Đồ án Thiết kế xử lý ô nhiễm không khí cho lò đốt chất thải rắn y tế- đại học thủy lợi

Xử lý chất thải y tế bằng phương pháp tiêu hủy ở nhiệt độ cao (1050 – 11000C) là giảm thể tích chất thải đến 95% và tiêu diệt hết các mầm bệnh có trong chất thải y tế. Lò đốt rác thải y tế xử lý gồm 2 giai đoạn chính: Qúa trình đốt chất thải: Ở giai đoạn này chất thải được đốt cháy tạo thành tro và khói lò. Một phần tro nằm dưới dạng xỉ sẽ được tháo ra ở đấy lò, một phần dưới dạng bụi sẽ được cuốn theo khói lò. Xử lý khói lò: Khói sinh ra trong lò đốt có nhiệt độ cao 11000C chứa bụi, những khí ô nhiễm như SO2, NOx, CO2, CO … trước khi thải vào khí quyển, khói cần được xử lý để hạ nhiệt độ, loại bớt bụi và khí độc. Đảm bảo những yêu cầu tối thiểu của khói thải vào môi trường.

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 4

MỞ ĐẦU 5

1 Đặt vấn đề 5

2 Mục tiêu đề tài 5

3 Nội dung đồ án 5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI RẮN Y TẾ VÀ CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP ĐỐT 6

1.1 Tổng quan về các bệnh viện và cơ sở khám chữa bệnh trong nước 6

1.2 Chất thải rắn y tế 7

1.2.1 Định nghĩa 7

1.2.2 Phân loại chất thải rắn y tế 8

1.2.3 Thành phần chất thải rắn y tế 8

1.2.4 Nguồn phát sinh chất thải rắn y tế 9

1.2.5 Lượng phát sinh chất thải rắn y tế 10

1.2.6 Các vấn đề môi trường và sức khỏe 11

1.2.6.1 Các vấn đề môi trường 11

1.2.6.2 Ảnh hưởng của chất thải rắn tới sức khỏe con người 11

1.3 Các phương pháp xử lý chất thải rắn 12

1.3.1 Phương pháp đốt 12

1.3.2 Phương pháp hấp 12

1.3.3 Phương pháp sử dụng hóa chất 12

1.3.4 Phương pháp sinh học 12

1.3.5 Phương pháp sử dụng chất phóng xạ 13

1.3.6 Phương pháp sử dụng lò vi sóng 13

1.4 Thông số thiết kế 13

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN DÂY CHUYỀN XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ & TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH 15

2.1 Lựa chọn dây chuyền xử lý 15

2.1.1 Lý thuyết quá trình hình thành khói thải 15

2.1.2 Phương pháp xử lý khí thải 15

2.1.2.1 Phương pháp hấp thụ 15

2.1.2.1.1 Khái niệm và phân loại 15

2.1.2.1.2 Cơ chế 16

2.1.2.1.3 Chất hấp thụ 16

2.1.2.3 Phương pháp đốt 18

2.2 Lựa chọn khí xử lý 18

2.3 Chọn dung môi hấp thụ HCl 18

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XỬ LÝ 20

3.1 Thông số thiết kế 20

3.2 Tính toán tháp mâm 20

3.2.1 Tính số mâm của tháp 20

3.2.1.1 Đường cân bằng 20

3.2.1.2 Đường làm việc 20

3.2.1.3 Xác định số mâm lý thuyết 22

3.2.2 Đường kính tháp 23

3.2.3 Chiều cao tháp 25

3.2.4 Thiết kế lỗ trên mâm 26

3.2.5 Trở lực của tháp 26

3.2.6 Tính toán cơ khí và các thiết bị phụ trợ 28

3.2.6.1 Chiều dày thân 28

3.2.6.2 Đáy và nắp thiết bị 30

3.2.6.3 Ống dẫn nhập tháo liệu 31

3.2.6.4 Tính toán ống chảy chuyền 32

3.2.6.5 Tính toán mặt bích và bulong nối bích 32

3.2.6.6 Khối lượng tháp 34

3.2.6.7 Chân đỡ thiết bị 35

CHƯƠNG IV: BÓC TÁCH VÀ DỰ TOÁN 36

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 38

TÀI LIỆU THAMKHẢO 39

DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG DANH MỤC BIỂU ĐỒ

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới các thầy cô giáo trong khoa Môitrường đặc biệt là các thầy cô Bộ môn Kỹ thuật môi trường và thầy giáo Nguyễn ThếHùng đã tạo điều kiện hướng dẫn, giúp đỡ để em hoàn thành đồ án môn học Quá trìnhlàm đồ án em đã cố gắng tập trung và hoàn thành tiến độ tốt nhất có thể, tuy nhiên dokiến thức và năng lực có hạn nên đồ án vẫn còn sai xót Kính mong các thầy cô giáochỉ bảo để bài đồ án của em được tốt hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

MỞ ĐẦU

Bảo vệ môi trường không là vấn đề mới nhưng đây vẫn là chủ đề sẽ còn đượcnhắc lại nhiều lần trong thời gian tới, nhất là khi cả thế giới đang hướng tới xu thế pháttriển bền vững Vấn đề môi trường đang được coi trọng hơn bao giờ hết Tác nhân gây

ô nhiễm môi trường chủ yếu do hoạt động của con người gây ra, trong đó tác nhân hóahọc là nhân tố chính Nền kinh tế càng phát triển thì chất lượng cuộc sống ngày càngđược cải thiện, kéo theo đó là sự gia tăng về nhu cầu chăm sóc sức khỏe của ngườidân Hệ quả của nó là sự gia tăng rác thải y tế, đặc thù của chất thải y tế nói chung vàchất thải rắn y tế nói riêng là hầu hết không thể tái sử dụng được do tiềm ẩn nguy cơmầm bệnh cao Vì vậy nhất thiết phải xử lý các chất thải trên trước khi thải bỏ ra ngoàimôi trường Bên cạnh việc tái chế, tái sử dụng chất thải rắn, hàng loạt biệt pháp xử lý

đã được áp dụng như biện pháp chôn lấp, ủ sinh học… Tuy nhiên nếu chỉ áp dụng biệnpháp xử lý truyền thống, chuyển chất thải rắn vào trong môi trường đất sẽ ảnh hưởngđặc biệt nghiêm trọng tới chất lượng môi trường mà trước hết là môi trường đất, nướcmặt và nước ngầm xung quanh khu vực trôn lấp Phương pháp xử lý chất thải rắn phổbiến nhất hiện nay và đang được nước ta áp dụng rộng rãi là phương pháp đốt Tuynhiên phương pháp này cũng phát sinh nhiều vấn đề nan giải đặc biệt là việc phát sinhcác khí thải từ lò đốt Trong phạm vi đồ án môn học em lựa chọn chất thải rắn y tế làm

đối tượng nghiên cứu với đề tài “Thiết kế xử lý ô nhiễm không khí cho lò đốt chất

thải rắn y tế”.

Thiết kế hệ thống xử lý ô nhiễm không khí cho lò đốt chất thải rắn đảm bảo chấtlượng không khí đầu ra đạt quy chuẩn xả thải theo QCVN 02:2010/BTNMT – Quychuẩn kỹ thuật quốc gia về lò đốt chất thải rắn y tế

Đánh giá tổng quan về ngành y tế, ảnh hưởng của chất thải rắn y tế tới môitrường và sức khỏe con người Đồng thời, đề xuất và lựa chọn biện pháp cũng như dâychuyền công nghệ xử lý khí thải của lò đốt, tính toán và thiết kế các hạng mục của hệ

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI RẮN Y TẾ VÀ CƠ SỞ PHƯƠNG

PHÁP ĐỐT

Theo thống kê của Bộ Y tế năm 2011, cả nước có khoảng 11 bệnh viện đa khoatuyến trung ương, 25 bệnh chuyên khoa tuyến trung ương, 743 bênh viện đa khoatuyến tỉnh/thành phố, 239 bệnh viện chuyên khoa tuyến tỉnh/thành phố, 595 bệnh viện

đa khoa quận/huyện/thị xã và 11.810 trung tâm y tế các cấp cùng 88 trung tâm/nhàđiều dưỡng/bệnh viện tư nhân (báo cáo môi trường quốc gia, 2011), đã được để cậpbởi (Cục Khám chữa bệnh – Bộ Y tế, 2009)

Bên cạnh đó điều kiện chăm sóc sức khỏe tại các cơ sơ y tế ngày càng tăng, mức

độ đáp ứng nhu cầu chữa trị trong cả nước tăn rõ rệt từ 17,7 giường bệnh/1vạn dân,đến năm 2009 là 22 giường bệnh/1vạn dân

Hình 1.1:Sự phát triển của các điều kiện chăm sóc sức khỏe

Nguồn: Báo cáo môi trường quốc gia, 2011

1.2.1 Định nghĩa

Chất thải là sản phẩm được phát sinh trong quá trình sinh hoạt của con người, sảnxuất công nghiệp, nông nghiệp, thương mại, du lịch, giao thông, sinh hoạt tại các giađình, trường học, các khu dân cư, nhà hàng, khách sạn Ngoài ra còn phát sinh tronggiao thông vận tải như khí thải của các phương tiện giao thông đường bộ, đường thủy,

… Chất thải là kim loại, hóa chất và từ các loại vật liệu khác (Nguyễn Xuân Nguyên

Dựa theo trạng thái của chất thải có thể phân chất thải làm ba loại chính: chất thảitrạng thái rắn, chất thải trạng thái dạng lỏng và chất thải trạng thái khí Trong đó, chấtthải trạng thái rắn hay còn gọi là chất thải rắn là những chất thải sinh hoạt, chất thải tạicác nhà máy chế tạo máy móc, vật liệu xây dựng,… Chất thải rắn bao gồm kim loại,thủy tinh, nhựa, vật liệu xây dựng, …

Chất thải rắn y tế được định nghĩa trong Quyết định 43/2007/QĐ-BYT bao gồmtất cả chất thải rắn được thải ra từ các cơ sở y tế Định nghĩa chất thải rắn y tể của Tổchức Y tế Thế giới – WHO thêm vào đó là bao gồm cả những chất thải có nguồn gốc

từ các nguồn nhỏ hơn như được tạo ra trong quá trình chăm sóc sức khỏe tại nhà (lọcmáy, tiêm…) Chất thải rắn y tế nguy hại là chất thải rắn y tế chứa yếu tố nguy hại chosức khỏe con người và môi trường như dễ lây nhiễm, gây độc, phóng xạ, dễ cháy, dễ

nổ, dễ ăn mòn hoặc có đặc tính nguy hại khác nếu những chất thải này không đượctiêu hủy an toàn (Nguyễn Thị Vân Anh, 2011)

1.2.2 Phân loại chất thải rắn y tế

Khoảng 75-90% chất thải bệnh viện là chất thải thông thường, tương tự như chấtthải sinh hoạt, không có nguy cơ gì Căn cứ vào các đặc điểm lý học, hóa học, sinh học

và tính chất nguy hại, chất thải rắn trong cơ sở y tế được phân thành 5 nhớm:

Nhóm 1: chất thải lây nhiễm

Nhóm 2: chất thải hóa học nguy hại

Nhóm 3: chất thải phóng xạ

Nhóm 4: Bình chứa áp suất

Nhóm 5: chất thải thông thường

Trong đó nhóm 1, nhóm 2, nhóm 3, nhóm 4 là chất thải rắn nguy hại chiếmkhoảng 10-25% thành phần

1.2.3 Thành phần chất thải rắn y tế

Chất thải rắn ngành y tế có nhiều đặc thù so với chất thải rắn của các ngành khác,mỗi đơn vị, phòng khoa khác nhau thì chất thải rắn cũng có đặc điểm riêng Thànhphần chất thải rắn y tế rất đa dạng, có cả thành phần hữu cơ, vô cơ, chất rắn nhiễmphóng xạ… trong đó chiếm tỷ lệ nhiều nhất là các chất hữu cơ với 52% Các thànhphần này có thể phân loại tại nguồn được và phải tiến hành phân loại mới có biện pháp

xử lý phù hợp

xươngGiấy các loại

Kim loại, vỏ hộp Thủy tinh, ống kiêm, chai

lọ thuốc, bơm kim tiêm nhựa

Bệnh phẩm

Nguồn: Báo cáo môi trường quốc gia, 2011

Trong thành phần chất thải rắn y tế có bao gồm chất thải rắn y tế nguy hại Thành phầncủa chất thải rắn y tế nguy hại chủ yếu là các chất thông thường, chất lây nhiễm, cácchất hóa học chất phóng xạ chiểm tỷ lệ nhỏ hơn hoặc bằng 1% Hiện nay ở một sốbệnh viên, trung tâm khám chữa bệnh lớn đã đầu từ trang thiết bị xử lý, chủ yếu sửdụng phương pháp đốt

1.2.4 Nguồn phát sinh chất thải rắn y tế

Nguồn phát sinh chất thải rắn y tế chủ yếu là bệnh viện và các cơ sở y tế khácnhư trạm xá, trung tâm vận chuyển cấp cứu, phòng khám sản phụ khoa, nhà hộ sinh,các trung tâm nghiên cứu y học… Trong đó chủ yếu là ở khu vực phẫu thuật, xétnghiệm và bào chế dược

Bảng 1.1:Nguồn phát sinh các loại chất thải rắn đặc thù từ hoạt động y tế

Nguồn: Báo cáo môi trường quốc gia, 2011

1.2.5 Lượng phát sinh chất thải rắn y tế

Chất thải rắn y tế ngày càng tăng do hệ quả của việc gia tăng số lượng các cơ sở

y tế và các sản phẩm dùng trong y tế Bên cạnh đó việc bùng nổ dân số và tăng cườngchất lượng các dịch vụ phúc lợi giúp người dân ngày càng được tiếp cận với các dịch

vụ y tế nhiều hơn Tính trung bình trên cả nước từ năm 2009-2010 mỗi ngày cókhoảng 100-140 tấn chất thải rắn y tế trong đó có 16-30 tấn chất thải y tế nguy hại cần

xử lý (Báo cáo môi trường quốc gia, 2011)

Bảng 1.2:Khối lượng chất thải rắn y tế của một số địa phương năm 2009

Loạ

i đôthị

Tỉnh/

TP

LượngCTR y tế(tấn/năm)

Loạ

i đôthị

Tỉnh/TP Lượng

CTR y tế(tấn/năm)Tỉn

BạcLiêu

134,8 Tỉn

h cóđôthịloạiIII

QuảngTrị

Nam

602,25

Nguồn: Báo cáo môi trường 2011

1.2.6 Các vấn đề môi trường và sức khỏe

1.2.6.1 Các vấn đề môi trường

Theo thống kê của Bộ y tế năm 2011, trên phạm vi toàn quốc lượng chất thải rắn

y tế nguy hại được xử lý đạt tiêu chuẩn chiếm 68% tổng khối lượng phát sinh chất thảirắn nguy hại trên toàn quốc Còn lại, khoảng 32% chất thải rắn y tế được xử lý nhưngkhông đạt tiêu chẩn, trở thành nguồn phát sinh chất ô nhiễm đặc biệt nghiệm trọng.Việc xả thải các chất lâm sàng bừa bãi, không phân loại để tách ra xử lý riêng mà hợpchung với chất thải rắn thông thường có thể tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm nguồn nước, cụthể là làm tăng chỉ số BOD trong nước Ngoài ra quá trình vận hành của lò đốt còn xảthải ra môi trường khí nghiều chất ô nhiễm như bụi, các khí HCl, SO2, CO, NOx,dioxin, kim loại nặng…

1.2.6.2 Ảnh hưởng của chất thải rắn tới sức khỏe con người

Chất thải rắn có thể làm gia tăng sự lan truyền các loại bệnh tật có nguồn gốc từruồi, muỗi… Phơi nhiễm chất thải rắn y tế tăng thêm nguy cơ bệnh tật hoặc thươngtích do các vật sắc nhọn như bơm, kim tiêm Bên cạnh đó khi tiếp xúc với vi sinh vậtgây bệnh trong các mẫu bệnh phẩm, giúp các vi sinh vật có hại dễ dàng xâm nhập vào

cơ thể người, động vật qua đường hô hấp, đường tiêu hóa hoặc do các vết thươngngoài da, gây nhiễm trùng vết thương, xuất hiện hiện tượng kháng hóa chất của vikhuẩn…

Dư lượng hóa chất trong chất thải không qua xử lý gây độc, tổn thương tế bào,cũng có thể gây chóng mặt, buồn nôn, đau đầu hoặc viêm da Ví dụ điển hình là cácthuốc điều trị ung thư.

Chất thải phóng xạ tác động tới sức khỏe con người tùy thuộc vào thời gian tiếpxúc, thời gian ngắn chỉ gây đau đầu chóng mặt, buồn nôn thời gian dài có thể gây nênđột biến gen

Ngoài ra chất thải rắn y tế còn tiềm ẩn nguy cơ của các vật sắc nhọn (chất thải lâynhiễm), có thể gây thương tích cho những người thường xuyên phải tiếp xúc với nó,làm tăng nguy cơ mắc các bệnh truyền nhiễm

1.3.1 Phương pháp đốt

Sử dụng nhiệt năng biến rác thải thành khí CO2 và nước dưới tác dụng của nhiệt

độ cao, khoảng 1000 độ C Ưu điểm của phương pháp này là tiệt trùng được rác thải y

tế và giảm 90% khối lượng rác thải y tế Tuy nhiên nhược điểm của nó là tạo ra lượngtro bụi lớn và nhả nhiều khí độc hại như SO2, HCl, CO…

1.3.3 Phương pháp sử dụng hóa chất

Xử lý rác thải y tế bằng hóa chất tức là sử dụng hóa chất để loại bỏ sự độc hạicủa rác thải y tế, biến chúng thành rác thải thông thường Hóa chất được kết hợp vớinước nóng để khử trùng Ưu điểm của công nghệ là xử lý triệt để một số rác thải, tuynhiên nhược điểm là vẫn tạo ra những hiệu ứng phụ đối với phần rác thải sau xử lý

1.3.4 Phương pháp sinh học

Phương pháp sinh học là phương pháp thân thiện với môi trường nhất Quy trình

xử lý có sử dụng chất vi sinh để tiêu diệt vi trùng

1.3.5 Phương pháp sử dụng chất phóng xạ

Hình thức xử lý này chỉ phù hợp với một số loại rác thải đặc biệt Nguyên lý là

sử dụng chất phóng xạ nhằm tiêu diệt vi khuẩn, mầm bệnh Phương pháp này đòi hỏiphải cách ly để tránh ô nhiễm phóng xạ để đảm bảo an toàn cho người sử dụng

1.3.6 Phương pháp sử dụng lò vi sóng

Rác thải được nghiền và trộn với nước, sau đó dùng vi sóng xử lý, kết hợp vớiviệc nghiền rác thải khi xử lý giúp giảm 80% khối lượng rác thải Tuy nhiên phươngpháp này ít có hiệu quả đối với một số rác thải chứa hóa chất và thường áp dụng chonhững nơi có quy mô vừa và nhỏ

Bảng 1.3:Thông số thiết kế và thông số đầu ra

HCl(mg/Nm3)

Benzen(mg/Nm3)

CO(mg/Nm3) SO2(mg/Nm

3)

Dấu (-) không có trong quy chuẩn

Thông số đầu ra theo QCVN 02: 2012/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuộc quốc gia về lòđốt chất thải rắn y tế, áp dụng đối với lò đốt chất thải rắn được lắp đặt trong khuônviên của cơ sở y tế Theo số liệu trên, thông số thiết kế cao hơn rất nhiều so với thông

số đầu ra, vì vậy bắt buộc phải xây dựng hệ thống xử lý khí thải và bụi phù hợp

HCl CO SO20

Số lần vượt tiêu chuẩn

Biểu đồ 1.2: Biểu đồ số lần vượt ngưỡng cho phép của các khí phát sinh từ lò đốt rác

y tế

Từ thông số đầu vào và đầu ra của khí thải ta thấy tất cả thông số đều vượt quátiêu chuẩn cho phép Trong đó HCl vượt 4,5 lần, CO vượt 4,7 lần, SO2 vượt 3,3 lần.Riêng benzen quy chuẩn không quy định nồng độ tối đa cho phép Để giảm mức tối đatác hại của các chất thải đồng thời tăng hiệu quả của phương pháp lò đốt, bảo vệ môitrường điều tất yếu là cần có biện pháp xử lý khí thải phát sinh

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN DÂY CHUYỀN XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG

KHÍ & TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH

2.1 Lựa chọn dây chuyền xử lý

2.1.1 Lý thuyết quá trình hình thành khói thải

Để lựa chọn được phương pháp xử lý hiệu quả khói thải lò đốt chất thải rắn côngnghiệp cần nắm vững nguyên lý, nguồn gốc hình thành khói thải Chất ô nhiễm của lòđốt bao gồm bụi, tro xỉ và khí thải Tro, xỉ là sản phẩm chưa cháy hết của chất thải.Bụi từ buồng đốt chủ yếu là bụi vô cơ kích cỡ nhỏ, đường kính hạt bụi d<100μmm chiếm90% thành phần về khối lượng

Khí CO: Khi đốt cháy các chất hữu cơ, tùy theo lượng oxy sử dụng mà có thểsinh ra CO hay CO2 CO sinh ra khi phản ứng cháy diễn ra không hoàn toàn khi đó

2C + O2  2COKhí SO2: Khí này được tạo ra khi đốt chất thải và nhiên liệu chứa lưu huỳnh

CS2 + 3O2 CO2 + 2SO2 + QBenzen là một hydrocacbon thơm trong điều kiện bình thường là một chất lỏngkhông màu, mùi dịu ngọt dễ chịu, dễ cháy, khi cháy tạo ra khí CO2 và nước, đặc biệt

có sinh ra muội than

Hơi axit: Khi đốt chất thải có chứa Cl, Br thì tạo ra khí HCl, HBr

2.1.2.1 Phương pháp hấp thụ

2.1.2.1.1 Khái niệm và phân loại

Hấp thụ khí bằng chất lỏng là quá trình chuyển cấu tử khí từ pha khí vào trongpha lỏng thông qua quá trình hòa tan chất khí trong chất lỏng khi chúng tiếp xúc vớinhau Phương pháp hấp thụ gồm 2 loại: hấp thụ vật lý và hấp thụ hóa học Trong đóhấp thụ hóa học xảy ra do các phản ứng hóa học tạo thành, còn hấp thụ vật lý không cótương tác hóa học mà chỉ là quá trình thuận nghịch

2.1.2.1.2 Cơ chế

Cơ chế của phương pháp gồm ba giai đoạn: đầu tiên phân tử chất ô nhiễm ở thểkhí trong khối khí thải khuếch tán đến bề mặt dung dịch hấp thụ Sau đó chất khí đượchòa tan vào bề mặt dung dịch hấp thụ Giai đoạn cuối cùng, chất khí đã hòa tan trên bềmặt ngăn cách vào sâu trong lòng dung dịch hấp thụ

2.1.2.1.3 Chất hấp thụ

Lựa chọn chấp hấp thụ tùy thuộc vào bản chất, nồng độ khí ô nhiễm Nhìn chungchất hấp thụ đều có các tính chất như độ hòa tan chọn lọc nghĩa là hấp thụ chọn lọcmột hoặc một số chất khí, độ bay hơi tương đối thấp, tính ăn mòn thấp, độ nhớt nhỏ,chi phí phù hợp, ngoài ra chất hấp thụ còn có một số tính chất khác như nhiệt dungriêng, nhiệt độ đóng rắn, tạo tủa, độc hại…Một số chất hấp thụ phổ biến: nước, dungdịch bazo (KOH, NaOH, Na2CO3, K2CO3, CaCO3… , monoetanolamin, dietaolamin,trietanolamin…)

2.1.2.1.4 Một số thiết bị hấp thụ

 Tháp hấp thụ phun kiểu thùng rỗng

Nguyên lý làm việc: Trong tháp phun, chất lỏng được phun thành bụi mù (sương)

từ phía trên xuống, khí trong tháp phun đi từ dưới lên nhằm làm tăng diện tích tiếp xúc

và để nồng độ thực tế của chất cần hấp thụ trong pha khí giảm dần theo chiều từ dưới

đi lên và nồng độ chất bị hấp thụ trong pha lỏng được tăng dần từ trên đi xuống

Đặc điểm: Yêu cầu tốc độ dòng khí không được quá lớn (phải nhỏ hơn 1m/s) đểtránh hiện tượng chất lỏng bị cuốn theo khí ra ngoài Thiết bị hấp thụ thùng rỗng có ưuđiểm là đơn giản, chi phí đầu tư thấp, lực cản thủy động nhỏ và có thể sử dụng đối với

khí thải có độ nhiễm bẩn cao, chất lỏng dùng để hấp thụ có thể quay vòng cho nên tiếtkiệm được chất hấp thụ Tuy nhiên, nhược điểm của thiết bị thùng rỗng là khí thườngphân bố không dều trong toàn bộ tháp dẫn khí làm hiệu suất giảm.

 Tháp đệm

Cấu tạo: Được dùng phổ biến nhất Trong tháp, người ta thường nhồi các vật liệuđệm như ốc, sành sứ, lò so kim loại, vun than cốc để làm tăng diện tích tiếp xúc haipha

Nguyên lý làm việc: Chất lỏng được tưới trên bề mặt rỗng và chảy từ trên xuốngdưới tạo ra bề mặt ướt của lớp vật liệu đệm Khí được dẫn từ dưới đi lên tiếp xúc qua

bề mặt ướt đó, các chất ô nhiễm bị hấp thụ lại, khí sạch dẫn ra ngoài

Ưu điểm: Thiết bị này vận hành đơn giản, hiệu quả xử lý cao, giá thành thiết bịchấp nhận được

Nhược điểm: Vật liệu đệm dễ bị tắc nghẽn do tích tụ cặn, do đó làm tăng trở lựcquá trình hấp thụ, khó khăn trong việc vệ sinh vật liệu đệm và phân phối đều thiếtdung dịch hấp thụ khắp tiết diện tháp

 Tháp hấp thụ sủi bọt (giống tháp sủi bọt trong xử lý bụi)

Thường được sử dụng trong trường hợp tải lượng cao, áp suất khí phải lớn và quátrình hấp thụ có sự tỏa nhiệt, cần được làm lạnh Hấp thụ kiểu sủi bọt có nhược điểmlớn nhất là luôn có lớp bọt chiếm thể tích khá lớn trong thiết bị Việc chuyển của chấtlỏng gặp phải trở lực lớn Các nhà thiết kế đã có nhiều công trình làm giảm bớt nhữngnhược điểm trên để có thể sử dụng kiểu hấp thụ này trong công nghiệp vì nó có hệ sốchuyển khối rất cao Chiều cao lớp chất lỏng tăng sẽ làm tăng khả năng hấp thụ songđồng thời cũng tăng trở lực thiết bị Vì vậy, thông thường người ta không tăng lớp chấtlỏng 50 mm

Nhược điểm: khi thể tích khí vào thiết bị lớn có thể gây nên sự lôi cuốn cơ họccác giọt lỏng trong dòng hơi từ mâm dưới lên mâm trên làm giảm sự biến đổi nồng độtạo nên bơi quá trình truyền khối làm giảm hiệu xuất xử lý.

2.1.2.2 Phương pháp hấp phụ

Hấp phụ là phương pháp lôi cuốn phần tử khí hoặc hơi bởi bề mặt rắn Phươngpháp hấp phụ được ứng dụng rộng rãi trong xử lý khí thải các ngành công nghiệp, làmsạch tạp chất khí và hơi có tải lượng nhỏ nhưng độ độc cao

Nguyên tắc: chất khí bị hấp phụ lên trên bề mặt hoặc các mao quản của các chấtrắn Hiệu quả của quá trình phụ thuộc vào điều kiện phản ứng và diện tích bề mặt củachất rắn hấp phụ Chất ô nhiễm sau khi được hấp phụ có thể được tách riêng ra khỏichất hấp phụ để tái sử dụng, hoặc có thể thay thế chất hấp phụ Quá trình hoàn nguyênchất hấp phụ thường được thực hiện bằng hơi nước ở nhiệt độ, áp suất cao sau đó sấykhô Chất hấp phụ thường có diện tích bề mặt lớn, nhiều mao mạch Có đặc điểm phùhợp để hấp phụ cả khí vô cơ lẫn hữu cơ Một số chất hấp phụ tổng hợp được chế tạo đểhấp thụ một loại khí cụ thể, đòi hỏi nhiều nghiên cứu và thực nghiệm

Ưu điểm phương pháp: hiệu quả xử lý cao, dễ vận hành, xử lý được nhiều chất và

có thể thu hồi những chất độc hại, chất quý hiếm Tuy nhiên phương pháp hấp phụ cóchi phí vận hành cao, vật liệu hấp phụ cần được tái sinh thường xuyên Hiệu suất hấpthụ chịu ảnh hưởng bởi các thành phần hữu cơ, do các chất này có phân tử lượng lớn,khi được hấp phụ sẽ vít kín các mao quản của vật liệu hấp phụ

Thường được áp dụng đối với CO và Hydrocacbon Phương pháp được thực hiệncần thỏa mãn hai điều kiện: khí đưa vào đủ năng lượng duy trì sự cháy và khí thải rakhông độc Đối với khí đưa vào chưa đủ năng lượng phải có thêm năng lượng bổ sung:

Sử dụng chất xúc tác có hoạt tính (Pt, Pd), cung cấp nhiệt hoặc khí gas, xáo trộn trongquá trình cháy để cung cấp đủ oxi, tăng thời gian cháy

Phương pháp đốt khí thải được thực hiện bằng 3 cách: Sử dụng lò đốt, đốt trựctiếp, cháy nhờ xúc tác

NHẬN XÉT: Mỗi phương pháp đều có những ưu, nhược điểm riêng Phương

pháp hấp phụ đơn giản hơn nhưng hiệu suất xử lý không cao bằng phương pháp hấpthụ

Theo số liệu thiết kế cho ở bảng 1.3 HCl là khí có tải lượng ô nhiễm cao, gấp 4,5lần tiêu chuẩn cho trong khi đó khí SO2 có số lần vượt tiêu chuẩn ít hơn(3,3 lần) Vìvậy trong phạm vi đồ án môn học, em lựa chọn HCl làm đối tượng xử lý

HCl được hấp thụ bằng dung dịch kiềm và nước Dung dịch kiềm sử dụng có thể

là NaOH, Ca(OH)2 hoặc Na2CO3 để hấp thụ Sử dụng nước để hấp thụ HCl cho hiệusuất xử lý cao, tuy nhiên quá trình phun nước sẽ tạo sương mù và các giọt axit lỏnggây ăn mòn thiết bị và không an toàn khi hệ thống xử lý xảy ra sự cố Ca(OH)2 giáthành thấp, dễ tìm kiếm tuy nhiên hiệu suất xử lý thấp hơn NaOH vì vậy em lựa chọndung dịch nước kiểm để xử lý HCl là NaOH 10%

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XỬ LÝ

Thông số đầu vào:

Lưu lượng phát thải: 800 m3/hNồng độ HCl ban đầu: 225 mg/m3

Thông số đầu ra: Nồng độ HCl theo QCVN 02:2012/BTNMT: 50 mg/m3

Giả thuyết tính toán:

Nhiệt độ đầu vào của khí thải: 30oCNhiệt độ đầu vào của dung môi: 30oCNồng độ HCl đi ra: 50 mg/m3

3.2.1 Tính số mâm của tháp

Để xác định được số mâm của tháp, ta cần xây dựng đường cân bằng và đườnglàm việc của tháp Dựa vào biểu đồ và giá trị Xđ, Xc để xác định số lượng mâm lýthuyết Kết hợp với hiệu suất của mâm sẽ xác định được số mâm thực tế

H m p

1,532.1032,198 4,932.10

 Nồng độ cuối của hỗn hợp khí đi ra tháp mâm (Yc):

Lượng khí HCl đi ra khỏi tháp:

3

3

50.800.10

1,096( / ) 1,096.10 ( / )36,5

1,096.10

3, 404.1032,198 1,096.10

 Xc max: Thay Yđ = 1,532.10-4 vào phương trình đường cân bằng đã xâydựng ở trên ta được giá trị Xc max(kmol/kmol dung môi).

ax ax

2,895X2,895X

cm

cm cm