人(rén)實施階(jiē)段。“九五”期間要繼續與有關國際組織密切合作,認(rèn)真實施淘(táo)汰計劃,按規(guī)定期限控製和禁止“消耗臭氧層物質”(ODS)的生產、進口和使用。從1995年開始,除特殊場合(hé)外,禁止使用哈龍類(lèi)滅火器;1998年在氣(qì)溶膠行業(yè)(除醫藥用氯氟(fú)經驅霧劑外(wài))淘汰ODS;2000年在(zài)泡沫塑(sù)料行業(除冰箱及硬質聚氨酯(zhǐ)外)淘汰 ODS。
②開展有關溫室氣體排(pái)放的研究和活動大(dà)力開展節能工作,提高能源利用效率,逐步改善能源結構,減少溫(wēn)室氣體排放。采取(qǔ)多種措施減少農牧業的溫室氣體排放(fàng),回收利用工業(yè)CO廢(fèi)氣。同時,開展植樹造林,擴大森(sēn)林資源,增加對CO的吸納能力(lì)。
從(cóng)上麵的闡述可以看出,廢氣處理工(gōng)程從汙染源單項處理→城市大氣(qì)汙染(rǎn)綜合防治→麵臨4個層次(cì)的目標和任務,麵向區域、麵向全球,確實進入了一個新階段,需要(yào)努力開拓進取,創造新局麵。