nghiên cứu khả năng xử lý khí H2S và Nh3 phát sinh từ công đoạn sấy thức ăn gia súc bằng phương pháp hấp thụ

báo cáo nghiên cứu khả năng xử lý khí H2S và Nh3 phát sinh từ công đoạn sấy thức ăn gia súc bằng phương pháp hấp thụ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ – MÔI TRƯỜNG BỘ MÔN MÔI TRƯỜNG & PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP KHOA NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ KHÍ H 2 S VÀ NH 3 PHÁT SINH TỪ CÔNG ĐOẠN SẤY THỨC ĂN GIA SÚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ Chủ nhiệm đề tài: Ngô Thúy An Long Xuyên, tháng 9 năm 2010 TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ – MÔI TRƯỜNG BỘ MÔN MÔI TRƯỜNG & PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP KHOA NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ KHÍ H 2 S VÀ NH 3 PHÁT SINH TỪ CÔNG ĐOẠN SẤY THỨC ĂN GIA SÚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ SVTH: Ngô Thúy An GVHD: Th.s Nguyễn Trần Nhẫn Tánh Ks. Trương Khanh Nhật Thảo Ks. Phan Phước Toàn Long Xuyên, tháng 9 năm 2010 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN . . . . . . . . . . . . . . . . Long xuyên, ngày… tháng… năm 2010 Giảng viên hướng dẫn Th.s Nguyễn Trần Nhẫn Tánh LỜI NÓI ĐẦU Những năm gần đây, ngành chế biến thức ăn gia súc từ phụ phẩm cá tra, cá basa ở An Giang phát triển mạnh. Tận dụng được nguồn nguyên liệu giá rẻ, thị trường đầu ra ổn định và chi phí đầu tư thấp nên các cơ sở thuộc loại hình này mọc lên theo cách tự phát ngày càng nhiều. Vấn đề môi trường chính tại đây là không khí trong và xung quanh các cơ sở chế biến bị ô nhiễm do mùi hôi phát sinh từ quá trình sản xuất. Thành phần khí thải phát sinh là một hỗn hợp khí độc, trong đó khí H 2 S và NH 3 được nhiều quan tâm do gây mùi hôi khó chịu. Do đó, nhu cầu về một hệ thống xử lý triệt để khí H 2 S và NH 3 phát sinh nhưng phải đáp ứng các yếu tố kinh tế (chi phí đầu tư, vận hành thấp) và đảm bảo các tiêu chuẩn Việt Nam về môi trường không khí ngày càng tăng. Trước nhu cầu đó, việc “nghiên cứu xử lý khí H 2 S và NH 3 phát sinh từ quá trình sấy thức ăn gia súc bằng phương pháp hấp thụ” được tiến hành. Việc nghiên cứu thành công đề tài sẽ giúp giải quyết triệt để các vấn đề về môi trường không khí, đáp ứng nhu cầu xã hội trong tỉnh nói riêng và trên cả nước nói chung. Với mục tiêu đáp ứng nhu cầu nêu trên, việc nghiên cứu sẽ tập trung vào những vật liệu phổ biến, cho hiệu quả xử lý cao. Do đó, khả năng triển khai ứng dụng của đề tài rất lớn, nhờ vào: − Chi phí đầu tư, vận hành, bảo dưỡng thấp. − Kỹ thuật đơn giản. − Hiệu quả xử lý phù hợp Quy chuẩn Việt Nam hiện hành về môi trường không khí. Thêm vào đó, nghiên cứu sẽ xác định được hiệu quả xử lý khí thải của KMnO 4 và K 2 Cr 2 O 7 . Đây là hai hóa chất khá phổ biến, vì vậy, đề tài sẽ là tài liệu tham khảo hữu ích cho những nghiên cứu khác liên quan đến hấp thụ và hai loại hóa chất nêu trên. Vì vậy, việc nghiên cứu thành công đề tài là giải pháp đáp ứng được ba yếu tố xã hội, kinh tế và khoa học. i MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU . i MỤC LỤC ii TÓM TẮT . iv DANH SÁCH BẢNG . v DANH SÁCH HÌNH . vi CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU . 1 1.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 1 1.2 THỜI GIAN NGHIÊN CỨU 2 1.3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU . 2 1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU . 2 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN . 3 2.1 ĐẶC TÍNH CỦA KHÍ HYDRO SUNFUA H 2 S VÀ AMONIAC NH 3 . 3 2.1.1 Khí hydro Sunfua H 2 S . 3 2.1.2 Khí Amoniac .3 2.2 LÝ THUYẾT VỀ PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ et='_blank' alt='xử lý khí so2 bằng phương pháp hấp thụ' title='xử lý khí so2 bằng phương pháp hấp thụ'>LÝ THUYẾT VỀ PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ 4 2.2.1 Phương pháp hấp thụ . 4 2.2.2 Tháp hấp thụ 5 a. Cấu tạo tháp đệm 5 b. Vật liệu đệm . 6 c. Ưu, nhược điểm và ứng dụng . 6 d. Vật liệu hấp thụ 7 2.3 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ H 2 S VÀ NH 3 7 2.3.1 Cơ sở lý thuyết . 7 a. Hấp phụ H 2 S bằng NaOH . 7 b. Khử NH 3 và H 2 S bằng KMnO 4 hay K 2 Cr 2 O 7 . 7 2.3.2 Kết quả thực nghiệm 9 CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 10 3.1 THIẾT KẾ MÔ HÌNH (TÍNH TOÁN CÁC CHI TIẾT CHÍNH) 10 3.1.1 Công thức tính toán . 10 3.1.2 Mô hình thí nghiệm . 11 ii 3.2 QUÁ TRÌNH THÍ NGHIỆM 13 3.2.1 Giai đoạn 1: Tạo dòng khí thải chứa H 2 S và NH 3 tại phòng thí nghiệm . 13 3.2.2 Giai đoạn 2: Xác định nồng độ khí đưa vào mô hình xử lý . 13 3.2.3 Giai đoạn 3: Khảo sát hiệu quả hấp thu khí thải của K 2 Cr 2 O 7 , KMnO 4 13 3.3 PHƯƠNG TIỆN VÀ VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU . 13 3.4 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 13 CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 14 4.1 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH . 14 4.1.1 Tính toán lớp đệm 14 4.1.2 Vận tốc khí làm việc thích hợp trong tháp 14 4.1.3 Đường kính tháp 16 4.1.4 Chiều cao tháp . 16 4.2 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 17 4.2.1 Kết quả đo giá trị đầu vào 17 4.2.2 Hiệu quả xử lý khí NH 3 . 17 4.2.3 Hiệu quả xử lý khí H 2 S 19 4.2.4 Ưu và nhược điểm của đề tài nghiên cứu 20 CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ . 22 5.1 KẾT LUẬN 22 5.2 KIẾN NGHỊ 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 PHỤ LỤC 24 iii TÓM TẮT Đề tài tập trung nghiên cứu khả năng xử lý khí H 2 S và NH 3 trong quá trình sấy thức ăn gia súc bằng phương pháp hấp thụ mà cụ thể là: xây dựng mô hình xử lý khí thải chứa H 2 S và NH 3 phát sinh từ quá trình sấy thức ăn gia súc; sau đó, tiến hành khảo sát xác định hiệu quả xử lý khí H 2 S và NH 3 của các chất oxi hóa mạnh như: KMnO 4 và K 2 Cr 2 O 7 thông qua 10 nghiệm thức. Sau quá trình thực nghiệm, nhận thấy hiệu quả xử lý H 2 S và NH 3 thông qua một số nghiệm thức khá cao. Trong cùng một chỉ tiêu như H 2 S hay NH 3 , thí nghiệm A luôn cho hiệu suất xử lý cao hơn thí nghiệm B. Mặt khác, hiệu quả xử lý khí thải tăng dần theo nồng độ chất hấp thụ. Từ kết quả nghiên cứu, có thể rút ra ưu và nhược điểm của đề tài như sau: Ưu điểm: − Hiệu quả xử lý khí thải cao: + Hiệu suất xử lý NH 3 đạt 93,02% với hóa chất hấp thụ là KMnO 4 0,01M + Hiệu suất xử lý H 2 S đạt 95,48% với hóa chất hấp thụ là KMnO 4 0,01M − Tiết kiệm chi phí do chỉ cần dùng chất hấp thụ với nồng độ thấp. − Vận hành đơn giản, ít cặn lắng. Nhược điểm: Tạo chất thải thứ cấp độc hại là Cr 3+ và Mn 2+ . Tuy nhiên chất thải phát sinh với khối lượng nhỏ và nồng độ thấp, nằm trong giới hạn cho phép. iv DANH SÁCH BẢNG Bảng 1.1: Kế hoạch thực hiện .2 Bảng 2.1: Phần trăm hiệu quả xử lý H 2 S và NH 3 qua các hóa chất (%) .9 Bảng 3.1: Các công thức tính toán tháp hấp thụ .10 Bảng 3.2: Chức năng và vật liệu dự kiến của một số thiết bị trong mô hình 12 Bảng 4.1: Thông số thiết kế lớp vật liệu đệm .14 Bảng 4.2: Tính toán vận tốc khí làm việc thích hợp trong tháp hấp thụ .15 Bảng 4.3: Thông số thiết kế đường kính tháp .16 Bảng 4.4: Thông số thiết kế chiều cao tháp hấp thụ .16 Bảng 4.5: Giá trị H 2 S và NH 3 đầu vào 17 Bảng 4.6: Kết quả kiểm định Duncan giá trị NH 3 ở thí nghiệm A .18 Bảng 4.7: Kết quả kiểm định Duncan giá trị NH 3 ở thí nghiệm B .19 Bảng 4.8: Kết quả kiểm định Duncan giá trị H 2 S ở thí nghiệm A 20 Bảng 4.9: Kết quả kiểm định Duncan giá trị H 2 S ở thí nghiệm B 20 v vi DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1: Hai lớp biên ngăn cách giữa pha khí và lỏng .4 Hình 2.2: Cấu tạo tháp hấp thụ .5 Hình 2.3: Vật liệu đệm .6 Hình 2.4: Hệ thống phân phối chất lỏng .6 Hình 3.1: Mô hình hệ thống xử lý khí H 2 S và NH 3 11 Hình 4.1: Hiệu suất xử lý khí NH 3 theo các nồng độ KMnO 4 và K 2 Cr 2 O 7 17 Hình 4.2: Hiệu suất xử lý khí H 2 S theo các nồng độ KMnO 4 và K 2 Cr 2 O 7 .19 GVHD: Ths Nguyễn Trần Nhẫn Tánh 1 Ks Trương Khanh Nhật Thảo Ks Phan Phước Toàn CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU Những năm gần đây, ngành chế biến thủy sản và chế biến thức ăn gia súc tại An Giang phát triển mạnh, mang lại diện mạo mới cho nền kinh tế tỉnh nhà. Tuy nhiên, song song với sự phát triển đó là việc bùng nổ các vấn đề môi trường mà đặc biệt là môi trường không khí. Thành phần khí thải của các nhà máy chế biến thức ăn gia súc bao gồm: C x H y , NO x , SO 2 , NH 3 , H 2 S,…Trong đó, khí H 2 S và NH 3 được quan tâm nhiều nhất vì mùi hôi đặc trưng của nó, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng cuộc sống của cộng đồng dân cư sống lân cận các nhà máy, xí nghiệp chế biến thức ăn gia súc. Vì vậy, nó trở thành vấn đề môi trường vô cùng cấp thiết và mang tính thời sự của tỉnh An Giang. Nhận thấy tình hình trên, nhiều đơn vị cũng như cá nhân tiến hành nghiên cứu xử lý loại khí thải gây mùi khó chịu này. Là sinh viên cuối khóa ngành kỹ thuật môi trường, chúng tôi đã chọn “Nghiên cứu khả năng xử lý một số khí thải gây mùi phát sinh từ công đoạn sấy thức ăn gia súc bằng phương pháp hấp thụ và hấp phụ” làm đề tài tốt nghiệp đại học. Sau quá trình nghiên cứu, đề tài trên đã mở ra nhiều hướng nghiên cứu mới như: nghiên cứu xử lý chuyên sâu một hoặc hai loại khí thải trong tổng thành phần khí thải phát sinh từ sấy thức ăn gia súc, nghiên cứu với loại vật liệu hấp thụ mới để nâng cao hiệu quả xử lý khí thải, nghiên cứu đơn nhất một phương pháp hấp thụ hoặc hấp phụ để xử lý khí thải từ đó giúp giảm chi phí đầu tư thiết bị, chi phí hóa chất vận hành,…. Xuất phát từ hướng đi và tình hình trên, chúng tôi tiến hành “Nghiên cứu xử lý khí H 2 S và NH 3 phát sinh trong quá trình chế biến thức ăn gia súc bằng phương pháp hấp thụ” nhằm nâng cao tính chuyên sâu về phương pháp xử lý khí thải đặc thù ngành chế biến thức ăn gia súc. 1.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Nghiên cứu tập trung vào các đối tượng như sau: − Khí H 2 S và NH 3 phát sinh từ công đoạn sấy thức ăn gia súc với nguyên liệu từ phụ phẩm cá tra, cá basa. − Một số hóa chất hấp thụ như: K 2 Cr 2 O 7 và KMnO 4 . [...]... chính và xây dựng thành công mô hình hệ thống xử lý khí H2S và NH3 phát sinh từ công đoạn sấy thức ăn gia súc − Tạo được dòng khí chứa H2S và NH3 và khảo sát thành công 10 nghiệm thức đã đề ra với 3 lần lặp lại cho mỗi nghiệm thức Từ kết quả thực nghiệm, có thể kết luận một số vấn đề như: − Hiệu quả xử lý H2S và NH3 thông qua một số nghiệm thức khá cao Trong số 10 nghiệm thức khảo sát, nghiệm thức A5... béc phun sương và tốc độ khí thải đầu vào để kịp thời hiệu chỉnh Bên cạnh đó, xử lý khí H2S và NH3 phát sinh từ công đoạn sấy thức ăn gia súc còn nhiều vấn đề cần nghiên cứu thêm Để hiểu rõ hơn về việc xử lý loại khí thải này, cần nghiên cứu thêm một số vấn đề như sau: − Khảo sát với nồng độ KMnO4 và K2Cr2O7 lớn hơn để tìm ra nồng độ cho hiệu suất xử lý cao nhất Đồng thời, khảo sát thời gian hóa chất... có hiệu quả xử lý cao nhất đối với cả H2S và NH3 − Hiệu suất xử lý NH3 tăng dần theo nồng độ chất hấp thụ Trong thí nghiệm A và B, hiệu quả xử lý NH3 cao nhất đạt 93,02% tại nghiệm thức A5 − Hiệu suất xử lý H2S cũng tăng dần theo nồng độ chất hấp thụ Trong các nghiệm thức khảo sát, nghiệm thức A5 cũng cho hiệu quả xử lý khí H2S cao nhất với 95,48% − Trong cùng một chỉ tiêu như H2S hay NH3, thí nghiệm... hình xử lý khí H2S và NH3 sinh ra từ quá trình sấy thức ăn gia súc, làm thiết bị thí nghiệm phục vụ cho nghiên cứu tại phòng thí nghiệm Khoa Kỹ thuật – Công nghệ – Môi trường − Xác định hiệu quả xử lý khí H2S và NH3 của các chất oxy hóa mạnh như: KMnO4 và K2Cr2O7 Thông qua nghiên cứu, có thể xác định nồng độ hóa chất thích hợp cho việc hấp thụ 2 khí trên 1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU − Tính toán sơ bộ và lắp... xác thời điểm cần thay hóa chất − Nghiên cứu hoàn nguyên lượng hóa chất xử lý khí thải để giảm chi phí vận hành và giảm lượng chất thải phát sinh − Nghiên cứu xử lý chất thải phát sinh sau quá trình hấp thụ Từ đó, nâng cao tính khả thi của đề tài − Nên nghiên cứu xử lý H2S và NH3 phát sinh từ các nguồn thải khác để có những kết luận tổng quát hơn về vấn đề xử lý 2 loại khí độc hại này GVHD: Ths Nguyễn... nghiệm cho thấy, việc xử lý khí H2S và NH3 bằng H2O; NaOH 0,1 M hay Ca(OH)2 0,1 M có hiệu quả xử lý không cao Hiệu suất xử lý khí H2S và NH3 bằng NaOH 0,1 M GVHD: Ths Nguyễn Trần Nhẫn Tánh Ks Trương Khanh Nhật Thảo Ks Phan Phước Toàn 11 có hiệu suất cao nhất đạt từ 86,45% đến 87,87% Từ cơ sở lý thuyết, để đạt hiệu suất cao hơn cần nghiên cứu xử lý khí H2S và NH3 bằng các loại chất hấp thụ khác, mà điển... nồng độ khí đầu vào 4.2.2 Hiệu quả xử lý khí NH3 Qua khảo sát hiệu suất xử lý khí NH3 bằng KMnO4 (thí nghiệm A) và K2Cr2O7 (thí nghiệm B), kết quả được thể hiện qua đồ thị sau: Biểu đồ 4.1: Hiệu suất xử lý khí NH3 theo các nồng độ KMnO4 và K2Cr2O7 Từ kết quả của hình 4.1 cho thấy hiệu suất xử lý khí NH3 qua 2 nhóm thí nghiệm A và B có chiều hướng gia tăng theo nồng độ chất hấp thụ Đi từ nồng độ thấp đến... quả hấp thu khí H2S Số liệu, kết quả khảo sát và NH3 bằng K2Cr2O7 và KMnO4 Tổng hợp số liệu, viết báo cáo Thời gian 4 tuần (01/03 – 29/03/10) 4 tuần (30/03 – 27/04/10) 2 tuần (28/04 – 12/05/10) 4 tuần (13/05 – 10/06/10) Bài báo cáo hoàn chỉnh 4 tuần (11/06 – 09/07/10) 1.3 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Đề tài nhằm nghiên cứu khả năng xử lý khí H2S và NH3 trong quá trình sấy thức ăn gia súc bằng phương pháp hấp thụ. .. có tính khử (như H2S và NH3) Vì vậy, xét về mặt lý thuyết, việc nghiên cứu khả năng loại bỏ H2S và NH3 trong khí thải bằng KMnO4 hay K2Cr2O7 có đủ cơ sở chứng minh cho hiệu quả xử lý khí thải Tuy nhiên, cuối quá trình khử NH3 hay H2S bằng KMnO4 và K2Cr2O7 lại phát sinh chất thải không mong muốn như Cr3+ và Mn2+ Trên thực tế, không có một công trình xử lý chất thải nào không làm phát sinh chất thải thứ... tích hoặc Công suất ≤ 2,0 kg bột cá (35% độ ẩm) Chức năng 1 Thiết bị sấy Thép Sấy bột cá, có chụp thu dòng khí thải chứa H2S và NH3 2 Tháp hấp thụ Nhựa 3 Bể chứa hóa chất Thủy hấp thụ tinh ≤ 25 lít hóa chất Chứa hóa chất hấp thụ khí thải 4 Máy bơm khí Tổng hợp Công suất 50L/phút Bơm khí từ thiết bị sấy vào tháp hấp thụ 1, lực bơm được tính toán sao cho vẫn đảm bảo lượng khí qua tháp hấp thụ 2 5 Máy . HỌC CẤP KHOA NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ KHÍ H 2 S VÀ NH 3 PHÁT SINH TỪ CÔNG ĐOẠN SẤY THỨC ĂN GIA SÚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ Chủ nhiệm. HỌC CẤP KHOA NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ KHÍ H 2 S VÀ NH 3 PHÁT SINH TỪ CÔNG ĐOẠN SẤY THỨC ĂN GIA SÚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ SVTH: Ngô