Tài liệu Đồ án môn học - Xử lý chất thải docx

Đồ án môn học Kỹ thuật xử lý chất thải Đồ án môn học xử lý chất thải SVTH: NGUYỄN NHẬT TRƯỜNG MSSV: 90102976 1 CHƯƠNG I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ I.1 TỔNG QUAN VỀ KHÍ CACBON MONOXIT: I.1.1 Đặc điểm lý hóa của khí Cacbon momoxit (CO): - Công thức phân tử : CO - Phân tử lượng : 44 - Công thức cấu tạo : C = O - Là chất khí : không màu, không mùi, không vò, nhẹ hơn không khí. - Nhiệt độ sôi : - 191,5 o C - Giới hạn cháy trong không khí : 12 – 75 % thể tích - Dễ cháy, cháy trong không khí với ngọn lửa màu xanh sáng - Trọng lượng riêng: · 1,25 g/l ở 0 o C , 1 atm · 1,145 g/l ở 25 o C , 1 atm - Tỉ trọng so với không khí : 0,967 - Hòa tan trong nước : ở · 0 o C , 1 atm 3,54 ml/ 100 ml · 25 o C , 1 atm 2,14 ml/ 100 ml · 37 o C, 1 atm 1,83 ml/ 100 ml - Hòa tan trong một số dung môi hữu cơ : ethyl acetate, methyl chloride, acetic acid, hòa tan trong methanol và ethanol gấp 7 lần trong nước - CO là một khí độc I.1.2 Nguồn gốc của khí cacbon oxit: - Cacbon oxit sinh ra do quá trình đốt cháy không hoàn toàn nguyên nhiên liệu (tức là quá trình cháy thiếu oxy) Đốt cháy hoàn toàn · Nguyên nhiên liệu > CO 2 + hơi nước + các chất khác (bụi, NO x , ….) TAI LIEU CHI MANG TINH CHAT THAM KHAO MOITRUONGXANH.INFO Đồ án môn học Xử lý chất thải Đồ án môn học xử lý chất thải SVTH: NGUYỄN NHẬT TRƯỜNG MSSV: 90102976 2 Đốt cháy không hoàn toàn · Nguyên nhiên liệu > CO 2 + hoi nước + CO + Các chất khác - Nguồn phát thải khí CO : v Nguồn nhân tạo : chủ yếu là do quá trình đốt không hoàn toàn : trong động cơ xe máy, trong các quá trình công nghiệp, các thiết bò nhiệt, các lò đốt ( đốt rác, lò thiêu, ), các nhà máy luyện kim, (hình 2) v Nguồn tự nhiên : do cháy rừng, núi lửa, các phản ứng hóa học âm ó, do các sinh vật, vi sinh vật( các tảo nâu Fucus và Neocystis, sứa Physalia physalis) Hình 1: Quá trình hình thành khí CO trong tự nhiên - Lượng phát thải khí CO từ các nguồn tự nhiên và nhân tạo, lượng khí CO thải ra do động cơ tính trên 1km đoạn đường,lượng CO phát thải trên 1 tấn nhiên liệu, được cho ở các bảng :bảng 1, bảng 2, và bảng 3. TAI LIEU CHI MANG TINH CHAT THAM KHAO MOITRUONGXANH.INFO Đồ án môn học xử lý chất thải SVTH: NGUYỄN NHẬT TRƯỜNG MSSV: 90102976 3 Hình 2: Sự tạo thành khí CO do quá trình đốt không hoàn toàn Bảng 1. Lượng phát thải CO chủ yếu từ các nguồn thiên nhiên và nhân tạo Nguồn gây ô nhiễm Tải lượng chất ô nhiễm ( 10 6 tấn/năm ) Nguồn nhân tạo chủ yếu Nguồn thiên nhiên Nhân tạo Thiên nhiên Cacbon oxit (CO) . Đốt nhiên liệu . Khí thải của ôtô .Cháy rừng .Các phản ứng hóa học âm ó 300 > 3000 (Nguồn: Tài liệu [1]) Bảng 2: lượng khí độc hại do ô tô thải ra trên 1km đoạn đường Lượng dộc hại, g/km đường đi Khí độc hại Động cơ xăng Động cơ Diezen Khí CO Hydrocacbon Nitơ Oxit NO x Muội khói(bụi lơ lửng) Sunfua đioxit SO 2 Chì Xăng-piren 60,00 5,90 2,20 0,22 0,17 0,49 14.10 -6 0,69 – 2,57 0,14 – 2,07 0,68 – 1,02 1,28 0,47 - 24.10 -6 (Nguồn: Tài liệu [1]) TAI LIEU CHI MANG TINH CHAT THAM KHAO MOITRUONGXANH.INFO Đồ án môn học xử lý chất thải SVTH: NGUYỄN NHẬT TRƯỜNG MSSV: 90102976 4 Bảng 3: lượng phát thải khí độc hại CO do đốt nhiên liệu, nhiên liệu (kg/tấn nhiên liệu) (Nguồn: [1]) -Nồng độ nền của CO trong tự nhiên : 0,01 ÷ 0,23 mg/m 3 ( 0,01 ÷ 0,2 ppm). Nồng độ CO trong các thành phố phụ thuộc vào thời tiết và giao thông. Nồng độ trung bình đo trong 8 giờ ≤ 20 mg/m 3 ( 17 ppm). Tuy nhiên, nồng độ cực đại trong 8 giờ : trên 60 mg/m 3 (53ppm) ( nguồn : [7]) I.1.3 Tác hại của khí CO đối với môi trường: - Góp phần tăng lượng khí nhà kính CO 2 : vì : CO + ½ O 2 = CO 2 - CO là khí độc , ảnh hưởng đến sức khỏe sinh vật và con người. I.1.4 Tác hại của khí CO lên sức khỏe con người: - CO là khí độc. - Nó phản ứng ( có ái lực) rất mạnh với hồng cầu trong máu tạo ra Cacboxy Hemoglobin (COHb) : Hb + CO Û HbCO + O 2 - Hỗn hợp HbCO làm giảm lượng oxy trong máu, ngăn cản máu hấp thụ và vận chuyển oxy nuôi cơ thể. - Hàm lượng COHb trong máu được quan niệm như sau : thông thường trong cơ thể con người có 5000 ml máu và cứ 100 ml máu có chứa 20 ml oxy. Nếu khí Cacbon oxit thay thế hoàn toàn cho oxy trong máu ta gọi đó là trường hợp máu bò bão hòa- tức hàm lượng COHb bằng 100 %. Các nguồn đốt trong Các nguồn đốt ngoài Nhiên liệu lỏng Than đá Chất ô nhiễm Động cơ xăng Động cơ Diezen Nhiệt điện Sinh hoạt và công nghiệp Nhiệt điện Sinh hoạt và công nghiệp Khí CO 395 9 0,005 0,025 0,25 25 % COHb = ( 3.317 x 10 - 5 ) . ( ppm CO ) 1.036 . ( RMV ) . ( t ) TAI LIEU CHI MANG TINH CHAT THAM KHAO MOITRUONGXANH.INFO Đồ án môn học xử lý chất thải SVTH: NGUYỄN NHẬT TRƯỜNG MSSV: 90102976 5 Trong đó : RMV (respiratory minute volume) lưu lượng khí hít thở vào : Lít/phút Ppm CO : nồng độ ppm của CO t : thời gian tiếp xúc ( phút) - Hàm lượng COHb trong máu từ 2 ÷ 5 % bắt đầu có dấu hiệu ảnh hưởng đến hệ thần kinh trung ương. Khi hàm lượng COHb trong máu tăng đến 10 ÷ 20 % các chức năng hoạt động của các cơ quan khác nhau trong cơ thể bò tổn thương. Nếu hàm lượng COHb tăng đến ≥ 60%- tương ứng với nồng độ khí CO trong không khí = 1000 ppm thì tính mạng bò nguy hiểm và dẫn đến tử vong.(xem bảng 5) - 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 bò nhiễm CO khi rời khỏi nơi ô nhiễm, nồng độ Cacboxy- hemoglobin trong máu giảm dần do Cacbon oxit được thải ra ngoài qua đường hô hấp. - Bình thường nồng đọ COHb trong máu được giữ ở mức 0,4 % do khí CO sản sinh bên trong cơ thể không phụ thuộc vào nguồn bên ngoài. Hình 3: Tính độc của khí CO Hình 4. Mối quan hệ giữa nồng độ khí CO và nông độ COHb trong máu TAI LIEU CHI MANG TINH CHAT THAM KHAO MOITRUONGXANH.INFO Đồ án môn học xử lý chất thải SVTH: NGUYỄN NHẬT TRƯỜNG MSSV: 90102976 6 I.1.5 Các giới hạn nồng độ của CO trong môi trường: ü Nồng độ giới hạn cho phép của CO: · Trong khu vực dân cư một lần tối đa : 3mg/m 3 · Trung bình ngày đêm : 1 mg/m 3 · Trong khu vực sản xuất : 20 mg/ m 3 ü Tiêu chuẩn của khí CO trong môi trường xung quanh theo 5937– 1995 : · trung bình 1 giờ : 40 mg/m 3 · Trung bình 8 giờ : 10 mg/m 3 · Trung bình 24 giờ : 5 mg/m 3 ü Tiêu chuẩn đối với khí thải công nghiệp : TCVN 5939- 1995 Giới hạn A ( áp dụng cho các cơ sở đang hoạt động): 1500 mg/m 3 Giới hạn B (áp dụng cho các cở sở từ ngày cơ quan quản lý môi trường quy đònh ) : 500 mg/m 3 ü Giới hạn tối đa cho phép đới với khí thải lò đốt chất thải rắn y tế : TCVN 6560- 1999 : CO : 100 mg/m 3 Giới hạn tối đa cho phép đối với khí thải động cơ : TCVN 6438- 2001 ü Giới hạn của CO trong khí thải động cơ được cho ở bảng 4 Bảng 4. Giới hạn tối đa cho phép của CO trong khí thải động cơ Động cơ xăng Động cơ Diezen Ô tô Mô tô Ô tô Mức 1 Mức 2 Mức 3 Mức 4 Mức 1 Mức 2 Mức 1 Mức 2 Mức 3 CO (% thể tích) 6,5 6,0 4,5 3,5 6,0 4,5 - - - I.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ KHÍ CACBON OXIT: Để khử khí độc CO, có thể dùng các phương pháp sau đây: I.2.1 Phương pháp đốt : - Nguyên tắc : CO + ½ O 2 > CO 2 - Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ gần 1000 o C > có thể tận dụng nhiệt do phản ứng sinh ra. - Phản ứng xảy ra khi có xúc tác chứa Cu và các kim loại khác. - Khi hàm lượng CO thấp, O 2 cao, khí được đốt trong buồng đốt nồi hơi. - Khi có xúc tác , ở nhiệt độ gần 500 o C, phản ứng giữa CO và H 2 O như sau : CO + H 2 O > CO 2 + H 2 + 9,5 kcal - Có thể sử dụng xúc tác là hỗn hợp các oxit của Fe và Crom ( 87% Fe 2 O 3 và 65% Cr 2 O 3 )với các chất MgO và K 2 O có chức năng kích thích phản ứng. TAI LIEU CHI MANG TINH CHAT THAM KHAO MOITRUONGXANH.INFO Đồ án môn học xử lý chất thải SVTH: NGUYỄN NHẬT TRƯỜNG MSSV: 90102976 7 Bảng 5: Triệu chứng của cơ thể ứng với nồng độ Cacboxy- Hemoglobin trong máu TT Triệu chứng % COHb trong máu 1 Không có dấu hiệu gì < 1,0 2 Một vài biểu hiện không bình thường trong thái độ ứng xử 1,0 ÷ 2,0 3 nh 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 ký khác 2,0 ÷ 5,0 4 Chức năng tim phổi bò ảnh hưởng 5,0 ÷ 10,0 5 Đau đầu nhẹ, giãn mạch máu ngoại vi 10,0 ÷ 20 * 6 Đau đầu, mấp máy thái dương 20 ÷ 30 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 nhòp thở chậm dần 40 ÷50 9 Ngất , giảm mạch đập và nhòp 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 < 1 tiếng đồng hồ 80 ÷ 90 13 Chết trong vòng vài phút > 90 (Nguồn: Tài liệu [1]) I.2.2 Phương pháp hấp thụ : - Sử dụng phương pháp hấp thụ , sử dụng một trong các dung dòch hấp thụ v Nitơ lỏng v Dung dòch [ Cu(NH 3 ) m (H 2 O) n ] + v COCH v Dung dòch Clorua đồng nhôm CuAlCl 4. I.2.2.1 Hấp thụ bằng dung dòch [ Cu(NH 3 ) m (H 2 O) n ] + [Cu(NH 3 ) m (H 2 O) n ] + + xNH 3 + yCO ↔ [Cu(NH 3 ) m+n (CO) y (H 2 O) n ] + + Q - Tùy theo từng nồng độ của phức, tăng áp suất của CO, giảm nhiệt độ, thì khả năng hấp thụ tăng. I.2.2.2 Hấp thụ bằng Clorua đồng nhôm CuAlCl 4 (20- 50%) và (80- 90%) Toluen CuCl + AlCl 3 + 2 C 6 H 5 CH 3 → (CuAlCl 4 )( C 6 H 5 CH 3 ) 2 sau đó : (CuAlCl 4 )( C 6 H 5 CH 3 ) 2 + 2 CO → (CuAlCl 4 ).2 CO + 2 C 6 H 5 CH 3 TAI LIEU CHI MANG TINH CHAT THAM KHAO MOITRUONGXANH.INFO Đồ án môn học xử lý chất thải SVTH: NGUYỄN NHẬT TRƯỜNG MSSV: 90102976 8 -Các khí CO 2 , O 2 , N 2 , H 2 , không tham gia phản ứng với phức CuAlCl 4 nhưng hơi nước lại phản ứng : CuAlCl 4 + H 2 O → 2HCl + CuCl + CuAlCl 4 .CuOCl - Vì vậy, trước khi hấp thụ khí phải được sấy khô. Đây là nhược điểm của phương pháp này. I.2.2.3 Hấp thụ bằng Nitơ lỏng - Khử CO bằng phương pháp đốt có xúc tác là phù hợp, nhưng trong dòng khí thải, ngoài CO còn có các khí khác có thể là chất độc đối với xúc tác. - Quá trình này được ứng dụng trong công nghiệp nitơ bao gồm 3 giai đoạn: * Làm nguội sơ bộ và sấy khô khí. * làm sạch khí và ngưng tụ một phần các cấu tử. * Rửa khí (lọai bỏ CO, CO 2 , CH 4 , ). I.2.3 Hấp phụ bằng than hoạt tính : - Dòng khí thải được dẫn vào ở đáy tháp, đi qua lớp vật liệu hấp phụ bằng than hoạt tính, chất ô nhiễm CO được giữ lại trong các khe rỗng của than và trên bề mặt than. Còn không khí sạch thoát ra ngoài đỉnh tháp. - Khi than đã bão hòa, người ta nhả hấp để thu hồi chất ô nhiễm và để than có thể hấp phụ trở lại. TAI LIEU CHI MANG TINH CHAT THAM KHAO MOITRUONGXANH.INFO [...]... THAM KHAO Đồ án môn học xử lý chất thải TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải tập 1- GS Trần Ngọc Chấn-NXB Khoa học và kỹ thuật [2] Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải tập 3- GS Trần Ngọc Chấn-NXB Khoa học và kỹ thuật [3] Kỹ thuật thông gi - GS Trần Ngọc Chấn-NXB Xây dựng O F N [4] Kỹ thuật xử lý khí thải công nghiệp- PGS.PTS Phạm Văn Bôn [5] Ví dụ và bài tập (tập 10 )- PGS.PTS... (đồng) (đồng) Số lượng Đơn vò TAI LIEU CHI MANG TINH CHAT THAM KHAO Đồ án môn học xử lý chất thải TAI LIEU CHI MANG TINH CHAT THAM KHAO Đồ án môn học xử lý chất thải KẾT LUẬN 1 Ưu điểm : - Tính hữu ích của công trình : đó là sử dụng chính nguồn sản phẩm phụ là nitơ lỏng sinh ra trong quá trình sản xuất amoniăc lỏng để hấp thụ chất CO trong khí thải Điều này giúp tiết kiệm chi phí cho hóa chất để xử. .. KHAO Đồ án môn học xử lý chất thải CHƯƠNG II YÊU CẦU THIẾT KẾ O F N II.1 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ: - Thiết kế tháp hấp thụ khí thải chứa khí CO II.2 CÁC THÔNG SỐ CỦA KHÍ THẢI: II.2.1 Các thông số của khí thải đầu vào: - Công suất xử lý : 10.000 m3/h - Khí thải ban đầu chứa : 6% CO + 4% N2 II.2.2 Các thông số của khí thải đầu ra - Nồng độ CO sau khi ra khỏi hệ thống xử lý đạt chuẩn 1000 mg/m3 (TCVN 593 9-1 995)... NITƠ LỎ NG TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AMONIĂC LỎNG TAI LIEU CHI MANG TINH CHAT THAM KHAO Đồ án môn học xử lý chất thải Hình 6: Sơ đồ công nghệ tháp hấp thụ CO trong quá trình sản xuất amoniăc lỏng 13 TAI LIEU CHI MANG TINH CHAT THAM KHAO Đồ án môn học xử lý chất thải III.4 - - - - THUYẾT MINH QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ: Khí thải trước khi vào tháp hấp thụ được làm nguội và làm lạnh qua nhiều bậc bằng chính nguồn... TINH CHAT THAM KHAO Đồ án môn học xử lý chất thải - + Hấp thụ hóa học : những phần tử bò hấp thụ sẽ tác động tương hỗ hóa học với các chất hấp thụvà tạo thành hỗn hợp hóa học mới Động học của quá trình là do chênh lệch nồng độ và do phản ứng hóa học cơ bản Yêu cầu của chất hấp thụ : 1 Có khả năng hấp thụ cao - > giảm lưu lượng chất hấp thụ - > giảm chi phí năng lượng và chi phí cho chất hấp thụ 2 Có... chất ô nhiễm yd y - yc 0, 06 - 0, 0008 h= d = = 0, 98667 yd 0, 06 Z N 2long 1, 311 - Do đó: A1 = = = 2, 428 0,133 * Ztro 0.133 * 4, 06 2, 428 - 0, 98667 lg 1 - 0, 98667 - Số bậc lý thuyết: nlt = - 1 = 5, 28 lg 2, 428 - Hiệu suất tháp mâm : E = 0,3 ÷ 0,8 - Chọn E = 0,6 h= M SVTH: NGUYỄN NHẬT TRƯỜNG MSSV: 90102976 18 TAI LIEU CHI MANG TINH CHAT THAM KHAO Đồ án môn học xử lý chất thải - Số mâm thực : nth... vật liệu trong tháp tương đối thấp, chọn Cb = 0 - Chọn Cc = 0, 5(mm) - Chọn C0 = 0, 5(mm) - Vậy C = 0, 5 + 0 + 0, 5 + 0, 5 = 1, 5(mm) 1800 * 2, 4 S¢ = = 20,1(mm) 2 *128 * 0, 85 - 2, 4 S = 20,1 + 1, 5 = 21, 6(mm) - Chọn S=22(mm) SVTH: NGUYỄN NHẬT TRƯỜNG MSSV: 90102976 21 TAI LIEU CHI MANG TINH CHAT THAM KHAO Đồ án môn học xử lý chất thải - Kiểm triều kiện ổn đònh: - Ta có S - Ca < 0,1 Dt S - Ca 22 - 0,... TÍNH TOÁN: - Quá trình hấp thụ là đẳng nhiệt - Khí thải gồm chủ yếu là H2, CO, N2 M TR I O SVTH: NGUYỄN NHẬT TRƯỜNG MSSV: 90102976 9 TAI LIEU CHI MANG TINH CHAT THAM KHAO Đồ án môn học xử lý chất thải CHƯƠNG III ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ III.1 ÿ CHỌN PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ: Lựa chọn công nghệ : phương phâp hấp thụ , vì: - Khử CO băng phương pháp đốt có xúc tác là phù hợp, nhưng trong dòng khí thải, ... MANG TINH CHAT THAM KHAO Đồ án môn học xử lý chất thải - Lượng N2 lỏng tối thiểu cần : mmin = tga min = 2, 426 - Lượng N2 thực tế : m = 1, 2 * mmin = 1, 2 * 2.426 = 2, 9112 - Lượng N2 lỏng cần ban đầu: Ld = m * Gtro = 2, 9112 * 12, 61 = 36, 71(kg ) s - Nồng độ CO trong N2 thực tế sau khi hấp thụ : Y d - Y c 0.575 - 0, 01 ư X = = = 0.232 ỉ kgCO ç kgN 2 ÷ 2.426 m è ø - Số mâm lý thuyết áp dụng cho tháp... KHAO Đồ án môn học xử lý chất thải - Vậy khối lượng sơ bộ của tháp : å M = 9996 + 1040 + 882 = 11918(kg ) - Tính đến khối lượng bích, buloong, khối lượng nitơ lỏng, ống chảy truyền, xem khối lượng tháp là 20000(kg) = 20 tấn IV.4.8 Tính tai treo - Tổng tải trọng : Gmax = 20000 kg =2 105 N - Chọn 4 tai treo G 2.105 - Tải trọng lên một tai treo : G = max = = 5.104 N 4 4 - Tra bảng ,chọn tai treo : D D-D . Đồ án môn học Kỹ thuật xử lý chất thải Đồ án môn học xử lý chất thải SVTH: NGUYỄN NHẬT. KHAO MOITRUONGXANH.INFO Đồ án môn học Xử lý chất thải Đồ án môn học xử lý chất thải SVTH: NGUYỄN NHẬT TRƯỜNG