Bài giảng - KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG ( combo full slides 3 phần )

ƯU ĐIỂM • Dễ chế tạo, giá thành thấp nhưng hiệu quả lọc bụi cao • Có thể lọc bụi có kích thước dưới 0,1μm • Có thể làm việc với khí có nhiệt độ và độ ẩm cao mà một số thiết bị lọc bụi kh

KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

GV: ThS LÝ THUẬN AN

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAI

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM VÀ MÔI TRƯỜNG

- -BÀI GIẢNG

ĐÁNH GIÁ MÔN HỌC

Điều kiện dự thi Điểm thường kỳ Điểm tiểu luận Điểm thi kết thúc

6PHẦN I

XỬ LÝ KHÍ THẢI

GIỚI THIỆU

Sinh hoạt của con người

Cháy

rừng Núi lửa Bảo cát Phóng xạ Vũ trụ thông Giao Công

nghiệp

Nông nghiệp

Vị trí phát thải Phương diện tính toán

Nguồn cao

Nguồn

Nguồn nguội Nguồn nóng

I – XỬ LÝ AEROSOL

PHÂN LOẠI BỤI Phân loại bụi

Dựa vào nguồn gốc phát sinh

Tự nhiên Nhân tạo Vô cơ Hữu cơ

BUỒNG LẮNG BỤI

Hình 2.1 Các buồng lắng bụi

1- Khí vào; 2- Khí sạch thoát ra; 3- Xả bụi; 4- Van điều chỉnh; 5- Cửa dọn vệ sinh

a) Buồng lắng đơn giản b) Buồng lắng nhiều sàn

Buồng lắng được áp dụng để lắng bụi thô có kích thước hạt

từ 60 - 70μm trở lên.

Cấu tạo:

Là một không gian hình hộp có tiết diện ngang

>>>> tiết diện đường ống dẫn khí vào  vận tốc dòng khí giảm xuống rất nhỏ  nhờ thế hạt bụi

đủ thời gian để rơi xuống chạm đáy dưới tác dụng của trọng lực và bị giữ lại ở trong đó

Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động

nhưng vẫn lọc được một lưu lượng khí lớn với

Ưu – nhược điểm

Nhược điểm

Khó dọn vệ sinh khi bụi bám trên các tầng

 PhảI dùng biện pháp phun nước áp lực mạnh để tẩy rửa

Hình 2.3: Thiết bị lắng bụi quán tính

a –có vách ngăn; b- với chỗ quay khí nhẵn; c- có chóp mở rộng; d- nhập khí ngang hông

Khi dòng khí đổi hướng chuyển động thì bụi do có sức quán tính lớn sẽ giữ hướng chuyển động ban đầu của mình

và va đập vào các vật cản rồi bị giữ lại ở đó hoặc mất động năng và rơi xuống đáy thiết bị.

Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động

3 1 2 Quỹ đạo giới hạn 4 6 5

Hình 2.7: Sơ đồ cấu tạo thiết bị lọc bụi kiểu nằm ngang

Thiết bị bao gồm một ống bao hình trụ bên ngoài 1, bên trong

có lõi hình trụ hai đầu bịt tròn và thon 2 để đảm bảo dòng khí không thất thoát ra bên ngoài

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động  Không khí mang bụi đi vào thiết bị được các cánh hướng dòng 3 tạo thành chuyển động xoáy

 Lực ly tâm sản sinh từ dòng chuyển động xoáy tác dụng lên các hạt bụi và đẩy ra xa lõi hình trụ rồi chạm vào thành ống bao, thoát ra khe hình vành

khăn 4 để rơi vào nơi tập trung bụi.

Không khí sạch theo ống loa 5 với cánh hướng dòng kết hợp với van điều chỉnh 6 thoát

ra ngoài

22

Khí sạch

Khí sạch

Tấm chắn hình vành

khăn

Khí sạch Khí sạch

Hình 2.8: Các dạng miệng, rãnh, khe thoát khí

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

XICLON Kkhí mang bụi đi vào thiết bị ống 1

nối theo phương tiếp tuyến với

thân hình trụ đứng 2 Phần dưới

của thân hình trụ có phễu 3 và

dưới cùng ống xả 4 Bên trong

hình trụ có ống thoát khí sạch 5

lắp cùng trục đứng với thân hình

trụ

Khí bụi Khí sạch

Hình 2.10: xiclon

Nguyên lý hoạt động

• Nhờ ống dẫn 1 lắp theo phương tiếp tuyến, không khí sẽ có chuyển động xoáy ốc bên trong thân hình trụ của xiclon

• Khi chạm vào ống đáy hình phễu, dòng không

chuyển đông xoáy ốc để rồi cuối cùng theo ống

5 thoát ra ngoài

Nguyên lý hoạt động

• Trong dòng chuyển động xoáy ốc, các hạt bụi

xu hướng tiến dần về phía thành ống của thân hình trụ rồi chạm vào đó  mất động năng và rơi xuống đáy phễu Trên ống xả 4 người ta có lắp van 6 để xả bụi vào thùng chứa

27THIẾT BỊ LỌC BỤI

Các yếu tố ảnh hưởng

• Ảnh hưởng của độ rỗng của lưới lọc

• Ảnh hưởng của vận tốc khí đi qua lưới lọc

• Ảnh hưởng của đường kính sợi vật liệu lọc

• Ảnh hưởng của kích thước hạt bụi.

THIẾT BỊ LỌC BỤI TAY ÁO

Lưới lọc bằng túi vải

gồm nhiều túi vải dệt từ

các loại sợi khác nhau

như sợi len, gai, sợi

bông vải, sợi thuỷ tinh

lồng vào khung lưới

Nguyên tắc hoạt động

Khí cần lọc được đưa vào phễu chứa bụi rồi theo các ống túi vải đi từ trong ra ngoài hoặc từ ngoài vào trong  đi vào ống góp khí sạch và thoát ra ngoài

• L2 - lưu lượng khí thổi giũ bụi, m 3 /ph có thể nhận q -

năng suất lọc đơn vị của vải lọc, m 3 /m 2 ph

2 2

2

1 2

q

L

L S

S

TÍNH TOÁN

Trị số q tuỳ thuộc vào loại vải lọc

Vải lọc Len hoặc vải

bông sợi Vải bằng sợi tổng hợp Vải bằng sợi thuỷ tinh

Năng suất lọc đơn vị

q, m 3 /m 2 ph 0.6 ÷ 1.2 0.5 ÷ 1 0.3 ÷ 0.9

Khí sạch

1 2 3

Hình 2.13 Thiết bị lọc bụi tĩnh điện dạng ống

1- Điện cực lắng; 2- Điện cực quầng sáng;

3- Khung; 4- Bộ phận giũ bụi; 5- Cách điện.

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

• Dây kim loại được cách

điện hoàn toàn với các bộ

phận xung quanh tại vị trí

loại va bọc xung quanh

cực âm và được nối đất

dưới điện thế cao mà dây

kim loại được nạp,

Những yếu tố ảnh hưởng

Hiệu quả lọc của thiết bị lọc bằng điện phụ

thuộc:

- chủ yếu vào kích thước của hạt bụi,

- cường độ của điện trường

- thời gian hạt bụi nằm trong vùng tác dụng của điện trường

XỬ LÝ BỤI BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT

Dựa trên nguyên lý tiếp

bằng thiết bị lọc kiểu ướt

có thể xem là đơn giản

nhưng hiệu quả rất cao.

ƯU ĐIỂM

• Dễ chế tạo, giá thành thấp nhưng hiệu quả lọc bụi cao

• Có thể lọc bụi có kích thước dưới 0,1μm

• Có thể làm việc với khí có nhiệt độ và độ ẩm cao

mà một số thiết bị lọc bụi khác không thể đáp ứng được như bộ lọc túi vải, bộ lọc bằng điện

• Không những lọc bụi mà còn lọc được khí độc hại bằng quá trình hấp thụ,  còn được sử dụng như thiết bị làm nguội và làm ẩm khí mà trong nhiều trường hợp trước thiết bị lọc bụi bằng điện phải cần đến nó

XỬ LÝ BỤI BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT

• Trường hợp khí thải có chứa chất ăn mòn cần bảo vệ thiết bị và hệ thống đường ống bằng sơn chống gỉ hoặc phải chế tạo thiết bị và đường ống bằng vật liệu không han gỉ.

XỬ LÝ BỤI BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT

• Vận tốc dòng khí trong thiết bị khỏang 0.6

÷1.2 m/s nếu vận tốc khí lớn hơn nước có thể bị dòng khí mang theo nhiều mà tấm chắn nước không đủ khả năng để cản lại

XỬ LÝ BỤI BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT

BUỒNG PHUN – THÙNG RỬA KHÍ RỖNG

Cấu tạo: gồm một thùng tiết

diện tròn hoặc chữ nhật bên

Nguyên lý hoạt động:

Khí đi từ dưới lên xuyên qua lớp vật liệu rỗng, khi tiếp xúc với bề mặt ướt của lớp vật liệu rỗng bụi sẽ bám lại ở đó còn khí sạch thoát ra ngoài

Một phần bụi bị nước cuốn trôi xuống thùng chứa và được xả dưới dạng bùn Định kỳ người ta sẽ rửa lớp vật liệu rỗng

XỬ LÝ BỤI BẰNG PP ƯỚT

THÁP RỬA KHÍ

Nhược điểm

Khi vận tốc khí cao thì thiết bị này không hoạt động được do có hiện tượng sặc nước (nước bị thổi ngược trở lên và có thể dâng trào vào đường ống thoát khí sạch)

XỬ LÝ BỤI BẰNG PP ƯỚT

THÁP RỬA KHÍ

từ dước lên trên qua đĩa đục

lỗ, làm cho lớp nước sủi bọt

Bụi trong khí tiếp xúc với bề

mặt của bong bóng nước và

bị giữ lại rồi theo nước chảy

xuống thùng chứa

XỬ LÝ BỤI BẰNG PP ƯỚT

THIẾT BỊ LỌC KHÍ

Đĩa đục lỗ dùng trong thiết bị là lỗ tròn có đường kính do = 4÷8mm hoặc rãnh song song có bề rộng b = 4÷5 mm.

Diện tích sống của đĩa nằm trong khoảng 0.2÷0.25m2/m2

Khi sử dụng thiết bị với mục đích vừa lọc bụi vừa làm nguội khí thì diện tích sống của đĩa có thể lên đến 0.4÷0.5m2/m2.

XỬ LÝ BỤI BẰNG PP ƯỚT

THIẾT BỊ LỌC KHÍ

chất khí trong chất lỏng khi chúng tiếp xúc với nhau

Cơ cấu của quá trình này có thể chia làm 3 bước:

dẫn tới sự cân bằng năng

lượng giữa các phân tử

vào chất lỏng hấp thụ, cần phải trao đổi các phân tử qua vùng ranh giới gọi là lớp biên (màng, phim).

Các phân tử đi qua lớp biên từ hai phía, một số

từ phía chất khí, một số từ phía chất lỏng

I – XỬ LÝ KHÍ THẢI BẰNG PP

HẤP THỤ

Cường độ trao đổi chất từ pha này sang pha kia là tỉ

lệ thuận theo diện tích tiếp xúc và thế năng trao đổi chất với hệ số tỉ lệ k được gọi là hệ số trao đổi chất.

I – XỬ LÝ KHÍ THẢI BẰNG PP

HẤP THỤ

lớn càng tốt giữa hai pha khí và lỏng Có thể phân chia làm

4 loại chính sau:

• Buồng phun, tháp phun: trong đó chất lỏng được phun thành giọt nhỏ trong thể tích rỗng của thiết bị và cho dòng khí đi qua.

bong bóng đi qua lớp chất lỏng Quá trình phân tán khí có thể thực hiện bằng cách cho khí đi qua tấm xốp, tấm đục lỗ hoặc bằng cánh khuấy

cơ học

• Thiết bị hấp thụ kiểu sủi bọt: khí đi qua tấm đục

lỗ bên trên có chứa lớp nước mỏng

• Thiết bị hấp thụ có lớp đệm bằng vật liệu rỗng Chất lỏng được tưới trên lớp đệm rỗng và chảy xuống dưới tạo ra bề mặt ướt của lớp đệm để dòng khí tiếp xúc khi đi qua

các loại khí độc hại khác nhau

• Trong kỹ thuật xử lý khí thải bằng phương pháp hấp thụ, nước là loại chất hấp thụ sẳn có, giá rẻ

và thuận tiện nhất

• Tuy nhiên nước chỉ hấp thụ được một số ít loại khí độc hại, hơn nửa mức độ hấp thụ vật lý của nước cũng bị hạn chế

NO Dd FeCl2, FeSO4, Na2SO3, Na2S2O3, NaHCO3, NaHSO3.

SO2 Nước, dd nước:Na2SO3 (18%÷25%), NH4OH (5÷15%), Ca(OH)2

(15÷20%), NaOH (15÷25%), KOH, (NH4)2SO3 (20÷25%), ZnSO3,

K2CO3, CaCO3, MgO, ZnO, dd xiliđin- nước 1:1, (CH3)2C6H3NH2

÷nước, đimetylanilin C6H5N(CH3)2

H2S Dd nước Na2CO3 + Na3AsO4 (Na2HASO3); dd nước AsO3 (8÷10g/l) +

NH3(1.2÷1.5g/l) + (NH4)3AsO3 (3.5÷6g/l); dd monoetanolamin (10 ÷ 15%); dd K3PO4 (40 ÷ 50%), NH4OH, K2CO3, Na2CO3, CaCN2

CO Nitơ lỏng, dd [Cu(NH3)]n, COCH

CO2 Dd Na2CO3, K2CO3, NaOH, KOH, Ca(OH)2, NH4(OH), etanolamin RNH2,

• Trong quá trình đó các phân tử chất khí ô nhiễm trong khí thải bị giữ lại trên bề mặt của vật liệu rắn

Quá trình hấp phụ được sử dụng rộng rãi để

khử ẩm trong không khí hoặc trong môi trường khí nói chung, khử khí độc hại và mùi trong khí thải, thu hồi các loại hơi, khí có giá trị lẫn trong không khí hoặc trong khí thải

• Chất khí ô nhiễm không cháy hoặc khó cháy.

• Chất khí cần khử có giá trị và cần thu hồi.

• Chất khí ô nhiễm có nồng độ thấp trong khí thải mà các quá trình khử khác không thể áp dụng được.

Hấp phụ là quá trình tỏa nhiệt lượng nhiệt tỏa ra phụ thuộc vào cường độ liên kết phân tử và tương đương với entanpy (nhiệt) ngưng tụ của hơi, khí Lượng nhiệt đó nằm trong khoảng từ 2

÷20kJ/g.mol

suất riêng của chất khí cần hấp phụ hay thay đổi

nhiệt độ , khí đã bị hấp phụ nhanh chóng được nhả ra

mà bản chất hóa học của nó không hề bị thay đổi.

- Tính thuận nghịch của quá trình vật lý có ý nghĩa

đặc biệt quan trọng khi cần thu hồi chất bị hấp phụ

có giá trị hoặc khi cần hoàn nguyên chất hấp phụ đã

bão hòa.

•Lượng khí bị hấp phụ giảm rất nhanh khi nhiệt

độ tăng và tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt của chất hấp phụ

•- Tốc độ hấp phụ diễn ra rất nhanh

Một số đặc điểm khác biệt giữa hấp phụ hóa học so với hấp phụ vật lý:

- Hấp phụ hóa học là quá trình không thuận nghịch.

- Khi cần giải thoát khí đã bị hấp phụ trong quá trình hấp phụ hóa học thì bản chất hóa học của khí bị thay đổi.

- Lực liên kết mạnh hơn nhiều so với lực liên kết trong hấp phụ vật lý Do đó, lượng nhiệt tỏa ra nhiều hơn.

quản li ti nằm bên trong khối vật liệu.

• VD- than hoạt tính có bề mặt hiệu quả 105–106

m 2 /kg

VD- than hoạt tính có ái lực mạnh với hydrocacbon, trong lúc silicagel có tính hút nước rất mạnh Than hoạt tính và silicagel đều

có khả năng phục hồi (hoàn nguyên)

Vật liệu hấp phụ có thể được chia thành 3 nhóm chính:

• Vật liệu không có cực: trên bề mặt cuả chúng xảy ra chủ yếu là hấp phụ vật lý

• Vật liệu có cực: trên bề mặt cuả chúng xảy ra quá trình hấp phụ hóa học nhưng không làm thay đổi cấu trúc phân tử chất bị hấp phụ cũng như cấu trúc bề mặt của vật liệu hấp phụ.

Với những đặc điểm về đường

kính mao quản than hoạt tính

• Bề mặt tiếp xúc của silicagel là 600m 2 /g.

• Chất hấp phụ phân cực ưa nước

Ưu điểm:

• Không dễ cháy.

• Chi phí hoàn nguyên thấp hơn các chất

hấp phụ khoáng chất khác.

• Độ bền cơ học (chịu mài mòn, chịu nén)

tương đối cao.

• Giá thành thấp khi sản xuất nhiều.

• Đảm bảo thời gian chu kỳ làm việc thích hợp.

• Có xử lý sơ bộ đối với khí thải để loại bỏ các chất không thể hấp phụ được.

• Xử lý làm giảm bớt nồng độ ban đầu của chất cần khử trong khí thải để bảo vệ lớp vật liệu hấp phụ khỏi

bị quá tải.

HOÀN NGUYÊN VẬT LIỆU HẤP PHỤ

• Hoàn nguyên bằng nhiệt

• Hoàn nguyên bằng áp suất

• Hoàn nguyên bằng khí trơ

Trong các phương pháp trên thì phương pháp nhiệt bằng hơi

nước được áp dụng rộng rãi nhất với lý do đơn giản, ít tốn kém

và hiệu quả cao.

ô nhiễm không cháy được lại rất bé, đặc biệt là những chất có mùi khó chịu.

- Phân huỷ được hoàn toàn các chất ô nhiễm

cháy được khi thiết bị thiêu đốt được thiết kế

- Có khả năng thích ứng đối với sự thay đổi vừa

phải của lưu lượng khí thải cũng như nồng độ chất ô nhiễm trong khí thải

- Có khả năng thu hồi, tận dụng được nhiệt thải

ra trong quá trình thiêu đốt

– Có khả năng làm phức tạp thêm vấn đề ô nhiễm không khí khi trong các chất ô nhiễm

hydrocacbon cần thiêu đốt ngoài các nguyên tố

C, H, O… còn chứa cả những hợp chất của clorin, nitơ, lưu huỳnh.

xử lý Việc cấp thêm nhiêu liệu bổ sung có khả năng gây trở ngại cho quá trình vận hành thiết bị.

• Phần lớn các chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC - Volatile Ogranic Compounds) cũng thuộc loại chất ô nhiễm cần xử lý bằng phương pháp thiêu đốt

• Những hợp chất nêu trên khi cháy sẽ tạo thành các sản phẩm cháy không hoặc ít độc hại hơn so với bản thân chúng.

và cũng là chất có khả năng gây ung thư đã được biến thành CO2 ít độc hại.

2 2

2

CO  

O H CO

O H

O S

2



Thiêu đốt có buồng đốt được

áp dụng rộng rãi đối với các

loại khí thải có chứa chất ô

nhiễm dạng khí, hơi, sol khí

cháy được với nồng độ tương

đối thấp.

• Thời gian lưu phụ thuộc vào lưu lượng khí thải, kích thước buồng đốt và được xác định sau khi nhiệt độ khí thải đạt giá trị quy định

Nhiệt độ làm việc trong buồng đốt thay đổi

tuỳ theo chất ô nhiễm trong khí thải

• Nhiệt độ làm việc của buồng đốt có xúc tác thường nằm trong khoảng từ 200 ÷ 460oC và cũng tuỳ thuộc vào loại chất ô nhiễm cần oxy hoá

Toluol, metyl etyl

keton, xylol, ancol… 530 ÷ 730 260 ÷ 460

Các chất béo có nguồn

gốc động vật 530 ÷640 260 ÷ 370

Các chất thải trong công

nghiệp hóa chất như:

cacbon oxit, etylen,

oxit etylen,

propylen…

480 ÷ 670 200 ÷ 400

• Hiệu quả oxi hoá đạt từ 95 ÷98% và do đó khí thải thoát

ra ngoài từ buồng đốt có xúc tác chủ yếu là khí CO2, hơi nước và khí nitơ

Al2O3, từ đó ta có chất xúc tác Pt/Al2O3 ngoài ra các oxit sau đây cũng có đặc tính xúc tác đối với quá trình oxi hoá: Co3O4, CoO.Cr2O3, MnO2, LaCoO2 và CuO

Trong nhiều trường hợp vật liệu xúc tác còn được chế tạo thành tấm như tấm lưới lọc bụi hoặc thành đơn nguyên gồm nhiều thanh hình trụ x ếp theo dãy so le nhau để tạo lối dích dắc đối với luồng khí cần xử lý

BÀI GIẢNG

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAI

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM VÀ MÔI TRƯỜNG

- -KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC CẤP

GV: LÝ THUẬN AN

1 Các thông số đánh giá chất lượng nước cấp

2 Keo tụ và tạo bông

CÁC THÔNG SỐ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC CẤP

Nước ngầm tương đối ổn định (17 – 27 0 C)

Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước

2

Nước sông: hàm lượng này dao động rất lớn:

20 – 5000 mg/l, có khi lên đến 30.000mg/l

– nước thải công nghiệp hoặc

– do sự phát triển của rong, rêu, tảo

Đơn vị đo độ màu thường dùng là platin –coban

Các chỉ tiêu về lý học (tt)