本發(fā)明涉及城區(qū)環(huán)境治理領(lǐng)域，具體涉及一種城區(qū)環(huán)境優(yōu)化系統(tǒng)及其優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，霧霾污染問題變得更加嚴(yán)重，不僅霧霾天氣出現(xiàn)的頻率越來越高，而且在嚴(yán)重程度上也比以前有所加大。我國(guó)霧霾污染最為嚴(yán)重的區(qū)域主要有四個(gè)區(qū)域，分別是：①華南地區(qū)，主要以珠三角地區(qū)為主；②西南地區(qū)，四川盆地是最嚴(yán)重的霧霾區(qū)域；③華北地區(qū)，是以北京、天津和河北為主的京津冀地區(qū)；④以上海、浙江、江蘇為主的長(zhǎng)三角地區(qū)，霧霾污染也非常嚴(yán)重。

除了各種排放導(dǎo)致的霧霾來源，不利于污染物擴(kuò)散的氣象條件也加重了霧霾現(xiàn)象的產(chǎn)生。一旦污染物在長(zhǎng)期處于靜態(tài)的氣象條件下積聚，就容易形成霧霾天氣。

霧霾形成有三個(gè)要素：

一是生成顆粒性揚(yáng)塵的物理基源。我國(guó)有世界上最大的黃土高原地區(qū)，其土壤質(zhì)地最易生成顆粒性揚(yáng)塵微粒。

二是運(yùn)動(dòng)差造成揚(yáng)塵。例如，道路中間花圃和街道馬路牙子的泥土下雨或潑水后若有泥漿流到路上，一小時(shí)干涸后，被車輪一旋就會(huì)造成大量揚(yáng)塵，即使這些顆粒性物質(zhì)落回地面，也會(huì)因汽車不斷駛過，被再次甩到城市上空。

三是揚(yáng)塵基源和運(yùn)動(dòng)差過程集聚在一定空間范圍內(nèi)，顆粒最終與水分子結(jié)核集聚成霾。

“‘霧’和‘霾’實(shí)際上是有區(qū)別的。霧是指大氣中因懸浮的水汽凝結(jié)、能見度低于1公里時(shí)的天氣現(xiàn)象；灰霾的形成主要是空氣中懸浮的大量微粒和氣象條件共同作用的結(jié)果，成因有三：

一、在水平方向靜風(fēng)現(xiàn)象增多。

城市里大樓越建越高，阻擋和摩擦作用使風(fēng)流經(jīng)城區(qū)時(shí)明顯減弱。靜風(fēng)現(xiàn)象增多，不利于大氣中懸浮微粒的擴(kuò)散稀釋，容易在城區(qū)和近郊區(qū)周邊積累。

二、垂直方向上出現(xiàn)逆溫。

逆溫層好比一個(gè)鍋蓋覆蓋在城市上空，這種高空的氣溫比低空氣溫更高的逆溫現(xiàn)象，使得大氣層低空的空氣垂直運(yùn)動(dòng)受到限制，空氣中懸浮微粒難以向高空飄散而被阻滯在低空和近地面。

三、空氣中懸浮顆粒物和有機(jī)污染物的增加。隨著城市人口的增長(zhǎng)和工業(yè)發(fā)展、機(jī)動(dòng)車輛猛增，導(dǎo)致污染物排放和懸浮物大量增加。

解決霧霾污染問題是當(dāng)前需要迫切解決的重要課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提出一種能夠全方位綜合處理霧霾污染問題達(dá)到城區(qū)綜合環(huán)境整體改善效果的城區(qū)環(huán)境優(yōu)化系統(tǒng)及其優(yōu)化方法。

所采用的技術(shù)方案為：

本發(fā)明的一種城區(qū)環(huán)境優(yōu)化系統(tǒng)，包括灰塵靜電吸附塔、灰塵吸附機(jī)、風(fēng)機(jī)和陸空水霧凈化系統(tǒng)，多個(gè)灰塵靜電吸附塔間隔排列，并環(huán)繞城區(qū)外圍設(shè)置形成u型靜電除塵隔離盾；多個(gè)所述灰塵吸附機(jī)和多個(gè)所述風(fēng)機(jī)都設(shè)置在城區(qū)內(nèi)的各個(gè)高層建筑樓頂上，多個(gè)所述風(fēng)機(jī)引導(dǎo)氣流的方向與u型靜電除塵隔離盾的開口方向保持一致；所述陸空凈化系統(tǒng)包括空中凈化系統(tǒng)和陸地凈化系統(tǒng)，所述空中凈化系統(tǒng)包括覆蓋城區(qū)上方的多個(gè)水霧噴灑無人機(jī)；所述陸地凈化系統(tǒng)包括綠化帶和暗埋式管道霧化系統(tǒng)，所述綠化帶上覆蓋松樹皮狀有機(jī)物，所述暗埋式管道霧化系統(tǒng)是在所述綠化帶中土壤下層布局水霧加濕主管道，并在綠化帶植物枝干上固定霧化噴頭。

進(jìn)一步地，所述灰塵靜電吸附塔、灰塵吸附機(jī)、風(fēng)機(jī)和陸空水霧凈化系統(tǒng)均設(shè)有傳感器和啟動(dòng)開關(guān)，所述傳感器與一控制中心的主機(jī)信號(hào)連接，所述灰塵靜電吸附塔、灰塵吸附機(jī)、風(fēng)機(jī)和陸空水霧凈化系統(tǒng)均通過傳感器將工作數(shù)據(jù)傳送至控制中心的主機(jī)內(nèi)，并由所述主機(jī)控制啟動(dòng)開關(guān)。

進(jìn)一步地，所述綠化帶中預(yù)埋濕度探測(cè)傳感器。

進(jìn)一步地，所述灰塵靜電吸附塔的尺寸為長(zhǎng)為20±1m，寬為10±1m，高為5±1m，并由支撐機(jī)構(gòu)將其支撐于其底面距離地面30m±2m處的高空。

進(jìn)一步地，所述高層建筑為至少5層。

本發(fā)明的城區(qū)環(huán)境優(yōu)化系統(tǒng)的優(yōu)化方法，包括如下步驟：

s1.霧霾沒有發(fā)生時(shí)，暗埋式管道霧化系統(tǒng)進(jìn)行日常的灰塵抑制；

s2.霧霾發(fā)生時(shí)，u型靜電除塵隔離盾在霧霾發(fā)生的第一時(shí)間凈化進(jìn)入城區(qū)之前的空氣；

s3.灰塵吸附機(jī)對(duì)進(jìn)入城區(qū)后空氣中的部分殘留灰塵顆粒進(jìn)行再次凈化；

s4.風(fēng)機(jī)將城區(qū)內(nèi)的氣流進(jìn)行引導(dǎo)，吹散處于高空的霧霾團(tuán)；

s5.由水霧噴灑無人機(jī)進(jìn)行高空區(qū)域降水噴灑，對(duì)城區(qū)殘留污染顆粒徹底清洗。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明采用城區(qū)外圍灰塵靜電吸附塔塔式一級(jí)顆粒主動(dòng)吸附措施、城區(qū)高層頂樓灰塵吸附機(jī)二級(jí)深度灰塵凈化措施、城區(qū)樓頂風(fēng)機(jī)氣流霧霾驅(qū)離措施，陸空水霧凈化緩釋措施，從而全方位綜合處理霧霾污染問題達(dá)到城區(qū)綜合環(huán)境整體改善的效果。

本發(fā)明從日常控制到霧霾發(fā)生預(yù)警階段及時(shí)有效處理；從地面緩釋到高空霧霾抑制；從外圍消耗到內(nèi)部吸收等完整全面公開了針對(duì)嚴(yán)重的霧霾污染問題進(jìn)行的系統(tǒng)解決方案，形成霧霾污染治理和城區(qū)環(huán)境優(yōu)化的長(zhǎng)期長(zhǎng)效機(jī)制，促進(jìn)綠色城區(qū)和美麗城區(qū)的環(huán)境建設(shè)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為u型靜電除塵隔離盾環(huán)繞城區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為灰塵吸附機(jī)位于高層建筑的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為風(fēng)機(jī)位于高層建筑的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為城區(qū)環(huán)境優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

參見圖1-圖4所示，本發(fā)明的城區(qū)環(huán)境優(yōu)化系統(tǒng)，包括灰塵靜電吸附塔1、灰塵吸附機(jī)2、風(fēng)機(jī)3和陸空水霧凈化系統(tǒng)，多個(gè)灰塵靜電吸附塔間隔排列，并環(huán)繞城區(qū)10外圍設(shè)置形成u型靜電除塵隔離盾；多個(gè)所述灰塵吸附機(jī)和多個(gè)所述風(fēng)機(jī)都設(shè)置在城區(qū)內(nèi)的各個(gè)高層建筑20樓頂上，多個(gè)所述風(fēng)機(jī)3引導(dǎo)氣流的方向與u型靜電除塵隔離盾的開口方向保持一致；所述陸空凈化系統(tǒng)包括空中凈化系統(tǒng)和陸地凈化系統(tǒng)，所述空中凈化系統(tǒng)包括覆蓋城區(qū)上方的多個(gè)水霧噴灑無人機(jī)4；所述陸地凈化系統(tǒng)包括綠化帶5和暗埋式管道霧化系統(tǒng)，所述綠化帶上覆蓋松樹皮狀有機(jī)物，所述暗埋式管道霧化系統(tǒng)是在所述綠化帶中土壤下層布局水霧加濕主管道，并在綠化帶植物枝干上固定霧化噴頭。

本系統(tǒng)分為三個(gè)除霾部分和一個(gè)霧霾抑制部分，三個(gè)除霾部分分別為灰塵靜電吸附塔、灰塵吸附機(jī)和風(fēng)機(jī)，一個(gè)霧霾抑制部分為陸空水霧凈化系統(tǒng)，陸空水霧凈化系統(tǒng)包括空中凈化系統(tǒng)和陸地凈化系統(tǒng)。

現(xiàn)逐一詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于此。

一、灰塵靜電吸附塔

參見圖1所示，此灰塵靜電吸附塔1采用靜電除塵基本原理，在尺寸上為適應(yīng)城區(qū)大范圍的因素，可以將單座的灰塵靜電吸附塔的尺寸控制在20m(長(zhǎng))*10m(寬)*5m(高)的范圍左右，長(zhǎng)寬高可在±1m之間變動(dòng)；當(dāng)然，灰塵靜電吸附塔的尺寸大小可以根據(jù)城區(qū)范圍以及實(shí)際情況進(jìn)行選擇和設(shè)置，還可以采用其他的長(zhǎng)、寬和高的尺寸范圍，如長(zhǎng)可以15±1m等，本系統(tǒng)只是給出了一個(gè)具體尺寸范圍的實(shí)施方式。此灰塵靜電吸附塔采取塔式安裝方式，由支撐機(jī)構(gòu)將其支撐于距離地面30m的高空左右，可在±2m之間變動(dòng)；使此大型的灰塵靜電吸附塔能夠影響地面上空50-60m左右的空氣，并圍繞城區(qū)10的外圍建設(shè)若干個(gè)此灰塵靜電吸附塔，間隔排列，只保留一個(gè)方向的開口，形成一個(gè)完整的u型靜電除塵隔離盾。當(dāng)外界霧霾向城區(qū)飄入時(shí)，啟動(dòng)該u型靜電除塵隔離盾可以直接有效過濾掉該范圍內(nèi)空氣中65％以上的灰塵顆粒。當(dāng)灰塵吸附到一定的程度后，通過斷電、水清洗后可以達(dá)到清洗灰塵靜電吸附塔內(nèi)的吸附葉片以及灰塵收集兩個(gè)功能。吸收的灰塵可以投入到建筑使用當(dāng)中。

二、灰塵吸附機(jī)

參見圖2所示，依靠城區(qū)高層建筑的固有特性，在城區(qū)內(nèi)大范圍高層建筑20(例如至少5層)樓頂位置安放灰塵吸附機(jī)2，灰塵吸附的灰塵吸附原理和靜電隔離相同，利用建筑物的高度優(yōu)勢(shì)和城區(qū)的建筑物密集優(yōu)勢(shì)，在城區(qū)內(nèi)部低高空區(qū)域形成霧霾吸附層，將滲入到城區(qū)內(nèi)部的沒有完全凈化的空氣進(jìn)行二次吸附凈化，多個(gè)中型的灰塵吸附機(jī)形成灰塵吸附機(jī)組，同樣可以將吸附的灰塵顆粒進(jìn)行收集用于建筑使用，避免了大氣中的灰塵反復(fù)殘留，更加保證城區(qū)內(nèi)的空氣健康程度。

三、風(fēng)機(jī)

參見圖3所示，在城區(qū)內(nèi)的大范圍住宅建筑樓頂安裝大型風(fēng)機(jī)3，各個(gè)風(fēng)機(jī)3的角度保持同一方向，即與塔式靜電盾u型開口方向保持一致，所有風(fēng)機(jī)布局形成同一方向的氣流引導(dǎo)。多個(gè)風(fēng)機(jī)同時(shí)工作時(shí)，不同高度位置的風(fēng)機(jī)對(duì)高空空氣層多級(jí)遞進(jìn)引導(dǎo)，將城區(qū)內(nèi)的局部殘留霧霾引出城區(qū)外。本系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)模擬大風(fēng)天氣，打破水平向靜風(fēng)，使氣流運(yùn)動(dòng)吹散霧霾氣團(tuán)。

四、陸空水霧凈化系統(tǒng)

參見圖4所示，陸空水霧凈化系統(tǒng)是城區(qū)環(huán)境優(yōu)化系統(tǒng)中對(duì)優(yōu)化城區(qū)環(huán)境的優(yōu)化具有進(jìn)一步顯著的效果，其同時(shí)結(jié)合了陸地與高空雙結(jié)合的全方位治理措施。三個(gè)除霾部分是在霧霾產(chǎn)生后對(duì)其采取的直接的處理方式。而一個(gè)霧霾抑制部分也即陸空水霧凈化系統(tǒng)所做的不僅在霧霾產(chǎn)生后對(duì)最后殘存的霧霾進(jìn)行高空沖洗，更可以在陸地上日常維持并控制塵土的漂浮，減緩霧霾的急速產(chǎn)生。

陸空水霧凈化系統(tǒng)包括空中凈化系統(tǒng)和陸地凈化系統(tǒng)，空中凈化系統(tǒng)包括覆蓋城區(qū)上方的多個(gè)水霧噴灑無人機(jī)4；陸地凈化系統(tǒng)包括綠化帶和暗埋式管道霧化系統(tǒng)。

在高建筑以上的高空范圍，采用城區(qū)內(nèi)覆蓋例如上百架的水霧噴灑無人機(jī)4，組成無人機(jī)水霧霧化機(jī)群。在氣流引導(dǎo)除霾的同時(shí)，無人機(jī)分布于城區(qū)各角落區(qū)域。升空到達(dá)離地例如一公里的高空范圍，由此向地面進(jìn)行水霧噴灑，更加系統(tǒng)的對(duì)霧霾顆粒進(jìn)行清洗。

地面則采用暗埋式管道霧化系統(tǒng)，以及城區(qū)所有道路都配有標(biāo)準(zhǔn)的綠化隔離帶(即綠化帶5)，該綠化帶5可以包含一個(gè)對(duì)向機(jī)動(dòng)車道分隔綠化帶和兩個(gè)機(jī)動(dòng)車道便道分隔綠化帶。

在綠化帶中進(jìn)行如下工作，用來抑制綠化帶塵土和路面塵土，緩解霧霾天氣的發(fā)生。

a.綠化帶覆蓋松樹皮狀有機(jī)物

綠化帶中除了種植的植物外，并沒有有效的土壤固定措施。陽(yáng)光照曬土壤表面，綠化帶土壤水分很容易流失。干燥的土壤表面遇到強(qiáng)風(fēng)或者汽車通過時(shí)，會(huì)刮起層層灰塵飄入大氣上空，由于灰塵過于干燥，自身極輕，便會(huì)長(zhǎng)時(shí)間漂浮在空中。為此，采用松樹皮狀有機(jī)物對(duì)綠化帶土壤表面進(jìn)行全面覆蓋，防止灰塵漂浮產(chǎn)生揚(yáng)塵。

b.暗埋式管道霧化系統(tǒng)

在綠化帶中土壤下層布局水霧加濕主管道，定點(diǎn)定距在綠化帶植物枝干上固定霧化噴頭。并可以進(jìn)一步采用自動(dòng)滴灌及加濕技術(shù)，形成自動(dòng)水霧加濕系統(tǒng)。

綠化帶中可預(yù)埋濕度探測(cè)傳感器，對(duì)當(dāng)前土壤的濕度情況精準(zhǔn)探測(cè)，并根據(jù)情況自動(dòng)開啟滴灌及加濕作業(yè)，始終維持綠化帶土壤濕度。加濕及滴灌過程根據(jù)土壤濕度情況全程為自動(dòng)作業(yè)。

在水源使用上，可以直接接入城區(qū)供水管路，依靠生活用水水壓直接工作。也可以運(yùn)用熱力發(fā)電廠所產(chǎn)生的多余無害水源注入綠化帶蓄水井中，作為全程加濕滴灌的備用水源。

在加濕過程中，水霧同時(shí)會(huì)漫及路面，因?yàn)椴皇侵苯訃姙ⅲ粫?huì)對(duì)行人和車輛產(chǎn)生影響。加濕作業(yè)的完成，配合松樹皮狀覆蓋物有效的對(duì)塵土顆粒進(jìn)行了抑制，避免了干燥情況下的塵土漂浮情況。

除了抑制塵土，通過地面水霧凈化還會(huì)給路人營(yíng)造一種清爽的環(huán)境，增加城區(qū)整體的空氣濕度，雙重作用效果顯著。

本系統(tǒng)綠化帶中采用水霧加濕主管道以及霧化噴頭形成的是水霧凈化，對(duì)空氣加濕，抑制灰塵上浮或漂浮。本系統(tǒng)采用水霧凈化相比于采用灑水車直接灑水凈化更具有優(yōu)勢(shì)，首先在于，水霧凈化比灑水凈化更節(jié)約水源，其次在于，水霧不會(huì)對(duì)行人和車輛產(chǎn)生影響，而灑水凈化會(huì)對(duì)路面造成過濕、形成水坑等，浪費(fèi)水源的同時(shí)也給行人帶來不便。

通過以上三個(gè)除霾部分和一個(gè)霧霾抑制部分的治理措施，本城區(qū)環(huán)境優(yōu)化系統(tǒng)的優(yōu)化方法，包括如下步驟：

s1.暗埋式管道霧化系統(tǒng)進(jìn)行日常的灰塵抑制；

s2.霧霾發(fā)生時(shí)，u型靜電除塵隔離盾在霧霾發(fā)生的第一時(shí)間凈化進(jìn)入城區(qū)之前的空氣；

s3.灰塵吸附機(jī)對(duì)進(jìn)入城區(qū)后空氣中的部分殘留灰塵顆粒進(jìn)行再次凈化；

s4.風(fēng)機(jī)將城區(qū)內(nèi)的氣流進(jìn)行引導(dǎo)，吹散處于高空的霧霾團(tuán)；

s5.由水霧噴灑無人機(jī)進(jìn)行高空區(qū)域降水噴灑，對(duì)城區(qū)殘留污染顆粒徹底清洗。

s2-s4步驟是在霧霾發(fā)生時(shí)進(jìn)行，s1與s5不僅可以在霧霾產(chǎn)生后對(duì)最后殘存的霧霾進(jìn)行高空沖洗，更可以在陸地上日常維持并控制塵土的漂浮，減緩霧霾的急速產(chǎn)生。

本系統(tǒng)可以依靠信息化技術(shù)對(duì)整套系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的技術(shù)支撐。

例如作為另一種具體實(shí)施方式，為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)全程的監(jiān)控和控制，灰塵靜電吸附塔、灰塵吸附機(jī)、風(fēng)機(jī)和陸空水霧凈化系統(tǒng)均設(shè)有傳感器和啟動(dòng)開關(guān)，傳感器與一控制中心的主機(jī)信號(hào)連接，灰塵靜電吸附塔、灰塵吸附機(jī)、風(fēng)機(jī)和陸空水霧凈化系統(tǒng)均通過傳感器將工作數(shù)據(jù)傳送至控制中心的主機(jī)內(nèi)，并由主機(jī)控制啟動(dòng)開關(guān)。

灰塵靜電吸附塔的傳感器可包括細(xì)顆粒物測(cè)量傳感器、氮氧化物測(cè)量傳感器、能見度測(cè)量傳感器和二氧化硫測(cè)量傳感器中的一種或多種，在灰塵靜電吸附塔可以設(shè)置用于信號(hào)連接和發(fā)送，以及啟動(dòng)開關(guān)的控制模塊，傳感器將監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)通過該模塊傳送給主機(jī)，主機(jī)通過該控制模塊控制啟動(dòng)開關(guān)。

灰塵吸附機(jī)、風(fēng)機(jī)和水霧噴灑無人機(jī)均可以根據(jù)與灰塵靜電吸附塔相同的原理進(jìn)行傳感器和控制模塊的設(shè)置。

從而主機(jī)可以對(duì)城區(qū)的環(huán)境進(jìn)行信息監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)全程的監(jiān)控和控制。

上文所列出的一系列的詳細(xì)說明僅僅是針對(duì)本發(fā)明的可行性實(shí)施例的具體說明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實(shí)施例或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。