HIỆU QUẢ xử lý KHÍ THẢI từ QUÁ TRÌNH sản XUẤT THAN SINH HỌC (BIOCHAR) BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ VÀ HẤP PHỤ

Tuy nhiên quá trình làm TSH cũng tạo ra các chất khí gây ô nhiễm môi trường như: CO, CO2, NOx, bụi,… Xuất phát từ thực tiễn ấy, đề tài “Hiệu quả xử lý khí thải từ quá trình sản xuất than

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

HIỆU QUẢ XỬ LÝ KHÍ THẢI TỪ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT THAN SINH HỌC (BIOCHAR) BẰNG PHƯƠNG PHÁP

HẤP THỤ VÀ HẤP PHỤ

TĂNG VĂN NHỰT

2015

XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Cần Thơ, ngày 15 tháng 12 năm 2015

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TS PHẠM VĂN TOÀN

LỜI CẢM TẠ

Trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp, chúng tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp

và động viên của các cá nhân và tập thể Nhân đây, chúng con xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến gia đình đã quan tâm, ủng hộ chúng con về vật chất lẫn tinh thần trong quá trình thực hiện luận văn nói riêng và quá trình học tập tại trường Đại học Cần Thơ nói chung Chúng con luôn ghi nhớ công lao to lớn mà Cha, Mẹ đã giành cho chúng con, trong suốt cuộc đời sau này, chúng con sẽ luôn khắc sâu tình cảm đó

Xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Phạm Văn Toàn đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm quý báo để chúng tôi hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp này

Chân thành gửi lời cảm ơn đến quý Thầy/Cô Bộ môn Kỹ thuật Môi trường – Khoa Môi trường và Tài nguyên Thiên nhiên – Đại học Cần Thơ đã chỉ bảo, giúp đỡ chúng tôi trong suốt 4 năm qua và đã tạo điều kiện tốt nhất cho chúng tôi thực hiện luận văn tốt nghiệp này

Cuối cùng, xin cảm ơn đến các Anh/Chị và các bạn Bộ môn Kỹ thuật Môi trường đã hỗ trợ, động viên và cùng chúng tôi vượt qua thời gian khó khăn để hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp nay Sau này cho dù chúng ta có xa nhau nhưng tình bạn sẽ mãi mãi theo chúng ta đến hết cuộc đời này nhé Xin chúc các bạn trên đường đời gặp nhiều may mắn

và thành công sẽ đến với mỗi chúng ta

Mặc dù đã rất cố gắng hoàn thiện luận văn, nhưng do kiến thức và thời gian còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những sai sót, vì vậy chúng tôi mong nhận được sự góp ý quý báo của Thầy/Cô và các bạn

TĂNG VĂN NHỰT & PHẠM HỮU PHÁT

TÓM TẮT

Than sinh học (TSH) là thuật ngữ dùng để chỉ cacbon đen hay biochar, được tạo ra từ quá trình nhiệt phân các vật liệu hữu cơ trong môi trường không có hoặc nghèo ôxy để không xảy ra phản ứng cháy TSH có thể tạo ra từ nhiều loại phế phụ phẩm trong nông nghiệp khác nhau như rơm rạ, vỏ trấu, bã mía,… Sau mỗi vụ thu hoạch, một lượng lớn phế phụ phẩm nông nghiệp bị đốt cháy hoặc để phân hủy giải phóng một lượng lớn CO2,

CH4 vào khí quyển gây nên ô nhiễm khói bụi và hiệu ứng nhà kính (IPCC, 2007) Cacbon

từ quá trình nhiệt phân tạo than sinh học có trong vật liệu hữu cơ không bị mất đi hoàn toàn mà tồn tại ở dạng khó bị phân giải bởi các yếu tố môi trường của đất Sử dụng những vật liệu trên tạo TSH để bón vào đất không chỉ giảm ô nhiễm môi trường, mà còn giúp tăng cường trao đổi cation, khả năng giữ nước, dưỡng chất và bảo vệ vi khuẩn có lợi cho đất, tăng sức sản xuất của đất trồng, đảm bảo an ninh lương thực, giảm lượng phân bón vừa đóng vai trò như bể chứa cacbon tự nhiên trong môi trường đất Đặc biệt

nó rất dễ làm và chi phí thấp Tuy nhiên quá trình làm TSH cũng tạo ra các chất khí gây

ô nhiễm môi trường như: CO, CO2, NOx, bụi,… Xuất phát từ thực tiễn ấy, đề tài “Hiệu quả xử lý khí thải từ quá trình sản xuất than sinh học (biochar) bằng phương pháp hấp thụ và hấp phụ” đã được thực hiện nhằm mục đích giảm thiểu sự ô nhiễm không

khí, cũng như hạn chế được đáng kể khí gây hiệu ứng nhà kính, góp phần đảm bảo phát triển kinh tế bền vững cho địa phương Lò hầm than sinh học được gia công theo thông

số có sẵn và tiến hành thí nghiệm đánh giá hiệu quả xử lý khí thải từ lò hầm than sinh học theo hai phương pháp riêng biệt đó là phương pháp hấp thụ với dung dịch nước và hấp thụ bằng than hoạt tính Qua kết quả thí nghiệm cho thấy hai hệ thống xử lý chất ô nhiễm không đạt yêu cầu so với QCVN 19:2009/BTNMT Sau khi đánh giá hai hệ thống trên, đề tài sẽ tính toán, thiết kế lại một hệ thống hoàn toàn mới nhằm cải thiện hiệu quả

xử lý khí thải từ lò hầm than sinh học để đạt quy chuẩn xả thải theo QCVN 19:2009/BTNMT (cột B)

TRANG CAM KẾT KẾT QUẢ

Chúng tôi xin cam kết kết quả này được hoàn thành dựa trên các kết quả nghiên cứu của chúng tôi và các kết quả này chưa dùng cho bất cứ luận văn cùng cấp nào khác

Cần Thơ, ngày 15 tháng 12 năm 2015

SINH VIÊN THỰC HIỆN

TĂNG VĂN NHỰT PHẠM HỮU PHÁT

MỤC LỤC

XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN i

LỜI CẢM TẠ ii

TÓM TẮT iii

TRANG CAM KẾT KẾT QUẢ iv

MỤC LỤC v

DANH SÁCH BẢNG vii

DANH SÁCH HÌNH viii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT x

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu của đề tài 1

1.3 Phạm vi nghiên cứu 1

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2

2.1 Sơ lược về hầm than 2

2.1.1 Cách hầm than 2

2.1.2 Nguyên liệu hầm than 2

2.2 Sơ lược về than sinh học (biochar) 2

2.2.1 Khái niệm 2

2.2.2 Đặc điểm 3

2.3 Cơ sở khoa học của quá trình hầm than 3

2.3.1 Quá trình cháy 3

2.4 Tác hại của chất ô nhiễm sinh ra từ quá trình hầm than 4

2.4.1 Đối với người 4

2.4.2 Đối với động vật 9

2.4.3 Đối với thực vật 9

2.4.4 Đối với vật liệu 10

2.5 Các phương pháp xử lý bụi và khí thải 10

2.5.1 Một số phương pháp xử lý bụi 10

2.5.2 Một số phương pháp xử lý khí thải 17

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

3.1 Thời gian và địa điểm thực hiện 22

3.2 Nội dung thực hiện 22

3.3 Phương tiện và phương pháp thực hiện 22

3.3.1 Đối tượng và phương pháp nghiên cứu 22

3.3.2 Chuẩn bị nguyên liệu 24

3.3.3 Bố trí thí nghiệm 24

3.3.4 Các chỉ tiêu theo dõi 25

3.3.5 Phương pháp đo và phân tích mẫu 25

3.3.6 Phương pháp xác định bụi lơ lửng trong không khí 25

3.3.7 Công thức tính toán 27

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28

4.1 CẤU TẠO LÒ HẦM THAN SINH HỌC (BIOCHAR) 28

4.2 QUY TRÌNH HẦM THAN SINH HỌC 29

4.3 MÔ TẢ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ HẦM THAN 31

4.3.1 Hệ thống xử lý khí thải lò hầm than sinh học với dịch thể là nước 31

4.3.2 Hệ thống xử lý khí thải lò hầm than sinh học với phương pháp hấp phụ than hoạt tính 31

4.4 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG GÂY Ô NHIỄM CỦA KHÍ THẢI LÒ HẦM THAN SINH HỌC 32

4.4.1 Đặc điểm khí thải hầm than rơm 33

4.4.2 Đặc điểm khí thải hầm than củi 36

4.5 Tính toán và thiết kế hệ thống xử lý khí thải lò hầm than 40

4.5.1 Phương án thiết kế 40

4.5.2 Tính toán và thiết kế chụp hút 41

4.5.3 Tính toán và thiết kế ống dẫn khí 42

4.5.4 Tính toán và thiết kế tháp rỗng 1 42

4.5.5 Tính toán và thiết kế ống dẫn giữa hai tháp rỗng 45

4.5.6 Tính toán và thiết kế tháp đệm 46

4.5.7 Tính toán ống khói 50

4.5.8 Tính toán vòi phun và máy phun 51

4.5.9 HIỆU QUẢ XỬ LÝ CỦA HỆ THỐNG 52

4.5.10 Bể lắng cặn, hồ chứa cặn và ao chứa nước 52

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 53

5.1 Kết luận 53

5.2 Kiến nghị 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

PHỤ LỤC 1: SỐ LIỆU THÔ 55

PHỤ LỤC 2: CƠ SỞ PHÁP LÝ 58

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1 Triệu chứng của cơ thể ứng với nồng độ COHb trong máu 7

Bảng 2.2 Tác hại của NO2 phụ thuộc vào nồng độ và thời gian tiếp xúc 8

Bảng 2.3 Tác động của SO2 đối với sức khỏe con người 9

Bảng 2.4 Những chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của thiết bị này……… 18

Bảng 3.1 Các chỉ tiêu theo dõi và phương pháp phân tích mẫu……… ……… 25

Bảng 4.1 Tiêu chuẩn xả thải tối đa của QCVN 19:2009……… …….….32

Bảng 4.2 Nồng độ khí thải trước và sau khi xử lý bằng phương pháp hấp thụ…… …33

Bảng 4.3 Nồng độ khí thải trước và sau khi xử lý bằng phương pháp hấp phụ……….35

Bảng 4.4 Nồng độ khí thải trước và sau khi xử lý bằng phương pháp hấp thụ.……… 36

Bảng 4.5 Nồng độ bụi, CO, SO2, NOx trước và sau xử lý……… 38

DÁNH SÁCH HÌNH

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý buồng phun……… 13

Hình 2.2 Sơ đồ tháp phun có lớp đệm……….……14

Hình 2.3 Sơ đồ thiết bị sủi bọt……… 15

Hình 2.4 Sơ đồ thiết bị lọc bụi hình cầu di động……….16

hình 2.5 Sơ đồ thiết bị hấp thụ tốc độ cao……… ……19

Hình 3.1 Mô hình tháp hấp phụ bằng than hoạt tính……… 23

Hình 3.2 Mô hình tháp hấp thụ bằng nước……… 24

Hình 4.1 Lò hầm than sinh học……… ………… 28

Hình 4.2 Cyclon chứa nguyên liệu hầm than……… ………… 29

Hình 4.3 Nguyên liệu củi tràm……… ………… 30

Hình 4.4 Nguyên liệu rơm và củi tràm được xếp vào cyclon………… ……… ……30

Hình 4.5 Cyclon được xếp vào lò……… ……… 30

Hình 4.6 Sơ đồ quy trình xử lý khí thải lò hầm than sinh học………… ………….…31

Hình 4.7 Sơ đồ hệ thống xử lý khí thải bằng phương pháp hấp phụ than hoạt tính……… ……… 32

Hình 4.8 Biểu đồ nồng CO trước và sau khi xử lý 33

Hình 4.9 Biểu đồ nồng độ NOx trước và sau xử lý 34

Hình 4.10 Biểu đồ nồng độ SO2 trước và sau xử lý…….……… ………34

Hình 4.11 Biểu đồ nồng độ CO trước và sau khi xử lý……… ….……35

Hình 4.12 Biểu đồ nồng độ NOx trước và sau khi xử lý……… ….…36

Hình 4.13 Biểu đồ nồng độ SO2 trước và sau khi xử lý……… …….…36

Hình 4.14 Biểu đồ nồng độ CO trước và sau xử lý……… ………37

Hình 4.15 Biểu đồ nồng độ NOx trước và sau xử lý……… ……….37

Hình 4.16 Biểu đồ nồng độ SO2 trước và sau xử lý……… ……….38

Hình 4.17 Biểu đồ nồng độ CO trước và sau xử lý……… ………39

Hình 4.18 Biểu đồ nồng độ NOx trước và sau khi xử lý……… …… 39

Hình 4.19 Biểu đồ nồng đọ SO2 trước và sau khi xử lý………… ……… 40

Hình 4.20 Sơ đồ hệ thống xử lý khí thải lò hầm than……… …… … … 41

Hình 4.21 Chụp hút 41

Chương 1

GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn đề

Than sinh học (TSH) là thuật ngữ dùng để chỉ cacbon đen hay biochar, được tạo ra

từ quá trình nhiệt phân các vật liệu hữu cơ trong môi trường không có hoặc nghèo ôxy để không xảy ra phản ứng cháy TSH có thể tạo ra từ nhiều loại phế phụ phẩm trong nông nghiệp khác nhau như rơm rạ, vỏ trấu, bã mía,… Sau mỗi vụ thu hoạch, một lượng lớn phế phụ phẩm nông nghiệp bị đốt cháy hoặc để phân hủy giải phóng một lượng lớn CO2, CH4 vào khí quyển gây nên ô nhiễm khói bụi và hiệu ứng nhà kính (IPCC, 2007) Cacbon từ quá trình nhiệt phân tạo than sinh học có trong vật liệu hữu cơ không bị mất đi hoàn toàn mà tồn tại ở dạng khó bị phân giải bởi các yếu tố môi trường của đất Sử dụng những vật liệu trên tạo TSH để bón vào đất không chỉ giảm ô nhiễm môi trường, mà còn giúp tăng cường trao đổi cation, khả năng giữ nước, dưỡng chất và bảo vệ vi khuẩn có lợi cho đất, tăng sức sản xuất của đất trồng, đảm bảo an ninh lương thực, giảm lượng phân bón vừa đóng vai trò như bể chứa cacbon

tự nhiên trong môi trường đất Đặc biệt nó rất dễ làm và chi phí thấp

Việt Nam có một tiềm năng đáng kể về phụ phẩm nông nghiệp Theo Bộ Nông Nghiệp

và Phát triển Nông thôn (2014) thì tổng diện tích gieo trồng lúa ước đạt hơn 7,8 triệu

ha, giảm 96,8 ngàn ha so với năm 2013, nhưng do năng suất đạt 57,4 tạ/ha, tăng 1,7 tạ/ha, nên sản lượng lúa cả nước đạt 44,84 triệu tấn, tăng 80,4 vạn tấn so với năm

2013 Từ đó có thể ước tính lượng rơm rạ khoảng 44 triệu tấn Đây là nguồn vật liệu rất phong phú và đầy hứa hẹn cho việc sản xuất TSH để phục vụ cuộc sống

Tuy nhiên quá trình làm TSH cũng tạo ra các chất khí gây ô nhiễm môi trường như:

CO, CO2, NOx, bụi,… Nhận thức được rằng, khi sản xuất biochar quy mô lớn nếu không xử lý một cách hiệu quả thì khí thải từ quá trình làm TSH (biochar) sẽ gây suy thoái môi trường không khí, ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống của người dân

Xuất phát từ thực tiễn ấy, đề tài “Hiệu quả xử lý khí thải từ quá trình sản xuất than

sinh học (biochar) bằng phương pháp hấp thụ và hấp phụ” sẽ được thực hiện nhằm

mục đích giảm thiểu sự ô nhiễm không khí, cũng như hạn chế được đáng kể khí gây hiệu ứng nhà kính, góp phần đảm bảo phát triển kinh tế bền vững cho địa phương

1.2 Mục tiêu của đề tài

- Tìm hiểu cấu tạo, cách thức vận hành và nguyên lý làm việc của lò đốt

Chương 2

LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Sơ lược về hầm than

Nghề hầm than là một nghề truyền thống và có từ lâu đời Từ xưa, con người đã biết sử dụng than để sử dụng cho mục đích sưởi ấm và nấu ăn Ngày nay, nhu cầu sử dụng than dùng cho sinh hoạt ngày càng tăng cao làm cho nghề hầm than ngày càng phát triển mạnh, đáp ứng được nhu cầu sử dụng và đồng thời giải quyết việc làm cho nhiều lao động nông thôn

Có nhiều kiểu hầm than khác nhau như hầm than theo kiểu thông thường, hầm dập, hầm đứng, hầm than công nghiệp, hầm than sinh học,… Chúng có tên gọi khác nhau là do được hầm từ nguyên liệu và phương pháp hầm khác nhau Trong đó kiểu hầm than phổ biến hiện nay là hầm than heo kiểu truyền thống

Trong vài năm trở lại đây, do viêc khai thác gỗ quá mức nên diện tích rừng giảm xuống đáng kể, vì vậy người dân đã thay thế bằng nguồn nguyên liệu sẳn có tại địa phương như củi bưởi, tràm, nhãn,… để duy trì nghề hầm than

Các loại gỗ phục vụ cho hầm than thường là các loại củi có tại địa phương có giá thành

rẻ như: bưởi, tràm, nhãn,…

Các thanh gỗ sẽ được phân kích thước, cắt thành khúc nhỏ sau đó được sắp vào kho chuẩn bị cho hầm than Thời gian hầm than dài hay ngắn phụ thuộc nhiều vào kích thước

gỗ, độ ẩm và chế độ lửa của lò

Trong suốt quá trình hầm than thì việc canh lửa là quan trọng nhất, nếu để lửa yếu, hay

bị tắt thì sẽ ảnh hưởng đến chất lượng mẻ than Những người có kinh nghiệm hầm than lâu năm luôn đảm nhận việc canh lửa và điều chỉnh ngọn lửa để mẻ than cho ra tốt nhất

2.1.2 Nguyên liệu hầm than

Gỗ được sử dụng để hầm than là các loại gỗ thân chắc, có thành phần cacbon cao, dễ kiếm và giá thành hợp lí như gỗ: đước, tràm,… ngoài ra còn có các loại cây ăn trái như củi: nhãn, bưởi,… Tuy nhiên nhiều cở sở vẫn thường sử dụng gỗ đước để hầm than mặc

dù giá gỗ nó cao hơn so với các gỗ khác Gỗ đước khi hầm cho than có chất lượng cao, được thị trường ưa chuộng nên bán được giá cao hơn các loại than khác

2.2 Sơ lược về than sinh học (biochar)

2.2.1 Khái niệm

Bio-carbon hay Biochar là than sinh học (TSH), còn gọi là than đen, có hạt mịn được sản xuất bằng phương pháp nhiệt phân từ nguyên liệu có nguồn gốc sinh khối thực vật

(gỗ, thân, cành, lá và phụ phẩm nông nghiệp, rác thải hữu cơ) Nhiệt phân là sự phân hủy các hợp chất hóa học của vật liệu hữu cơ bằng cách đun nóng trong điều kiện thiếu hoặc không có ôxy

Theo tổ chức IBI (International Biochar Initiative) thì biochar là một chất rắn thu được

từ quá trình cacbon hóa sinh khối Biochar có thể được bổ sung vào đất với mục đích cải thiện các chức năng của đất và giảm sự phát thải các khí nhà kính Biochar cũng có giá trị đáng kể trong chiến lược cố định cacbon toàn cầu

2.2.2 Đặc điểm

TSH làm tăng năng suất cây trồng đáng kể trên đất đang trong tình trạng nghèo dinh dưỡng, giúp ngăn chặn dòng chảy và thất thoát phân bón, cho phép sử dụng phân bón ít hơn và giảm bớt ô nhiễm môi trường xung quanh mà vẫn giữ được độ ẩm, giúp cây qua được các thời kỳ hạn hán dễ dàng hơn Quan trọng nhất, nó bổ sung dưỡng chất cho đất duy trì độ phì nhiêu

TSH có diện tích bề mặt lớn và cấu trúc lỗ rỗng phức tạp (1g có thể có một diện tích bề mặt hơn 1.000 m2) nên có khả năng hấp thụ nước, tạo thành các “hồ”, các “bể” nước dưới mặt đất để giữ lại lượng nước và dinh dưỡng cho đất Nhờ đó cung cấp một môi trường sống an toàn cho cây và các vi sinh vật trong đất Các nhà nghiên cứu đều cho rằng: Biochar là "người bạn" tốt nhất của đất

Tại Việt Nam, TSH được người nông dân sử dụng phổ biến từ rất lâu, trước tiên là tác dụng của nó trong sưởi ấm, nướng thực phẩm vừa có vị thơm ngon mà không bị mất vệ sinh Trong nông nghiệp TSH cũng đã được sử dụng vào sản xuất giá thể trồng các loại hoa có giá trị kinh tế cao như hoa lan, hoa ly

2.3 Cơ sở khoa học của quá trình hầm than

CH4,…

Thành phần của tất cả các loại nhiên liệu bao gồm: cacbon (C), hydro (H2), lưu huỳnh (S), hydrocarbua (CmHn), nitơ (N), ôxy (O2), độ tro (a), độ ẩm (W) Tùy thuộc vào nhiên liệu và độ tuổi hình thành mà tỉ lệ thành phần của nhiên liệu sẽ khác nhau (Đào Ngọc Chân và Hoàng Ngọc Đồng, 2008)

a Độ ẩm

Độ ẩm là lượng nước trong nhiên liệu, do lượng nước này nên nhiệt trị của nguyên liệu giảm xuống Mặt khác khi nhiên liệu cháy cần cung cấp một nhiệt lượng để bốc ẩm thành hơi nước

Độ ẩm của nguyên liệu được chia làm hai loại: độ ẩm trong và độ ẩm ngoài

Độ ẩm trong có sẵn trong quá trình hình thành nhiên liệu, thường ở dạng tinh thể ngậm nước và chỉ tách ra khỏi nhiên liệu khi nung nhiên liệu ở nhiệt độ khoảng 8000C

Độ ẩm ngoài xuất hiện trong quá trình khai thác, vận chuyển và bảo quản nhiên liệu Độ

ẩm ngoài tách ra khỏi nhiên liệu khi sấy ở nhiệt độ khoảng 1050C

b Chất bốc và cốc

Khi đốt nhiên liệu trong điều kiện không có ôxy ở nhiệt độ 800-8500C thì có chất khí thoát ra gọi là chất bốc, đó là kết quả của sự phân hủy nhiệt các liên kết hữu cơ của nhiên liệu Nó là thành phần cháy ở thể khí gồm: hydro, cacbuahydro, cacbon, oxitcacbon, cacbonic, ôxy và nitơ,… Nhiên liệu càng già thì lượng chất bốc càng ít, nhưng nhiệt trị của nhiên liệu càng cao Nhiên liệu càng nhiều chất bốc càng dễ cháy

Sau khi chất bốc bốc ra, phần rắn còn lại của nhiên liệu có thể tham gia quá trình cháy gọi là cốc Nhiên liệu càng nhiều chất bốc thì cốc càng xốp, nhiên liệu càng có khả năng phản ứng cao

c Độ tro

Độ tro kí hiệu là (a), tro của nhiên liệu là phần rắn còn lại sau khi nhiên liệu cháy hoàn toàn Độ tro càng nhiều sẽ làm giảm thành phần cháy được của nhiên liệu, do đó giảm nhiệt trị của nhiên liệu Trong quá trình cháy, dưới tác dụng của nhiệt độ cao một phần

bị biến đổi cấu trúc, một phần bị phân hủy nhiệt, bị ôxy hóa nhưng chủ yếu biến thành tro

Độ tro của một số loại nhiên liệu trong khoảng: than 15 - 30%, gỗ 0,5 - 1,0%, mazut 0,2

- 0,3%, khí 0%, được xác định bằng cách đốt nhiên liệu ở nhiệt độ 8500C với nhiên liệu rắn, đến 5000C với nhiên liệu lỏng cho đến khi khối lượng còn lại hoàn toàn không thay đổi

Tác hại của tro: sự có mặt của tro sẽ làm giảm nhiệt trị của nhiên liệu, cản trở quá trình cháy Khi bay theo khói sẽ mài mòn các bề mặt đốt của thiết bị Một trong những đặc tính quan trọng của tro là ảnh hưởng đến điều kiện làm việc của lò là do nhiệt độ nóng chảy của tro cao Nhiệt độ nóng chảy của tro trong khoảng từ 12000C - 14250C Tro có nhiệt độ nóng chảy thấp thì có nhiều khả năng tạo xỉ bám lên các bề mặt thiết bị làm thiết bị, bị ăn mòn nhanh

2.4 Tác hại của chất ô nhiễm sinh ra từ quá trình hầm than

2.4.1 Đối với người

Theo Trần Ngọc Chấn (2000), sức khỏe và tuổi thọ của con người phụ thuộc rất nhiều vào môi trường không khí xung quanh

Không khí ô nhiễm là do nồng độ các thành phần có trong không khí tăng lên vượt quá giới hạn cho phép Các hoạt động gây ô nhiễm nguồn không khí chủ yếu là do hoạt động giao thông, các nhà máy xí nghiệp, các làng nghề thủ công như hầm than,… các chất ô nhiễm có trong không khí chủ yếu là bụi, CO, NOx, SO2…

a Bụi

- Bụi có thể ảnh hưởng đến mắt, phổi và hệ tiêu hóa do hít thở

- Mũi với các ống dẫn khí uốn lượn có bề mặt bao phủ bởi chất nhày cùng với lông mũi được xem như một cổ máy lọc bụi rất hiệu quả đối với các hạt có kích thước trên 10 µm và một tỷ lệ đáng kể đối với hạt có kích thước xuống tận 2 – 5 µm

- Các hạt bụi có kích thước <10 µm còn lại sau khi bị giữ phần lớn ở mũi tiếp tục

đi sâu vào các ống khí quản Tại đây các hạt bụi lớn bị lắng đọng hoặc dính vào thành ống dẫn do va đập rồi nhờ chất nhầy và lớp lông của tế bào biểu bì chúng

bị chuyển dần lên phía trên để cuối cùng bị khạc ra ngoài hoặc bị nuốt chửng vào đường tiêu hóa Các hạt có kích thước nhỏ hơn (1 – 2 µm) tiếp tục đi sâu vào tận các vùng thở của phối và hầu như bị lắng đọng toàn bộ ở đó

- Các hạt bụi có kích thước nhỏ hơn nữa (dưới 0,5 µm) thì tránh được sự lắng đọng ngay cả trong không gian thở của phổi và lại được thở ra Nếu kích thước hạt bụi tiếp tục giảm xuống thì đến một cấp nào đó sự khuếnh tán nguyên tử cộng với chuyển động Brown của những hạt rất nhỏ trở thành có ý nghĩa và sự lắng đọng lại tăng lên

- Loại bụi của vật liệu có tính ăn mòn hoặc tan trong nước mà lắng đọng ở mũi, miệng hay đường hô hấp trên có thể gây tổn thương như làm thủng rách các mô, văch ngăn mũi,… Loại bụi này vào sâu bên trong phổi có thể bị hấp phụ vào cở thể và gây nhiễm độc hoặc gây dị ứng bằng sự co thắt đường hô hấp như bệnh hen suyễn

Theo Đinh Xuân Thắng (2003), một số bệnh thường gặp của con người khi bị tiếp xúc trực tiếp với bụi:

- Bệnh phổi nhiễm bụi: trong khoảng trên 20 năm trở lại đây, bệnh này chiếm khoảng 40 – 70% bệnh nghề nghiệp nội thương Bệnh gây ra do nguyên nhân thường xuyên hít thở bụi khoáng và kim loại dẫn đến hiện tương xơ hóa phổi, làm suy chức năng hô hấp

- Bệnh ở đường hô hấp: tùy theo nguồn gốc các loại bụi mà gây ra các bệnh viêm mũi, họng, khí phế quản khác nhau Bụi hữu cơ nhe bông sợi, gai dính vào niêm mạc gây viêm phù thũng, tiết nhiều niêm dịch Bụi vô cơ rắn, cạnh sắc nhọn, ban đầu thường gây viêm mũi, giảm chức năng giữ lọc bụi, làm bệnh phổi nhiễm bụi

dễ phát sinh Ngoài ra còn kể đến các loại bụi như crom, asen, mangan,… có thể gây các bệnh viêm loét vach mũi, viêm mũi, phế quản, thay đổi tính miễn dịch của phổi…

- Bệnh ngoài da: bụi tác động đến các tuyến nhờn làm cho khô da, phát sinh các bệnh ngoài da Ví dụ viêm da trứng cá thường gặp ở công nhân đốt lò hơi, thợ máy, bụi làm lỡ loét da như bụi vôi, thuốc trừ sâu, thiết,…

- Bệnh gây tổn thương mắt: do không có kính phòng hộ, bụi bắn vào mắt gây kích thích màng tiếp hợp, viêm mi mắt,… Ngoài ra bụi còn có thể làm giảm thị lực, bỏng giác mạc, thâm chí gây mù mắt

- Bệnh tiêu hóa: bụi đường, bột có thể làm sâu răng, làm hỏng men răng Bụi kim loại có thể làm tổn thương niêm mạc dạ dày, gây rối loạn tiêu hóa

Theo Trần Ngọc Chấn (2000), các phân tử chất rắn ở thể rời rạc được tạo ra trong quá trình nghiền hay các phản ứng hóa học khác nhau Dưới tác động của dòng khí hay

không khí xung quanh duy trì chúng ở trạng thái lơ lửng và trong điều kiện nhất định chúng trở thành loại vật chất được gọi là bụi

Bụi gây ra nhiều tác hại xấu đến sức khỏe con người Bụi có thể tổn thương đến mắt, mũi, đường hô hấp và nặng hơn là tốn thương đến phổi Các loại bụi phát sinh trong không khí là:

- Bụi chì thâm nhập vào cơ thể bằng ba con đường chính là: tiêu hóa, hô hấp, trực tiếp qua bề mặt da Trong đó thâm nhập qua đường hô hấp chiếm phần trăm lớn nhất Bụi chì gây ảnh hướng đến quá trình tổng hợp hồng cầu cho thận và hệ thần kinh

- Bệnh bụi silic phổi (silicosis) là loại bệnh đặc biệt nguy hiểm do hít thở phải không khí có chứa silic Bụi silic gây nhiễm độc tế bào làm giảm nghiêm trọng

sự trao đổi khí trong tế bào lá phổi

- Bệnh bụi amiăng phổi (Asbestosis) là bệnh gây ra do bụi amiăng Các hạt bụi amiăng dạng sợi gây bệnh có kích thước tương đối dài: 50 μm

- Bệnh bụi sắt, bụi thiết là những thể bệnh bụi tương đối nhẹ, nó làm mờ phim chụp phổi bằng X-quang, bệnh tiến triển chậm và không nguy hiểm bằng silicosis hoặc Asbestosis

- Bệnh bụi bông, bụi sợi lanh là bệnh mãn tính thường thấy xuất hiện ở nông dân trồng bông và công nhân khai thác, chế biến bông, công nhân ngành sợi dệt

b Khí CO

Theo Đinh Xuân Thắng (2003), khí CO xuất hiện trong không khí có thể là nguyên nhân gây ra các chứng đau đầu, giảm thị lực, giảm khả năng xác định không gian và thời gian, làm giảm khả năng hoạt động và lượng oxy trong máu, gây ảnh hưởng sức khỏe con người

Theo Trần Ngọc Chấn (2000), khí CO là môt loại khí độc do nó có phản ứng rất mạnh (có ái lực) với hồng cầu trong máu và tạo ra carboxy-hemolobin (COHb) làm hạn chế

sự trao đổi vào vận chuyển ôxy của máu đi nuôi cơ thể Ái lực của CO với hồng cầu gấp

200 lần so với ôxy Hàm lượng COHb trong máu có thể làm bằng chứng cho mức độ ô nhiễm khí CO trong không khí xung quanh Hồng cầu trong máu hấp thu CO nhiều hay

ít còn tùy vào nồng độ CO trong không khí, thời gian tiếp xúc của cơ thể với không khí

ô nhiễm và mức độ hoạt động của cơ thể Thông thường trong cơ thể người có 5000ml máu và cứ 100 ml máu sẻ cso 20 ml oxy, tỉ lệ này gọi là hàm lượng COHb Hàm lượng COHb bình thường trong máu là 0,5% khi hàm lượng COHb trong máu tăng từ 2 - 5% gây ảnh hướng đến hệ thần kinh, từ 10 - 20% các chức năng của các cơ quan trong cơ thể bị tổn thương

Theo Hoàng Thị Hiền và Bùi Sỹ Lý (2012), khi cơ thể không đủ oxy, quá trình hô hấp của mô bị phá hủy, biểu hiện đầu tiên ở các cơ quan của hệ thần kinh trung ương: tổn thương vỏ đại não, hoạt động thần kinh cao cấp bắt đầu rồi loạn Dấu hiệu ngộ độc CO trầm trọng khi có hiện tượng ù tai, đau đầu, và sau đó – tùy theo độ tăng COHb trong máu, mức độ đau đầu tăng, kèm theo chóng mặt, mạch đập ở thái dương, buồn nôn,… Đối với phụ nữ mang thai, ngộ độc CO có thể dẫn đến sinh non, sẩy thai và làm biến dạng trẻ sơ sinh khi còn là bào thai

Đối với người thường xuyên hít thở không khí có nồng độ CO, thậm chí không cao (ví

dụ nồng độ có trên đường phố) thường bị ngộ độc CO mãn tính ảnh hưởng đến ngực, phổi, tuyến giáp và tâm thần Và với 10% COHb trong máu do hút thuốc lá có thể làm giảm sức chịu đựng của người nghiện đối với CO (Hoàng Thị Hiền và Bùi Sỹ Lý, 2012)

Bảng 2.1 Triệu chứng của cơ thể ứng với nồng độ COHb trong máu

trong máu

2 Một vài biểu hiện không bình thường trong thái độ ứng xử 1 – 2

3 Ảnh hưởng đến hệ thần kinh trung ương, giảm khả năng phân

biệt về khoảng thời gian, kém nhạy cảm giác quan, kém phân

biệt độ sáng và một vài chức năng tâm lý khác

2 – 5

5 Đau đầu nhẹ, giản mạch máu ngoại vi 10 – 20

7 Đau đầu nhiều, mệt mỏi, hoa mắt chóng mặt, buồn nôn, nôn

mửa và suy sụp

30 – 40

8 Suy sụp, ngất, mạch đập, và nhịp tim chậm dần 40 – 50

9 Ngất, giảm mạch đập và nhịp thở, hôn mê và co giật từng cơn 50 – 60

10 Hôn mê, co giật từng cơn, tim mạch suy giảm và nguy cơ tử

vong

60 – 70

11 Mạch yếu, thở chậm và yếu dần rồi tắt thở sau vài giờ 70 – 80

12 Chết trong vòng dưới 1 tiếng đồng hồ 80 – 90

(Trần Ngọc Chấn, 2000 trích từ Stern A.C, 1962)

Tác hại của CO đối với cơ thể là quá rõ ràng Tuy nhiên, khí CO không để lại hậu quả bệnh lý lâu dài hoặc gây ra khuyết tật nặng nề đối với cơ thể Người bị nhiễm CO khi rời khỏi nơi ô nhiễm, nồng độ COHb trong máu giảm dần do CO được thải ra ngoài qua đường hô hấp (Trần Ngọc Chấn, 2000)

- NO2 gây kích thích màng phổi dẫn đến triệu chứng khí thủng (phù phổi) ở nồng

độ 1ppm do tạo thành axit HNO2 và HNO3 khi NO2 tiếp xúc với bề mặt ẩm của phổi Phổi xưng tấy dẫn đến tử vong

- Theo Đinh Xuân Thắng (2003), khả năng hấp phụ NO2 của hemoglobin so với ôxy là 300.000 lần, điều này có tác động mạnh làm giảm khả năng vận chuyển ôxy trong máu, nồng độ cao có thể gây tử vong Tác động của NO2 trong khoảng thời gian dưới 24 giờ thì còn phụ thuộc vào nồng độ của chúng

Bảng 2.2 Tác hại của NO2 phụ thuộc vào nồng độ và thời gian tiếp xúc

Nồng độ NO2 (ppm) Thời gian tiếp xúc Tác hại

d Khí SO2

Theo Trần Ngọc Chấn (2000), khí SO2 là loại khí dễ hòa tan vào nước, được hấp thụ ngay trên đường hô hấp Nồng độ SO2 với nồng dộ thấp từ 1 - 5 ppm sẽ xuất hiện sự co thắt tạm thời của cơ quan niêm mạc Ở nồng độ cao sẽ gây tiết nước nhầy và viêm tấy thành khí quản, làm tắng sức cảng đối với lưu thông không khí gây khó thở

Thông qua nghiên cứu các bệnh dịch do khí SO2, cho thấy SO2 gây kích thích mạnh, làm giảm thị giác, góp phần gây ra các bệnh hô hấp, tim (Đinh Xuân Thắng, 2003) Khi SO2 có mùi hăng khét ngột ngạt và người nhạy cảm với SO2 nhận biết được ở nồng

độ 0,56 ppm tương đương với 1,6 mg/m3, còn người bình thường ít nhạy cảm với SO2thì nhận biết mùi của nó ở nồng độ 2 – 3 ppm Tóm lại, có thể nói rằng nồng độ 1ppm của khí SO2 trong không khí là ngưỡng xuất hiện các phản ứng sinh lý của cơ thể: ở nồng độ 5 ppm đa số các cá thể nhận biết được mùi và có biểu hiện bệnh lý rõ ràng, còn

ở nồng độ 10 ppm hầu hết đều than phiền do đường hô hấp bị co thắt nghiêm trọng (Trần Ngọc Chấn, 2000)

Theo Hoàng Thị Hiền và Bùi Sỹ Lý (2012), SO2 là chất khí độc Nó kích thích niêm mạc của mắt và tuyến hô hấp trên, làm sưng tấy và tiết nước nhầy, gây ho Không khí

có nồng độ SO2 cao gây khản giọng, viêm phế quản nặng, làm thay đổi thành phần của máu Nồng độ SO2 ở mức 1,6 ppm gây có thắt cuống phổi trong vài phút

Bảng 2.3 Tác động của SO2 đối với sức khỏe con người

0,2 0,3 0,5 1,6

8 – 12

10

20

Nồng độ ở mức thấp nhất gây cơ thể phản ứng Ngưỡng nhận biết vị

Ngưỡng nhận biết mùi Ngưỡng cảm ứng nghịch Kích thích, làm sưng tấy cổ họng Kích thích, làm sưng tấy mắt

Ho lập tức

(Hoàng Thị Hiền và Bùi Sỹ Lý, 2012)

Thời gian tiếp xúc kéo dài với không khí thậm chí có nồng độ SO2 thấp gây bệnh viêm phế quản, thanh quản mãn tính, gây giãn phổi, viêm phổi và bệnh khác (Hoàng Thị Hiền

- Những chất ô nhiễm chủ yếu gây tác hại cho động vật là:

 Khí SO2: gây tổn thương mô trên cùng của bộ máy hô hấp, gây bệnh khí thủng

và suy tim

 Khí CO: khí CO làm giảm đi khả năng trao đổi, vận chuyển ôxy của hồng cầu trong máu Trong thời gian tiếp xúc 8 giờ hằng ngày, nếu ở nồng độ 100 ppm thì khồn có ảnh hưởng gì, nhưng ở nồng độ 1000 ppm thì gây ra tác hại nghiêm trọng đến con vật

 Nước ta là nước nông nghiệp với ngành chăn nuôi chiếm tỉ trọng khá cao trong nên kinh tế Do đó tác hại của ô nhiễm không khí đối với động vật cần được quan tâm và chú trọng nhiều hơn Không khí ô nhiễm không những ảnh hưởng đến sức khỏe vật nuôi mà còn ảnh hưởng gián tiếp đến sứ khỏe người tiêu dùng

Theo Trần Ngọc Chấn (2000), ô nhiễm bụi trong không khí cũng gây tác hại không kém Đầu tiên là độ trong xuốt của khí quyển bị giảm cộng với lớp bụi bao phủ trên lá cây

làm cho khả năng quang hợp, trao đổi khí và thoát hơi nước đều bị hạn chế Hậu quả là năng suất cây trồng bị giảm, mùa màng bị thất thu Ngoài ra, nếu bụi có chứa các chất ô nhiễm khác như các hợp cất flo, sunfur, kim loại nặng,… thì ngoài tác hại trực tiếp đến quá trình sinh trưởng của cây cối còn có tác hại gián tiếp đối với người và xúc vật khi

sử dụng các bộ phận khác nhau của thực vật làm thức ăn

Khí NO2 làm đổi màu nâu hoặc trắng, làm gãy vụn các mô phân giữa xương lá và gần mép lá (Đinh Xuân Thắng, 2003)

 Khí nitơ đioxit (NO2) khí NO2 gây tác hại tương tự như đối với SO2 Ở nồng độ 0,5 ppm khí NO2 làm cho cây chậm phát triển

 Hyđro sunfua (H2S) gây tác hại đối với sự phát triển của mầm và chồi cây H2S gây tác hại đối với người mạnh hơn do tác dụng của mùi hôi thối của nó so với thực vật

 Amoniac (NH3) chúng làm ngưng trệ quá trình quang hợp và gây ra bệnh bạc, cháy lá

 Cacbon oxit (CO) gây cháy mầm lá đối với các loài phong lan và hoa ở nồng độ khoảng 500 ppm

Các loại khí hydrocarbon: etylen ở nồng độ trên 5 ppm gây cháy mầm lá đối với các loài phong lan và hoa Carbon oxide (CO) cũng có tác hại tương tự như etylen nhưng với nồng độ lớn hơn 500 ppm (Trần Ngọc Chấn, 2000)

2.4.4 Đối với vật liệu

Ô nhiễm không khí gây tác hại rất lớn đối với các loại vật liệu khác nhau như: sắt, thép, vật liệu sơn, sản phẩm dệt, vật liệu xây dựng,… bằng các quá trình ăn mòn, mài mòn, gây hoen ố và phá hủy (Trần Ngọc Chấn, 2000) Đặc biệt trong điều kiện nóng ẩm như

ở nước ta thì các quá trình trên diễn ra mạnh mẽ hơn làm giảm tuổi thọ của các công trình

2.5 Các phương pháp xử lý bụi và khí thải

- Buồng lắng trọng lực: cho dòng khí bụi đi qua buồng có thể tích lớn, các hạt bụi

sẽ lắng xuống đáy buồng lắng do ảnh hưởng của lực trọng trường và do vận tốc của nó giảm đột ngột

- Thiết bị lọc bụi quán tính và li tâm: thiết bị quán tính hoạt động theo nguyên lý làm cho dòng khí thay đổi hướng liên tục Lực quán tính sẽ làm cho các hạt bụi

va đập vào nhau hay các vật cản rồi giữ ở đó hoặc mất động năng và rơi xuống Loại này có thiết bị lọc quán tính Venturi, kiểu màn chắn uốn cong, kiểu lá sách,… Để tăng hiệu quả xử lý bụi, người ta còn chế tạo thiết bị lọc bụi quán tính kết hợp với buồng lắng Thiết bị lọc bụi li tâm (cyclon) hoạt động dựa trên lực li

tâm, khi được hướng dòng để chuyển động xoáy trong cyclon Dưới tác dụng của lực li tâm các hạt bụi cũng như các giọt dịch thể trong khí bị văng vào thành thiết

bị, tự chảy xuống đáy và định kỳ được thải ra ngoài Có thể lắp nối tiếp, lắp song song hai hay nhiều cyclon cùng loại hay tổ hợp của nhiều cyclon kiểu đứng thành một cyclon chùm

- Thiết bị lọc bụi bằng vải: khi dẫn khí chứa bụi qua màng vải có kích thước lỗ rỗng nhỏ hơn bụi Bụi được giữ lại trên lớp màng vải và khí sạch đi ra ngoài Lưới lọc bụi có các loại: lưới lọc kiểu tấm, lưới lọc tấm dầu tự rửa, lưới lọc kiểu rulô tự cuốn, lưới lọc bằng túi vải hay ống tay áo, lưới lọc bằng sợi,… Tùy vào tính chất dòng khí như: nhiệt độ, kích thước hạt bụi,… mà ta lựa chọn vải cho thích hợp nhất

- Thiết bị lọc bụi bằng điện: dòng khí chứa bụi dẫn qua điện trường có điện thế cao, dưới tác dụng của điện trường bị ion hóa Các ion tạo thành bám trên các hạt bụi và tích điện cho chúng Các hạt bụi sau khi tích điện được qua một điện trường chúng sẽ bị hút về các cực trái dấu Khi bám đầy các bản cực bụi tự rớt xuống hoặc rung bản cực để bụi rớt xuống đáy thiết bị và sẽ được thu hồi

- Tháp lọc (hay ống góp tưới nước):

Theo Hoàng Thị Hiền và Bùi Sỹ Lý (2012), mỗi loại thiết bị thích hợp duy nhất để áp dụng mạng tính đặc thù riêng, và do đó khi lựa chọn cần nghiên cứu xem xét các yếu tố đặc thù, đó là:

- Yếu tố phát thải: nguồn phát thải, lượng bụi phát thải tính trên đơn vị nhiên liệu tiêu thụ hay đơn vị thành phẩm

- Các tính chất đặc trưng của bụi như: mật độ, nồng độ, thành phần tán xạ của chúng,…

- Một số đặc trưng của khí mang bụi như vận tốc dòng khí, nồng độ bụi,… và các yếu tố khác có thể có tác dụng như phát thải liên tục hay không liên tục

- Các yếu tố thuộc về thiết bị như nhiệt độ, áp suất làm việc, tính chịu mài mòn, hiệu quả lọc, vị trí lắp đặt và vận hành, các chỉ tiêu kinh tế như giá thành lắp đặt, vận hành, bảo trì,…

 Lọc bụi theo phương pháp ướt

Lọc bụi theo phương pháp ướt hoạt động dựa trên nguyên lý dòng khí mang bụi sẽ tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng, bụi sẽ được giữ lại, rơi xuống đáy thiết bị và được thải ra ngoài ở dạng cặn bùn Phương pháp lọc ướt là phương pháp đơn giản nhưng rất hiệu quả

Theo Hoàng Thị Hiền và Bùi Sỹ Lý (2012), thiết bị lọc bụi bằng phương pháp ướt là thiết bị đa năng, nó được sử dụng để vừa lọc bụi vừa lọc khí Về phương diện lọc bụi nó thường sử dụng nước làm chất lỏng để lọc Các hạt bụi kết tụ cùng với nước, tách khỏi khí lọc và dòng nước bị nhiễm bẩn

Thiết bị lọc bụi theo phương pháp ướt có thể sử dụng để lọc bụi trong dòng khí nóng, chất lỏng kết dính hay không an toàn cháy nổ,…

Theo Hoàng Thị Hiền và Bùi Sỹ Lý (2012), có hai cơ chế lọc bụi từ dòng khí sau:

- Hấp thụ nhờ va đập và chặn:

Khi khí đi qua bề mặt chứa các giọt lỏng, các hạt bụi va đập với các giọt lỏng, bám dính

và cuối cùng được chúng thu gom Thông thường hiệu suất thu gom cao khi giọt lỏng xấp xỉ 100 đến 300 lần kích thước hạt bụi nhầm tăng số lần va chạm không đàn hồi Chặn xuất hiện khi các hạt có lực quán tính yếu hơn và gần như đi theo đường của dòng khí Các hạt chuyển động cùng với dòng khí không thể va chạm với các giọt và bám dính vào chúng Cơ chế chặn chiếm ưu thế đối với các hạt có đường kính trên 0,3 µm

- Hấp phụ nhờ khuếch tán hay ngưng tụ:

Khi các hạt khuếch tán bên trên môi trường lỏng, chúng dễ dàng bị thu gom (bắt giữ) Khuếch tán được phổ biến đối với các hạt có đường kính dưới 0,2 mm

Tương tự như vậy ngưng tụ hơi chất lỏng trên các hạt làm tăng kích thước và trọng lượng các hạt, tức dùng một lực tác dụng lên hạt ép chúng lắng trên bề mặt

Theo Trần Ngọc Chấn (2004), thiết bị lọc bụi kiểu ướt có các ưu điểm nổi bật sau:

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

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

- Có thể làm việc với khí có nhiệt độ và độ ẩm cao mà một số các thiết bị lọc bụi khác không thể đáp ứng được như bộ lọc túi vải, bộ lọc bằng điện

- Thiết bị lọc bụi kiểu ướt không những lọc được bụi mà còn lọc được cả khí độc hại bằng phương pháp hấp thụ, bệnh cạnh đó nó 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

Tuy nhiên, theo Trần Ngọc Chấn (2004), thiết bị lọc bụi kiểu ướt cũng có một số nhược điểm đáng chú ý:

- Bụi được thải ra dưới dạng cặn bùn do đó có thể làm phức tạp thêm cho hệ thống thoát nước và xử lý nước thải

- Dòng khí thoát ra từ thiết bị có độ ẩm cao và có thể mang theo cả những giọt nước làm han gỉ đường ống, ống khói và các bộ phận khác ở phía sau thiết bị lọc

- Trường hợp khí thải có chứa các chất ăn mòn cần phải bảo vệ thiết bị và đường ống bằng thiết bị không han gỉ

Theo Hoàng Kim Cơ (1999), lọc bụi theo phương pháp ướt được phân loại như sau:

- Khí chứa bụi thổi qua tháp rửa bằng dịch thể: các hạt bụi trong khí được tách ra

vì trong quá trình chuyển động chúng va chạm vào các giọt dịch thể trở nên thấm ướt hoặc bám trên các giọt nước đó, khối lượng của chúng tăng lên, đồng thời cũng tăng thể tích, nên các hạt bụi có khả năng tách ra khỏi dòng khí Thiết bị thu bụi trong nhóm này gồm có: tháp rửa rỗng, tháp có ô đệm, thiết bị thu bụi theo phương pháp ẩm có vận tốc lớn (ống Venturi)

- Buồng thu bụi có bề mặt thấm ướt tiếp xúc với dòng khí chứa bụi Các hạt bụi bám trên màng dịch thể sẽ bị thấm ướt, khối lượng riêng của chúng được tăng lên

và tự tách ra khỏi dòng khí

- Dòng khí chứa bụi được thổi qua lớp dịch thể, dưới tác dụng của áp suất thủy tĩnh và cột năng vận tốc của các dòng khí, khí tạo thành bọt, trong đó chứa các hạt bụi Trong quá trình bọt khí chuyển động qua lớp dịch thể, hạt bụi sẽ chuyển

động đến bề mặt thấm ướt, chúng được thấm ướt và tự tách ra khỏi bọt khí Trong nhóm này thiết bị gồm có: thiết bị sủi bọt, thiết bị thu bụi theo phương pháp ẩm qua lớp ô đệm

 Thiết bị rửa khí phun chất lỏng

Khi các hạt bụi trong dòng không khí đi qua chất lỏng được phun mù, bị các giọt lỏng chiếm (bắt giữ) rồi lắng xuống đáy thiết bị, không khí sạch được đi ra ngoài

Theo Trần Ngọc Chấn (2004), tháp rửa rỗng là khối trụ đứng rỗng bên trong có phần côn phễu ở hai đầu Nước được phun từ trên xuống dưới, cũng có thể bố trí vòi phun theo phương ngang vào dòng khí Dòng khí được dẫn ngược chiều từ dưới lên hoặc có thể dẫn cùng với dòng nước được phun từ trên xuống Vận tốc dòng khí trong thiết bị vào khoảng 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 cản lại

Để tránh hiện tượng giọt dịch có thể bị cuốn theo khí ra ngoài thì vận tốc khí qua tháp rỗng (tương ứng với tiết diện ngang của tháp và thể tích khí ở điều kiện thực tế < 1 m/s Dịch thể chứa bụi (cặn bùn) rơi xuống đáy thiết bị và được tháo ra ngoài qua phần côn phễu có van điều chỉnh Để dòng khí được phân bố đều trong tháp người ta bố trí bộ phận phân phối khí ở tiết diện vào của dòng khí (Hoàng Kim Cơ, 1999)

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý buồng phun

Theo Hoàng Thị Hiền và Bùi Sỹ Lý (2012):

Hiệu suất lọc của tháp tăng khí kích thước giọt nước giảm và hiệu số (độ chênh) vận tốc của giọt nước và dòng khí tăng Vì các điều kiện này loại trừ lẫn nhau nên cần phải có chế độ tối ưu xác định

Sức cản thủy lực của tháp rỗng không lớn Nếu không có bộ phận chắn nước và bộ phận phân phối khí sức cản thủy lực thường không quá 250 Pa

Hiệu quả lọc của tháp phụ thuộc vào kích thước hạt, đạt 95% đối với hạt 5 µm, và 99% đối với hạt 25 µm Chúng bảo đảm hiệu quả lọc cao khi chỉ lọc các hạt có kích thước trên 10 µm

 Thiết bị rửa có lớp đệm

Thiết bị rửa có lớp đệm có cấu tạo tương tự như tháp rỗng nhưng bên trong có một lớp vật liệu đệm và được tưới nước Theo Trần Ngọc Chấn (2001), khí đi từ dưới lên trên xuyên qua lớp vật liệu rỗng, khi tiếp xúc với bề mặt ướt của 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 cặn bùn Định kỳ người ta tháo rửa lớp vật liệu rỗng Ngoài loại tháp kiểu đứng người ta còn chế tạo thiết bị phun có lớp đệm rỗng kiểu nằm ngang

Tháp phun có lớp đệm là kiểu thiết bị lọc khí bằng phương pháp ướt rất phổ biến Tuy nhiên chúng ít được sử dụng để lọc bụi do thường làm tắt nghẽn vật liệu đệm Sử dụng chúng hợp lý chỉ khi lọc mù, lọc bụi có tính thấm tốt, tức dễ hòa tan trong nước, đặc biệt khi quá trình lọc đồng thời với làm nguội khí và hấp thụ Khi lọc bụi không thấm tốt (nhưng không nghiêng về một phía tạo thành lớp đóng cứng) có thể dùng tháp có lớp đệm đều và thưa (loãng) (Hoàng Thị Hiền và Bùi Sỹ Lý, 2012)

Hình 2.2 Sơ đồ tháp phun có lớp đệm

Cũng theo Hoàng Thị Hiền và Bùi Sỹ Lý (2012), để lọc bụi sử dụng chủ yếu tháp có lớp đệm trong đó khi và nước chuyển động ngược chiều nhau Tuy vậy cũng sử dụng kiểu cấu tạo khí và nước chuyển động ngang chiều Thời gian gần đây người ta đã nghiên cứu sử dụng tháp chuyển động khí – nước thuận chiều làm việc với vận tốc cao – đến

Bơm

Xã cặn

10m/s Vận tốc cao như thế không áp dụng được trong tháp ngược chiều vì chúng gây hiện tượng sặc nước, tức nước bị dòng khí chuyển động ngược chiều cuốn theo (vào ống thoát khí sạch) Trong tháp ngược chiều vận tốc khí thường nhận khoảng 1,5 – 2,0 m/s

và lưu lượng chất lỏng được phun 1,3 – 2,6 l/m3 Thiết bị ngang chiều có nhu cầu sử dụng nước ít hơn 40% (so với tháp ngược chiều) và có sức cản thủy lực thấp hơn Để đảm bảo bám dính hoàn toàn bề mặt vật liệu đệm, vòi phun chất lỏng nghiêng 7 – 100

so với chiều dòng khí Lưu lượng chất lỏng đối với kiểu này 0,15 – 0,5 l/m3, sức cản thủy lực 160 – 400Pa trên 1m vật đệm Hiệu quả lọc đạt 90% khi lọc các hạt lớn hơn và bằng 2 µm với độ bụi khí vào thiết bị 10 – 12 g/m3 Đối với tháp thuận chiều lưu lượng chất lỏng ít hơn so với tháp ngược chiều, khoảng 0,1 – 2,0 l/m3, sức cản thủy lực 800 –

3600 Pa trên 1m đệm Hiệu quả lọc của tháp thuận chiều tương đương với tháp ngược chiều nhưng có khả năng làm việc ở vận tốc cao – 10m/s nên hiệu quả lọc cao

Theo Hoàng Kim Cơ (1999), khi dịch thể có tính axit hoặc kiềm yếu, các vật liệu lọc được chế tạo bằng gốm sứ và nếu dịch thể có tính chất trung tính, nhiệt độ khí vào tháp rửa không cao, các ô được chế tạo bằng gỗ Khi dịch thể có tính axit, giá đỡ là những khối đá Khi dịch thể mang tính chất gần như trung tính, giá đỡ bằng gỗ, thép Đối với dịch thể kiềm, giá đỡ bằng thép Thông thường lượng dịch thể phun quá 1m2 tiết diện ngang tháp rửa được gọi là mật độ phun Mật độ này thay đổi trong khoảng 5 – 20 m3/h phụ thuộc vào kiểu ô đệm Toàn bộ lớp ô đệm mặt trên giá đỡ bằng các nguyên vật liệu phụ thuộc vào điều kiện làm việc của tháp

 Thiết bị lọc bụi có đĩa chứa nước sủi bọt

Theo Trần Ngọc Chấn (2001):

Nguyên lý làm việc của thiết bị có đĩa chứa nước sủi bọt là nước cấp vào đĩa vừa đủ để tạo một lớp nước có bề cao thích hợp; dòng khí đi từ dưới lên trên qua đĩa đục lỗ, làm cho lớp nước sủi bọt Bụi trong khí tiếp xúc với bề mặt của những bong bóng nước và

bị giữ lại rồi theo nước chảy xuống thùng chứa Thiết bị này có khả năng lọc bụi với hiệu quả cao đối với bụi có kích thước bằng hoặc trên 5 µm

Hình 2.3 Sơ đồ thiết bị sủi bọt

Đĩa đục lỗ dùng trong thiết bị có thể là lỗ tròn đường kính 4 – 8 mm hoặc rãnh song song bề rộng b = 4 – 5 mm Diện tích sống của đĩa nằm trong khoảng 0,2 – 0,25 m2/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 – 0,5 m2/m2

 Thiết bị lọc bụi với lớp hạt hình cầu di động

Theo Trần Ngọc Chấn (2001), thiết bị lọc bụi với hạt hình cầu di động được đưa vào sử dụng trong công nghiệp cách đây không lâu Vật liệu để chế tạo hạt cầu là nhựa, caosu, hoặc thủy tinh Hạt rỗng hoặc đặc Để đảm bảo cho các hạt chuyển động một cách tự do trong hỗn hợp khí nước bên trong thiết bị, khối lượng đơn vị của hạt cầu không được vượt quá khối lượng đơn vị của nước

Hình 2.4 Sơ đồ thiết bị lọc bụi hình cầu di động

Để đảm bảo phân phối chất lỏng được tốt hơn và giảm lượng nước tổn thất do khí cuốn theo người ta chế tạo tháp rửa hình phễu có lớp đệm hình cầu di động (Hoàng Thị Hiền

và Bùi Sỹ Lý, 2012)

Theo Hoàng Thị Hiền và Bùi Sỹ Lý (2012):

Trong thiết bị sử dụng hạt cầu hình nhựa có đường kính 34 – 40 mm với mật độ đổ đống

110 – 120 kg/m3 Chiều cao tĩnh của lớp hạt cầu 650 mm Vận tốc khí khi vào lớp đệm

6 – 10 m/s và khi ra giảm còn 1 – 2 m/s Góc mở bên trong của phần phễu phụ thuộc vào năng suất của tháp và tốt nhất trong khoảng 10 – 600 (để tồn tại chế độ giả lỏng) Lớp hạt cầu bên trên, trong phần trụ của tháp (không tưới nước) để chắn nước có độ cao khoảng 150mm

 Thiết bị lọc ướt theo nguyên lý li tâm

Theo Hoàng Thị Hiền và Bùi Sỹ Lý (2012):

Nguyên lý sử dụng lực li tâm để lọc bụi được áp dụng rộng rãi trong xiclon khô cũng được vận dụng trong xiclon ướt

Trong các thiết bị lọc ướt ly tâm phải kể đến xiclon màng nước Phun nước lên thành trong của xiclon nhằm mục đích ngăn chặn, không cho các hạt lắng trên thành cuốn trở lại vào không khí Bên cạnh xiclon màng ướt còn có kiểu cấu tạo khác thường được gọi tháp lọc bụi ướt ly tâm Hiệu quả lọc bụi của thiết bị này cao hơn so với tháp lọc thông thường do vận tốc của giọt và của dòng khí tăng nhờ sử dụng lực ly tâm của dòng khí chuyển động xoáy

Lắng các hạt trong tháp lọc ly tâm được thực hiện nhờ tác dụng tổng cộng của 2 cơ chế:

cơ chế ly tâm chuyển dịch các hạt đến thành thiết bị, và cơ chế quán tính lắng các hạt trên các giọt lỏng được phun Hiệu quả lắng trên các giọt lớn nhất đối với các hạt kích thước khoảng 100 µm; các hạt nhỏ hơn bị dòng khí cuốn theo

Tháp lọc ly tâm được sử dụng trong thực tiễn về cấu tạo có thể chia làm hai loại: thiết

bị đưa khí vào theo phương tiếp tuyến và thiết bị trong đó dòng khí chuyển động xoáy nhờ các lá hướng dòng chuyên dụng

Các thiết bị rửa khí ly tâm được sử dụng nhiều để lọc khí trong các hệ thống thông gió, trong đó có xyclon “XêVP” và thiết bị rửa “SIOT”

2.5.2 Một số phương pháp xử lý khí thải

Theo Trần Ngoc chấn (2001) xử lý khí thải có thể được thực hiện bằng ba biện pháp sau:

- Hấp thụ các chất khí độc hại bằng chất lỏng (nước, dung dịch)

- Hấp phụ các chất ô nhiễm trên bề mặt vật liệu rắn

- Biến đổi hóa học các chất ô nhiễm bằng quá trình thiêu đốt (đốt cháy sau) hoặc

xử lý bằng chất xúc tác đối với khí thải

- Khuếch tán các phân tử chất ô nhiễm thể khí trong khối khí thải đến bề mặt của chất lỏng hấp thụ

- Thâm nhập và hòa tan chất khí vào bề mặt của chất hấp thụ

- Khuếch tán chất khí đã hòa tan trên bề mặt ngăn cách vào sâu trong lòng khối chất lỏng hấp thụ

Theo Nguyễn Duy Động (2009), chất hấp thụ về nguyên tắc là những chất có khả năng tách lọc các thành phần khí có trong dòng khí thải Tuy nhiên những chất hấp thụ công nghiệp áp dụng trong quá trình làm sạch liên tục dòng khí thải cần thỏa mãn một số yêu cầu sao:

- Có đủ khả năng hấp thụ cao;

- Có tính chọn lọc cao theo quan hệ với thành phần cần được tách ra;

- Có thể có tính bốc hơi nhỏ;

- Có những tính chất động học tốt;

- Có khả năng hoàn nguyên tốt;

- Có tính ổn định nhiệt hóa học;

- Không có tác động ăn mòn nhiều đến thiết bị;

- Có giá thành rẻ và dể kiếm trong sản xuất công nghiệp

Bảng 2.4 Những chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của thiết bị này

Vận tốc không khí trong tiết diện ống, m/s

Mật độ tưới, m3/m2.h

Tổn thất áp suất, Pa

4,5-10 50-90 200-400

- Thiết bị lọc khí phối hợp phun – lớp đệm

Thiết bị phun – lớp đệm có bể ở phía dưới để chứa dung dịch hấp thụ Trong phần bên trên của thiết bị có bố trí các phân tố đệm Dung dịch hấp thụ được cung cấp qua các vòi phun vào không gian không khí Sau khi tiếp xúc với không khí các giọt dung dịch rơi xuống bể chưa (Nguyễn Duy Động, 2009)

Thiết bị lọc bụi khí phun – lớp đệm có thể sử dụng để làm sạch hơi axit, khí xianua v.v…

và năng suất dòng khí đi qua đạt 10000-30000 m3/h

Áp suất dịch hấp thụ trước mũi phun đạt 0,2 MPa;

Vận tốc dòng khí đi trong thiết bị 0,8-1,6 m/s;

Tổn thất áp suất của thiết bị 500-700 Pa;

Hiệu suất lọc của thiết bị đạt 85-90%

- Thiết bị rửa khí có lớp đệm

Thiết bị rửa khí có tiết diện ngang hình tròn hoặc hình chữ nhật trên tấm lưới người

ta đổ lớp vật liệu đệm bằng các vòng Rachig, vòng có vách ngăn v.v… Dung dịch hấp thụ tưới trên lớp đệm bằng các vòi phun hay máng tưới răng cưa (Nguyễn Duy Động, 2009)

Dòng không khí đi vào phần dưới thiết bị và chuyển động ngược chiều với dung dịch hấp thụ Lượng dung dịch hấp thụ tưới trong thiết bị 1,3 - 2,6 l/m3 không khí

- Thiết bị khử khí kiểu sủi bọt

Thiết bị sử dụng để xử lý khí thải hút ra từ các bể tẩy rửa, có hơi và son khí axit, muối v.v… Vỏ của thiết bị có hình tròn gồm nhiều đơn nguyên ghép lại với nhau để có thể tăng số đĩa lọc khi cần thiết Năng suất của dòng khí có thể trong khoảng 3000-90000

m3/h (Nguyễn Duy Động, 2009)

Thiết bị hấp thụ tốc độ cao gồm nhiều cấp lọc Mỗi cấp lọc gồm nhiều phân tố ống AE làm viêc song song với nhau Phân tố AE có thiết bị xoắn trục vít nhiều cánh CD Dòng khí hướng lên trên đi vào vùng tiếp xúc BE hòa lẫn với dung dịch chảy ra từ thiết bị phun B Dòng khí cùng những giọt dịch đi vào vùng phun mù BC và vào tiếp thiết bị xoắn trục CD Sau khi ra khỏi thiết bị xoáy, dòng khí đi vào vùng tiếp xúc màng DE, từ

đó dung dịch đi qua khe phân li EA’ văng về phía tường của ống phân li và chảy xuống dưới còn dòng khí hướng lên trên và vào cấp lọc tiếp theo (Nguyễn Duy Động, 2009) Trong thiết bị hấp thụ loại này vận tốc của dòng khí trong khoảng 10-25 m/s, còn đường kính phân tố ống 70-100 mm

Hình 2.5 Sơ đồ thiết bị hấp thụ tốc độ cao

b Xử lý khí thải bằng phương pháp hấp phụ

Thiết bị hấp phụ dùng trong kiểm soát ô nhiễm không khí có thể được chia thành thiết

bị hoàn nguyên và thiết bị không hoàn nguyên Theo Hoàng Thị Hiền và Bùi Sỹ Lý (2012):

 Thiết bị hấp phụ không hoàn nguyên

Thiết bị hấp phụ có lớp hấp phụ mỏng gồm 1 lớp hấp phụ có kích thước bề mặt sao cho

khi dòng khí chuyển động qua đó có vận tốc 0,1 – 0,3 m/s, với chiều sâu (độ dày) 0,0125 – 0,1m có sức cản thủy lực thường nhỏ hơn 60Pa Sức cản thủy lực phụ thuộc vào chiều sâu lớp hấp phụ, vận tốc khí và kích thước hạt hấp phụ

Thiết bị hấp phụ có lớp hấp phụ dày nó có cấu tạo như cái thùng 0,2 m3 Đáy thùng chứa sỏi để đỡ lớp than hoạt tính nặng khoảng 150kg Vận tốc khí qua lớp hấp phụ khoảng 0,5 m/s

 Thiết bị hấp phụ có lớp hấp phụ cố định

Hệ thống hấp phụ cố định bao gồm nhiều lớp hấp phụ Một hoặc nhiều lớp thiết bị xử

lý phát thải trong khi các lớp thiết bị khác được hoàn nguyên hoặc làm nguội

Chiều dày lớp hấp phụ phụ thuộc vào sức cản thủy lực, thường 0,3 – 1,8m Vận tốc khi qua thiết bị hấp phụ 0,1 – 0,5 m/s (0,45 thường là vận tốc cực đại cho phép) Sức cản thủy lực 750 – 1750 Pa phụ thuộc vào vận tốc khí và chiều sâu lớp hấp phụ, kích thước các hạt than

 Thiết bị hấp phụ có lớp hấp phụ di động

Ở thiết bị hấp phụ có lớp hấp phụ di động, lớp hấp phụ được chuyển dịch từ dung dịch

bị ô nhiễm (do chất được hấp phụ) đến dung dịch được hoàn nguyên để làm khô lớp hấp phụ và làm nguội dung dịch

 Thiết bị hấp phụ có lớp hấp phụ giả lỏng

Thiết bị hấp phụ có lớp hấp phụ giả lỏng dựa trên nguyên lý tuần hoàn liên tục chất hấp phụ qua chu trình hấp phụ và tái sinh Dòng khí hướng lên trên, chất hấp phụ được bảo hòa đi xuống dưới và chuyển hóa cho đến khi được tái sinh, nhờ dòng khí được giả lỏng đẩy lên trên Chất hấp phụ chuyển động ngược chiều với dòng khí Vận tốc khí khoảng 1,2 m/s là vận tốc yêu cầu để giả lỏng chất hấp phụ

Ưu điểm chính là phần lớn chất hấp phụ được sử dụng hoàn toàn đưa đến giảm lượng chất hấp phụ và giảm kích thước thiết bị

Nhược điểm của thiết bị là tổn thất chất hấp phụ do sự mài mòn của hạt than trong quá trình giả lỏng (có thể làm mát các hạt than)

c Xử lý khí thải bằng phương pháp thiêu đốt

Xử lý ô nhiễm bằng quá trình thiêu đốt hoặc còn gọi là đốt cháy sau (after – burning) được áp dụng khá phổ biến trong trường hợp lượng khí thải lớn mà nồng độ chất ô nhiễm cháy được lại rất bé, đặc biệt là những chất ô nhiễm có mùi khó chịu (Trần Ngọc Chấn, 2001)

Theo Trần Ngọc Chấn (2001):

Quá trình thiêu đốt rất thích dụng cho những trường hợp sau đây:

- Phần lớn các chất ô nhiễm có mùi khó chịu đều cháy được hoặc thay đổi được về mặt hóa học để biến thành chất ít có mùi hơn khi phản ứng với ôxy ở nhiệt độ thích hợp

- Các loại sol khí hữu cơ có khói nhìn thấy được, ví dụ như khói từ lò rang cà phê,

lò sản xuất thịt hun khói, lò nung men sứ, v.v

- Một số các hơi, khí hữu cơ nếu thải trực tiếp vào khí quyển sẽ phản ứng với sương

mù và gây tác hại cho môi trường Quá trình thiêu đốt có tác dụng phân hủy rất hiệu quả các loại chất này

- Một số các loại công nghệ như công nghệ khai thác và lọc dầu thải ra rất nhiều khí cháy được kể cả những chất hữu cơ rất độc hại Phương pháp xử lý hiệu quả

và an toàn nhất cho trường hợp này là thiêu đốt bằng ngọn lửa trực tiếp, thiêu đốt ngay bên trong ống khói hoặc bằng buồng đốt riêng biệt

Theo Nguyễn Duy Động (2009):

Phương pháp này được phân chia thành hai loại: có xúc tác và không có xúc tác

Thiêu hủy không có xúc tác được thực hiện khí đốt trực tiếp khí thải ở nhiệt độ cao: 800 – 1100 0C Phương pháp này áp dụng đối với khí thải có nồng độ độc hại cao (vượt quá

giới hạn bốc cháy) và có hàm lượng ôxy đủ lớn Có thể thiêu cháy khí thải ở trong các

lò đốt khi cần tận dụng một lượng nhiệt khá lớn tỏa ra

Thiêu cháy có xúc tác cần diện tích bề mặt tiếp xúc lớn và nhiệt độ thiêu đốt khoảng 250 – 300 0C Trong phương pháp thường sử dụng ở các bề mặt kim loại như các dãy băng bạch kim, đồng, crom, niken,… làm chất xúc tác Làm sạch khí theo phương pháp này

có giá thành rẻ hơn so với phương pháp thiêu đốt không có xúc tác Phương pháp thiêu đốt có chất xúc tác thường thích hợp cho các khí độc hại thấp gần với giới hạn bắt lửa

Chương 3

PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Thời gian và địa điểm thực hiện

Thời gian: đề tài được thực hiện trong học kì I năm học 2015-2016, tháng 08/2015 đến tháng 12/2015

Địa điểm thực hiện: mô hình lò đốt được gia công tại xưởng chế tạo thiết bị, trường Đại Học Cần Thơ, và được lắp đặt vận hành tại khoa Môi Trường và TNTN trường Đại Học Cần Thơ Hệ thống xử lý khí thải được thực hiên từ mô hình xử lý có sẵn tại khoa Môi Trường và TNTN

3.2 Nội dung thực hiện

- Tìm hiểu và chế tạo mô hình hầm than sinh học

- Xác định thành phần khí trong quá trình hầm than sinh học

- Đánh giá hiệu quả xử lý khí thải hầm than sinh học từ hai mô hình xử lý khí bằng phương pháp hấp thụ và hấp phụ để kiểm tra hiệu quả của hai hệ thống

3.3 Phương tiện và phương pháp thực hiện

3.3.1 Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: khí thải từ quá trình hầm than sinh học

- Phương pháp tiến hành thí nghiệm:

 Lấy mẫu rơm và tràm xác định độ ẩm trước khi tiến hành thí nghiệm Thí nghiệm được tiến hành bằng cách sấy mẫu ở nhiệt độ 1050C tại phòng thí nghiệm chất thải rắn khoa môi trường và TNTN

 Nguyên liệu trước khi hầm than được cân xác định khối lượng trước khi đưa vào hầm than

Hình 3.1 Mô hình tháp hấp phụ bằng than hoạt tính

Tháp rửa khí rỗng với dung dịch hấp thụ là nước, tháp được chế tạo bằng thép, với chiều cao tổng cộng là 280 cm, đường kính cổ tháp là 20 cm, đường kính bụng tháp là 30,5

cm Tháp được bố trí gồm 1 béc phun với chiều phun từ trên xuống ngược với chiều dòng khí

Hình 3.2 Mô hình tháp hấp thụ bằng nước

3.3.2 Chuẩn bị nguyên liệu

Chuẩn bị nguyên liệu làm than: Rơm được thu gom về sao đó được phơi khô và trử lại chuẩn bị cho quá trình đốt Củi tràm được thu gom từ các vựa tràm, sao đó phơi khô, và trử lại chuẩn bị cho quá trình đốt

3.3.3 Bố trí thí nghiệm

Tiến hành 4 thí nghiệm Thí nghiệm được tiến hành từ mô hình lò hầm than sinh học và

hệ thống xử lý khí thải lò đốt có sẵn

 Thí nghiệm 1 (TN1): Đánh giá hiệu quả xử lý khí thải từ lò hầm than sinh học,

bằng biện pháp hấp phụ bằng than hoạt tính với nguyên liệu là rơm Rơm được phơi khô, xác định độ ẩm Rơm dùng làm nguyên liệu hầm than được cân xác định khối lượng trước khi tiến hành thí nghiệm Rơm được xếp chặt vào lò, sau đó tiến hành đốt lò Tiến hành lắp hệ thống dẫn khói từ lò vào thiết bị hấp phụ than hoạt tính Trong suốt quá trình vận hành lò cần xác định nồng độ và thành phần khí trước và sau khi ra khỏi hệ thống xử lý Sau khi hầm than cần kiểm tra lượng than thành phẩm, để đánh giá hiệu quả hầm của lò

 Thí nghiệm 2 (TN2): Đánh giá hiệu quả xử lý khí thải từ lò hầm than sinh học

bằng biện pháp hấp thụ với dung dịch nước, nguyên liệu là rơm Rơm được phơi

khô, xác định độ ẩm trước khi tiến hành thí nghiêm Rơm dùng làm nguyên liệu hầm than được cân xác định khối lượng trước khi tiến hành thí nghiệm Rơm được xếp chặt vào lò Sau đó tiến hành đốt, tiến hành lắp hệ thống ống dẫn khí từ lò vào thiết bị xử lý khí Thiết bị xử lý là tháp phun rỗng, với dung dịch phun là nước Trong suốt quá trình hầm than cần xác định nồng độ và thành phần khí trước và sau khi ra khỏi thiết bị xử lý nhằm đánh giá hiệu quả xử lý của thiết bị Sau khi hầm than kết thúc cần xác định khối lượng than tạo thành, nhằm đánh giá hiệu quả của lò

 Thí nghiệm 3 (TN3): Đánh giá hiệu quả xử lý khí thải từ lò hầm than sinh học

bằng biện pháp hấp phụ bằng than hoạt tính, nguyên liệu là củi tràm Củi tràm sau khi phơi khô, xác định độ ẩm, được phân cở cho phù hợp với lò sau đó củi tràm được cân xác định khối lượng và được xếp chặt vào lò Nhóm lửa lò và lắp hệ thống đường ống dẫn khí vào trong thiết bị xử lý khí Trong suốt thời gian vận hành cần xác định nồng độ và thành phần khí sinh ra trước và sau khi đi qua hệ thống xử lý

 Thí nghiệm 4 (TN4): Đánh giá hiệu quả xử lý khí thải từ lò hầm than sinh học

bằng biện pháp hấp thụ với dung dịch nước, nguyên liệu là củi tràm Củi tràm sau khi phơi khô, xác định độ ẩm, được phân cở cho phù hợp với lò sau đó củi tràm được cần xác định khối lượng và được xếp chặt vào lò Nhóm lửa lò và lắp hệ thống đường ống dẫn khí vào trong thiết bị xử lý khí Trong suốt thời gian vận hành cần xác định nồng độ và thành phần khí sinh ra trước và sau khi đi qua hệ thống xử lý

3.3.4 Các chỉ tiêu theo dõi

Theo dõi nồng đô bụi và thành phần khí thải sinh ra trong quá trình đốt, và phân tích độ

ẩm của nguyên liệu

3.3.5 Phương pháp đo và phân tích mẫu

Bảng 3.1 Các chỉ tiêu theo dõi và phương pháp phân tích mẫu

Máy đo khí thải QUINTOX 9106

3.3.6 Phương pháp xác định bụi lơ lửng trong không khí