扫路机作业对首都空气质量的影响及对策研究

崔华胜

（北京市环境卫生设计科学研究所，北京 100028）

扫路机作业对首都空气质量的影响及对策研究

崔华胜

（北京市环境卫生设计科学研究所，北京 100028）

实验发现扫路机影响环境质量主要表现在作业扬尘与残留垃圾灰土二次扰动扬尘2个方面。介绍了几种形式扫路机作业扬尘产生机理及改进作业扬尘方法，同时提出了通过采用新型设备、改进作业工艺以及提高路面质量以降低二次扰动扬尘的措施。

扫路机；作业；空气质量

随着北京市城市建设的发展、道路的拓延，道路清扫保洁作业对扫路机的需求不断增加。截至2007年，北京市有各种扫路机665台，每年清扫面积达到6 363万m2，担负着城市85%的道路作业量。

然而，扫路机作业产生的二次污染也是不容忽视的问题。扫路机作业时，盘刷区域中总悬浮颗粒物（TSP） 含量可达3.75 mg/m3，而垃圾真空输送系统排出的气体中PM10含量高达1.36 mg/m3，平均每台扫路机每天气体总排放量达6 000 m3。北京市现有大中型扫路机484台，灰尘的排出总量为39.5 kg/d，每年排出PM10颗粒灰尘总量14.41 t，对北京市的空气质量产生很大影响。

此外，由于扫路机清扫质量低导致路面残留灰尘多，车辆通过时形成的扰动扬尘，更是影响空气质量的重要原因。研究扫路机作业扬尘控制技术，对提高扫路机的功能水平，促进我国扫路机技术的发展，改善城市环境质量有积极意义。

1 扫路机影响空气质量的形式

2006年8月26日10：00，北京市环境卫生设计科学研究所在北京市朝阳区太阳宫路对扫路机（见图1）作业扬尘及车辆行驶造成的扰动扬尘进行了监测，发现：扫路机作业时扬尘浓度最大值为0.35 mg/m3，并很快恢复到原始本底值。

10：28之后，随着扫路机喷在路面上的水分蒸发，路面干燥，其他社会车辆通过时产生的扰动扬尘浓度逐渐增大，最高值达到0.4 mg/m3，而且产生扬尘是持续的。检测过程中扬尘曲线见图2。扬尘污染范围及时间见表1。

表1 扫路机作业扬尘状况

从图2的检测曲线来看，扫路机作业时瞬间扬尘浓度很高，达到0.35 mg/m3。当扫路机通过后，该地区空气中含尘浓度值很快恢复到原始本底值。扫路机作业扬尘对环境和人身健康造成一定影响。同时，残留在路面上的垃圾灰土造成的交通扰动扬尘环境影响也很大，而且这种影响是持续性的。因此，在降低扫路机作业扬尘的同时更应该提高扫路机的扫净率，清除路面垃圾灰土是解决道路扬尘的主要途径。

2 扫路机作业扬尘机理与改善措施

2.1 纯扫式扫路机

纯扫式扫路机通过盘刷将路面垃圾清扫到扫路机正下方，再通过滚刷将这些垃圾扫入垃圾箱。其中，盘刷是产生扬尘的主要部件，也是扫路机上采用最多的作业部件，结构简单，消耗功率小。扫路机上安装盘刷可以清扫道路边角处的垃圾，多个盘刷组合还可以增加扫路机的清扫宽度、提高作业能力。通过机构的组合，盘刷能够自由摆动，清扫便道上的垃圾。然而盘刷是在“开放式”的环境下工作，当清扫作业时，扰动出现的扬尘对环境影响较大。经测，盘刷作业时，周边空气中TSP可高达3.75～4.10 mg/m3。盘刷的转动速度越高，扬尘就越大。

为减少盘刷扬尘，在满足清扫质量的情况下尽量降低盘刷转速。以往解决扬尘的办法是在扫路机的盘刷上方安装1组（2～3个） 喷嘴，将水喷洒在盘刷清扫的路面上进行清扫，但还是有些没有被湿化的垃圾灰分产生扬尘。为此，与某生产厂家合作，在盘刷上又加装了1组喷嘴（2～3个），喷嘴的出水方向是朝着前进水平方向，喷嘴喷出的水雾呈水平扇形扁平状，这样的喷雾可将盘刷作业扬起的灰尘覆盖住，灰尘与水雾亲合而沉降，使盘刷作业区域扬尘得到有效控制。改进前后作业扬尘检测结果分别为4.20、0.12 mg/m3，改进后盘刷结构见图3。

2.2 吸扫式扫路机

吸扫式扫路机通过盘刷收集路面垃圾，再通过置于车下的吸盘将垃圾物吸入垃圾箱内，其中，盘刷及吸送系统为产生扬尘的主要部件。

对于盘刷部位，由于吸扫式扫路机配有风机，所以，除可采用喷雾降尘法外，还可采用负压降尘的方法。与某生产厂家合作，采用吸风的方法，在盘刷的前上方安装1个吸口，通过风机的运行，将盘刷的作业区域形成负压区，使盘刷前上方的空气向吸口聚拢，实现了对扬尘的控制。其结构见图4。

对于吸送系统，降低扬尘的主要方法是提高细小颗粒物在垃圾箱内的沉降速度。吸送系统的主要部件是吸盘，也是目前在扫路机上广泛使用的一种工作部件，通过管道将吸盘与风机连接组成气流回路。当风机运转时，空气源源不断地从吸盘与地面间的缝隙通过风道进入垃圾箱，地面上的垃圾也被随气流送进垃圾箱内，进入垃圾箱内的气流，由于空间的扩张和隔板的阻碍速度很快下降，原来悬浮在气流中的大颗粒垃圾落入垃圾箱的底部，而细小颗粒物沉降较慢，容易被排放到大气中，造成扬尘。为了使气流中的小颗粒尘土在垃圾箱内很快沉降，与某生产厂家合作，在吸盘内的前上方安装了1组“缝隙式”喷雾头8个，由于该区域是气流死角，空气流动小，喷嘴喷出的水雾受气流干扰小，当水雾与吸盘前下方进入的扁平状气流汇合时，水雾马上弥漫开并与气流中的垃圾灰尘结合湿化，气流继续运行进入“吸筒”，这时气流由扁平状渐变为圆柱状，此时气流由层流变为紊流状态，使水雾与垃圾灰分进一步混合。当气流进入吸筒时，吸筒内的喷嘴射出的水柱被高速气流击碎形成水雾，又第3次与垃圾灰分亲和，提高了垃圾的湿化均匀度，为垃圾与气体分离创造了条件。通过试验检测，改进后的吸盘喷水系统，排出气体的含尘浓度由原来的3.82 mg/m3降至0.63 mg/m3。此套除尘装置见图5、图6。

2.3 纯吸式扫路机

纯吸式扫路机通过吸盘吸取地面上的垃圾，不设置盘刷、滚刷等清扫刷，也没有水路系统。某生产厂家生产的纯吸式扫路机结构见图7。

这种扫路机通过风机运行，将垃圾箱内抽成真空，地面上垃圾经吸盘管道进入垃圾箱下层，由于空间的突然扩大，进入垃圾箱的气体速度减慢，质量大的垃圾沉降下来，细小的粉尘随气流进入风机，并随风机叶轮旋转，在离心力的作用下，细小粉尘与空气分离进入垃圾箱的第2层，这时气流中的垃圾灰尘大多被分离出来，90%的气体经导流环内增压再次进入吸盘参加作业循环，10%的气体经布袋过滤后排入大气。

这种扫路机作业扬尘主要产生在排尘口和吸风口。检测发现，其排尘口的气体含尘浓度达0.8 mg/m3左右。针对布袋过滤器的过滤精度而言，此浓度值显然不符合布袋过滤器的过滤效果，为此，对该机上的布袋过滤器的缝制和安装进行了仔细检查，发现布袋是采用钢丝吊挂的方式，由于布袋及支架的自身质量，使钢丝吊挂位置因牵拉而出现许多孔洞，过滤的气体从孔洞流出而形成短路造成扬尘。为此，该厂家改变了缝制和安装布袋过滤器的方法，消除了孔洞的出现，解决了过滤气体短路的问题，经检测，排出气体的含尘浓度达到了0.28 mg/m3。此形式的扫路机没有盘刷，清除路边垃圾完全依靠吸盘上的吹气口将罩住部分的路沿石下方的垃圾吹到吸盘内，然后吸入垃圾箱内，扫路机在清扫作业时很难保证吸盘上的吹气口始终罩住路沿石。但是，当扫路机通过路口时，由于没有路沿石，这时吹气口敞开，路面垃圾被吹出而产生扬尘。为了避免此情况发生，与生产厂家合作，在吹气口处设计1个自动启闭的风门，利用红外距离传感器来探测路沿石的情况，如果吹气口远离路沿石，风门就及时关闭，避免了扬尘的产生。

此外，由于其作业时不喷水，进入垃圾箱内的垃圾含水率很低，在卸出时便产生严重的扬尘。通过多种试验，最后对其垃圾箱进行了改进，将垃圾箱底的后部改为斜坡，使垃圾箱的后底部和后箱门之间形成沟槽，并向沟槽内注入150 kg水，作业时上层垃圾箱的细粉可通过定时开启的小门流入下层的水槽中，并在水槽中湿化，这种操作过程是在垃圾箱密闭条件下完成的，待完成作业后，开启后箱门将湿化的垃圾粉尘倒出，解决了扬尘问题。

3 减少路面残存垃圾灰土的措施

1）优化原有扫路机，采用新式清扫设备。目前，扫路机技术及种类日新月异，新型车辆层出不穷。例如，近年来在市场出现一种多功能清洗车，它是高压水车和吸扫式扫路机的结合体，利用高压水冲洗路面垃圾，然后用吸盘将泥水混合物吸入垃圾箱。该作业方法扫净率高，可达到90%～94%，作业扬尘浓度低，仅为0.043 mg/m3左右，但用水量达到0.4～0.5 L/m2，油耗达到7～8 L/10 000 m2。对于这些新型设备，应该择优选用。同时，对于已有的扫路机，也应对其形式、结构、参数进行优化，改进清扫效果。

2）根据道路污染状况选择合理的清扫工艺，减少路面垃圾灰分。城市道路的污染量及垃圾组分受多种因素的影响，包括地域环境、交通流量、车辆种类、自然环境、季节、道路的表面铺装和覆盖、清扫作业方法和频次等等，这些因素既影响路面垃圾的产生量，也影响垃圾的成分。经调查，以慢车道内的垃圾为例：朝阳区的姚家园路、丰台的花乡路，地处北京市区的周边，延伸于城乡结合部，施工工地较多，重型运输车辆行驶，物料遗撒较多。经测得这些地段的污染量为131～212 g/m2，垃圾成分以沙石、灰土为主，占垃圾总量的95%～97%，树枝落叶、烟蒂等占3%～5%；而长安街、王府井大街，地处市区中心，表面铺装及绿化覆盖完好，行驶的车辆为小轿车，这个路段的污染量为31～47 g/m2，其成分与姚家园、花乡路段相比有明显区别，砂石、灰土只占43%左右，而其余大部分为树枝路叶、烟蒂、包装物等。为了减少地面灰分，对诸如姚家园路及花乡路类似的道路条件可采用吸扫式、纯吸式扫路机交替作业，前者主要针对大块砖石清扫，后者去除地面灰分；而长安街及王府井大街可以采用高压水冲洗路面，为了节水，每周可进行1次或酌情调整冲洗间隔，这样可以大大减少路面的灰分，提高道路的洁净度。其余时间可以采用纯扫式扫路机（或吸扫式扫路机），对大块垃圾进行清除，解决市容观瞻。农贸市场、长途车站、交通枢纽等地区人员流动量大，垃圾量大，其成分主要是各种食品包装、果皮果壳、烟蒂烟盒、农产品的下脚料等，占总量的60%～70%，而灰分垃圾（泥土类）占30%～40%。为了及时有效地清除垃圾，平时应以工人清扫拣拾为主，增加清扫频次，在人员流动稀少的时间段采用吸扫式扫路机全面清扫，清除地面灰分垃圾。初冬时节，路面上花草树木落叶较为集中，影响环境和交通。该季节气候干燥，风沙较多，在落叶中夹杂着大量的灰土，如果采用不恰当的清除方式，还会造成扬尘污染环境，因此，可以采用纯吸式扫路机作业，密闭运送到垃圾处理场，避免叶飘灰扬。雨后，来自快车道和人行道以及建筑物上的尘土，经雨水冲刷都聚集到道路两边坑洼处。路面上的水分蒸发后慢车道范围内形成一片片的淤积泥沙，经车辆碾压和气流的冲击便出现扰动扬尘。为了有效地清除路面淤积的泥沙，一种方法是在路面没有彻底干透时，用水车将淤积的泥沙冲入下水道。另一种方法是在降雨过程中出动扫路机对路面进行清扫，将泥水扫入下水道，这样可以提高路面的洁净程度，而且能持续较长时间。沙尘暴天气北京市时有发生，沙尘过后道路上布满灰尘，在慢车道范围内污染量每平方米增加30～50 g，沙尘粒径0.3 mm以下，由于沙尘颗粒很小，经车辆行驶裹带对环境影响非常严重。清除地面沙尘最有效的方法是采用纯吸式扫路机清扫或用多功能清洗车冲刷，清除效果能达90%以上。

3）提高现有路面质量。路面的平整度对扫路机清扫质量的影响不可忽视。城市道路中有许多弯道（如立交桥的匝道） 交叉路口、公交车站，因为机动车的频繁减速刹车致使沥青路面出现不同程度的“隆起”（俗称“搓板”），道路表面极为不平。经观察，地面的“谷”、“峰”高差竟达1.5～2.0 cm，扫路机在这种路面上作业时上下跳动，影响到作业部件与地面的接触，严重影响了清扫效果。

4 结束语

研究发现，扫路机作业对北京市城市空气质量有重要影响。这种影响既表现在其作业中产生的一次扬尘上，也表现在其作业后路面残留垃圾灰土由于车辆扰动而产生的二次扬尘上。通过改进不同形式扫路机的结构，可以有效抑制作业一次扬尘的产生。而通过采用新设备、新工艺，改进路面质量，可以有效地防止二次扬尘的产生。

Influence of Road Sweeper Operation on Air Quality in Beijing and Its Countermeasure

Cui Huasheng
（Beijing Environmental Sanitation Design Science Research Institute,Beijing 100028）

Through experiments,it can be concluded that environment quality is effected by road sweeper in two respects,including fugitive dust from operation and second disturbed fugitive dust from residue waste dust.Mechanism of fugitive dust resulted by operation of some kinds of road sweepers and corresponding corrective methods were introduced.Some methods that could reduce second disturbed fugitive dust were put forward,such as using new equipments,improving processes,and increasing road quality.

road sweeper；operation；air quality

X513

B

1005－8206（2010） 01－0051－04

2009-09-16

崔华胜（1982—），工程师，硕士研究生。主要从事环卫设备检测、检测设备研发以及新型环卫设备研制。设计有清扫设备检测试验台、垃圾桶台阶下落检测台、垃圾桶连续行走检测台等设备，并以第一设计者身份获得1项国家专利。

E-mail：buaa75201@sina.com。