環(huán)保機械的技術(shù)發(fā)展與應用研究

趙勝

摘要：環(huán)保設(shè)備指的是用于控制環(huán)境污染和改善環(huán)境質(zhì)量而制造與建造的，包括機械產(chǎn)品和構(gòu)筑物以及系統(tǒng)。一般常見的包括廢水處理設(shè)備和廢棄物管理以及大氣污染控制設(shè)備等，為環(huán)保機械行業(yè)發(fā)展提供了支持與保障。新時期，環(huán)保機械行業(yè)迎來發(fā)展新機遇，促進環(huán)保機械技術(shù)的發(fā)展和應用，創(chuàng)造更多的效益?，F(xiàn)針對環(huán)保機械的技術(shù)發(fā)展問題，展開具體的論述，提出環(huán)保機械應用發(fā)展的策略，供給相關(guān)人員參考借鑒。首先，概述了環(huán)保機械行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀。其次，分析了環(huán)保機械的技術(shù)類型及特點。最后，展望了環(huán)保機械技術(shù)的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：環(huán)保機械;技術(shù);節(jié)能型;循環(huán)化

基于雙碳實施背景下，各個行業(yè)都在積極探索轉(zhuǎn)型發(fā)展的新思路和新方法，促進著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和投資結(jié)構(gòu)等的變化。從機械制造行業(yè)分析，碳達峰與碳中和對行業(yè)而言會帶來很大變化，各個企業(yè)都在圍繞綠色制造、綠色機械產(chǎn)品等方面進行探索，力求實現(xiàn)生產(chǎn)和應用全過程的節(jié)能環(huán)保，助力環(huán)保事業(yè)的發(fā)展。未來，環(huán)保機械技術(shù)將會迎來更多的發(fā)展機遇，同時也面臨很多技術(shù)挑戰(zhàn)，加大環(huán)保機械技術(shù)的研究，促進技術(shù)的創(chuàng)新和優(yōu)化，具有重要意義。

1 環(huán)保機械市場發(fā)展現(xiàn)狀

從中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)鏈的結(jié)構(gòu)角度分析，主要為工業(yè)三廢排放、廢品與廢水等。近年來，環(huán)保設(shè)備行業(yè)保持快速增長、區(qū)域發(fā)展不平衡、市場分散且競爭激烈。環(huán)保設(shè)備行業(yè)的產(chǎn)值不斷增加，表1整理了相關(guān)行業(yè)的企業(yè)營收情況。

環(huán)保產(chǎn)業(yè)鏈中環(huán)保設(shè)備制造為重要組成部分，上游為生產(chǎn)設(shè)備所需的原材料，比如PP塑料和有色金屬以及鋼材，下游則有電力熱力行業(yè)和鋼鐵等。環(huán)保設(shè)備的行業(yè)發(fā)展特點如下：（1）政策依賴性很高。在國家環(huán)保政策的引導下，加之雙碳目標的提出，環(huán)保設(shè)備行業(yè)迎來更多的發(fā)展新機會。（2）區(qū)域發(fā)展不平衡。環(huán)保設(shè)備行業(yè)的區(qū)域性特點明顯，行業(yè)發(fā)展程度和區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展程度有很大關(guān)系，東部沿海地區(qū)相對發(fā)達。（3）行業(yè)集中度不高。大型企業(yè)憑借自身的強大技術(shù)實力，占據(jù)著市場領(lǐng)先地位，中小企業(yè)數(shù)量多但集中度不高，面臨的市場競爭壓力大。從環(huán)保產(chǎn)品生產(chǎn)角度分析，集中于大氣污染防治以及水污染防治，設(shè)備產(chǎn)銷量占據(jù)行業(yè)市場的65%以上，產(chǎn)品主要包括防治設(shè)備和處置設(shè)備以及修復設(shè)備等。表2整理了2019年環(huán)保設(shè)備的產(chǎn)量情況。

2 環(huán)保機械技術(shù)及應用情況

2.1 環(huán)保監(jiān)測及大氣污染防治設(shè)備

在國內(nèi)環(huán)保市場需求的推動下，我國環(huán)境監(jiān)測專用儀器儀表產(chǎn)業(yè)整體保持很快增長，2020年中國環(huán)境監(jiān)測專用儀器儀表產(chǎn)量為497.40臺，2019年產(chǎn)量為528.42萬臺。生態(tài)文明建設(shè)與生態(tài)環(huán)境保護戰(zhàn)略目標提出2035年實現(xiàn)美麗中國建設(shè)目標，大氣污染監(jiān)測和治理為重點內(nèi)容，要求做好源頭控制，實現(xiàn)根源性解決。

從環(huán)保機械的應用角度分析，支持大氣污染在線監(jiān)測的實現(xiàn)。例如，某企業(yè)設(shè)計的物聯(lián)工業(yè)大氣污染在線監(jiān)測系統(tǒng)，基于環(huán)保數(shù)采儀+大氣污染監(jiān)測云平臺，實現(xiàn)了工業(yè)區(qū)的有效監(jiān)測，實時化掌握大氣環(huán)境數(shù)據(jù)和廢棄治理情況以及氣體排放情況，為源頭解決大氣污染問題提供了智能化監(jiān)測系統(tǒng)的支持，可實現(xiàn)精準監(jiān)測和實時化監(jiān)測，快速處理異常情況，守衛(wèi)工業(yè)區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量。構(gòu)建的監(jiān)測系統(tǒng)，主要構(gòu)成如下：（1）感知層。借助各類傳感器裝置，實現(xiàn)污染物和pH值以及氣象數(shù)據(jù)的實時化檢測。（2）傳輸層。利用環(huán)保數(shù)采儀TS511，基于4g/5g無線網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)感知層數(shù)據(jù)采集和傳輸，達到遙測、遙控以及遙信的效果。（3）管理中心。此部分的應用，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測分析和異常處理以及設(shè)備遠程管理，助力相關(guān)工作的實現(xiàn)。

大氣污染防治工作中監(jiān)測是重點，污染防范與治理是關(guān)鍵。從環(huán)保機械技術(shù)的應用角度分析，使用廢氣處理設(shè)備，例如高壓低溫等離子體放電，通過電吸附有毒有害氣體抽板，打開分子鍵疊加脈沖作用，經(jīng)過化學反應產(chǎn)生二氧化碳與水，借助配置的過濾材料，利用相應的排氣裝置，保證徹底凈化。例如，工業(yè)廢氣處理。一般來說，工業(yè)環(huán)境空氣污染物的特點如下：（1）濃度低。通常只有十位數(shù)PPm，部分甚至不足1PPm，使用普通空氣凈化器難以有效處理。（2效果緩慢。（3）儀器設(shè)備的慢性腐蝕問題突出，極易造成生產(chǎn)和更換配件等的損失。（4）很多工業(yè)生產(chǎn)實踐中使用了壓縮空氣，未經(jīng)過凈化的空氣污染物被壓孔機壓縮濃縮，使得空壓機產(chǎn)生腐蝕損壞，并且影響著工藝條件以及產(chǎn)品工藝質(zhì)量。結(jié)合工業(yè)大氣污染的特點，設(shè)計的工業(yè)廢氣處理技術(shù)，集成了干化學吸附技術(shù)和化學氧化技術(shù)，通過多層次多階段化學氧化，并且將結(jié)合物理過濾吸收，實現(xiàn)對解空氣中的塵埃、氣態(tài)污染物等，通過化學吸附、氧化與中和以及分解等，使得污染物被處理為無公害物質(zhì)，例如H20等，釋放潔凈的空氣。

實例，以某城區(qū)為例，2019年空氣質(zhì)量優(yōu)良天數(shù)為297d、2020年上半年空氣優(yōu)良天數(shù)同比增加8d，有效發(fā)揮了空天地一體化監(jiān)測監(jiān)管體系的作用。從環(huán)境監(jiān)測實際分析，人工監(jiān)測監(jiān)管難度大，環(huán)境空氣質(zhì)量管理難度大。對于各類問題，構(gòu)建了大氣智能化監(jiān)測監(jiān)管網(wǎng)絡(luò)，不僅可以實現(xiàn)基于GIS的大氣環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)分析，還可以滿足網(wǎng)格化布點+多元數(shù)據(jù)融合+時空數(shù)據(jù)分析。從具體部署的角度分析，利用空氣質(zhì)量自動化監(jiān)測市級站、小型站、微觀站，可以實現(xiàn)33個站點聯(lián)網(wǎng)，并且覆蓋城區(qū)和工業(yè)園區(qū)，達到實時化采集數(shù)據(jù)信息的效果，為大氣環(huán)境監(jiān)測提供了有力支持與保障。通過不斷優(yōu)化和完善，積極構(gòu)建天地空一體化系統(tǒng)，綜合使用衛(wèi)星遙感技術(shù)和無人船以及網(wǎng)格化大氣監(jiān)測手段等，實現(xiàn)對城區(qū)和工業(yè)園區(qū)的污染全面化覆蓋，切實提高了監(jiān)測工作的效率，促使城市環(huán)境空氣質(zhì)量得到提高。

2.2 水質(zhì)污染防治設(shè)備

近年來，我國推進了很多水污染治理行動計劃，例如重點流域水污染防治和清潔小流域治理以及海綿城市等。從水質(zhì)污染防治實踐的角度分析，不斷增強污水處理能力，獲得了不錯的成效。在水污染防治工作的推進角度分析，需要水質(zhì)監(jiān)測分析設(shè)備的支持。早期的監(jiān)測儀器設(shè)備多為國外進口，隨著不斷地引進和吸收新技術(shù)，國產(chǎn)采樣器和PH計等產(chǎn)品多樣化，為水質(zhì)監(jiān)測工作的開展提供了支持與保障[1]。通過水質(zhì)監(jiān)測掌握水體中污染物的類型和污染物的濃度等，進行水質(zhì)的評估。一般來說，通過對溫度和色度以及濁度等指標的監(jiān)測，可掌握水質(zhì)的情況。收集有害物質(zhì)，例如氰和砷以及鉛等，為大氣污染防治工作的開展提供支持。根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測與檢測，能夠準確且全面反映水質(zhì)情況，為水體質(zhì)量管理以及污染源控制等提供數(shù)據(jù)信息支持。水質(zhì)監(jiān)測檢測實踐中，儀器設(shè)備發(fā)揮著重要的作用。例如，氣相色譜儀的應用，能夠檢測自來水中有機污染物和化學污染物以及重金屬污染物等的有效檢測。當水中含有有機氯農(nóng)藥以及有機磷農(nóng)藥殘留時，使用氣相色譜儀可準確獲得檢測結(jié)果。使用流動注射儀，開展檢測工作時，能夠快速檢測出氫化鈉和鋰離子等，助力水環(huán)境治理。使用監(jiān)測檢測儀器設(shè)備，既快速又安全。隨著環(huán)保技術(shù)的不斷創(chuàng)新，機器人也被應用到水質(zhì)監(jiān)測檢測實踐，為水環(huán)境治理工作的開展提供支持與保障[2]。水處理實踐中水質(zhì)檢測儀是重要工具，利用電化學反應或者電化學藥劑，使得水中的相應物質(zhì)參與其中，運用比色法和滴定法等進行計算，獲得物質(zhì)的含量。使用儀器設(shè)備進行水體指標與濃度的測定，可分析水質(zhì)是否被污染或者存在其他問題。隨著環(huán)保事業(yè)的推進，加之人們對水質(zhì)要求不斷提高，促進水質(zhì)監(jiān)測檢測行業(yè)的發(fā)展，帶動著技術(shù)的不斷創(chuàng)新。根據(jù)公開數(shù)據(jù)顯示，2020年我國水質(zhì)監(jiān)測市場容量超95億元。未來，水污染物監(jiān)測和檢測實踐中水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)的應用會不斷增加，促進遠程監(jiān)測管理。與此同時，也會不斷促進監(jiān)測儀表的環(huán)境適應性以及穩(wěn)定性，擴大監(jiān)測檢測的范圍[3]。

3 環(huán)保機械技術(shù)的未來發(fā)展

3.1 大數(shù)據(jù)

環(huán)境保護工作的開展和落實，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測為重要基礎(chǔ)和保障，備受關(guān)注與重視。從當前的生態(tài)環(huán)保監(jiān)測工作開展情況分析，正在積極構(gòu)建完善的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，為各項監(jiān)測與檢測工作的開展，提高環(huán)保工作的水平。構(gòu)建的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，在實際應用中需要實現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)共享以及大數(shù)據(jù)平臺的支撐，搭建環(huán)保大數(shù)據(jù)中心，通過海量化數(shù)據(jù)信息的存儲以及超高效處理，利用龐大的數(shù)據(jù)中心體系，能夠為生態(tài)環(huán)境保護決策和管理以及執(zhí)法提供數(shù)據(jù)信息支持。儀器儀表作為機械設(shè)備的靈魂，儀器儀表的本質(zhì)就是數(shù)據(jù)的獲取工具，被譽為大數(shù)據(jù)的”采集器“，自然擁有海量的“大數(shù)據(jù)”。大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，使得更多的儀器儀表企業(yè)意識到利用數(shù)據(jù)能夠有更多的實現(xiàn)，促進企業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展，面向市場提供更多的計量產(chǎn)品，實現(xiàn)機械產(chǎn)品的完善和升級，滿足更多的支持。在環(huán)境污染防治實踐中，充分的利用數(shù)據(jù)信息的價值與優(yōu)勢，根據(jù)數(shù)據(jù)信息進行分析，挖掘數(shù)據(jù)背后的意義，為污染防治工作的開展提供更多支持與保障[4]。

3.2 智能化

環(huán)保機械的智能化是發(fā)展主要方向，是環(huán)境污染防治工作的需求驅(qū)動。將AI技術(shù)和5G技術(shù)以及大數(shù)據(jù)技術(shù)等，集成到環(huán)保設(shè)備、環(huán)保系統(tǒng)以及工程等方面，為環(huán)境保護監(jiān)測檢測和治理提供支持。例如，大氣走航監(jiān)測車采用飛行時間質(zhì)譜儀，實現(xiàn)秒級出數(shù)，便于快速摸清污染底數(shù)。結(jié)合使用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS分析儀），能夠輸出VOCs特征因子污染全域圖，全面摸排、定性定量診斷污染情況。結(jié)合使用5G技術(shù)和GIS技術(shù)等，可實現(xiàn)對污染源的精準定位，為環(huán)保工作的開展提供有力支持和保障，高質(zhì)量推進各項工作，保障環(huán)境污染防范與治理工作有序推進。隨著環(huán)保機械的智能化水平不斷提高，將會助力環(huán)保事業(yè)高水平發(fā)展。企業(yè)積極探索如何將智能化技術(shù)手段與儀器儀表等相互結(jié)合，不斷促進創(chuàng)新和優(yōu)化，創(chuàng)造更多的效益，保障環(huán)境監(jiān)測與治理工作高質(zhì)量開展與落實[5]。

3.3 個性化

從環(huán)境污染防治工作的推進需求分析，污染防治工程的建設(shè)也不斷增加，帶動著環(huán)境機械技術(shù)的應用和發(fā)展。例如，某港口建設(shè)了碼頭水污染防治工程，力求實現(xiàn)零直排目標。在具體實踐中利用裝置，實現(xiàn)對船上的生活污水集中化收集到碼頭污水收集池內(nèi)，再利用市政污水管網(wǎng)進行運輸，輸送到污水廠進行處理[6-7]。治理船舶污染是河流保護的重要舉措，結(jié)合港口企業(yè)制定個性化碼頭水污染防治設(shè)施建設(shè)方案，提出適宜的工程方案，落實具體措施和方案，增強水污染源頭治理的效果，具有重要意義。環(huán)保機械技術(shù)的應用優(yōu)化，面向不同的應用場景和領(lǐng)域做好深度創(chuàng)新和優(yōu)化，實現(xiàn)個性化監(jiān)測檢測與治理服務(wù)功能，高質(zhì)量推進各項防治工作，保障防治工作高質(zhì)量開展，創(chuàng)造更多的效益[8]。

4 結(jié)語

綜上所述，環(huán)保機械技術(shù)的應用，能夠為大氣污染防治與水污染治理等工作開展，提供有力的技術(shù)支持與保障，推動環(huán)保事業(yè)的發(fā)展。從未來發(fā)展的角度分析，環(huán)保機械技術(shù)的應用需求和要求將會不斷增加，需要朝向智能化、一體化、小型化以及個性化等方向發(fā)展，滿足技術(shù)應用的多樣化需求，促使環(huán)保機械的現(xiàn)代化水平，創(chuàng)造更多的效益與價值。

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