Lựa chọn phương án công nghệ và tính toán Thiết kế hệ thống xử lý bụi và khí thải lò đốt rác công nghiệp nồng độ bụi 700 mgm3, công suất 5 tấnh

Đốt rác tiếng Anh: Incineration là quá trình phản ứng hóa học do nhiệt tạo thànhtrong đó Carbon, Hydrogen và các nguyên tố khác có trong rác kết hợp với Oxy khôngkhí

Trang 1

VÀ MÔI TRƯỜNG TPHCM

Thành phố Hồ Chí Minh

Khoa Môi Trường

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

-oOo -NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

Họ và tên sinh viên: Huỳnh Thị Như Huynh

MSSV: 0650020059

Lớp: 06ĐH KTMT2

Ngành :Kỹ thuật Môi trường

1 Ngày giao đồ án: 10/10/2020

2 Ngày hoàn thành đồ án:30/11/2020

3 Đầu đề đồ án: Lựa chọn phương án công nghệ và tính toán Thiết kế hệ thống xử lý

bụi và khí thải lò đốt rác công nghiệp nồng độ bụi 700 mg/m3, công suất 5 tấn/h

4 Yêu cầu

Trình bày thành phần, nồng độ của khí thải từ nguồn thải/ngành công nghiệp cho

trong đầu đề đồ án

Trình bày tổng quan về các phương pháp xử lý chất ô nhiễm của nguồn thải/ngành

công nghiệp có trong đầu đề đồ án

Đề xuất và lựa chọn phương án công nghệ xử lý

Tính toán, thiết kế thiết bị xử lý trong công nghệ lựa chọn

Vẽ bản vẽ kỹ thuật chi tiết ít nhất một thiết bị đã tính toán thiết kế trong đồ án

TP.HCM, Ngày tháng năm 2020

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm

Trang 2

………

Trang 3

Đồ án xử lý khí thải được thực hiện với mục đích đáp ứng nhu cầu học tập vànghiên cứu cơ sở lý thuyết và thu thập các phương án xử lý khí thải hiện nay.

Đồ án gồm 4 chương:

- Chương I: Tổng quan về thành phần khí thải

- Chương II: Tổng quan về các phương pháp xử lý khí thải

- Chương III: Đề xuất công nghệ xử lý

- Chương IV: Tính toán lưu lượng và các thiết bị xử lý

Nội dung của đồ án chủ yếu cung cấp các phương án xử lý khí thải, các phương ánthiết kế, tính toán lưu lượng khí phát thải và các thiết bị xử lý

Em xin được cám ơn thầy PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm về những hướng dẫn của thầygiúp em có thể hoàn thành được đồ án này Em cũng cảm ơn các thầy cô trong khoa Môitrường, các thầy cô Trường đại học Tài Nguyên và Môi Trường TP.HCM đã cung cấpcho em kiến thức về các công nghệ xử lý môi trường nói chung, về xử lý khí thải nóiriêng và tạo cơ hội học tập, rèn luyện thêm nhiều điều hơn qua quá trình hoàn thành đồán Trong quá trình thực hiện đồ án, không tránh khỏi có những sai sót Rất mong quýthầy cô đóng góp ý kiến để đồ án được tốt hơn

Trân trọng

Sinh viên thực hiện

Huỳnh Thị Như Huynh

Trang 8

CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Ngày nay ô nhiễm không khí đang là một vấn đề đáng quan tâm của Việt Nam cũngnhư toàn thế giới Sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển củacác ngành sản xuất 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 pháttriển này đều hướng tới tạo ra sản phẩm mới, đáp ứng nhu cầu của con người tạo điềukiện sống tốt hơn Nhưng đồng thời thải ra các loại thất thải khác nhau làm cho môitrường ngày 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 cóthể dẫn hậu quả nghiêm trọng cho loài người Vì vậy việc bảo vệ môi trường, giảm thiểutác động 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 ônhiễm 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 nhàkính, mưa xít, sương mù quang hóa tác động xấu đến con người, sinh vật và các hệ sinhthái, hoạt động lao động sản xuất

Để bảo vệ môi trường và bảo vệ cho cuộc sống của con người, sinh vật, khí thải từống khói nhà máy, từ hoạt động khác cần được xử lý trước khi thải vào môi trường khôngkhí Hiện nay có rất nhiều phương pháp và các dây chuyền công nghệ để xử lý khí thải vàđược áp dụng cụ thể đối với từng loại khí thải và từng nhà máy Dựa trên các phươngpháp và dây chuyền công nghệ xử lý đã có hiện nay, trong bài thiết kế môn học này nhómxin giới thiệu các phương pháp, dây chuyền công nghệ xử lý khí thải do quá trình đốtnhiên liệu dầu một cách tối ưu

1.2 Ý nghĩa của đề tài

Thiết kế hệ thống xử lý bụi và khí thải lò đốt rác công nghiệp nồng độ bụi 700mg/

m3, công suất 5 tấn/h, từ đó đề ra phương án xử lý chất ô nhiễm sao cho phù hợp Hướngđến xây dựng môi trường trong sạch cho người dân và nâng cao chất lượng cuộc sống

1.3 Mục tiêu của đề tài

Thiết kế hệ thống xử lý bụi và khí thải lò đốt rác công nghiệp nồng độ bụi 700mg/

m3, công suất 5 tấn/h

1.4 Nội dung của đề tài

Thu thập, tổng hợp, tham khảo tài liệu có về thành phần, tính chất rác thải côngnghiêp

Trang 9

Phân tích hiện trạng khí thải, tổng quan các phương pháp xử lý khí thải.Đề xuất 2 phương pháp xử lý, lựa chọn và đề xuất công nghệ phù hợp.Tính toán, thiết kế các công trình thiết bị trong hệ thống.

Thực hiện các bản vẽ thiết kế các công trình của thiết bị xử lý

Trang 10

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ THÀNH PHẦN, NỒNG ĐỘ CỦA KHÍ THẢI

TỪ NGUỒN THẢI 1.1 Tổng quan về lò đốt rác công nghiệp

3.1 Khái niệm

Rác công nghiệp là những loại được phát sinh tại các nhà máy, xí nghiệp, côngxưởng trong quá trình sản xuất, kinh doanh hay sinh hoạt thông qua đa dạng hoạt độngkhác nhau như luyện kim, chế biến thực phẩm, dệt may, sản xuất linh kiện điện tử, sảnxuất đồ da, vật liệu xây dựng

Đốt rác (tiếng Anh: Incineration) là quá trình phản ứng hóa học do nhiệt tạo thànhtrong đó Carbon, Hydrogen và các nguyên tố khác có trong rác kết hợp với Oxy khôngkhí để tạo ra sản phẩm Oxy hóa hoàn toàn và tạo ra nhiệt Quá trình xử lý chất thảinhiệt độ cao còn được gọi là "xử lý nhiệt" Việc đốt các vật liệu thải sẽ biến đổi chất thảithành tro, khí lò và nhiệt Tro phần lớn được hình thành bởi các thành phần vô cơ củachất thải, và có thể dưới dạng khối rắn hoặc hạt mang theo khí lò Khí thải phải đượclàm sạch các chất ô nhiễm và các tạp chất trước khi chúng được phân tán vào khí quyển.Trong một số trường hợp, nhiệt phát sinh từ quá trình đốt có thể được sử dụng để tạo rađiện năng

Đốt rác để tái tạo lại năng lượng cũng là một trong những công nghệ tiết kiệmnăng lượng như khí hoá, nhiệt phân và phân hủy kị khí Mặc dù công nghệ đốt rác vàkhí hoá tương tự về nguyên tắc, quá trình đốt rác tạo ra nguồn nhiệt năng lớn trong khiđó quá trình khí hóa thường tạo ra sản phẩm chính là khí dễ cháy.Việc đốt và khí hoácũng có thể được thực hiện mà không cần tiếp thêm năng lượng và vật liệu

Lò đốt rác thải đã làm giảm khối lượng rắn của chất thải ban đầu 80-85% và thểtích khoảng 95-96%, tùy thuộc vào thành phần và mức độ thu hồi các vật liệu như kimloại từ tro để tái chế Điều này có nghĩa là mặc dù đốt rác không thay thế hoàn toàn bãichôn lấp nhưng nó làm giảm đáng kể khối lượng phải thải bỏ Xe chở rác thường làmgiảm thể tích chất thải trong máy nén lắp sẵn trước khi đưa vào lò đốt Ngoài ra, ở bãichôn lấp, lượng rác thải không nén có thể giảm khoảng 70% bằng cách sử dụng máynén thép cố định, mặc dù chi phí năng lượng là khá cao Ở nhiều quốc gia, việc nén chặtchất thải đơn giản là một cách xử lý phổ biến để đầm chặt tại bãi chôn lấp

3.2 Phân loại

- Chia theo nguyên liệu đốt

- Lò đốt sử dụng nguyên liệu đốt là dầu DO

- Lò đốt sử dụng nguyên liệu đốt là gas

Trang 11

- Lò đốt sử dụng nguyên liệu đốt là ddiện

- Lò đốt sử dụng nguyên liệu đốt là than

- Chia theo công nghệ đốt

- Đốt bằng phương pháp tự nhiên

- Đốt bằng công nghệ áp suất dương (tạo gió cưỡng bức dạng thổi)

- Đốt bằng công nghệ áp suất âm (tạo gió cường bức dạng hút)

3.3 Thành phần, nồng độ của khí thải

Đốt tạo ra tro và khí thải vào khí quyển Trước khi hệ thống làm sạch khí thảiđược lắp đặt, các khí lò có thể chứa các hạt, kim loại nặng, dioxin, furan, sulfur dioxidevà axit clohiđric Nếu các nhà máy không làm sạch không khí, Khí lò có thể thêm mộtlượng ô nhiễm đáng kể vào lượng khí phát thải

Trong một nghiên cứu từ năm 1997, Cơ quan Quản lý Rác thải ở Delaware đã pháthiện ra rằng với cùng một lượng sản xuất, các lò đốt thải ra hydrocarbon và SO2, HCl,

CO và NOx ít hơn các nhà máy điện đốt than, nhưng nhiều hơn các nhà máy điện khí tựnhiên Theo Bộ Môi trường Đức, lò đốt rác thải giảm một lượng lớn chất ô nhiễm trongkhông khí bằng cách thay thế năng lượng từ các nhà máy đốt than bằng năng lượng từcác nhà máy đốt rác thải

Đối với các quá trình đốt khác, gần như toàn bộ hàm lượng cacbon trong chất thảiđược phát ra dưới dạng CO2 vào khí quyển Rác thải có chứa khoảng một phần carbondạng CO2 (27%), do đó việc đốt 1 tấn rác thải đô thị tạo ra khoảng 0,27 tấn CO2

Các phát thải khí khác trong khí lò từ lò đốt lò gồm có nitơ oxit, sulfur dioxide,axit clohiđric, kim loại nặng và các hạt mịn Trong số các kim loại nặng, thuỷ ngân làmối quan tâm lớn do tính độc hại và độ bay hơi cao của nó, vì tất cả thủy ngân trongdòng thải đô thị đều có thể thoát ra nếu không được loại bỏ bằng các biện pháp kiểmsoát khí thải

3.4 Tác động đến môi trường

- Tác hại của SO2

SO2 vào cơ thể qua đường hô hấp và tiếp xúc với niêm mạc ẩm ướt hình thànhnhanh chóng các axit sunfurơ và axit sunfuric Do dễ tan trong nước nên SO2 sau khi hítthở vào sẽ phân tán trong máu, ở đây H2SO4 chuyển hóa thành sunfat và thải ra nướctiểu

SO2 tác động mạnh, làm nạn nhân bị tức ngực, đau đầu, khó thở…độc tính chungcủa SOx là rối loạn chuyển hóa protein thành đường, thiếu vitamin B và C ức chế enzymoxydaza

Trang 12

Hấp thu lượng lớn SO2 có khả năng gây bệnh cho hệ tạo huyết và tạo ramethemoglobin tăng cường quá trình oxy hóa Fe2+ thành Fe3+ Hít thở không khí cónồng độ SO2 đến 50 mg/m3 sẽ gây kích thích đường hô hấp, ho, nếu hít thở với nồng độ1000-3000 mg/m3 là liều gây chết nhanh.

Đối với các loại thực vật nhạy cảm như nấm, địa y, hàm lượng 0,15 – 0,30 ppm cóthể gây độc tính cấp Sự có mặt của SOx trong không khí nóng ẩm còn là tác nhân gây

ăn mòn kim loại, bê-tông và các công trình kiến trúc SOx làm hư hỏng, làm thay đổitính năng vật lý, làm thay đổi màu sắc vật liệu xây dựng như đá vôi, đá hoa, đá cẩmthạch; phá hoại các tác phẩm điêu khắc, tượng đài Sắt, thép và các kim loại khác ởtrong môi trường khí ẩm, nóng và bị nhiễm SOx thì bị han gỉ rất nhanh SOx cũng làm

hư hỏng và giảm tuổi thọ các sản phẩm vải, nylon, tơ nhân tạo, đồ bằng da và giấy,.…

- Bụi

Bụi phát sinh trong quá trình luyện phôi chủ yếu là tạp chất trong nguyên liệu đầuvào và bụi xỉ Bụi có thể tác động tới sức khỏe con người, gây bệnh về hô hấp, viêmphổi Bụi tích lũy trong phổi và ở các cơ quan của đường hô hấp trên Các hạt bụi cókích thước d>10μm (PMm (PM10) được giữ lại bởi lông ở khoang mũi, sau đó thải ra ngoài.Khí ô nhiễm và các hạt bụi nhỏ tiếp tục đi sâu vào trong các cơ quan hô hấp Các hạt bụicó kích thước d< 10μm (PMm có thể bị giữ lại ở phổi (các hạt bụi kích thước d < 1μm (PMm đượcvận chuyển đi theo khí trong hệ thống hô hấp) hay vào máu gây độc Ngoài ra, bụi còngây giảm tầm nhìn và mất mỹ quan các công trình kiến trúc

Khí phát sinh trong quá trình đốt cháy than (nguyên liệu trong quá trình luyệnphôi) CO gây tổn thương thoái hóa hệ thần kinh và gây các biến chứng viêm phổi, viêmphế quản, phù phổi, các loại viêm thanh quản cho công nhân đốt lò Người và động vậtcó thể chết đột ngột khi tiếp xúc hít thở khí CO, do nó tác dụng mạnh với hemoglobin(mạnh gấp 250 lần so với oxy) làm mất khả năng vận chuyển oxy của máu và gây ngạt.Ngoài ra, CO còn tác dụng với Fe trong xytochrom-oxydaza (mem hô hấp có chức nănghoạt hóa oxy) làm bất hoạt men, làm cho sự thiếu oxy càng trầm trọng

- CO

Khí CO là loại khí không màu, không mùi và không vị, tạo ra do sự cháy khônghoàn toàn của nhiên liệu chứa carbon Con người đề kháng với CO rất khó khăn Nhữngngười mang thai và đau tim tiếp xúc với khí CO sẽ rất nguy hiểm vì ái lực của CO vớihemoglobin cao hơn gấp 200 lần so với oxy, cản trở oxy từ máu đến mô Thế nên phảinhiều máu được bơm đến để mang cùng một lượng oxy cần thiết Một số nghiên cứutrên người và động vật đã minh hoạ những cá thể tim yếu ở điều kiện căng thẳng trong

Trang 13

trạng thái dư CO trong máu, đặc biệt phải chịu những cơn đau thắt ngực khi lượng CObao quanh nâng lên Ở nồng độ khoảng 5ppm CO có thể gây đau đầu, chóng mặt Ởnhững nồng độ từ 10 ppm đến 250 ppm có thể gây tổn hại đến hệ thống tim mạch, thậmchí gây tử vong Người tiếp xúc với CO trong thời gian dài sẽ bị xanh xao, gầy yếu Khí

CO có thể bị oxy hoá thành cacbon dioxyt (CO2) nhưng phản ứng này xảy ra rất chậmdưới tác dụng của ánh sáng mặt trời CO có thể bị oxy hoá và bám vào thực vật vàchuyển dịch trong qúa trình diệp lục hoá Các vi sinh vật trên mặt đất cũng có khả nănghấp thụ CO từ khí quyển Tác hại của khí CO đối với con người và động vật xảy ra khinó hoà hợp thuận nghịch với hemoglobin (Hb) trong máu – Hemoglobin có ái lực hoáhọc đối với CO mạnh hơn đối với O2, khi CO và O2 có mặt bão hoà số lượng cùng vớihemoglobin thì nồng độ HbO2 (oxi hemoglobin) và HbCO (caroxihemoglobin)

- Hydrocacbon

Các khi hydrocacbon thường ít gây nhiễm độc mãn tính mà chỉ gây nhiễm độc cấptính Các triệu chứng nhiễm độc cấp tính là suy nhược cơ thể, chóng mặt, say, co giật,ngạt, viêm phổi, áp xe phổi …

Khi hít thở phải hơi hydrocacbon có nồng độ 40.000 mg/m3 có thể nhiễm độc cấptính với các triệu chứng tức ngực, chóng mặt, rối loạn giác quan, tâm thần, nhức đầu,buồn nôn và nôn Khi hít phải khí hydrocac bon có nồng độ 60.000 mg/m3 sẽ bị co giật,rối loạn tim và hô hấp, thậm chí tử vong

1.2 Thành phần và tính chất rác thải công nghiệp

Thành phần hóa học của một số chất thải được mô tả trong bảng sau:

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của các hợp phần cháy được của

chất thải rắn

Thành

phẩm

Thành phần hóa học(% khối lượng)

Trang 14

Thực phẩm 41,7 5,8 27,6 2,8 0,25

-(Nguồn [1])

Nhiệt trị một số thành phần của chất thải được liệt kê trong bảng sau:

Bảng 1.2 Nhiệt trị một số thành phần của chất thải Thành phần Nhiệt trị trung bình (kcal/kg)

- Chất thải bết dính, có độ xốp thấp hoặc khó bắt cháy phải được phối trộn thêmchất thải, phụ gia phù hợp (như mùn cưa, vỏ trấu ) để giảm tính bết dính, tăng độxốp và khả năng bắt cháy

- Chất thải có độ ẩm cao như bùn thải phải được làm giảm độ ẩm hoặc phối trộn vớichất thải, phụ gia dạng khô

- Chất thải có nhiệt trị nhỏ cần được phối trộn hoặc được đốt cùng với chất thải, phụgia có nhiệt trị lớn hơn để đảm bảo nhiệt trị (thấp) trong khoảng 2.800 - 4.000kcal/kg nhằm đảm bảo tiết kiệm nhiên liệu cũng như hoạt động và công suất bìnhthường của lò đốt CTCN

- Kết quả phân tích các thành phần cơ bản : C, H, O, N, S, Tro có trong rác thảicông nghiệp được thống kê tại bảng sau

Bảng 1.3 Thành phần hóa học của chất thải rắn công nghiệp

Trang 15

Thành phần % khối lượng

1.3 Quy trình đốt rác công nghiệp

Hình 1.1 Quy trình đốt rác công nghiệp [3]

Trang 16

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ BỤI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI 2.1 Tổng quan về bụi

Ô nhiễm về bụi trong không khí là loại ô nhiễm phổ biến mọi nơi, mọi lúc, cần phảiđược xử lý nghiêm ngặt và có hiệu quả Muốn vậy phải nắm vững các đặc tính của hạtbụi và các loại thiết bị xử lý bụi

2.1.1 Định nghĩa

Bụi những phần tử vật chất rất nhỏ phân tán trong không khí, gồm các loại: bụi hữu

cơ, bụi vô cơ và bụi hơn hợp Bụi được phát sinh từ các hoạt động sinh hoạt (ăn ở, vuichơi, học tập), từ sản xuất, từ giao thông, của con người Đặc biệt, trong sản xuất côngnghiệp, bụi là nguồn thải phổ biến nhất; bất cứ ở một nhà máy nào, từ việc đốt cháy nhiênliệu, từ gia công lương thực thực phẩm (xay xát lúa gạo, bột mì ), gia công lâm sản (cưa

xe gỗ, đồ dùng gia dụng), từ cơ khí rèn đúc, hầm mỏ, trên các dây chuyền công nghệđều thải ra môi trường làm việc hoặc ra khí quyển một lượng bụi làm ảnh hưởng đến sứckhỏe và môi trường sống

2.1.2 Phân loại bụi

Bụi được phát sinh từ trong sản xuất, trong công nghiệp đốt phát thải ra môi trườnglà rất phổ biến Tùy thuộc vào yêu cầu mà có cách phân loại khác nhau:

 Theo bản chất hóa học: bụi hữu cơ, bụi vô cơ

 Theo khả năng lắng: bụi lắng (>1μ m), bụi lơ lững (<1μ m).[2]

 Theo kích thước hạt bụi:

- Bụi thô, cát bụi: gồm các hạt bụi chất rắn có kích thước hạt δ>75μ m.[2]

- Bụi: hạt chất rắn có kích thước nhỏ hơn bụi thô (5 ÷ 75μ m) [1] được hình thành từcác quá trình cơ khí như nghiền, tán, đập,

- Khói: gồm các hạt vật chất có thể là rắn hoặc lỏng được tạo ra trong quá trình đốtcháy nhiên liệu hoặc quá trình ngưng tụ có kích thước hạt δ = 1÷ 5 μm.[2] Hạt bụi cỡnày có tính khuếch tán rất ổn định trong khí quyển

- Khói mịn: gồm những hạt chất rắn rất mịn, kích thước hạt δ< 1μm.[2]

- Sương: hạt chất lỏng kích thước δ<10μm[2] Loại cỡ hạt này ở một nồng độ đủ đểlàm giảm tầm nhìn thì được gọi là sương giá

- Với loại bụi có kích thước nhỏ hơn 0,1μm (khói) [2] khi hít thở phải không được giữlại trong phế nang của phổi, bụi từ (0,1÷5)μm [2] ở lại phổi chiếm (80 – 90)% , bụitừ (5÷10)μm [2] khi hít vào lại được đào thải ra khỏi phổi, còn với bụi lớn hơn 10μm

thường đọng lại ở mũi

Trang 17

2.1.3 Đặc tính của bụi

Các đặc tính có ý nghĩa đến sự lựa chọn kỹ thuật và thiết bị xử lý bụi là: kích thước,hình dáng và đặc tính dính bám của hạt bụi Bất cứ một loại bụi nào đều tồn tại 03 loạiđcặ tính này, còn các loại đặc tính khác có lúc không xuất hiện

- Kích thước hạt bụi: tính từ dưới 1μm đến 100μmhoặc lớn hơn Trong sản xuất côngnghiệp, phần lớn kích thước hạt bụi < 10μm, trong đó bụi có kích thước <2μm chiếmtừ 40÷90% [2]

- Hình dáng hạt bụi: không giống nhau trong mọi công nghệ sản xuất, thường có 03dạng chính; dạng khối (như dạng kim loại màu, bụi bột xay xát, ), dạng sợi (nhưdạng bụi amiang, bông vải, sợi thủy tinh), dạng dẹt mỏng, vảy từ đá thiên nhiên haychất tổng hợp

- Tính dính bám: dính bám vào nhau hay vào vật khác Độ dính bám này phụ thuộcvào hình dáng của bụi, vào chất môi giới liên kết (như hơi nước trong không khí,nước, dầu)

- Tính nhiễm điện: bụi bị oxi hóa khi qua điện trường có điện thế cao Các ion này đitheo về cực đã định

- Tính hút ẩm hay tính háo nước

- Tính cháy nổ, tính mài mòn, phóng xạ

- Bụi trong không khí tính bằng nồng độ khối lượng, tức là khối lượng của bụi tínhbằng mg trong một đơn vị thể tích không khí mg/m3 hoặc mg/lit Ngoài ra, ta cònxem xét đến số lượng hạt bụi n, cũng như sự phân bổ kích thước của chúng trongmột đơn vị thể tích không khí

2.1.4 Tác hại của bụi

Tác hại của bụi đối với con người:

- Bụi gây ra nhiều tác hại khác nhau nhưng trong đó tác hại đối với sức khỏe conngười là quan trong nhất

- Về sức khỏe, bụi có thể gây tổn thương đối với mắt, da hoặc hệ tiêu hóa, nhưng chủyếu vẫn là sự thâm nhập của bụi vào phổi do hít thở

- Bụi vào phổi gây kích thích cơ học và phát sinh phản ứng xơ hóa phổi gây nênnhững bệnh hô hấp Những hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 10μm [2] có thể được giữlại trong phổi Tuy nhiên các hạt bụi này có kích thước nhỏ hơn 1μm [2] thì nó đượcchuyển đi như các khí trong hệ thống hô hấp Khi có tác động của các hạt bụi tới môphổi, 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

Trang 18

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

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

CO2

Ngoài ra, còn gây ra một số bệnh như:

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

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

- Tác hại của bụi đối với động, thực vật

- Tác hại đầu tiên của ô nhiễm bụi đối với thực vật dễ dàng nhận thấy là độ trong suốtcủa khí quyển đối với ánh sáng mặt trời bị giảm, cộng với lớp bụi bao phủ trên lácây làm cho khả năng quang hợp, hô hấp và thoát hơi nước – 03 chức năng quantrọng của cây đều bị hạn chế Làm năng suất cây trồng giảm, mùa màng thất thu

- Ngoài ra, nếu bụi còn có chứa các chất ô nhiễm khác như các hợp chất flo, lưuhuỳnh, kim loại nặng, thì ngoài tác hại trực tiếp đến quá trình sinh trưởng của câymà còn có cả tác hại gián tiếp đối với người và động vật khi sử dụng các bộ phậnkhác nhau của thực vật làm thức ăn

2.2 Phương pháp xử lý bụi

2.2.1 Thu bụi theo nguyên tắc trọng lực và quán tính

2.2.1.1 Buồng lắng bụi

Buồng lắng bụi là loại thiết bị thu gom đơn giản nhất được sử dụng ở cấp thu táchbụi đầu tiên (cấp thô) các hạt bụi có kích thước lớn (thường >30μm).[2]

Cấu tạo:

Thường được làm từ gạch, bê tông cốt thép hoặc thép Là một không gian hình hộpcó tiết diện ngang lớn hơn rất nhiều lần so với tiết diện đường ống dẫn, trên buồng lắngcó cửa để làm vệ sinh hay lấy bụi ra ngoài

Nguyên lý làm việc:

Lợi dụng trọng lực của hạt bụi khi dòng không khí chuyển động ngang qua buồng.Khi đó hạt bụi chịu tác dụng của hai lực chuyển động qua của dòng khí và lực trọngtrường Nếu lực ngang giảm nhanh bất ngờ hạt bụi sẽ hướng xuống phía dưới lắng đọngtại đáy buồng lắng

Áp dụng:

Trang 19

Buồng lắng bụi làm việc tốt với khí có nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn Thườngđược dùng để xử lý sơ bộ loại bụi từ các nhà máy nghiền xi măng, đá vôi, các băng tảivận chuyển đất đá, các máy nghiền đá, lò sấy than

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 đặcbiệt từ 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 kỳ;

- 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

Hiệu suất: mức độ làm sạch bụi của buồng lắng thường không quá 50% [2] Muốn

vượt giới hạn này để đạt hiệu suất cao hơn, buồng lắng bụi phải có kết cấu phức tạphơn như: có vách đứng ngăn, đường dẫn không khí ngoằn nghoèo

Bảng 2.1 Hiệu quả làm sạch bụi của buồng lắng bụi nhiều ngăn ứng với

các kích thước hạt khác nhau [2]

Nguồn gốc của bụi Tỷ lệ % cỡ hạt bụi có kích thước <90

μm

2.2.1.2 Cyclon

Cấu tạo:

- Sơ đồ một cyclon đơn và hệ thống cyclon lọc bụi được mô tả như hình

Trang 20

Hình 2.1 Cấu tại Cyclon [4]

Nguyên lý hoạt động:

Là thiết bị thu gom bụi lợi dụng lực ly tâm khi dòng khí chuyển động xoáy trongthiết bị Luồng không khí chứa bụi đi vào cyclon ở phần trên rồi xoáy xuống dần gặpphần ống hình phễu Dòng xoáy này thu dần đường kính xoáy và hướng lên phía trên đivào ống trụ ở giữa và thoát ra ngoài Do tác dụng của lực ly tâm các hạt bụi bị văng vềphía thành ống, mất dần vận tốc, rơi dần xuống phễu để đi vào hộp chứa

Ưu điểm:

- Không có bộ phận chuyển động

- Làm việc trong môi trường có nhiệt độ cao

- Bụi có thể được tái dùng lại

- Làm việc được với áp suất cao, lắp đặt ở đường hút hoặc đẩy

- Sức cản khí động học ổn định

- Nồng độ bụi tăng không làm ảnh hưởng đến hiệu suất làm sạch

- Chế tạo đơn giản, vận hành dễ dàng, có thể sửa chữa hay thay thế từng bộ phận

Nhược điểm:

- Tổn thất áp suất tương đối cao

- Hiệu quả lọc bụi bị giảm khi kích thước hạt bụi <5 μm [3]

Áp dụng:

- Hiệu quả kém khi kích thước bụi <5μm [3]

Cyclon đơn

Cấu tạo:

- Rất đa dạng nhưng về nguyên tắc cơ bản bao gồm các bộ phận sau:

- Không khí đi vào thiết bị theo ống nối theo phương tiếp tuyến với thân hình trụđứng

Trang 21

- Phần dưới thân hình trụ phễu và dưới cùng là ống xả bụi Bên trong thân hình trụ cóống thoát khí sạch.

- Van xả bụi ở ống xả bụi

- Thân của cyclon thường là hình trụ có đáy là chóp cụt, ống khí vào được bố trí theophương tiếp tuyến với cyclon

- Tỷ số tối ưu giữa đường kính và chiều cao cyclon H/D = 2 – 3.[3]

Không khí sẽ chuyển động xoáy ốc bên trong hình trụ của cyclon và khi chạm vàoống đáy hình phễu, dòng khí bị dội ngược trở lên những vẫn giữ được chuyển động xoáyốc rồi thoát ra ngoài ống xả Trong dòng chuyển động xoáy ốc, các hạt bụi chịu tác dụngbởi lực ly tâm dành cho chúng có xu hướng tiến dần về phía thành ống của thân hình trụrồi chạm cào đó, mất động năng và rới xuống đáy phễu Trên ống xả bụi người ta có lắpvan để xả bụi

Ưu điểm:

- Không có bọ phận chuyển động, dòng không khí bụi tự nó tách bụi dựa vào sựchuyển động của mình

- Làm việc ở môi trường có nhiệt độ cao (tới 500oC) [3]

- Có khả năng thu hồi vật liệu mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt cyclon

- Bụi thu gom ở dạng khô, có thể dùng lại được (bột mì, gạo, tinh bột )

- Trở lực hầu như không lớn và không lớn

- Làm việc được với áp suất cao, lắp đặt được ở đường hút hoặc đẩy

- Năng suất cao

- Nồng độ bụi tăng không tảng hưởng đến hiệu suất làm sạch

- Chế tạo đơn giản, vận hành dễ, có thể sửa chữa thay thế từng bộ phận

- Tổn thất áp suất trong thiết bị tương đối cao

- Hiệu quả lọc bụi giảm khi kích thước hạt bụi <5μm.[3]

- Không thể thu hồi bụi kết dinh

- Để nâng cao hiệu suất xử lý, người ta kết hợp các cyclon, tạo thành cyclon tổ hợp

Trang 22

Hình 2.2 Hình cyclon đơn [4]

Cyclon tổ hợp

Cấu tạo

Là mộ thiết bị thu gom bụi gồm một số lượng lớn các đơn nguyên cyclon hoạt độngđồng thời trong một vỏ có đường cấp và đường thoát không khí, cũng như phễu thu bụichung

Dòng không khí vào cyclon đơn nguyên không theo phương tiếp tuyến mà đi từ trênxuống và xoáy tròn do những lá hướng dòng ở cổ hình trụ của cyclon Lưu lượng khôngkhí được phân đều cho các cyclon con hoạt động như cyclon đơn Bụi từ cyclon cơn rơitừ phễu ra thùng chứa chung và được đưa ra ngoài theo chu kỳ Không khí sạch theo cácống thoát của từng cyclon con nhập chung lên nắp thiết bị, đi ra ngoài

- Chi phí cao

Áp dụng: sử dụng khi lưu lượng khí cần xử lý lớn cho phép không tăng đường kính

cyclon ảnh hưởng tốt đến hiệu quả xử lý

Trang 23

Hình 2.3 Hình cyclon tổ hợp [4]

2.2.1.3 Thiết bị lá sách

Cấu tạo:

Hình 2.4 Thiết bị lá sách [4]

Các thiết bị này có dãy lá chắn hoặc các vòng chắn Khí đi qua màng chắn, đổihướng đột ngột, các hạt bụi do quán tính chuyển động theo hướng cũ tách ra khỏi khíhoặc va đập vào các tấm phẳng nghiêng, lắng trên đó rồi rơi xuống dòng khí bụi

Kết quả khí được chia thành hai dòng Dòng chứa bụi có nồng độ cao (10% thể tích)[2] được hút qua cyclon để tiếp tục xử lý, rồi sau đó được trộn với dòng đi qua các tấm

Trang 24

chắn (chiếm 90% thể tích) [2] Vận tốc khí trước mạng chóp phải đủ cao (15m/s) để đạthiệu quả tách bụi quán tính Trở lực của lưới khoảng (100-500N/m2) [2].

Ưu điểm: tổn thất áp lực nhỏ.

Sự mài mòn các tấm chắn khi nồng độ bụi cao và có thể tạo thành trầm tích làm bítkín mặt sàn Nhiệt độ cho phép của khí thải phụ thuộc vật liệu làm lá chắn, thường khôngquá 450-600oC [2]

Áp dụng:

Thường được sử dụng như một cấp thô đặt trước cấp lọc tinh khác như cyclon, lọctúi vải

Dùng để thu hồi bụi có kích thước lớn trên 200μm [2]

2.2.2 Thiết bị lọc bụi

Khái niệm cơ bản:

Quá trình làm sạch khói bụi nhờ các môi trường xốp gọi là lọc khí Khi lọc, các hạt

lơ lửng trong dòng khí sẽ lắng trên bề mặt hoặc trong thể tích của các môi trường xốpdưới tác động khuếch tán của hệ bám dính, của lực quán tính, lực điện tích và lực trọngtrường Đặc điểm của thiết bị là những lỗ rỗng của lớp vật liệu tạo nên sự liên hệ vớinhau và liên tục từ bên này qua bên kia lớp vật liệu Sức cản khí động tăng theo thời giansủ dụng, còn năng suất lọc bụi thì giảm theo thời gian sử dụng

Hạt bụi có kích thước nào đó khi chuyển động qua lớp vật liệu có lỗ rỗng (như giấy,vải, tấm mỏng có sợi ) sẽ bị giữ lại do lắng động trên bề mặt hoặc trong thể tích lớp vậtliệu lọc dưới tác dụng của lực quán tính, lực trọng trường và lực điện trường, còn khôngkhí sạch thì đi qua Đặc điểm của thiết bị này là những lỗ rỗng của lớp vật liệu tạo nên sựliên hệ với nhau và liên tục từ bên này qua bên kia lớp vật liệu Sức cản khí động tăngtheo thời gian sử dụng, còn năng suất lọc bụi thì giảm theo thời gian sử dụng

Phân loại bộ lọc bụi:

Các bộ lọc bụi tinh dùng để lọc bụi với hiệu suất rất cao, chủ yếu với các hạt bụi rấtnhỏ và hàm lượng bụi ban đầu rất nhỏ và tốc độ nhỏ Bộ lọc này thường dùng trong cáctrường hợp đặc biệt (thu hồi bụi quý hoặc bụi có độc tính cao)

Các bộ lọc để làm sạch không khí dùng trong các hệ thống thông gió và điều hòakhông khí Loại này làm việc với hàm lượng bụi ban đầu <50mg/m3 và tốc độ lọc >2,5 –3m/s.[3]

Trang 25

- Các thiết bị lọc vải công nghiệp, lọc dạng hạt, xơ dùng để lọc bụi trong khí thảicông nghiệp với hàm lượng bụi cao (tới 60g/m3) [3]

2.2.2.1 Thiết bị lọc bụi túi vải

Quá trình lọc có thể được chia thành 02 giai đoạn:

Giai đoạn 01: Trong giai đoạn đầu xảy ra quá trình giữ bụi trong lớp lưới sạch,trong lúc đó xem bằng sự thay đổi cấu trúc của lưới lọc do bụi bám và do các nguyênnhân khác là không đáng kể Giai đoạn này gọi là giai đoạn ổn định, hiệu quả lọc và sứccản của lưới lọc trong giai đoạn này được xem như khong thay đổi theo thời gian Giaiđoạn này thường rất ngắn ngủi

Giai đoạn 02: Giai đoạn hai của quá trình lọc được gọi là giai đoạn không ổn định

do sự thay đổi cấu trức của lớp lưới lọc bởi nhiều hạt bụi bị giữ lại trong đó, ảnh hưởngcủa độ ẩm hoặc bởi các nguyên nhân khác làm cho sức cản khí động và hiệu quả lọc củalưới lọc thay đổi rõ rệt

Vải tổng hợp bền nhiệt và hóa, giá rẻ hơn vải bông và vải len Trong môi trườngaxit độ bền của chúng cao, còn trong môi trường kiềm độ bền giảm

Vải thủy tinh bền ở (150 – 350oC) [3] Chúng được chế tạo từ thủy tinh nhômsilicat không kiềm hoặc thủy tinh magezit

Hình 2.5 Vật liệu lọc [4]

Thiết bị lọc:

Trang 26

Các thiết bị này phổ biến nhất, đa số thiết bị lọc vải có vật liệu lọc dạng tay áo hìnhtrụ được giữ chặt trên lưới ống và trang bị cơ cấu giữ bụi.

Vải lọc được may thành túi hình trụ có đường kính không quá 600mm và chiều dàithường lấy bằng 16 đến 20 lần đường kính Thông thường, phía trong túi lọc có khung đỡbằng thép Các túi lọc được bố trí thành từng dãy song song hoặc so le trong thiết bị lọcbụi

Không khí chứa bụi theo ống dẫn vào hộp phân phối đều hướng lên trên giữa các túivải Bụi được giữ lại trên bề mặt ngoài ống, không khí sạch vào hộp góp và ra ngoài Saumột thời gian hoạt động, bụi bám nhiều trên bề mặt túi vải làm tăng trở lực của hệ thống,phải tiến hành hoàn nguyên túi lọc

Phương pháp hoàn nguyên: bộ túi vải là một yếu tố quan trọng vì nó liên quan đến

vật liệu vải lọc, sức cản khí động, tải trọng không khí cần lọc và chi phí năng lượnghoàn nguyên Có 02 phương pháp hoàn nguyên:

- Cơ khí: rung lắc hoặc đôi khí vặn xoắn

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

- Ưu điểm:

- Hiệu suất lọc bụi cao, phù hợp với bụi có đường kính nhỏ

- Tổn thất áp suất thấp

- Gồm nhiều đơn nguyên và có thể lắp ráp tại nhà

- Chi phí không cao và có thể thu hồi vải lọc

- Nhược điểm:

- Giá thành và chi phí quản lý cao vì đòi hỏi những thiết bị tái sinh vải lọc rũ bụi

- Dễ cháy nổ, không thể vận hành trong môi trường ẩm

- Độ bền nhiệt của thiết bị lọc thấp và thường dao động theo độ ẩm

Áp dụng: nồng độ bụi ban đầu nhỏ hơn 20g/m3

Tiêu đề	Lựa Chọn Phương Án Công Nghệ Và Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Bụi Và Khí Thải Lò Đốt Rác Công Nghiệp Nồng Độ Bụi 700 Mg/m3, Công Suất 5 Tấn/H
Tác giả	Huỳnh Thị Như Huynh
Người hướng dẫn	PGS.TS. Lê Hoàng Nghiêm
Trường học	Trường Đại Học Tài Nguyên Và Môi Trường TPHCM
Chuyên ngành	Kỹ thuật Môi trường
Thể loại	Đồ án môn học
Năm xuất bản	2020
Thành phố	Thành phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	53
Dung lượng	3,62 MB