空气的净化与质量控制.pptVIP

第七章空气的净化与质量控制 室外空气和室内再循环空气中往往含有各种固态或气态污染物 包括粉尘 烟雾 花粉 微生物以及各种有害气体和蒸汽 空气中的污染物会对人的正常工作和生活产生不利影响 有时会对人的身体健康造成较大的危害 在一些生产工艺中 空气中的污染物还会影响产品的质量 精度 纯度和成品率 现代生物医学的发展 提出了空气中细菌数量的控制要求以保证医药 制剂 医疗及食品等不受感染和污染 对保证人体健康具有重要意义 空气净化 亦称为空气洁净技术 去除空气中的污染物质 控制房间或空间内空气达到洁净要求的技术 第一节内部空间空气中悬浮微粒的净化要求 一 空气的污染物浓度 颗粒状悬浮微粒是空气净化的主要对象 这类污染物的浓度表示方法通常采用以下3种 1 质量浓度 单位体积空气中含有悬浮微粒的质量 mg m3 2 计数浓度 单位体积空气中含有各种粒径悬浮微粒的颗粒总数 粒 m3或粒 L 3 粒径计数浓度 单位体积空气中含有某一粒径范围内的悬浮微粒的颗粒数 粒 m3或粒 L 针对悬浮微粒控制的室内空气净化标准均采用质量浓度 对于洁净室则多采用粒径计数浓度 二 室内空气的净化要求 1 一般净化只要求一般净化处理 无确定的控制指标要求 2 中等净化对空气中悬浮微粒的质量浓度有一定要求 3 超净净化对空气中悬浮微粒的大小和数量均有严格要求 经高效过滤达到N5级洁净等级的空气环境内可实现无菌操作 浮游菌及落下菌是指捕集细菌的方法不同 前者是直接捕集空气中的悬浮细菌 经过培养后计数 以单位体积中的个数表示 后者是用平板培养皿在被测环境中暴露一定时间后 经过培养后计数 以单位时间单位面积上落下的细菌个数表示 以空气中悬浮微粒的洁净度等级来控制生物洁净的等级 室内空气的净化要求 微生物粒子控制 第二节空气颗粒状污染物的净化处理 空气净化处理的首要任务是要除掉空气中的悬浮微粒 根据悬浮微粒的来源 达到净化目标的技术措施主要包括空气过滤和空气分布 空气过滤是利用过滤装置 将送入洁净空间的空气中的悬浮微粒去除 从而保证进入房间的空气达到要求的洁净度 这是空气净化处理的基本方式 空气分布是将过滤后的空气 按所需要的送风量送入洁净空间 在洁净空间内形成合理的气流形式 工艺过程 人体等室内尘源产生的悬浮微粒随空气的流动而被排出 同时防止悬浮微粒飞扬产生的二次污染 合理的空气分布是保证洁净度要求的重要手段 一 大气尘的粒径分布 在所分组的粒径范围内 大气尘中的大颗粒粒子 按质量计 在粒子总量中占比例很大 但按个数计则所占比例很小 这就是净化工程中重视计数浓度的原因之一 空气净化所涉及的微粒一般均在10 m以下 而大于1 m的粒子不仅数量少 且易于捕集 二 空气的过滤 1 空气过滤器的滤尘机理 l 惯性作用 随气流运动的尘粒 逼近滤料时 因受惯性力作用 来不及随气流绕弯仍直线前行 与滤料碰撞后而沉附其上 惯性作用随尘粒粒径和过滤风速增加而增加 2 扩散作用 尘粒随气体分子作布朗运动 当与极细的滤料纤维接触后 附着在纤维上 尘料越小 流速越低 扩散作用越强 3 静电作用 由于气流摩擦和其他原因 滤料纤维和粒子可能产生电荷 从而产生静电效应 使粒子附着于滤料表面 4 吸附作用 对非常小的粒子 由于分子间的吸引力和表面吸附作用的影响 也会使尘粒附着于滤料纤维表面 主要机理 上述滤尘机理中 惯性作用和扩散作用是主要的 1 尘粒粒径 大颗粒尘粒 其惯性作用增强 过滤效率提高 小粒径尘粒受布朗运动影响较大 其扩散作用加强 虽不及惯性作用大 但却可应用适合于该特性的滤料来净化小粒径的灰尘 2 滤料纤维的粗细和密实性 惯性和扩散作用均要求滤料纤维细微且密实 高效过滤器的纤维直径只有几微米 但因气流通过滤料的阻力与纤维直径的平方成反比 故除特殊要求外 一般不宜采用过细的纤维滤料 3 过滤风速 较高的过滤风速 对提高惯性作用从而增强过滤效率是有利的 但过滤风速过高 不但增加了气流阻力 多耗电能 而且还有可能将已经沉附于滤料上的尘粒再次吹起 对于高效过滤器 为了尽量发挥扩散作用 需要延长含尘气流通过滤料的时间 要求较低的过滤风速 通常为每秒几厘米 所以过滤风速不能过高 下列因素对过滤效果有着直接影响 空气的过滤 4 附尘影响 对于非自动清洗的过滤器 使用较长时间后 滤料表面积存的灰尘逐渐增多 虽可增加过滤效果 但同时也加大了气流阻力 阻力过大时 会影响整个净化系统的运行 还有可能使滤料被灰尘挤破而失去过滤能力 所以过滤器要求定期清洗或更换 2 过滤器的主要性能指标 空气的过滤 1 过滤效率在额定风量下 经过滤器捕集的尘粒量 即过滤器前后空气含尘质量浓度之差 与过滤器前空气含尘量的比值 过滤效率反映被过滤器捕集下来的尘粒量的相对大小 2 穿透率 3 过滤器阻力 过滤后的空气含尘质量浓度与过滤前空气含尘质量浓度的百分比 穿透率反映经过过滤后的空气含尘量的相对大小 对于效率较高的过滤器 过滤效率相差不大 但其穿透率则有可能相差几倍 故对于高效过滤器常常用穿透率来评价其性能 空气的过滤 气流通过过滤器的阻力 称为过滤器阻力 它包括滤料阻力和结构 如框架 分隔片及保护面层等 阻力 由生产厂家根据过滤器类型和规格 选择适宜的气流速度和过滤面积所确定的过滤风量 称为过滤器的额定风量 在额定风量下 尚未积灰的新过滤器的气流阻力称为初阻力 一般高效过滤器的初阻力值不大于200Pa 为了保证净化系统按要求的风量正常运行 当过滤器阻力达到一定值时 过滤器需要清洗或更换 此时的过滤器阻力称为终阻力 一般将终阻力值定为过滤器初阻力的两倍 并将此值作为过滤器的阻力来计算系统的总阻力 4 容尘量在额定风量下 过滤器的阻力达到终阻力时 过滤器所容纳的尘粒总质量 称为过滤器的容尘量 空气的过滤 第三节空气过滤器 一 空气过滤器的类型 空气净化所用的空气过滤器主要按其过滤 捕集 效率的高低来分类 粗效过滤器的滤材多采用玻璃纤维 人造纤维 金属丝网及粗孔聚氨酯泡沫塑料等 也有用铁屑及瓷环作为填充滤料的 粗效过滤器适用于一般的空调系统 对尘粒较大的灰尘 5 m 可以有效过滤 在空气净化系统中 一般作为更高级过滤器的预滤 起到一定的保护作用 一 粗效过滤器 中效过滤器的主要滤料是玻璃纤维 比粗效过滤器用玻璃纤维直径小 约10 m左右 人造纤维 涤纶 丙纶 晴纶等 合成的无纺布及中细孔聚乙烯泡沫塑料等 中效过滤器一般对大于1 m的粒子能有效过滤 大多数情况下 用于高效过滤器的前级保护 少数用于清洁度要求较高的空调系统 二 中效过滤器 空气过滤器的类型 三 高效过滤器 高效过滤器可分为亚高效 高效及超高效过滤器 一般滤料均为超细玻璃纤维或合成纤维 加工成纸状 称为滤纸 四 静电集尘器 在空调净化中亦可采用静电集尘器 静电集尘器的特点是对不同粒径的悬浮粒子均可有效捕集 空气过滤器的类型 二 过滤器的性能及其检测 过滤器效率的检测方法 1 计重法 不适用于高效过滤器的检测 2 比色法 适于中效过滤器的检测 3 钠焰法 适用于中高效过滤器的效率检测 4 油雾法 适用于亚高效和高效过滤器的效率检测 5 粒子计数法 激光粒子计数器可以测定最小粒径为0 1 m的粒子 6 其他检测方法 小于0 1 m的粒子凝结核计数法 第四节空气净化系统 一 空气净化系统的分类 1 全面净化 通过空气净化及其他综合措施 使室内整个工作区成为具有相同洁净度的环境 这种形式适合于工艺设备高大 数量很多 且室内要求相同洁净度的场所 这种方式投资大 运行管理复杂 建设周期长 2 局部净化 利用局部净化设备或净化系统局部送风的方式 在一般空调环境中造成局部区域具有一定洁净度级别的环境 适合于生产批量较小或利用原有厂房进行技术改造的场所 1 按作用范围分 2 按气流组织分 1 单向流型 气流以均匀的截面速度 沿着平行流线以单一方向在整个室截面上通过 单向流洁净室国外过去称层流洁净室 我国称平行流洁净室 单向流洁净室是靠送风气流 活塞 般的挤压作用 迅速把室内污染排出 这种气流流型又称为 活塞流 2 乱流型 非单向流洁净室又称为乱流洁净室 它的特点是气流以不均匀的速度呈不平行流动 并伴有回流或涡流 乱流洁净室靠送风气流不断稀释室内空气 把室内污染逐渐排出 达到平衡 空气净化系统的分类 二 空气净化系统设计的基本方案 第五节室内空气品质控制 增加围护结构的保温和密闭性 降低送入室内的新风量和调整室内空气环境参数等措施的应用对降低能耗有积极意义 但同时却造成越来越多的人抱怨空气不新鲜 并引发出如眼 鼻 喉部刺激 黏膜和皮肤干燥 潮红斑 皮疹 疲倦 头痛 呼吸道感染 咳嗽 哮喘 瘙痒及过敏 恶心及头昏等症状 这些症状并非同时发生 但各种症状的发生原因不明 在多数情况下 远离这些建筑物后 一些症状可不治而愈 有鉴于此 世界卫生组织 WHO 为此类症候群定名为 病态建筑综合症 SickBuildingSyndrome SBS 研究表明 影响室内空气品质的因素包含无机化合物 有机化合物 微生物 灰尘 烟雾等 推荐性的污染物控制浓度指南或地区性规定 对不同的暴露时间和不同品质要求采用不同的污染物目标控制值 一 室内空气品质评价 1 客观评价 对室内空气污染物浓度进行测定 根据室内空气污染物指标 定量地分析评价室内空气品质 2 主观评价 通过对大量人群的调查统计 采用数理统计的方法 将人们对室内空气品质的主观感受整理分析 建立起室内空气品质的主观评价体系 以一个人静坐时的污染量作为1Olf 在不同的通风条件下 人们对空气质量的不满意率的研究结果如图 可见 随着未经污染的通风空气量增加 不满意率很快降低 但总有少数人即使在通风量很大的条件下 仍然认为空气质量不佳 室内空气品质评价 20世纪丹麦工业大学的P O Fanger教授利用人嗅觉的灵敏性 将一个人群的嗅觉反应作为环境空气质量的评价指标 从上千人的调查统计中找出相当于一个 标准人 的气味污染量 并以此作为其他污染物量的比较基础 对图内曲线的拟合结果为 在室内除人而外无其他污染源 且将PD 20 定为空气质量可接受的条件时 每人所需的新鲜空气量约为25m3 h 而当PD 10 时 则接近60m3 h 室内空气品质评价 室内空气品质不仅要用客观尺度 浓度指标 来判断 而且还要用主观尺度 满意率 来判断 使其对室内空气品质的