Giáo trình công nghệ xử lý khí thả

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRẦN HỒNG CÔN NG KIM LOAN CễNG NGH X Lí KH THI Ông khói Tháp đệm Bơm hồi lưu Quạt thổi khí Cửa thải tràn hà nội 2006 Bể hồi lưu MC LỤC Trang DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH CHƯƠNG Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ VÀ CÁC GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU 10 1.1 Ơ nhiễm khơng khí 10 1.2 Các dạng thải vào khơng khí 13 1.3 Các giải pháp giảm thiểu nhiễm khơng khí 14 1.3.1 Các giải pháp mang tính vĩ mơ 14 1.3.2 Các giải pháp mang tính cục 15 1.3.2.1 Áp dụng công nghệ sản xuất 15 1.3.2.2 Xử lý triệt để khí thải nguồn 16 1.3.2.3 Duy trì trạng thái tự nhiên khơng khí 17 1.3.2.4 Sử dụng xanh 19 CHƯƠNG TÍNH CHẤT VÀ ĐỘC TÍNH CỦA MỘT SỐ CHẤT THẢI VÀO KHƠNG KHÍ 20 2.1 Các khí thải độc hại 20 2.1.1 Halogen dẫn xuất 20 2.1.2 Các hợp chất dạng khí lưu huỳnh 21 2.1.3 Các hợp chất dạng khí nitơ 25 2.1.4 Khí cacbon monoxit dioxit 31 2.1.5 Asin (AsH3), Phosphin (PH3) Stibin (SbH3) 33 2.2 Các chất thải dạng 35 2.2.1 Hơi hợp chất vô 35 2.2.2 Hơi dung môi hữu 37 2.3 Bụi 38 2.3.1 Khái niệm bụi 38 2.3.2 Hành vi hạt bụi không khí 40 2.3.3 Bản chất tác hại bụi 43 CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI 44 3.1 Khái quát xử lý bụi 44 3.2 Phương pháp xử lý bụi dựa vào lực trọng trường 46 3.2.1 Nguyên lý 46 3.2.2 Cấu tạo hoạt động buồng lắng đơn 46 3.2.3 Cấu tạo hoạt động buồng lắng nhiều tầng 47 3.3 Phương pháp xử lý bụi dựa vào lực ly tâm 48 3.3.1 Nguyên lý 48 3.3.2 Cấu tạo hoạt động cyclone đơn 48 3.4 Phương phpas xử lý bụi màng lọc 52 3.4.1 Nguyên lý 52 3.4.2 Cấu tạo vận hành 52 3.5 Phương pháp xử lý bụi dàn mưa 54 3.5.1 Nguyên lý 54 3.5.2 Cấu tạo vận hành thiết bị 54 3.6 Lọc bụi tĩnh điện 56 3.6.1 Nguyên lý 56 3.6.2 Cấu tạo vận hành 56 3.7 Phương pháp sục khí qua chất lỏng 60 3.7.1 Nguyên lý 60 3.7.2 Cấu tạo hoạt động thiết bị 60 3.8 Phương pháp rửa khí ly tâm 62 3.8.1 Nguyên lý 62 3.8.2 Cấu tạo hoạt động 62 3.9 Phương pháp rửa khí kiểu Venturry 63 3.9.1 Nguyên lý 63 3.9.2 Cấu tạo vận hành 64 3.10 Rửa khí kiểu dịng xốy 65 3.10.1 Ngun lý 65 3.10.2 Cấu tạo vận hành 65 3.11 Rửa khí kiểu đĩa quay 66 3.11.1 Nguyên lý 66 3.11.2 Cấu tạo vận hành 66 CHƯƠNG IV CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HƠI VÀ KHÍ ĐỘC 67 4.1 Phương pháp tiêu hủy 67 4.2 Phương pháp ngưng tụ 69 4.3 Phương pháp hấp phụ 71 4.3.1 Hiện tượng hấp phụ 71 4.3.2 Xử lý khí độc phương pháp hấp phụ 72 4.3.2.1 Nguyên lý phương pháp 72 4.3.2.2 Các chất hấp phụ thông dụng xử lý khí thải 72 4.3.3 Các kiểu tiến hành hấp phụ 75 4.3.4 Những ưu nhược điểm phương pháp hấp phụ 76 4.4 Xử lý khí thải phương pháp hấp thụ 77 4.4.1 Nguyên lý 77 4.4.2 Các loại thiết bị hấp phụ 78 CHƯƠNG V CÔNG NGHỆ XỬ LÝ MỘT SỐ KHÍ THẢI CƠNG NGHIỆP 82 5.1 Xử lý khí lưu huỳnh đioxit (SO2) 82 5.1.1 Xử lý khí SO2 theo đường ướt 82 5.1.2 Xử lý khí SO2 theo đường khơ 83 5.2 Xử lý khí nitơ oxit (NOx) 85 5.2.1 Xử lý trung hịa NOx đường ướt 85 5.2.2 Xử lý NOx phương pháp khử nhiệt độ cao 86 5.2.3 Xử lý NOx phương pháp xúc tác chọn lọc 87 5.3 Xử lý đồng thời SO2 NOx 87 5.3.1 Cơng nghệ xử lý lị đốt 88 5.3.2 Cơng nghệ xử lý sau lò đốt 89 5.4 Xử lý nối tiếp NOx SO2 91 5.5 Xử lý khí H2S 93 5.5.1 Công nghệ xử lý H2S theo đường khô 93 5.5.2 Công nghệ xử lý H2S theo đường ướt 94 5.6 Xử lý khí CO 96 5.7 Xử lý khí CO2 96 CHƯƠNG VI MỘT SỐ SƠ ĐỒ CƠNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI CƠNG NGHIỆP ĐẶC TRƯNG 98 6.1 Thiết bị xử lý bụi lọc túi 98 6.2 Thiết bị lọc túi xử lý khí thải (khí lị) chứa SO2 100 6.3 Hệ thống xử lý khí thải tổng hợp (SO2, NOx, HCl, HF) phương pháp lọc túi khô 101 6.4 Hệ thống xử lý khí lị có trang bị tháp phản ứng 102 6.5 Hệ thống xử lý khí thải tháp đệm ướt 105 6.6 Hệ thống xử lý khí lị chứa SO2 huyền phù canxi cacbonat 108 6.7 Hệ thống xử lý khí lị chứa SO2 sử dụng magie hydroxxit 110 6.8 Conng nghệ xử lý trực tiếp SO2 NOx lị đốt 112 6.9 Cơng nghệ xử lý khí thải chứa NOx sử dụng xúc tác chọn lọc 114 6.10 Sơ đồ xử lý bụi công nghiệp công nghệ lắng tĩnh điện 118 6.11 Hệ thống xử lý khí lị kiểu Ventury điện động 121 6.12 Sơ đồ công nghệ xử lý đồng thời NOx SO2 sử dụng chùm tia điện tử 123 6.13 Các hệ thống xử lý mùi 125 TÀI LIỆU THAM KHẢO 131 BẢNG DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Các nguồn chất gây nhiễm khơng khí chủ yếu Bảng 1.2 Bảng phân loại bụi, khí theo giải kích thước Bảng 2.1 Ngưỡng thời gian tác động H2S lên người Bảng 2.2 Kích thước hạt bụi, khói hệ phân tán phổ biến Bảng 2.3 Tỷ trọng số chất dạng khối dạng bột rời Bảng 4.1 Các phương pháp xử lý bụi Bảng 4.2 Vùng kích thước phù hợp hiệu xử lý phương pháp xử lý bụi Bảng 4.3 Năng suất lọc bụi xyclon đơn xyclon tổ hợp Bảng 7.1 Kết sử dụng hệ thống xử lý 31 sở Bảng 7.2 Một số lĩnh vực áp dụng hệ thống tháp đệm ướt Kyowa Bảng 7.3 So sánh công nghệ xử lý trực tiếp Hitachi Zonsen kết hợp SCR với FGD Bảng 7.4 Hiệu xử lý vàtuổi thọ thiết bị xử lý NOx loại nhỏ Bảng 7.5 Một vài thông số xử lý NOx SCR sở lớn Bảng 7.6 Các thông số quan trọng hai phương pháp thiêu hủy BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1 Chu trình lưu huỳnh tự nhiên Hình 2.2 Sự phụ thuộc hệ số K0 vào chuẩn số Raynon (Re) Hình 4.1 Hiệu xử lý bụi loại thiết bi Hình 4.2A Buồng lắng đơn Hình 4.2B Buồng lắng kép có vách cản tăng hiệu Hình 4.3A Mặt cắt đứng mặt cắt ngang xyclon đơn Hình 4.3B Các kiểu hướng dịng xyclon Hình 4.3C Sơ đồ hệ thống xyclon lọc bụi Hình 4.4A Sơ đồ đường khí bụi qua màng lọc Hình 4.4B Sơ đồ thiết bị lọc bụi màng hình ống hình túi Hình 4.4C Mơ hình thiết bị lọc túi cơng nghiệp Hình 4.5A Thiết bị dập bụi theo kiểu dàn mưa Hình 4.5B Thiết bị dàn mưa có nhồi vật liệu đệm Hình 4.6A Mơ hình hoạt động trình lọc bụi tĩnh điện Hình 4.6B Sơ đồ nguyên lý trình lọc bụi tĩnh điện Hình 4.6C Sơ đồ thiết bị lọc tĩnh điện Hình 4.7A Sơ đồ thiết bị lọc tĩnh điện ống Hình 4.7B Sơ đồ thiết bị lọc Hình 4.8 Sơ đồ thiết bị rửa khí kiểu sủi bọt Hình 4.9 Sơ đồ họat động xyclon ướt Hình 4.10A Sơ đồ nguyên lý thiết bị kiểu venturi Hình 4.10B Thiết bị rửa khí kiểu venturis Hình 4.11 Các cửu thắt venturi nước Hình 4.12 Sơ đồ hoạt động thiết bị dịng xốy Hình 4.13 Mơ hình thiết bị lọc bụi kiểu đĩa quay Hình 5.1 Sơ đồ thiết bị tiêu hủy nhiệt Hình 5.2 Sơ đồ thiết bị xử lý phương pháp nhiệt xúc tác Hình 5.3 Cấu tạo cửa đốt nhiên liệu Hình 5.4 Sơ đồ Xử lý NOx sử dụng phản ứng có xúc tác Hình 5.5 Sơ đồ thiết bị ngưng tụ bề mặt Hình 5.6 Sơ đồ thiết bị ngưng tụ kiểu tiếp xúc Hình 5.7 Sơ đồ tương tác phân tử khối vật chất Hình 5.8 Đường cong hấp phụ đảng nhiệt đẳng áp Hình 5.9 Đường cong hấp phụ đốt qua cột hấp phụ Hình 5.10 Mơ hình tháp hấp phụ khí độc Hình 5.11 Mơ hình hấp phụ kiểu tầng quay Hình 5.12 Sơ đồ hệ thống xử lý hấp phụ cơng nghiệp Hình 6.1 Sơ đồ CNXL khí thải chứa SO2 theo đường ướt (FGD) Hình 6.2 Sơ đồ CNXL SO2 theo đường khơ sau lị đốt Hình 6.3 Sơ đồ CNXL SO theo đường khơ lị đốt Hình 6.4 Sơ đồ CNXL NOx theo đường ướt Hình 6.5 Sơ đồ CNXL NOx nhiệt độ cao Hình 6.6 Sơ đồ CNXL NOx xúc tác chọn lọc (SCR) Hình 6.7 ảnh hưởng kích thước hạt độ phân tán canxi cacbonat đến hiệu xử lý SO2 Hình 6.8 Sơ đồ CNXL đồng thời SO2 NOx lị đốt Hình 6.9 Sơ đồ ngun lý xử lý SO2 NOx sử dụng chùm tia điện tử Hình 6.10 Sơ đồ CNXL đồng thời SO2 NOX sử dụng chùm tia điện tử Hình 6.11 Sơ đồ hệ thống xử lý NOx phương pháp xúc tác chọn lọc kết hợp xử lý SO2 Hình 6.12 Sơ đồ CNXL H2S theo đường khơ Hình 6.13 Sơ đồ CNXL H2S theo đường khơ Hình 6.14 Sơ đồ CNXL H2S phương pháp sắt(III) theo đường ướt Hình 7.1 Thiết bị lọc túi xử lý bụi kimloại nặng hãng NAVAC Hình 7.2 Hệ thống xử lý bụi, khí SO2 khí, axit khác đường khô xử dụng thiết bị lọc túi hiệu suất cao Hình 7.3 Hệ thống xử khí lị thiết bị lọc túi khơ Hình 7.4 ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu quă xử lý khí lị Hình 7.5 Hệ thống xử lý khí có thiết bị tháp phản ứng Hình 7.6 Sự phụ thuộc hiệu suát xử lý khí HCl vào nhiệt độ tỉ lệ mol Ca(OH)2 HCl Hình 7.7 Sơ đồ thiết bị xử lý khí theo đường ướt sử dụng tháp đệm Hình 7.8 Sơ đồ mặt cắt thiết bị tháp đệm Hình 7.9 Hệ thống xử lý khí thải chứa SO2 thu hồi thạch cao Hình 7.10 Sơ đồ hệ thống xử lý khí thải chứa SO2 sử dụng Mg(OH)2 Hình 7.11 Hệ thống xử lý trực tiếp SO2 NOx khí thải có nhiệt độ cao sử dụng CaCO3 ure Hình 7.12 Sơ đồ nguyên lý trình xử lý NOx xúc tác chọn lọc Hình 7.13 Sơ đồ đặc trưng tháp SCR Hình 7.14 Sơ đồ mặt cắt đứng tháp lọc tĩnh điện Hình 7.15 Sơ đồ mặt cắt ngang tháp lọc tĩnh điện Hình 7.16 Sơ đồ hệ thống tháp lọc tĩnh điện kiểu khơ Hình 7.17 Sơ đồ hệ thống tháp lọc tĩnh điện kiểu ướt Hình 7.18 Sơ đồ hệ thống xử lý khí lị kiểu venturi điện động (EDV) Hình 7.19 Sơ đồ hệ thống xử lý khí lị dùng chùm tia điện tử Hình 7.20 Sơ đồ ba kiểu xử lý mùi phương pháp thiêu hủy Hình 7.21 Hiệu suất phân hủy phụ thuộc vào nhiệt độ thiêu hủy số chất Hình 7.22 Sơ đồ thiết bị khử mùi kiểu hấp phụ giải hấp liên tục Ch­¬ng I Ô nhiễm không khí giảI pháp giảm thiểu ô nhiễm 1.1 Ô nhiễm không khí Th no nhiễm khơng khí? Muốn trả lời câu hỏi cần phải thống khái niệm bầu khơng khí hay nói cách khác thống quy định thành phần môi trường khơng khí Trong bầu khí trái đất tầng đối lưu gần mặt đất - tầng gió bão Tại tầng này, chất nhiễm thường xuyên rửa mưa tuyết rơi Trên tầng bình lưu khác Do hấp thụ lớp ôzôn, ổn định tăng nhiệt độ theo chiều cao; chất ô nhiễm thâm nhập vào tầng có chiều hướng tồn lâu dài Thực ô nhiễm khơng khí hiểu chủ yếu thay đổi bất thường thành phần nồng độ chất tầng khơng khí gần mặt đất - tầng đối lưu Do ta chấp nhận định nghĩa nhiễm khơng khí sau [1, 2]: “Ơ nhiễm khơng khí có nghĩa có mặt nhiều chất gây nhiễm bầu khơng khí ngồi trời bụi, khói, hơi, khí hay mùi với khối lượng, tính chất thời gian đủ để gây hại sống người hay động, thực vật, tác hại tới cải vật chất cản trở mức tồn bình yên sống cải vật chất trái đất” Trong luật kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí bang Arizôna (Mỹ) đưa định nghĩa tương tự [1]: “Ô nhiễm khơng khí có nghĩa có mặt hay nhiều chất ô nhiễm phối hợp chúng khơng khí ngồi trời với khối lượng thời gian đủ để gây hại có chiều hướng gây hại sống người, động, thực vật cải vật chất” Nhưng kèm với định nghĩa có liệt kê chất nhiễm khói, hơi, than giấy, bụi, mồ hóng, cáu gét, khói than, khí, mù, mùi, tia phóng xạ, hóa chất độc hại vật chất khơng khí ngồi trời Đồng thời định nghĩa quan tâm đến xu gây hại Như thực tế có hai nguồn gây nhiễm khơng khí, nguồn nhiễm tự nhiên nguồn ô nhiễm nhân tạo ngắn liền với hoạt động người [3, 4] - Nguồn ô nhiễm tự nhiên: Các hoạt động tự nhiên làm tăng hàm lượng bụi thời điểm khơng gian gió lốc, bão sa mạc mang theo bụi đất cát mặt đất tung vào bầu khơng khí Núi lửa hoạt động phun vào bầu khí lượng bụi khí khổng lồ Nhưng tượng xẩy không liên tục, khoảng thời gian ngắn phát tán m ột vùng rộng lớn làm giảm nhanh hàm lượng c hất gây ô nhiễm 10 6.10 SƠ ĐỒ XỬ LÝ BỤI CÔNG NGHIỆP BẰNG CƠNG NGHỆ LẮNG TĨNH ĐIỆN Sơ đồ hình 6.14 6.15 mặt cắt tháp lắng bụi tĩnh điện hãng Sumiko Engineering (SMEC), Nhật lắp đặt cho khu công nghiệp để xử lý khí thải chứa bụi lơ lửng, mù sol khí khó lắng Để tăng hiệu xử lý, điện cực lắp đặt với khoảng cách rộng (0,4 - 0,5 m so với tháp lắng thông thường 0,2 - 0,3 m) Chính điều tăng hiệu điện lên 80 - 100 kV (so với 30 - 60 kV tháp lắng thông thường) Bên cạnh so với tháp lắng thơng thường, kiểu tháp lắng SMEC có gió điện mạnh hơn, mật độ dòng cao hơn, sức hút bụi dương cực mạnh hơn, có khả xử lý hạt bụi có kích thước tới 0,01 µm (so với 0,05 µm) xử lý bụi khí thải tới độ 0,005 g/m3 (so với 0,01 g/m3) Khoảng cách điện cực rộng tạo điều kiện cho việc lắp đặt làm điện cực dễ dàng SMEC lắp đặt hai loại thiết bị lắng tĩnh điện khô loại lắng tĩnh điện ướt Hệ thống lắng tĩnh điện khô áp dụng cho sở luyện kim sở có thành phần khí thải tương tự (như sơ đồ hình 6.16) Với hệ thống lắng khơ, khí thải từ lị luyện kim có nhiệt độ tới 1000oC sau qua tháp làm nguội khí, nhiệt độ giảm xuống khoảng 300oC dẫn vào tháp lắng bụi tĩnh điện Tại bụi tách loại hồn tồn Khí thải sau xử lý quạt bổ trợ (IDF) đẩy lên ống khói Hệ thống lắng tĩnh điện ướt minh hoạ hình 6.17 Xử lý bụi, SO2, SO3 mù H2SO4 từ nhà máy sản xuất axit sunphuric công nghệ lắng tĩnh điện ướt SMEC hiệu Khí thải có thành phần trên, theo cơng nghệ SMEC, trước hết xử lý dung dịch kiềm tháp hấp thụ đệm Tại hầu hết SO loại Khí thải cịn lượng bụi có kích thước nhỏ mù SO3 sinh Những thành phần loại bỏ gần hoàn toàn qua tháp lắng tĩnh điện ướt Huyền phù bụi từ tháp lắng tĩnh điện tháp hấp thụ đệm xử lý tách nước để quay vịng thải an tồn Ngồi kiểu lắng tĩnh điện cải tiến SMEC kể trên, xuất nhiều kiểu cải tiến khác nhằm nâng cao hiệu lắng bụi mù, đồng thời tiết kiệm điện giúp giảm chi phí vận hành Trong số đáng kể kiểu bố trí hai dàn điện cực quầng (là điện cực hình dây) dàn điện cực góp điện cực riêng biệt buồng mang lại điểm ưu việt sau: Hiện tượng tái hợp ion sau trình ion hóa khó xẩy ra, hạt bụi nhiễm điện có độ bền cao nên hiệu lắng cao 118 22 21 Hình 6.14 Sơ đồ mặt cắt đứng tháp lọc tĩnh điện Kết cấu giá đỡ, Vỏ, Điện cực góp, Âm cực, Trọng vật, Bộ ổn định âm cực, Thanh trượt, Cửa phun nước dưới, Cửa phun nước trên, 10 Cửa phun thải, 11 Bảng chỉnh lưu, 12 Ô cấp điện, 13 Chốt giữ 14 Thanh giữ ngang, 15 Tấm đỡ, 16 Ông đỡ rỗng, 17 Buồng đỡ, 18 Quạt khí ra, 19 Quạt khí nóng, 20 Bể hồi lưu 21 Đường khí thải vào, 22 Đường khớ thi Hình 6.15 Sơ đồ mặt cắt ngang tháp lọc 119 Bộ điều khiển to độ ẩm Nước CN Oxi Quạt Lò luyện kim ống khói Bộ lọc điện khô Tháp làm nguội Hình 6.16 Sơ ®å hƯ thèng läc tÜnh ®iƯn kiĨu kh« N­íc CN -Khí thải có chứa bụi, SO2 SO3 sản xuất axit sunphuric, -Lò đốt quặng sunphua công nghiệp luyên kim màu Dịch kiềm Nước thải nơi xử lý để tái sử dụng thải bỏ Bơm hồi lưu Tháp lọc điện ướt Tháp đệm Hình 6.17 Sơ đồ hệ thống lọc tĩnh điện kiểu ướt Do cấu trúc hai dàn lắp đặt điện cực quầng hình ống giảm tối đa tượng bụi quẩn nhiễu q trình lắng bụi tích điện Quầng phóng điện hoạt động ổn định, bụi ln nạp đủ điện Trường sức rộng tạo phóng điện điện cực ống Sự thu hút mạnh hạt bụi mang điện tích trái dấu phía điện cực góp hình làm tăng hiệu xử lý bụi 120 Hệ thống lắng tĩnh điện gia cơng nhựa để tránh ăn mịn mơi trường xử lý cần Kiểu cải tiến thứ hai tạo cho buồng lắng tĩnh điện làm việc liên tục điều kiện ổn định mà không cần ngừng rung điện cực góp để lấy bụi khỏi điện cực Để thực ý đồ người ta thiết kế điện cực góp chuyển động băng tải liên tục hai lăn đặt phía phía điều khiển dây xích Bụi tích điện vùng hoạt động gom lại bề mặt điện cực góp Khi phần điện cực góp chuyển động xuống tới phía lăn dưới, bụi lấy đôi chổi quét đặt hai phía điện cực Cùng với phân phối khí thải đầu vào hợp lý, hiệu suất xử lý bụi thiết bị tăng rõ rệt thiết bị làm việc ổn định Kiểu cải tiến đáng kể thứ ba không nhằm vào việc cải tiến thiết bị mà nhằm tăng hiệu việc sử dụng điện Đó tạo dịng chuyển động xung xung điện chiều Điện trường kiểu xung tạo chuyển động có qn tính hạt bụi mặt tiết kiệm điện (chỉ nửa đến phần ba so với lắng tĩnh điện thường), mặt khác tránh phóng điện kín tạo điện trường liên tục Bên cạnh cải tiến cịn thu hẹp khơng gian buồng lắng xuống từ đến hai phần ba so với buồng lắng tĩnh điện thông thường nâng cao hiệu suất thu bụi (lượng bụi đầu vài microgram mét khối) 6.11 HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ LỊ KIỂU VENTURI ĐIỆN ĐỘNG (EDV) Hệ thống venturi điện động giới thiệu lần Pháp năm 1988 Đây hệ thống xử lý loại bụi hấp thụ khí độc đồng thời với hiệu cao Hệ thống bao gồm phận sau: Tháp khử bụi Trong tháp, khí lị dẫn vào cửa đặt đầu tháp Tại hạt bụi tương đối lớn khí gây nhi ễm HCl,HF loại khí lị tiếp xúc với dung dịch tuần hồn có chứa sữa vơi Dung dịch huyền phù từ tháp xử lý tách phần chất rắn ra, phần dung dịch sử dụng quay vịng trở lại Sữa vơi bổ sung; dung dịch quay vịng hoạt động hiệu pH xuống tới 1,5 đến 2,5 Khí lò sau tiếp xúc với dung dịch quay vòng, nhiệt độ hạ xuống nhanh Venturi thu bụi Tại đường vào đường venturi bố trí núm phun nước Những hạt bụi nhỏ mù nước chưa loại hết tháp khử bụi loại hết Bụi khống chế suốt trình đoạn nhiệt venturi dược tách loại tia nước nhỏ 121 từ núm phun Tương tự tháp khử bụi, nước thải từ venturi xử lý quay vịng Th¸p hÊp thơ Nồi Bộ tách sol Tháp khử bụi Venturi thu bụi Module lắng tĩnh điện Lò đốt rác Nước CN ống khói Bộ sấy khí Ca(OH)2 Nước thải nơi xử lý NaOH Hơi nước Quạt Hình 6.18 Sơ đồ hệ thống xử lý khí lò kiểu Venturi điện động (EDV) Tháp hấp thụ Dung dịch hấp thụ dung dịch NaOH nước lạnh phun từ xuống Khí thải sau khỏi hệ thống venturi dẫn vào theo chiều từ lên Do nhiệt độ dung dịch hấp thụ tương đối thấp cho nêm độ ẩm dịng khí giảm đáng kể Mặt khác dung dịch hấp thụ dung dịch kiềm mạnh, hầu hết khí độc sinh qua trình đốt, đặc biệt đốt rác sinh hoạt, tác dụng với kiềm mạnh bị giữ lại Modul lọc tĩnh điện ướt Qua ba công đoạn xử lý trên, khí thải cịn chứa hạt bụi nhỏ cỡ micromet kim loại nặng độc hại, phần tử clo, hợp chất vô cơ, khói mịn khác Các phần tử nhỏ bé qua lọc tĩnh điện ướt bị giữ lại hoàn toàn nước mảnh chuyển động điện trường Bộ phận cấp hóa chất Vơi bột hòa tan nước thành dung dịch sữa vơi có nồng độ khoảng đến 10% cung cấp cho tháp khử bụi bổ sung cho dung dịch quay vịng tháp Dung dịch xút có nồng độ 10% pha từ xút kỹ thuật dùng để cấp cho tháp hấp thụ dung dịch quay vòng tháp hấp thụ 122 Hệ thống xử lý kiểu venturi điện động có ưu điểm là: Vững chắc, đơn giản địi hỏi khơng gian khơng lớn Hệ thống bao hàm hai chức khử bụi hấp thụ khí độc NOx, SOx, HCl, HF Các núm phun chất lỏng cải tiến để phun chất lỏng dạng bùn không gây cố tắc nghẽn, khơng bị ăn mịn hỏng hóc Sữa vôi huyền phù canxi cacbonat sử dụng giảm chi phí hóa chất (chỉ phần ba so với chi phí sử dụng hoàn toàn NaOH) Xử lý hạt bụi với cỡ micromet, kể phần tử clo, muối clo vô phần tử nhỏ chứa kim loại nặng Khí thải sau xử lý đáp ứng tiêu chuẩn khắt khe kể tương lai gần Nước thải quay vòng lại hồn tồn, khơng có nước thải 6.12 SƠ ĐỒ CƠNG NGHỆ XỬ LÝ ĐỒNG THỜI NO X VÀ SOX SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP CHÙM TIA ĐIỆN TỬ Những kết nghiên cứu thử nghiệm Chubu Electric Power Co., Inc Japan Atomic Energy Research Institute vào năm đầu thập kỷ 90 kỷ trước cho thấy tác dụng chùm tia điện tử có vận tốc chuyển động đủ lớn phân tử khí nước bị ion hóa tách thành radical Những radical hoạt động chúng oxi hóa SO2 NOx sản phẩm sau oxi hóa hợp nước để tạo thành axit H2SO4 HNO3 tương ứ ng Nếu mơi trường có mặt amoniac muối amoni hình thành Quá trình vừa trình bày nguyên lý phương pháp xử lý đồng thời SO x NOx phương pháp chùm tia điện tử Trong q trình xử lý khí lị sử dụng phương pháp chùm tia điện tử cơng đoạn xử lý chùm tia điện tử đóng vai trị loại bỏ SO x NOx Các cơng đoạn xử lý khác phối hợp để làm triệt để khí lị trước thải mơi trường Q trình xử lý theo cơng nghệ mơ tả cách đơn giản sơ đồ hình 6.19 Theo sơ đồ khí thải tử lị trước tiên loại bụi dẫn qua lắng tĩnh điện kiểu khơ; sau làm nguội xuống khoảng 110 oC trao đổi nhiệt với khơng khí để lấy khí nóng dùng cho việc sấy nóng lại dịng khí thải làm động lực đẩy lên ống khói Khí thải tiếp tục dẫn vào tháp làm nguội nước lạnh để nhiệt độ giảm xuống khoảng 60 đến 70oC Đây nhiệt độ phù hợp cho trình xử lý SO x NOx chùm tia điện tử Sự chuyển hóa đồng thời SOx NOx xẩy ống trình Trên thành ống q trình có cửa 123 sổ đặt đầu điện cực phóng chùm tia điện tử Khi điện tử phóng qua dịng khí trongống q trình, phản ứng tạo radical tạo axit xẩy e- N2,O2,H2O SOx NOx Lò đốt OH.,O.,HO2 OH.,O.,HO2 H2SO4 OH.,O.,HO2 HNO3 EP ống khói Trao đổi nhiệt Nước lạnh Hệ thống tạo tia điện tử Đốt nóng lại khí EP Lọc túi ng trình Tháp làm nguội, làm ẩm Hệ thống cấp NH3 Xử lý sản phẩm phụ Hình 6.19 Sơ đồ xử lý khí lò dùng chùm tia ®iƯn tư Đồng thời với q trình hình thành axit, amoniac cấp vào ống trình Ngay muối amoni tạo thành H2SO4 HNO3 NH3 NH3 (NH4)2SO4 NH4NO3 Như khí thải sau khỏi ống q trình 80% lượng khí SO x NOx xử lý thành bụi muối tương ứng Bụi muối thu gom hệ thống buồng lắng tĩnh điện buồng lọc túi lắp nối tiếp sau ống trình 124 Hệ thống xử lý theo kiểu có đặc tính ưu việt sau: Xử lý đồng thời SOx NOx hệ thống Quá trình xử lý hồn tồn q trình khơ, khơng có khơng phải nước thải Lắp đặt vận hành đơn giản, khơng địi hỏi khơng gian lớn Khơng địi hỏi chi phí cho xúc tác khử NO x giải phức tạp hệ thống tháp đệm hay thiết bị khác tạo Sản phẩm phụ muối amoni cơng nghiệp có giá trị cao việc sử dụng làm phân bón hóa học 6.13 CÁC HỆ THỐNG KHỬ MÙI TRONG CÔNG NGHIỆP Mùi thường gây hợp chất hữu dễ bay (Volatile Organic Compound - VOC) nên công nghệ xử lý mùi chủ yếu tập trung giải cho đối tượng Các chất vô gây mùi thường chất độc H2S, SO2, NH3 hay số chất hữu có tính chất hoạt động có độ tan tốt khác nghiên cứu xử lý cơng nghệ trình bày phần hấp thụ, trung hịa, oxi hóa khử Đặc thù cho xử lý mùi (các VOC) công nghệ thiêu hủy, hấp phụ ngưng tụ ứng dụng nhiều Công nghệ thiêu hủy Các hydrocacbon dạng thường có nhiệt độ thiêu hủy nằm khoảng từ 650 đến 815 oC thời gian lưu cần thiết c hỉ vào khoảng phần hai giây (từ 0,4 đến 0,6 giây) Các sản phẩm thiêu hủy chủ yếu nước CO Trong số trường hợp đặc biệt cịn có sản phẩm khác có tính chất độc hại sau thiêu hủy cần xử lý Trong khử mùi phương pháp thiêu hủy tồn hai công nghệ Một khử trực tiếp nhiệt nhiệt độ hiệu dụng cho trình thiêu hủy phải lớn 750oC Hai khử mùi sử dụng xúc tác oxi hóa nhiệt độ cần thiết nằm khoảng từ 100 đến 280oC Về mặt thiết bị lưu trình xử lý hai cơng nghệ dống Nếu công nghệ sử dụng xúc tác oxi hóa sau buồng đốt bố trí thêm tầng xúc tác Xúc tác cho hiệu cao platin dạng lưới Hình 6.20 sơ ồđ công nghệ khử mùi phương ph áp thiêu hủy Nguyên tắc trình dùng nhiệt lửa đốt khí đốt để cung cấp nhiệt cho vùng thiêu hủy Hơi hữu cần thiêu hủy dẫn vào vùng Qua thời gian lưu ống lò, hữu bị xử lý gần hồn tồn Dịng khí khỏi lị thiêu có nhiệt độ cao tận dụng vào mục đích sản xuất nước lửa, sản xuất khí nóng, nước nóng, cấp nhiệt cho 125 mơi trường cần nhiệt độ cao sấy nóng khí thải có chứa mùi cần khử trước dẫn vào vùng đốt Cơng nghệ đốt trực tiếp có ưu điểm sau: Hiệu khử mùi tuyệt vời Mặc dù nồng độ chất gây mùi dao động hiệu suất kh mựi luụn luụn t trờn 99% Sơ đồ Hơi nước (10-20 kg/cm3) Trao đổi nhiệt I Mỏ đốt Khí Không khí nóng Trao đổi nhiệt II Nhiên liệu Nồi Nước mềm Không khí Bơm Khí thải khô Bể chứa nước mềm Không khí nóng Sơ ®å Trao ®ỉi nhiƯt I Má ®èt KhÝ s¹ch Trao đổi nhiệt II Lò thu nhiệt Nhiên liệu Khí thải khô Không khí Sơ đồ Không khí nóng Mỏ đốt Trao đổi nhiệt I Không khí nóng Trao ®ỉi nhiƯt II Trao ®ỉi nhiƯt III Nhiªn liƯu KhÝ thải khô Không khí Không khí Hình 6.20 Sơ đồ ba kiểu xử lý mùi phương pháp thiêu hủy 126 KhÝ s¹ch Khả ứng dụng rộng rãi Hầu hết chất hữu dạng áp dụng công nghệ được, kể hợp chất gây ngộ độc cho xúc tác Hệ thống thu hồi nhiệt thải đa dạng hữu dụng Đối với cơng nghệ thiêu hủy sử dụng xúc tác oxi hóa, nhiệt độ lị thiêu khơng cao song hiệu xử lý đạt 99% hầu hết chất hữu dễ bay sử dụng thơng thường sản xuất Hình 6.21 cho biết hiệu suất xử lý phụ thuộc vào nhiệt độ thiêu hủy số chất hữu thường gặp Nhiệt sinh q trình thiêu hủy khơng lớn song tận dụng cơng nghệ thiêu hủy trực tiếp Bên cạnh thiêu hủy sử dụng xúc tác oxi hóa cịn phải kể đến điểm ưu việt sau: Hiệu xử lý cao Tuy hệ thống có lắp đặt thêm tầng xúc tác tổn hao áp suất không đáng kể Do nhiệt độ thiêu hủy thấp tránh rủi ro gây tác động môi trường nhiệt độ cao Tiết kiệm lượng vật liệu cách đáng kể Ở muốn kể đến tiêu hao khí đốt thấp vật liệu chế tạo thiết bị đòi hỏi không cao so với công nghệ thiêu hủy trực tiếp H% 100 80 60 40 20 50 100 150 200 250 300 Nhiệt độ tầng xúc tác Hình 21 Hiệu suất xử lý phụ thuộc vào nhiệt độ thiªu hđy cđa mét sè chÊt Ghi chó: Methanol, Cacbon monoxit, Acrolein, MIBK MEK, Toluen, n-Hexan, Amoniac, Etyl axetat 127 Thiết kế vững đơn giản Không tạo ô nhiễm thứ cấp nước thải nhiễm bẩn, khí thải chứa chất cần phải xử lý Có thể thu hồi nhiệt thải sau xử lý tối đa để cung cấp nhiệt cho mục đích khác thuận tiện Thời gian sử dụng xúc tác kéo dài Do xúc tác làm việc điều kiện nhiệt độ thấp tổn hao không đáng kể tầng xúc tác bị bẩn rửa đổi để nhận Bảng 6 đưa số thông số để so sánh hai công nghệ thiêu hủy trực tiếp thiêu hủy sử dụng xúc tác oxi hóa Bảng 6.6 Các thơng số quan trọng hai phương pháp thiêu hủy THIÊU HỦY TRỰC TIẾP CÁC THƠNG SỐ THIÊU HỦY CĨ XÚC TÁC Lưu lượng khí thải 100 m3/phút 100 m3/phút Nhiệt độ khí thải 130oC 70oC Nồng độ VOC 1.000 ppm 2.500 ppm Thể tích khí nóng thu hồi 70 m3/phút 90 m3/phút Nhiệt độ khí nóng 172oC 120oC Thể tích nước nóng thu hồi 960 kg/h - Thể tích nước thu hồi - 1250 kg/h (P=15kG/cm2) Nhiệt dùng để khử mùi kcal/h 403.200 kcal/h Nhiệt thu hồi từ khí nóng 231.100 kcal/h 174.700 kcal/h Nhiệt thu hồi từ nước nóng 76.800 kcal/h - Nhiệt thu hồi từ nước - 750.000 kcal/h Tổng cân nhiệt 307.900 kcal/h 420.700 kcal/h Công nghệ hấp phụ Cơng nghệ cịn gọi cơng nghệ làm giầu chất hữu dễ bay khí thải Q trình hấp phụ giải hấp thực chất công đoạn tách chất hữu dạng có nồng độ thấp khỏi khí thải làm đậm đặc thể tích nhỏ Để xử lý triệt để cần thiết phải tiếp qua công đoạn ngưng tụ hay thiêu hủy Nhưng công nghệ ưa chuộng việc khử mùi cho phòng điều hịa nhiệt độ mùi khơng gây độc mà gây khó chịu Thiết bị khử 128 mùi kiểu thường l gọn nhẹ lắp đặt bên máy điều hòa nhiệt độ thuận tiện Nguyên lý hoạt động thiết bị khử mùi theo phương pháp hấp phụ giải hấp liên tục mơ tả hình 22 Bộ phận hoạt động trống quay nạp chất hấp phụ Trống quay quay nhờ giây curoa nối với môtơ giảm tốc để tốc độ quay chậm đủ cho q trình hấp thụ giải hấp thực hồn tồn Hai mặt trơng quay bố trí ba cửa hình quạt, chia thành ba vùng hấp phụ, giải hấp làm nguội chất hấp phụ Khí có chứa chất gây mùi thổi qua tầng hấp phụ vùng hấp phụ Tại chất hữu gây mùi giữ lại hồn tồn khí khí Khi tầng hấp phụ hấp phụ mùi chuyển dần sang vùng giải hấp Tại vù ng người ta dùng khơng khí nóng thổi qua để giải hấp thu hồi gây mùi làm giầu lại để xử lý tiếp tục thải trường hợp khử mùi cho phòng điều hòa nhiệt độ Chất hấp phụ sau giải hấp có nhiệt độ cao trước vào vùng hấp phụ làm nguội dịng khơng khí lạnh thổi qua; đồng thời dịng khơng khí dùng để giải hấp sau đốt nóng thêm qua thiết bị đốt nóng khơng khí ThiÕt bÞ khư mïi kiĨu hÊp phụ giải hấp liên tục Khí Vùng hấp phụ Khí cần xử lý vào Thiệt bị đốt nóng không khí Vùng làm mát Vùng giải hấp Không khí vào Môtơ giây curoa VOC nồng độ cao n¬i xư lý Hình 22 Sơ đồ thiết bị khử mùi kiểu hấp phụ giải hấp liên tục 129 Chất hấp phụ thường sử dụng than hoạt tính zeolit kỵ nước hỗn hợp hai Tuổi thọ tầng hấp phụ tương đối cao hoạt động chế độ quy định cho loại thiết bị Các thiệt bị làm việc theo nguyên lý nói có lĩnh vực ứng dụng rộng khử mùi cho s sản xuất cao su, nhựa, chất dèo, sơn, phịng vẽ, kho xăng dầu, dung mơi hữu phịng điều hịa nhiệt độ Cơng nghệ có ưu điểm sau: Hơi chất hữu tách cách triệt để làm giầu từ nồng độ nhỏ khơng khí thở hay khí thải Hiệu khử mùi cao Khí sau xử lý có độ độ ổn định cao Chi phí vânh hành thấp Tuổi thọ tầng xúc tác nói riêng thiết bị nói chung cao Thiết bị khử mùi công nghệ hấp phụ kiểu kết hợp với lò thiêu nhỏ sử dụng xúc tác trở thành hệ thống khử mùi lý tưởng So sánh với công nghệ thiêu hủy đơn kết hợp tiết kiệm nhiều 130 TÀI LIỆU THAM KHẢO Henry C Perkins Air Pollution, McGraw-Hill Kogakusha, Ltd., Tokyo, London, Sydney, New Delhi , 1974 http://www.EPA.gov/air/criteria.html updated June 4th 2007 Noel de Nevers Air Pollution Control Engineering, McGraw-Hill, Inc., New York, London, Tokyo, Toronto, Sydney , 1995 Daniel Vallero Fundamrntals of Air Pollution, 4th Edition, Elsevier, 2007 Air & Waste Management Association, Edited by W.T.Davis Air Pollution Engineering Manual, John Wiley & Sons, 2000 Josef Vejvoda, Pavel Machač, Petr Buryan Technologie ovzduší a čištění odpadních plynů, ISBN 80-7080-X, Praha 2003 ILO UNEP, WHO Fluorine and Fluorides - EHC 36, WHO Geneva 1984 UNEP, ILO, WHO Chlorine and hydrogen chloride, EHC 21, WHO, Geneva, 1982 UNEP, ILO, WHO Hydrogen Sulfide - EHC 19, WHO Geneva 1981 10.UN Environmental Programme, WHO Sulfur Oxides and Suspended Particulate Matter, Envir Health Criteria 8, WHO Geneva 1979 11.UNEP, ILO, WHO Ammonia - EHC 54, WHO Geneva 1986 12.M Ruchirawat, R C Shank Environmental Toxicology, Vol I, II, III Chulabhorn Research Institute, Bangkok 1996 13.UNEP, ILO, WHO Nitrogen, oxides of nitrogen - EHC 4, WHO Geneva 1977 14.UNEP, ILO, WHO Carbon Monoxide, EHC 13, WHO Geneva 1979 15.UNEP, ILO, WHO Carbon Disulfide, EHC 10, WHO Geneva 1979 16.UNEP, ILO, WHO Arsenic, EHC 18, WHO Geneva 1981 17.UNEP, ILO, WHO Phosphine and celective metal phosphides, EHC 73, WHO Geneva 1988 18.UNEP, ILO, WHO Petroleum products, selected, EHC 96, WHO Geneva 1990 19.UNEP, ILO, WHO Toluene, EHC 52, WHO Geneva 1986 20 UNEP, ILO, WHO Formaldehyde, EHC 89, WHO Geneva 1989 21.UNEP, ILO, WHO Ethylene oxide, EHC 55, WHO Geneva 1985 22.UNEP, ILO, WHO Chlorophenols, EHC 93, WHO Geneva 1989 131 23.Trần Ngọc Chấn Ơ nhiễm khơng khí xử lý khí thải, Tập I, II, III, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà nội 2001 24.UNIDO Quan trắc khớ thải chất thải cụng nghiệp, Hà nội 1998 25 Mark Z Jacobson Atmospheric Pollution (Histiry, Science and Regulation), Cambridge University Press, 2002 26.Jorgensen S E., Johnsen I Principles of Environmental Science and Technology, Elsevier, Amsterdam, Oxford, New York, Tokyo, 1989 27.Neal K Ostler (Editor) Introduction to Environmental Technology, Prentice Hall, Englewood, New Jersey, Columbus, Ohio, 1996 28.Noel de Nevers Solutions Manual to Accompany Air Pollution Control Engineering, McGraw - Hill, Inc New York, London, Tokyo, 1994 29.Commitee for Studying Transfer of Environmental Technoloty (CSTET) Air Pollution Control Technonogy in Japan, UNEP/IETC-Osaka, 1994 30.Stanley E Manahan Environmental Chemistry, Lewis Publisher, Boca Raton, Ann Arbor, London, Tokyo, 1993 31.Cục Môi trường, Viện Môi trường Tài nguyên Công nghệ Môi trường, NXB Nụng nghiệp, Hà nội 1998 32.UNEP, ILO, WHO Methylmercury - EHC 101, WHO Geneva 1990 132 ... H2S 93 5.5.1 Cơng nghệ xử lý H2S theo đường khô 93 5.5.2 Công nghệ xử lý H2S theo đường ướt 94 5.6 Xử lý khí CO 96 5.7 Xử lý khí CO2 96 CHƯƠNG VI MỘT SỐ SƠ ĐỒ CƠNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI CƠNG NGHIỆP... thải vào khơng khí Xử lý khí thải bao gồm phương pháp xử lý bụi, sol khí; xử lý khí xử lý thải độc hại Với đối tượng sử dụng phương pháp 16 riêng rẽ sử dụng tổ hợp phương pháp nhằm đạt hiệu xử. .. nghệ xử lý khí thải chứa NOx sử dụng xúc tác chọn lọc 114 6.10 Sơ đồ xử lý bụi công nghiệp công nghệ lắng tĩnh điện 118 6.11 Hệ thống xử lý khí lị kiểu Ventury điện động 121 6.12 Sơ đồ công nghệ