เรื่องต่างๆ ของชีววิทยา

ลำดับตอนที่ #9 : การควบคุมมลพิษทางอากาศ(Air Pollution Control)

การควบคุมมลพิษทางอากาศแบ่งได้ 2 ประเภท คือการควบคุมสารมลพิษทางอากาศที่เป็นฝุ่น และก๊าซ

- ห้องตกสู่พื้น (Settling Chamber)

- ไซโคลน (Cyclone)

- การเก็บฝุ่นโดยอาศัยหลักการกรอง (Filter)

- เครื่องจับอนุภาคด้วยไฟฟ้าสถิต (Electrostatic Precipitation: EP)

- เครื่องพ่นจับ (Scrubber)

- การดูดซึม (Absorption)

- การดูดซับ (Adsorption)

- การบำบัดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์

กลไกในการเก็บประกอบด้วย

ประสิทธิภาพการดักเก็บฝุ่นขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของกลไกที่ใช้ ซึ่งมีกลไกหลักที่สำคัญ 3 กลไก ประกอบด้วย

1.การชน (impaction)

2.การสกัดกั้นหรืออินเทอร์เซฟชัน (interception)

3.การแพร่ (diffusion)

ประสิทธิภาพในการดักเก็บ (Collection Efficiency)

มีหลายปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการใช้อุปกรณ์ควบคุมในการลดการระบายของสารมลพิษจากอุตสาหกรรม อุปกรณ์ควบคุมอาจจะออกแบบให้มีราคาต่ำแต่ความเชื่อถือสูง พื้นฐานทางการค้าที่เกี่ยวกับการตัดสินใจประกอบด้วยประสิทธิภาพในการดักเก็บ (efficiency) ความดันตก (pressure drop) ราคาในการติดตั้ง (construction cost) และราคาในการดำเนินงาน (operation cost) หลักการหนึ่งที่มีความสำคัญในทางการค้าคือประสิทธิภาพในการเก็บและความดันตก (ซึ่งสามารถแสดงถึงกำลังไฟฟ้าที่ต้องการ) ผ่านอุปกรณ์ควบคุม

ความดันตก

ความดันตก (pressure drop) หมายถึง ความดันที่สูญเสียในระหว่างเข้าและออกจากอุปกรณ์ดักเก็บ (Collectors) ถ้ามีความดันตกสูงจะต้องการเครื่องดูดอากาศหรือก๊าซที่มีขนาดใหญ่ เพื่อดึงหรือผลักดันให้ก๊าซที่ปล่อยออกมาผ่านระบบดักเก็บอนุภาค บางอุปกรณ์ดักเก็บ เช่น เครื่องพ่นจับแบบเวนจูรี (venturri scrubbers) ถูกออกแบบขึ้นมาให้ทำงานที่มีความดันตกได้ (มากกว่า 10 นิ้วน้ำ) ในทางตรงกันข้ามอีพี (EP) จะใช้กับระบบที่มีความดันตกต่ำ (โดยปกติน้อยว่า 1.0 นิ้วน้ำ) โดยที่ประสิทธิ์ภาพในการดักเก็บเท่ากันกับเครื่องพ่นจับแบบเวนจูรี

ห้องตกสู่พื้น

การเก็บฝุ่นที่ง่ายที่สุดทำได้โดยการตกด้วยแรงโน้มถ่วง ซึ่งเป็นปัจจัยพื้นฐานซึ่งมีอิทธิพลต่อการดักเก็บอนุภาคในแอโรซอลที่จจะถูกเก็บเป็นการใช้เวลาอยู่ภายใต้อิทธิพลของแรงในการเก็บ (collecting forces) เวลานี้อาจจะเพียงพอสำหรับอนุภาคที่จะเดินทางด้วยความเร็วในการดักเก็บจากจุดทางเข้าสู่ช่วงที่มีอิทธิพลของแรงในการเก็บ ห้องตกสู่พื้นเหมาะสำหรับฝุ่นที่มีขนาดใหญ่ มีน้ำหนักมาก

ข้อดีของห้องตกสู่พื้น

1.มีต้นทุนในการติดตั้งและ บำรุงรักษาต่ำมาก

2.ปัญหาในการซ่อมบำรุงน้อย

3.มีความดันตกต่ำ มีค่าอยู่ในช่วงประมาณ 0.1 นิ้วน้ำ

4.เป็นการกำจัดฝุ่นแบบแห้ง

ข้อเสียของห้องตกสู่พื้น

1.ใช้พื้นที่ติดตั้งมาก

2.มีประสิทธิภาพในการบำบัดต่ำ (โดยทั่วไปอยู่ในช่วงร้อยละ 20 - 60)

ไซโคลน

ไซโคลน เป็นอุปกรณ์ทีมีกลไกง่ายๆในการที่ใช้ดักเก็บฝุ่นขนาดใหญ่ออกจากกระแสการไหลของก๊าซ และใช้มากในอุตสาหกรรมผลิตไม้ โรงสี การผลิตซีเมนต์ หรืออุตสาหกรรมอื่นๆอีกมากมาย ไซโคลนที่มีเพียง 1 ไซโคลนหรือไซโคลนขนาดเล็กหลายๆ ไซโคลน (มัลติไซโคลน: multicyclone) สามารถใช้กำจัดฝุ่นที่มีขนาดประมาณ 5 ถึง 10 ไมครอนได้ ไซโคลนที่ผลิตขึ้นมาสามารถทำด้วยวัสดุได้หลายชนิดและทำงานได้ที่อุณหภูมิสูงกว่า 1000 องศาเซลเซียส โดยใช้สารที่ทนต่อความร้อนรองไว้ด้านในและโครงสร้างที่เหมาะที่จะทำงานได้ในที่มีความดันสูง ราคาในการติดตั้งต่ำและราคาใน การดำเนินงานก็น้อยด้วยเมื่อเปรียบเทียบกับระบบอื่นๆ

ไซโคลนทำงานโดยใช้แรงเหวี่ยงที่ถูกสร้างขึ้นด้วยกระแสของก๊าซที่หมุนในการแยกฝุ่นออกจากก๊าซ ฝุ่นในอากาศเข้าสู่ทางเข้าที่อยู่ใกล้กับส่วนบนของไซโคลน รูปร่างของไซโคลนทำให้ก๊าซที่ไหลเข้าสู่ไซโคลนมีการหมุนลงด้านล่างและแรงเหวี่ยงทำให้ฝุ่นมีการเคลื่อนที่ออกจากกระแสก๊าซ มีการปะทะกับผนังของไซโคลนและตกลงสู่ด้านล่าง อากาศที่บริสุทธิ์จะไหลออกทางด้านบนของไซโคลน

ในไซโคลน แรงที่ถูกใส่เข้าไปให้ฝุ่นมีการหมุนเหวี่ยงได้มาจากการหมุนของกระแสก๊าซ ขนาดของแรงเหวี่ยงหาได้โดยพารามิเตอร์ต่างๆ (เช่น รูปร่างทางเรขาคณิต ขนาดและอัตราการไหลของไซโคลน) ซึ่งได้มาจากผู้ออกแบบ ซึ่งแรงนี้จะมากกว่าแรงถ่วงและให้ประสิทธิภาพในการกำจัดอนุภาคได้มากกว่า

ประสิทธิภาพในการกำจัดจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อฝุ่นมีขนาดใหญ่ขึ้นและขนาดของอุปกรณ์ที่เล็กลง การที่จะทำให้ได้ประสิทธิภาพสูงจะต้องไซโคลนที่มีขนาดเล็ก แต่ความดันตก (pressure drop) จะมีค่าเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว การที่จะยังคงให้มีประสิทธิภาพสูงอยู่ได้ที่ความดันตกมีค่าที่ไม่มากนักทำได้โดยการนำไซโคลนขนาดเล็กจำนวนมากมาใช้แทนที่ในลักษณะการวางขนานกัน เรียกว่า "มัลติไซโคลน"

การออกแบบไซโคลน โดยปกติประกอบด้วยการเลือกการออกแบบในมาตรฐานที่ยอมรับ ซึ่งมีความต้องการให้ได้ก๊าซที่สะอาดที่ความดันที่เหมาะสม ในกระบวนการดังกล่าวนี้ในทางการค้าจะคำนึงถึงประสิทธิภาพในการเก็บเทียบกับความดันตก ขณะที่ความเร็วของก๊าซผ่านไซโคลนมีค่าสูงทำให้ให้ประสิทธิภาพในการดักเก็บมีสูงด้วยแต่ก็เป็นการเพิ่มแรงดันที่ลดลงและราคาในการดำเนินงาน ในทางด้านเศรษฐศาสตร์จะดูความเหมาะสมระหว่างประสิทธิภาพและราคาในการดำเนินงาน ความดันตกที่เหมาะสมของไซโคลนอยู่ในช่วงจาก 2 ถึง 16 นิ้วน้ำ (in. H₂O) ความดันตกโดยปกติเป็นข้อจำกัดในการออกแบบไซโคลน เพื่อที่จะรักษาให้ความดันตกอยู่ในระดับที่ยอมรับได้มีผลให้ประสิทธิภาพในการดักเก็บสำหรับอนุภาคขนาดเล็กมีค่าน้อยด้วย

ประสิทธิภาพของไซโคลน

ประสิทธิภาพในการกำจัดฝุ่น จะสูงขึ้นถ้า

1.ขนาดของฝุ่นใหญ่ขึ้น

2.ความเร็วของก๊าซสูงขึ้น

3.ไซโคลนมีขนาดเล็กลง

4.ลดความหนืดของก๊าซ

อุปกรณ์ดักเก็บฝุ่น โดยใช้หลักการกรอง (Fabric Filters)

อุปกรณ์ดักเก็บฝุ่นโดยใช้หลักการกรองด้วยผ้า (Fabric Filters) เป็นการดักเก็บฝุ่นออกจากกระแสของก๊าซโดยผ่านก๊าซผ่านตัวกรองหรือเนื้อผ้า อนุภาคฝุ่นจะเกาะเป็นก้อนบนผิวของตัวกรองหรือเนื้อผ้า อุปกรณ์ดักเก็บฝุ่นแบบถุงกรอง โดยทั่วไปมีโครงสร้างภายในที่เป็นถุงผ้ารูปทรงกระบอกจำนวนมากแขวนในแนวดิ่ง ขนาดของถุงและความยาวมีหลายรูปแบบขึ้นอยู่กับการออกแบบและการผลิต จำนวนของถุงสามารถที่จะเปลี่ยนแปลงได้จากจำนวนเล็กน้อยเป็นร้อยจนมีจำนวนมากเป็นพันหรือมากกว่าขึ้นอยู่กับขนาดของอุปกรณ์ดักเก็บฝุ่นแบบถุงกรอง เมื่อชั้นของฝุ่นเกาะหนามากขึ้นจะต้องมีการทำความสะอาดถุงผ้า ทำให้อนุภาคของฝุ่นตกลงสู่ส่วนเก็บด้านล่าง

ผ้าที่ได้จากการถักทอ (woven) และผ้า felted ถูกนำมาใช้ทำเป็นถุงกรอง โดยที่ผ้าที่ได้จากการถักทอทำมาจากฝ้ายหรือเส้นขนสัตว์ ผ้าที่ได้จากการถักทอใช้พลังงานในการทำความสะอาดต่ำ เช่น การเขย่าและการผ่านอากาศย้อนกลับ ส่วนผ้า felted ใช้พลังงานในการทำความสะอาดสูง เช่น การทำความสะอาดด้วยการผ่านของเหลวเข้าไปเป็นช่วงๆ

ผิวของผ้ากรองสำหรับผ้ากรองชนิด woven ไม่ได้กรองด้วยผ้า แต่เป็นการกรองด้วยชั้นของฝุ่นหรือก้อนฝุ่นที่กรองได้ การเตรียมผ้ากรองสำหรับกรองฝุ่นขนาดใหญ่ ฝุ่นจะถูกเก็บด้วยกระบวนการชน (Impaction) และอินเทอร์เซ็พชัน (Interception)

การเลือกใช้ผ้ากรอง

ราคาของอุปกรณ์ดักเก็บฝุ่นแบบถุงกรอง จะลดลงถ้าอุปกรณ์ดักเก็บฝุ่นแบบถุงกรอง มีอัตราส่วนของผ้าสูง (cloth ratio) ความดันตก (pressure drop) น้อย และอายุการใช้งานยาวนาน ในแต่ละกรณีการเลือกแผ่นตัวกลางในการกรองเป็นสิ่งที่สำคัญ การเลือกในขั้นต้นเป็นการเลือกเส้นใยให้เหมาะสมต่อก๊าซที่แวดล้อมและโครงสร้างทางกายภาพของเส้นใยและผลของผ้ากรองที่มีต่อการกรอง จะทำมาจากวัสดุที่มีลักษณะแข็งทนต่อก๊าซที่มีอุณหภูมิสูง และมีความเหมาะสมกับสารเคมีทั้งก๊าซและฝุ่นที่ทำการดักเก็บ

รูปแบบโดยทั่วไปของเส้นใยตามธรรมชาติและเส้นใยสังเคราะห์ที่นำมาใช้ในอุปกรณ์ดักเก็บฝุ่นแบบถุงกรอง มีคุณสมบัติเช่น อุณหภูมิ ความเป็นกรด ความเป็นด่าง หาได้จากรูปแบบของผ้าที่ใช้ การเลือกในขั้นสุดท้ายเป็นการดูถึงวิธีการทำความสะอาดและค่าอัตราส่วนของผ้ากรองต่อก๊าซที่บำบัด (air-to-cloth ratio) ที่ต้องการ เส้นใยสังเคราะห์เกือบทั้งหมดได้ถูกปรับปรุงให้สามารถนำมาใช้เป็นผ้ากรองได้ ขณะที่เส้นใยธรรมชาติโดยปกติจะเป็นเส้นใย cotton และ wool เส้นใยสังเคราะห์ที่นิยมกันได้แก่ nylon (aromatic และ polyamide), acrylic, polyester, polypropylene และใยแก้ว เส้นใยธรรมชาติสามารถใช้ได้ที่อุณหภูมิสูงถึง 200 และมีความต้านทานความเป็นกรดเป็นด่างของกระแสก๊าซได้ปานกลาง ส่วนเส้นใยสังเคราะห์นั้นสามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิสูงถึง 550 ๐F และมีความต้านทางต่อสารเคมีสูง

การทำความสะอาดผ้ากรอง

เมื่อความดันที่ผ่านผ้ากรองลดลงมีค่าสูงเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของฝุ่น ถุงกรองจำเป็นจะทำต้องทำความสะอาดเพื่อลดความต้านทานจากก้อนฝุ่น เวลาและการกระทำในการทำความสะอาดเพื่อให้บรรลุเป้าหมายจะทำตามสิ่งต่อไปนี้

1.รักษาความดันตกภายใต้ข้อจำกัดที่เหมาะสม

2.การทำความสะอาดถุงกรอง เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการเก็บฝุ่น

3.กำจัดชั้นของฝุ่นบนถุงกรองออกที่เพียงพอในการรักษาประสิทธิภาพของการกรองไว้

วิธีการทำความสะอาดถุงกรองสามารถทำได้ 3 วิธี คือ ใช้กลไกการเขย่า (shaking) การให้อากาศย้อนกลับ (reverse air) และการพ่นลมที่มีความร้อนสูง (pulse jet)

เครื่องจับอนุภาคด้วยไฟฟ้าสถิต (Electrostatic Precipitatin)

เครื่องจับอนุภาคด้วยไฟฟ้าสถิต (Electrostatic Precipitation) หรือ อีพี (EP) ใช้แรงทางไฟฟ้าในการแยกอนุภาคที่แขวนลอยออกจากกระแสก๊าซ หลักในการทำงานประกอบด้วย 3 ขั้นตอนหลัก คือ

1.ให้ประจุไฟฟ้าแก่อนุภาคที่แขวนลอย

2.ดักเก็บอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าด้วยสนามไฟฟ้า

3.กำจัดอนุภาคที่เก็บได้

เครื่องดักจับอนุภาคด้วยไฟฟ้าสถิต ถูกประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวางในการควบคุมฝุ่น เช่น การควบคุมฝุ่นจากอุตสาหกรรมโลหะ (เช่น การหลอม การเชื่อม เป็นต้น) อุตสาหกรรมเคมี (เช่น อุตสาหกรรมกรดซัลฟูริค ฟอสเฟส เป็นต้น) อุตสาหกรรมกระดาษ โรงงานผลิตไฟฟ้า และซีเมนต์ เป็นต้น ข้อดีของเครื่องจับอนุภาคด้วยไฟฟ้าสถิต คือ สามารถแยกอนุภาคที่มีขนาดเล็กออกจากกระแสก๊าซได้ง่าย โดยใช้พลังงานต่ำและความดันตกน้อยเช่นเดียวกัน เมื่อเปรียบเทียบกับอุปกรณ์รูปแบบอื่น เครื่องจับอนุภาคด้วยไฟฟ้าสถิตจะมีราคาในการลงทุนเริ่มแรกสูง แต่ต้นทุนในการดูและ ในการทำงานต่ำ

องค์ประกอบของเครื่องจับอนุภาคด้วยไฟฟ้าสถิต

เครื่องจับอนุภาคด้วยไฟฟ้าสถิตมีส่วนประกอบที่สำคัญอยู่ 4 ส่วนด้วยกัน ) คือ

5.Discharge electrode เป็นเส้นลวดที่ทำให้เกิดโคโรนา (corona) อิเล็คโตรดนี้ทำให้ก๊าซมีการแตกตัวเป็นประจุ ให้ประจุแก่ฝุ่น และสร้างสนามไฟฟ้า

2.Collection electrode อาจจะมีลักษณะเป็นท่อหรือเป็นแผ่น ซึ่งมีประจุตรงกันข้ามกับ Discharge electrode ที่ผิวของอิเล็คโตรดนี้ เป็นที่ฝุ่นซึ่งมีประจุไฟฟ้าถูกดักเก็บ

3.Rappers เป็นอุปกรณ์ที่มีความสำคัญในการกำจัดฝุ่นที่ติดอยู่ที่ Collection electrode ออก อาจจะทำได้โดยการสั่นหรือการเขย่า

4.Hoppers เป็นส่วนที่อยู่ด้านล่างสุดของอีพี (EP) เป็นที่เก็บรวบรวมฝุ่นที่เกิดจากขบวนการของ Rappers กระบวนการทำงานของอีพีเกิดขึ้นระหว่าง 2 อิเล็กโตรด คือ discharge electrode และ collection electrode

เครื่องพ่นจับแบบเปียก (wet scrubber)

เครื่องพ่นจับแบบเปียก (wet scrubber) เป็นการนำสิ่งเจือปนในกระแสอากาศออกโดยให้มีการสัมผัสกับของเหลว แต่เดิมนั้นในเครื่องพ่นจับแบบเปียกอนุภาคจะถูกดักเก็บโดยหยดของเหลวหรือไม่ก็ของเหลวที่ไหลอย่างต่อเนื่องในรูปแบบของกำแพงกั้นที่เปียก แผ่นของเหลว ( liquid sheet ) เป็นต้น ละอองของเหลวในเครื่องพ่นจับแบบเปียกเป็นหนึ่งในหลายๆวิธีที่มักนำมาใช้เป็นอุปกรณ์ในการควบคุมมลพิษทางอากาศซึ่งอาจจะทำให้เกิดการรวมกันของก๊าซ อนุภาคที่ต้องการควบคุมและสภาวะของก๊าซ (ทั้งอุณหภูมิ และความชื้น) เครื่องพ่นจับแบบเปียกมีข้อดีมากกว่าการใช้เครื่องพ่นจับแบบแห้ง (dry scrubber) เช่น สามารถลดความเสี่ยงในการฟุ้งกระจายของอนุภาคและสามารถใช้ได้กับก๊าซที่ร้อน อนุภาคที่เหนียว และของเหลว มีข้อดีเท่าๆกับข้อเสียซึ่งมีความสำคัญคือปัญหาที่จะต้องกำจัดของเหลวที่ออกจากระบบ และการกำจัดหรือการนำของเหลวที่มีการปนเปื้อนแล้วนำกลับมาใช้ใหม่ การประยุกต์ใช้ระบบนี้พบในหม้อต้มน้ำของอุตสาหกรรม เตาเผาปูน ระบบกำจัดกากตะกอนและอุปกรณ์ควบคุมกลิ่น หลักการควบคุมของกลไกในเครื่องพ่นจับ (scrubbers) เป็นอิมแพคเตอร์แรงเฉื่อย (inertial impaction) และอินเทอร์เซบชัน (interception) โดยมีการพิจารณาถึงผลของการแพร่เพิ่มเติมเข้ามา

รูปแบบของเครื่องพ่นจับที่ใช้มีหลายรูปแบบ โดยรูปแบบที่มีความสำคัญคือหอดูดซับแบบสเปรย์จับ (spray towers) และเครื่องพ่นจับแบบเวนจูรี (venturi scrubber) พารามิเตอร์เบื้องต้นในการออกแบบในเครื่องพ่นจับแบบเปียกประกอบด้วย ความดันตก อัตราการไหลของของเหลวและก๊าซ (L/G: แกลอน/1000 ลบ.ฟุตของก๊าซ) และขนาดของหยดน้ำ บ่อยครั้งที่เครื่องพ่นจับขนาดใหญ่มีประสิทธิภาพในการเก็บอนุภาคได้สูงกว่าเครื่องพ่นจับขนาดเล็ก ที่มีความดันตกและอัตราส่วนของ L/G เหมือนกัน โดยมีความสัมพันธ์กับระยะทางในการเดินทางของหยดของเหลวผ่านก๊าซ หอดูดซับแบบสเปรย์เป็นอุปกรณ์ที่มีความดันตกต่ำสุดและมีประสิทธิภาพในการดักเก็บน้อยสุดเช่นกัน แต่ก็เป็นเครื่องพ่นจับที่ใช้พลังงานน้อย

หอดูดซับแบบสเปรย์จับ (Spray Tower )

เครื่องพ่นจับที่มีการใช้พลังงานต่ำโดยส่วนใหญ่เป็นหอดูดซับแบบสเปรย์จับโดยแรงถ่วง (gravity spray towers) โดยให้หยดของเหลวตกผ่านก๊าซและขจัดออกทางด้านล่างของอุปกรณ์ หยดของเหลวโดยปกติได้จากการใช้หัวฉีดให้เป็นละอองน้ำ หอดูดซับแบบสเปรย์จับในแนวดิ่ง ความเร็วที่สัมพัทธ์ระหว่างหยดของเหลวและก๊าซมีความสำคัญที่จะหลักเลี่ยงการฟุ้งคืน (สู่อากาศ) ของหยดของเหลว ความเร็วในการตกของหยดน้ำอาจจะมากกว่าความเร็วของกระแสก๊าซที่ลอยสูงขึ้น ในทางปฏิบัติความเร็วของก๊าซในรูปแบบที่เป็นแนวดิ่งอยู่ในช่วง 2 ถึง 5 ฟุต/วินาที และต้องการหยดที่มีขนาดใหญ่กว่า 100 ไมโครเมตร ความเร็วในการตกของหยดขนาด 100 ไมโครเมตร เป็น 0.8 ฟุตต่อวินาที สำหรับความเร็วที่สูงกว่า อาจจะนำมาใช้เพื่อลดการเกิดหมอกหรือไอที่ส่วนบนของหอ (tower) แม้ว่าอุปกรณ์นี้จะต้องการพื้นที่ที่มากพอ แต่ก็มีราคาไม่แพงและใช้เป็น อุปกรณ์เบื้องต้นสำหรับการดักเก็บอนุภาคอย่างหยาบๆ (มีขนาดอนุภาคใหญ่กว่า 25 ไมโครเมตร)

เครื่องพ่นจับแบบเวนจูรี (Venturi Scrubbers)

เครื่องพ่นจับแบบเวนจูรี ใช้กันอย่างกว้างขวางในการใช้เป็นอุปกรณ์เพื่อต้องการประสิทธิภาพในการดักเก็บอนุภาคสูง ทำให้ได้ก๊าซที่สะอาดออกมาจากอุปกรณ์ หัวใจของระบบนี้คือคอคอดเวนจูรี (Venturi throat) เป็นที่ซึ่งก๊าซสัมผัสกับหยดของเหลว โดยมีความเร็ว 200-600 ฟุตต่อวินาที จากนั้นจึงผ่านส่วนที่ขยายกว้างออก ซึ่งจากส่วนนี้ก๊าซจะเข้าสู่ห้อง (chamber) ขนาดใหญ่และแยกอนุภาคออกได้

พื้นฐานในการเก็บอนุภาค ซึ่งน้ำถูกฉีดเข้าสู่ช่วงคอคอด (throat) ในส่วนนี้ทำให้ก๊าซที่ไหลขึ้นสู่ด้านบนปะทะกับละอองน้ำที่ฉีดเข้าไป บริเวณคอคอดนี้ แรงเฉือนของของไหลจะมีค่าสูงเป็นสาเหตุให้มีการแตกกระจายของกระแสน้ำก่อให้เกิดเป็นหยดน้ำ (ละอองขนาดเล็ก) และเริ่มทำการเก็บปะทะกับอนุภาคในก๊าซที่ไหลย้อน

การดูดซึม (absorption)

การดูดซึม (absorption) ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางสำหรับการควบคุมการปล่อยสารมลพิษทางอากาศที่เป็นก๊าซประเภทสารประกอบอนินทรีย์ การดูดซึมเป็นการทำงานโดยส่วนผสมของก๊าซที่มีองค์ประกอบเดียวกันหรือมากกว่าและการถ่ายทอดเลือกที่จะอยู่ในของเหลว การดูดซึมองค์ประกอบของก๊าซโดยของเหลวเกิดขึ้นเมื่อของเหลวมีความเข้มข้นน้อยกว่าจุดสมดุลขององค์ประกอบของก๊าซ ความแตกต่าง ระหว่างความเข้มข้นที่เป็นจริง และจุดสมดุลเป็นแรงดันสำหรับการดูดซึม อัตราส่วนของการดูดซึมขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางกายภาพของก๊าซต่อของเหลว (เช่น ความสามารถในการแพร่กระจาย ความหนืด หรือความหนาแน่น เป็นต้น) และสภาวะในการทำงานของตัวดูดซึม (เช่น อุณหภูมิ อัตราการไหลของก๊าซ หรือกระแสของเหลว เป็นต้น)

การดูดซึมสามารถเป็นได้ทั้งขบวนการทางกายภาพและเคมี การดูดซึมทางกายภาพเกิดขึ้นเมื่อสารประกอบที่ถูกดูดซึมละลายได้ง่ายในตัวทำละลาย ในขณะที่มีปฎิกิริยาระหว่างสารประกอบที่ถูกดูดซึมและสารตัวทำละลายเป็นเทอมของขบวนการดูดซึมทางเคมี ถ้าสิ่งที่ปะปนของก๊าซสามารถละลายน้ำได้ง่ายประสิทธิภาพที่ได้จะสูงขึ้น ในบางกรณีสารเคมีอาจถูกเติมลงไปในของเหลวเพื่อเพิ่มความสามารถในการละลายของสารปนเปื้อน สารเคมีเหล่านั้นอาจเพิ่มลักษณะการละลายทางกายภาพของสิ่งปนเปื้อน (เช่น สารโซเดียมซิเตรตถูกเติมลงไปในการดูดซึม SO₂) การเลือกของเหลวเพื่อการดูดซึมให้เหมาะสมอาศัยพื้นฐานของประสิทธิภาพที่ต้องการในการบำบัดและราคาของของเหลว น้ำเป็นทางเลือกอันดับแรกเพราะว่าสารปนเปื้อนในก๊าซหลายๆชนิดสามารถละลายน้ำได้

วัสดุที่ใช้บรรจุในหอดูดซึมเป็นหัวใจที่สำคัญของตัวดูดซึม (absorber) โดยเตรียมให้มีพื้นที่ผิวมากๆ วัสดุเหล่านี้เริ่มต้นทำมาจากหินเคลือบ (stoneware) หรือ porelain แต่หลักๆ ที่สำคัญ คือ thermoplastics ที่มีความหนาแน่นสูง (polyethylene และ polypropylene) ลักษณะเฉพาะของ packing อธิบายด้วยชื่อทางการค้า และขนาดของวัสดุ (overall size)

การดูดซับ (Adsorption)

ในระหว่างการดูดซับ องค์ประกอบของก๊าซจะเคลื่อนตัวจากกระแสของก๊าซที่ออกจากระบบ โดยเกาะติดอยู่ที่ผิวของของแข็ง โมเลกุลของก๊าซที่เคลื่อนที่เรียกว่า "adsorbate" ในขณะที่ของแข็งที่ดูดติดเรียกว่า "adsorbent" โดยทั่วไปแล้ว adsorbent จะเป็นอนุภาคที่มีรูพรุนมากมาย

สำหรับจุดประสงค์ในการควบคุมคุณภาพอากาศ การดูดซับไม่ใช่กระบวนการสุดท้ายของการกำจัดสารมลพิษ สิ่งปนเปื้อนในก๊าซจะถูกเก็บไว้ที่ผิวของ adsorbent (ตัวดูดซับ). หลังจากการดูดซับแล้วจะต้องมีกระบวนการในการกำจัดสารปนเปื้อนที่ดูดซับได้

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีของการดูดซับสำหรับการควบคุมมลพิษโดยทั่วไปจะใช้ในการควบคุมสารประกอบอินทรีย์ โดยส่วนใหญ่แล้วสารประกอบอินทรีย์จะมีน้ำหนักโมเลกุลมากกว่า 45 ซึ่งจะเป็น adsorbate ที่ดี การดูดซับเป็นการใช้การควบคุมการระบายในหลายตัวทำละลาย ใช้ในกระบวนการ เช่น การทำความสะอาดแบบแห้ง (dry cleaning) การกำจัดไขมัน (degreasing) การเคลือบผิว (surface coating) กระบวนการผลิตยาง (rubber cleaning) เป็นต้น ระบบการดูดซับใช้ในการควบคุมสารพิษหรือกลิ่นที่ได้จากกระบวนการผลิตอาหาร ระบบบำบัดน้ำเสียชุมชน และในหลายๆกระบวนการทางเคมี (เช่น การผลิตยา, การผลิตน้ำมัน เป็นต้น)

โดยทั่วไป adsorbent ที่ใช้ในอุตสาหกรรม เป็น activated carbon, ซิลิกาเจล, activated alumina (อะลูมินาออกไซด์) และซีโอไลต์ Adsorbents จะมีลักษณะเฉพาะทางเคมี มีพื้นที่ผิวมาก การกระจายขนาดของรูและขนาดของอนุภาค ลักษณะที่สำคัญอันหนึ่งในการสังเกตระหว่าง adsorbents คือความมีขั้วของผิว (surface polarity) ความมีขั้วหาได้จากชนิดของไอของอนุภาค จาก adsorbent ที่กล่าวมาข้างต้น activated carbon เป็น adsorbent ที่ไม่มีขั้ว ส่วน adsorbent ที่มีขั้วที่ชอบที่จะดูดซับไอน้ำที่อาจอยู่ในกระแสก๊าซ เนื่องจากความชื้นที่อยู่ในกระแสของสารมลพิษ ทำให้การใช้ adsorbents ที่มีขั้วเกิดข้อจำกัดขึ้นมาสำหรับระบบควบคุมมลพิษทางอากาศ

การกำจัดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์

การกำจัดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ หรือ Flue Gas Desulfurization (FGD) หมายถึง การแยกก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ออกจากไอเสียที่เกิดจากกระบวนการอุตสาหกรรม ก่อนที่จะปล่อยออกสู่บรรยากาศทางปล่องควัน ระบบการกำจัดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ประกอบด้วย

1. กระบวนการ Dry Sorbent Injection

กระบวนการนี้เป็นการกำจัดก๊าซวัลเฟอร์ไดออกไซด์โดยการฉีดหรือการพ่นผงปูนขาวเข้าไปในเตาเผา เพื่อให้ทำปฏิกิริยากับก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ เกิดเป็นผงยิบซัม ระบบนี้มีค่าใช้จ่ายในการลงทุนเริ่มต้นต่ำ ระบบการทำงานของอุปกรณ์ไม่ซับซ้อน และใช้อุปกรณ์น้อย ทำให้ประสิทธิภาพในการกำจัดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ลดลงไปด้วย คือ 45 % เนื่องจากผงปูนขาวที่พ่นเข้าไปในเตาไม่สามารถทำปฏิกิริยากับไอความร้อนของก๊าซได้อย่างทั่วถึง และผงปูนขาวทีฉีดพ่นเข้าไปยังเข้าไปรบกวนการทำงานของเตาเผา รวมทั้งเครื่องดักจับฝุ่นอีกด้วย

2. กระบวนการแบบ Dry

กระบวนการนี้เป็นการกำจัดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ โดยการฉีดน้ำปูนขาวให้เข้าไปทำปฏิกิริยากับไอร้อนของก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในเครื่องพ่นจับ (Scrubber) หลังจากที่อากาศผ่านการกรองหรือการดักจับฝุ่นมาแล้วขั้นหนึ่ง ไอของก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ส่วนที่สัมผัสกับหยดน้ำปูน ขาวจะกลายสภาพเป็นยิบซัม กระบวนการนี้เป็นแบบกึ่งแห้ง มีค่าใช้จ่ายในการลงทุนเริ่มต้นสูง สูงกว่าแบบแรกประมาณ 3 เท่า แต่ประสิทธิภาพในการกำจัดสูงกว่า คือ ประมาณ 85 %

3. กระบวนการ Wet Lime - Stone

กระบวนการนี้มีขั้นตอนการทำงานเริ่มต้นจากการนำหินปูนที่บดละเอียดมาละลายน้ำ จะได้น้ำปูนแล้วจึงพ่นเข้าไปทำปฏิกิริยากับไอร้อนของก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ภายในหอดักจับ ซึ่งขั้นตอนนี้จะมีค่าใช้จ่ายในขั้นเริ่มต้นสูง เนื่องจากการทำงานที่ซับซ้อน แต่ประสิทธิภาพในการกำจัดสูงกว่า คือ ประมาณ 95 % ในระบบนี้ก๊าซไอเสียที่ผ่านจากเครื่องดักจับฝุ่นจะผ่านเข้าสู่เครื่องถ่ายเทความร้อนให้อุณหภูมิของไอลดลงก่อน