空氣汙染控製

飄塵

空氣汙染控製技術的目的在於減少或消除損害環境或人體健康的大氣物質的排放。空氣汙染的控製是汙染控製的主要領域之一。空氣受到汙染時所包含的造成傷害或不良影響的某些物質的濃度很高和持續時間很長。對人體健康和大氣能見度產生不良影響。大氣容易受到來自自然源以及來自人類活動的汙染。一些自然現象，如火山爆發和森林火災，可產生區域和全球性持久的影響，很難控製。然而，人類活動如工業，交通造成的汙染是可以緩解和控製的。

中世紀的煤燃燒導致了倫敦和其他歐洲大城市的空氣汙染。19世紀工業革命之後，越來越多地石化燃料加劇了空氣汙染事件的頻率和嚴重程度。汽油動力車輛對城市空氣質量產生了巨大影響。20世紀中葉，法律規範或限製的出現見於對固定和流動汙染源的排放量，空氣質量和空氣汙染物控管。在工業化國家，空氣汙染控管的首要重點是保護環境，室外的空氣質量。這涉及到已知的導致城市霧霾和慢性公共衛生問題的具體“標準”汙染物的控製。

標準汙染物包括細微粒，一氧化碳，二氧化硫，二氧化氮，臭氧，和鉛塵。20世紀末，許多其他空氣汙染物稱為微量的有害的“空氣毒物得到承認。 大多數有害空氣汙染物是有機的化學物質，包括含有碳，氫，和其他原子的分子。對這些汙染物，具體的排放法規已經實施。此外，大氣化學和“溫室氣體”的長期而深遠的影響也被觀察到，正在進行的國際合作正努力使這些汙染物得到控製。溫室氣體包括二氧化碳，氯氟烴（CFC ） ，甲烷，氧化亞氮，臭氧。 2009年，美國環境保護署 （EPA）裁定，溫室氣體和空氣汙染物對人類健康構成威脅，需要受到管理和控製。空氣質量保障的最佳方式是通過改變更清潔的燃料和工藝，減少汙染物的排放。這種方式必須把汙染物收集在適當的空氣淨化裝置，不讓它們逃逸到大氣中。大氣汙染控製技術設備專為從固定汙染源的排放，包括發電廠和工業設施去除顆粒物和氣態汙染物而設計的。

微粒的控製

空氣中的顆粒可以通過讓汙染的氣流通過各種物理過程而被去除。常見的設備類型有收集細顆粒物的氣旋，洗滌器，靜電除塵器和袋式過濾器。一旦收集，顆粒彼此粘附，從而形成能夠容易地從設備中取出並用附聚物處理，作為垃圾填埋。每個空氣汙染控製項目都是獨一無二的，通常，不可能事先決定什麽粒子收集裝置（或設備的組合）是最佳類型，控製係統的設計要根據情況而定。影響收集裝置的選擇包括重要的微粒的腐蝕性，反應性，形狀，密度，特別是粒度和粒度分布。其他設計因素包括氣流特性（例如，壓力，溫度和粘度） ，流速，去除效率，可允許氣流阻力。在一般情況下，旋風收集器通常被用來控製工業粉塵排放量和預淨化器的其他種類的收集裝置。濕式除塵器通常適用於對來自工業和化學處理設施和危險廢物焚燒爐的那些易燃或易爆粉塵或煙霧的控製，它們能夠處理的熱氣流和粘性顆粒。靜電除塵器和纖維過濾布袋除塵器常用於電廠。

旋風分離器

旋風分離器通過使氣流流入螺旋路徑圓柱形腔內去除微粒。空氣經該裝置的外壁的切線方向上的腔室，形成渦流，因為它在腔室中的漩渦。較大的顆粒由於其慣性較大，向外移動並壓靠在所述腔室壁上。通過與壁表麵摩擦減慢，然後，在旋風分離器的底部，它們的壁向下滑動到錐形灰鬥。淨化空氣的漩渦形成向上較窄的螺旋形，通過內筒和出現在一個頂部的出口。積累灰塵顆粒可從漏鬥處置定期清除。旋風去除那些比較粗的顆粒。常達到90 ％的效率，顆粒比約20微米（微米，20百萬分之一米）更大。但是，旋風不足以滿足嚴格的空氣質量標準。它們通常用作預清潔劑和更高效的空氣淨化設備，如靜電除塵器和袋式除塵器。

    

洗滌器

濕式洗滌器通過與水或其他液體的噴霧，直接接觸捕集懸浮顆粒。實際上，洗滌器洗滌微粒出來的髒氣流，夾帶在噴霧的無數微小的液滴裏。濕式洗滌器有幾種。噴霧塔洗滌器：一個向上流動的氣流是由水從一係列噴嘴向下噴射清洗。水再循環後被充分地清潔，以防止噴嘴堵塞。噴霧塔洗滌器可以去除90 ％的小於8微米大的顆粒。孔式洗滌器和濕式洗滌器中，衝擊空氣和液滴的混合物與固體表麵碰撞。碰撞使液滴表麵霧化，液滴的大小減小，從而增加總的表麵接觸麵積。這些器件具有較低的水再循環率的優勢，它們提供去除約90％小於2微米的顆粒。濕集熱洗滌器的效率超過98 ％，顆粒的直徑0.5微米，流路中液滴和顆粒之間的相對速度通過注入水，含微粒的空氣通過在高速的通道的狹窄部實現較高的相對速度。

靜電除塵器

靜電除塵是從氣流中除去細顆粒的一種常用的方法。在靜電除塵器中，懸浮在氣流中的帶電粒子進入單元，並且然後在電場的影響下除去。沉澱單元包括氣流分布的擋板，排放和收集電極，灰塵清理係統，收集料鬥。加到放電電極的顆粒的直流（DC ）電壓達10萬伏，然後被吸引到相反電荷的收集電極上。

   
在一個典型的單元的收集電極包括一組在垂直和平行懸浮，箱形結構的，大的矩形金屬板。經常有上百個板??。具有數萬平方米的組合表麵積。粘到收集板顆粒定期被取出，將板振搖或“敲擊”振打是一種機械的技術，用於分離板上捕集的顆粒，其通常為6毫米（ 0.2英寸）的灰塵層。衝動（單吹）或振動類型除塵器將除去的顆粒收集在料鬥單元的底部，取出處理。靜電除塵器可以除去1微米的顆粒，其效率超過99％ 。

 

袋式過濾器

用於去除懸浮微粒的最有效的設備是織物過濾袋，為一個布袋。典型的袋式除塵器包括狹長袋，每個約25厘米（10英寸）的直徑，倒掛懸浮。含塵空氣由風扇向上吹，通過外殼的底部。微粒捕集到過濾袋內，而幹淨的空氣通過織物，在袋濾室的頂部吹出。織物過濾除塵器可以去除近100 ％的1微米顆粒，織物過濾器也可用於0.01微米的顆粒。但是，相對高的氣流阻力，導致了使用的風扇係統和消耗大量的能量。另外，為了延長過濾器織物的使用壽命，被清潔的空氣必須被冷卻至300 ℃ 以下，為此，需要冷卻盤管。 （陶瓷或礦物材料，可以在更高的溫度下運行）。一個單一的袋濾室的幾個隔室安裝過濾袋使得每個隔室分別被清洗。去除表麵的灰塵有幾種不同的方法：機械搖動，暫時反向空氣流動; 發送短脈衝。塵埃從過濾器取出，它落入下麵的漏鬥，收集，處置。清洗過濾器時，必須注意不要去除太多的表麵的灰塵，或“塵餅” 。在大多數類型的過濾器，過濾器本身隻是一個基底，它允許一層灰塵餅，捕獲大部分的微粒。

氣體控製

吸收，吸附，和焚燒是三種基本的技術來控製氣態標準汙染物，揮發性有機化合物和其他氣態有毒物質。這些技術可以單獨使用或組合使用。它們可有效地對抗主要的溫室氣體。此外，技術固碳是控製二氧化碳含量的一種手段。

吸收

吸收包括氣態汙染物從空氣進入接觸液體的轉移，比如水。該液體要麽作為汙染物的溶劑中或通過化學反應的手段來捕獲它們。

 濕式洗滌器

濕式洗滌器類似於上述的那些用於控製懸浮粒子的設備，可用於氣體的吸收。氣體的吸收也可以在填充洗滌塔進行。其中所述液體存在於潤濕表麵，而不是作為液滴懸浮在空氣中。如逆流塔。進入塔的底部之後，被汙染的氣流向上流過光，化學惰性填料材料。吸收液向下流動並均勻地在整個柱填料分散，從而增加了氣體和液體之間接觸的總麵積。這些設備通常有90-95 ％的氣體去除效率。並流和橫流填充滌氣器的設計也可用於氣體的吸收。在順流設計，氣體和液體流在相同的方向，垂直向下通過洗滌器。雖然效率不如逆流設計，並流裝置可在較高的液體流速工作。流量的增加可以防止堵塞填料時的含有高濃度的顆粒氣流。順流設計降低氣流阻力，並減小允許的在塔橫截麵積。交叉流設計的氣體水平流動通過填料和液體豎直向下流動，在高顆粒物水平都存在時，可用較低的氣流阻力。在一般情況下，洗滌器被用在肥料生產設施（從氣流中除去氨） ，玻璃生產廠（以除去氟化氫） ，化工廠（以除去水溶性溶劑如丙酮和甲醇），植物（控製氣味） 。

煙氣脫硫

發電廠煙氣硫可以通過吸收過程稱為煙氣脫硫（ FGD）的方式進行控製。 FGD係統涉及濕法洗滌或幹燥擦洗。在濕法脫硫係統中，煙氣與吸收劑，以液體或固體材料的漿料的形式接觸。二氧化硫的溶解被截留在在反應或吸收中。在幹法煙氣脫硫係統中，吸收劑是幹粉狀石灰或石灰石，一旦發生吸收時，固體顆粒通過的袋式過濾器方法除去。幹法煙氣脫硫係統節約成本和能源，更容易操作，但它們需要更高的化學品的消耗，僅限於低含硫煤的燃燒的煙氣。煙道氣脫硫係統也歸類為可再生的或一次性的，取決於煙道氣中除去硫是否被回收或丟棄。在美國，大多數係統是一次性的，因為其較低的資本和運營成本。與此相反，在日本，再生係統被廣泛使用。在德國，法律要求一次性煙氣脫硫係統產生的含硫汙泥殘渣，需要適當的處置。再生煙氣脫硫係統需要額外的步驟，將二氧化硫轉化成副產品如硫酸。

根據使用的化學品，有幾種脫硫方法。用石灰或石灰石漿液作為脫硫反應被廣泛應用。在石灰石洗滌過程中，二氧化硫與漿液中的石灰石（碳酸鈣）的顆粒發生反應，形成亞硫酸鈣和二氧化碳。在石灰洗滌過程中，二氧化硫與熟石灰（氫氧化鈣）反應 ，形成亞硫酸鈣和水。根據二氧化硫濃度和氧化條件，亞硫酸鈣可繼續與水反應，形成硫酸鈣（石膏） 。亞硫酸鈣和硫酸鈣不易溶於水，通過重力沉降，沉澱出淤漿。厚厚的泥漿，稱為煙氣脫硫汙泥。煙氣脫硫有利於減少環境二氧化硫的含量並減輕酸雨問題。然而，它每年產生的數百萬噸煙氣脫硫汙泥，需要進一步處理。
吸附

氣體吸附是一種表麵的現象。氣體分子被吸附，吸引在一個固體表麵。氣體吸附方法用於氣味控製的各類化學製造業??，食品加工設備，一些揮發性溶劑（如苯）的恢複，揮發性有機化合物在工業設施的控製。活性炭是最常見的吸附劑材料之一。多孔具有非常高的表麵積與體積比。活性炭作為吸附劑用於清潔含有揮發性有機化合物氣流和溶劑回收，氣味控製。正確設計的碳吸附裝置可以去除氣體，效率超過95％ 。吸附係統配置無論是作為固定的單位或移動單位。在固定吸附器，被汙染的氣流從上進入，穿過活性炭床層，並在底部流出。在移動吸附器，活性炭通過重力移動緩慢向下通過信道，清潔空氣。

焚化

焚化或燃燒的化學過程。 通過迅速氧化，可以用揮發性有機化合物和其它氣態烴汙染物轉化為二氧化碳和水。揮發性有機化合物和烴類氣體的焚燒通常是在特殊的焚燒爐完成的。為了實現完全燃燒，必須提供適當的湍流和燃燒時間，必須保持足夠高的溫度。充分的湍流，或混合，是燃燒的一個重要因素，它降低所需的燃燒時間和溫度。當廢氣本身是可燃的混合物時，並不需要另外的空氣或燃料，可用直接火焰燃燒。加力燃燒室通常是由鋼外殼內襯耐火材料，如耐火磚。耐火襯裏保護外殼，並用作熱絕緣體。隻要有足夠的時間和足夠高的溫度，氣態有機汙染物幾乎可以完全氧化，焚燒效率接近100 ％。某些物質，如鉑，可以在輔助燃燒反應中進行。這些物質，被稱為催化劑，使可燃氣體在較低的溫度完全氧化。

後燃器，用於控製氣味，破壞有毒化合物，或減少釋放到空氣中的光化學反應物質的量。後燃器用於在各種工業設施中從燃燒過程或溶劑蒸發排放的蒸汽的處理（例如，石油精煉廠，塗料幹燥設施，造紙廠） 。
碳匯

減少二氧化碳在空氣中的含量的最好方法是更有效地利用能源，並通過使用可替代能源（例如，核能，風能，潮汐能和太陽能），以減少對化工燃料的燃燒。此外，固碳可以用來達到這個目的。碳封存涉及到二氧化碳的地下，森林和海洋的表麵上的長期儲存。在森林和海洋碳匯依賴於自然過程，如森林生長。然而，森林的砍伐，農業及其他用途（也是海洋汙染）減小自然碳匯。地質隔離或碳捕獲和二氧化碳的地下儲存，將氣體直接抽壓進地下地質“蓄水池”層。這會是一個昂貴的過程，需要分離發電廠煙囪氣中（或其它來源）的二氧化碳。