ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ NO2 BẰNG DUNG DỊCH KIỀM

XỬ LÝ KHÍ NO2

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO

An

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ MÔN MÔI TRƯỜNG

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC

“KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI”

NHÓM SINH VIÊN: 3.11

Nhóm 3.11

1 Nguyễn Tuấn Vũ

2 Trần Thành Luân

3 Nguyễn Văn Mẫn

4 Nguyễn Lâm Thúy An

NGÀY GIAO ĐỒ ÁN: 14/02/2017

NGÀY NỘP ĐỒ ÁN: 14/05/2017

I NHIỆM VỤ CHUNG: ĐƯA RA HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ VÀ THIẾT KẾ 1 CÔNG TRÌNH

XỬ LÝ KHÍ THẢI CỤ THỂ THEO YÊU CẦU CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: Tính toán Thiết kế hệ thống xử lý khí thải chứa NO2 bằng dung dịch kiềm.

II NỘI DUNG CHI TIẾT

1.1. Các thông số tín toán.

− Lưu lượng : Gd = 1200kg/h (Ghh)

− Nồng độ yêu cầu : y đ = 0.8% ( theo thể tích )

− H = 80%

− Kiềm hấp thụ được hoàn nguyên, X đ = 0

− Các thông số khác tự chọn

1.2. Nhiệm vụ yêu cầu:

− Đưa ra hệ thống xử lý khí tương ứng

− Thiết kế 1 công trình xử lý khí thải cụ thể như sau: tính thiết bị hấp thụ

1.3. Sản phẩm phải nộp

− Bài thuyết minh chi tiết đồ án( nêu tổng quát các phương pháp xử lý khí thải hiện nay;nêu tính chất của chất khí thải cần tính toán và các phương pháp xử lý chúng, thuyết trình chi tiết thiết kế các công trình đon vị đã giao; tính toán dự toán giá thành,…)

− 2 bản vẽ:

+ Bản vẽ sơ đồ hệ thống xử lí khí thải(A1)

+ Bản vẽ chi tiết công trình đơn vị( có kèm theo các chi tiết cụ thể)(A0)

GVHD: NGUYỄN TRUNG DŨNG

MỤC LỤC

Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Trung Dũng , thầy đã tận tình giúp

đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn trong suốt quá trình làm đồ án Trong thời gian làm việc

với thầy, em không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà còn học tập được tinh thần làm việc, thái độ nghiêm túc, hiệu quả, đây là những điều rất cần thiết cho em trong quá trình học tập và làm việc sau này

Bước đầu đi vào thực tế, tìm hiểu về đồ án, kiến thức của em còn hạn chế và còn nhiều bỡ ngỡ Do vậy, không tránh khỏi những thiếu sót là điều chắc chắn, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của quý Thầy Cô và các bạn học cùng lớp để kiến thức của em trong lĩnh vực này được hoàn thiện hơn

Sau cùng, em xin kính chúc quý Thầy Cô trong Khoa Công Nghệ Sinh Học – Thực Phẩm – Môi Trường thật dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ CÁC

PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI

I CÁC KHÁI NIỆM VỀ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ :

Ô nhiễm không khí chỉ là một vấn đề tổng hợp, nó được xác định bằng sự biến đổi môi trường theo hướng không tiện nghi, bất lợi đối với cuộc sống của con người, của động vật và thực vật, mà lại chính do hoạt động của con người gây ra với qui mô, phương

thức và mức độ khác nhau, trực tiếp hoặc gián tiếp tác động làm thay đổi mô hình, thành phần hóa học, tính chất vật lý và sinh vật của môi trường không khí

Theo TCVN 5966-1995, ô nhiễm không khí là sự có mặt của các chất trong khí

quyển sinh ra từ hoạt động của con người hoặc các quá trình tự nhiên với nồng độ đủ lớn

và thời gian đủ lâu và sẽ ảnh hưởng đến sự thoải mái, dễ chịu, sức khoẻ, lợi ích của con người và môi trường

Đối với môi trường không khí trong nhà cần phải kể thêm các yếu tố vi khí hậu như nhiệt độ, độ ẩm, bức xạ, gió

II NGUỒN GỐC Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ :

Để nghiên cứu vấn đề ô nhiễm không khí cần biết rõ tất cả các nguồn phát sinh ra chất ô nhiễm, từ đó ta mới có thể đề xuất các giải pháp giảm thiểu và xử lý ô nhiễm một cách có hiệu quả

Nguồn gây ô nhiễm không khí có thể phân thành hai loại : Nguồn ô nhiễm tự nhiên

và Nguồn ô nhiễm nhân tạo

1.Nguồn ô nhiễm tự nhiên:

Do các hiện tượng thiên nhiên gây ra như: Sa mạc, đất trồng bị mưa gió bào mòn

và tung lên trời, bụi đất, đá, thực vật… các hiện tượng núi lửa phun nham

thạch Các quá trình hủy hoại, thối rửa thực vật và động vật thải ra các khí gây ô nhiễm

Cụ thể như sau:

Hoạt động của núi lửa:Sinh ra các khí ô nhiễm chủ yếu là dioxit l huỳnh (SO2), sunfua hydro (H2S), florua hydro (HF)… và bụi

Cháy rừng:Sinh các chất ô nhiễm gồm bụi tro các khí oxit nitơ (NOX) và dioxit lưu

huỳnh (SO2), monoxit cacbon (CO)

Bụi do gió, do bão: sinh ra ở các vùng khô hạn hay bán khô hạn

Sự phân huỷ tự nhiên các chất hữu cơ (thực vật, xác động vật,…) ở điều kiện yếm

khí như đầm lầy… sinh các khí metan (CH4), dioxit cacbon (CO2) Khi không thoát được ra ngoài, cũng tạo thành túi khí ở dưới đất;

Tác nhân sinh học như phấn hoa, vi sinh vật (vi khuẩn, siêu vi khuẩn, nấm mốc,

nấm men, tảo…), các loại côn trùng nhỏ hay các bộ phận của chúng

2.Ô nhiễm nhân tạo

Phát sinh do hoạt động của con người Các hoạt động sản xuất của con người tạo ra các loại sản phẩm phục vụ nhu cầu thiết yếu của họ, nhưng đồng thời là nguồn gốc chính phát sinh ra những chất độc hại có tác dụng xấu đối với bản thân con người Ở đây, ta đặcbiệt quan tâm đến nguồn ô nhiễm nhân tạo này

2.1 Nguồn đốt nhiên liệu :như động cơ của các phương tiện giao thông, lò đốt dân dụng và công nghiệp phát sinh bụi và các khí ô nhiễm là CO, SO2, NOX , S+O2 => SOx

C+ O2=> COx (CO2,CO)

N +O2=> NOx

Trong quá trình cháy do nhiên liệu sản sinh ra khi cháy có chứa nhiều loại khí độc (nhất

là quá trình cháy không hoàn toàn) SO2, CO, CO2, NOx, hydrocacbon và tro bụi.Khi quá trình cháy không hoàn toàn do thiếu oxy hay do khi cháy ngọn lửa bịnhiệt độ ngọn lửa bị giảm thấp, một số nguyên tử cacbon và hydro không đượccấp đủ năng lượng để hình thành các gốc tự do và cho ra sản phẩm là CO2 và H2Oxảy ra sự ngưng trệ các phản ứng cháy ở những giai đoạn trung gian và dẫn đếncác quá trình sau:

- Phát thải các nguyên tử cacbon với oxy tạo thành CO2

- Kết hợp các nguyên tử cacbon với hydro tạo thành các hydro nhẹ và nặng

- Phát thải các hydrocacbon đã oxy hóa từng phần (andehit, axit)

2.2 Các hoạt động sản xuất công nghiệp

Công nghiệp hiện nay có rất nhiều nguồn thải khác nhau:

 Nguồn điểm

 Nguồn đường

 Nguồn mặt

 Nguồn cao hay thấp

 Loại có tổ chức hay không có tổ chức

 Loại ổn định thường xuyên hay thải theo chu kỳ

 Nguồn nóng hay nguồn thải nguội

 Các chất thải do hoạt động công nghiệp có đặc điểm là nồng độ chất độc hại cao

và tập trung

Quá trình ô nhiễm không khí do hoạt động công nghiệp gồm 2 quá trình chính:

 Quá trình đốt lấy nhiên liệu để lấy nhiệt

 Quá trình bốc hơi rò rỉ, thất thoát chất độc trên trên dây truyền sản xuất

 Các nhà máy nhiệt điện thường dùng nhiên liệu là than, dầu mazut, khí đốt, FO, diezen,

 Chất ô nhễm có thể phát sinh trên đường vận chuyển hay quá trình xử lý nhiên liệu.

Ngành hóa chất và phân bón thải vào khí quyển nhiều khí độc hại khác nhau Các chấtthải khí của công nghiệp hóa chất lại mang tính đẳng nhiệt đối với nhiệt thấp hơn môi

trường cho nên sau khi ra ngoài khó phát tán loãng ra Các thiết bị công nghiệp hóa chấtthường đặt ngoài trời nên việc rỉ ra khí quyển là khó kiểm soát.

Các nhà máy sản xuất xây dựng như nhà Ximăng, xưởng bê tông, xưởng atfan, v.v chất khí thải ra trong quá trình đốt nhiên liệu than như CO2 ,NOx, CO

II.3 Tại các khu chăn nuôi gia súc :

Có sinh các khí ô nhiễm như amoniac (NH3), sunfuahydro (H2S)

II.4 Các hoạt động cộng đồng:

Như thu gom xử lý rác, lò thiêu… có sinh ra các khí do phân hủy bằng vi sinh như metan (CH4), amoniac (NH3), cacbonic (CO2), sunfuahydro (H2S)…, hay các sản phẩm cháy oxit cacbon (CO, CO2), tro bụi…

2.5 Do các sản phẩm tạo điều kiện tiện nghi cho cuộc sống của con người:

Sử dụng chất tẩy rửa, thuốc xịt khử mùi, sơn vecni, keo dán, thuốc nhuộm, thuốc uốn tóc phát sinh hơi dung môi hữu cơ như axeton (CH3COCH3), formaldehyt

(HCHO) ; máy photocopy sinh khí ozon (O3); khu vực nhà xe, nơi đậu xe máy sẽ phát thải vào không khí hơi xăng dầu là các hợp chất hữu cơ

2.6 Các sinh hoạt cá nhân :

Như hút thuốc tạo khí monoxit cacbon (CO), nicotin…

Lượng phát thải chất ô nhiễm không khí từ nguồn tự nhiên lớn hơn nhiều so với nguồn nhân tạo nhưng phân bố đồng đều trên thế giới Ở khu tập trung đông dân cư thì mật độ phát thải do con người tập trung hơn và gia tăng mức độ tác hại Tuy nhiên trong lĩnh vực khoa học chúng ta quan tâm niều hơn về loại ô nhiễm nhân tạo

3.Phân loại nguồn ô nhiễm theo tính chất phát thải

3.1 Nguồn đường:

Các con đường dành cho các phương tiện giao thông vận tải như đường bộ dànhcho xe máy, ô tô, đường xe lửa cho tàu hoả, đường thủy, đường hàng không Giaothông vận tải là một trong những nguồn ô nhiễm không khí chính ở đô thị Chúng tạo racác chất ô nhiễm không khí gồm bụi, oxit cacbon (CO, CO2), dioxit lưu huỳnh (SO2),oxit nitơ (NOX), hydrocacbon, tetraetyl chì Bụi sinh ra do cuốn đất cát, bụi đường khilưu thông và bụi sinh ra trong khói thải của xe

4.1 Dựa vào trạng thái vật lý, các chất ô nhiễm được chia thành:

- Rắn: Bụi, khói, phấn hoa, nấm men, nấm mốc, bào tử thực vật…

- Lỏng: Sol lỏng hay khí như sương mù…;

- Khí và hơi: Oxit cacbon (COX), oxit nitơ (NOX), dioxit lưu huỳnh (SO2)…

- Ô nhiễm vật lý: Nhiệt, phóng xạ…

4.2 Dựa vào sự hình thành, chất ô nhiễm được phân thành các loại:

các chất vô cơ như silic, canxi, sắt,… chất hữu cơ như metan…, mồ hóng…

 Chất ô nhiễm thứ cấp: là chất sau khi ra khỏi nguồn sẽ thay đổi cấu tạo hoá

học do tác động quang hoá hay hoá lý Như khí ozon (O3), sunfuarơ (SO3).

4.3 Dựa vào kích thước hạt chất ô nhiễm được chia thành phân tử

(hỗn hợp khí - hơi) và aerosol (gồm các hạt rắn, lỏng) Aerosol được chia thành bụi,khói, sương

 Bụi là các hạt rắn có kích thước từ 5 đến 50 µm

 Khói là các hạt rắn có kích thước từ 0,1 đến 5 µm

 Sương bao gồm các giọt lỏng có kích thước từ 0,3 đến 5 µm và được hình thành

do ngưng tụ hơi hoặc khi phun chất lỏng vào không khí

5.Ô nhiễm không khí do các hoạt động của con người :

5.1 Ô nhiễm không khí do các quá trình đốt nhiên liệu

Trong cuộc sống hằng ngày ta thấy quá trình đốt cháy nhiên liệu xảy ra ở khắpmọi nơi mọi chỗ Người ta phân biệt các nguồn gây ô nhiễm đốt nhiên liệu thành cácnhóm:

- Ô nhiễm do các phương tiện giao thông

- Ô nhiễm do đun nấu

- Ô nhiễm do các nhà máy nhiệt điện

- Ô nhiễm do đốt các loại phế thải đô thị và sinh hoạt (rác thải)

a Các loại khí độc hại do quá trình đốt nhiên liệu

Thành phần nhiên liệu:

+ C → COX

+ N → NOX

+ S → S OX

+ H → H2O

+ Độ tro nhiên liệu W → Bụi – các hóa chất của chì

Nếu cháy không hoàn toàn thì sinh ra (H,C) và anđehyt

Nếu thể tích O2 dư hoặc thiếu → CO, bụi

Trong tất cả các xí nghiệp đều có chất ô nhiễm ( đều có công nghệ đốt)

Các loại nhiên liệu: xăng, dầu (DO, FO), than đá, than củi, trấu, mùn cưa, răm bào, khí

Có 3 loại: rắn, lỏng, khí

Trong quá trình đốt tùy theo thành phần của nhiên liệu, tính chất của nhiên liệu,lượng nhiên liệu tiêu thụ ⇒ thành phần, tính chất, nồng độ của các chất ô nhiễm khác.Ngoài ra: do dây chuyền công nghệ, tay nghề công nhân → ảnh hưởng đến khí ô nhiễm

Khi quá trình cháy không hoàn toàn do thiếu oXy chẳng hạn hoặc do trong khicháy nhiệt độ ngọn lửa bị giảm thấp, một số nguyên tử carbon và hydro không được cấp

đủ năng lượng cần thiết để hình thành các gốc tự do và cho ra các sản phẩm cuối cùngtrong ngọn lửa là CO2 và H2O Như vậy có sự ngừng trệ các phản ứng cháy ở những giaiđoạn cân bằng trung gian và dẫn đến các quá trình sau :

Phát thải các nguyên tử cacbon hoặc kết hợp các nguyên tử cacbon lại với nhauthành muội, khói đen và mồ hóng - than chì

Kết hợp các nguyên tử cacbon với oxy để thành cacbon oxit CO

Kết hợp các nguyên tử cacbon với hidro để tạo thành các hidrocacbon nhẹ và nặng

Phát thải các hydrocacbon đã oxy hóa từng phần (andehyt, axit)

b Tính chất của các chất ô nhiễm

Tùy theo thành phần của nhiên liệu, lượng nhiên liệu và tính chất của nó mà chất ônhiễm có nồng độ, có tính chất và tính tải lượng khác nhau Trong tất cả các nhà máy đểphục vụ cho tất cả các quá trình phục vụ công nghệ nồi hơi cũng như các quá trình sinhhoạt của con người đều có các quá trình đốt của nhiên liệu, đặc biệt trong giao thông vậntải đây là, nguồn ô nhiễm di động với lượng nhiên liệu sử dụng khá lớn, thành phần ,nồng độ, tính chất nhiên liệu giống quá trình trong công nghiệp

Chất ô nhiễm từ ngùôn đốt trong chủ yếu là động cơ ô tô thường gây ô nhiễm khôngkhí một cách trực tiếp và nguy hiểm vì khói thải ngay trên mặt đất trong khu đông người

ở các thành phố

Chất ô nhiễm từ nguồn đốt ngoài chủ yếu là lò nung, lò nhiệt điện có công suất lớnthừơng nằm Xa khu dân cư và thải khói ở độ cao Ngoài ra ở các trung tâm nhiệt điệnhiện đại đều được trang bị các hệ thống Xử lý bụi và khí độc hại (chủ yếu là SO2) trướckhi thải vào khí quyển

5.2 Ô nhiễm không khí do các hoạt dộng công nghiệp

Trong sản xuất công nghiệp do sử dụng nhiều loại dây chuyền công nghệ khác nhau,cùng với việc sử dụng nhiều nguồn nhiên liệu, hóa chất khác nhau nên dẫn đến các chất ônhiễm nhiễm không khí do các hoạt động sản Xuất công nghiệp gây ra rất đa dạng vàphức tạp thành phần, tính chất, nồng độ và mức độ độc hại khác nhau ( thành phần quantâm là bụi và SO2)

Phươngpháp điện

Phươn

g pháp hấp thụ

Phươn

g pháphấpphụ

Phươngpháp xúctác

Phươn

g phápnhiệt

Phươngphápngưng tụ

Lọc: vải, sợi,

hạt, sứ

Lọc điệnkhôLọc điệnướtLọc sương

Lưới thusương

Tháphấpthu:

phunmâm,đệm ,

Thiết bịphảnứng

Lò đốtTháp

hấpphụ vớilớptĩnh,

trần, đệm,

va đập,quán tính,

li tâm, vận

Thiết bịngưngtụ

Hình 1.1 Sơ đồ các phương pháp xử lý khí

6.1 Phương pháp vật lý:

a Phương pháp Aerosol (phương pháp lọc bụi khô)

- Phương pháp Aerosol được xem là phương pháp xử lý bụi khả thi nhất và được ứng

dụng trong việc xử lý hiện nay Phương pháp này đem lại hiệu suất cao và được ứng dụngtrong mọi lĩnh vực về xử lý bụi

- Thiết bị thu hồi bụi khô hoạt động dựa trên các cơ chế lắng khác nhau: trọng lực(các buồng lắng bụi), quán tính (lắng bụi nhờ thay đổi hướng chuyển động của dòng khíhoặc nhờ vào vách ngăn) và ly tâm (các xiclon đơn, nhóm và tổ hợp, các thiết bị thu hồibụi xoáy và động)

- Các thiết bị thu hồi bụi nêu trên chế tạo và vận hành đơn giản, được áp dụng phổbiến trong công nghiệp

- Tuy nhiên hiệu quả thu bụi không phải lúc nào cũng đạt yêu cầu nên chúng thườngđóng vai trò xử lý sơ bộ

b Buồng lắng bụi

- Bụi có kích thướt 100- 200 μm được lắng dưới tác dụng của trọng lực Mặt dù hiệusuất xử lý của phương án này thấp 40-70% nhưng buồng lắng có cấu tạo đơn giản, tiêuthụ ít năng lượng

Hình 1.2 Các buồng lắng bụi

a) Buồng đơn giản nhất b)Buồng nhiều sàn c) Buồng có các vách ngăn

d) Buồng có xích hoặc dây kim loại

*Cấu tạo và nguyên lý làm viêc :

- Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng thường được gọi là cyclone có cấu tạo rất đa dạng,nhưng về nguyên tác cơ bản gồm các bộ phận sau

- Không khí đi vào thiết bị theo ống 1 nối theo phương pháp thân trụ đứng 2 Phầndưới thân trụ có phễu 3 và dưới cùng là ống xả bụi 6 Bên trong thân ống hình trụ có ốngthoát khí sạch 4

- Không khí sẽ chuyển động xoáy ốc bên trong thân ống hình trụ của cyclone và khichạm vào ống đáy hình phễu, dòng khí bị dội ngược trở lên nhưng vẫn giữ được chuyểnđộng xoáy ốc rồi thoát ra ngoài qua ống 4

- Trong dòng chuyển động xoáy ốc, các hạt bụi chịu tác dụng bởi lực ly tâm làm chochúng có xu hướng tiến dần về phía thành ống của thân hình trụ rồi chạm vào đó, mấtđộng năng và rồi rơi xuống đáy phễu Trên ống xả 5 người ta có lắp van 5 để xả bụi

*Ưu điểm:

a. Không có phần chuyển động nên tăng độ bền của thiết bị

b. Có thể làm việc ở nhiệt độ cao (đến 5000C)

c. Thu hồi bụi ở dạng khô

d. Trở lực hầu như cố định và không lớn (250÷1500) N/m2

e. Làm việc ở áp suất cao

f. Năng suất cao, Rẻ

g. Có khả năng thu hồi vật liệu mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt cyclone

h. Hiệu suất không phụ thuộc sự thay đổi nồng độ bụi

- Chế tạo đơn giản

*Nhược điểm:

- Hiệu quả vận hành kém khi bụi có kích thước nhỏ hơn 5 µm

- Không thể thu hồi bụi kết dính.

Có thể phân làm 3 loại sau:

- Thiết bị tinh lọc:hiệu suất > 99%, Cbụi vào < 1 mg/m3, vận tốc lộc < 10 cm/s

- Thiết bị lọc không khí sử dụng trong hệ thống thông gió:Cbụi vào <50mg/m3, vận tốclọc 2,5-3 m/s

- Thiết bị lọc công nghiệp(vải,sợi,hạt, ): Cbụi vào <60g/m 3

*Lọc tay áo

- Khí thải có chứa bụi được cho qua các túi vải lọc Bụi được giữ lại trên bề mặt túivải, còn túi sạch được thoát ra ngoài Phương pháp này cho phép lọc các loại bụi có kíchthước nhỏ từ (2- 10μm) hoặc bụi khô hơn hơn với hiệu suất cao 85-95%

- Tuy nhiên, phương pháp này có trở lực và chỉ dùng được đối với các loại bụi khô,nhiệt độ tương ứng thấp (khoảng 1000C), không bám Hiện nay, đã xuất hiện trên thịtrường loại vải lọc bụi được nhiệt độ trên 8000C)

 Nguyên lý

- Hệ thống này bao gồm những túi vải hoặc túi sợi đan lại, dòng khí có thể lẫn bụiđược hút vào trong ống nhờ một lực hút của quạt li tâm Những túi này được đan lại hoặc

chế tạo cho kín một đầu.Hỗn hợp khí bụi đi vào trong túi, kết quả là bụi đươc giữ lạitrong túi.

- Bụi càng bám nhiều vào các sợi vải thì trở lực do túi lọc càng tăng Túi lọc phải làmsạch theo định kỳ, tránh quá tải cho các quạt hút, làm cho dòng khí có lẫn bụi không thểvào túi lọc Để làm sạnh túi có thể dùng biện pháp rũ túi để làm sạch bụi ra khỏi túi hoặc

có thể dùng các sóng âm truyền trong không khí hoặc rũ túi bằng phương pháp đổi ngượcchiều dòng khí, dùng áp lực hoặc ép từ từ

- Một vài căn cứ để chọn túi lọc là nhiệt độ nung chảy, tính kháng axit hoặc khángkiềm, tính chống mài mòn, chống co và năng suất lọc của từng loại vải Một vài loại sợithường được dùng bao gồm sợi bông, sợi len, nylon, sợi amiang, sợi silicon, sợi thủytinh

- Thiết bị lọc bụi túi vải thường đặt phía sau thiết bị lọc bụi cơ học để giữ lại nhữnghạt bụi nhỏ mà quá trình lọc cơ học không giữ lại được Khi các hạt bụi thô hoàn toàn đãđược tách ra thì lượng bụi trong túi sẽ giảm đi Một vài ứng dụng của túi lọc là trong cácnhà máy xi măng, lò đốt, lò luyện thép và máy nghiền ngũ cốc

9 5

4

3 2

6

4

7

1 8

*Thiết bị lọc sợi

Các thiết bị lọc này được ứng dụng khi nồng độ pha phân tán (0,5÷5)mg/m3 và đượcphân thành các loại sau:

• Các thiết bị loại xơ mỏng:

Loại thiết bị này có thể làm sạch tinh những tinh thể khí lớn khỏi các hạt bụi có kíchthước khác nhau Để thu hồi bụi có độ phân tán cao (0,1÷0,5)µm với hiệu suất lớn hơn99% Người ta sử dụng các thiết bị lọc dạng tấm phẳng hoặc các lớp mỏng vật liệu lọcdạng xơ đường kính nhỏ hơn 5µm Vận tốc lọc từ (0,01÷0,1)m/s Nồng độ bụi ban đầu

>5mg/m3 Loại này không tái sinh được bộ lọc

Bảng 1.1 Bảng so sánh ưu nhược điểm của tưng thiết bị:

Cyclone - Vốn thấp,ít phải bảo trì

- Vốn thấp

- Sinh ra cặn bùn,nước thải.

- Chi phí bảo trì cao donước rò rỉ ăn mòn thiết bị

Lọc tĩnh điện - Hiệu suất lọc cao,tiết kiệm

- Xử lý lưu lượng lớn cháy nổ nếu khí chứ khí và

bụi cháy được

Lọc bụi tay áo - Hiệu suất rất cao

- Có thể tuần hoàn khí

- Bụi thu được ở dạng khô

- Chi phí vận hành thấp,có thểthu bụi dễ cháy

- Tuổi thọ giảm trong môitrường axit,kiềm

- Thay thế túi vải phức tạp

- Hiệu quả thấp với những

loại bụi có kích thước nhỏhơn 20µm

- Chiếm diện tích khá nhiều

CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NO2

I. Giới thiệu :

Nitrogen dioxide (NO2), ở nhiệt độ thường, là khí có màu nâu đỏ, nặng hơn không khí, mùi khó chịu và độc.Ở trạng thái rắn và lỏng, tồn tại ở dạng đime N2O,

không màu, có tính nghịch từ; ở nhiệt độ 21 – 1350C, tồn tại ở dạng hỗn hợp NO2

và N2O4; trên 1350C, ở dạng monpme; tác dụng với nước tạo thành axit nitrơ (HNO2) và axít nitrit (HNO3), tác dụng với dung dịch kiềm tạo thành muối nitrit vàmuối nitrat Khí NO2 vừa có tính oxi hóa vừa có tính khử Là sản phẩm trung giantrong sản xuất axit nitric (HNO3) từ amoniac ( NH3) Có thể nhận biết ở nồng độ 0.12 ppm

II Thành phần, tính chất của tổng quan về khí NO 2

1. Thành phần của tổng quan về khí NO2:

Các oxy nitơ thường viết tắt là NOx phát sinh qua việc đốt cháy các nhiên liệu ở nhiệt độ cao, qua quá trình sản xuất hóa học có sửdụng niơ; Trong tựn hiên,

từ sự oxyhóa nitơcủa không khí do sét, khí núi lửa và các quá trình phân hủy vi sinh vật Trong các NOx thì NO và NO2 được coi là những chất điển hình có thể gây ô nhiễm không khí Các oxit nitơ khác thường tồn tại trong không khí với nồng độ rất nhỏ và không gây lo ngại về ô nhiễm

2 Tính chất vật lý của tổng quan về khí NO2:

NO2 là khí được xem là bền vững ,màu vàng sậm của nó có thể làm giảm tầm nhìn và tạo nên màu nâu đặc trưng bao phủ lên vùng đô thị Nó có độ hấp thụ mạnh đối với các tia cực tím tạo nên ô nhiễm quang hóa học NO2 cũng có thể tạo mưa acid Loại độc tố thường gặp nhất là NO2 (ôxit nitơ) Đó là một trong số những loại chất độc được chú ý nhất vì khi trộn NO2 với hơi nước sẽ tạo thành axít nitric HNO3 và trở thành chất có thể gây hại cho phổi

ra ngoài không khí( do quá trình đốt nhiên liệu trong các động cơ) có thể gây nên nhiều bệnh về dường hô hấp

- Khí NO2 với nồng độ 100 ppm có thể làm chết người và động vật sau vài phút, vớinồng độ 5 ppm có thể gây tác hại cho bộ máy hô hấp sau vài phút tiếp xúc, với nồng độ 0.06 ppm vẫn có thể gây ra bệnh phồi khi tiếp xúc lâu dài

- NO2 là loại khí rất độc đối với sức khỏe con người, độc hơn cả NO Ở nhiệt độ bình thườn, NO2 thường đi kèm với N2O4 tạo nên một hỗn hợp khí màu (nâu) đỏ, khó ngửi và cực độc.Cũng như CO và NO,NO2 tạo liên kết với homoglobin làm giảm hiệu xuất vận chuyển O2 của máu động vật Đối với con người, theo thống kêthì hậu quả nhiễm độc khí NO2 như sau:

+ Nồng độ NO2 là 50 – a00 ppm dưới 1h gây viêm phổi trong 6-8 tuần

+ Nồng độ NO2 là 150 – 200 ppm dưới 1h há hủy dây khí quản, gây tử vong nếu thời gian nhiễm độc kéo dài 3-5 tuần

+ Nồng độ NO2 là 500 ppm hay lớn hơn trong 2-10 ngày thì sẽ tử vong

- Việc hít phải NO2 lẫn trong các hỗn hợp khí đốt xênluloz và nitro xênluloz dẫn tới

tử vong Đã xảy ra sự cố 2 người chết và 5 người hít phải NO2 r/ò rỉ khi phóng tên lửa vượt đại dương Titan II ở Rock Kansas ( Hoa Kì ) vào ngày 24/8/1978 NO2

lỏng được sử dụng trong tên lửa như là chất oxy hóa

- Một số thực vật nhạy cảm với môi trường cũng bị tác hại khi nồng độ khoảng 1 ppm và thời gian tác dụng 1 ngày

- Tuy nhiên người ta cũng phát hiện ra nếu nồng độ NO2 thấp thì nó cũng có lợi và

nó không phải là tác nhân gây ô nhiễm

- Cơ chế hóa sinh cụ thể giải thích tính độc của NO2 vẫn chưa được làm rõ Người

ta cho rằng có thể một số hệ enzim có tế bào bị phá hủy bởi NO2

- Các chất như SO2, NO, NO2, N2O4 … do con người thải ra hằng ngày là nguồn ônhiễm chủ yếu gây lắng đọng acid trong bầu khí quyển Chúng có thể kết hợp với khói hay bụi để tạo thành bụi acid lưu lại trong khí quyển Chúng có thể nhận nguyên tử oxygen trong khí quyển và sau đó có thể hoà tan vào nước mưa tạo acidsulfuric H2SO4 và acid nitric HNO3, rơi xuống ở dưới dạng các trận “mưa acid”,

có tác động xấu đến sức khỏe con người nói riêng cũng như là đời sống sinh vật nói chung

4. Nguồn gốc phát sinh

a/ Tự nhiên:

- Do các hiện tượng tự nhiên gây ra: núi lửa, cháy rừng.Tổng hợp các yếu tố gây ô nhiễm có nguồn gốc tự nhiên rất lớn nhưng phân bố tương đối đồng đều trên toàn thế giới, không tập trung trong một vùng Tong quá trình phát triển, con người đã thích nghi với các nguồn này.

b/ Công nghiệp:

- Đây là nguồn gây ô nhiễm lớn nhất của con người, các quá trình gây ô nhiễm là quá trình đốt các nhiên liệu hóa thạch: than, dầu, khí đốt tạo ra : CO2, CO, SO2,

NO2, các chất hữu cơ chưa cháy hết: muội than, bụi, quá trình thất thoát, rò rỉ trên

ây truyền công nghệ, các quá trình vận chuyển các hóa chất bay hơi, bụi

Đặc điểm: nguồn công nghiệp có nồng độ chất độc hại cao, thường tập trung trongkhông gian nhỏ Tùy thuộc vào quy trình công nghệ, quy mô sản xuất và nhiên liệu sử dụng thì lượng chất độc hại và loại chất độc hại khác nhau

Các nguồn thải khá nhiều của NO2 là động cơ đốt trong, trạm nhiệt điện và đến một độ thấp hơn là nhà máy bột giấy Butan nóng, gas và bếp lò cũng là nguồn…

c/ Giao thông vận tải:

- Đây là nguồn gốc gây ô nhiễm lớn đối không khí đặc biệt ở khu đô thị và khu đông dân cư Các quá trình tạo ra các khí gây ô nhiễm là quá trình đốt nhiên liệu động cơ: CO, CO2, SO2,NO2, Pb CaC1 bụi đất đá cuốn theo trong quá trình di chuyển Nếu xét trên từng phương tiện thì nông độ ô nhiễm tương đối nhỏ nhưng nếu mật độ giao thông lớn và quy hoạch địa hình, đường xá không tốt thì sẽ gây ô nhiễm nặng cho hai bên đường

d/ Sinh hoạt:

- Là nguồn gây ô nhiễm tương đối nhỏ, chủ yếu là các hoạt động đun nấu sử dụng nhiên liệu đặc biệt gây ô nhiễm cục bộ trong một hộ gia đình hoặc một vài hộ xung quanh tác nhân chủ yếu là: CO, bụi,…

5 Các phương pháp xử lý NO2 :

Hình 2: ph ươ ng pháp x lý khí th i NO2 ử ả

a/ Phương pháp hóa học:

- Các phương pháp xử lý khí NO2:

+ Khử xúc tác chọn lọc với chất khử ở đây là ammoniac (SCR)

+ Amoniac là chất khử có khả năng phản ứng chọn lọc với các chất như: NO và +

NO2 ở nhiệt độ cao trên khoảng 2320C Quá trình khử được thực hiện trên bề mặt xúc tác theo phản ứng sau :

Một số chất xúc tác dùng trong quá trình này :

+ Kim loại qúy : Pt, Ro, Pt-Ro, Pt/Al2O3, nhiệt độ làm việc ở khoảng 200-3000C

+ Oxit kim loại : Fe2O3/Cr2O3, V2O5/TiO2, nhiệt độ làm việc ở khoảng 300-4500C

+ Zeolit : nhiệt độ làm việc ở 300-6000C.

* Ưu điểm : hiệu quả xử lý cao

* Nhược điểm : cần phải gia nhiệt dòng khí trước khi đưa vào hệ thống xử lý

b/ Phương pháp vật lý của tổng quan về khí NO 2 :

- Xử lý khí với nhiệt độ cao: Bản chất của quá trình xúc tác này là để làm sạch khí

và thực hiện các tương tác hóa học nhằm để chuyển hóa các chất độc thành sản phẩm khác có sự có mặt của chất xúc tác đặc biệt

- Khử oxit nito có chất xúc tác và nhiệt độ cao: Quá trình này diễn ra khi tiếp xúc NOx với khí khử trên bề mặt tiếp xúc

- Chất khử là metan, khí tự nhiên, khí than hoặc khí dầu mỏ, CO, H2, hoặc hỗn hợp nito-hydro

- Hiệu quả khử NO2 phụ thuộc vào hoạt tính của xúc tác Xúc tác trên cơ sở plaitn kim loại khi vận tốc thể tích của khí (2-12)x104 l/h cho phép đạt nồng độ còn lại trong khí của NOx 5×10-4 – 5×10-2 % thể tích

- Bản chất của quá trình khử được biểu diễn bằng phản ứng sau :

NO2 + CH4 −> N2 + CO2 + 2 H2O

2 NO2 + 4 CO −> N2 + 4CO

- Trên thực tế dùng khí tự nhiên do dễ kiếm và giả thành rẻ…

c/ Phương pháp sinh học của tổng quan về khí NO2:

- Trong việc kiểm soát ô nhiễm không khí, bể xử lý khí thải bằng phương pháp sinh học đơn giản được sử dụng để tiêu thụ các chất ô nhiễm trong dòng khí bị nhiễm bẩn Phần lớn, thì các hợp chất đều bị phân hủy dưới sự tác dụng của vi sinh vật trong những điều kiện nhất định, nhưng cũng có một số vi sinh vật có thể phân hủy được cả các chất vô cơ như một số chất: hydrogen sulfit và nitrogen oxit

- Lợi ích đầu tiên của việc ứng dụng vào phương pháp xử lý sinh học này là chi phí.Vốn đầu tư của việc lắp đặt một thiết bị phản ứng sinh học chỉ chiếm một phần sovới các trang thiết bị khác Chi phí vận hành của phương pháp này cũng thường ít hơn đáng kể so với các trang thiết bị khác Các thiết bị nhiệt và xúc tác thường tiêutốn một lượng lớn nhiên liệu trong khi các hệ thống xử lý sinh học chỉ sử dụng một lượng nhỏ điện năng để chạy hai hay ba motor nhỏ

- Sử dụng phương pháp sinh học để xử lý khí thải không phát thải chất ô nhiễm, sảnphẩm của các thiết bị phản ứng sinh học tiêu thụ hydrocacbon là nước và cacbon dioxit (CO2) Do đó, quy trình xử lý này còn được gọi là quy trình xử lý “xanh”,

trong khi các giải pháp xử lý khác có đốt cháy nhiên liệu có thể phát thải nitơ oxit (NOx), sunfua dioxit (SO2) và cacbon monoxit (CO).

Pha khí (hơi hay lỏng) xuyên qua các lỗ, khe chóp, khe lưới,hay khe xupap sụcvào pha lỏng trên đĩa Để phân phối đều chất lỏng người ta dùng tấm ngăn điều chỉnhchiều cao mức chất lỏng trên đĩa

+ Ưu điểm: Hiệu suất truyền khối cao, hoạt động ổn định, làm việc với chất lỏngbẩn, ít tiêu hao năng lượng.

+ Nhược điểm: cấu tạo hức tạp, trở lực lớn, nặng

2a.Tháp mâm lỗTháp đĩa lưới hình trụ, bên trong có nhiều đĩa, có

lỗ tròn, hoặc rảnh Chất lỏng chảy từ trên xuống qua

các ống chảy chuyền Khi đi từ dưới lên qua các lỗ

hoặc rảnh đĩa Đĩa có thể lấp cân bằng hoặc xuyên

một góc với độ dóc 1/45- 1/50

+ Ưu điểm: chế tạo đơn giản, vệ sing dễ dàng, trở lực ít hơn tháp chớp, ít tốn kimloại hơn tháp chớp

+ Nược điểm: yêu cấu lấp đặt cao, mâm lấp phải rất phẳn

b.Tháp đĩa không có ống chảy chuyền

Trong trường hợp này khí và lỏng cùng chảy

qua một lỗ trên đĩa, vì vậy không có hiện

tượng giảm chiều cao chất lỏng trên đĩa như

trong các loại tháp có ống chảy chuyền, và

tất cả bề mặt đĩa dều làm việc, nên hiệu quả

của đĩa cao hơn Vì vậy trong những năm

gần đây loại tháp này được sử dụng rộng rải

Tháp đĩa không có ống chảy chuyền cũng có

nhiều loại nhưng chủ yếu có hai loại: đĩa lỗ

và đĩa rảnh Đĩa lỗ được cấu tạo bởi các tấm ngăn và tấm phẳng, trên có nhiều lỗ trònđược bố trí đều Lỗ có đường kính 2-8mm phụ thuộc vào chất lỏng Tháp đĩa rãnh là đĩagồm nhiều thanh hoặc là nhiều ống ghép lại với nhau tạo thành các khe hở 3-4mm ngoài

ra đĩa còn có cấu tạo hình sống, trên có lỗ Các sống gần nhau hợp thành góc 900 Hơi đi

từ dưới lên qua lỗ ở phần sống lồi, còn lỏng đi từ trên xuống qua phần sống lõm

6.2Tháp phun

Loại này gồm thân và 1 ống vòi phun

2 Những hạt chất lỏng sẻ được phun ra và

tiếp xúc với dòng khí đi từ dưới lên và quá

trình hấp thụ xảy ra Loại thiết bị này không

phù hợp với các loại khí khó hoà tan

Ngoài ra còn có những loại hấp thu cơ

học Chất lỏng bắn ra trong các phễu, ở đó khí

sẻ đươc tiếp xúc với chất lỏng và có quá trình

hấp thụ Khí chuyển động qua thiết bị theo đường ngoằn ngoèo giữa các bậc Chất lỏngchảy từ trên xuống và lấy ra ở đáy Bộ phận bắn tung chất lỏng được gắn vào một trụcquay, có tác dụng trì hoãn sự chảy của chất lỏng trong phễu, tạo khả năng tiếp xúc tốt vớipha khí

+ Ưu điểm: Tháp hấp thụ rỗng được thiết kế để dòng khí chuyển động theo tuyếnđặc biệt và vòi phun đặt dọc theo chiều cao tháp có thể đạt hiệu quả hấp thụ rất cao.

+ Khuyết điểm: yêu cấu lấp đặt cao, mâm lấp phải rất phẳn

6.3Tháp đệm

Cấu tạo gồm: thân tháp rỗng bên trong đổ đầy đệm làm từ vật liệu khác nhau (gỗ, nhựa, kim loại, gốm, ) với những hình dạng khác nhau (trụ, cầu, tấm, yên ngựa, lò xo, );lưới đỡ đệm, ống dẫn khí và lỏng vào ra Để phân phối đều lỏng lên khối đệm chứa trong tháp, người ta dùng bộ phận phân phối dạng: lưới phân phối (lỏng đi trong ống – khí ngoài ống; lỏng và khí đi trong cùng ống); màng phân phối, vòi phun hoa sen (dạng trụ, bán cầu, khe); bánh xe quay (ống có lỗ, phun quay, ổ đỡ);

Các phần tử đệm được đặc trưng bằng: đường kính d, chiều cao h, bề dày δ Đối với đệm trụ, h = d chứa được nhiều phần tử nhất trong 1 đơn vị thể tích

- Khối đệm được đặc trưng bằng các kích thước: bề mặt riêng a (m2/m3); thể tích tự do ε (m3/m3); đường kính tương đương d(tđ) = 4r(thủy lực) = 4.S/n = 4 ε/a; tiết diện tự do S (m2/m3)

Khi chọn đệm cần lưu ý: thấm ướt tốt chất lỏng; trở lực nhỏ, thể tích tự do và và tiết diện ngang lớn; có thể làm việc với tải trọng lớn của lỏng và khí khi ε và S lớn; khối

lượng riêng nhỏ; phân phối đều lỏng; có tính chịu ăn mòn cao, rẻ tiền, dễ kiếm Để làm việc với chất lỏng bẩn nên chọn đệm cầu có khối lượng riêng nhỏ.

*Ưu – nhược điểm - ứng dụng

+Ưu điểm: cấu tạo đơn giản; trở lực theo pha khí (hoạt động ở chế độ màng/quá độ) nhỏ

+Nhược điểm: hoạt động kém ổn định, hiệu suất thấp; dễ bị sặc; khó tách nhiệt, khó thấm ướt

+Ứng dụng:

- Dùng trong các trường hợp năng suất thấp: tháp hấp thụ khí, tháp chưng cất,

- Dùng trong các hệ thống trở lực nhỏ (như hệ thống hút chân không, )

6.4Tháp màng

Bề mặt tiếp xúc pha là bề mặt chất lỏng chảy thành màng theo bề mặt vật rắnthường là thẳng đứng Bề mặt vật rắn có thể là ống, tấm song song hoặc đệm tấm

a. Tháp màng dạng ống:

Có cấu tạo tương tự thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống

chùm, gồm có ống tạo màng được giữ bằng hai vĩ ống ở hai

đầu, khoảng không giữa ống và vỏ thiết bị để tách khi cần

thiết Chất lỏng chảy thành màng theo thành ống từ trên

xuống, chất khí (hơi) đi theo khoảng không gian trong màng

chất lỏng từ dưới lên

b. Tháp màng dạng tấm phẳng:

Các tấm đệm đặt ở dạng thẳng đứng được làm từ những vật liệu khác nhau (kimloại, nhựa, vải căng treo trên khung ) đặt trong thân hình trụ Để đảm bảo thấm ướt đềuchất lỏng từ cả 2 phía tấm đệm ta dùng dụng cụ phân phối đặc biệt có cấu tạo răng cưa

c. Tháp màng dạng ống khi lỏng và khí đi cùng chiều:

Cũng có cấu tạo từ các ống cố định trên 2 vỉ, khí đi qua thân gồm các ống phânphối tương ứng đặt đồng trục với ống tạo màng Chất lỏng đi vào ống tạo màng qua khegiữa 2 ống Khi tốc độ khí lớn sẽ kéo theo chất lỏng từ dưới lên chuyển động dưới dạngmàng theo thành ống tạo màng Khi cần tách nhiệt có thể cho tác nhân lạnh đi vàokhoảng không gian giữa vỏ và ống Để nâng cao hiệu suất người ta dùng thiết bị nhiềubậc giống nhau

-Thủy động lực trong thiết bị dạng màng:

+ Khi Re < 300 – chảy màng , bề mặt pha nhẵn trơn

+ Khi 300 < Re < 1600 – chảy màng bắt đầu có gợn sóng

+ Khi Re > 1600 – chảy rối

Khi có dòng khí chuyển động ngược chiều sẽ ảnh hưởng lớn đến chế độ chảycủa màng Khi đó, do lực ma sát giữa khí và lỏng sẽ có cản trở mạnh của dòng khí làm bềdày màng tăng lên, trở lực dòng khí tăng Tiếp tục tăng vận tốc dòng khí sẽ dẫn đến cânbằng giữa trọng lực của màng lỏng và lực ma sát và dẫn đến chế độ sặc (nhiều khi phakhí chỉ 3-6m/s đã xảy ra sặc) Khi tốc độ vượt qua tốc độ sặc sẽ làm kéo chất lỏng theo pha khí ra ngoài

- Ưu và nhược điểm của tháp màng:

+ Ưu:

- trở lực theo pha khí nhỏ

- có thể biết được bề mặt tiếp xúc pha (trong trường hợp chất lỏng chảy thành màng)

- có thể thực hiện trao đổi nhiệt

+ Nhược:

- năng suất theo pha lỏng nhỏ

- cấu tạo phức tạp, khi vận hành dễ bị sặc

+ Ứng dụng:

- trong phòng thí nghiệm

- trong trường hợp có năng suất thấp

CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ

I.Thiết minh quy trình công nghệ:

Khí xử lý khí NO2 được lấy từ các nhà máy đốt nhiên liệu hóa thạch sẽ được thu lạirồi sau đó dùng quạt thổi khí vào tháp đệm Dung dịch dùng hấp thụ là NaOH Tháp đệmlàm việc nghịch chiều: dd NaOH được bơm lên bồn cao vị mục đích là để ổn định lưulượng, từ đó cho vào tháp từ trên đi xuống, hỗn hợp khí được thổi từ dưới lên và quá trìnhhấp thụ xảy ra

Hấp thụ xảy ra trong đoạn tháp có bố trí Hỗn hợp khí trơ đi ra ở đỉnh tháp sẽ đượccho đi qua ống khói để phát tán khí ra ngoài không gây ảnh hưởng đến công nhân

Dung dịch sau hấp thụ ở đáy tháp được cho ra bồn chứa Tại đây, dung dịch lỏngnày sẽ được xử lý để sao cho nồng độ của nước thải đạt được nồng độ cho phép để có thểthải ra môi trường

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THÁP HẤP THỤ

I. Số liệu thiết kế ban đầu:

• Nhiệt độ làm việc của tháp: 25

• Nhiệt độ của dung dịch NaOH: 25

• Áp suất: Pt = 1atm = 101325Pa