空气污染控制

空气污染控制,采用的技术减少或消除排放进入大气的物质可以破坏环境或人类健康。的控制空气污染的主要领域之一吗污染控制,连同废水处理,固体废物管理,打破管理。

空气污染被认为是当它含有某些物质在浓度足够高,持续时间长到足以造成伤害或不良影响。其中包括对人体健康的负面影响,财产,和大气能见度。大气是容易的污染从自然资源以及来自人类活动。一些自然现象,如火山喷发和森林火灾,不仅可能而且持久的全球的地方和区域的影响。然而,只有人类活动造成的污染,如行业和运输,是缓解和控制。

大多数空气污染物来自燃烧过程。

大多数空气污染物来源于燃烧流程。在中世纪的燃烧煤炭燃料引起复发性空气污染问题在伦敦和其他欧洲大型城市。从19世纪开始,之后的工业革命,增加使用化石燃料加剧了空气污染的严重程度和频率集。的出现,移动的空气pollution-i.e来源。汽油驱动的高速公路车辆必须在一个巨大的影响城市空气质量问题。直到20世纪中叶,然而,有意义的和持久的试图控制或限制排放的空气污染物从静止和移动源和控制空气质量在两个区域和当地的尺度。

标准污染物包括细颗粒,一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、臭氧、和铅。

空气污染管制的主要集中在工业化国家一直在保护环境,或室外,空气质量。这涉及到少量的控制特定的“标准”污染物导致城市烟雾和慢性公共卫生问题。标准污染物包括细颗粒,一氧化碳,二氧化硫、二氧化氮、臭氧,铅。20世纪末以来,也一直是识别有害影响的微量的其他许多空气污染物称为“空气有毒物质”。大多数空气毒物是有机化合物,包括分子包含碳,氢和其他原子。实现了特定排放法规对这些污染物。此外,长期的和深远的影响”温室气体“在大气化学和气候已经观察到,已开展合作的国际努力控制这些污染物(另请参阅全球变暖的原因)。温室气体包括二氧化碳,氯氟化碳(氟氯化碳),甲烷,一氧化二氮和臭氧。2009年,美国环境保护署裁定,温室气体威胁人类健康和空气污染物可能受到监管。

温室气体包括二氧化碳、氯氟化碳(氟氯化碳),甲烷,一氧化二氮、臭氧。

保护空气质量的最好办法是减少排放污染物通过改变更清洁的燃料和过程。污染物不以这种方式消除必须收集或生成被合适的空气净化设备,因为他们之前,他们可以逃避到大气中。下面将描述这些设备。本文的重点是空气污染控制技术因为它的目的是去除颗粒物和气态污染物从固定污染源的排放,包括电厂和工业设施。(移动来源的大气污染防治中描述梅特系统。)

控制颗粒

空气粒子可以删除从污染气流由多种物理过程。常见的设备收集细颗粒包括飓风、洗涤塔,静电除尘器,袋式除尘器过滤。一旦收集,微粒彼此坚持,容易形成团聚体,可以从设备中删除处理,通常在一个垃圾填埋场。

因为每个空气污染控制项目是独一无二的,它通常是不可能提前决定什么是最好的类型的particle-collection设备(或设备)的组合;控制系统必须在个案基础上设计的。重要的微粒收集设备的选择包括特征影响腐蚀性、反应性、形状、密度,特别是大小和粒度分布(气流)的不同粒径范围。其他设计因素包括气流特征(例如,压力,温度,粘度)、流量、去除效率的要求,允许气流阻力。一般来说,旋风收集器通常用于控制工业粉尘排放量和作为其他类型的pre-cleaners收集设备。湿式洗涤器通常应用于易燃或爆炸性粉尘的控制迷雾等来源的工业设施和和化学处理打破焚化炉;他们可以处理热的气流和粘性颗粒。静电除尘器和织物过滤器袋式除尘器通常用于发电厂。

飓风

飓风去除颗粒,导致脏气流流在螺旋路径在一个圆柱形室。肮脏的空气从切线方向进入室设备的外壁,形成了一个漩涡,漩涡内。较大的颗粒,由于更大的惯性,走出国门,被迫与室壁。降低与墙表面摩擦,然后滑下的墙壁变成一个锥形料斗底部的旋风灰尘。清洁的空气漩涡在狭窄的螺旋向上通过内圆筒顶部,走出一个出口。积累微粒粉尘是定期从料斗中删除处理。

气旋最擅长移除相对粗颗粒。他们可以经常达到90%的效率粒子大于20微米(μm;20./1亿分之一米)。,然而,气旋不足以满足严格的空气质量标准。他们通常用作pre-cleaners,紧随其后的是更有效的空气净化设备,如静电除尘器和袋式除尘器(在下面描述)。

洗涤塔

设备叫做湿式洗涤器陷阱悬浮粒子的喷雾直接接触水或其他液体。实际上,洗涤器洗涤肮脏的气流的微粒碰撞时,由无数微小液滴在携入的喷雾。

数配置湿清洁装置使用。喷雾塔洗涤器,一个上流式气流被水清洗喷向下从一系列的喷嘴。水是循环后充分清洗,防止堵塞的喷嘴。喷雾塔洗涤器可以去除90%的颗粒大于8μm。

在孔板洗涤塔和wet-impingement洗涤塔,air-and-droplet混合物与固体表面碰撞。与料液液滴表面发生碰撞,减少液滴大小,从而增加总表面接触面积。这些设备有降低water-recirculation利率的优势,和他们提供去除效率大于2μm约90%的粒子。

文丘里洗涤器是最有效的湿收藏家,实现效率超过98%的粒子直径大于0.5μm。洗涤器效率取决于液滴和颗粒之间的相对速度。文丘里洗涤器实现高相对速度的将水注入到喉咙文丘里管通道——收缩流路径中particulate-laden空气高速传递。

静电除尘器

静电沉淀是一种常用的方法去除细颗粒从气流。在一个静电除尘器,粒子悬浮在气流有一个电荷当他们进入单位,然后被一个的影响电场。沉淀单元包括分发气流挡板,排放和收集电极,一个灰尘清除系统,收集漏斗。高电压的直流电(直流),多达100000人伏,应用于放电电极的电荷粒子,然后吸引电荷相反电极集合,它们被困。

在一个典型的单位收集电极组成一组大型矩形金属板垂直悬挂和内部相互平行的盒式结构。经常有成百上千的盘子有成千上万平方米的表面积。行集合之间的放电电极导线挂盘子。电线有负的电荷,而板块接地,从而成为带正电。

粒子坚持收集板块定期删除板块动摇时,或“敲。“说唱是一个被困的粒子分离的机械技术的盘子,通常成为满6毫米(0.2英寸)层的灰尘。说唱歌手的冲动(只要吹)或振动类型。脱落颗粒收集在一个料斗底部的单位和删除处理。静电除尘器可以去除微粒作为1μm效率超过99%。静电除尘器的有效性在去除飞灰从化石燃料炉的燃烧气体占的高频率使用发电站。

袋式除尘器过滤

最有效的设备之一,去除悬浮颗粒是一种织物过滤器组装袋,通常称为袋式除尘器。典型的袋式除尘器包括数组的又长又窄的bags-each约25厘米(10英寸)的直径是倒吊下来在一个大围栏。充满尘埃的空气吹向上通过外壳底部的粉丝。微粒过滤袋内被困,清洁空气穿过织物和出口顶部的袋式除尘器。

织物过滤器粉尘收集器可以删除非常近100%的粒子1μm以及粒子的一个重要部分0.01μm一样小。

织物过滤器粉尘收集器可以删除非常近100%的粒子1μm以及粒子的一个重要部分0.01μm一样小。织物过滤器,然而,提供相对较高的气流阻力,导致大量的能源使用风扇系统。此外,为了延长使用寿命的过滤布,清洁的空气必须冷却(通常低于300°C (570°F))前通过单位;冷却线圈需要为此增加能源使用。(某些过滤器fabrics-e.g。,those made of ceramic or mineral materials—can operate at higher temperatures.)

几个隔间单袋式除尘器的滤袋经常使用安装。这种安排使得个别车厢清洗而其他人仍在服务。袋是清洗去除多余的层表面灰尘。这样做是在几个不同的方式:通过机械震动;通过暂时扭转的气流,使它们崩溃;或通过发送一个短脉冲的空气袋,使其一度扩大。灰尘从过滤器中移除后,落入一个料斗下面可以收集和处置或进一步使用。必须注意不要删除太多组合表面的灰尘,或“粉饼,”当清洁过滤器。在大多数过滤器类型过滤器本身只是一个衬底,允许形成一层粉饼,然后抓住了大多数的微粒。过滤器的应用膜涂层等聚四氟乙烯(聚四氟乙烯)不需要使用粉饼以最高效率运行。

控制气体

气态污染物的标准,以及挥发性有机化合物(挥发性有机化合物的仪器)和其他气体空气有毒物质,通过控制三个基本技术:吸收,吸附,焚烧(或燃烧)。这些技术可以单独或组合使用。他们是有效的反对主要的温室气体。此外,第四个技术,称为碳封存,在发展二氧化碳浓度控制的一种手段。

吸收

在空气污染控制的背景下,吸收涉及到空气中的气态污染物的转移到一个接触液体,例如水。液体必须能够作为溶剂污染物或通过捕捉它化学反应。

湿磨砂和洗涤塔

湿式洗涤器类似上面描述的控制悬浮颗粒可用于气体吸收。气体吸收也可以进行洗涤塔,塔,在潮湿表面液体的存在而不是水滴悬浮在空中。常见的包装洗涤器是逆流塔。进入塔的底部后,污染气流向上流动通过湿列的光,化学活性包装材料。液体吸收剂向下流动,均匀分布在整个列包装,从而增加气体和液体之间的接触面积。热塑性材料是最被广泛用作逆流洗涤器填料塔。这些设备通常有90 - 95的脱气效率。

并和错流洗涤器包装设计也用于气体吸收。并设计,气体和液体流在同一direction-vertically向下通过洗涤器。虽然不像逆流设计,高效直流设备可以工作在更高的液体流率。增加包装时气流的流动防止堵塞包含高水平的微粒。并设计负担降低了气流阻力,使塔的横截面积减少。错流设计,气体流动水平通过包装和液体流动垂直向下,可以较低气流阻力当颗粒含量高。

一般来说,使用磨砂肥料生产设施(删除氨从气流)玻璃生产工厂(删除氟化氢),在化工厂(除去水溶性溶剂等丙酮和甲醇),在渲染工厂(控制气味)。

烟气脱硫

二氧化硫从化石燃料电厂烟气可以控制通过一个吸收的过程称为烟气脱硫(脱硫)。脱硫系统可能涉及湿擦洗或擦干。在湿法脱硫系统中,烟气与吸收剂接触,也可以是液体或固体材料的泥浆。二氧化硫溶于或与吸收剂和反应就被困在里面。在干燥脱硫系统,干石灰粉或吸收剂石灰石;一旦发生吸收,固体颗粒被通过袋式除尘器过滤(如上所述)。干燥脱硫系统与湿式系统相比,提供成本和节约能源和更容易操作,但是他们需要消耗更多的化学和仅限于烟道气体来源于低硫煤的燃烧。

脱硫系统也分为可以再生或nonregenerable(一次性),取决于硫从烟气中删除是恢复或丢弃。在美国大多数系统操作nonregenerable是因为其较低的资本和运营成本。相比之下,在日本可以再生系统广泛使用,和德国的法律规定。Nonregenerable脱硫系统产生含硫污泥渣,需要适当的处置。可以再生脱硫系统需要额外的步骤将二氧化硫转化成有用的副产品硫酸。

几种脱硫方法存在,不同主要在过程中使用的化学物质。脱硫过程,采用石灰或石灰石泥浆作为反应物被广泛应用。在石灰石洗涤过程中,二氧化硫与石灰石(碳酸钙)反应粒子泥浆,形成钙亚硫酸盐和二氧化碳。在石灰洗涤过程中,二氧化硫与熟石灰反应(氢氧化钙),形成亚硫酸钙和水。根据二氧化硫浓度和氧化条件下,亚硫酸钙可以继续与水反应,形成硫酸钙(石膏)。亚硫酸钙和硫酸钙很溶于水,可以沉淀的泥浆,重力沉降。厚浆,称为脱硫污泥,创建了一个重要的处理问题。二氧化硫烟气脱硫有助于减少环境水平,减轻酸雨的问题。然而,除了费用(直接转嫁到消费者作为电力)更高的利率,每年数百万吨的脱硫污泥产生。

吸附

气体吸附与吸收,是一种表面现象。气体分子sorbed-attracted和固体表面上举行的。气体吸附方法用于气味控制在各种类型的化工制造和食品加工设施,复苏的挥发性溶剂的数量(例如,苯),以及在工业控制中的挥发性有机化合物的仪器设备。

活性炭(加热木炭)是最常见的吸附剂材料之一。很多孔,具有极高的比表面积与体积。活性炭作为吸附剂清洁气流是特别有用的,它含有挥发性有机化合物的仪器和溶剂回收和气味控制。一个设计得当的碳吸附装置可以去除气体效率超过95%。

吸附系统配置为固定床单位或者移动床单位。在固定床吸附器,污染气流从顶部进入,穿过一层,或床上,活性炭,底部退出。在移动床吸附器,活性炭移动慢慢穿过通道由重力被清洁的空气通过在错流电流。

焚烧

这个过程称为焚烧或燃烧化学、快速氧化转化为挥发性有机化合物的仪器和其他气体碳氢化合物污染物,二氧化碳和水。焚烧的挥发和碳氢化合物气体通常是完成在一个特殊的焚烧炉称为加力燃烧室。为了实现完全燃烧,加力燃烧室必须提供适当的湍流和燃烧时间,它必须保持足够高的温度。足够的动荡,或混合,燃烧的关键因素,因为它减少了所需的燃烧时间和温度。可以使用这一过程被称为直接火焰焚烧废气时,本身就是一种可燃混合物,不需要额外的空气和燃料。

燃器是用来控制气味,有毒化合物,破坏或减少光化学活性物质释放到空气中。

钢壳的加力燃烧室通常是由内衬耐火材料等耐火砖。耐火内衬保护壳作为热绝缘体。给予足够的时间和足够高的温度,可以几乎完全氧化气态有机污染物,以焚烧效率接近100%。某些物质,如铂的方式,可以帮助燃烧反应。这些物质,称为催化剂,允许完全氧化的可燃气体在相对较低的温度下。

燃器是用来控制气味,有毒化合物,破坏或减少光化学活性物质释放到空气中。他们在各种工业设施VOC蒸气在哪里发出燃烧过程或溶剂蒸发(例如,石油精炼厂,油漆干燥设施,造纸厂)。

碳封存

最好的方法来减少的水平二氧化碳在空气中更有效地使用能源,减少燃烧化石燃料通过使用替代能源(例如,核,风,潮汐,太阳能发电)。此外,碳封存可用于服务的目的。碳封存涉及长期储存的二氧化碳地下,以及地球上的森林和海洋的表面。碳封存在森林和海洋依赖于自然过程,如森林的生长。然而,清算农业和其他用途的森林和海洋的污染减少自然碳封存。储存二氧化碳地下技术正在开发,也被称为geosequestration或碳捕获和储存技术将会涉及到把气体直接进入地下地质层“水库”。这需要从电厂烟道气二氧化碳的分离(或其他来源)——昂贵的过程。

写by杰瑞·a·内桑森教授级高级工程师,大学联盟县,克兰福德,新泽西。

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