Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ CÁC KỸ THUẬT XỬ LÝ CƠ BẢN

Trong thời gian khí đi qua thiết bị, các hạt dưới tác dụng của lực hấp dẫn lắng xuống phía dưới và rơi vào bình chứa hoặc được đưa ra ngoài bằng vít tải hay băng tải... Xử lý bụi bằng th

Chương II

Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ CÁC KỸ

THUẬT XỬ LÝ CƠ BẢN

I CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ Ô NHIỄM KHÔNG

KHÍ

1 Khái niệm ô nhiễm môi trường

không khí:

 Là quá trình thái các chất ô nhiễm

vào môi trường không khí làm nồng

độ của chúng trong môi trường vượt

quá tiêu chuẩn cho phép, ảnh hưởng

đến sức khỏe con người, các động

vật, cảnh quan và hệ sinh thái.

 Là sự xuất hiện của chất lạ hoặc có

sự biến đổi quan trọng trong thành

phần của không khí làm cho nó

không sạch, bụi, có mùi khó chịu,

làm giảm tầm nhìn…

2 Đơn vị đo và tiêu chuẩn chất lương môi trường

không khí

đối với các khí ô nhiễm thường đo bằng đơn vị phần trăm (%), phần triệu (ppm), phần tỷ (ppb) hoặc cm3/ m3, mg/m3, mg/l…

Đối với bụi, thường xác định trọng lượng của nó chứa trong 1 m3 không khí, nên có đơn vị đo là mg/m3, g/m3

3 Các nguồn gây ô nhiễm

- Theo nguồn gốc phát sinh:

- Dựa vào tính chất hoạt động: ô nhiễm do quá trình sản

xuất, nông nghiệp…; do giao thông vận tải; do sinh hoạt; do các quá trình tự nhiên

- Theo độ cao: nguồn cao và nguồn thấp

- Theo nhiệt độ: nguồn nóng và nguồn lạnh

4 Phân loại chất thải trong khí thải công nghiệp

Dựa vào trạng thái vật lý:

II CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG VÀ XỬ LÝ Ô

NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ

Giải pháp thông gió

Các giải pháp thông gió cơ bản:

-Thông gió chung;

-Thông gió cục bộ: thổi cục bộ và hút cục bộ -Thông gió sự cố.

Phân loại hệ thống thông gió:

-Thông gió tự nhiên

-Thông gió cưỡng bức (thông gió cơ khí)

Giải pháp xử lý chất thải ngay tại nguồn

Xử lý tập chất hơi

Pp hấp phụ

Pp xúc tác

Pp nhiệt Pp ngưng

tụ

Thiết bị rửa khí:

buồng phun, trần, đệm mâm,

va đập quán tính, ly tâm

Lọc điện khô

Lọc điện ướt

Tháp hấp thụ:

mâm, đệm, màng, phun

Tháp hấp phụ với lớp tĩnh, động

và tầng sôi

Thiết

bị phản ứng

Lò đốt Thiết bị

ngưng tụ

III XỬ LÝ AEROSOL

1 Khái niệm chung về bụi

- Các phần tử chất rắn thể rời rạc (vụn) dưới tác dụng của các dòng khí hoặc không khí, chúng chuyển thành trạng thái lơ lửng và trong những điều kiện nhất định chúng tạo thành thứ vật chất mà người ta gọi là bụi

- Bụi gồm hai pha: pha khí và pha rắn rời rạc

- Hạt bụi có kích thước từ nguyên tử đến nhìn thấy được bằng mắt thường, có khả năng tồn tại ở dạng lơ lửng trong thời gian dài ngắn khác nhau

2 Phân loại

phân loại

cơ thể

Tác hại của bụi?

Các biện pháp phòng chống bụi?

3 Các phương pháp xử lý aerasol

3.1 Xử lý bụi theo phương pháp khô

Phương pháp xử lý bụi khô

Thiết bị thu bụi khô theo nguyên lý lực

ly tâm

Thiết bị thu bụi khô theo

nguyên lý bám dính, bắt giữ của vật liệu lọc

Buồng lắng

bụi

Buồng lắng bụi với vách phản xạ

Cyclone Lọc bụi, túi

vải

3.1.1 Xử lý bụi bằng buồng lắng bụi

Nguyên lý hoạt động : Sự lắng bụi bằng buồng lắng là tạo điều kiện

để trọng lực tác dụng lên hạt bụi thắng lực đẩy ngang của dòng khí bằng cách tăng đột ngột mặt cắt của dòng khí chuyển động Trong thời điểm ấy, các hạt bụi sẽ lắng xuống.

Trong thời gian khí đi qua thiết bị, các hạt dưới tác dụng của lực hấp dẫn lắng xuống phía dưới và rơi vào bình chứa hoặc được đưa ra ngoài bằng vít tải hay băng tải.

Cấu tạo của buồng lắng bụi:

Buồng lắng bụi được làm từ gạch, bê tông, cốt thép hoặc thép

Buồng lắng bụi là một không gian hình hộp và tiết diện ngang lớn hơn rất nhiều lần so với tiết diện đường ống dẫn

Trên buồng lắng có cửa để làm vệ sinh hay lấy bụi ra ngoài

Đặc điểm: Lắng bụi kích thước lớn d ˃ 40 µm, tuy vậy các hạt bụi nhỏ hơn vẫn được giữ lại ở buồng lắng Hiệu suất 50-60%.

Ưu và nhược điểm:

Ưu điểm:

+ Chi phí đầu tư và vận hành thấp;

+ Kết cấu đơn giản;

+ sử dụng xử lý các hạt bụi có nồng độ bụi cao chứa các hạt bụi có kích thước lớn: lò vôi, lò đốt và các nhà máy chế biến thức ăn gia súc;

+ Vận tốc di chuyển của dòng khí trong TB nhỏ, không gây mài mòn thiết bị

Nhược điểm:

+ Phải làm sạch thủ công định kì;

+ Cồng kềnh, chiếm một diện tích không gian lớn;

+ Chỉ thu hạt bụi có kích thước tương đối lớn

Các loại buồng lắng:

a)Buồng lắng bụi đơn giản;

b)Buồng lắng bụi với vách ngăn;c)Buồng lắng nhiều tầng

Ưu điểm và nhược điểm của buồng lắng nhiều tầng?

Phạm vi áp dụng: thường sử dụng ở cấp lọc sơ bộ hoặc những nơi điều kiện môi trường không khăt khe.

3.1.2 Xử lý bụi bằng thiết bị lắng quán tính

Nguyên lý hoạt động: Khi đột ngột thay đổi hướng chuyển động của dòng khí, các hạt bụi dưới tác dụng của lực quán tính tiếp tục chuyển động theo hướng ban đầu của mình và va đập vào vật cản rồi giữ lại ở đó hoặc mất động năng và rơi xuống đáy thiết bị

Đặc điểm:

Khả năng lắng cao hơn buồng lắng;

Hiệu suất (65-80%) đối với hạt bụi có d – 25-30µm

Một vài thiết bị lắng bụi quán tình:

a)Thiết bị có vách ngăn

b)Thiết bị với chỗ quay khí nhẵn

c)Thiết bị có vật cản

3.1.3 Xử lý bụi bằng thiết bị lọc bụi kiểu ly tâm (Cyclon)

dụng của lực ly tâm, văng

vào thành cyclon Tiến gần

đáy chop, dòng khí bắt đầu

quay ngược trở lại và

chuyển động lên trên hình

thành dòng xoắn trong

Ưu và nhược điểm

Ưu điểm của thiết bị:

+ Không có phần chuyển động → tăng độ bền của thiết bị;+ Có thể làm việc ở nhiệt độ cao;

+ Thu hồi bụi ở dạng khô;

+ Làm việc ở áp suất cao, năng suất cao, rẻ;

+ Có khả năng thu hồi vật liệu mài mòn mà không cần bảo

Các dạng cyclon:

Hình Cách đưa dòng khí vào cyclon:

a - dạng tiếp tuyến; b - dạng dòng trục

3.1.4 Xử lý bụi bằng thiết bị lọc bụi

Nguyên lý:

-Lọc bụi là đưa dòng không khí lẫn bụi đi xuyên qua lớp vật liệu lọc (vách ngăn xốp), các hạt bụi sẽ bị giữ lại trong lớp vật liệu lọc, không khí sạch đi qua lớp vật liệu lọc và được thải ra ngoài;

-Khi lớp bụi đủ dầy ngăn cản lượng khí đi qua thì người ta tiến hành rung hoặc thổi ngược để thu hồi bụi và làm sạch màng

Phân loại thiết bị lọc dựa vào chức năng và nồng

Phân loại dựa vào kiểu dáng

thiết bị lọc bụi:

-Thiết bị lọc bụi kiểu màng lọc

(VD: lưới lọc bụi)

-Thiết bị lọc bụi kiểu túi lọc

Phân loại theo vật liệu lọc bụi:-Thiết bị lọc vải

-Thiết bị lọc sợi-Thiết bị lọc hạt

a Thiết bị lọc vải

Đặc điểm cấu tạo:

- Là thiết bị được sử dụng phổ biến

- Có vật liệu lọc thường có dạng

ống tay áo hình trụ được giữ chặt trên ống lưới và được trang bị cơ cấu rũ bụi;

- Mỗi ngăn có từ 8-15 túi vải hoặc

nhiều hơn

- Mỗi thiết bị không vượt quá

10-12 ngăn;

- Đường kính ống tay áo D=

120-300 mm, không vượt quá 600

mm

- Chiều dài túi L= 2200-3500 mm

- Tỷ lệ giữa D/L=(16-20):1

- Các phương pháp tái sinh vải

lọc? Ưu và nhược điểm ?

Nguyên lý hoạt động:

-Giai đoạn 1: Khi vải lọc còn sạch, các hạt bụi

lắng trên các lớp xốp nằm trên bề mặt sợi và giữa các sợi Ở giai đoạn này hiệu suất lọc bụi còn thấp;

-Giai đoạn 2: khi đã có một lớp bụi bám trên bề

mặt vải, lớp bụi này trở thành môi trường lọc bụi thứ 2 Hiệu suất lọc bụi ở giai đoạn này rất cao;

-Giai đoạn 3: sau một thời gian làm việc, lớp bụi

bám trên vải sẽ dày lên làm tang trở lực của thiết

bị, vì vậy phải làm sạch vải lọc Sau khi làm sạch vẫn còn một lượng lớn bụi nằm giữa các lơp, cho nên giai đoạn này hiệu suất lọc vẫn còn cao.

TB lọc bụi ống tay áo kiểu

nhiều ngăn, rũ bụi bằng cơ cấu

rung và thổi khí ngược chiều:

1-bunke; 2-cơ cấu rung để rũ bụi; 3-ống

góp vào; 4-ống dẫn khí chứa bụi đi vào

bộ lọc; 6-van; 7-khung treo các trùm

ống tay áo; 8-van thổi khí ngược để rũ

bụi; 9-ống dẫn khí sạch thoát ra.

TB lọc bụi ống tay áo có khung lồng

và hệ thống phụt không khí nén kiểu xung lực để giũ bụi:

1-van điện từ; 2-ống dẫn khí nén; vòi phun; 4-dòng không khí nén; 5- hộp điều chỉnh quá trình tự động hoàn nguyên (giũ bụi); 6-ống tay áo; 7- khung lồng; phểu chứa bụi.

3-Các vật liệu vải lọc phổ biến nhất:

Vật liệu lọc bụi

Vật liệu lọc bụi

Vải lọc phải thỏa mãn các yêu cầu nào?

Một số thiết bị hút bụi di động trên thị trường

cát, sỏi, đá cuội, xỉ than,

than cốc, graphic, nhựa,

cao su…

Thiết bị lọc lớp hạt cứng:

-Trong thiết bị các hạt liên kết với nhau tạo thành hệ thống cứng không chuyển động;

-Vật liệu lọc là sứ xốp, kim loại xốp, nhựa xốp

…

Ưu và nhược điểm:

-Ưu điểm: vật liệu dễ kiếm, có thể làm việc ở nhiệt độ

cao và trong môi trường ăn mòn, chịu tải lực lớn và độ giảm áp lớp;

-Nhược điểm: giá cao, trở lực lớn, khó phục hồi.

Phương pháp phục hồi:

-Thổi khí theo chiều ngược lại;

-Cho dung dịch lỏng qua theo hướng ngược lại;

-Cho hơi nóng qua;

-Gõ hoặc rung lưới với thành phần lọc

3.2 Xử lý bụi theo phương pháp ướt

Nguyên lý: dựa vào sự tiếp xúc giữa dòng khí mang bụi với chất lỏng, bụi trong dòng khí bị chất lỏng giữ lại và được thải ra ngoài dưới dạng căn bụi.

Ưu điểm:

-Dễ chế tạo, giá thành thấp nhưng lọc bụi cao hơn phương pháp khô

-Có thể lọc được bụi nhỏ có đường kính d˂0,1 µm

-Có thể làm việc với khí có nhiệt độ và độ ẩm cao mà một số thiết bị lọc bụi khác không thể đáp ứng được, như lọc bằng túi vải, lọc bằng điện

-Không những lọc được bụi mà còn lọc được cả khí độc hại bằng quá trình hấp thụ

-Nguy hiểm cháy nổ thấp

Phân loại thiết bị lọc bụi kiểu ướt (dựa vào nguyên lý hoạt động của chúng):

3.2.1 Buồng phun – thùng rửa khí rỗng

Nguyên tắc hoạt động: Dòng khí

mang bụi đi vào thiết bị từ dưới qua sàn

phân phối lên trên, dòng nước được phun

dưới dạng hạt nhỏ từ trên xuống Khi hai

chất tiếp xúc nhau, bụi trong dòng khí bị

cuốn theo nước đi xuống dưới, còn khí

sau khi tách bụi, qua bộ phận chắn nước

tách được hơi nước thoát ra ngoài ở đầu

Hình Tháp phun

Đặc điểm:

-Yêu cầu vận tốc dòng khí vào thiết bị trong khoảng (0,6 – 1,2m/s) đối với thiết bị không có bộ tách giọt và khoảng 5-8 m/s đối với bộ thiết bị có bộ tách giọt;

-Hiệu suất xử lý phụ thuộc vào cường độ phun nước và vận tốc dòng không khí chuyển động trong thiết bị;

-Cấu tạo thiết bị đơn giản, gọn, dễ chế tạo;

-Vận hành dễ;

-Hiệu suất xử lý cao 80 – 90 % đối với bụi có kích thước

d ≥ 10 µm

Phạm vi áp dụng: Thiết bị này được sử dụng phổ biến

để lọc bụi ướt trong khí thải đồng thời làm nguội khí

3.2.2 Thiết bị rửa khí đệm (Tháp đệm)

Cấu tạo: Thiết bị khử bụi có lớp

đệm rỗng được tưới nước còn gọi là

thiết bị (tháp) rửa khí hoặc scrubber,

gồm một thùng tiết diện tròn hoặc

chữ nhật bên trong có chứa một lớp

đệm bằng vật liệu rỗng và được tưới

nước.

Nguyên tắc hoạt động: Khí đi

từ dưới lên xuyên qua lớp vật liệu

rỗng, khi tiếp xúc với bề mặt ướt

của lớp vật liệu rỗng bụi sẽ bám lại

ở đó còn khí sạch thoát ra ngoài

Một phần bụi sẽ bị nước cuốn trôi

xuống thùng chứa và được thải ra

dưới dạng bùn cặn Định kỳ người

ta thay rửa lớp vật liệu rỗng. Hình Tháp rửa khí scrubber dạng đứng

Đặc điểm của thiết bị rửa khí đệm?

Vật liệu rỗng:

-Thường dùng các loại khâu có dạng khác nhau;

- Vật liệu làm bằng kim loại, sứ hoặc nhựa

Ngoài tháp phun nước kiểu đứng chuyển động ngược chiều của khí và nước như trên, người ta còn chế tạo loại thiết bị phun có lớp đệm rỗng

kiểu nằm ngang Cấu tạo loại thiết bị này cho phép làm việc với vận tốc khí lớn hơn so với thiết bị thẳng đứng (có thể đạt 10 m/s), nhờ đó thiết bị kiểu này sẽ gọn nhẹ hơn.

Hình Thiết bị rửa khí scrubber (dạng ngang)

3.2.3 Thiết bị lọc bụi (rửa khí) với lớp hạt hình

cầu di động

Nguyên tắc hoạt động: Khí mang bụi

được đưa vào thiết bị từ dưới lên trên Dòng

khí đưa vào này làm cho các hạt hình cầu

chuyển động hỗn loạn trong trạng thái lơ

lửng, bụi trong khí va đập vào các hạt hình

cầu tách khỏi dòng khí Nước được phun từ

trên xuống cuốn theo các hạt bụi tạo thành

3.2.4 Thiết bị rửa khí va đập quán tính

Cấu tạo TB: Dạng điển hình của thiết bị lọc bụi theo nguyên lý va đập quán tính ướt là loại Rotoclon – N.

Hình Cấu tạo Rotoclon- N

1 – Miệng vào của khí

3.2.5 Thiết bị rửa khí vận tốc cao (TB rửa khí

Cấu tạo và vận hành:

Hình Sơ đồ bố trí lắp đặt hệ thống lọc bụi Venturi

3.3 Thiết bị lọc điện

Nguyên tắc lọc bụi bằng tĩnh điện: Tích điện âm cho hạt bụi, bụi sẽ mang điện tích âm, khi bụi đi qua bề mặt có điện tích dương, bụi sẽ bị hút vào bề mặt này, trung hòa điện

và rơi xuống Thiết bị sử dụng dòng điện một chiều với điện thế cao (khoảng 50000V).

Phân loại TB lọc hút tĩnh điện: lọc hút bằng điện kiểu ống và lọc bằng điện kiểu tấm.

Cấu tạo thiết bị lọc tĩnh điện kiểu ống:

1 – dây kim loại ngắn, tiết diện bé,mang điện tích (-);

2 - ống kim loại, mang điện tích +

3 – đối trọng căng dây 1

4 – thiết bị cách điện

5 – phếu chứa bụi.

Thiết bị lọc bụi bằng điện kiểu

ống

Đặc điểm:

-Thiết bị sử dụng dòng điện một chiều có

U=30-70kV;

-Yêu cầu bụi vào thiết bị phải khô;

-Hiệu suất lọc bụi cao 95-99%;

-Lọc được tất cả các loại bụi từ kích thước

lớn đến kích thước nhỏ;

-Giá thành đắt, tiêu tốn một lượng điện

lớn.

Phạm vi áp dụng: Thiết bị này chỉ

được sử dụng ở những nơi cần thu hồi

những loại bụi quý có giá trị hoặc những

nơi yêu cầu chất lượng môi trường cao.

Thiết bị lọc bụi bằng tĩnh điện kiểu tấm:tạo cực dương hút bụi bằng các tấm bản đặt song song hai bên các dây cực âm

3.4 Lựu chọn thiết bị xử lý bụi

Buồng lắng bụi:

- Sử dụng cho bụi thô, kích thước ˃40µm;

-Cần được sử dụng như cấp lọc thô trước các loại lọc tinh đắt tiền

Cyclone:

-Sử dụng cho bụi thô;

-Nồng độ bụi ban đầu cao;

-Không đòi hỏi hiệu quả lọc cao;

-Nếu muốn đạt hiệu quả cao thì nên sử dụng xiclon ướt hoặc xiclon chum

Thiết bị lọc túi vải:

-Sử dụng khi cần đạt hiệu quả cao hoặc rất cao;

-Cần thu hồi bụi có giá trị ở trạng thái khô;

-Lưu lượng khí thải cần lọc không quá lớn;

-Nhiệt độ khí thải tương đối thấp

Thiết bị lọc bụi ướt

-Sử dụng khi cần lọc sạch bụi mịn với hiệu quả tương đối cao;

-Kết hợp giữa lọc bụi và khử khí độc hại trong phạm vi có thể, nhất là với các loại khí hơi cháy;

-Kết hợp làm nguội khí thái;

-Đặc biệt độ ẩm cao trong các loại khí thải khi đi ra khỏi thiết bị lọc không gây ảnh hưởng gì đáng kể cho thiết bị cũng như các quá trình công nghệ liên quan

Thiết bị lọc điện:

-Khi cần lọc bụi tinh với hiệu quả lọc bụi cao;

-Lưu lượng khí thải cần lọc lớn;

-Cần thu hồi bụi có giá trị

Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương pháp

xử lý ?

IV XỬ LÝ TẠP CHẤT KHÍ VÀ HƠI ĐỘC

HẠI

4.1 Phương pháp hấp phụ

Xử lý khí thải bằng phương pháp hấp phụ là quá trình xử lý dựa trên

sự phân ly khí bởi ái lực của một số chất rắn đối với một số loại khí có mặt trong hỗn hợp khí, trong quá trình đó các phân tử chất khí ô nhiễm trong khí thải bị giữ lại trên bề mặt hoặc bên trong vật liệu rắn.

 Vật liệu rắn sử dụng trong quá trình này gọi là chất hấp phụ

 Chất khí bị giữ lại trong chất hấp phụ được gọi là chất bị hấp phụ

Ứng dụng phương pháp hấp phụ để:

+ Khử ẩm trong không khí;

+ Khử mùi trong khí thải.

Đặc biệt quá trình hấp phụ được áp dụng rất phù hợp cho những trường hợp sau:

+ Chất ô nhiễm không cháy được hoặc rất khó đốt cháy;

+ Chất khí cần khử là có giá trị và cần thu hồi;

+ Chất khí ô nhiễm có nồng độ thấp trong khí thải mà các quá trình khử khí khác không áp dụng được

Cơ chế của quá trình hấp phụ

Phân loại:

 Hấp phụ vật lý:

+ Các phân tử khí bị hút vào bề mặt chất hấp phụ nhờ lực liên kết giữa các phân tử (lực Vander waals), cấu trúc của khí sau khi bị hấp phụ vẫn không thay đổi;