本發(fā)明屬于降解局部大氣霧霾塵硝技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種多功能催化氧化降解局部霧霾塵硝系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

一、當(dāng)前局部地區(qū)霧霾持續(xù)高發(fā)

霧霾PM2.5的名詞是近二十幾年來出現(xiàn)，自古以來風(fēng)霜雨雪，露霧霓虹的發(fā)生是自然環(huán)境地理氣象，自古就有漫天大霧伸手不見五指。2016年12月以來我國從北向南發(fā)生了大面積空氣污染情況，包括華北、華東、華南及甘肅新疆西北等省份。工信部雷文處長說：霧霾PM2.5源于大型發(fā)電廠、鋼鐵廠、化工廠、工業(yè)爐窯等燃煤鍋爐煙氣、汽車排放廢氣以及飛機(jī)船舶廢氣，霧霾來自工業(yè)中排放的二氧化硫占全國90％，氮氧化物占70％，煙塵占85％，汞乃至被忽略的多環(huán)芳烴化合物是PM2.5的原始結(jié)構(gòu)，且不易降解?？諝庵械撵F霾以微克/立方米計量，2015年我國煤碳消費量為36.98億噸，這意味著多環(huán)芳烴化合物每年的釋放量高達(dá)5.55億噸進(jìn)入人類的生活環(huán)境中，這些物質(zhì)的沸點極低、極易在大氣中散發(fā)。

2016年12月18日報道霧霾消息發(fā)布北方的大量工業(yè)地區(qū)涉及4.6億人，其中2億人遭遇的空氣污染，2016年12月26日北京的PM2.5高達(dá)400多，首都機(jī)場100多架航班取消，1200家企業(yè)停產(chǎn)或減產(chǎn)，新華社2016年12月19日石家莊今天PM2.5一度突破1000微克，而世界衛(wèi)生組織建議的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是平均每立方米10微克。環(huán)保部總工王金南表示，中國投入1.75萬億元才能完成“大氣十條”所確定的治理污染目標(biāo)，環(huán)保部公眾環(huán)境研究主任馬軍說，目前再大問題是一域一地，各自為戰(zhàn)，新法要求每個煙囪都公開數(shù)據(jù)。

陳吉寧部長說：為什么近幾年京津冀及其周邊地區(qū)霧霾頻發(fā)？其PM2.5濃度高達(dá)71微克每立方米，該區(qū)域國土面積占全國的7.2％，卻消耗了全國33％的煤炭，主要大氣污染物排放量占全國排放量的30％左右，每單位國土面積排放強(qiáng)度是全國平均水平的4倍左右。高污染、高能耗、產(chǎn)業(yè)大量聚集和燃煤、燃油集中排放是造成該區(qū)域大氣污染的直接原因。今年北方地區(qū)冷空氣不活躍，強(qiáng)度弱，風(fēng)速小溫度明顯偏高，不利于污染物擴(kuò)散，另一方面有利于PM2.5的二次生成。

日本外交網(wǎng)站12月2日文：2016年11月印度也迎來20年來最嚴(yán)重的霧霾，新德里PM2.5最高值達(dá)到每立方米/1100，上千所小學(xué)停課，暫時關(guān)閉燃煤電廠等措施。英國每日郵報2016年12月17日英國希思羅機(jī)場大霧，能見度只有幾百米，一天取消50趟航班，18日夜間能見度只有100米，布里斯托爾機(jī)場的能見度僅200米左右。

二、霧霾對身體健康的影響

霧霾傷心傷肺又傷腦，霧霾被稱為“隱形殺手”，鐘南山院士告訴記者，以前大氣污染主要是降塵，而現(xiàn)在的灰霾，實際上是一氧化碳、氮氧化物等，灰霾中混雜著有害物質(zhì)，就會對健康產(chǎn)生直接危害，包括對神經(jīng)系統(tǒng)，心血管系統(tǒng)，內(nèi)分泌系統(tǒng)的破壞。

傷肺，霧霾天對呼吸系統(tǒng)影響最大，這已成為多數(shù)人的共識，呼吸內(nèi)科副主任柯會星表示，呼吸系統(tǒng)與外界環(huán)境接觸最頻繁，數(shù)百種大氣顆粒物能直接進(jìn)入并黏附在人體上下呼吸道和肺葉中，并且大部分會被人體吸入。其次霧霾天氣導(dǎo)致近地層紫外線減弱，容易使得空氣中病菌的活動性增強(qiáng)，細(xì)顆粒物會“帶著”細(xì)菌病毒來到呼吸系統(tǒng)的深處，造成感染。國際癌癥研究機(jī)構(gòu)綜合2000-2014年14項研究顯示PM2.5濃度的增加提高了肺癌的發(fā)生風(fēng)險。

傷心臟，霧霾天氣更“傷心”。哈佛大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院證明，陰霾天中的顆粒污染物不僅會引發(fā)心肌梗死，還會造成心肌缺血或損傷。美國調(diào)查2.5萬名有心臟病或心臟不太好的人，發(fā)現(xiàn)PM2.5增加10微克/立方米后，病人死亡率會提高10％—27％。心血管內(nèi)科徐成斌教授認(rèn)為，心臟病患者在霧霾天會加重病情，如心衰病人呼吸困難或短促時，心衰會更嚴(yán)重。

傷血管，徐成斌表示，霧霾天空氣中污染物多，氣壓低，容易誘發(fā)心血管疾病急性發(fā)作，比如霧大的時候，水汽含量非常高，造成人們胸悶、血壓升高。而且濃霧天氣壓比較低，人會產(chǎn)生一種煩躁感覺，血壓自然會有所增高，霧大往往氣溫較低，一些高血壓，冠心病患者從溫暖室內(nèi)突然走到寒冷的室外，血管熱脹冷縮，也可使血壓升高，導(dǎo)致中風(fēng)、心肌梗塞的發(fā)生。

傷腦，霧霾不僅傷害器官，更在無形之中影響著神經(jīng)系統(tǒng)。鐘南山介紹，美國第45屆老年醫(yī)學(xué)年會有個結(jié)論，空氣PM2.5增加10微克/立方米，人的腦功能就會衰老3年。霧霾會危害兒童呼吸道健康，孩子的呼吸道相比成年人來說抵抗免疫力較低，空氣中的可吸入顆粒物進(jìn)入到肺中，會誘發(fā)呼吸道感染以及過敏性疾病。霧霾會讓兒童倦怠無力，霧霾天能影響孩子體內(nèi)激素的水平，家長會覺得孩子非常倦怠、無力、不活潑，甚至食欲不振。

因此，治霾降霾刻不容緩。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種多功能催化氧化降解局部霧霾塵硝系統(tǒng)，它具有結(jié)構(gòu)簡單，處理效率高，本成套系統(tǒng)壽命長，成本低，占地面積小，可機(jī)動，能耗低，以廢治廢，系統(tǒng)可遠(yuǎn)程控制的特點。但其功能僅限于局部。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種多功能催化氧化降解局部霧霾塵硝系統(tǒng)，包括集水池、高壓水泵、加藥計量泵、空氣壓縮機(jī)、壓力容器罐、噴頭及電控柜，所述高壓水泵的出水端與壓力容器罐的進(jìn)水端之間管道連接，所述空氣壓縮機(jī)的出氣端與壓力容器罐的進(jìn)氣端之間通過氣管連接，所述壓力容器罐的出水端與噴頭通過管道連接，所述高壓水泵上還連接有與高壓水泵的水流泵前自吸連通加藥計量泵，所述的高壓水泵、加藥計量泵及空氣壓縮機(jī)分別與電控柜電連接；所述加藥計量泵的藥液桶中配置有攪拌機(jī)和絮凝劑。

所述高壓水泵的進(jìn)水端與集水池或水源管道連接，所述的水源為地面水、污水處理廠達(dá)標(biāo)水或自來水。

所述的絮凝劑為偏堿性絮凝劑，包括石灰水、Na₂CO₃溶液或NaOH溶液，必要時投加FPAM。

包括煙囪，所述煙囪的上端口外側(cè)設(shè)置有集水斗及上端口設(shè)置有排煙架，排煙架由4支與煙囪直徑相等高的立柱組成，所述排煙架的上端設(shè)置有傘形帽，所述排煙架的內(nèi)部設(shè)置有脫硫板，所述傘形帽的上端設(shè)置有3支噴頭，噴頭與地平面的成套設(shè)備連接中的壓力容器罐的出水端通過管道連接。

所述的電控柜為遠(yuǎn)程智能控制配電柜。

所述高壓水泵與壓力容器罐之間的管道上和空氣壓縮機(jī)與壓力容器罐之間的氣管上分別設(shè)置有止回閥。

采用上述結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點是：本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單，霧霾處理效率高，系統(tǒng)壽命長達(dá)8-10年，成本低，占地面積小，可機(jī)動，能耗低，可用污水廠達(dá)標(biāo)水以廢治廢，遠(yuǎn)程智能控制配電柜使本系統(tǒng)能遠(yuǎn)程控制開啟，操作非常方便。

附圖說明

圖1是本發(fā)明主體的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是凈化煙囪煙氣塵硝的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不因此而限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

實施例，見圖1至圖2所示：一種多功能催化氧化降解局部霧霾塵硝系統(tǒng)，包括集水池7、高壓水泵1、加藥計量泵2、空氣壓縮機(jī)3、壓力容器罐4、噴頭5及電控柜，所述高壓水泵1的出水端與壓力容器罐4的進(jìn)水端之間管道連接，所述空氣壓縮機(jī)3的出氣端與壓力容器罐4的進(jìn)氣端之間通過氣管連接，所述壓力容器罐4的出水端與噴頭5通過管道連接，所述高壓水泵1上還連接有與高壓水泵1的水流泵前自吸連通加藥計量泵2，自吸泵前加藥，所述的高壓水泵1、加藥計量泵2及空氣壓縮機(jī)3分別與電控柜電連接；所述加藥計量泵2的藥液桶中配置有攪拌機(jī)和絮凝劑。所述加藥計量泵2與高壓水泵1泵前吸入加藥，經(jīng)泵葉輪高速攪拌藥液。

所述的集水池7為本系統(tǒng)噴射用水之貯水池，該池中水源可采用地面河塘水或污水處理廠達(dá)標(biāo)水，集水池7建于地平面下，磚砌砼結(jié)構(gòu)，池容積根據(jù)該項目需水量的30個小時量，池中間二隔墻/三池。第一池按放活動的粗格網(wǎng)藍(lán)，第二池按放細(xì)網(wǎng)孔藍(lán)，人工不定期清除垃圾，目的為確保第三池水純凈供噴射用水(若接入自來水系統(tǒng)水源，則不須建集水池，但成本很高)。

所述的絮凝劑為偏堿性絮凝劑，包括石灰水、Na₂CO₃溶液或NaOH溶液。所述絮凝劑藥劑選型：須重視效率、成本與價格，即經(jīng)濟(jì)與實效。我國霧霾偏中酸性，宜選用偏堿性絮凝劑，加助劑，例如石灰水，Na₂CO₃或NaOH溶液各地各種污染源不同，必須分析、試驗后選用。不宜用鋁劑助凝，免于影響健康。

作為本發(fā)明的一個較佳應(yīng)用方案，包括煙囪A1，所述煙囪A1的上端口外側(cè)設(shè)置有集水斗A2及上端口設(shè)置有排煙架A3，排煙架A3由4支與煙囪A1直徑相等高的立柱組成，所述排煙架A3的上端設(shè)置有傘形帽A4，所述排煙架A3的內(nèi)部設(shè)置有脫硫板A5，所述傘形帽A4的上端設(shè)置有3支噴頭5，噴頭5與地平面的成套設(shè)備連接中的壓力容器罐4的出水端通過管道連接。這樣有效降解大型發(fā)電廠、鋼鐵廠、化工廠、工業(yè)爐窯等燃煤鍋爐的煙囪A1排放的霧霾PM2.5，削減重大污染源源頭的煙氣塵硝排放。

所述的電控柜為遠(yuǎn)程智能控制配電柜。為防雨型，不銹鋼板制作，內(nèi)裝定時防爆組件。

所述高壓水泵1的進(jìn)水端與水源管道連接，所述的水源為地面水河塘水、污水處理廠達(dá)標(biāo)水或自來水。高壓水泵1的選型須根據(jù)用途噴射高程選擇揚(yáng)程，但須出水大于揚(yáng)程20米，而且自吸泵不加引水的泵型。所述高壓水泵1與壓力容器罐4之間的管道上和空氣壓縮機(jī)3與壓力容器罐4之間的氣管上分別設(shè)置有止回閥6。

所述壓力容器罐4：必須具有壓力容器生產(chǎn)許可證，工作壓力0.8-1.0/mpa，并配套人孔口，安全閥，排污閥，壓力表，內(nèi)裝階梯環(huán)，提高氣水溶合率。

所述加藥計量泵2為自動控量，接入泵前加藥(絮凝劑)。加藥計量泵2 為市場上已有的，其具體結(jié)構(gòu)不再贅述。

所述空氣壓縮機(jī)3：宜選型無油、低噪、氣水比2：1，5：1之容量機(jī)，其壓縮空氣接入壓力溶氣罐內(nèi)，應(yīng)配套止回閥6。

所述金屬壓力噴頭5：此乃關(guān)鍵組合，根據(jù)現(xiàn)場用途可分為多種選型，當(dāng)今我們有滴狀噴頭、霧化噴頭、旋轉(zhuǎn)噴頭、蝶形噴頭、配套304不銹鋼管、閥。本系統(tǒng)之噴頭從壓力容器罐4管道接入，其水壓須大于0.2MPa，該水珠含絮凝劑，氣水比2：1—5：1，水滴重量減輕，下降速度減慢，密集憎水性水滴與空氣中霧霾接觸易吸附霧霾塵硝，同時水滴含氧及氫氧類碳酸類藥劑釋放于空間亦會中和多環(huán)芳烴化合物氣體，水滴外表能吸附降解氮氧化物，二氧化硫等微細(xì)物質(zhì)，以求達(dá)到凈化空氣目的。

多功能催化氧化降解局部霧霾塵硝系統(tǒng)的用途

一、用于省地級市城區(qū)高層房頂，安裝噴淋裝備，斜坡房頂須鋪設(shè)綠色彈性厚3公分以上的聚烯網(wǎng)毯。當(dāng)塵硝集聚多了，用高壓水槍沖洗房頂聚烯網(wǎng)毯，塵硝經(jīng)房頂周邊落水管匯集沉淀物處置，但量不大。平頂房頂種植綠色花草，該塵硝于土粘結(jié)就不須鋪毯了。一個城區(qū)以500m²/組一個城區(qū)分布建500組×8.5萬元/組，相當(dāng)于25萬平方面積，總投資僅4000多萬元，壽命為8年，分散于市區(qū)，綠化市區(qū)空氣，冬暖夏涼。而城區(qū)內(nèi)房頂高低不平，空氣中霧霾緩慢流動，有效削減城區(qū)污染源。韓國中央政府辦公樓頂花園79494平方米，創(chuàng)下吉尼斯世界記錄，每年3月至6月、9月至12月每天向公眾開放。

二、應(yīng)用于公路兩側(cè)綠化帶噴淋，能中和廢氣降解塵硝，機(jī)動車外排廢氣的去除率能達(dá)到30％以上。若應(yīng)用于城區(qū)高密度車流段公路兩側(cè)需交叉按裝噴淋裝備200只，定能降尾氣塵硝。其服務(wù)面積達(dá)16000m²×高8m＝128000m³，其投資約83萬元/km，裝備壽命可達(dá)8年。

三、應(yīng)用于1萬平方米以上的中型工廠周邊及房前屋后綠化帶上噴淋選擇絮凝劑須與該廠廢氣相對應(yīng)。能降解削減塵硝，中和降解廢氣，去除率30％以上。測點：噴頭與地面中段、直徑3米以內(nèi)，靜風(fēng)天氣。

四、應(yīng)用于工廠煙囪A1，當(dāng)今煙囪A1皆配套煙氣凈化裝置，但大型燃煤鍋爐排放煙氣量大，2016年國家下令10家大型燃煤發(fā)電廠整改停。

本系統(tǒng)裝備可應(yīng)用于大型鍋爐煙囪A1出口再凈化，其運行處置成本很低，成套裝備投資小，凈化效率20％以上，即如圖2所示：1、煙囪A1上口安裝不銹鋼板集水斗A2，呈25度向上，目的使煙氣向上升和使噴淋水集于集水斗A2經(jīng)管道到地面；2、若煙囪A1直徑3米，其上口設(shè)置4根高度與煙囪A1直徑等高的立柱組成排煙架A3；3、排煙架A3上安裝不銹鋼板制成的傘形帽A4，傘形帽A4能使煙氣向頂口3米高四周外排；4、傘形帽A4上方安裝3組噴淋裝置，該噴淋裝置噴射直徑8米，2米高、4米高、6米高各一組，經(jīng)3層次噴淋之水后再經(jīng)傘形帽A4流向25度集水斗A2，傘形帽A4下安裝3層脫硫板；5、煙氣經(jīng)脫硫板向四周擴(kuò)散再經(jīng)催化氧化噴淋，對凈化煙氣有一定的減排效果25％以上；6、由于煙囪A太高，該成套設(shè)施可安裝地平面；7、自來水管中段安裝管道增壓泵，因為耗水量小，不必計較自來水費用；8、煙囪A1地平面四周宜種植樹木草類，以利凈化環(huán)境。

多功能催化氧化降解局部霧霾塵硝系統(tǒng)的理化論述

本發(fā)明具有先進(jìn)性、實用性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性、可行性、低成本、低費用，機(jī)電水氣物理化學(xué)劑組合結(jié)構(gòu)來提升實用性效益，進(jìn)入集水池7之水可用河水或引入污水廠達(dá)標(biāo)回用水(主要考慮低成本、水資源利用)，泵入壓力容器罐4。(若接入自來水更好，但成本太高，若噴頭裝備安裝高程大須加增壓管道泵)。同時空氣壓縮機(jī)3之氣體亦進(jìn)入壓力容器罐4，泵前投加凝聚劑助劑脫穩(wěn)。經(jīng)4-5分鐘的加壓氣、水、絮凝劑沖碰反應(yīng)攪拌該壓力容器罐4內(nèi)之水經(jīng)管閥從噴頭5射向空間。通常河水、污水廠被處理的達(dá)標(biāo)水為疏水性，今泵入壓力容器罐4，并利用空氣壓縮機(jī)3泵入空氣，已投加絮凝劑助劑反應(yīng)后脫穩(wěn)成為憎水性，易吸附塵硝，其揮發(fā)的藥劑能中和降解PM2.5。噴頭5水壓力：2-2.5公斤/平方厘米，噴射水流流量0.12-0.20公升/秒，噴射面積：圓周直徑6m-8m，噴射出的液體水滴直徑為0.2-1.5mm，從噴頭5射出的微細(xì)霧狀水滴，加入絮凝劑的水滴比重約為1.19kg/m³，而壓入空氣后氣水比2：1-5：1后之氣泡水的容重比約為1/0.82，含氣水滴彭脹，其表面積增大，易吸附空氣霧霾塵硝中微顆粒，當(dāng)噴頭5向空間噴射，高程越高則其水霧下降過程懸浮于空氣中的霧霾粘附越多，由于壓入2：1—5：1的空氣，空氣中含氧20.9％，能氧化COD1：1、氨氮2.5:1，降解多環(huán)芳烴類化合物。含氣和絮凝劑水滴彭脹到空間釋放氫氧化類、碳酸類藥劑氣體中和降解多環(huán)芳烴化合物，經(jīng)催化氧化反應(yīng)降解霧霾塵硝30％以上，測點：噴頭與地面中段、直徑3米以內(nèi)，靜風(fēng)天氣，該含有粘附霧霾塵硝的水滴到達(dá)地面，被吸附塵硝成為污坭。但污泥量很微。

我們可經(jīng)過簡易測試上述理化論證，若將噴頭浸入污水池下2米打開閥門，將壓力容器罐加空氣壓力和絮凝劑之水噴向水面下，就會看到含氣泡之水上升到水面有一層浮渣，即是氣浮原理的化身，因為噴頭射出之水滴含憎水性水氣泡吸附污水池中雜質(zhì)。今將此原理運用到空氣凈化。

若僅僅溶氣水，粘附微塵很少。同時，絮凝劑的選擇須根據(jù)該項目霧霾塵硝的PH值及物化性質(zhì)選擇，須經(jīng)理化分析，對比，實驗，一般霧霾偏酸性，可使用Na₂CO₃溶液或NaOH溶液為吸附劑吸收SO₂，也可使用低成本的石灰水為脫硫劑，但不宜采用鋁劑或聚鋁，以免影響人身健康。

多功能催化氧化降解局部霧霾塵硝系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)參數(shù)

本發(fā)明成套系統(tǒng)組合，可按裝于車輛移動，也可固定地面，或安裝于建筑物平面運行，在可行性實用性的前提下，同時須重視成套設(shè)施的投資成本，使用年限，凈化運行費用(能源資源成本)效果，適用范圍等。

以成套單元為課題研討：

1-1：以服務(wù)面積500m²，相當(dāng)于12間房頂面積為一組10-12顆噴頭5為列：每個噴頭5每分鐘耗水量7-9升×11個噴頭5，約100升/分×60分鐘＝6m³/時耗水量，可利用地面水、污水廠達(dá)標(biāo)水的資源利用，經(jīng)催化、氧化噴射過程該水質(zhì)得到進(jìn)一步凈化。

1-2：每個噴頭5服務(wù)面積：園周直徑7-8m，約相當(dāng)50m²。

1-3：動力：高壓水泵6m³/H，功率2-4kw/n(因高程不同，能耗各異)。

1-4：無油靜音空氣壓縮機(jī)3：2.3kw/H。

1-5：加藥計量泵0.37kw/H×2臺＝0.74kw/H，小計電耗：6kw/H。

1-6：約每噸水能耗1kw×0.8元/kw＝0.80元×6m³＝4.80元/H。

1-7：投加絮凝劑：0.3‰-0.6‰，價1.5元/kg＝1.0元/m³×6m³＝6.0元，

1-8：小計：電耗4.80元/H+絮凝劑6.0元/H＝10.80元/m³。服務(wù)面積500m²＝0.022元/m²/H。

系統(tǒng)成套裝備成本：8.5萬元左右服務(wù)面積500m²(含機(jī)房，不含水池、總管、車輛)。使用壽命8年以上(電器、電機(jī)須維護(hù))。