环保设备的综述性
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环保设备的综述性
摘要：环境工程是一门近年才发展起来的新兴学科，环保设备大多始于对化工、水处理、矿业等行业设备的演变。主要有水污染处理设备，大气污染控制设备，固体废物处理设备。其中水污染处理设备主要包括物理法、化学法、物理化学法、生物化学法及组合式处理装置；大气污染控制设备包括尘粒污染及气态污染净化设备；固体废物处理设备包括运输与存储、分选、破碎压实、焚烧热解、无害化处理及资源再利用设备。
关键词：环保设备、水污染、大气污染、固体废物
环境保护关系到国计民生，是我国的基本国策之一。而环保设备是用于控制环境污染、改善环境质量而有生产单位或建筑安装单位制造和建造出来的机械产品、构筑物及系统。目前，我国专业从事环境工程设备生产的企业发展很快，许多理工科学院也相继建设环境工程等相关专业，而环境工程设备的设计在环境保护过程中是必不可少的。环境保护中的污染源千变万化，所以治理工程所用的设备更是数不胜数。
一、我国环保设备的现状和发展
1.1 我国环保设备的现状
根据我国“十二五”的环境保护目标，到2015年，主要污染物排放总量显著减少；城乡饮用水水源地环境安全得到有效保障，水质大幅提高；重金属污染得到有效控制，持久性有机污染物、危险化学品、危险废物等污染防治成效明显；城镇环境基础设施建设和运行水平得到提升；生态环境恶化趋势得到扭转；核与辐射安全监管能力明显增强，核与辐射安全水平进一步提高；环境监管体系得到健全。据统计2005～2010年环保机械产品市场需求总量为3206亿元，预计2010～2015年环保机械产品市场需求总量回超过4500亿元。进人二十一世纪后，我国进一步加大了执法、环境建设和环境投资的力度，产品将在不断适应市场中出现新趋势， 国内环保市场出现了一些新的需求特征，主要体现在以下几个方面[1]：
（1）污水处理设备投资需求旺盛
根据建设部数据，“十一五”期间计划新增城市污水日处理能力4500万吨、再生水日利用能力680万吨，形成COD削减能力300万吨。 （2）除尘设备已经进入稳定增长期 除尘设备主要包括电除尘器、布袋除尘器等。电除尘器是治理大气粉尘污染的主要设备，我国在这一领域技术水平达到国际先进水平，其主要应用于电力、冶金、建材、造纸等行业的燃煤锅炉、工业炉窑的消烟除尘。由于烟尘排放标准实在过低，安装了除尘设备的排污单位的排放量很多是超过标准要求的，所以即使烟尘排放标准提高，增加的需求也有限，增量主要来自没有安装除尘设备或者除尘设备运作不正常的企业。根据目前烟尘去除率水平，预计行业需求增加的幅度也就在1-2%之间。 （3）固废设备成为环保设备新增长点
我国的固废处理行业尚处初期阶段,产业化程度和市场集中度还非常低。但随着工业化的发展以及居民生活水平的提高，我国的工业固体废弃物生产量和城市垃圾排放量日益增多，固体废物处理设备行业潜力巨大。在政策驱动下,产业发展正在进入高速增长的拐点,预计产业规模的高速增长有望持续10年以上。预计2020年固废处理将拥有6814亿的投资规模,占环保总投资的30%,而这一比例最终要提高到50%左右。 （4）脱硫设备期待行业整合
近年来，脱硫市场迅速扩大，国内从事烟气脱硫业务的企业也大幅增加，形成年配套1亿千瓦火电脱硫工程设计、设备制造及总承包能力。脱硫行业属于国家大力扶持的行业之一，在日益严峻的环保形势下，国家出台了多项政策硫的排放总量将比2010年减少10%，而COD的排放总量将比2010年减少5%。在国家大力扶持下，各地对脱硫行业的重视程度将日益提高，该行业的市场需求将有较大的提升。 以促进脱硫行业的发展。比如环保部\"十二五\"规划中规定到2015年，二氧化
1.2 制约我国环保设备发展的因素
目前我国环保机械设备的发展存在多方面的制约因素：有体制方面的，也有技术方面的。我国环保设备设计、制造方面存在的主要问题：一是标准化水平较低；二是单机成套、系统成套、工程成套等成套设计水平与国外先进水平有一定差距，用于设计成套的基础数据，在收集、储存、处理、试验、验证等方面的能力较低，某些重点领域的设备成套能力较弱；三是自动化程度不高；四是设备的选型，仿制较多，创新不足，设备(零部件)的强度、刚度、稳定性、可靠性及外观质量有不同程度的缺陷；五是在设备使用期内，材料的抗腐蚀、抗老化、抗磨损、抗疲劳的能力存在一些问题，材料消耗较大；六是设备的安全设计，特别是本质安全设计比较薄弱；七是设备的设计(选型)与污染防治工艺不完全适应的情况时有发生，加上管理不力等因素，影响污染防治能力的正常发挥。
二、水污染处理设备（污水处理设备）
水污染处理是为使污水达到排水某一水体或再次使用的水质要求，对其进行净化的过程。而水污染处理设备主要包括以下几种.2.1 离心机
离心机主要用于将悬浮液中的固体颗粒物与液体分开；或将乳浊液中两种密度不同，又互不相溶的液体分开（如从混合液中将水和苯分开）；它也可用于排除湿固体中的液体；特殊的超速管式分离机还可分离不同密度的气体混合物；利用不同密度或粒度的固体颗粒在液体中沉降速度不同的特点，有的沉降离心机还可对固体颗粒按密度或粒度进行分级。
2.2 污泥脱水机
污泥脱水机特点是可自动控制运行,连续生产,无级调速,对多种污泥都适用。可适用于给水排水、造纸、铸造、皮革、纺织、化工、食品等多种行业的污泥脱水[2]。
2.3 曝气机
曝气机是通过散气叶轮，将“微气泡”直接注入未经处理的污水中，在混凝剂和絮凝剂的共同作用下，使悬浮物发生物理絮凝和化学絮凝，从而形成大的悬浮物絮团，在气泡群的浮力作用下“絮团”浮上液面形成浮渣，利用刮渣机从水中分离；不需要清理喷嘴，不会发生阻塞现象。本设备整体性好，安装方便，节省运行费用与占地面。
2.4 气浮机
气浮机是利用涡流泵的搅拌功能，将难以溶解于水中的气体或两种以上不同的液体高效加压混合，产生的微细气泡粒径20-50微米。搅拌技术大大简化传统的搅拌工艺，不仅可以实现设备的小型化，还节省投资和运转成本。
三、大气污染控制设备
大气污染控制是为了治理大气污染物而采取的污染物排放控制技术和控制污染物排放政策，各种工业排放的特殊及有害气体污染物，比较容易通过改变生产工艺或迁移、甚至关闭工厂的方式解决。目前主要的大气污染物是由于燃烧化石燃料产生的烟尘、二氧化碳、氮氧化合物和硫化物，以及汽车尾气排放的一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物[3]。
3.1 颗粒物净化设备
[4]
3.1.1 机械式除尘器
机械式除尘器是依靠机械力包括重力、惯性力、离心力等，将尘粒从气流中去除的装置。特点是结构简单，设备费和运行费均较低，但除尘效率不高。按出尘粒的不同可设计为重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器。适用于含尘浓度高和颗粒力度较大的气流。广泛用于除尘要求不高的场合或用作高效除尘装置的前置预除尘器。
3.1.2 湿式除尘器
湿式除尘器俗称“水除尘器”，它是使含尘气体与液体(大多数为水）密切接触，利用水滴和颗粒的惯性碰撞及其他作用捕集颗粒或使颗粒的粒径增大的装置。根据湿式除尘器的净化机理，可将其分为：重力喷雾洗涤器，旋风洗涤器，自激喷雾洗涤器，板式洗涤器，填料洗涤器，文丘里洗涤器(气体加速,液滴雾化,颗粒捕集,液滴凝聚)，机械诱导喷雾洗涤器。
3.1.3 电除尘器
电除尘器的工作原理是：含尘气体在通过高压电场进行的电离过程中,使尘粒荷电,并在电场力的作用下使尘粒沉积在集尘极上,将尘粒从含尘气体中分离出来.其原理涉及悬浮粒子荷电，带电粒子在电场内迁移和捕集，以及将捕集物从集尘表面上清除三个基本过程。电除尘器是火力发电厂必备的配套设备，它的功能是将燃灶或燃油锅炉排放的烟气中的颗粒烟尘加以清除，从而大幅度降低排入大气层中的烟尘量，这是改善环境污染，提高空气质量的重要环保设备。
3.1.4 袋式除尘器
袋式除尘器工作原理是：含尘气体从下部孔板进入圆筒形滤袋内，在通过滤料的孔隙时，粉尘被捕集于率疗伤，透过滤料的清洁气体由排出口排出。沉积在滤料上的粉尘，可在机械振动的作用下从滤料表面脱落，落入灰斗中。袋式除尘器除尘效率高，可达99%,性能稳定可靠，操作方便,也有很强的捕集作用,同时便于吸收干料。
3.2 气态污染净化设备
3.2.1 吸收净化设备
吸收净化设备根据气体混合物中各组分在液体溶剂中物理溶解度或化学反应活性不同而将混合物分离的一种设备。吸收净化设备具有效率高，设备简单，一次投资费用相对较低等优点，因此广泛地应用气态污染物控制中。该法的主要缺点是对吸收后的液体还需要进行处理，设备易受腐蚀。
3.2.2 吸附净化设备
吸附净化设备是利用多孔的具有活性的固体吸附剂来处理气体混合物，使其中一种或几种组分吸附在吸附剂表面，从而将其从气流中分离出来的气体净化设备，是气体净化设备的主要类型之一，属于干法净化设备。有机气体净化广泛采用吸附净化设备，氯气、氟化氢等无机气体净化也可采用。一般吸附操作包括气体与吸附剂接触吸附，吸附剂从气体中分离和吸附剂再生或更换三个步骤。吸附器的设计应保证上述各步骤能顺利进行。
3.2.3 催化净化设备
催化法是利用催化剂在化学反应中的催化作用，将废气中有害的污染物转化成无害的物质，或转化成更易处理或回收利用的物质的方法。催化剂只能够加速化学反应速度，而催化剂本身的化学性质在反应前后保持不变的物质。实践表明，使用催化剂是提高化学反应速度和控制反应方向的最有效方法。因此，催化剂在现代化工、石油加工及其他工业部门得到了广泛使用。
四、固体废物处理设备
固体废物处理是通过物理的手段（如粉碎、压缩、干燥、蒸发、焚烧等）或生物化学作用（如氧化、消化分解、吸收等）缩小其体积、加速其自然净化的过程。通常也指人类在生产和生活活动中丢弃的固体和泥状物质，包括从废水、废气中分离出来的固体颗粒。但是不管采用何种处理方法，最终仍有一定量的固体废物残存，对这部分废物需要妥善地加以处置。特别在处理废物时，应避免产生二次污染，对有毒有害废物应确保不对人类产生危害。对城市产生的固体废物制定全面的、综合性处理规划是非常必要的。综合处理的目的是将城市中各种废物集中到一定地点，根据固体废物的特征，把各种废物处理过程组合成一个系统，以便把各过程得到的物质和能量进行合理的集中利用。通过综合处理可以对废物进行有效的处置，减少最终废物排放量，减轻对地区的环境污染，防止二次污染的扩散，同时还能做到总处理费用低，资源利用效率高。
[5]4.1 压式设备
压实设备是利用机械力增加固体废物的聚集程度和容量，减小体积以满足运输方便的要求。应用较普遍的包括金属类固体废物压实器和城市垃圾压实器。金属压实器主要用来压实加工排出的松散金属废物等碎小下脚料，如金属细丝、碎片、刨花、碎纸、纤维等。城市生活垃圾压实器则主要用于生活垃圾的压实处理，由于在压缩时可能会产生污水、有机物腐败等现象，因此为避免造成二次污染或影响压实器的使用寿命，要考虑其密封性能和压实器表面处理等问题。
4.2 破碎设备
破碎设备是利用机械力克服固体废物物质间的内聚力从而使大块固体废物分裂成小块。常用的有鄂式破碎机、锤式破碎机、剪切式破碎机、圆锥式破碎机、冲击式破碎机、辊式破碎机和粉磨机[6]。
4.3 分选设备
分选设备是利用物质的粒度、密度、磁性、弹性等差异对固体废物进行分选，常用的设备包括筛分设备、重选设备、磁选设备、电选设备和浮选设备[7]。
4.3.1 筛分设备
是利用筛子将松散固体废物分成两种或多种粒度级别的一种过程。共振筛的分筛效率高，处理能力大，耗电少，结构紧凑。另外还有固定筛，用于筛分粒度大于50mm的粗粒物料；滚筒筛和惯性推动筛，适用于筛分细粒固体废物。同时也适用于潮湿及粘性废物的筛分。
4.3.2 重选设备
重选是利用固体废物中不同物质间的密度差异来进行分类的，常用设备包括重选介质分选机、跳汰机、风力分选机等。
4.3.3 磁选设备
磁选是利用固体废物的磁性差异将其中的磁性物质分离出来。磁选设备主要有磁鼓式和带式两种，广泛用于回收、富集黑色金属或排除物料中的铁质物质。
4.3.4 电选设备
电选是在高压电场中根据固体废物中各组分导电性能的差异实现分离的一种方法。电选设备主要有静电分选机和高压电选机两种。电选对于各种导体、半导体和绝缘体的分离等十分简便有效。
4.3.5 浮选设备
浮选是一种湿法分选，首先将固体废物用水调节成悬浮液，再加入浮选剂，然后通入空气形成无数细小气泡，使欲选颗粒黏附在气泡上，在悬浮液面形成泡沫层然后刮出回收，因此也称泡沫选，是固体废物资源化的一种重要技术，主要用于从煤粉灰中回收碳，从煤矸石中回收铁矿，从焚烧煤炉灰渣中回收金属等。 为了实现国民经济的可持续发展，环境保护已成为我国的基本国策，环保设备业也将因此获得良好的发展机遇，潜在的市场机会巨大。巨大的环保投资，将为环保机械制造业构筑巨大的市场。“十二五”期间国内环保设备市场的需求量将稳定增长；重点需求领域向为发展循环经济服务的方向拓展；市场主体结构进一步优化，运行质量提高，市场竞争将依然十分激烈。
参考文献
[1][2][3][4]罗利琴，蔡均超，中国环保设备业市场现状及需求分析，产业与科技论坛，2012 侯春香，污泥脱水设备选型， 市政技术，2001 赫吉明，马广大.大气污染控制工程第2版， 北京，高等教育出版社，2004 唐敬麟，张禄虎， 除尘装置系统及设备设计选用手册.，北京，化学工业出版李满昌，固体废物处理设备的应用与维护，环卫科技网，2010 李炳文，王启广， 矿山机械， 徐州，中国矿业大学出版社，2007 金兆丰.，环保设备设计基础.，北京，化学工业出版社，2005 社， 2004 [5][6][7]
