Đồ Án Xử lý khí thải cho các ngành công nghiệp giúp giải quyết các vấn đề ô nhiễm môi trường không khí

ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG TUẤN 1 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG TUẤN MỤC LỤC 2 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG TUẤN MỞ ĐẦU Hiện nay vấn đề ô nhiễm không khí không còn là vấn đề riêng lẻ của một quốc gia hay một khu vực mà nó đã trở thành vấn đề toàn cầu. Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội của các quốc gia trên thế giới trong thời gian qua đã có những tác động lớn đến môi trường và đã làm cho môi trường sống của con người bị thay đổi và ngày càng trở nên tồi tệ hơn. Những năm gần đây, nhân loại đã phải quan tâm nhiều hơn đến vấn đề ô nhiễm môi trường không khí, đó là : sự biến đổi của khí hậu – nóng lên toàn cầu, suy giảm tầng ozon, mưa axit, các bệnh về đường hô hấp… Nguyên nhân chủ yếu là sự phát thải khí thải từ các nhà máy, khu công nghiệp, các phương tiện giao thông. Khí thải trong các ngành công nghiệp hiện nay đã và đang gây ra những ảnh hưởng lớn tới thành phần môi trường không khí trên Trái Đất. Đặc biệt đối với môi trường không khí, khí thải từ các hoạt động công nghiệp có thể chứa nhiều chất độc hại cho môi trường và sức khoẻ con người như H 2 S, HF, CO, CO 2 , NO x ,…với nồng độ vượt ngưỡng tiêu chuẩn cho phép. Mỗi ngành công nghiệp đều có đặc tính khí thải khác nhau, dựa vào đặc tính của từng khí thải của từng ngành nghề mà chúng ta có các biện pháp và hướng giải quyết khác nhau để hạn chế tối đa sự phát thải khí ra ngoài môi trường. Tuy nhiên, còn nhiều nhà máy vẫn chưa đáp ứng được việc giải quyết các vấn đề gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt chưa giải quyết được tình trạng ô nhiễm trong không khí từ các nhà máy ra ngoài môi trường. Xuất phát từ vấn đề trên, trong đồ án khí thải này, em đề xuất một số biện pháp xử lý khí thải cho các ngành công nghiệp giúp giải quyết các vấn đề ô nhiễm môi trường không khí. 3 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG TUẤN CHƯƠNG I : MỤC TIÊU THIẾT KẾ 1.1. Thông số đầu vào - Lưu lượng nguồn thải: L = 25000 m 3 / h = 6,94 (m 3 /s ) - Hàm lượng bụi là 20000 mg/m 3 = 20 g/m 3 -Thành phần chất khí: Thành phần Hàm lượng ( mg/m 3 ) Bụi 15000 SO 2 1683 CO 7795 H 2 S 30 NO 2 2183 Cl 66 - Khối lượng riêng của bụi : 3000 kg/m 3 Cỡ hạt m ( % ) 0-5 5-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-70 11 7 11 14 11 9 21 16 - Nhiệt độ khí thải tại miệng ống khói :110 o C - Nhiệt độ môi trường : 25 o C 1.2. Xử lý số liệu a. Tính toán nồng độ tối đa cho phép Theo QCVN 19:2009 /BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ C max = C K p K v Trong đó: + C max : Nồng độ tối đa cho phép đối với hạt bụi và các chất vô cơ trong khí thải công nghiệp + C : Nồng độ của bụi và các chất vô cơ theo cột B của QCVN 19:2009 /BTNMT 4 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG TUẤN + K P :Hệ số lưu lượng nguồn thải K P = 0,9 (Vì lưu lượng của nhà máy 25000m 3 / h (mục 2.3 – QCVN 19: 2009 /BTNMT ) +K v : Hệ số vùng , K v = 1. Khu công nghiệp ; đô thị loại V; vùng ngoại thành, ngoại thị đô thị loại II, III, IV có khoảng cách ranh giới nội thành nội thị lớn hơn hoặc bằng 2 km; cơ sở sản xuất công nghiệp, chế biến, kinh doanh, dịch vụ và các hoạt động công nghiệp khác có khoảng cách đến ranh giới các khu vực này dưới 2 km. Bảng 1. Nồng độ tối đa cho phép đối với hạt bụi và các chất vô cơ trong khí thải công nghiệp Thành phần C (mg/Nm 3 ) – cột B QCVN 19/2009 C max ( mg/Nm 3 ) Bụi 200 180 SO 2 500 450 CO 1000 900 H 2 S 7,5 6,75 NO 2 850 765 Cl 10 9 b. Tính toán nồng độ đầu vào của khí thải Theo số liệu đầu vào, nồng độ các chất vô cơ (C 1 ) tại miệng khói có nhiệt độ là 110 o C, nhưng nồng độ các chất vô cơ tối đa cho phép (C max ) ở nhiệt độ 25 o C . Vậy nên trước khi so sánh nồng độ để xem bụi và khí thải nào vượt tiêu chuẩn ta cần quy đổi C 1 (100 o C) C 2 (25 o C) Đây là trường hợp điều kiện đẳng áp với p 1 = p 2 = 760 mmHg t 1 = 110 o C T 1 = 383 o C 5 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG TUẤN t 2 = 25 o C T 2 = 298 o C Từ phương trình trạng thái khí lý tưởng : PV = nRT Trong đó : C 1 , T 1 : Nồng độ của các thành phần trong khí thải (mg / m 3 ) ở nhiệt độ tuyệt đối T 1 = 383 o F C 2 , T 2 : Nồng độ của các thành phần trong khí thải (mg/Nm 3 ) ở nhiệt độ tuyệt đối T 2 = 298 o F 6 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG TUẤN Bảng 2. Nồng độ các thành phần trong khói thải ST T Thành phần (mg/m 3 ) ( mg/Nm 3 ) C max ( mg/Nm 3 ) Kết luận 1 Bụi 15000 15000 180 Vượt QC 84lần 2 SO 2 1683 2163 450 Vượt QC 4,8 lần 3 CO 7795 10018,4 900 Vượt QC 11,1 lần 4 H 2 S 30 38,55 6,75 Vượt QC 5,71lần 5 NO 2 2183 2805,66 765 Vượt QC 3,67 lần 6 Cl 66 84,64 9 Vượt QC 9,4 lần - Nhận xét: Dựa vào bảng số liệu  Những chỉ tiêu cần xử lý trước khi xả thải ra ngoài môi trường là : Bụi, SO 2 , CO, H 2 S, NO 2 , Cl. - Hiệu suất tối thiểu để xử lý các chỉ tiêu Trong đó: η :Hiệu suất tối thiểu để xử lý từng chỉ tiêu : Hàm lượng chất X trong hỗn hợp khí thải vào (mg/m 3 ) : Hàm lượng chất X trong hỗn hợp khí thải ra ( mg/m 3 ) 7 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG TUẤN Bảng 3: Hiệu suất tối thiểu để xử lý các chỉ tiêu Thành phần (mg/m 3 ) (mg/m 3 ) η min (%) Bụi 15000 180 98,8 SO 2 1683 450 73,2 CO 7795 900 88,45 H 2 S 30 6,75 77,5 NO 2 2183 765 64,95 Cl 66 9 86,36 1.3. Tính toán lan truyền ô nhiễm không khí a. Xác định nguồn thải là nguồn cao hay nguồn thấp • Do nguồn thải là ống khói của nhà máy A nên đây là nguồn điểm • Xét nhà máy A: Ta có: b A = 10 (m) < 2,5h A = 2,5 5 = 12,5 (m)  Nhà máy A là tòa nhà hẹp l A = 60 (m) > 10h A = 10 5 = 50 (m)  Nhà máy A là tòa nhà dài  Nhà máy A là tòa nhà hẹp, dài • Xét khu dân cư B Ta có: b B =110 (m) > 2,5h B = 2,5 10 = 25 (m) Khu dân cư B là khu dân cư rộng l B = 120 > 10h B = 10 10 = 100 (m)  Khu dân cư B là khu dân cư dài.  Khu dân cư B là khu dân cư rộng,dài. • Với nhà máy A là tòa nhà hẹp đứng đầu : x 1 = L 1 = 55 (m) > 10h A = 10 5 = 50 (m)  Nhà máy A và khu dân cư B đứng độc lập với nhau 8 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG TUẤN • Với nhà máy A có chiều ngang rộng đứng độc lập H gh = 0,36b z + 1,7h A = 0,36 b A +1,7 h A = 0,36 10 + 1,7 5 = 10,9 (m) • Theo công thức của Davidson W.F (Giáo trình Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải – Trường Đại Học Tài Nguyên Và Môi Trường Hà Nội) Độ nâng của luồng khói là: h = D Trong đó: h: độ nâng của luồng khói,m ; D: đường kính của miệng ống khói, D= 1500mm=1,5m; : vận tốc ban đầu của luồng khói tại miệng ống khói, m/s; : vận tốc gió, m/s T k : nhiệt độ tuyệt đối của khói tại miệng ống khói, T k = 383K : chênh lệch nhiệt độ giữa khói và nhiệt độ xung quanh = T k – T xq = 110 – 25 =85 o C - Vận tốc ban đầu của luồng khói tại miệng ống khói là : = = = 3,93 (m/s) - Vận tốc gió tại miệng ống khói là : = = 1= 1,08(m/s) Trong đó: :vận tốc gió tại độ cao z (z= 19m ),m/s : vận tốc gió tại độ cao đặt máy quan trắc (z 1 = 10m), = 1 m/s n : chỉ số mũ ( Do khí quyển ở mức trung tính, độ ghồ ghề mặt đất là 0,01m nên tra bảng 2.1 Giáo trình kỹ thuật xử lý khí thải ta có n = 0,12 ) > Độ nâng của luồng khói: h = D = 1,5 = 11,18(m) • Độ cao hiệu quả của nguồn thải là: H hq = H ô + = 19 + 11,18 = 30,18 (m) Trong đó: H hq : là độ cao hiệu quả của nguồn thải , m; H ô : là chiều cao thực của nguồn thải, H ô = 19 m; : là độ cao nâng của nguồn thải, = 11,18 m; Do H hq = 30,18 (m) >H gh = 10,9 (m)  Đây là nguồn thải cao b.Tính toán khuếch tán chất chất ô nhiễm từ nguồn điểm cao Theo QCVN 05:2009/ BTNMT và QCVN 06:2009/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng không khí xung quanh thì nồng độ tối đa cho phép của một số khí độc trong không khí xung quanh là: Thông số Thời gian trung bình Nồng độ cho phép (µg/m 3 ) Clo 24h 30 QCVN 9 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG TUẤN 06:2009/BTNMT SO 2 1 năm 50 QCVN 05:2009/ BTNMT H 2 S 1h 42 QCVN 06:2009/BTNMT CO 24h 5000 QCVN 05:2009/ BTNMT NO 2 24h 100 QCVN 05:2009/ BTNMT - Chọn khoảng cách tính từ nguồn thải là x = 100 m Dựa vào hình 2.11 và hình 2.12 ta có: + hệ số khếch tán theo chiều ngang là: = 8,5 + hệ số khếch tán theo chiều đứng là: = 5 • Đối với khí - Khi nhà A xả thải tuân theo QCVN 19: 2009/BTNMT thì tại B nồng độ chất ô nhiễm đạt QCVN 05,06: 2009/BTNMT - Nồng độ cực đại khi chất ô nhiễm khuếch tán : C max = , * Khí Clo M= C max clo L = 9 .10 -3 6,94 = 0,0625 (g/s) - H là chiều cao hiệu quả của ống khói, H = 30,18 m C max = = = 3,74.10 -5 (g/m 3 ) = 37,4 (/m 3 ) - Vị trí xuất hiện C max Ta có : = = 21,34  Tra hình 2.12 trang 60 Giáo trình kỹ thuật xử lý khí thải x max 500 m => Vị trí C max ngoài khu dân cư B Tính toán nồng độ chất ô nhiễm tại điểm đầu, giữa và cuối trên nóc nhà B Tính theo công thức Gauss biến dạng ta có: C = - Tùy thuộc vào độ xa thì nồng độ chất ô nhiễm ở các điểm của nhà là khác nhau, vì khoảng cách giữa 2 nhà là 55m <100m. Chiều cao tối thiểu để tra 10 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG [...]... (Pa) Các thông số của thiết bị hấp thụ Stt Thông số Đơn vị Giá trị 1 Chiều cao của tấm đệm m 1,4 2 Đường kính của tháp m 1,5 3 Chiều cao tách lỏng Hc m 0,8 4 Chiều cao phía đáy m 2 5 Tổng chiều cao của tháp hấp thụ m 4,2 34 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG ĐỒ ÁN KHÍ THẢI TUẤN GVHD: Th.s MAI QUANG TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Giáo trình kỹ thuật xử lý khí thải – Đại học Tài nguyên và môi trường Hà Nội 2 Ô nhiễm không khí. .. 05:2009/BTNMT 7 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về một số chất độc hại trong không khí xung quanh QCVN 06:2009/BTNMT 8 Sách Kỹ thuật môi trường – Hoàng Kim Cơ – NXB KH&KT 35 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG ĐỒ ÁN KHÍ THẢI TUẤN 9 GVHD: Th.s MAI QUANG Giáo trình kiểm soát ô nhiễm không khí của PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn và TS Nguyễn Thanh Hùng 10 Giáo trình xử lý khí thải của Th.S Lâm Vĩnh Sơn 36 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG ... tán đến nhà B đạt QCVN 06:2009/BTNMT Tính toán tương tự đối với các khí còn lại : SO2 , H2S, CO,NO2 Bảng tính toán : Nồng độ cho 3 Thành phần C(/m ) tại nhà B phép ( /m3 ) QCVN 05:2009 Kết luận QCVN 06:2009 Clo 0,063 30 Đạt QC SO2 3,14 50 Đạt QC H2S 0,047 42 Đạt QC CO 6,3 5000 Đạt QC NO2 53,4 100 Đạt QC CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH CHÍNH TRONG HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI 2.1 Xử lý bụi 2.1.1 Các thông... trường Hà Nội 2 Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải – Tập 2, 3 – Trần Ngọc Chấn – NXB KH&KT 3 Sổ tay quá trình thiết bị công nghệ hóa chất – Tập 1, 2 - NXB KH&KT 4 Các quá trình thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm – Tập 4 – GS.TSKH Nguyễn Bin 5 Quy chuẩn quốc gia về khí thải công nghiệp và bụi QCVN 19:2009/BTNMT 6 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gian về chất lượng không khí xung quanh QCVN 05:2009/BTNMT... Cyclon (b) Chiều dài ống dẫn khí vào (l) m 0,425 Đường kính trong của ống xả (d) m 0,425 Đường kính Cyclon (D) Đơn vị m SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG ĐỒ ÁN KHÍ THẢI TUẤN GVHD: Th.s MAI QUANG 2.2 Xử lý khí thải 2.2.1 Xử lý SO2 bằng phương pháp hấp phụ Các thông số đầu vào Công suất (Q) Đơn vị m3/h Giá trị 25000 Nồng độ SO2 đầu vào mg/m3 2163 Nồng độ SO2 đầu ra mg/m3 450 Hiệu suất xử lý tối thiểu Khối lượng riêng... là 0,6m => Khoảng cách giữa các tầng = = 0,2m 2.2.1.5 Tính toán cơ khí • Tính đường ống dẫn - Ống dẫn khí vào tháp hấp phụ - Lưu lượng khí vào tháp Q = 6,94m3/s 23 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG ĐỒ ÁN KHÍ THẢI TUẤN GVHD: Th.s MAI QUANG - Vận tốc khí trong ống dẫn wk=10-30m/s => Chọn vận tốc trong ống dẫn khí vào bằng vận tốc trong ống dẫn khí ra wk=25m/s a) Ống dẫn khí vào Đường kính ống dẫn khí vào tháp 4Q 4... Đường kính hạt than Độ xốp lớp hấp thụ % 79,19 500 kg/m3 m % o Nhiệt độ khí thải vào 0,004 37 C atm Áp suất 110 1 2.2.1.1 Giới thiệu về phương pháp Hệ thống xử lý SO2 bằng than hoạt tính có sơ đồ đơn giản và được áp dụng cho nhiều ngành công nghiệp thải ra khí SO2 khác nhau Hệ thống này có ưu điểm là có thể làm việc được với khí thải có nhiệt độ cao trên 1000C Nhược điểm của phương pháp này tùy thuộc... thước 1x1 m cách tấm bích phía trên 1m Các thông số thiết kế tháp hấp phụ STT 1 Các thông số thiết kế Đường kính tháp Đơn vị m 24 Giá trị 2 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG ĐỒ ÁN KHÍ THẢI TUẤN 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11  GVHD: Th.s MAI QUANG Chiều cao công tác Chiều cao tổng cộng tháp Chiều cao vật liệu đệm Số tầng vật liệu hấp phụ Diện tích cửa tháp Khoảng cách từ mép trên cửa tháp đến mặt bích trên Khoảng cách từ mép... bỏ một số không đạt yêu cầu rồi được bổ sung thêm 1 lượng than hoạt tính mới trước khi được đưa tuần hoàn trở lại tháp hấp phụ nhiều tầng 25 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG ĐỒ ÁN KHÍ THẢI TUẤN GVHD: Th.s MAI QUANG 2.2.2 .Xử lý H2S bằng phương pháp hấp thụ Hấp thụ H2S bằng dung môi hấp thụ là dung môi NaOH 10% Ta có: L = V= 25000 (m3/h ) Chọn điều kiện làm việc của tháp là nhiệt độ trung bình của dòng khí vào và...ĐỒ ÁN KHÍ THẢI TUẤN GVHD: Th.s MAI QUANG nên chọn x= 100m Do vậy nồng độ chất ô nhiễm tại 3 điểm đầu, giữa, cuối trên nóc nhà B là như nhau: C= = exp = 6,29 10-8 ( g/m3 ) = 0,063 ( /m3 ) So sánh với QCVN 05: 2009/BTNMT Quy chuẩn này quy định nồng độ tối đa cho phép của một số chất độc hại trong không khí xung quanh  C = 0,063 (/m3) < 30 /m3 Vậy với nồng độ của Clo trong khí thải tại nhà . khí từ các nhà máy ra ngoài môi trường. Xuất phát từ vấn đề trên, trong đồ án khí thải này, em đề xuất một số biện pháp xử lý khí thải cho các ngành công nghiệp giúp giải quyết các vấn đề ô nhiễm. thải khí ra ngoài môi trường. Tuy nhiên, còn nhiều nhà máy vẫn chưa đáp ứng được việc giải quyết các vấn đề gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt chưa giải quyết được tình trạng ô nhiễm trong không. nghiệp, các phương tiện giao thông. Khí thải trong các ngành công nghiệp hiện nay đã và đang gây ra những ảnh hưởng lớn tới thành phần môi trường không khí trên Trái Đất. Đặc biệt đối với môi trường