Thiết kế trạm xử lý khí thải cho nhà máy để khí thải sau khi qua hệ thống xử lý đạt QCVN 19 2009

MỤC LỤCLỜI MỞ ĐẦU1CHƯƠNG 1: THÔNG SỐ THIẾT KẾ.41.Thông số đầu vào.42.Xử lý số liệu.52.1.Tính toán nồng độ tối đa cho phép.52.2.Tính toán nồng độ đầu vào của khí thải.6CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN LAN TRUYỀN Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ.81.Tính toán khuếch tán82.Tính toán lan truyền chất ô nhiễm từ nguồn cao.93.Tính toán nồng độ chất ô nhiễm ở 1km, 3km so với nguồn thải123.1.Tính toán khuếch tán đối với bụi12CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ.161.Đối với bụi:161.1.Buồng lắng bụi.161.2. Xyclon.171.3. Các loại lưới lọc bụi:181.4.Thiết bị lọc bụi tĩnh điện:202.Đối với khí:202.1.Lựa chọn phương pháp xử lý khí:202.2.Lựa chọn thiết bị hấp thụ:222.3Lựa chọn dung môi hấp thụ:233.Sơ đồ công nghệ xử lý khí thải của nhà máy A.233.1. Thông số đầu vào.233.3. Thuyết minh sơ đồ công nghệ xử lý.25CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XỬ LÝ.271.Tính toán thiết bị xử lý bụi.271.1Xử lý bằng buồng lắng bụi:271.2.Xử lý bằng Cyclon:311.3.Lưới lọc bụi:342. Tính toán thiết bị xử lý khí.362.1. Tính toán hấp thụ xử lý H2S.362.2.Tính toán một số thiết bị phụ trợ452.2.1.Đường ống dẫn452.2.2.Thân tháp462.2.3.Nắp và đáy tháp482.3.Hấp phụ SO2 bằng than hoạt tính.482.4Tính hệ số truyền khối522.5. Tính toán cơ khí các thiết bị tháp54TÀI LIỆU THAM KHẢO58

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: THÔNG SỐ THIẾT KẾ 4

1.Thông số đầu vào 4

2.Xử lý số liệu 5

2.1.Tính toán nồng độ tối đa cho phép 5

2.2.Tính toán nồng độ đầu vào của khí thải 6

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN LAN TRUYỀN Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 8

1.Tính toán khuếch tán 8

2.Tính toán lan truyền chất ô nhiễm từ nguồn cao 9

3.Tính toán nồng độ chất ô nhiễm ở 1km, 3km so với nguồn thải 12

3.1.Tính toán khuếch tán đối với bụi 12

CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 16

1.Đối với bụi: 16

1.1.Buồng lắng bụi 16

1.2 Xyclon 17

1.3 Các loại lưới lọc bụi: 18

1.4.Thiết bị lọc bụi tĩnh điện: 20

2.Đối với khí: 20

2.1.Lựa chọn phương pháp xử lý khí: 20

2.2.Lựa chọn thiết bị hấp thụ: 22

2.3Lựa chọn dung môi hấp thụ: 23

3.Sơ đồ công nghệ xử lý khí thải của nhà máy A 23

3.1 Thông số đầu vào 23

3.3 Thuyết minh sơ đồ công nghệ xử lý 25

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XỬ LÝ 27

1.Tính toán thiết bị xử lý bụi 27

1.1Xử lý bằng buồng lắng bụi: 27

1.2.Xử lý bằng Cyclon: 31

1.3.Lưới lọc bụi: 34

2 Tính toán thiết bị xử lý khí 36

2.1 Tính toán hấp thụ xử lý H2S 36

2.2.Tính toán một số thiết bị phụ trợ 45

2.2.1.Đường ống dẫn 45

2.2.2.Thân tháp 46

2.2.3.Nắp và đáy tháp 48

2.3.Hấp phụ SO2 bằng than hoạt tính 48

2.4Tính hệ số truyền khối 52

2.5 Tính toán cơ khí các thiết bị tháp 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH:

1 Bảng 1.1: Thành phần các khí và bụi

2 Bảng 1.2: Cỡ hạt bụi và thành phần % khối lượng

3 Bảng 1.3: Nồng độ tối đa cho phép đối với hạt bụi và các chất vô cơ trong

khí thải công nghiệp.

4 Bảng 1.4: Nồng độ thành phaanftrong khói thải.

5 Bảng 1.5: Hiệu suất tối thiểu để xử lý các chỉ tiêu.

6 Bảng 4.1: Các thông số đầu vào.

7 Bảng 4.2: Dải phân cấp cỡ hạt

8 Bảng 4.3: Hiệu quả lắng bụi của buồng lắng.

9 Bảng 4.4: Kích thước buồng lắng bụi.

10 Bảng 4.5: Hiệu suất của cỡ hạt.

11 Bảng 4.6: Bảng phân cỡ hạt ban đầu của hạt bụi.

12 Bảng 4.7: Kích thước của Xyclon

13 Bảng 4.8: Kích thước của thiết bị lọc bụi bằng túi vải.

14 Bảng 4.9: Các thông số kích thước của tháp hấp thụ

15 Bảng 4.10: Các thông số kích thước của tháp hấp phụ.

16 Hình 2.1: Sơ dồ cấu tạo buồng lắng bụi.

17 Hình 2.2: Sơ dồ cấu tạo Xyclon.

18 Hình 2.3: Sơ dồ cấu tạo thiết bị ọc bụi bằng túi vải.

19 Hình 2.4: Sơ dồ công nghệ xử lý khí thải.

LỜI MỞ ĐẦU Đặt vấn đề

Sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển của các ngành sảnxuất công nghiệp, làm cho xã hội loài người biến đổi rõ rệt Các nhà máy, xí nghiệp,các khu công nghiệp, trại chăn nuôi tập trung được hình thành tất cả sự phát triểnnày đều hướng tới tạo ra sản phẩm mới, đáp ứng nhu cầu của con người tạo điều kiệnsống tốt hơn Nhưng đồng thời thải ra các loại thất thải khác nhau làm cho môi trườngngày càng trở nên xấu đi Các chất thải độc hại có tác động xấu tới con người, sinh vật,

hệ sinh thái, các công trình nhân tạo Nếu môi trường tiếp tục suy thoái thì có thể dẫnhậu quả nghiêm trọng cho loài người Vì vậy việc bảo vệ môi trường, giảm thiểu tácđộng có hại của các chất ô nhiễm là vấn đề của toàn cầu Khí thải từ ống khói các nhàmáy, xí nghiệp, khu công nghiệp được xem là nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng

ô nhiễm không khí Các chất khí độc hại như: SOx , NOx , VOC, CO, CO2,hydocacbon, bụi đang dần gia tăng trong bầu khí quyển Gây nên các hiện tượng,hiệu ứng nhà kính, mưa axít, sương mù quang hóa tác động xấu đến con người, sinhvật và các hệ sinh thái, hoạt động lao động sản xuất Để bảo vệ môi trường và bảo vệcho cuộc sống của con người, sinh vật khí thải từ ống khói nhà máy, từ hoạt độngkhác cần được xử lý trước khi thải vào môi trường không khí Hiện nay có rất nhiềuphương pháp và các dây chuyền công nghệ để xử lý khí thải và được áp dụng cụ thểđối với từng loại khí thảivà từng nhà máy

Mục tiêu của đồ án

Thiết kế trạm xử lý khí thải cho nhà máy để khí thải sau khi qua hệ thống xử lý đạtQCVN 19/2009,cột B trước khi thải ra môi trường, góp phần kiểm soát ô nhiễm do khíthải sinh ra

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đồ án này, em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo đã tận tìnhhướng dẫn, giảng dạy trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và rèn luyện ở TrườngĐại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội

Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn côngnghệ - khoa môi trường, đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn ThS Mai Quang Tuấn Emxin chân thành bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô giáo đã giúp đỡ em hoàn thành đồ

án này

Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện đồ án này một cách hoàn chỉnh nhất, tuynhiên không thể tránh nổi những thiếu sót Kính mong quý thầy giáo, cô giáo cùngtoàn thể bạn bè góp ý để bài tập lớn của em được hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, tháng 5 năm 2016.

Sinh viên

Nguyễn Thị Dung

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN

VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thị Dung

Lớp : ĐH3CM1

Họ và tên giảng viên hướng dẫn: Mai Quang Tuấn

1- Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý khí thải theo các số liệu dưới đây:

- Lưu lượng khí thải: 2.000 m3/giờ

2- Thể hiện các nội dung nói trên vào :

- Bản vẽ sơ đồ công nghệ xử lý khí thải cho nhà máy A

- Bản vẽ chi tiết công trình xử lý bụi

- Bản vẽ chi tiết công trình xử lý khí

- Tính toán phát tán nồng độ chất ô nhiễm tại vị trí cách nguồn thải 1km, 3km

CHƯƠNG 1: THÔNG SỐ THIẾT KẾ.

1 Thông số đầu vào

- Lưu lượng nguồn thải: L = 30000 m3/ h = 8.33 (m3/s )

- Khối lượng riêng của bụi : 3500 kg/m3

Bảng 1.2: Cỡ hạt bụi và phần trăm khối lượng

Cỡ hạt μm ( % )

- Nhiệt độ khí thải tại miệng ống khói : 50oC

- Nhiệt độ môi trường : 20oC

2.1 Tính toán nồng độ tối đa cho phép.

Theo QCVN 19:2009 /BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệpđối với bụi và các chất vô cơ

+Kv : Hệ số vùng , Kv = 1 Khu công nghiệp ; đô thị loại V; vùng ngoại thành, ngoạithị đô thị loại II, III, IV có khoảng cách ranh giới nội thành nội thị lớn hơn hoặc bằng

2 km; cơ sở sản xuất công nghiệp, chế biến, kinh doanh, dịch vụ và các hoạt độngcông nghiệp khác có khoảng cách đến ranh giới các khu vực này dưới 2 km

Bảng 1.3 Nồng độ tối đa cho phép đối với hạt bụi và các chất vô cơ trong khí thải công nghiệp.

Thành phần C (mg/Nm 3 ) – cột B

QCVN 19/2009

C max ( mg/Nm 3 )

2.2 Tính toán nồng độ đầu vào của khí thải.

Theo số liệu đầu vào, nồng độ các chất vô cơ (C1) tại miệng khói có nhiệt độ là 50oC,nhưng nồng độ các chất vô cơ tối đa cho phép (Cmax ) ở nhiệt độ 25oC Vậy nên trước khi so sánh nồng độ để xem bụi và khí thải nào vượt tiêu chuẩn ta cần quy đổi

C1, T1 : Nồng độ của các thành phần trong khí thải (mg / m3 ) ở nhiệt độ tuyệt đối T1 = 323oF

C2, T2 : Nồng độ của các thành phần trong khí thải (mg/Nm3) ở nhiệt độ tuyệt đối T2 = 298oF

Bảng 1.4 Nồng độ các thành phần trong khói thải.

- Nhận xét: Dựa vào bảng số liệu  Những chỉ tiêu cần xử lý trước khi xả thải ra

ngoài môi trường là : Bụi, SO2, H2S

- Hiệu suất tối thiểu để xử lý các chỉ tiêu

¿C v−C r

Trong đó:

 :Hiệu suất tối thiểu để xử lý từng chỉ tiêu

C v : Hàm lượng chất X trong hỗn hợp khí thải vào (mg/m3)

C r : Hàm lượng chất X trong hỗn hợp khí thải ra ( mg/m3)

Bảng 1.5: Hiệu suất tối thiểu để xử lý các chỉ tiêu.

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN LAN TRUYỀN Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ.

Trong đó: bz : Khoảng cách từ mặt sau nhà đến nguồn thải

hA : chiều cao của nhà A

z: Chiều cao ống khói HÔ = 60m.

Vận tốc ban đầu của luồng khói tại miệng ống:

π D2=

4 × 30000 3600× 3.14 ×12=10.6 m/s

Trong đó: Q: Lưu lượng khí thải, Q = 25000m3/h

D: Đường kính ống khói Chọn D = 1m

Độ cao nâng của luồng khói áp dụng công thức của Davidson W.F

w: Vận tốc ban đầu của luồng khói tại miệng ống, w = 10.6 m/s

u: Vận tốc gió tại miệng ống khói, u = 2.5 m/s

TK: Nhiệt độ tuyệt đối của khói tại miệng ống khói, K

∆ T: Chênh lệch nhiệt độ giữa khói và không khí xung quanh, oC hoặc K

Độ cao hiệu quả của nguồn thải:

Hhq = HÔ+ ∆h = 60 + 8.3 = 68.3 m

Xét Hhq = 68.3 m > Hgh = 32.7 m => Nguồn thải là nguồn cao

2 Tính toán lan truyền chất ô nhiễm từ nguồn cao.

Theo QCVN 05:2009/ BTNMT và QCVN 06:2009/BTNMT, thì nồng độ tối đa cho phép của một số khí độc trong không khí xung quanh là:

Áp dụng công thức Bosanquet và Pearson (1936)

Công thức xác định nồng độ chất ô nhiễm trên mặt đất

C(x,y) = M

(2 π1 /2)× p ×q × x1/ 2×exp[−(2 ×q y22× x2+

H

p × x) ]Gọi p, q lần lượt là hệ số khuếch tán theo phương thẳng đứng và phương nằm ngang

- Vì khí quyển ở mức trung tính (cấp D), tức là khí quyển có độ rối trung bình nên: p =

0.05 và q = 0.08 (Trang 74_GT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI)Khoảng cách từu nguồn (chân ống khói) đến vị trí có nồng độ cực đại Cmax trên mặt đấtlà:

C M CO=0.216× 7.5

2.5 ×68.32(0.050.08) = 8.68×10−5(g/m3) = 86.8 (μg/m3)

Bảng so sánh nồng độ của các khí với QCVN 05:2013 và QCVN 06:2009 Đơn vị: ¿/

50_405000

_42_

Từ bảng trên ta thấy:

- C M H2S

nhỏ hơn nồng độ cho phép theo QCVN 06:2009/BTNMT

- C M S O2 và C M COnhỏ hơn nồng độ cho phép theo QCVN 05:2013/BTNMT

- C M N O2 vượt quá nồng độ cho phép theo QCVN 05:2013/BTNMT Nhưng xM lại nằm rất xa khu dân cư B nên ta sẽ tính nồng độ chất ô nhiễm NO2 tại vị trí đầu và cuối khu dân cư B dọc theo trục hướng gió

Vậy tại khu dân cư B tất cả các khí thải ra đều đạt chuẩn.

3 Tính toán nồng độ chất ô nhiễm ở 1km, 3km so với nguồn thải

3.1 Tính toán khuếch tán đối với bụi

Cx : nồng độ bụi trên mặt đất tại khoảng cách x (m), mg/m3

Mb :lượng phát thải chất ô nhiễm tại nguồn điểm liên tục phát thải từ nhà A ,mg/s

Mb = L(m3/s) ×Nồng độ khối lượng của bụi tại miệng ống khói (g/m3 )

L = 30000( m3/h)= 8.33 (m3/s)

Tốc độ gió u = 2.5 (m/s)

 δ y ,δ Z : là hệ số khuếch tán theo phương ngang và theo phương đứng phụ thuộc vàokhoảng cách x, độ rối của khí quyển và vận tốc gió

Giá trị δy được tra theo biểu đồ 3.9 [Tài liệu1] δy được tra theo biểu đồ 3.10 [Tài

liệu 1 ] ứng với khoảng cách x và độ ổn định của khí quyển

Dựa vào biểu đồ 3.9 và 3.10 tra được các giá trị như sau

δ y ,δ Z

vr : vận tốc rơi giới hạn trung bình của nhóm cỡ hạt bụi xem xét, m/s

vr được tính theo công thức 5.13 – [ Tài liệu 2]

( mg/m3 ) 2.10

6 4.7 106 1.7 105 7.6 105 2.2 103 4.4 104 5.1 105 2.1 105

Trong đó :

 Phần trăm về khối lượng theo cỡ hạt tỷ lệ với nồng độ khối lượng của bụi nên :

Nồng độ khối lượng của bụi tại miệng ống khói (mg/m3)= nồng độ bụi tổng (mg/m3¿×

phần trăm về khối lượng theo cỡ hạt

- So sánh với QCVN 05: 2009/BTNMT về chất lượng không khí xung quanh thì tra bảng 1,tính trung bình trong 1 giờ

Cb(x=1000)và Cb(x=3000)< 300 (μg/m3

¿Nồng độ của bụi ở vị trí đang xét đạt QCVN 05:2009/BTNMT về chất lượng không khí xung quanh

3.2 Tính toán khuếch tán đối với các chất khí

Tính nồng độ chất ô nhiễm ở vị trí 1 km, 3km so với mặt đất trùng với trục hướng gió

Ống khói của nhà máy nằm trong nguồn thải cao:

Tính toán nồng độ chất ô nhiễm theo mô hình Gauss biến dạng:

2 2

EX 2

u: vận tốc gió tại miệng ống khói, u=2.5 m/s

H: chiều cao hiệu quả của ống khói, H = 68.3 m

Bảng: Số liệu về nồng độ chất ô nhiễm tại vị trí 1 km, 3 km

CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ.

1.Đối với bụi:

1.1 Buồng lắng bụi.

a) Nguyên lý: Khi dòng khí chứa bụi chuyển động từ đường ống (nơi có tiết diện nhỏ)

đi vào buồng lắng bụi (nơi có tiết diện lớn hơn rất nhiều lần), do đó khí và bụi sẽ chuyển động chậm lại, tạo điều kiện cho các hạt bụi lắng lại dưới tác dụng của trọng lực

b) Cấu tạo: Là một không gian hình hộp có tiết diện ngang lớn hơn nhiều lần so với tiết diện của đường ống dẫn khí vào để vận tốc khí giảm xuống rất nhỏ Nhờ vậy, hạt bụi đủ thời gian để rơi xuống chạm đáy dưới tác dụng của trọng lực và bị giữ lại tại đó

mà không bị dòng khí mang theo

Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo buồng lắng bụi.

c) Ưu, nhược điểm:

- Ưu điểm:

+ Chi phí đầu tư ban đầu thấp, vận hành thấp

+ Cấu tạo đơn giản

+ Sử dụng trong xử lý khí có nồng độ bụi cao chứa các hạt bụi có kích thước lớn đặc biệt tư ngành công nghiệp luyện kim, nấu chảy kim loại

+ Tổn thất áp suất qua thiết bị thấp

+ Buồng lắng bụi làm việc tốt với khí có nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn

- Nhược điểm:

+ Phải làm sạch thủ công định kì

+ Cồng kềnh, chiếm nhiều diện tích, cần có không gian lớn khi lắp đặt

+ Chỉ tách được bụi thô

+ Không thể thu được bụi có độ bám dính và dính ướt

1.2 Xyclon.

a) Nguyên tắc: Tách bụi bằng lực ly tâm

Xyclon là thiết bị hình trụ tròn có miệng dẫn khí vào ở phía trên Không khí vàoXyclon sẽ chảy xoáy theo đường xoắn ốc dọc bề mặt trong của vỏ hình trụ Xuống tớiphần phễu, dòng khí sẽ chuyển động ngược lên trên theo đường xoắn ốc và qua ốngtâm thoát ra ngoài Hạt bụi trong dòng không khí chảy xoáy sẽ bị cuốn theo dòng khívào chuyển động xoáy Lực ly tâm gây tác động làm hạt bụi sẽ rời xa tâm quay và tiến

về vỏ ngoài Xyclon Đồng thời, hạt bụi sẽ chịu tác động của sức cản không khí theochiều ngược với hướng chuyển động, kết quả là hạt bụi dịch chuyển dần về vỏ ngoàicủa Xyclon, va chạm với nó, sẽ mất động năng và rơi xuống phễu thu Ở đó, hạt bụi điqua thiết bị xả đi ra ngoài

Hình 2.2: Sơ đồ cấu tạo Xyclon.

b) Ưu điểm, nhược điểm

- Ưu điểm:

+ Không có bộ phận chuyển động;

+ Có thể làm việc ở nhiệt độ cao (đến 5000C);

+ Vận tốc khí làm việc lớn (2,2-5m/s);

+ Thu bụi ở dạng khô;

+ Có khả năng thu bụi mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt Xyclon;

+ Chế tạo đơn giản, giá thành rẻ;

+ Chi phí vận hành sửa chữa thấp;

+ Có thể làm việc ở điêu kiện nhiệt độ, áp suất khác nhau;

+ Tách bụi có đường kính δ< 20μm;

- Nhược điểm:

+ Không thể thu hồi được bụi có tính kết dính;

+ Tổn thất áp suất lớn;

+ Hiệu quả lọc bụi giảm khi kích thước hạt bụi < 5μm.

1.3 Các loại lưới lọc bụi:

a) Thiết bị lọc bụi túi vải:

Vật liệu lọc dùng trong thiết bị loại này là các loại vải bông, len dạ, vải sợi tổng hợp,vải sợi thủy tinh Trong đó vải tổng hợp hiện nay được sử dụng phổ biến nhất vì các

ưu điểm của nó như chịu được nhiệt độ cao, bền dưới tác dụng cơ học và hóa học, rẻtiền Thông số quan trọng nhất của vải lọc là tải trong khí qua vải (m3/m2.ph)

Quá trình lọc bụi trên vải xảy ra theo 3 giai đoạn:

- Giai đoạn thứ nhất khi vải còn sạch, các hạt bụi lắng trên các lớp xơ nằm trên bề mặt

sợi Ở giai đoạn này hiệu suất lọc bụi còn thấp

- Giai đoạn thứ 2: là khi đã có một lớp bụi bám trên bề mặt vải, lớp bụi này trở thành

môi trường lọc thứ 2 Hiệu suất lọc bụi của giai đoạn này là rất cao

- Sau một thời gian, bụi bám trên vải sẽ dày lên làm tang trở lực đối với dòng khí, vì

vậy cân thiết phải làm sạch vải lọc Sau khi làm sạch vải lọc vẫn còn một lượng bụinằm giữa các sơ cho nên trong giai đoạn 3 này hiệu suất lọc vẫn còn cao

Thiết bị lọc: Vải lọc được may thành túi hình trụ có đường kính không quá 600mm vàchiều dài thường lấy bằng 16 đến 20 lần đường kính Thông thường, phía trong túi lọc

có khung đỡ bằng thép Các túi lọc được bố trí thành từng dãy song song hoặc so letrong thiết bị lọc bụi

Hình 2.3: Sơ đồ cấu tạo thiết bị lọc bị bằng túi vải.

Nguyên lý làm việc: Không khí chứa bụi theo ống dẫn vào hộp phân phối đều hướnglên trên giữa các túi vải Bụi được giữ lại trên bề mặt ngoài ống, không khí sạch vàotrong ống vải đi lên trên vào hộp góp và ra ngoài Sau một thời gian hoạt động, bụibám nhiều trên bề mặt túi vải lam tang trở lực của hệ thống, thì phải tiến hành hoànnguyên túi lọc

Phương pháp hoàn nguyên bộ túi vải là một yếu tố quan trọng vì nó lien quan đến vậtliệu vải lọc, sức cản khí động, tải trọng không khí cần lọc và chi phí năng lượng hoànnguyên Có 2 phương pháp hoàn nguyên:

- Cơ khí: lắc rung và đôi khi vặn xoắn.

- Thổi bằng nén khí: thổi ngược, thổi liên tục hoặc thổi xung.

Thiết bị lọc túi vải có hiệu suất thu bụi cao đến trên 99% và tổn thất áp lực vao khoảng1300-1400 N/m2

Trở lực khí động của vải chưa bám bụi khi lưu lượng khí từ 0,3-2 m/s thường từ 5-40N/m2

Nồng độ bụi sau khi lọc vải là 10-50mg/m3

b) Lưới lọc bụi kiểu tấm:

Đây là thiết bị lọc được chế tạo thành tấm phẳng từ một vật liệu hay nhiều vật liệukhác nhau để tạo ra những lỗ rỗng, hai mặt căng lưới thép và giữa là vật đệm như sợithủy tinh, sợi tổng hợp, dây kim loại, khâu nhựa, khâu sứ,… Kích thước vật liệu đệmcàng bé thì lỗ rỗng càng bé và lọc được bụi mịn tùy theo lưu lượng không khí cần lọc

ta tính được diện tích các tấm lọc và sắp xếp chúng hợp lý (đứng, nghiêng, phẳng,ngang) vào thiết bị không khí đi qua.

c) Thiết bị lọc bụi dạng sơ sợi:

Các thiết bị lọc dạng xơ sợi bao gồm một hay nhiều lớp lọc, trong đó phân bố đồngđều các xơ sợi Các thiết bị lọc dạng xơ sợi được sử dụng để lọc bụi có nồng độ bụi từ0,5-5mg/m3 và được phân ra thành các loại sau:

- Các thiết bị lọc sơ mỏng: loại thiết bị này có thể làm sạch tinh những thể tích khí lớn.

Để thu hôi bụi có kích thước nhỏ (0,1-5μm¿ với hiệu suất >99%, người ta sử dụng cácthiết bị lọc dạng tấm phẳng hoặc các lớp vật liệu mỏng dạng sơ sợi nhỏ hơn 5μm Vậntốc lọc từ 0,01-0,1m/s Nồng độ bụi ban đầu không lớn hơn 5mg/m3 Loại thiết bị nàykhông tái sinh vật liệu lọc Sau một thời gian sử dụng thì thay cả bộ lọc hoặc thay vậtliệu lọc

- Thiết bị lọc thô: Để khắc phục nhược điểm của loại trên là thời gian sử dụng không

dài và phải thay thế, trong nhiều trường hợp người ta sử dụng thiết bị lọc nhiều lớp xơsợi dày hơn và đường kính xơ sợi lớn hơn (từ 1-20μm¿ Với tốc độ lọc từ 0,05-0,1m/sthì khả năng thu hồi bụi có kích thước trên 1 của loại bộ lọc nay là rất cao

 Ưu và nhược điểm của lưới lọc bụi:

- Ưu điểm:

+ Gọn nhẹ

+ Hiệu suất tách bụi cao >99%

+ Tách được bụi có kích thước d<0,5µm

- Nhược điểm:

+ Không thích hợp với hỗn hợp khí và bụi có độ ẩm cao

+ Vật liệu túi lọc phụ thuộc và thành phần, tính chất của bụi, của khí và của nhiệt độ

1.4 Thiết bị lọc bụi tĩnh điện:

a) Nguyên tắc làm việc:

Dòng hỗn hợp khí bụi đi qua thiết bị, dưới tác dụng của điện trường sinh ra một dòngđiện một chiều, các hạt bụi sẽ tích điện và chuyển về điện cực trái dấu, trung hòa bámtại đó và tách ra khỏi dòng khí Định kì dùng vộ gõ để tách khỏi điện cực Hay bụiđược tách ra khỏi dòng khí nhờ lực tĩnh điện

b) Ưu điểm, nhược điểm:

Ưu điểm:

- Hiệu suất tách bụi cao > 99%

- Tách được bụi có kích thước nhỏ.

- Tổn thất áp suất thấp.

- Có thể làm việc ở nhiệt độ và áp suất cao hay trong môi trường chân không.

- Dễ điều khiển và tự động hóa.

Nhược điểm:

- Khi thay đổi thông số công nghệ, hiệu quả tách bụi giảm mạnh.

- Không thích hợp với việc làm sạch khí chứa chất dễ nổ.

(1) Khuếch tán chất khí ô nhiễm đến bề mặt chất lỏng;

(2) Truyền ngang qua bề mặt tiếp xúc pha khí/lỏng (hòa tan)

(3) Khuếch tán chất khí hòa tan tư bề mặt tiếp xúc pha vào trong pha lỏng

Sự chênh lệch nồng độ ở bề mặt tiếp xúc pha thuận lợi cho động lực của quá trình vàquá trình hấp thụ khí diễn ra mạnh mẽ trong điều kiện diện tích bề mặt tiếp xúc phalớn, độ hỗn loạn cao và hệ số khuếch tán cao Bởi vì một số hợp phần của hỗn hợp khí

có khả năng hòa tan mới có thể hòa tan được trong chất lỏng, cho nên quá trình hấpthụ chỉ có hiệu quả cao khi lựa chọn dung chất hấp thụ có tính hòa tan cao hoặc nhữngdung chất phản ứng không thuận nghịch với chất khí cần được hấp thụ

 Ưu điểm và nhược điểm:

- Ưu điểm:

+ Xử lý được các chất khí, hơi độc hại

+ Dễ lựa chọn được hóa chất hấp thụ

+ Phản ứng hóa học, độ hòa tan chất khí vào chất lỏng nhanh nếu nhiệt độ khí thải cao

- Nhược điểm:

+ Khó hoàn nguyên các chất hấp thụ

b) Phương pháp hấp phụ:

Hấp phụ là một quá trình truyền khối mà trong đó chất khí được liên kết vào mộtchất rắn Chất khí (chất bị hấp phụ) thâm nhập vào các mao quản của chất rắn (chấthấp phụ) nhưng không thâm nhập vào cấu trúc mạng tinh thể của chất rắn.

Nhìn chung, các chất hấp phụ này có đặc tính chung là diện tích bề mặt hoạt tính trênmột đơn vị thể tích rất lớn Chúng rất có hiệu quả đối với các chất ô nhiễm dạngHydrocacbon Hơn nữa, chúng có thể hấp phụ được cả H2S và SO2 Một dạng đặc biếtcủa rây phân tử cũng có thể hấp phụ được NO2

Ngoại trừ than hoạt tính, các chất hấp phụ khác có một nhược điểm la chũng ưu tiêntiếp xúc với nước trước bất kì một chất ô nhiễm nào Vì vậy nước phải được tách hếtkhỏi dòng khí trước khi đưa vao hấp phụ Tất cả các chất hấp phụ đều bị phá hủy ởnhiệt độ cao (1500C đối với than hoạt tính, 6000Cđối với rây phân tử, 4000C vớisilicagel và 5000C đối với Nhôm hoạt tính) Hoạt động của chúng rất kém hiệu quả ởnhững nhiêt độ tương ứng như trên Tuy nhiên hoạt tính của chúng lại được phục hồilại ngay ở chính nhiệt độ đó

 Ưu điểm và nhược điểm:

+ Tất cả các chất hấp phụ đều phá hủy ở nhiệt độ cao

+ Hoạt động của chúng rất kém hiệu quả ở nhiệt độ bị phá hủy Tuy nhiên hoạt tínhcủa chúng lại được phục hồi lại ngay ở chính nhiệt độ đó

Chọn phương pháp xử lý khí là phương pháp hấp thụ

2.2 Lựa chọn thiết bị hấp thụ:

a) Tháp đệm:

- Các tháp đệm rất được ưa chuộng Vì:

Tháp đệm có những ưu điểm sau:

+ Có bề mặt tiếp xúc pha lớn, hiệu suất cao;

+ Cấu tạo đơn giản;

+ Trở lực trong tháp không lớn lắm;

+ Giới hạn làm việc tương đối rộng

- Nhược điểm: Khó làm ướt đều đệm Do đó, nếu tháp cao quá thi chất lỏng phân bố

không đều Vì vậy người ta phải chia tầng và ở mỗi tầng có đặt them bộ phận phânphối chất lỏng

b) Tháp đĩa:

- Tháp đĩa thường kinh tế hơn tháp đệm vì khả năng chịu được lưu lượng khí cao và

do đó đường kính cột thường nhỏ hơn

- So với tháp đệm thì tháp đĩa phức tạp hơn và được phân thanh nhiều loại theo kết cấu

của đĩa và sự vận chuyển của chất lỏng qua lỗ đĩa hoặc theo các ống chảy chuyền giữacác đĩa, cụ thể phân thành:

+ Tháp đĩa có ống chảy truyền va không ống chảy chuyền

+ Tháp đĩa lưới, tháp chop, tháp supap và một số dạng khác

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

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

Chọn chất hấp thụ là NaOH để sử lý H2S

Chọn chất hấp phụ là than hoạt tính để hấp phụ SO2

3.Sơ đồ công nghệ xử lý khí thải của nhà máy A.

3.1 Thông số đầu vào.

- Lưu lượng nguồn thải: L = 30000 m3/ h = 8.33 (m3/s )

- Nhiệt độ khí thải tại miệng ống khói : 50oC

- Nhiệt độ môi trường : 20oC

Thành phần các chất cần xử lý với hiệu suất cần đạt được

Khí thải chứa bụi

Buồng lắng bụi

Lọc bụi túi vải

Khí đạt yêu cầu thải

ra ngoài môi trường

Xyclon

Tháp hấp phụ khí

SO2

3.2 Đề xuất sơ đồ công nghệ xử lý.

Hình 2.4: Sơ đồ công nghệ xử lý khí thải của nhà máy.

3.3 Thuyết minh sơ đồ công nghệ xử lý.

- Bụi và khí được thu gom thông qua các chụp hút bố trí trên các máy công cụ, các

chụp hút được nối vào hệ thống ống dẫn Khi đó vận tốc dòng khí giảm đột ngột, làmcho hạt bụi rơi xuống dưới tác dụng của trọng lực và bị giữ lại trong buồng lắng Nhờtác dụng của lực hấp dẫn làm cho các hạt bụi lắng xuống khi đi qua thiết bị Các hạtbụi này sẽ rơi vào bình chứa hoặc được đưa ra ngoài bằng vít tải hay băng tải Ở đó,hạt bụi đi qua thiết bị xả đi ra ngoài Hỗn hợp khí chưa xử lý hết bụi lại tiếp tục được

đưa sang thiết bị lọc bụi túi vải để loại bỏ bụi ra khỏi dòng khí thải sao cho đạt QCVN19:2009/BTNMT.

- Hỗn hợp khí còn lại được đưa sang tháp hấp thụ bằng dung dịch NaOH để xử lý khí

H2S , dung dịch được bơm từ thùng chứa lên tháp Dung dịch này sau khi hấp thụ ởđáy tháp được đưa ra bồn chứa Tại đây, dung dịch lỏng này sẽ được xử lý sao chonồng độ của nước thải đạt được nồng độ cho phép để có thể thải ra môi trường Tiếptheo hỗn hợp khí được dẫn sang tháp hấp phụ vật liệu hấp phụ là than hoạt tính để xử

lý SO2 Sau khi đi qua tháp hấp phụ khí sạch đã đạt qui chuẩn thải ra môi trường

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XỬ LÝ.

Bảng 4.1: Các thông số đầu vào

Khối lượng riêng của bụi kg/m3 3500

Khối lượng riêng của khí thải kg/m3 1.1

- Lựa chọn thiết bị buồng lắng để xử lý bụi

- Dựa vào dải phân cấp cỡ hạt bụi trên

Chọn đường kính giớihạn của hạt bụi:δ min=40 μmnghĩa là buồng lắng có thể lọc toàn