一种车载可移动式固废基雾霾处理装置的设计研究
发布时间：2020-06-17
摘 要：本项目旨在设计一种移动式固废基雾霾处理装置，同时结合城市公共交通系统，建立雾霾处理“防线”，最终达到低成本缓解户外大气雾霾。本装置采用固废(如废弃塑料、秸秆等)作为原材料，提取出活性炭等物质制作处理器中的吸附棒，并由固体废弃物制作成滤网。本装置与公共交通系统(如公交车)结合，安装于车顶，借助移动源本身速度，结合特殊进风口，自动吸入并且处理雾霾，形成雾霾处理“防线”。
关键词：车载移动式;固体废弃物;雾霾处理
2013年起，“雾霾”成为年度关键词。有报告显示，我国最大的500个城市中，只有不到1%的城市达到世界卫生组织推荐的空气质量标准，与此同时，世界上污染最严重的10个城市有7个在中国。雾霾是雾和霾的组合词，对人体的呼吸系统、心血管系统、血液系统、生殖系统有着极大的威胁。
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本研究装置能够将固体废弃物(废弃塑料、秸秆等)经过加工提取制作出低成本、接触面积高、可热值再生的吸附棒和滤网，并且为难以处理的固体废弃物提供一个解决途径;处理装置可与移动源有效结合，利用移动源，结合特制进风口，减少自身能源消耗;处理装置依托城市公共交通系统，形成高效结合方案，形成城市雾霾处理“防线”;最终达到低成本缓解户外大气雾霾的效果。
1、装置研究现状
1.1传统空气净化器
传统的空气净化器只适用于室内环境，一直未被应用于大气雾霾治理，归咎原因主要是滤芯使用成本过高，不适用于大空间雾霾治理。
1.2雾炮车
目前对于室外雾霾处理，雾炮车是一种广泛应用的方式。在西安、张家口等城市已经开始使用雾炮车。雾炮车利用喷射出来的水雾可以与空气中直径差不多大小的粉尘颗粒相结合凝聚成团，水雾吸附到一定程度下就会降落到地面，从而达到了除尘抑尘降霾的效果。其主要针对施工粉尘等大颗粒污染物起到短期的抑制作用，但雾霾主要成分为PM2.5这样的小颗粒污染物，雾炮车除霾作用不明显。
1.3雾霾净化塔
雾霾净化塔，在内部有一台功能强大的真空吸尘器，利用电离技术吸入雾霾，滤掉其中的有害颗粒，然后排出净化后的空气。据专业研究部门测试结果显示塔对其周围空气中的PM2.5有一定的净化作用但效果不稳定且作用范围十分有限。
2、设计内容
2.1技术方案
如图1所示本装置安装于汽车外部，包括壳体、通风系统、雾霾处理系统和电力系统。如图2所示该装置壳体为坡体结构，直立面为壳体前端，坡面为壳体后端。通风系统和雾霾处理系统依次安装于壳体内。本装置在运行时利用车辆前进产生的正压力将雾霾空气引入该装置。
在通风系统运行过程中，首先通过置于壳体最前端的均流板，将进入的气流均匀分配，提高雾霾处理效率且在一定程度上起到保护后续处理装置的作用。而后经过吸附棒后的一排三个风机，其吸引力使气流更大程度贴合固废基吸附棒，使吸附效果更加显著，同时将处理后的气流顺势排出。
如图3所示，当气流流入该装置中均流板后的雾霾处理系统时，首先经过初效滤网，主要用于过滤5μm以上尘埃粒子。再经过固废基滤网，对气流中颗粒较大的物质进行二次过滤。之后气流经过固废基吸附棒，此固废基吸附棒的原材料为经过加工的废旧木材、纸盒等固体废弃物，经过炭化、活化、洗涤、烘干、研磨等一系列加工后制成活性炭，这样不仅能够有效利用固体废弃物，而且还具有吸附特性。最后经过HEPA 高效滤网，有着风阻大、容尘量大、过滤精度高等优点，可以对气流中烟雾灰尘和细菌等细小污染物进行最终的高效过滤。
该装置采用坡体外形设计。前端进风口为扇叶状，可通过车载电力系统由扇叶相连的步进电机控制开合。后端出风口为网格状平铺于坡面后半段，增加了出风面积，提高出风效率，同时出风口网格区有滑盖设计，通过转动齿轮控制开合，可在阴雨天等环境下闭合滑盖保护内部装置不受雨水等损害，此网格开合同进风口扇叶一同由车载电力系统控制。装置内部滤网通过卡槽固定，在更换检修时便于拆卸及安装，滤网顶部与壳体顶部连接处粘接有减震密封条，起缓冲和密封作用。
2.2有益效果
本装置的固废基滤网和固废基吸附棒是由塑料、秸秆等固体废弃物经过一系列加工提取制作而成，可有效降低设备成本，也可实现对垃圾的二次利用，保护环境。且特殊设计的进风口扇叶和出风口网格还可根据需要控制开合，保护设备。同时本装置可利用内置风机使汽车周边空气进入装置进行处理，可利用空气正压单独运行也可二者同时运行，实现对汽车行驶过程中产生的空气正压的充分利用，对室外大气污染进行处理，沿汽车行驶路径形成一条雾霾处理防线。
4、结论
以废弃塑料、秸秆粉末、粉煤灰等固废基为原材料，制作固废基吸附剂和滤网。以废弃塑料、秸秆等固废为原材料的装置成本较低、消耗固废、耗电量低、绿色环保。依托于公共交通系统(如公交车)，可随其在固定区域内和固定路线上移动，处理城区主要区域内的雾霾，建立雾霾处理“防线”，营造良好城市空气状况。本装置比现存雾霾处理装置运行安装方便，适用范围广，更为高效的处理室外雾霾难题，真正将雾霾治理战开展到日常生活中， 全民抗霾，还大家一个更加美丽的绿水青山。——论文作者：高岩松 何杨 张一帆 孟秋华 张晨阳
