空气污染控制

飘尘

空气污染控制技术的目的在于减少或消除损害环境或人体健康的大气物质的排放。空气污染的控制是污染控制的主要领域之一。空气受到污染时所包含的造成伤害或不良影响的某些物质的浓度很高和持续时间很长。对人体健康和大气能见度产生不良影响。大气容易受到来自自然源以及来自人类活动的污染。一些自然现象，如火山爆发和森林火灾，可产生区域和全球性持久的影响，很难控制。然而，人类活动如工业，交通造成的污染是可以缓解和控制的。

中世纪的煤燃烧导致了伦敦和其他欧洲大城市的空气污染。19世纪工业革命之后，越来越多地石化燃料加剧了空气污染事件的频率和严重程度。汽油动力车辆对城市空气质量产生了巨大影响。20世纪中叶，法律规范或限制的出现见于对固定和流动污染源的排放量，空气质量和空气污染物控管。在工业化国家，空气污染控管的首要重点是保护环境，室外的空气质量。这涉及到已知的导致城市雾霾和慢性公共卫生问题的具体“标准”污染物的控制。

标准污染物包括细微粒，一氧化碳，二氧化硫，二氧化氮，臭氧，和铅尘。20世纪末，许多其他空气污染物称为微量的有害的“空气毒物得到承认。 大多数有害空气污染物是有机的化学物质，包括含有碳，氢，和其他原子的分子。对这些污染物，具体的排放法规已经实施。此外，大气化学和“温室气体”的长期而深远的影响也被观察到，正在进行的国际合作正努力使这些污染物得到控制。温室气体包括二氧化碳，氯氟烃（CFC ） ，甲烷，氧化亚氮，臭氧。 2009年，美国环境保护署 （EPA）裁定，温室气体和空气污染物对人类健康构成威胁，需要受到管理和控制。空气质量保障的最佳方式是通过改变更清洁的燃料和工艺，减少污染物的排放。这种方式必须把污染物收集在适当的空气净化装置，不让它们逃逸到大气中。大气污染控制技术设备专为从固定污染源的排放，包括发电厂和工业设施去除颗粒物和气态污染物而设计的。

微粒的控制

空气中的颗粒可以通过让污染的气流通过各种物理过程而被去除。常见的设备类型有收集细颗粒物的气旋，洗涤器，静电除尘器和袋式过滤器。一旦收集，颗粒彼此粘附，从而形成能够容易地从设备中取出并用附聚物处理，作为垃圾填埋。每个空气污染控制项目都是独一无二的，通常，不可能事先决定什么粒子收集装置（或设备的组合）是最佳类型，控制系统的设计要根据情况而定。影响收集装置的选择包括重要的微粒的腐蚀性，反应性，形状，密度，特别是粒度和粒度分布。其他设计因素包括气流特性（例如，压力，温度和粘度） ，流速，去除效率，可允许气流阻力。在一般情况下，旋风收集器通常被用来控制工业粉尘排放量和预净化器的其他种类的收集装置。湿式除尘器通常适用于对来自工业和化学处理设施和危险废物焚烧炉的那些易燃或易爆粉尘或烟雾的控制，它们能够处理的热气流和粘性颗粒。静电除尘器和纤维过滤布袋除尘器常用于电厂。

旋风分离器

旋风分离器通过使气流流入螺旋路径圆柱形腔内去除微粒。空气经该装置的外壁的切线方向上的腔室，形成涡流，因为它在腔室中的漩涡。较大的颗粒由于其惯性较大，向外移动并压靠在所述腔室壁上。通过与壁表面摩擦减慢，然后，在旋风分离器的底部，它们的壁向下滑动到锥形灰斗。净化空气的漩涡形成向上较窄的螺旋形，通过内筒和出现在一个顶部的出口。积累灰尘颗粒可从漏斗处置定期清除。旋风去除那些比较粗的颗粒。常达到90 ％的效率，颗粒比约20微米（微米，20百万分之一米）更大。但是，旋风不足以满足严格的空气质量标准。它们通常用作预清洁剂和更高效的空气净化设备，如静电除尘器和袋式除尘器。

    

洗涤器

湿式洗涤器通过与水或其他液体的喷雾，直接接触捕集悬浮颗粒。实际上，洗涤器洗涤微粒出来的脏气流，夹带在喷雾的无数微小的液滴里。湿式洗涤器有几种。喷雾塔洗涤器：一个向上流动的气流是由水从一系列喷嘴向下喷射清洗。水再循环后被充分地清洁，以防止喷嘴堵塞。喷雾塔洗涤器可以去除90 ％的小于8微米大的颗粒。孔式洗涤器和湿式洗涤器中，冲击空气和液滴的混合物与固体表面碰撞。碰撞使液滴表面雾化，液滴的大小减小，从而增加总的表面接触面积。这些器件具有较低的水再循环率的优势，它们提供去除约90％小于2微米的颗粒。湿集热洗涤器的效率超过98 ％，颗粒的直径0.5微米，流路中液滴和颗粒之间的相对速度通过注入水，含微粒的空气通过在高速的通道的狭窄部实现较高的相对速度。

静电除尘器

静电除尘是从气流中除去细颗粒的一种常用的方法。在静电除尘器中，悬浮在气流中的带电粒子进入单元，并且然后在电场的影响下除去。沉淀单元包括气流分布的挡板，排放和收集电极，灰尘清理系统，收集料斗。加到放电电极的颗粒的直流（DC ）电压达10万伏，然后被吸引到相反电荷的收集电极上。

   
在一个典型的单元的收集电极包括一组在垂直和平行悬浮，箱形结构的，大的矩形金属板。经常有上百个板??。具有数万平方米的组合表面积。粘到收集板颗粒定期被取出，将板振摇或“敲击”振打是一种机械的技术，用于分离板上捕集的颗粒，其通常为6毫米（ 0.2英寸）的灰尘层。冲动（单吹）或振动类型除尘器将除去的颗粒收集在料斗单元的底部，取出处理。静电除尘器可以除去1微米的颗粒，其效率超过99％ 。

 

袋式过滤器

用于去除悬浮微粒的最有效的设备是织物过滤袋，为一个布袋。典型的袋式除尘器包括狭长袋，每个约25厘米（10英寸）的直径，倒挂悬浮。含尘空气由风扇向上吹，通过外壳的底部。微粒捕集到过滤袋内，而干净的空气通过织物，在袋滤室的顶部吹出。织物过滤除尘器可以去除近100 ％的1微米颗粒，织物过滤器也可用于0.01微米的颗粒。但是，相对高的气流阻力，导致了使用的风扇系统和消耗大量的能量。另外，为了延长过滤器织物的使用寿命，被清洁的空气必须被冷却至300 ℃ 以下，为此，需要冷却盘管。 （陶瓷或矿物材料，可以在更高的温度下运行）。一个单一的袋滤室的几个隔室安装过滤袋使得每个隔室分别被清洗。去除表面的灰尘有几种不同的方法：机械摇动，暂时反向空气流动; 发送短脉冲。尘埃从过滤器取出，它落入下面的漏斗，收集，处置。清洗过滤器时，必须注意不要去除太多的表面的灰尘，或“尘饼” 。在大多数类型的过滤器，过滤器本身只是一个基底，它允许一层灰尘饼，捕获大部分的微粒。

气体控制

吸收，吸附，和焚烧是三种基本的技术来控制气态标准污染物，挥发性有机化合物和其他气态有毒物质。这些技术可以单独使用或组合使用。它们可有效地对抗主要的温室气体。此外，技术固碳是控制二氧化碳含量的一种手段。

吸收

吸收包括气态污染物从空气进入接触液体的转移，比如水。该液体要么作为污染物的溶剂中或通过化学反应的手段来捕获它们。

 湿式洗涤器

湿式洗涤器类似于上述的那些用于控制悬浮粒子的设备，可用于气体的吸收。气体的吸收也可以在填充洗涤塔进行。其中所述液体存在于润湿表面，而不是作为液滴悬浮在空气中。如逆流塔。进入塔的底部之后，被污染的气流向上流过光，化学惰性填料材料。吸收液向下流动并均匀地在整个柱填料分散，从而增加了气体和液体之间接触的总面积。这些设备通常有90-95 ％的气体去除效率。并流和横流填充涤气器的设计也可用于气体的吸收。在顺流设计，气体和液体流在相同的方向，垂直向下通过洗涤器。虽然效率不如逆流设计，并流装置可在较高的液体流速工作。流量的增加可以防止堵塞填料时的含有高浓度的颗粒气流。顺流设计降低气流阻力，并减小允许的在塔横截面积。交叉流设计的气体水平流动通过填料和液体竖直向下流动，在高颗粒物水平都存在时，可用较低的气流阻力。在一般情况下，洗涤器被用在肥料生产设施（从气流中除去氨） ，玻璃生产厂（以除去氟化氢） ，化工厂（以除去水溶性溶剂如丙酮和甲醇），植物（控制气味） 。

烟气脱硫

发电厂烟气硫可以通过吸收过程称为烟气脱硫（ FGD）的方式进行控制。 FGD系统涉及湿法洗涤或干燥擦洗。在湿法脱硫系统中，烟气与吸收剂，以液体或固体材料的浆料的形式接触。二氧化硫的溶解被截留在在反应或吸收中。在干法烟气脱硫系统中，吸收剂是干粉状石灰或石灰石，一旦发生吸收时，固体颗粒通过的袋式过滤器方法除去。干法烟气脱硫系统节约成本和能源，更容易操作，但它们需要更高的化学品的消耗，仅限于低含硫煤的燃烧的烟气。烟道气脱硫系统也归类为可再生的或一次性的，取决于烟道气中除去硫是否被回收或丢弃。在美国，大多数系统是一次性的，因为其较低的资本和运营成本。与此相反，在日本，再生系统被广泛使用。在德国，法律要求一次性烟气脱硫系统产生的含硫污泥残渣，需要适当的处置。再生烟气脱硫系统需要额外的步骤，将二氧化硫转化成副产品如硫酸。

根据使用的化学品，有几种脱硫方法。用石灰或石灰石浆液作为脱硫反应被广泛应用。在石灰石洗涤过程中，二氧化硫与浆液中的石灰石（碳酸钙）的颗粒发生反应，形成亚硫酸钙和二氧化碳。在石灰洗涤过程中，二氧化硫与熟石灰（氢氧化钙）反应 ，形成亚硫酸钙和水。根据二氧化硫浓度和氧化条件，亚硫酸钙可继续与水反应，形成硫酸钙（石膏） 。亚硫酸钙和硫酸钙不易溶于水，通过重力沉降，沉淀出淤浆。厚厚的泥浆，称为烟气脱硫污泥。烟气脱硫有利于减少环境二氧化硫的含量并减轻酸雨问题。然而，它每年产生的数百万吨烟气脱硫污泥，需要进一步处理。
吸附

气体吸附是一种表面的现象。气体分子被吸附，吸引在一个固体表面。气体吸附方法用于气味控制的各类化学制造业??，食品加工设备，一些挥发性溶剂（如苯）的恢复，挥发性有机化合物在工业设施的控制。活性炭是最常见的吸附剂材料之一。多孔具有非常高的表面积与体积比。活性炭作为吸附剂用于清洁含有挥发性有机化合物气流和溶剂回收，气味控制。正确设计的碳吸附装置可以去除气体，效率超过95％ 。吸附系统配置无论是作为固定的单位或移动单位。在固定吸附器，被污染的气流从上进入，穿过活性炭床层，并在底部流出。在移动吸附器，活性炭通过重力移动缓慢向下通过信道，清洁空气。

焚化

焚化或燃烧的化学过程。 通过迅速氧化，可以用挥发性有机化合物和其它气态烃污染物转化为二氧化碳和水。挥发性有机化合物和烃类气体的焚烧通常是在特殊的焚烧炉完成的。为了实现完全燃烧，必须提供适当的湍流和燃烧时间，必须保持足够高的温度。充分的湍流，或混合，是燃烧的一个重要因素，它降低所需的燃烧时间和温度。当废气本身是可燃的混合物时，并不需要另外的空气或燃料，可用直接火焰燃烧。加力燃烧室通常是由钢外壳内衬耐火材料，如耐火砖。耐火衬里保护外壳，并用作热绝缘体。只要有足够的时间和足够高的温度，气态有机污染物几乎可以完全氧化，焚烧效率接近100 ％。某些物质，如铂，可以在辅助燃烧反应中进行。这些物质，被称为催化剂，使可燃气体在较低的温度完全氧化。

后燃器，用于控制气味，破坏有毒化合物，或减少释放到空气中的光化学反应物质的量。后燃器用于在各种工业设施中从燃烧过程或溶剂蒸发排放的蒸汽的处理（例如，石油精炼厂，涂料干燥设施，造纸厂） 。
碳汇

减少二氧化碳在空气中的含量的最好方法是更有效地利用能源，并通过使用可替代能源（例如，核能，风能，潮汐能和太阳能），以减少对化工燃料的燃烧。此外，固碳可以用来达到这个目的。碳封存涉及到二氧化碳的地下，森林和海洋的表面上的长期储存。在森林和海洋碳汇依赖于自然过程，如森林生长。然而，森林的砍伐，农业及其他用途（也是海洋污染）减小自然碳汇。地质隔离或碳捕获和二氧化碳的地下储存，将气体直接抽压进地下地质“蓄水池”层。这会是一个昂贵的过程，需要分离发电厂烟囱气中（或其它来源）的二氧化碳。