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关于空气净化塔技术应用于消除城市雾霾的可行性分析报告（简报）
一、研发背景及技术适用性分析
（一）中国城市雾霾现状
通过分析中国358座城市公开的实时监测数据，国际环保组织绿色和平发布《2015年上半年度中国358座城市PM2.5浓度排名》指出：尽管仍有高逾八成的城市空气质量仍未达到国家二级标准(35微克/立方米)，但和2014年上半年已有数据相比，整体城市空气质量已有明显提升。
绿色和平是首家对逾300城市PM2.5半年度数据进行梳理和排名的机构。此份榜单以半年度PM2.5浓度平均值从高到低排序。研究发现：
PM2.5浓度最差前三位省分依次为河南、河北、北京，最优为云南、西藏、海南。湖北、重庆、湖南、新疆等在此次排名中位于前十名，因此中西部地区的空气污染问题值得关注。
（二）国内现有措施（北京为例）
2015年北京有过极品蓝、阅兵蓝，PM2.5年平均浓度下降6.2%，措施是中国停止了北京及附近河北省工厂的运作；利用人工降雨来清除细微颗粒；为改善首都圈（北京、天津、河北）的大气质量，收到59亿元政府资金；淘汰落后及柴油车辆，减少煤炭供暖和钢铁工厂上；东西城核心区无煤化和城六区无燃煤锅炉,淘汰老旧机动车达38万辆、大力发展公共交通、公共租赁自行车、力推新能源车等多措并举控制机动车排放，深入调整产业结构、三年累计淘汰“超千家”高污染行业企业、实施了260项环保技改工程，严查扬尘污染、推行道路清扫保洁新工艺、百万亩平原造林任务提前超额完成，标准政策不断出台、“倒逼”排污企业治污减排，严格执行新环保法、监管执法出重拳，两次启动红色预警削峰减排、及时提示公众防护，加大京津冀及周边地区大气污染防治协作，提升公众环保意识、共同参与污染减排行动。但由于措施的种种弊端及不可持续性仍遭遇了年末连续空气重污染预警。
（三）雾霾治理效果
12月25日，中国社会科学院马克思主义研究院等单位发布2015年《公共服务蓝皮书》，根据调查，近四成人对雾霾治理成效不满意。
蓝皮书指出，当前雾霾治理效果尚不明显，需要加大雾霾治理力度。2015年有9个城市在雾霾治理方面得分低于50分，郑州、长春、北京、石家庄、长沙等城市排名靠后。从全国总体样本分布来看，选择对雾霾治理情况“满意”或是“非常满意”的人数比例合计为28.06%，明显低于选择“不满意”或者“非常不满意”的人数比例（38.29%），此外有33.65%的受访人选择了“一般”。
（四）空气净化塔技术应用于消除城市雾霾的现状 荷兰达安·罗塞加德设计出世界上最大的空气净化器，采用离子净化技术实现净化城市空气的目的。
据埃菲社6月28日报道，1979年出生的罗塞加德称，世界最大的空气净化器是一座高约6.5米的净化塔，可以吸入被污染的空气，经过净化后再排出干净的空气。
报道称，在欧洲环境纳米解决方案（ENS）公司和荷兰代尔夫特理工大学专家的帮助下，罗塞加德的研究项目注册了如今已被医院普遍使用的基于离子技术的净化装置方面的专利，并采用轻型材料和LED装置，可以捕捉空气当中的PM2.5颗粒。
二、空气净化塔项目技术性分析
（一）空气净化塔项目原理
空气净化塔的技术被医院普遍使用的基于离子技术的净化装置，用轻型材料和LED装置，捕捉空气当中的PM2.5颗粒。净化塔，可以吸入被污染的空气，经过净化后再将干净的空气排出。该装置中包含有一系列连接到高压电源的电极，空气净化塔通电后，空气中会产生一定数目的阳离子，这些阳离子可以吸收雾霾颗粒，负极的表面将被粘合在阳离子上的小颗粒吸收，对人体有害的雾霾颗粒将会被收集净化器内，在净化器内部通过特殊的科技，可以作用于常规的滤网系统无法净化的超微颗粒。
适用于公共场所创造无雾霾圈，或者创造“洁净空气区域”，被净化范围内的空气比周围将干净70%。设备能在全球大城市中建立“无雾霾公园”。
（二）空气净化塔生产工艺分析
鉴于离子技术净化装置技术已经非常成熟，生产工艺难点主要集中在大型化中出现的问题，理论上分析只要解决大型化产生的具体问题，生产工艺方面不存在壁垒，但是需要谨慎选择合作伙伴或者研发技术团队。
（三）空气净化塔项目运行成本分析
1、占地
单体空气净化塔占地面积约10平方米左右，可安装在地面、楼顶平台、工厂厂房顶等区域，可不占过多地面空间
2、运营成本
空气净化塔，高约7米，每小时净化30000立方米的空气，每小时1400瓦，大概与一台热水器的耗电量差不多。
（四）空气净化塔项目较其他技术的优势
目前空气净化器中最热门的方式是用HEPA滤网（高效微粒空气过滤器）进行物理过滤，标准的HEPA过滤器由化学纤维或玻璃纤维制成，通过细微纤维的絮状结构拦截经过滤网的空气中所含有的微小尘埃。常用的规格能够吸纳99.7％大小为0.3微米的悬浮微粒，对化学烟雾、细菌、尘埃微粒及花粉都有良好的过滤效果，但是无法滤除有害气体。
HEPA滤网之外，还有孔径大的过滤网可以选用。它们不能滤除细微颗粒，但是能很好的去除大颗粒的植物纤维，种子，灰尘，霉菌，动物毛发，一方面去除多数过敏原，另外能有效保护后级的高效过滤器。有些市面出售的滤网可以直接装在空调的进气口或是风扇背后提供一定的净化作用，性价比很高。
其他的净化方式里，物理吸附方式代表是活性炭和CPZ滤网。对于除臭及吸收有害气体都有相当的效果。臭氧，负离子和紫外线能杀菌，分解有害气体，但均对颗粒物无效。这里特别需要指出的是，空气清新剂，精油，熏香等物能够遮盖空气中的气味增加香氛，但并不能实际去除污染物，只有心理安慰的作用。
（五）空气净化塔项目存在的不足及优化方案 静电集尘方式，相对于HEPA效率略差，并且设计不当时容易产生粉尘二次污染和副产物臭氧。但是处理规模越大时静电集尘不需更换滤网的成本优势就越明显，因此多用于工业排放废气的除尘。针对以上问题必须选择高层次的研发团队最大程度解决技术难题。
三、项目可行性分析
（一）技术研发团队
中央组织部“千人计划”专家、北京师范大学环境科学研究院研究员、博士生导师蔡宴朋教授为主的研发团队。蔡宴朋教授主要研究领域为水资源管理、流域系统分析与规划、环境与能源系统分析，目前在江苏盐城环保产业园拥有研发基地，占地至少应在300亩以上，前期投资在两千万人民币以上。
（二）蔡宴朋简介
1、学习经历
（1）2000年，北京师范大学，获学士学位；（2）2003年，北京师范大学，获硕士学位；（3）2009年，加拿大里贾纳大学，获博士学位。
2、工作经历
（1）2006.032010.09，加拿大达豪斯大学，博士后；（3）2010.102013.02，加拿大里贾纳大学IEESC，环境科学家；（5）2013.032009）；（2）International Aociation of Hydrological Sciences(IAHS)会员；
（3）International Society for Environmental Information Sciences(ISEIS)会员；
（4）Solid Waste Aociation of North America(SWANA)会员；
（5）Canadian Society of Civil Engineers(CSCE)会员。
4、获奖情况
（1）中组部第四批“青年千人计划”引进人才（2013年）；
（2）中国国家教育部优秀自费留学生奖（2008年）；（3）加拿大国际发展研究中心ECOPOLIS研究与设计奖（2008-2009）。
5、论文专著
（1）Liu, Y., Huang, G.H., Cai, Y.P., Dong, C.(2013).An inexact dynamic optimization model for supporting GHG emiion mitigation in Subei Region, Northeast China.Int J Green Energy, in pre, DOI:10.1080/15435075.2012.740706.（2）Tan, Q., Huang, G.H., Cai, Y.P.(2013).Multi-source multi-sector sustainable water supply under multiple uncertainties: an inexact fuzzy-stochastic quadratic programming approach.Water ResourManag, 27(2): 451-473.（3）Cai, Y.P.(2012).Editorial: informatics for sustainable energy development and environmental management.Environ Sys Res, 1:3.（4）Wu, F.F., Wang, X., Cai, Y.P., Yang, Z.F., Li, C.H.(2012).Spatiotemporal analysis of temperature-variation patterns under climate change in the upper reach of Mekong River basin.Sci Total Environ, in pre, doi: 10.1016/j.scitotenv.2012.03.081.（5）Zeng, Y., Cai, Y.P., Jia, P., Jee H.K.(2012).Development of a web-based decision support system for supporting integrated water resources management in Daegu city, South Korea.Exp Sys Appl, in pre, doi:10.1016/j.eswa.2012.02.065.（6）Cai, Y.P., Huang, G.H., Tan, Q., Yang, Z.F.(2011).An integrated approach for climate-change impact analysis and adaptation planning under multi-level uncertainties.Part I: Methodology.Renew Sustain Energ Rev, 15(6): 2779-2790.（7）Cai, Y.P., Huang, G.H., Wang, X.et al.(2011).An inexact programming approach for supporting ecologically sustainable water supply with the consideration of uncertain water demand by ecosystems,Stoch Env Res Risk A, 25(5): 721-735.（8）Tan, Q., Huang, G.H., Cai, Y.P.(2011).Radial interval chance-constrained programming for agricultural nonpoint-source water pollution control under uncertainty.Agri Water Manag, 98(10): 1595-1606.（9）Tan, Y.Y., Wang, X., Li, C.H., Cai, Y.P., Yang, Z.F., Wang, Y.L.(2011)Estimation of Ecological Flow Requirement in Zoige Alpine Wetland of Southwest China.Environ Earth Sci, in pre, doi:10.1007/s12665-011-1392-2.（10）Cai, Y.P., Huang, G.H.et al.(2010).Identification of optimal strategies for improving eco-resilience to floods in ecologically vulnerable regions of a wetland.Ecol Model, 222(2): 360-369.（11）Cai, Y.P., Huang, G.H., Yang, Z.F.et al.(2009).Community-scale energy management systems design under uncertainty-An interval chance-constrained programming approach.Renew Sustain Energ Rev, 13(4): 721-735.（12）Cai, Y.P., Huang, G.H., Lu, H.W.et al.(2009).I-VFRP: An interval-valued fuzzy robust programming approach for waste management planning under uncertainty.EngOptim, 41(5): 399-418.（13）Cai, Y.P., Huang, G.H., Ba, B.et al.(2009).An optimization-model-based interactive decision support system for regional energy management systems planning under uncertainty.Exp Sys Appl, 36(2): 3470-3482.（14）Cai, Y.P., Huang, G.H., Yang, Z.F.et al.(2009).Investigation of public’s perception towards rural sustainable development based on a two-level expert system.Exp Sys Appl, 36(5): 8910-8924.（15）Cai, Y.P., Huang, G.H., Nie, X.H.et al.(2007).Solid waste management under uncertainty: A mixed interval parameter fuzzy-stochastic robust programming approach.Environ EngSci, 24(3): 338-352.（16）Yang, Z.F., Li, C.H., Cai, Y.P.et al.(2011).Analysis of the net water lo in the main reach of the Yellow River.Int
（二）潜在市场
鉴于全国各级政府急于改变雾霾频繁爆表的现状，现有消除雾霾措施的具有的高投入、高代价、低成效、不可持续性，而空气净化塔作为开放空间的空气净化装置，具有净化效率高、维护和运营成本低等特点，全国各级政府为潜在巨大市场。同时，未来在PM2.5空气净化塔的基础上，可作出针对不同工业污染物处理的适应性开发调整，应用于工业污染物的处理。
（三）收益分析
建造第一个每小时可以净化30000立方米空气的空气净化塔成本五十万人民币，整体投入不高，但带来的社会效益相当可观。空气净化塔项目可充分利用政府环保优惠政策、环保基金等获取收益，同时亦可将空气净化塔与其他项目打包进行一揽子销售方案推广。
（四）推广难度及相应的应对措施
全国各级政府虽然极其重视雾霾污染，并强烈渴望产生立竿见影的效果。但就现实来看真正懂技术有远见敢担当的负责人并不多，为此需要进行大量的技术推广和说服公关工作。
四、空气净化塔项目实施方案设计
针对空气净化塔项目，提出以下具体实施步骤：
1、联合以中央组织部“千人计划”专家、北京师范大学环境科学研究院博士生导师蔡宴朋为牵头人的技术团队进行技术研发。
2、利用政府环保优惠政策、金融基金、个人等融资渠道结合互联网投入技术研发，并选取工业厂址进行建设生产。
3、依托金融资本上市，争取更多资本以得到更大的发展空间。
4、建立政府部门技术推广说服公关团队，积极有效的开展立项建设研发营销各项步骤。
