nguyên tắc thiết kế hệ thống xử lý nước thải

0.1 Giới thiệu Chất nhiễm khơng khí (CON) sơ cấp thứ cấp Primary and Secondary Gaseous Contaminants CON sơ cấp - Primary Gaseous Contaminants • SO2 H2SO4 • NO NO2 • CO hợp chất hữu ơxi hóa chưa hồn tồn (vd: PAH) • VOCs (Volatile organic compounds) hợp chất hữu khác • HCl HF • H2S tất hợp chất lưu huỳnh có tính khử (mercaptans, sulfides) • NH3 CON thứ cấp - Secondary Gaseous Contaminants • NO2 • Ozone chất ôxi quang (photochemical oxidants) • H2SO4 Sulfur Dioxide Sulfuric Acid • 94% - 95% (V) thành phần lưu huỳnh nhiên liệu sau cháy chuyển hóa thành SO2 H2SO4 • 1%-2% (V) SO2 phát thải chuyển hóa thành H2SO4 Các oxit nitơ khí thải Nitrogen Oxides Nitric Oxide (NO) Nitrogen Dioxide (NO2) Ammonia (NH3) Được phát thải sơ cấp từ nguồn ô nhiễm khơng khí có nguồn gốc thiên nhiên Phát thải ttừ sản xuất cơng nghiệp có sử dụng chất amôn, vd: NH4OH, NH4Cl Là chất ô nhiễm thứ cấp hình thành từ số hệ thống kiểm sốt NOx (NOX control systems) Các hợp chất oxi hóa chưa hồn tồn khí thải Partially Oxidized Compounds Oxyt cacbon: CO Các chất hữu ơxi hóa chưa hồn tồn: nhóm PAH Các hợp chất hữu bay hơiVOCs VOCs thành phần hữu (có nguyên nhiên liệu) bay q trình sản xuất công nghiệp VOCs tham gia vào phản ứng quang hóa phát thải vào khí VOCs gây cháy nổ, mùi, ảnh hưởng đến sức khỏe Đa số hợp chất hữu diện khí thải VOCs Bảng 1.Các hợp chất hữu nguy hại Organic HAP Compounds Table 1-2 Example Organic HAP Compounds Compound CAS Number Compound CAS Number Aceetaldehyde 75070 Ethylene oxide 75218 Acetonitrile 75058 Ethylene glycol 107211 Acrolein 107028 Formaldehyde 50000 Acrylonitrile 107131 Hexane 110543 Compound CAS Number Phosgene 75445 Phthalic anhydride 85449 Styrene 100425 Tetrachloroethylene 127184 Aniline 62533 Methanol 67561 Toluene 108883 Benzene 71432 Methylene chloride 75092 2,4 Toluene diisocyanate 584849 13, Butadiene 106990 78933 1,2,4 Trichlorobenzene 120821 Carbon disulfide Chlorobenzene 75150 Methyl ethyl ketone Methyl isocyanate Chloroform Ethyl benzene 624839 108907 Naphthalene 91203 67663 Nitrobenzene 98953 100414 Phenol Trichloroethylene 79016 Xylenes 95476 108952 (Nguồn: EPA) HCl HF Được phát thải từ trình đốt công nghiệp, thành phần nguyên liệu trình có chứa hợp chất cho hữu flo hữu HCl HF có mặt thành phần khí thải q trình khai khống cơng nghiệp tinh luyện khống quặng 100% thành phần Clo Flo nhiên liệu chuyển hóa thành HCl HF khí thải H2S hợp chất lưu huỳnh có tính khử khí thải Hydrogen Sulfide, H2S Methyl Mercaptan, CH3SH Dimethyl Sulfide, (CH3)2S Dimethyl Disulfide, (CH3)2S2 10 Căn pháp lý kiểm soát ONKK Giới hạn phát thải: nồng độ chất ô nhiễm dòng khí thải (qua ống khói) khơng cao nồng độ tối đa cho phép quy chuẩn kỹ thuật quốc gia khí thải tương ứng: •QCVN 19: 2009/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia khí thải cơng nghiệp bụi chất vơ •3 QCVN 20: 2009/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia khí thải cơng nghiệp số chất hữu •4 QCVN 21: 2009/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia khí thải cơng nghiệp sản xuất phân bón hóa học •5 QCVN 22: 2009/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia khí thải cơng nghiệp nhiệt điện •6 QCVN 23: 2009/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia khí thải công nghiệp sản xuất xi măng 11 Thiết bị hấp thụ - tháp phun rỗng Tháp rỗng (scrubber) Thiết bị hấp thụ- tháp mâm Tháp mâm (tray tower) Thiết bị hấp thụ- tháp đệm Tháp đệm(packing tower) Các dạng vật liệu đệm thường dùng Raschig™ ring Pall ring Intalox saddle Berl saddle Tellerette™ Ưu điểm tháp đệm Tháp đệm sử dụng phổ biến, vì: •Diện tích tiếp xúc lớn •Kết cấu đơn giản •Chịu ăn mòn tốt •Hiệu xử lý cao Chế độ dòng chảy •Ngược dòng (countercurrent) •Xi dòng (concurrent) •Dòng chảy ngang (crossflow) Liquid sprays Packing Ứng dụng phương pháp hấp thu xử lý khí thải 16 Một số ứng dụng  Hấp thu khí SO2  Hấp thu khí H2S  Hấp thu oxit nitơ (NOx)  Hấp thu HF  Hấp thu Cl2 HCl  Hấp thu oxit cacbon (COx)  (Xử lí dioxit cacbon) Tài liệu tham khảo: Kỹ thuật xử lý chất thải công nghiệp PGS.TS NguyễnVăn Phước 17 Hấp thụ khí SO2 Phương pháp hấp thu áp dụng để xử lý SO2 khí thải có nồng độ 10% SO2 (100.000 ppm) Quá trình khử SO2 khí thải Flue gas desulfurization - FGD FGD: áp dụng để xử lý SO2 khí thải có nồng độ 0,2% SO2 (2.000 ppm) 18 Hấp thụ khí SO2  Hấp thu SO2 nước  Hấp thu SO2 huyền phù CaCO3 - FGD  Hấp thu SO2 dung dòch soda Na2CO3  Hấp thu SO2 dung dòch amoniac (dd sunfit – bisunfit amon)  Hấp thu SO2 oxit – hydroxit magiê  Hấp thu SO2 oxit kẽm 19 Hấp thu SO2 nước SO2 + H2O H+ + HSO3-  Độ hòa tan SO2 nước thấp  Lưu lượng nước lớn + thể tích thiết bò hấp thụ lớn  Để loại SO2 khỏi dung dòch thực cách đun nóng đến 100oC  Chi phí nhiệt trình lớn 20 Hấp thu SO2 huyền phù CaCO3 SO2 + H2O CO2 + H2O CaCO3 + H2SO3 2CaSO3 + O2 CaSO4 + H2O FGD H2SO3 H2CO3 CaSO3 + H2CO3 2CaSO4 CaSO4.2H2O Các phản ứng diễn phụ thuộc thành phần độ pH huyền phù 21 Hấp thu SO2 huyền phù CaCO3  Thiết bị lọc ướt (dùng trình hấp thụ)-Wet scrubber - có hiệu suất xử lý thấp hạt bụi nhỏ 5µm  Tuy nhiên, đồng thời với việc xử lý SO2, thiết bị có hiệu xử lý cao hạt bụi có đường kính lớn 5µm dòng khí thải 22 Hấp thu halogen Cl-, F- (HCl / Cl2 /HF) •Clo : sử dụng dung dịch kiềm •HCl : dùng nước để thu hồi axít, trung hòa dd kiềm •Flo: dd kiềm, dd muối amoni, dd cacbonat kali 23 Hấp thu Halogen Cl-, F- (HCl / Cl2 /HF) 2NaOH + Cl2 2Ca(OH)2 + Cl2 = NaCl + NaOCl + H2O = Na2CO3 + Cl2 +H2O CaCl2 + Na(OCl)2 + H2O = NaCl + NaOCl + CO2 + H2O  Dung dòch NaOH dùng với hàm lượng 100-150g/l, huyền phù Ca(OH)2:100-110g/l  Hiệu xử lí đạt 70-90%  Dùng dung dòch NaOH Na2CO3 hiệu tăng đến 90- 98% 24 ... khí cần xử lý  Xác đònh đường ống, quạt hút, kích thước thiết bò xử lý, tính giá thành : Lưu lượng khí thải trung bình tỉ lệ lưu lượng khí thải cao - thấp (peak flow rates) Lưu lượng khí thải trung... mơi trường khí thải nhiễm cần nghiên cứu đánh giá lại 14 0.2 Tổng quan nguyên tắc xử lý khí nhiễm Control Techniques for Gaseous Contaminants Du My Le 15 Các thông số cần biết thiết kế XLKT Đặc... hút/thổi) Dòng khí thải qua phận có xuất tương tác kim loại kim loại dây chuyền sản xuất Khí thải từ bề mặt gia nhiệt (Hot surfaces) Khí thải từ hệ thống có thiết bị điều khiển, thiết bị đo đạc