thiết kế hệ thống xử lý khí thải so2 cho công ty cổ phần lương thực thực phẩm safoco công suất 10000 m3h

Tuy nhiên, cũng như các ngành công nghiệp khác, các chất thải, khí thải từ công nghệ chế biến thực phẩm, đặc biệt là từ những lò đốt, lò sấy, lò hơi,…đã gây ra những ảnh hưởng xấu đến mô

MÔI TRƯỜNG TPHCM

Khoa Môi Trường

Bộ môn Kỹ thuật Môi trường

- oOo -

ĐỒ ÁN MÔN HỌC XỬ LÝ KHÍ THẢI

Họ và tên sinh viên: Phạm Hoàng Phi Sơn

4 Nhiệm vụ (nội dung yêu cầu và số liệu ban đầu):

- Các thông số của bụi thải đầu vào như như bảng 1

5 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Lập bản thuyết minh tính toán bao gồm:

- Các phương pháp xử lý khí

- Các phương pháp xử lý khí SO2 rồi đề xuất phương án hợp lý nhất

- Tính toán cho phương án đã chọn

6 Các bản vẽ và đồ thị:

- Vẽ bản vẽ mặt cắt công nghệ của phương án chọn: 01 bản vẽ khổ A1

- Vẽ chi tiết 01 công trình đơn vị hoàn chỉnh: 01 bản vẽ khổ A1

TP.HCM, ngày tháng năm 2014

NGƯỜI HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên)

PGS.TS Tôn Thất Lãng

STT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị

1 Lượng dòng khí thải m3/h 10000

LỜI NÓI ĐẦU

Bảo vệ môi trường là công việc của toàn cầu chứ không phải của riêng một quốc gia nào Việc bảo vệ môi trường là góp phần làm trong sạch môi trường sống xunh quanh chúng ta, chống lại những tác hại xấu, xâm nhập vào môi trường sống của tất cả các động thực vật trên hành tinh

Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp nói chung, công nghiệp thực phẩm

ở nước ta đang trên đà phát triển.Từ đó việc sản xuất với quy mô công nghiệp rất có ý nghĩa đối với sự phát triển nền công nghiệp trong nước, nâng cao trình độ kỹ thuật trong công nghệ sản xuất, đồng thời tạo ra các sản phẩm có chất lượng và năng suất cao, đáp ứng yêu cầu của xã hội phát triển Tuy nhiên, cũng như các ngành công nghiệp khác, các chất thải, khí thải từ công nghệ chế biến thực phẩm, đặc biệt là từ những lò đốt, lò sấy, lò hơi,…đã gây ra những ảnh hưởng xấu đến môi trường, thậm chí có những tác hại nghiêm trọng nếu không có những biện pháp quản lý và xử lý thích hợp

Vấn đề ô nhiễm bầu khí quyển bởi khí SO2 từ các ngành công nghiệp từ lâu đã trở thành mối hiểm họa của nhiều quốc gia, nhất là các nước phát triển trên thế giới Vì những lý do nêu trên, công nghệ xử lý khí SO2 trong khí thải công nghiệp đã được nghiên cứu rất sớm và phát triển mạnh mẽ

Ngoài tác dụng làm sạch bầu khí quyển, bảo vệ môi trường, xử lý khí SO2 còn có ý nghĩa kinh tế to lớn của nó bởi vì SO2 thu hồi được từ khí thải là nguồn cung cấp nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất axit Sunfuric (H2SO4) và lưu huỳnh nguyên chất

Xuất phát từ yêu cầu trên, đề tài đồ án mà em thực hiện là : Thiết kế hệ thống xử lý khí thải SO2 từ lò sấy của công ty chế biến thực phẩm công suất 10000 m3/h Chất lượng khí thải sau khi xử lý phải đạt cột B của quy chuẩn QCVN 19:2009/BTNMT

LỜI CÁM ƠN

Đồ án môn học này là một ứng dụng thực tế về những gì mà em đã được học trong môn xử lý nước thải Đồ án này sẽ không hoàn chỉnh nếu không có sự chỉ dạy và hướng dẫn tận tình của các thầy cô và ý kiến hỗ trợ của bạn bè

Để hoàn thành đồ án này em kính gởi lời cảm ơn tới quý thầy cô tại trường Đại Học Tài Nguyên và Môi Trường TPHCM, đặc biệt là các thầy cô trong khoa Môi Trường đã tạo điều kiện và dìu dắt em trong suốt thời gian qua Đây như một tiền đề giúp em từng bước tiếp cận với chuyên ngành của mình

Em xin gởi lời cảm ơn đến thầy PGS-TS-Tôn Thất Lãng đã tận tình hướng dẫn em trong suốt thời gian làm đồ án môn học

Sau cùng em xin cảm ơn ba mẹ đã tạo điều kiện thuận lợi và là chổ dựa tinh thần cho

em trong suốt thời gian qua Đồng thời xin cảm ơn các bạn trong lớp đã đóng góp ý kiến, giúp đỡ tài liệu để tôi hoàn thành tốt đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn!

TP.Hồ Chí Minh, ngày tháng 5 năm 2014

Sinh Viên

Phạm Hoàng Phi Sơn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Điểm số bằng số Điểm số bằng chữ _

TP.HCM, ngày tháng năm 2014

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Điểm số bằng số Điểm số bằng chữ _

TP.HCM, ngày tháng năm 2013

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH 4

DANH MỤC BẢNG 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 5

1.1 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ CÔNG TY SAFOCO 5

1.2 KHÁI QUÁT 6

1.3 GIỚI THIỆU VỀ DẦU FO 6

1.4 THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT KHÍ THẢI LÒ SẤY 7

1.4.1 Lưu huỳnh dioxit (SO2) 7

1.4.2 Oxit nito 8

1.4.3 Hơi nước (H2O) 9

1.4.4 Cacbon monoxit (CO) 9

1.4.5 Mồ hóng và bụi 9

1.5 Các phương pháp xử lý khí thải từ lò sấy dung dầu FO: 10

1.5.1 Phương pháp hấp thụ: 10

1.5.2 Phương pháp hấp phụ: 12

1.5.3 Phương pháp đốt: 13

1.6 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SO2 13

1.6.1 Hấp thụ khí SO2 bằng nước 13

1.6.2 Hấp thụ khí SO2 bằng dung dịch sữa vôi: 13

1.6.3 Hấp thụ khí SO2 bằng ammoniac 14

1.6.4 Hấp thụ khí SO2 bằng magie oxit 14

1.6.5 Hấp thụ khí SO2 bằng kẽm oxit 14

1.6.6 Hấp thụ khí SO2 bằng kẽm oxit kết hợp natri sunfit 14

1.6.7 Xử lý khí SO2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ 14

1.6.8 Hấp phụ khí SO2 bằng than hoạt tính 15

1.6.9 Hấp phụ khí SO2 bằng vôi, đá vôi, đolomit 15

CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 16

2.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 16

2.1.1 Thành phần tính chất khí thải 16

2.1.2 Yêu cầu thiết kế 16

2.2 ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ 17

2.2.1 Xác định chất ô nhiễm cần phải xử lý 17

2.2.2 Lựa chọn dung dịch hấp thụ 17

2.2.3 SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ 19

2.2.4 Thuyết minh sơ đồ công nghệ: 20

CHƯƠNG 3:TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH HẤP THỤ 21

3.1 CÂN BẰNG VẬT CHẤT 21

3.1.1 Đầu vào 21

3.1.2 Đầu ra 22

3.2 XÁC ĐỊNH PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG 23

3.2.1 Tính toán cho cặp giá trị P*SO2 = 60mmHg và CSO2 = 0,5gSO2/100gH2O 24

3.2.2 Kết quả 25

3.3 XÁC ĐỊNH PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG LÀM VIỆC 29

3.3.1 Xác định Lmin 29

3.3.2 Xác định Xđ và Xc 29

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THÁP HẤP THỤ 30

4.1 TÍNH ĐƯỜNG KÍNH THÁP HẤP THỤ 30

4.1.1 Đường kính tháp hấp thụ 30

4.1.2 Kiểm tra điều kiện làm việc của tháp 33

4.2 TÍNH CHIỀU CAO THÁP HẤP THỤ 33

4.2.1 Chiều cao tháp hấp thụ 33

4.2.2 Tính trở lực tháp 37

4.2.3 Tính bơm 38

4.2.4 Tính quạt 40

4.3 TÍNH CƠ KHÍ 41

4.3.1 Thân tháp 41

4.3.2 Nắp và đáy tháp 43

4.3.3 Đường ống dẫn khí 44

4.3.4 Đường ống dẫn lỏng 45

4.3.5 Tính bích 45

4.3.6 Lưới đỡ đệm 48

4.3.7 Đĩa phân phối 49

4.3.8 Cửa nhập liêu và cửa tháo đệm 49

4.3.9 Tải trọng toàn tháp 49

4.3.10.Chân đỡ 49

4.3.11.Tai treo 50

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH 51

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 52

6.1 KẾT LUẬN 52

6.2 KIẾN NGHỊ 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

Bảng 2.2 Quy chuẩn nồng độ khí thải

Bảng 3.3 Áp suất riêng phần của SO2 (mmHg) tại bề mặt phân chia hai pha lỏng – khí Bảng 3.4 Bảng thể hiện độ hòa tan của SO2 trong nước ở 400C và áp suất 1atm

Bảng 3.5 Kết quả hệ sô Henry

Bảng 3.6 Bảng giá trị

Bảng 4.1 Khối lượng riêng của dung dịch NaOH 10% (kg/m3) theo nhiệt độ (ở áp suất khí quyển)

Bảng 4.2 Độ nhớt động lực của dung dịch NaOH 10% (Cp) theo nhiệt độ

Bảng 4.3 Hiệu suất của một số loại bơm

Bảng 5.1 Thống kê giá thành

Lò sấy có thể được cấp nhiệt từ nhiều nguồn khác nhau Ở các lò sấy công suất nhỏ thường cấp nhiệt bằng điện, một số lò hiện đại dùng nhiên liệu là khí đốt hóa lỏng (gas-LPG) kèm theo là hệ thống điều chỉnh tự động Với các lò sấy “sạch” như trên thường không có vấn đề về mặt khói bụi thải Tuy nhiên, thường gặp trong các cơ sở tiểu thủ công nghiệp tại Thành phố Hồ Chí Minh là các lò sấy dùng nhiên liệu đốt lò chính là gỗ củi, than đá hoặc dầu F.O Các sản phẩm cháy do việc đốt các nhiên liệu trên thải vào không khí thường là nguyên nhân dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường

Dầu là nhiên liệu phổ biến sử dụng trong các lò công nghiệp Nhiên liệu dầu đốt trong

lò được phân thành: Dầu nặng, như dầu mazut và dầu nhẹ như dầu diesel và dầu hỏa Dầu FO hay còn gọi là mazut là phần cặn của quá trình chưng cất dầu mỏ ở áp suất khí quyển, hoặc cặn chưng cất các sản phẩm của quá trình chế biến sau các phân đoạn nguyên liệu của dầu thô, phân tách chiết ra trong công nghệ sản xuất dầu nhờn truyền thống…

Nhiệt trị của dầu FO là 10,175 kcal/kg và tỷ trọng là 0,7-0,97 kg/l

Dầu FO có 2 loại:

1 Dầu FO hàng hải: Là loại nhiên liệu dùng cho các nồi hơi của tàu hải quân như loại

F-5, F-12 của Liên Xô cũ được dùng ở nước ta thời gian trước

2 Dầu FO đốt lò nặng hơn dầu FO hải quân được dùng cho mọi thiết bị nồi hơi, các lò nung trong công nghiệp sành sứ, thủy tinh, luyện gang thép, dệt nhuộm, là nhiên liệu đốt

lò sấy trong các ngành công nghiệp thực phẩm… cho thiết bị động lực của tàu thủy

Chỉ tiêu quan trọng nhất của dầu FO là độ nhớt và hạm lượng lưu huỳnh S Yêu cầu các loại dầu đốt lò phải có độ nhớt phù hợp cho quá trình bơm, vận chuyển dầu vào hệ thống đốt cũng như quá trình phun nóng ở bộ phận mỏ phun vào lò, độ nhớt càng nhỏ thì việc bơm nhiên liệu càng dễ dàng và nhiên liệu được tán sương tốt ở bec đốt phun nhờ quá trình diễn ra hoàn toàn, cho hiệu suất cao, ít ô nhiễm Nếu độ nhớt quá cao phải thiết bị và lắp đặt thêm hệ thống hâm nóng để làm giảm độ nhớt của dầu tới mức phù hợp với yêu cầu của mỏ phun Trên thực tế, độ nhớt của các loại dầu FO (400C) khoảng 2-6 cSt (centistoke) là phù hợp

Trong khí thải của lò sấy đốt dầu FO người ta thường thấy có các chất sau: CO2, CO,

NOx, SO2, SO3, ngoài ra còn có một hàm lượng nhỏ tro và các hạt tro rất nhỏ trộn lẫn với dầu cháy không hết tồn tại dưới dạng sol khí mà ta thường gọi là mồ hóng

1.3.1 Lưu huỳnh dioxit (SO2)

Lưu huỳnh dioxit là loại chất ô nhiễm phổ biến nhất trong sản xuất công nghiệp cũng như trong sinh hoạt của con người Nguồn phát thải khí này chủ yếu từ các trung tâm nhiệt điện, lò nung, lò hơi, lò sấy khi đốt nhiên liệu than, dầu và khí đốt có chứa lưu huỳnh hoặc hợp chất của lưu huỳnh

Khí SO2 là loại khí độc hại không chỉ đối với sức khỏe con người, động thực vật mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường

 Đối với sức khỏe con người

SO2 là chất có tính kích thích, ở nồng độ nhất định có thể gây co giật ở cơ trơn của khí quản Ở nồng độ lớn hơn sẽ gây tăng tiết dịch niêm mạc đường khí quản Khi tiếp xúc với mắt, chúng có thể tạo thành axit

SO2 có thể xâm nhập vào cơ thể con người qua các cơ quan hô hấp hoặc các cơ quan tiêu hóa sau khi được hòa tan trong nước bọt Cuối cùng, chúng có thể xâm nhập vào hệ

Trong máu, SO2 tham gia nhiều phản ứng hóa học, gây rối loạn chuyển hóa đường và protein, gây thiếu vitamin B và C, ức chế enzyme oxydaza, tạo ra methemoglobine để chuyển Fe2+ (hòa tan) thành Fe3+ (kết tủa) gây tắc nghẽn mạch máu cũng như làm giảm khả năng vận chuyển oxy của hồng cầu, gây co hẹp dây thanh quản, khó thở

 Đối với thực vật

SOx bị oxy hóa ngoài không khí và phản ứng với nước mưa tạo thành axit sulfuric là tác nhân chính gây hiện tượng mưa axit, ảnh hưởng xấu đến sự phát triển thực vật Khi tiếp xúc với môi trường có chứa hàm lượng SO2 từ 1 - 2ppm trong vài giờ có thể gây tổn thương lá cây Đối với các loại thực vật nhạy cảm như nấm, địa y, hàm lượng 0,15 - 0,30 ppm có thể gây độc tính cấp

 Đối với môi trường

SO2 bị oxy hóa ngoài không khí và phản ứng với nước mưa tạo thành axit sulfuric hay các muối sulfate gây hiện tượng mưa axit, ảnh hưởng xấu đến môi trường

Nước hồ bị axit hóa: mưa axit rơi trên mặt đất sẽ rửa trôi các chất dinh dưỡng trên mặt đất và mang các kim loại độc hại xuống ao hồ, gây ô nhiễm nguồn nước trong hồ, phá hỏng các loại thức ăn, uy hiếp sự sinh tồn của các loài cá và các sinh vật khác trong nước Rừng bị hủy diệt và sản lượng nông nghiệp bị giảm: mưa axit làm tổn thương lá cây, gây trở ngại quá trình quang hợp, làm cho lá cây bị vàng và rơi rụng, làm giảm độ màu

mỡ của đất và cản trở sự sinh trưởng của cây cối

Làm tổn hại sức khỏe con người: các hạt sulfate, nitrate tạo thành trong khí quyển làm hạn chế tầm nhìn Hơn nữa, do hiện tượng tích tụ sinh học, khi con người ăn các loại cá

có chứa độc tố, các độc tố này sẽ tích tụ trong cơ thể và gây nguy hiểm đối với sức khỏe con người

Gây ăn mòn vật liệu và phá hủy các công trình kiến trúc

1.3.2 Oxit nito

Oxit nito có 6 loại ổn định: N2O, NO, NO2, N2O3,N2O4 và N2O5 và loại oxit nito không ổn định là NO3 Trong đó NO, NO2 và N2O4 được hình thành trong quá trình đốt nhiên liệu từ các lò nung, lò hơi…

tự như nước là một chất lưỡng tính, có thể phản ứng như một axit hay bazo

1.3.4 Cacbon monoxit (CO)

Là chất khí không màu, không mùi, không vị, nhẹ hơn không khí, nhiệt độ sôi-1920C, gây ô nhiễm với quy mô lớn chỉ trong các đô thị

Khi đốt nhiên liệu rắn và lỏng, xảy ra phản ứng cháy không hoàn toàn giữa các bon và oxi tạo thành CO Trong thành phần của nhiều loại khí đốt nhân tạo đều có CO: khí lò ga chứa 25-34% CO, khí từ đá phiến – khoảng 17% CO Người ta tính với tình trạng kỹ thuật hiện nay, thường khi đốt 1 tấn nhiên liệu cho phát thải 20kg CO Chỉ khi khí đốt tự nhiên (hay nhân tạo) thì quá trình cháy mới có thể thực hiện hoàn toàn và loại trừ được

Bụi góp phần chính vào ô nhiễm do hạt lơ lửng và các sol khí, có tác dụng hấp thụ và khuếch tán ánh sáng mặt trời, làm giảm độ trong suốt của khí quyển loại ô nhiễm này

hiện là vấn đề ô nhiễm không khí thành thị nghiêm trọng nhất, các nghiên cứu cho thấy mối liên kết chặt chẽ giữa ô nhiễm không khí và tử vong, chúng gây tác hại đối với thiết

bị và mối hàn điện, làm giảm năng suất cây trồng, gây nguy hiểm cho giao thông đường

(Trích Sổ tay hướng dẫn xử lý ô nhiễm môi trường trong sản xuất tiểu thủ công nghiệp -

Xử lý khói lò hơi - Sở Khoa học, Công nghệ và môi trường Tp.HCM )

1.4 Các phương pháp xử lý khí thải từ lò sấy dung dầu FO:

1.4.1 Phương pháp hấp thụ:

Hấp thụ là quá trình lôi cuốn chọn lóc một cấu tử nào đó từ hỗn hợp khí bởi chất lỏng Dựa vào sự tương tác giữa chất hấp thụ (dung môi) và chất bị hấp thụ ( chất ô nhiễm) trong pha khí, phân thành 2 loại hấp thụ:

Hấp thụ vật lý: dựa trên sự hòa tan của cấu tử pha khí trong pha lỏng (tương tác vật lý) Hấp thụ vật lý được sử dụng rộng rãi trong xử lý khí thải

Hấp thụ hóa học: cấu tử trong pha khí và pha lỏng có phản ứng hóa học với nhau (tương tác hóa học)

Quá trình hấp thụ mạnh hay yếu là tùy thuộc vào bản chất hóa học của dung môi và các chất ô nhiễm trong khí thải

Hấp thụ là một quá trình truyền khối mà ở đó các phân tử chất khí chuyển dịch và hòa tan vào chất lỏng Sự hòa tan có thể diễn ra đồng thời với một phản ứng hóa học giữa các hợp phần của pha lỏng và pha khí hoặc không có phản ứng hóa học

Truyền khối thực chất là một quá trình khuếch tán mà ở đó chất khí ô nhiễm dịch chuyển

từ trạng thái có nồng độ cao đến trạng thái có nồng độ thấp hơn Việc khử chất khí diễn ra theo 3 giai đoạn:

1 khuếch tán chất khí ô nhiễm đến bề mặt chất lỏng

2 truyền ngang qua bề mặt tiếp xúc pha khí/ lỏng

3 khuếch tán chất khí hoàn toàn từ bề mặt tiếp xúc pha vào trong pha lỏng

Sự chênh lệch nồng độ ở bè mặt tiếp xúc pha thuận lợi cho động lực của quá trình và quá trình hấp thụ diễn ra mạnh mẽ trong điều kiện diện tích tiếp xúc pha lớn, độ hỗn loạn cao và độ khuếch tán cao Bởi vì một số hợp phần của hỗn hợp khí có khả năng hòa tan mới có thể hòa tan được trong chất lỏng, cho nên quá trình hấp thụ chỉ đạt hiệu quả cao khi lựa chọn dung dịch hấp thụ có tính hòa tan cao hoặc những dung dịch phản ứng không thuận nghịch với chất khí cần được hấp thụ

Thiết bị hấp thụ có chức năng tạo ra bề mặt tiếp xúc càng lớn càng tốt giữa hai pha khí

và lỏng

Có nhiều dạng kiểu thiết bị hấp thụ khác nhau và có thể phân thành các loại chính sau:

a Buồng phun, tháp phun: trong đó chất lỏng được phun thành giọt nhỏ trong thể tích rỗng của thiết bị và cho dòng khí đi qua Tháp phun được sử dụng khi yêu cầu trở lực bé

và khí có chứa hạt rắn

Hình 1.1 Tháp phun

b Thiết bị sục khí: khí được phân tán dưới dạng các bong bóng đi qua lớp chat lỏng Quá trình phân tán khí có thể được thực hiện bằng cách cho khí đi qua tấm xốp, tấm đục

lỗ hoặc bằng cánh khuấy cơ học

c Thiết bị hấp thụ kiểu sủi bọt: khí đi qua tấm đục lỗ bên trong có chứa lớp chất lỏng mỏng

d Thiết bị hấp thụ có đệm bằng vật liệu rỗng (tháp đệm): là một tháp dạng cột bên trong chất gần đầy các vật liệu đệm nhằm tạo ra một bề mặt tiếp xúc cao nhất có thể để cho dòng khí (đi từ dưới lên) và dòng lỏng (từ trên xuống) tiếp xúc tốt với nhau khi chuyển động ngược chiều trong lớp đệm Quá trình tiếp xúc này sẽ làm cho bụi và chất ô nhiễm trong khí thải bị giữ lại và bị hấp thụ bởi dòng chất lỏng Tháp đệm thường được

sử dụng khi năng suất nhỏ, môi trường ăn mòn, tỉ lệ lỏng:khí lớn Khí không chứa bụi và hấp thụ không tạo ra cặn lắng vật iệu đệm được sử dụng trong các tháp này có thể là đá nghiền, vòng rasing, vật thể hình yên ngựa, vòng ngăn, than cốc, đá xoắn ốc, vật liệu ô vuông làm bằng gỗ hoặc các loại sợi tổng hợp

trường hợp hấp thụ hóa học) Quá trình hấp thụ được thực hiên tốt hay xấu phần lớn là do tính chất dung môi quyết định, hiệu quả của quá trình phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc bề mặt giữa khí thải và chất lỏng, thời gian tiếp xúc, nồng độ môi trường hấp thụ và tốc độ phản ứng giữa chất hấp thụ và khí thải

1.4.2 Phương pháp hấp phụ:

Hấp phụ là hiện tượng tăng nồng độ của một chất tan (chất bị hấp phụ) trên bề mặt một chất rắn (chất hấp phụ) Chất đã bị hấp phụ chỉ tồn tại trên bề mặt chất rắn, không phân bó đều khắp trong toàn bộ thể tích chất hấp phụ (còn gọi là quá tình phân bố 2 chiều)

Trong kỹ thuật sử lý ô nhiễm không khí, phương pháp hấp phụ được dùng để thu hồi

và sử dụng lại hơi của chất hữu cơ, khử mùi các nhà máy sản xuất thực phẩm, thuộc da, nhuộm…

Có thể phân loại phương pháp hấp phụ như sau:

 Dựa vào bản chất quá trình hấp phụ:

Hấp thụ vật lý: là hấp phụ đa phân tử, lực liên kết là lực hút giữa các phân tử (lực Vanderwaals) không tạo thành hợp chất bề mặt

Hấp thụ hóa học: là hấp phụ đơn phân tử, lực lien kết là lực lien kết bề mặt tạo nên hợp chất bề mặt

 Dựa vào điều kiện hấp phụ

Hấp phụ trong điều kiện động

Hấp phụ trong điều kiện tĩnh

Hấp phụ chọn lọc: dựa vào ái lực khác nhau giữa chất ô nhiễm và bề mặt chất rắn, phụ thuộc vào bản chất hóa học của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ

Hấp thụ trao đổi: dựa vào cường độ hoặc ái lực của các ion chất hấp phụ và chất bị hấp phụ

Quá trình hấp phụ có thể được tiến hành trong lớp chất hấp phụ đứng yên, tầng sôi hoặc chuyển động Tuy nhiên trên thực tế phổ biến nhất là thiết bị với lớp chất hấp phụ không chuyển động được bố trí trong tháp đứng, tháp nằm hoặc tháp vong Tháp đứng sử dụng khi cần sử lý lưu lượng nhỏ

1.4.3 Phương pháp đốt:

Áp dụng khi lượng khí thải lớn mà nồng độ chất ô nhiễm cháy được lại rất bé đặc biệt là những chất có mùi khó chịu

Các chất khí được xử lý theo phương pháp đốt thường là các hợp chất hydrocacbon, các dung môi hữu cơ… việc sử lý khí thải theo phương pháp này được sử dụng trong trường hợp khí thải có nồng độ chất độc cao vượt quá giới hạn bắt cháy và có chứa hàm lượng oxygen đủ lớn

Quá trình đốt được thực hiện trong hệ thống gồm những thiết bị lien kết đơn giản có khả năng đạt hiệu suất phân hủy cao Hệ thống đốt gồm cửa lò, bộ mồi lửa đốt bằng nhiên liệu và khí thải

Có 2 phương pháp đốt:

Đốt bằng ngọn lửa trực tiếp (phương pháp oxy hóa nhiệt): làm cho chất ô nhiễm cháy trực tiếp trong không khí mà không cần bổ sung them nhiên liệu, chỉ cần nhiên liệu

để mồi lửa và điều chỉnh

Thiêu đốt có xúc tác (phương pháp oxy hóa xúc tác): quá trình oxy hóa chất ô nhiễm trên bề mặt chất xúc tác

1.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SO 2

1.6.1 Hấp thụ khí SO2 bằng nước

Là phương pháp đơn giản được áp dụng sớm nhất để loại bỏ khí SO2 trong khí thải, nhất là trong khói từ các lò công nghiệp

Ưu điểm: rẻ tiền, dễ tìm, hoàn nguyên được

Nhược điểm: do độ hòa tan của khí SO2 trng nước quá thấp nên thường phải dùng một lượng nước rất lớn và thiết bị hấp thụ phải có thể tích rất lớn, cồng kềnh Để tách SO2

khỏi dung dịch phải nung nóng lên đến 1000C nên tốn rất nhiều năng lượng, chi phí nhiệt lớn

1.6.2 Hấp thụ khí SO2 bằng dung dịch sữa vôi:

Là phương pháp được áp dụng rất rộng rãi trong công nghiệp vì hiệu quả xử lý cao, nguyên liệu rẻ tiền và sẵn có ở mọi nơi

Ưu điểm : công nghệ đơn giản, chi phí đầu tư ban đầu không lớn, chi phí vận hành

thấp, chất hấp thụ rẻ, dễ tìm, làm sạch khí mà không cần phải làm lạnh và tách bụi sơ bộ,

có thể chế tạo thiết bị bằng vật liệu thông thường, không cần đến vật liệu chống axit và không chiếm nhiều diện tích xây dựng

Nhược điểm : đóng cặn ở thiết bị do tạo thành CaSO4 và CaSO3, gây tắc nghẽn các đường ống và ăn mòn thiết bị

Ưu điểm : có thể làm sạch khí nóng mà không cần làm lạnh sơ bộ, thu được axit

sunfuric như là sản phẩm của sự thu hồi, hiệu quả xử lý cao, MgO dễ kiếm và rẻ

Nhược điểm : quy trình công nghệ phức tạp, vận hành khó, chi phí cao, tổn hao MgO khá nhiều

1.6.5 Hấp thụ khí SO2 bằng kẽm oxit

Ưu điểm : có thể làm sạch khí ở nhiệt độ khá cao (200 - 2500C)

Nhược điểm: có thể hình thành ZnSO4 làm cho việc tái sinh ZnO bất lợi về kinh tế nên phải thường xuyên tách chúng ra và bổ sung lượng ZnO tương đương

1.6.6 Hấp thụ khí SO2 bằng kẽm oxit kết hợp natri sunfit

Ưu điểm : không đòi hỏi làm nguội sơ bộ khói thải, hiệu quả xử lý cao

Nhược điểm : hệ thống xử lý khá phức tạp và tiêu hao nhiều muối natri

1.6.7 Xử lý khí SO2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ

Phương pháp này được áp dụng nhiều trong xử lý khí thải từ các nhà máy luyện kim màu

Chất hấp thụ chủ yếu được dùng là xyliđin và đimetylanilin

Nếu khí thải có nồng độ SO2 thấp thì quy trình này không kinh tế vì tổn hao xyliđin

Nhược điểm: tùy thuộc vào quá trình hoàn nguyên có thể là tiêu hao nhiều vật liệu hấp phụ hoặc sản phẩm thu hồi được có lẫn nhiều axit sunfuric và tận dụng khó khăn, phải xử

lý tiếp mới sử dụng được

1.6.9 Hấp phụ khí SO2 bằng vôi, đá vôi, đolomit

Ưu điểm : hiệu suất hấp phụ cao

Nhược điểm : cần chi phí đầu tư lớn do vật liệu chế tạo thiết bị đắt (thiết bị làm việc trong môi trường ăn mòn mạnh và nhiệt độ cao)

SO2 hợp lý trước khi xả thải ra môi trường

Hệ thống xử lý khí thải chủ yếu thiết kế để xử lý SO2

2.1.2 Yêu cầu thiết kế

Với công suất của lò sấy đốt dầu FO của công ty chế thực phẩm là 10000 m3/h Yêu cầu thiết kế hệ thống xử lý mà nồng độ khí thải sau xử lý phải đạt cột B của quy chuẩn QCVN 19:2009/BTNMT

Bảng 2.2 Quy chuẩn nồng độ khí thải

giản và phù hợp Từ những điều kiện đưa ra lựa chọn phương án thích hợp có hiệu quả kinh tế lẫn kỹ thuật

2.2.1 Xác định chất ô nhiễm cần phải xử lý

Từ bảng 3.1 nồng độ các chất ô nhiễm từ lò sấy đốt dầu FO cho thấy SO2 có nồng độ vượt rất cao so với quy chuẩn cho phép QCVN 19:2009/BTNMT, bụi vượt quy chuẩn nhưng nồng độ không cao lắm Các khí còn lại đều nằm trong khoảng cho phép Nên cần phải có công nghệ xử lý SO2 và bụi phù hợp trước khi xả thải ra môi trường

Đối với bụi có thể sử dụng các công nghệ:

tách SO2 khỏi dung dịch phải nung nóng lên đến 1000C nên tốn rất nhiều năng lượng, chi phí nhiệt lớn

- NaOH và Na2CO3 là các chất hấp thụ có hoạt độ hấp thụ mạnh, có thể xử lý SO2 ở bất

kỳ nồng độ nào Do đó, dung dịch hấp thụ lựa chọn cho quy trình công nghệ là dung dịch NaOH (pha loãng với nước)

Thiết bị Trao đổi nhiệt

Thiết bị xử lí khí (Tháp đệm)

Ống khói dung dịch NAOH

Không khí sạch đạt QCVN 19:2009/BTNMT

2.2.4 Thuyết minh sơ đồ công nghệ:

Vì nồng độ bụi tương đối cao hơn so với nồng độ cho phép (300 mg/m3 >200 mg/m3) nên ta phải xử lý bụi Cho dòng khí thải có chứa bụi đi qua Cyclone để thu hồi bụi

Do nhiệt độ dòng khí thải cao (2500C) nên sau khi qua Cyclone, dòng khí được dẫn qua thiết bị trao đổi nhiệt để giảm nhiệt độ xuống thích hợp cho quá trình hấp thụ xảy ra hiệu quả

Dùng quạt thổi khí vào tháp đệm từ dưới lên Dung dịch hấp thụ NaOH được bơm từ thùng chứa lên tháp và tưới trên lớp vật liệu đệm theo chiều ngược với chiều của dòng khí

Nhiệt độ của dung dịch NaOH: 250C

Chọn điều kiện làm việc của tháp là nhiệt độ trung bình của dòng khí vào và dòng lỏng vào, t = 400C Hỗn hợp khí xử lý xem như gồm SO2 và không khí

- Hiệu suất của quá trình xử lý bằng hấp thụ:

- Suất lượng mol của SO2

- Khối lượng riêng của pha khí ở 550C và 1atm: