Đồ án xử lý khí thải

Với loại bụi có kích thước nhỏ hơn khói khi hít thở phải không được giữ trong lại trong phế nang của phổi, bụi từ ở lại phổi chiếm bụi từ khi hít vào lại được đào thải ra khỏi phổi, còn

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TP.HCM

KHOA MÔI TRƯỜNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

3. Đề tài: Tính toán, thiết kế hệ thống xử

lý bụi gỗ bằng xyclon và túi vải

Trình bày tổng quan về các phương pháp xử

lý bụi

Đề xuất 2 phương án xử lý

Tính toán, thiết kế 1 thiết bị xử lý chính và

các thiết bị liên quan

Vẽ chi tiết thiết bị đã tính toán

ngày

…tháng

…năm2017 GVHD

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

TP.Hồ Chí Minh, Ngày……tháng……năm 2017

LỜI CẢM ƠN

Đồ án này là công trình nghiên cứu đầu tiên để em vận dụng những kiến thức đã học trong 3 năm qua vào công trình thực tế mà sau này có thể chính em sẽ được thực hiện Trong suốt quá trình làm đồ án, em đã nhận được sự quan tâm, tận tình truyền đạt những kiến thức chuyên môn cần thiết và các kinh nghiệm quý báu nhất từ giáo viên hướng dẫn Đến nay với sự dẫn dắt của thầy TS NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG đã giúp em hoàn thành

đồ án

Em xin chân thành cảm ơn TS NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG đã hướng dẫn giúp đỡ em trong việc nghiên cứu và thu thập thông tin từ tài liệu, sách báo để em có thể áp dụng tổngkết lại những kiến thức mà em đã học, đồng thời rút ra kinh nghiệm thực tế trong suốt quátrình thực hiện đồ án

Với kiến thức còn hạn chế, em mong rằng qua đồ án này, em sẽ nhận được nhiều đóng góp quý báu của thầy cô nhằm giúp em hiểu thêm và vận dụng kiến thức đó để có kết quả tốt hơn về sau

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn

MỤC LỤCNHIỆM VỤ ĐỒ ÁN i

DANH MỤC HÌNH VẼ

6 Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý bụi gỗ bằng xyclon 17Hình 3.7 Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý bụi gỗ bằng xyclon và túi vải 18

DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Hệ số ô nhiễm bụi trong công nghệ sản xuất đồ gỗ gia dụng 7

Bảng 2.2 Tải lượng ô nhiễm bụi và chất thải rắn 7

Bảng 3.1 Các thông số đặc trưng của thiết bị thu hồi khô 10

Bảng 4.1 Các thông số đầu vào của xyclon 20

Bảng 4.2 Hiệu quả lọc theo cỡ hạt 22

Bảng 4.3 Hiệu quả lọc theo khối lượng 23

DANH MỤC VIẾT TẮT

QCVN: Quy chuẩn Việt Nam

BTNMT: Bộ tài nguyên môi trường

NXB: Nhà xuất bản

MỞ ĐẦU

Hiện nay nước ta đang trên đà phát triển Cuộc sống của người dân ngày càng được nâng cao Khi cuộc sống no đủ thì con người nghĩ đến việc làm đẹp Từ các sản phầm tự nhiên như tre, lứa, gỗ, cói Người ta có thể tạo ra các sản phẩm rất đẹp mắt và rất hữu ích, tiện lợi dùng để trang trí trong gia đình, trường học, bệnh viện tuy nhiên trong quá trình tạo ra các sản phẩm đó, đặc biệt là sử dụng các vật liệu từ gỗ,từ đó nhiều nhà máy chế biến gỗ, các xưởng mộc mọc lên Như chúng ta đã biết trong quá trình chế biến gỗ thì việc xẻ gỗ, cưa gỗ, trà nhám, đánh bóng tạo ra rất nhiều loại bụi với các kích thước khác nhau gây ảnh hưởng rất nghiêm trọng đến sức khỏe công nhân làm việc và khu vực dân cư xung quanh Do đó việc thiết kế một hệ thống xử lý bụi trong nhà máy trước khi thải ra môi trường không khí là hết sức cần thiết để đảm bảo sự phát triển bền vững.

• Lựa chọn và tính toán thiết kế thiết bị xử lý khí thải chính cho phương án công nghệ được đề xuất

đề xuất

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ BỤI1.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ BỤI

Bụi là tập hợp nhiều hạt, có kích thước nhỏ bé, tồn tại lâu trong không khí dưới dạng bụi bay, bụi lắng và các hệ khí dung nhiều pha gồm: hơi, khói, mù

Bụi bay có kích thước từ bao gồm tro, muội, khói và những hạt rắn được nghiền nhỏ, chuyển động theo kiểu Brao hoặc rơi xuống đất với vận tốc không đổi theo định luật stoke Về mặt sinh học, bụi này thường gây tổn thương nặng cho cơ quan hô hấp, nhất là khi phổi nhiễm bụi thạch anh (Silicose) do hít thở phải không khí có chứa bụi bioxit silic lâu ngày

Bụi lắng có khích thước lớn hơn 10 μm, thường rơi nhanh xuống đất theo định luật

Newton với tốc độ tăng dần Về mặt sinh học, bụi này thường gây tổn hại cho da, mắt, gây nhiễm trùng, gây dị ứng

1.2 Phân loại bụi

- Theo nguồn gốc:

+Bụi hữu cơ như bụi tự nhiên (bụi do động đất, núi lửa )

+Bụi thực vật (bụi gỗ, bông, bụi phấn hoa )

+Bụi động vật (len, lông, tóc )

+Bụi nhân tạo (nhựa hóa học, cao su, cement )

+Bụi kim loại (sắt, đồng, chì )

+Bụi hỗn hợp (do mài, đúc )

- Theo kích thước hạt bụi:

+Khi : gọi là bụi

+Khi : gọi là sương mù

+Khi : gọi đó là khói Với loại bụi có kích thước nhỏ hơn (khói) khi hít thở phải không được giữ trong lại trong phế nang của phổi, bụi từ ở lại phổi chiếm bụi từ khi hít vào lại được đào thải ra khỏi phổi, còn với bụi lớn hơn thường đọng lại ở mũi

- Theo tác hại: Theo tác hại của bụi có thể phân ra:

+ Bụi nhiễm độc chung (chì, thủy ngân, benzen)

+ Bụi gây dị ứng viêm mũi, hen, nổi ban (bụi bông, gai, phân hóa học, một sốtinh dầu gỗ )

+ Bụi gây ung thư (bụi quặng, crom, các chất phóng xạ )

+ Bụi xơ hóa phổi (thạch anh, quặng amiang )

1.3 Tính chất hóa lý của bụi

Độ tin cậy và hiệu quả làm việc của hệ thống lọc bụi phụ thuộc đáng kể vào các tính chất

lý – hóa của bụi và các thông số của dòng khí mang bụi Sau đây sẽ trình bày sơ lược các tính chất lý – hóa cơ bản của bụi ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của hệ thống lọc và

là cơ sở để chọn thiết bị lọc

1.3.1 Mật độ

Mật độ đổ đống (khác với mật độ thực) có tính đến các khe chứa không khí giữa các hạt

Mật độ đổ đống dùng để xác định thể tích bụi chiếm chỗ trong bunke chứa bụi Khi tăng các hạt cùng kích thước mật độ đổ đông giảm do thể tích tương đối của các lớp không khí tăng Khi nén chặt, mật độ đổ đống tăng 1,2 ÷ 1,5 lần (so với khí mới đổ đống)

Mật độ không thực là tỷ số khối lượng các hạt và thể tích mà hạt chiếm chỗ, bao gồm các

lỗ nhỏ, các khe hổng và không đều Các hạt nguyên khối, phẳng và các hạt ban đầu có mật độ không thực trong thực tế trùng với mật độ thực Những hạt như thế dễ lọc trong thiết bị lọc quán tính hơn so với thiết bị lọc lỗ rỗng do khối lượng bằng khối lượng thực nên chúng ít bị tác dụng lôi kéo của không khí sạch thoát ra từ thiết bị lọc Trái lại các hạt

có mật độ không thực thấp dễ lọc trong các thiết bị lọc như ống vải, bằng vật liệu xốp vì chúng dễ bị nước hoặc vải lọc giữ lại

Mật độ không thực thường có trị số nhỏ hơn so với mật độ thực thường thấy ở bụi có xu hướng đông tụ hay thiêu kết, ví dụ: mồ hóng, oxit của các kim loại màu

đường kính của hạt hình cầu có vận tốc lắng chìm như hạt nhưng không phải hình cầu, hoặc chất keo tụ

Thành phần tán xạ là hàm lượng tính bằng số lượng hay khối lượng các hạt thuộc nhóm kích thường khác nhau

Kích thước hạt có thể được đặc trưng bằng vận tốc treo (vt, m/s) – là vận tốc rơi tự do của hạt trong không khí không chuyển động

1.3.4 Tính mài mòn

Tính mài mòn của bụi đặc trưng cho cường độ mài mòn kim loại ở vận tốc như nhau cả khí và nồng độ như nhau của bụi Nó phụ thuộc vào độ cứng, hình dạng, kích thước và mật độ của hạt Tính mài mòn của bụi được tính đến khi chọn vận tốc của khí, chiều dày của thiết bị và đường ống dẫn khí cũng như chọn vật liệu ốp của thiết bị

1.3.5 Tính thấm

Tính thấm nước có ảnh hưởng nhất định đến hiệu quả của thiết bị lọc kiểu ướt, đặc biệt khi thiết bị làm việc có tuần hoàn Khi các hạt khó thấm tiếp xúc với bề mặt chất lỏng, chúng bị bề mặt chất lỏng bao bọc Ngược lại đối với các hạt dễ thấm chúng không bị nhúng chìm hay bao phủ bởi các hạt lỏng, mà nổi trên bề mặt nước Sau khi bề mặt chất lỏng bao bọc phần lớn các hạt, hiệu quả lọc giảm vì các hạt khi tiếp tục tới gần chất lỏng,

do kết quả của sự va đập đàn hồi với các hạt được nhúng chìm trước đó, chúng có thể bị đẩy trở lại dòng khí

Các hạt phẳng dễ thấm hơn so với các hạt có bề mặt không đều Sở dĩ như vậy là do các hạt có bề mặt không đều hầu hết được bao bọc bởi vỏ khí được hấp thụ cản trở sự thấm

Theo đặc trưng thấm nước các vật liệu rắn chia thành 3 nhóm:

- Vật liệu lọc nước: dễ thấm nước (canxi, thạch cao, phần lớn silicat và khoáng vật được oxi hóa, halogennua của kim loại kiềm)

- Vật liệu kị nước: khó thấm nước (grafit, than, lưu huỳnh)

- Vật liệu kị nước tuyệt đối (parafin, nhựa teflon, bitum)

1.3.6 Tính hút ẩm và tính hòa tan

Các tính chất này của bụi được xác định trước hết bởi thành phần hóa học của chúng cũng như kích thước, hình dạng và độ nhám của bề mặt các hạt bụi Nhờ tính hút ẩm và tính hòa tan mà bụi có thể được lọc trong các thiết bị lọc kiểu ướt

1.3.7 Suất điện trở của lớp bụi

Suất điện trở của lớp bụi phụ thuộc vào tính chất của từng hạt riêng biệt (vào tính dẫn điện bề mặt và bên trong, vào hình dạng và kích thước của hạt) cũng như cấu trúc của lớp

và các thông số của dòng khí Nó ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị lọc bằng điện Phụthuộc vào suất điện trở bụi chia thành 3 nhóm như sau:

- Bụi thuộc nhóm suất điện trở thấp: có suất điện trở của lớp dưới

- Bụi thuộc nhóm suất điện trở trung bình: có suất điện trở của lớp từ 104 ÷1010 Ω.cm

- Bụi thuộc nhóm suất điện trở cao: có suất điện trở của lớp lớn hơn

1.3.8 Tính mang điện

Tính mang điện (còn gọi là tính được nạp điện) của bụi ảnh hưởng đến trạng thái của bụi trong đường ống và hiệu xuất của bụi (đối với thiết bị lọc bằng điện, thiết bị lọc kiểu ướt ) Ngoài ra tính mang điện còn ảnh hưởng đến an toàn cháy nổ và tính dính bám của bụi

1.3.9 Tính cháy nổ

Bụi cháy được do bề mặt tiếp xúc với oxi trong không khí phát triển mạnh có khả năng tựbốc cháy và tạo thành hỗn hợp nổ với không khí Cường độ nổ của bụi phụ thuộc vào tínhchất hóa học và tính chất nhiệt của bụi, vào kích thước và hình dạng của các hạt, nồng độ của chúng trong không khí, vào độ ẩm và thành phần của khí, kích thước và nhiệt độ của nguồn cháy và vào hàm lượng tương đối của bụi trơ

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VÀ TÌM HIỂU QUY TRÌNH CHẾ BIẾN GỖ2.1 QUY TRÌNH CHẾ BIẾN GỖ

Có các công đoạn như sau:

Hình 2.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ chế biến đồ mộc gia dụng

Nguyên liệu

Sơn phủ bề mặt

Chà nhám Mộng: Tuapi, cưa

Cưa, tẩm, sấy

Tạo dáng: tua, bào,

Định hình: Cưa, bào

Lắp ghép -thành phẩm

 Cưa, tẩm, sấy:

Nguyên liệu là các loại gỗ khúc, gỗ vụn hoặc gỗ khoanh dạng thân cây được cưa ra với những kích thước thích hợp tùy vào mục đích sử dụng, sau đó được đem đi ngâm hay tẩmhóa chất Đối với các loại gỗ khúc, gỗ vụn trước khi đem đến công đoạn cắt cần được dán keo, sau khi ghép các khúc gỗ lại chúng sẽ được sấy từ hơi nhiệt của lò đốt củi để tạo nhưng miếng gỗ lớn hơn, thích hợp cho việc cắt xén sản phẩm

Tùy vào chi tiết cần sử dụng mà gỗ sẽ được cắt để có những kích thước thích hợp Đối vớicác tấm gỗ dạng phẳng, các tấm gỗ sẽ được cắt xén theo từng chi tiết tương ứng như các loại bàn hay khung ghế Đối với các loại chi tiết phức tạp như chân ghế, chân tủ, chân giường có các loại hoa văn khác nhau gỗ sẽ được phay chi tiết bằng máy tuapi

Gỗ sau khi dược cắt đúng kích thước ở khâu định hình, sẽ được tạo dáng chi tiết với từng sản phẩm Công đoạn này cần sử dụng các máy cưa, lọng, phay, bào để tạo dáng chính xác cho các chi tiết của sản phẩm

Gỗ sau khi được tạo dáng chính xác sẽ được đưa vào khâu mộng để làm các mộng lắp ghép cho sản phẩm Có nhiều loại mộng như: mộng âm, mộng dương, mộng đơn, mộng đôi Công đoạn này chủ yếu sử dụng các máy tuapi, cưa mâm 2 lưỡi

Chà nhám chi tiết hoặc thành phẩm Ở công đoạn này, chi tiết trước hết sẽ được chà nhámthô ở các góc cạnh, bề mặt Sau đó chúng sẽ được chà tinh bằng các loại giấy nhám mịn bằng máy hoặc bằng tay

Sau khi chà nhám tinh sản phẩm được sơn phủ bề mặt bằng cách nhúng vào vecni hoặc sơn bằng máy Mục đích của việc sơn phủ bề mặt là chống mói mọt và làm cho sản phẩm thêm bóng đẹp

Ở công đoạn này, các chi tiết đã được gia công sẽ được bộ phẩn lắp ghép lắp thành sản phẩm hoàn chỉnh Các sản phẩm đã được lắp ghép sẽ được kiểm tra chất lượng trước khi đóng gói và xuất xưởng

2.2 NGUỒN PHÁT SINH BỤI GỖ

Đây là nguồn ô nhiễm nghiêm trọng nhất trong công nghiệp chế biến gỗ, vì hiện nay trongphân khúc chế biến gỗ nồng độ bụi vượt quá cao so với tiêu chuẩn cho phép nên cần phải được xử lý

Bụi phát sinh chủ yếu từ các công đoạn và quá trình sau:

 Cưa xẻ gỗ để tạo phôi cho các chi tiết mộc

 Chà nhám, bào nhẵn các chi tiết

Bảng 2.1: Hệ số ô nhiễm bụi trong công nghệ sản xuất đồ gỗ gia dụng

Thành phần và tính chất của bụi ở đây chủ yếu là bụi cơ học Đó là một hỗn hợp các hatk cellulose với kích thước thay đổi trong một phạm vi rất rộng Các loại bụi này, nhất thiết phải có thiết bị thu hồi và xử lý triệt để, nếu không sẽ gây ra một số tác động nhất định đến môi trường và sức khỏe con người

Bảng 2.2 Tải lượng ô nhiễm bụi và chất thải rắn

Hoạt động sản xuất Nguyên liệu sử dụngtrong năm (tấn) Hệ số ô nhiễm Tải lượng ô nhiễm

2.3 TÁC HẠI CỦA BỤI GỖ

2.3.1 Tác hại của bụi đối với con người

Bụi gây ra nhiều tác hại khác nhau nhưng trong dó tác hại đối với sức khỏe con người là quan trọng nhất

Về sức khỏe, bụi có thể gây tổn thương đối với mắt, da hoặc hệ tiêu hóa (một cách ngẫu nhiên ), nhưng chủ yếu vẫn là sự xâm nhập của bụi vào phổi do hít thở

Bụi gỗ vào phổi gây kích thích cơ học và phát sinh phản ứng xơ hoá phổi gây nên những bệnh về hô hấp Những hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 10 μm có thể được giữ lại trong phổi Tuy nhiên nếu các hạt bụi này có đường kính nhỏ hơn 1 μm thì nó được chuyển đi như các khí trong hệ thống hô hấp Khi có tác động của các hạt bụi tới mô phổi, đa số xảy

ra các hư hại sau đây:

Viêm phổi: làm tắc nghẽn các phế quản, từ đó làm giảm khả năng phân phối khí

Khí thũng phổi: phá hoại các túi phổi từ đó làm giảm khả năng trao đổi khí oxy và

Ung thư phổi: phá hoại các mô phổi, từ đó làm tắc nghẽn sự trao đổi giữa máu và tế bào, làm ảnh hưởng khả năng tuần hoàn của máu trong hệ thống tuần hoàn Từ đó kéo theo một số vấn đề đáng lưu ý ở tim, đặc biệt là lớp khí ô nhiễm có nồng độ cao

Các bệnh khác do bụi gỗ gây ra:

Bệnh ở đường hô hấp: tuỳ theo nguồn gốc các loại bụi mà gây ra các bệnh viêm mũi, họng, khí phế quản khác nhau Bụi hữu cơ như bông sợi, gai, lanh dính vào niêm mạc gâyviêm phù thủng, tiết nhiều niêm dịch Bụi vô cơ rắn, cạnh sắc nhọn, ban đầu thường gây viêm mũi, tiết nhiều niêm dịch làm hít thở khó khăn, lâu ngày có thể teo mũi, giảm chức năng giữ, lọc bụi, làm bệnh phổi nhiễm bụi dễ phát sinh

Bệnh ngoài da: bụi tác động đến các tuyến nhờn làm cho khô da, phát sinh các bệnh về

da

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

Ngoài ra bụi gỗ còn gây ảnh hường tới sinh hoạt, gây mất vệ sinh

2.3.2 Tác hại của bụi đối với thực vật

Bụi gỗ bám quá nhiền trên vỏ hoa quả, cây củ là nguyên nhân làm giảm chất lượng của các loại sản phẩm này, đồng thời cũng làm tăng chi phí để làm sạch chúng Bụi lắng trên

lá còn làm giảm khả năng quang hợp của cây Bụi gỗ lắng đọng làm lấp đầy những lỗ khí khổng, bao xung quanh những hạt diệp lục thu ánh sáng cần cho quá trình quang hợp Bụicũng có thể làm tăng khả năng nhiễm bệnh của cây cối thông qua việc làm giảm sức sống của cây, có thể còn làm cản trở khả năng thụ phấn của cây

CHƯƠNG III: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI GỖ, LỰA CHỌN CÔNG

NGHỆ VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ3.1 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI GỖ

3.1.1Thiết bị thu hồi bụi

Thiết bị thu hồi bụi khô hoạt động dựa trên các cơ chế lắng khác nhau: trọng lực (các buồng lắng bụi), quán tính (lắng bụi nhờ thay đổi hướng chuyển động và dòng khí hoặc nhờ vào vách ngăn) và ly tâm (các xyclon đơn, nhóm và tổ hợp, các thiết bị thu hồi bụi xoáy và động)

Các thiết bị thu hồi bụi nêu trên chế tạo và vận hành đơn giản, được áp dụng phổ biến trong công nghiệp

Tuy nhiên, hiệu quả thu hồi bụi không phải lúc nào cũng đạt yêu cầu nên chúng thường đóng vai trò xử lý sơ bộ

Bảng 3.1 Các thông số đặc trưng của thiết bị thu hồi khô

tối đa

Hiệu suất xửlý

Trở lực (Pa)

Giới hạnnhiệt độ

chuyển động ngang trong thiết bị Khi đó hạt bụi chịu tác dụng đồng thời của hai lực tác dụng Lực tác dụng theo phương ngang do chuyển động của dòng khí và lực trọng

trường Nếu lực tác động ngang nhỏ, hạt bụi có thể lắng đọng trên bề mặt của thiết bị lắng bụi Để đạt được điều đó, vận tốc chuyển động ngang của hạt bụi phải nhỏ, đồng thời kích thước buồng lắng bụi phải lớn để thời gian lưu bụi càng lâu càng tốt.

+ Buồng lắng bụi là kiểu thiết bị đơn giản nhất, trong thời gian khí đi qua thiết bị vận tốc khí nhỏ hơn (1 ÷2 m/s) các hạt bụi dưới tác dụng của lực trọng trường lắng xuống phía dưới và rơi vào bình chứa hoặc dưa ra ngoài bằng vít tải hay băng tải

+ Buồng lắng bụi hoạt động có hiệu quả đối với các hạt có kích thước >50 µm , còn các hạt bụi có kích thước <5µm thì khả năng thu hồi bằng không

• Có thể thu gom các hạt bụi có kích thước lớn hơn

• Thiết bị đơn giản, dễ chế tạo

• Xử lý hiệu quả với các hạt Không xử lý được bụi có kích thước nhỏ

• Hiệu quả xử lý thường chỉ đạt <70%

Hình 3.1 Cấu tạo buồng lắng [1]

a – Kiểu buồng đơn giản nhất, b – Kiểu buồng có vách ngăn,c – Kiểu buồng có nhiều tầng

3.1.1.2 Thiết bị lắng quán tính