清除室内空气污染的有效对策(共9篇)
一、增加室内换气频度是减轻污染的关键性措施。一般家庭在春、夏、秋季,都应留通风口或经常开“小窗户”;冬季每天至少早、午、晚开窗10分钟左右。教室、影剧院、车厢、商店等人群聚集的场所,尤应注意加强通风换气。
二、在居室及工作、学习的房间内绝对戒烟。
三、用煤、木柴等取暖的家庭,要经常检修炉灶,保持通风良好,严防不完全燃烧。
四、讲究厨房里的空气卫生。每次烹饪完毕必开窗换气;在煎、炸食物时,更应加强通风。油烟污染对人体危害尤甚,如能安装厨房排油烟机更好。
五、正确使用家庭化学剂。用化学剂时应开窗,用后不可马上关窗,至少应开窗换气半小时。
六、尽一切可能增加户外活动时间。天气好的节假日,全家人应走出家门,到大自然中去。对久居室内的老、弱、病、残及幼儿,更应为他们安排一定的户外活动时间。慢性病人,尤其是瘫痪在床、二便不能自理的病人,本身就是重要的室内污染源,反过来又是首要的受害者。因此,对这类病人必须加强护理和卫生照顾,勤洗勤换衣服和被褥,并注意经常开窗换气。
七、在室内摆放一些花卉植物。要消除或减轻“装修综合症”给人们身体带来的危害,在室内养些花卉植物也是非常有效的。
根据科学家的研究,以芦荟、吊兰、长青藤、菊花、铁树、龟背竹、天竺葵、万年青、百合、月季、蔷薇、杜鹃、虎尾兰等为最佳。
在日本, 由于住宅中的挥发性有机化合物污染所引起的病态楼宇综合症于1996年正式成为了一个不容忽视的社会问题。在经过国会的一系列讨论之后, 于2002年7月就住宅、建筑物相关的建筑基准法作了相应的修改。相关政令在得以完善以后于2003年7月1日开始正式实施, 新政令实施后开建的建筑物均按新政令的规定执行。
有关病态楼宇综合症有多种定义, 厚生劳动省对此作如下定义:“新建、改建的住宅、楼宇由于建筑物的高密封化以及使用释放化学物质的建材、内装修材料而引起室内空气的化学污染, 造成居住者的健康受到危害, 就此问题已接到许多相关的报告。危害的症状多种多样, 包括症状发生的机制等, 仍有许多问题尚未究明, 另外它的产生被认为与多种复杂的综合因素有关, 因此称之为病态楼宇综合症。”换句话说, 上述问题与建筑物的高密封化这一背景有着一定的关联。但是, 从节能及舒适性的观点来看, 众所周知, 高密封化并非不可取, 但如果不进行适当的换气、不使用化学污染物的释放量得到控制的建材以及施工材料, 其后果将非常严重。病态楼宇综合症问题已扩展至住宅以外的办公楼、学校等, 同时它也是一个与现代生活方式相关联的问题。
现代人90%以上的时间是在室内度过的。因此, 从物质的量的角度来看, 摄入体内最多的物质是空气, 其摄取量远远大于食物及饮料。食物及饮料的安全性问题已经引起了人们的关注, 但是显而易见对于空气的质量问题也必须要引起足够的重视。空气质量对策的基础是减少发生源以及进行适当的换气。
在日本, 以建设省、厚生省、通产省、林野厅 (当时) 为中心于1996年组织设立的健康住宅研究会, 于1998年将3种物质 (即甲醛、甲苯、二甲苯) 以及3种药剂 (即木材保存剂、防蚁剂、增塑剂) 定为优先防治对象。厚生劳动省就甲醛对人体的影响, 于1997年制定了指导准则。随着病态楼宇综合症问题不断受到重视, 厚生劳动省进一步深化了有关挥发性有机化合物 (VOC) 的相关指导准则的制定。厚生劳动省举办的病态楼宇综合症 (室内空气污染) 问题研讨会提出, 除甲醛以外, 应当对于建材、施工材料以及防虫剂中所含有的的甲苯、二甲苯及对二氯苯的室内浓度也制定相应的指导值, 并且于2000年12月, 就苯乙烯、乙苯、邻苯二甲酸-n-二丁酯、毒死蜱的浓度制定了相关的指导准则, 同时将被称为是TVOC的总挥发性有机化合物的暂定目标值设定为400μg/m3。到2002年1月为止对13种化学物质设定了指导值。然而通常室内可检测到的挥发性有机化合物的种类至少有100种以上。
指导值是根据目前可以掌握的有关毒性的各种知识, 从科学的观点出发, 以即使人一辈子呼吸该空气也不会因此而引起健康障碍为条件进行计算而得出的浓度值。设定指导值的宗旨是, 并不是以达到指导值为最终目标, 而是更要求将相关物质的浓度控制在指导值以下。厚生劳动省的指导值的对象并不仅限于普通住宅。指导值的适用范围为:住宅 (独栋、公寓楼) 、办公楼 (事务所、商店等) 、医院等医疗机构、学校等教育机构、幼儿园、托儿所、护理院、养老院、旅馆及健康休闲设施、体育设施、图书馆、餐饮店、剧场及电影院、公共洗浴场所、政府机关、地下商店街、车辆及其他。对于化学污染的防治, 释放源对策及换气是必不可少的。
垃圾处理场室内空气卫生质量分析及卫生安全防护对策
摘要:介绍南宁市生活垃圾处理场(厂)室内空气卫生质量现状,分析其存在的问题,提出了生活垃圾处理场(厂)卫生安全的防护措施.作 者:孙海平 Sun Haiping 作者单位:南宁市环境卫生科学研究所,广西,南宁,530011期 刊:环境卫生工程 ISTIC Journal:ENVIRONMENTAL SANITATION ENGINEERING年,卷(期):,16(4)分类号:X820关键词:室内空气卫生 细菌总数 监测技术 安全卫生防护
相信大家都知道,我们江门市有幸能获得评选“文明城市”的资格。这是身在江门每一个人最自豪的事情。至接到消息后,我发现在街上基本没有市民随地吐痰、丢垃圾,但是我发现我市人民的环保意识还不够,从哪里看出呢?1.在购物付款时,有些市民滥用塑料袋。2.买菜时,一些家庭妇女为了给自家多储一个塑料袋,要求小贩给多几个塑料袋。
没错,塑料袋、一次性泡沫饭盒确实给我们带来了生活上的便利,但是你是否知道,这同时也给美丽富饶的.地球带来危害呢?一个塑料袋埋在土壤里起码要3才能分解成土壤的一部分!所以,为了保护地球请大家尽量少用塑料袋。
为此我做了一次调查,如下表:
家庭人口调查户数每天消耗塑料袋个数每天消耗泡沫饭盒个数总计(个)
3人6户4~6个0~1个4~7个
4人3户4~6个0~2个4~8个
5人2户4~6个0~2个4~8个
6人4户5~7个0~2个5~9个
7人或以上1户5~8个0~2个5~10个
总计16户157~432个0~144个157~576个
哇!数字可真惊人啊!你试想一下,仅这16户人家一天就已经消耗那么多了,整一个新会区一天消耗多少个?一个江门市呢?一个广东省呢?甚至是整一个中国?数据可谓强大啊!有的人说:“这是必须用的呀!已经是生活的所需品了!”从上表可看出,是的,不能否认白色污染已经是人类生活必不可少的,但是我们可以减少用它呀!现在市面上有一些布袋,称“环保袋”,款色新颖,方便携带,脏了可以洗掉,循环再用。自推出以来,深受大众欢迎。
从上表我们可看出群众用袋、饭盒真的很厉害。是什么使用量那么厉害呢?原因有:1.成本低2.方便3.外观美。正是这几点,才使“白色污染”那么受市民的欢迎。假如“白色污染”污染了地球,人类该怎么办?有的人会认为,现在科技那么发达,我们可以搬到别的星球上。科学家已经表明至少在以地球为中心的40万亿的范围内,没有第2个适合人类居住的星球。所以,趁现在我们就要保护好地球母亲,不要让她受到伤害。
据中国室内装饰协会室内环境检测中心专家介绍:从目前检测分析,室内空气污染物的主要来源主要有以下几个方面:建筑及室内装饰材料。
1、室内装饰材料及家具的污染是目前造成室内空气污染的主要方面,油漆、胶合板、刨花板、泡沫填料、内墙涂料、塑料贴面等材料均含有甲醛、苯,甲苯、乙醇、氯仿等有机蒸气,以上物质都具有相当的致癌性。
2、建筑物自身的污染,此类污染正在逐步检出,一种是建筑施工中加入了化学物质,(北方冬季施工加入的防冻剂,渗出有毒气体氨)。另一种是由地下土壤和建筑物中石材、地砖、瓷砖中的放射性物质形成的氡,这是一种无色无味的天然放射性气体,对人体危害极大,美国国家环保署调查,美国每年有14000人的死亡与氡污染有关。
室内空气污染情况分析
人们一直认为空气污染严重的是室外。而事实上, 办公室、居室、饭店、影剧院、歌舞厅等建筑物的室内环境对人们健康的影响远比室外要大得多。人的一生约有80%的时间是在室内度过的, 因此, 室内环境质量的好坏直接影响到人体健康。从现实情况看, 室内空气质量远劣于室外大气环境。环保工作者提醒人们:室内空气污染程度常常比室外空气污染严重2~3倍, 在某些情况下, 甚至可达100多倍。在室内可检测出约300多种污染物, 68%的人体疾病都与室内空气污染有关。造成室内空气的污染主要来源于以下5个方面:一是人体呼吸、烟气;二是装修材料、日常用品;三是微生物、病毒、细菌;四是厨房油烟;五是空调综合症。这些污染物随着呼吸进入人体内部, 长期积累, 严重危害着人们的身体健康。
1.人体呼吸、烟气研究结果表明, 人体在新陈代谢过程中, 会产生约500多种化学物质, 经呼吸道排出的有149种, 人体呼吸散发出的病原菌及多种气味, 其中混有多种有毒成分, 决不可忽视。人体通过皮肤汗腺排出的体内废物多达171种, 例如尿素、氨等。此外, 人体皮肤脱落的细胞, 大约占空气尘埃的90%。若浓度过高, 将形成室内生物污染, 影响人体健康, 甚至诱发多种疾病。吸烟是室内空气污染的主要来源之一。烟雾成分复杂, 有固相和气相之分。经国际癌症研究所专家小组鉴定, 并通过动物致癌实验证明, 烟草烟气中的“致癌物”多达40多种。吸烟可明显增加心血管疾病的发病机率, 是人类健康的“头号杀手”。
2.装修材料、日常用品室内装修使用各种涂料、油漆、墙布、胶粘剂、人造板材、大理石地板以及新购买的家具等, 都会散发出酚、甲醛、石棉粉尘、放射性物质等, 它们可导致人们头疼、失眠、皮炎和过敏等反应, 使人体免疫功能下降, 因而国际癌症研究所将其列为可疑致癌物质。
3.微生物、病毒、细菌微生物及微尘多存在于温暖潮湿及不干净的环境中, 随灰尘颗粒一起在空气中飘散, 成为过敏源及疾病传播的途径。特别是尘螨, 是人体支气管哮喘病的一种过敏源。尘螨喜欢栖息在房间的灰尘中, 春秋两季是尘螨生长、繁殖最旺盛时期。
4.厨房油烟过去, 厨房油烟对室内空气的污染很少被人们重视。据研究表明, 城市女性中肺癌患者增多, 经医院诊断大部分患者为腺癌, 它是一种与吸烟极少有联系的肺癌病例。进一步的调研发现, 致癌途径与厨房油烟导致突变性和高温食用油氧化分解的致变物有关。厨房内的另一主要污染源为燃料的燃烧。在通风差的情况下, 燃具产生的一氧化碳和氮氧化物的浓度远远超过空气质量标准规定的极限值, 这样的浓度必然会造成对人体的危害。
5.空调综合症长期在空调环境中工作的人, 往往会感到烦闷、乏力、嗜睡、肌肉痛, 感冒的发生机率也较高, 工作效率和健康明显下降, 这些症状统称为“空调综合症”。造成这些不良反应的主要原因是在密闭的空间内停留过久, CO2、CO、可吸入颗粒物、挥发性有机化合物以及一些致病微生物等的逐渐聚集而使污染加重。上述种种原因造成室内空气质量不佳, 引起人们出现很多疾病, 继而影响了工作效率。
改善室内空气污染的对策
室内空气质量好坏直接影响到人们的生理健康、心理健康和舒适感。为了提高室内空气质量, 改善居住、办公条件, 增进身心健康, 必须对室内空气污染进行整治。
1.使用最新空气净化技术对于室内颗粒状污染物, 净化方法主要有静电除尘、扩散除尘、筛分除尘等。净化装置主要有机械式除尘器、过滤式除尘器、荷电式除尘器、湿式除尘器等。从经济的角度考虑首选过滤式除尘器;从高效洁净的角度考虑首选荷电式除尘器。对于室内细菌、病毒的污染, 净化方法是低温等离子体净化技术。配套装置是低温等离子体净化装置。对于室内异味、臭气的清除, 净化方法是选用0.2~5.6微米的玻璃纤维丝编织成的多功能高效微粒滤芯, 这种滤芯滤除颗粒物的效率相当高。对室内空气中的污染物, 如苯系物、卤代烷烃、醛、酸、酮等的降解, 采用光催化降解法非常有效。例如利用太阳光、卤钨灯、汞灯等作为紫外光源, 使用锐态矿型纳米Ti O2作为催化剂。
2.合理布局及分配室内外的污染源为了减少室外大气污染对室内空气质量的影响, 对城区内各污染源进行合理布局是很有必要的。居民生活区等人口密集的地方应安置在远离污染源的地区, 同时应将污染源安置在远离居民区的下风口方向, 避免居民住宅与工厂混杂的问题。卫生和环保部门应加强对居民生活区和人口密集的地方的跟踪检测和评价, 以提供室内空气质量对人体健康的影响程度报告。
3.加强室内通风换气的次数对于甲醛、室内放射性氡物质等, 应加强通风换气次数, 尤其是对甲醛的污染治理, 其方法有3种:一是使用空气净化设备, 如净化机;二是使用化学药剂;三是通风透气;此外, 使用活性炭或某些绿色植物, 也是治理污染的好办法。
对室内空气质量的要求不仅仅局限于家居, 而是所有的室内场所, 如宾馆、酒店的房间、餐厅、娱乐场所和商场、影剧院、展览馆等, 还有政府部门的办公室、会客室、学校以及其他办公场所。除重视科研与监测、加强队伍建设、制定行业标准、加强立法与宣传外, 同时还要加大经费的投入, 采用高新技术, 研制新的高效率室内污染净化装置, 消除室内空气污染, 保障人们身体健康, 这是十分近切而必要的。
一、新建档案馆室内空气污染问题
1. 室内空气的挥发性
有机化合物及其来源 (见表1) 。室内空气的挥发性有机化合物的来源主要有两个方面:一是从室外进入, 指大气中的污染物随空气进入室内, 但室内污染来源于室外大气的较少。二是室内本身产生。室内挥发性有机化合物的来源有四个方面: (1) 烟:室内吸香烟都可以产生烟雾, 烟雾中含有萘、苯胺、吡啶、丙稀醛等挥发性有机化合物; (2) 建筑材料散发:如作为绝缘隔热材料使用的甲醛; (3) 办公设备:照相、复印及其他办公用设备; (4) 其他:杀虫剂、清洗剂、黏结剂、办公用具等。
许多研究证实, 室内空气中浓度超过1ppb的室内主要挥发性有机化合物 (VOCS) 有250多种。室内散射的VOCS量与建筑物的新旧程度有关。新建筑物室内VOCS浓度高, 之后浓度逐渐下降, 室内VOCS浓度的半衰期为2-8周。美国环境保护署有一项调查, 对新落成的 (7月份) 办公室建筑室内外VOCS进行了测定, 结果见表2。
室内VOCS浓度的大小与室内温度关系较大, 通常室内空气调节的温度在20-25℃, 但室内有的塑料制品如加热器中心附近处的塑料部件, 其温度甚至可以达到90℃。研究证实, 有些物品如塑料、胶合板等所处的环境随着温度的升高而VOCS浓度升高, 结果见表3。
2. 甲醛。
甲醛是一种非常重要的工业用化学物品, 它具有很大的刺激性, 也是一种可疑的致癌物, 职业接触甲醛的浓度范围是0.1-5ppm。档案工作人员在新建档案馆办公室及库房都会接触甲醛。甲醛是制造建筑材料的重要原料, 如颗粒板、纤维板和胶合板, 用脲甲醛作黏结树脂, 用脲甲醛泡沫作绝缘、隔热材料。有趣的是, 在西方一些国家的议会大厦内也测到了0.01-0.1ppm的甲醛。当甲醛在空气中的浓度达到0.05ppm时就会有味道, 达到0.3ppm时对人就会产生不良的感觉, 当测定室内外甲醛浓度时, 室内总比室外高。新建筑物室内甲醛浓度比旧建筑物室内高, 夏天室内甲醛浓度比冬天室内高, 密闭室内比通风室内甲醛浓度高。甲醛污染会对人体健康影响已被证实。
颗粒板、纤维板、胶合板是散发甲醛的主要来源之一。影响甲醛从这些材料中散发有下述原因: (1) 附着在这些木材制品的含水量; (2) 木材及木材制品的含水量; (3) 添加硬化剂的量及类型; (4) 黏合树脂的用量; (5) 黏合树脂及产品中其他化学物的量; (6) 产品加工时压缩时间及温度; (7) 面板暴露的表面和空间及空间通风情况; (8) 产品直接所处环境的温度及湿度。
3. 新建档案馆室内空气污染对人体的影响。
新建档案馆建筑及室内装潢材料、档案容具、办公用具散发出的挥发性有机化合物, 如甲醛、苯、二甲苯等是影响档案工作人员身体健康的根本原因。经调查发现, 新建档案馆装修后马上搬进去办公的档案人员有以下几种症状:眼、鼻、咽喉刺激症状, 粘膜皮肤干燥、皮疹、疲乏、头晕、头痛、恶心、咳嗽、声音嘶哑、哮喘、非特异性过敏反应等。这些有机化合物长期弥散在室内空气中, 其中甲醛、苯均为可疑致癌物, 应引起足够的重视。
4. 新建档案馆室内空气污染对档案的影响。
新建档案馆室内挥发性有机化合物, 如甲醛、二氧化碳、硫化氢、苯等都会影响档案纸张的酸碱度进而影响档案的寿命;新建档案馆建筑材料、装修材料如果不干燥, 容易增加库房内档案的湿度, 档案容易滋霉生虫。
二、防治对策
一、室内空气污染表现分析及来源分析
1. 室内空气污染的表现分析。
在进行室内空气污染分析时, 室内空气污染的表现如下: (1) 每天清晨起床时, 感到憋闷、恶心、甚至头晕目眩; (2) 经常容易患感冒; (3) 虽然不吸烟也很少接触吸烟环境, 但是经常感到嗓子不舒服, 有异物感, 呼吸不畅; (4) 家里小孩常咳嗽、打喷嚏、免疫力下降, 新装修的房子孩子不愿意回家; (5) 家人常有皮肤过敏等毛病, 而且是群发性的; (6) 家人共有一种疾病, 而且离开这个环境后, 症状就有明显变化和好转。
2. 室内空气污染的来源分析。
在了解了室内空气污染的主要表现之后, 我们接着就要分析一下室内空气污染的来源, 也就是它污染的途径: (1) 由于使用而在室内释放的污染气体和颗粒。室内空气污染物有生物性污染物, 如细菌;化学性污染物, 如氨气、苯、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫等;还有放射性污染物氡气及其子体。 (2) 装修材料释放的污染物, 如甲醛、氨等。 (3) 家电所释放的污染物。 (4) 由于使用空调而导致室内空气质量下降。 (5) 噪声污染, 影响我们的情绪、工作、休息、饮食等等, 甚至可以导致神经衰弱。
二、室内空气主要污染对人体健康的危害
1. 甲醛的来源及危害。
甲醛主要来源于室内装饰装修使用的胶合板、细木工板、中密度纤维板和刨花板、木芯板等人造板材。其次是含有甲醛成分并有可能向外界散发的其他各类装饰材料, 比如贴墙布、贴墙纸、化纤地毯、泡沫塑料、油漆和涂料等, 以及燃烧后会散发甲醛的某些材料, 比如香烟及一些有机材料。
空气中游离甲醛是一种无色、具有刺激性且易溶于水的气体。甲醛在空气中扩散对眼睛内膜、咽喉、皮肤产生明显的刺激作用, 甲醛可经呼吸道吸收, 会引起流泪、咽喉疼痛、恶心、呕吐、咳嗽、胸闷、气喘甚至肺气肿, 长期接触低剂量可引起慢性呼吸道疾病、女性月经紊乱、妊娠综合征、新生儿体质降低、染色体异常, 甚至诱发鼻咽癌, 高浓度时会侵害人的神经系统、肝脏等。
2. 苯及同系物来源及危害。
苯及苯化合物主要来自于合成纤维、塑料、燃料、橡胶等, 隐藏在油漆、各种涂料的添加剂及各种胶粘剂、防水材料中, 还可来自燃料和烟叶的燃烧。
苯及同系物为无色具有特殊芳香味的液体, 人在短时间内吸入高浓度的甲苯或二甲苯, 会出现中枢神经麻醉的症状, 轻者头晕、恶心、胸闷、乏力, 严重的会出现昏迷甚至因呼吸循环衰竭而死亡。长期接触苯蒸气可引起骨髓与遗传损坏, 甚至发生白血病。
3. 氨的来源及危害。
室内氨污染主要来源于建筑施工中使用混凝土添加剂, 尤其是北方冬季施工, 为了防止混凝土冻结, 在墙体混凝土中加入主要原料为尿素或氨水的防冻剂。另外氨还来自于室内装饰、装修材料, 如家具涂装时作为添加剂和增白剂均使用氨水, 氨水为建筑材料市场常用商品之一。
4. 氡的来源及危害。
氡是由镭衰变产生的自然界唯一分布极广的天然放射性无色无味的惰性气体。氡原子在空气中衰变产物为氡子体 (金属粒子) 。常温下氡及子体在空气中能形成放射性气溶胶而污染空气。放射性污染主要来自地下土壤和岩石, 建筑材料如砖、瓦、水泥、砌块, 装饰材料如地砖、陶瓷、大理石、花岗石等。
5. 挥发性有机物 (VOC) 。
挥发性有机物 (VOC) 主要来自于油漆、含水涂料和各种黏合剂、人造板、壁纸、地毯等。室内装修材料释放的甲醛、挥发性有机物质 (VOC) 已成为室内空气不可忽视的污染源。挥发性有机物常表现为毒性、刺激性, 而且有些化合物具有基因毒性, 能引起机体免疫水平失调, 影响中枢神经系统功能, 出现头晕、头痛、嗜睡无力、胸闷等症状, 还可能影响消化系统, 出现食欲不振、恶心等, 严重时甚至可损伤肝脏和造血系统, 出现变态反应等。
6. 油烟中的致病因素。
油烟中的致病因素主要有: (1) 香烟污染。吸烟人士吐出的烟雾是室内污染的原因。 (2) 食用油污染。 (3) 炉灶引起的空气污染。无论使用天然气、煤炭或柴草等作燃料, 燃烧时均会产生一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等有毒有害的气体。人体通过呼吸系统吸入体内, 会损害人的心、肺和脑等重要器官。家庭用的燃气热水器燃烧时会产生大量的废气, 污染了室内的空气。
三、室内环境污染防治对策
1. 污染源的控制。
首先, 优化设计方案。设计是整个工程总的策划, 应根据建筑的使用功能、人们在其中停留时间的长短, 以及建筑物内空间大小及室内通风能力好坏, 分别提出不同要求;在室内通风设计时应保证风量要求;在设计中还应规定材料的选用符合有害物质限量系列标准的要求, 同时应精确计算材料的使用总量。
其次, 从源头上控制污染源, 避免引入污染源。
第三, 优化施工工艺。在施工过程中, 应注意严格控制污染。人造板表面及边上全部进行封边处理, 如刷上环保清漆使其充分固化, 以形成抑制甲醛散发的稳定层。在施工过程中还应注意加强室内通风换气。
最后, 加强室内通风换气。在住宅竣工后, 要进行一段时间通风和换气 (一般至少1个月) 后才能入住。入住后室内应长期加强通风换气, 通风时房间内柜门均应敞开;房间内可放置一些活性炭、硅胶及绿色植物, 以加强对室内有害空气的吸附。
2. 污染治理技术。
通过以上室内空气污染的主要表现、来源及致病因素分析之后, 我们接下来就可以拿出相关治理的建议, 做到防患于未然, 或亡羊补牢也不算晚。
首先, 提高自我保健意识, 改变在室内吸烟等不良生活习惯, 定时开窗通风。外出或下班回家后, 应及时换鞋及衣服, 并洗手洗脸, 防止将室外或工作场所空气的粉尘、烟雾等有害物质带回家中, 破坏家居空气。
随着社会经济建设的飞速发展和人类生活水平的提高,室内环境污染也逐步成为社会关注的焦点,人们对室内空气品质(IAQ,Indoor Air Quality)越来越重视,IAQ问题已成为当前建筑环境领域内的一个研究热点。污染室内空气的化学物质数量庞大,其中具有神经毒性、肾毒性、肝毒性和致癌性的挥发性有机化合物(VOCs)引起的二次污染已对人类健康造成极大威胁[1]。
室内空气中VOCs的种类繁多,来源广泛。建筑物中的VOCs主要是由建筑装修过程中使用的粘结剂、涂料和油漆等释放出来的,特别是油漆产品中甲醛含量大,装修家具中甲醛含量也特别高,从而导致国内新装修的房间80%以上VOCs含量超标,严重影响了人员的入住,因此室内有害气体清除装置的研制具有极其现实的意义[2,3]。
本研究主要介绍基于吸附催化技术的室内有害气体清除装置及其研制过程。
1 工作原理
目前国内外处理VOCs的常规技术主要有:吸附、吸收、冷凝以及膜分离等回收技术和生物降解、直接燃烧法、催化燃烧技术等销毁技术。近年来出现了一些新兴技术,如光催化技术、等离子体技术、紫外线氧化技术和脉冲电晕技术等,但这些技术尚处于研发阶段,且成本高,难以推广。在各种常规VOCs处理技术中,将吸附催化技术应用于VOCs污染的控制具有明显的优势,其设备简单、操作灵活,是有效和经济的回收技术之一,特别是对较低浓度VOCs的回收,吸附催化技术更显示出其他处理技术难以媲美的效率和成本优势[4]。
转轮VOCs气体清除装置结构,如图1所示。该装置主要部件包括:转轮及其驱动的电机,再生加热及再生气流风机系统,处理空气风机及管道、电控箱。处理空气入口及再生空气入口均配有可更换的过滤网,结构紧凑、布局合理。
整个装置的核心为不断旋转的蜂窝状VOCs气体吸附转轮,转轮的芯材用具有特殊的耐热性能并载有VOCs气体吸附剂的波纹状介质制成,吸附剂直接决定着净化效果,转轮的芯材利用一块隔板分为两个扇形区域,上端90°区域为再生空气区,下端270°区域为污染气体处理区。当待处理的污染空气(称处理空气)进入转轮270°扇形区域时,空气中VOCs气体被转轮内的吸附剂吸收,洁净的空气则通过风机送到洁净空气出口。吸附转轮在吸附过程中,不断缓慢转动,处理空气区域的转轮扇面吸收了VOCs气体,变成饱和状态后将自动转到再生空气端扇区。进入再生过程中,再生空气经加热后,进入转轮再生区扇面,在高温状态下转轮中的VOCs气体被脱附,挥发到再生空气中,再生空气变成了含VOCs气体较大的污染空气。污染空气则由再生风机排至装置外催化燃烧处理。转轮的转速很慢(一般8~l0周/时),空气不断净化,转轮不断再生,如此周而复始连续进行吸附过程。
转轮作为整个装置最重要的部件,控制系统的好坏直接决定了装置的性能。因此,针对吸附催化设备的特殊要求设计专用合理的控制系统和控制策略是决定装置性能的关键。
2 控制系统的硬件设计
装置的控制核心为嵌入式智能控制器,控制器结构(如图2所示)主要由CPU、EEPROM和时钟、键盘和触摸屏、液晶以及数字量、模拟量输入/输出单元组成。
控制器CPU选用STC89C516RD2。控制器的数字量、模拟量输入/输出单元,是系统主要的信号反馈和执行机构,主要包括:
(1) 6路A/D采集通道。其中前3路连接VOCs气体浓度检测传感器,分别用于检测处理风机入口、再生风机出口和洁净空气出口的VOCs气体浓度,该传感器对VOCs和有气味气体有很高的灵敏度,如甲醛、苯、氨气、香烟(HC)、酒精、一氧化碳,丁酸等;第4、5两路用于再生加热器的温湿度监测;最后1路备用。
(2) 8路数字量输入通道。用于检测处理风机、再生风机、再生加热器及转轮电机的运行反馈,并同时检测整个清除装置的故障反馈;预留3路备用。
(3) 7路数字量输出通道。用于控制处理风机、再生风机、再生加热器(主加热和副加热)及转轮电机的启/停;剩余2路备用。
时钟和EEPROM芯片通过I2C总线与CPU连接。提供实时时钟和扩展存储空间。
为了提供多种输入方式,控制器同时带有键盘和触摸屏,既可以以按键方式键入控制命令,也可以通过直接点击触摸屏实现(键盘采用独立式键盘,触摸屏选用电阻式触摸屏)。
控制器还可以扩展RS232/485通讯接口,与电脑主机连接,实现多台装置的集中控制。
3 控制系统的软件设计
软件包括显示模块、键盘触摸屏监测模块、数字量和模拟量输入/输出模块、吸附和脱附控制模块等。显示模块驱动液晶显示各种实时状态、参数和故障等;键盘触摸屏监测模块为系统人机接口;数字量和模拟量输入/输出模块主要用于VOCs气体浓度检测、电机启/停控制并反馈启/停状态等;吸附和脱附模块直接决定清除装置的效果,对控制算法的合理设计无疑是软件设计的重中之重。
VOCs清除装置是一个复杂的大滞后、非线性控制系统,建立精确的数学模型是很复杂的,为了解决系统滞后和非线性问题并避免繁琐的建模过程,本研究采用离散PID控制算法[5,6]。
3.1 吸附算法
吸附过程采用分段PID控制:当处理风机入口处VOCs浓度δ大于危险浓度δ1时,转轮电机与处理风机全开;当δ小于警戒浓度δ2时,处理风机关闭;当δ处于两者之间时,采用PID控制。根据离散化的PID公式为:
式中 u(k)—第k个采样时刻控制器的输出量,在本控制装置中则为转轮、风机启停时间的占空比;e(k)—第k次采样值所得的偏差;ec—第k次采样时刻的偏差变化率,ec=e(k)-e(k-1);Kp—比例增益;Ki—积分增益;Kd—微分增益。
将VOCs气体的检测值与设定值比较,得到偏差e和偏差变化率ec,并将它们作为控制器的输入,控制器根据PID控制规则调整Kp以使系统具有较小的超调,并保证一定的响应速度;调整Ki以防止积分饱和,增强稳定性,减小调节静差;调整Kd以减小被控过程的制动作用,缩短调节时间。
3.2 脱附算法
吸附过程开始后,累计转轮吸附的有害气体,应用公式M1=∑(δ入-δ出)×τ计算有害气体进口浓度与出口浓度差值,当M1大于吸附阈值时,再生风机和再生加热器打开,脱附过程开始,当再生气体浓度δ再生小于某一安全值时,再生风机和再生加热器关闭,脱附过程停止,同时将M1清零,重新开始累计。
4 结束语
该装置在20 m2的人工超标5~10倍VOCs气体污染物的实验室内,开机8 h后,室内甲醛下降96.8%,苯下降95.4%,氨气下降96.6%,总VOCs浓度下降96.4%。实验表明,基于吸附催化技术的VOCs清除装置效果明显,适用于各种新装修家居中使用,具有较好的实用价值和市场推广前景。
由于该装置的控制器具有一定通用性,控制器还可用作其他产品配套控制器,目前已成功应用于除湿机、冷干机和楼宇自动化智能控制系统中。
参考文献
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