bài giảng KỸ THUẬT XỬ LÝ PHÁT THẢI

KỸ THUẬT XỬ LÝ PHÁT THẢI CÁC NỘI DUNG CHÍNH Các nội dung mơn học Một số khái niệm, nguồn phát thải giải pháp nhằm giảm thiểu khí thải mơi trường Tinh toan luong phat thai - mot so cong nghe dien hinh Bụi kỹ thuật xử lý bụi Công nghệ xử lý SOx Công nghệ xử lý NOx Các phương pháp xử lý khí độc hại Đối tượng đề cập: Nhiệt điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch, lị cơng nghiệp, cơng nghệ điện rác số lĩnh vực có liên quan Cách thức thi: trắc nghiệm tự luận KỸ THUẬT XỬ LÝ PHÁT THẢI CHƯƠNG MỘT SỐ KHÁI NIỆM, NGUỒN PHÁT THẢI VÀ GIẢI PHÁP NHẰM GIẢM THIỂU KHÍ THẢI RA MÔI TRƯỜNG Giảng viên: Nguyễn Đức Quyền Viện KH&CN Nhiệt – Lạnh, Trường ĐHBK Hà Nội CÁC NỘI DUNG CẦN NẮM ĐƯỢC Ở CHƯƠNG NÀY! ü ü ü ü ü ü ü Khái niệm môi trường Khái niệm nhiễm khơng khí nhiễm mơi trường Các chất gây ô nhiễm môi trường Các chất nguồn gây ô nhiễm môi trường Phân loại nguồn ô nhiễm Một số yếu tố ảnh hưởng đến chất gây ô nhiễm Ảnh hưởng chất ô nhiễm Biện pháp kỹ thuật quản lý để giảm thiểu phát thải KHƠNG KHÍ VÀ KHÍ QUYỂN Khái niệm môi trường -Môi trường tập hợp thành phần vật chất bao quanh ta, hình thành trình tự nhiên tạo người, có khả tác động đến tồn phát triển sinh vật -Môi trường tự nhiên bao gồm: thạch quyển, thủy khí -Môi trường nhân tạo như: ruộng vườn, công viên, thành phố, cơng trình văn hóa, nhà máy sản xuất công nghiệp, khu công nghiệp, -Sinh vật gồm động vật thực vật, xuất q trình tiến hóa trái đất, khơng ngừng phát triển ảnh hưởng đến trạng thái tự nhiên trái đất giới hạn sinh KHƠNG KHÍ VÀ KHÍ QUYỂN Khơng khí khí -Khơng khí tự nhiên hỗn hợp bao gồm thành phần hóa học nêu bảng Hỗn hợp khơng khí khơ nước tạo thành khơng khí ẩm Thành phần Đơn vị, Thành phần % Đơn vị, Thành phần ppm Đơn vị, ppm Ni tơ 78,09 Nê ơng 18 Hyđro 0,5 Ơ xy 20,94 Hê li 5,2 CO 0,1 Agon 0,93 Mê tan 1,3 Hơi nước Cac bô nic 0.032 Kripton 1,0 Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG Khái niệm nhiễm khơng khí nhiễm mơi trường Ơ nhiễm khơng khí có mặt chất khí bầu khí hoạt động người thiên nhiên, nồng độ đủ lớn, tồn thời gian đủ lâu, ảnh hưởng đến thoải mái, sức khỏe người, sinh vật mơi trường Q trình gây nhiễm khơng khí xảy theo bước sau: -Phát sinh từ nguồn gây ô nhiễm (chất gây ô nhiễm hay tác nhân) -Phát tán, lan truyền khí quyển, khí mơi trường rộng lớn với nhiều yếu tố động để xảy nhiều trình hóa học, hóa lý, hóa sinh… chất gây nhiễm Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ VÀ Ơ NHIỄM MƠI TRƯỜNG Khái niệm nhiễm khơng khí nhiễm mơi trường Ơ nhiễm mơi trường q trình chuyển chất thải lượng vào mơi trường đến mức có khả gây tác hại đến sức khỏe người, vật liệu phát triển sinh vật Các chất gây ô nhiễm môi trường -Các hợp chất có chứa lưu huỳnh: H2S, SOx -Các bon monoxít, CO -Các bon dioxit, CO2 -Các hợp chất Nitơ, NOx, NH3 -Các hợp chất hữu cơ: HCl, HF, CxHy -Các loại bụi, kim loại nặng, -Nhiệt, tiếng ồn -Sóng điện từ, phóng xạ, thành phần khác: Mùi, D/F, CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG Các chất gây ô nhiễm môi trường (ô nhiễm nhiệt) Ô nhiễm nhiệt dân dụng + Thắp sáng + Nung nấu + Bức xạ mặt trời + Do người sinh Ơ nhiễm nhiệt cơng nghiệp + Động + Đốt cháy nhiên liệu + Nhiệt làm nguội vật nung + Thắp sáng CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG Các chất nguồn gây ô nhiễm môi trường Stt Chất ô nhiễm Nguồn ô nhiễm - Các nhà máy nhiệt điện - Các ngành công nghiệp sử dụng lượng đốt Oxit bon (CO, nhiên liệu CO2) - Giao thông vận tải - Các lò đốt rác dân dụng - Phân hủy yếm khí Bụi than, tro Các nguồn đốt nhiên liệu thải với khí cacbon oxit Bụi berili Bụi uranium Chế hóa quặng luyện kim Chế hóa quặng - Các sở luyện kim Hợp chất chứa - Các sở sản xuất hóa chất kim loại có độc - Các sở sản xuất thuốc trừ dịch hại tính cao - Sử dụng sản phẩm thuốc trừ dịch hại CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG Các chất nguồn gây ô nhiễm môi trường Stt Chất ô nhiễm Nguồn ô nhiễm - Thuốc trừ sâu - Các sở sản xuất hóa chất Các hợp chất chứa Clo - Các sở sản xuất giấy bột giấy - Khử trùng Clo hợp chất chứa Clo hoạt động - Các sở sản xuất hóa chất Flo hợp chất chứa - Các sở sản xuất phân lân từ apatit photphorit Flo - Các sở luyện kim - Đốt nhiên liệu - Cơng nghiệp sơn trang trí sơn Hydrocacbon - Các sở sản xuất linh kiện cần làm dung môi hữu - Các sở sản xuất hóa chất hữu - Luyện kim - Đốt nhiên liệu Nitơ oxit - Các nhà máy hóa chất - Các sở sản xuất phân đạm, phân tổng hợp NPK CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HƠI VÀ KHÍ ĐỘC HẠI Xử lý khí phương pháp hấp THỤ Nguyên lý – hấp thụ vật lý -Độ hòa tan chất cần hấp thụ lịng chất lỏng ln ln hàm nhiều biến số -Nếu gọi D độ tan ta biểu diễn sau: Trong đó: D = f (x1, x2 xj, T, S, P, kD, ) §xi nồng độ chất khí chất lỏng §T nhiệt độ làm việc, §S diện tích tiếp xúc hai pha, §P áp suất riêng phần khí pha khí, §kD hệ số khuếch tán chất hấp thụ pha lỏng CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HƠI VÀ KHÍ ĐỘC HẠI Xử lý khí phương pháp hấp THỤ Nguyên lý -Thực tế trình hấp thụ tăng diện tích tiếp xúc hai pha tăng, nhiệt độ làm việc giảm; -Hiệu suất xử lý phụ thuộc vào áp suất riêng phần khí nồng độ chúng pha lỏng -Để tăng hiệu xử lý, người ta thường dùng kiểu thiết bị làm tăng diện tích tiếp xúc tối đa, truyền nhiệt tốt hạn chế tăng chất hồ tan pha lỏng -Các kiểu thiết bị thơng dụng như: tháp hấp thụ có tầng đệm, tháp hấp thụ sủi bọt, tháp phun CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HƠI VÀ KHÍ ĐỘC HẠI Xử lý khí phương pháp hấp THỤ Nguyên lý – hấp thụ hóa học -Hấp thụ hóa học Hấp thụ hóa học q trình hấp thụ ln kèm với hay nhiều phản ứng hóa học -Sau trình khuếch tán trình xẩy phản ứng hóa học Như hấp thụ hóa học phụ thuộc vào tốc độ khuếch tan chất khí vào chất lỏng mà cịn phụ thuộc vào tốc độ chuyển hoá chất tốc độ phản ứng chất -Trong hấp thụ hóa học, chất hấp thụ phản ứng với phần tử chất hấp thụ -Thí dụ như: amoniac hay khí sunphurơ hấp thụ vào nước: NH3 + H2O -> NH4OH SO2 + H2O -> H2SO3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HƠI VÀ KHÍ ĐỘC HẠI Xử lý khí phương pháp hấp THỤ Nguyên lý – hấp thụ hóa học -Chất cần hấp thụ phản ứng với thành phần hoạt động chất hấp thụ (thông thường dung dịch chất hoạt động) -Thí dụ hấp thụ CO2, SO2 dung dịch NaOH CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O Na2CO3 + H2O +CO2 = 2NaHCO3 -Với SO2 có phản ứng tương tự -Trong trường hợp chung ta biểu diễn cách tổng quát sau: aA + bB + cC -> mM + nN + CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HƠI VÀ KHÍ ĐỘC HẠI Xử lý khí phương pháp hấp THỤ Nguyên lý – hấp thụ hóa học -Trong trường hợp chung: aA + bB + cC -> mM + nN + -Khi đạt tới cân bằng, số cân phản ứng có dạng Kcb lớn trình hấp thụ xảy thuận lợi nhiêu -Giá trị [A] nồng độ tự chất A dung dịch chưa tham gia vào phản ứng CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HƠI VÀ KHÍ ĐỘC HẠI Xử lý khí phương pháp hấp THỤ Các loại thiết bị hấp thụ phổ biến Thiết bị hấp thụ kiểu màng chất lỏng -Màng chất lỏng thiết bị hình tháp tạo thành cho chất lỏng chẩy thành màng theo ống, tĩnh hay đĩa quay bố trí hợp lý tháp -Chất lỏng theo màng chuyển động từ xuống khí từ lên trên; sử dụng chế độ chuyển động chiều từ lên (chế độ làm việc sử dụng tốc độ dịng khí thải cao - 15 20 m/s) -Với thiết bị màng ống màng tấm, người ta thường áp dụng cho khí thải có tốc độ trung bình từ đến m/s CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HƠI VÀ KHÍ ĐỘC HẠI Xử lý khí phương pháp hấp THỤ Các loại thiết bị hấp thụ phổ biến Thiết bị hấp thụ kiểu màng chất lỏng -Thiết bị hấp thụ kiểu màng chất lỏng có ưu điểm tạo diện tích tiếp xúc pha lớn có khả tách, nhiệt tốt đồng thời với trình hấp thụ -Ngày người ta cịn dùng thiết bị hấp thụ kiểu màng ống màng Duy phổ biến trường hợp hấp thụ số khí hồ tan tốt, có nồng độ cao từ hỗn hợp khí đậm đặc đồng thời có toả nhiệt mạnh HCl, NH3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HƠI VÀ KHÍ ĐỘC HẠI Xử lý khí phương pháp hấp THỤ Các loại thiết bị hấp thụ phổ biến Thiết bị màng đĩa quay -Thiết bị có cấu tạo giống thiết bị đĩa quay xử lý bụi sol -Chất lỏng để hấp thụ phân bố tầng đĩa, chuyển động từ xuống quay tròn liên tục suốt trình xử lý -Trong thiết bị màng quay, sức cản thủy lực nhỏ làm việc với mức tiêu hao chất hấp thụ thấp Trong công nghiệp, thiết bị sử dụng thí dụ để hấp thụ HCl hay SO Na S sản xuất natrithiosunphat (Na2S2O3) CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HƠI VÀ KHÍ ĐỘC HẠI Xử lý khí phương pháp hấp THỤ Các loại thiết bị hấp thụ phổ biến Tháp hấp thụ đệm -Loại dùng phổ biến Trong tháp, người ta thường nhồi vật thể lồng cồng ốc sành sứ, lò so kim loại, vụn than cốc để làm tăng diện tích tiếp xúc hai pha -Khi vận hành, khí thải từ lên cịn chất lỏng từ xuống Lưu lượng hai pha tính tốn trước để thiết bị đạt hiệu cao -Khi chất lỏng chẩy bề mặt vật thể làm đệm, chúng có đặc trưng màng chất lỏng CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HƠI VÀ KHÍ ĐỘC HẠI Xử lý khí phương pháp hấp THỤ Các loại thiết bị hấp thụ phổ biến Tháp hấp thụ đệm -Thực tế tháp hấp thụ đệm, màng chất lỏng chuyển từ đơn nguyên đệm sang đơn nguyên đệm khác thường bị phá vỡ chuyển động ngược chiều dịng khí Do mà tháp đệm phần cịn mang tính chất tháp hấp thụ sủi bọt -Sự chuyển động thuận dòng tháp đệm đơi sử dụng Đó trường hợp tốc độ khí thải lớn (khoảng 10m/s), khơng khó thưc kiểu ngược dịng Sự bố trí thuận dịng làm tăng trình trao đổi chất, giảm trở lực thủy động CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HƠI VÀ KHÍ ĐỘC HẠI Xử lý khí phương pháp hấp THỤ Các loại thiết bị hấp thụ phổ biến Tháp hấp thụ đệm -Trong trường hợp hấp thụ kèm với phản ứng thủy phân tạo kết tủa người ta thường dùng loại tháp hấp thụ đệm -Các lớp đệm (những mảnh bọt xốp polyme hay cầu rỗng làm chất dẻo) “treo” lơ lửng dịng khí tháp lưới đỡ -Giữa lớp đệm khoảng trống để đảm bảo cho kết tủa không làm tắc nghẽn lưu thông dịng khí qua lớp đệm Tất nhiên chất hấp thụ lỏng chuyển động từ xuống CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HƠI VÀ KHÍ ĐỘC HẠI Xử lý khí phương pháp hấp THỤ Các loại thiết bị hấp thụ phổ biến Tháp hấp thụ sủi bọt -Thiết bị giống tháp sủi bọt xử lý bụi thường sử dụng trường hợp tải lượng cao, áp suất khí thải lớn q trình hấp thụ có toả nhiệt, cần làm lạnh -Các kiểu tháp hấp thụ sủi bọt gồm (1) sủi bọt qua lưới (hay vật xốp), (2) sủi bọt qua đĩa chụp xen kẽ (3) trộn học khí chất lỏng -Hấp thụ kiểu sủi bọt có nhược điểm lớn ln có lớp bọt chiếm thể tích lớn thiết bị CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HƠI VÀ KHÍ ĐỘC HẠI Xử lý khí phương pháp hấp THỤ Các loại thiết bị hấp thụ phổ biến Tháp hấp thụ sủi bọt -Việc chuyển động chất lỏng gặp phải trở lực lớn -Tuy nhiên, có hệ số chuyển khối cao Chiều cao lớp chất lỏng tăng làm tăng khả hấp thụ, song đồng thời tăng trở lực thiết bị -Thông thường người ta không tăng lớp chất lỏng 50 mm CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HƠI VÀ KHÍ ĐỘC HẠI Xử lý khí phương pháp hấp THỤ Các loại thiết bị hấp thụ phổ biến Tháp hấp thụ kiểu đĩa chụp -Tháp tạo chuyển động đối dịng khí chất lỏng qua bậc -Chất lỏng từ phía đĩa xuống đáy, rơi vào đáy đĩa phía tiếp tục chảy xuống phía đĩa -Cịn khí len lỏi theo đường ngược chiều với chất lỏng CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HƠI VÀ KHÍ ĐỘC HẠI Xử lý khí phương pháp hấp THỤ Các loại thiết bị hấp thụ phổ biến Tháp phun -Trong tháp phun, chất lỏng phun thành bụi (sương) từ phía xuống, khí thường từ lên nhằm làm tăng diện tích tiếp xúc để nồng độ thực tế chất cần hấp thụ pha khí giảm dần theo chiều từ lên nồng độ chất bị hấp thụ pha lỏng tăng dần theo chiều từ xuống -Quá trình có lợi cho việc tăng hiệu xử lý Tháp hấp thụ phun chia làm ba kiểu khác nhau: (1) thiết bị hấp thụ phun kiểu thùng rỗng, (2) thiết bị hấp thụ phun thuận dòng tốc độ cao (3) thiết bị hấp thụ phun sương kiểu khí