thiết kế hệ thống xử lý bụi và nicotine trong khí thải nhà máy thuốc lá

Theo tính chất thấm ướt các vật thể rắn được chia thành 3 nhómsau:  Vật liệu háo nước: dễ thấm ướt như canxi, thạch anh, silicat,khoáng oxi hoá, halogen các kim loại kiềm…  Vật liệu kị

MỤC LỤC

Sấy Lên men Hấp Phối chế Gia liệu

Làm dịu Thái sợi

Cuốn điếu Đóng bao

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT

THUỐC LÁ



1.1 QUI TRÌNH SẢN XUẤT THUỐC LÁ

Công nghệ chế biến thuốc lá được chia làm 3 công đoạn chính

ở 3 phân xưởng : phân xưởng chế biến, phân xưởng sấy và phânxưởng cuốn điếu

1.1.1. Sấy

Một số nguyên nhân làm cho màu thuốc lá xấu đi là do độ ẩmtrong thuốc tăng lên tạo điều kiện cho các enzyme oxy hoá hoạtđộng, quá trình oxy hoá hoạt động mạnh tạo sản phẩm tối màu

Thuốc sấy lại ở nhiệt độ 90-95 0C trong thời gian 30 phút bằngkhông khí nóng Sau khi sấy độ ẩm còn lại 8-12%, giữ được màu sắccủa thuốc, tiêu các loại nấm mốc, côn trùng

1.1.2. Lên men

Quá trình này nhằm tạo mùi vị thích hợp, giảm vị đắng, tínhkích thích, hương thơm được tăng cường, nâng cao độ bền hoá lýcủa thuốc lá

Quá trình lên men 20-30% glucide thuỷ phân, lượng đườngtăng, protein giảm nhiều, Nicotine giảm 1-3%, lượng dầu thơm giảm17-18%, nhưng chỉ số este tăng, pectin phân huỷ nhiều, giảm khảnăng hút ẩm

Quá trình lên men ở nhiệt độ 50 0C , độ ẩm 60-65%, thời gian12-15 ngày:

 Giai đoạn 1: nâng cao nhiệt độ thuốc lá đến nhiệt độ qui định

 Giai đoạn 2: giữ nhiệt độ ổn định để quá trình hoá học, sinh học tiếnhành mạnh

 Giai đoạn 3: làm nguội đến nhiệt độ bình thường 25 0C.Sau khi lên men sợi thuốc phải đạt yêu cầu cảm quan sau:

 Hương thơm bộc lộ rõ ràng, không có mùi hăng

 Màu sắc thuốc lá chuyển tốt hơn, độ bóng tăng lên

Căn cứ vào chất lượng thuốc của loại cần sản xuất mà qui định

tỷ lệ phối chế giữa các cấp nguyên liệu Các loại thuốc đem phốichế được trộn đều, rũ tơi để đảm bảo đồng nhất về chất lượng mẻthuốc

1.1.5. Làm dịu - thái sợi

Trước khi đem thái sợi thuốc lá được làm dịu bằng cách phunnước hay cho hơi ẩm đi qua nhằm làm tăng tính đàn hồi và đảmbảo độ ẩm 17-18% thích hợp cho việc thái sợi Thái sợi tuỳ theo loạithuốc mà có cỡ thái sợi khác nhau Yêu cầu khâu thái sợi phải đồngđều, tơi, ít vụn, nát

1.1.6. Cuốn điếu

Yêu cầu giấy cuốn mỏng (1m2 nặng 20-22g) trắng, phẳng,bóng, nhẵn Cùng với việc cuốn điếu, máy cũng đồng thời dán vàsấy khô hồ, in nhãn và cắt thành từng điếu

Điếu thuốc phải đạt yêu cầu: đều đặn, độ chặt vừa phải, haiđầu bằng mép dán hồ phẳng chắt, giấy không bị rách, bản in rõ

1.2 CÁC CÔNG ĐOẠN SẢN XUẤT PHÁT SINH KHÍ THẢI

1.2.1 Khu chế biến cọng

Bụi,Bụi,Bụi,

Nguyên liệu thuốc

Xắt

Làm tơi và làm ẩm

Làm tơi và làm ẩm

1.2.2 Khu chế biến sợi

1.2.3 Khu vấn ghép đầu lọc

Các máy vấn ghép đầu lọc→ bụi mùi

Chương 2

Bụi,Bụi,Bụi,

Bụi

Bụi,

Bụi,

 Nhóm Alkaloid : là nhóm chứa các bazơ có Nitơ

 Nhóm các chất thơm : chủ yếu là các muối của acid malic,acid camphoric, muối nicotin, nhựa, dầu thơm

 Nhóm glucid : đường, tinh bột, xenlulose, pentozane, tuynhiên trong quá trình chế biến thuốc lá các glucid bị biến đổikhá nhiều

 Các acid hữu cơ: acid malic, acid suxinic, acid fumaric, acidoxalic

 Các chất khoáng: canxi, kali, magie tồn tại trong thành phầncủa các muối hữu cơ

Trong quá trình gia công nguyên liệu ,thành phần hoá học củathuốc lá thay đổi khá nhiều Hầu hết các nhóm chất hữu cơ có trongthành phần của nó đều thay đổi cả về số lượng lẫn chất lượng Tuynhiên chất gây ô nhiễm mùi và có tính độc hại cao trong sản xuấtthuốc lá là nhóm Alkaloid, có Nicotine là chủ yếu Ngoài ra còn cónhững chất như Nicotelin, nicotein, nicotimin…chiếm môt lượng rất

bé Chính vì vậy mà thành phần khí thải của nhà máy sản xuấtthuốc lá chủ yếu là bụi và Nicotine

2.2 TÍNH CHẤT VẬT LÝ – HOÁ HỌC

2.2.1 Tính chất của bụi

Bụi là một tập hợp nhiều hạt, có kích thước khác nhau (khoảngmột phân tử đến kích thước nhìn thấy được), tồn tại lâu trong không

khí dưới dạng bụi bay, bụi lắng và các hệ khí có nhiều pha: hơi,khói, mù

Dòng khí ô nhiễm đầu vào nhiễm bụi có kích thước dưới 5 μmchiếm 30 – 40%, với nồng độ trong không khí là 50 mg/m3

Theo kích thước hạt, bụi trong không khí được phân thành cácloại sau:

 Bụi thô, cát bụi (grit): các hạt bụi rắn có δ > 75 μm

Do các hạt bụi công nghiệp có hình dáng rất khác nhau (dạng cầu,dạng hạt, dạng sợi) nên nếu cùng một khối lượng thì hạt cũng sẽlắng với các vận tốc khác nhau, hạt càng giống hình cầu thì sẽ dễdàng lắng hơn Các kích thước lớn nhất và nhỏ nhất của một khốihạt bụi đặc trưng cho khoảng phân bố độ phân tán của chúng

2.2.1.2 Tính kết dính

Các hạt bụi có xu hướng dính vào nhau, với độ kết dính cao thìbụi có thể dẫn đến tình trạng nghẹt một phần hay toàn bộ thiêt bịtách bụi Hạt bụi càng mịn thì chúng càng dễ bám vào bề mặt thiết

bị Với những khối bụi có 60-70% số hạt bé hơn 10 µm thì rất dễ dẫnđến dính bết, còn khối bụi có nhiều hạt trên 10 µm thì dễ trở thànhtơi xốp

2.2.1.3 Độ mài mòn

Độ mài mòn của bụi được đặc trưng bằng cường độ mài mònkim loại khi cùng vận tốc dòng khí và cùng nồng độ bụi Nó phụthuộc vào độ cứng, hình dáng, kích thước, khối lượng hạt bụi

2.2.1.4 Độ thấm ướt

Độ thấm ướt của bụi có ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc củathiết bị tách bụi kiểu ướt, đặc biệt khi làm việc ở chế độ tuần hoàn.Các hạt phẳng dễ thấm ướt hơn các hạt có bề mặt gồ ghề bởi vìchúng có thể bị bao phủ một lớp vỏ khí hấp phụ làm trở ngại sự thấmướt Theo tính chất thấm ướt các vật thể rắn được chia thành 3 nhómsau:

 Vật liệu háo nước: dễ thấm ướt như canxi, thạch anh, silicat,khoáng oxi hoá, halogen các kim loại kiềm…

 Vật liệu kị nước: khó thấm ướt như graphit, than, lưu huỳnh…

 Vật liệu hoàn toàn không thấm ướt: paraffin, teflon, bitum…

2.2.1.5 Độ dẫn điện

Chỉ số này được đánh giá theo chỉ số điện trở suất của lớp bụi

và phụ thuộc vào tính chất của từng hạt bụi riêng lẽ (độ dẫn điện bềmặt và độ dẫn điện trong, kích thước, hình dạng ) cấu trúc lớp hạt

và các thống số của dòng khí Chỉ số này ảnh hưởng rất lớn đến khảnăng làm việc của các bộ phận lọc điện Dấu của các hạt bụi tíchđiện phụ thuộc vào phương pháp tạo thành, thành phần hoá học, cảnhững tính chất vật chất mà chúng tiếp xúc Chỉ tiêu này có ảnhhưởng đến hiệu quả tách chúng trong các thiết bị lọc khí (bộ táchbụi ướt lọc), đến tính nổ và bết dính của các hạt

2.2.2 Tính chất của Nicotine

Nicotine là một alkaloid (bazơ gốc Nitơ) được tạo thành từ các

dị vòng piridin và pirrolidin, thuộc nhóm Pyridine

Nicotine có nhiều trong lá của cây thuốc lá ,Nicotine chiếm 0,3đến 5% của cây thuốc lá khô, được tổng hợp sinh học từ gốc và tíchluỹ trên lá Năm 1828, Possel và Reimann tách được Nicotine từ câythuốc lá Nicotine được sử dụng làm thuốc trừ sâu trong nôngnghiệp và sản xuất thuốc lá

2.2.2.1 Tính chất vật lý

Công thức cấu tạo như sau:

Tính tan Tan nhiều trong nước và dung môi

hữu cơ

Nicotine dễ dàng thẩm thấu qua da Như các số liệu vật lý thểhiện, Nicotine dạng bazơ tự do sẽ cháy ở nhiệt độ thấp hơn điểm sôicủa nó, và hơi của nó bắt cháy ở nhiệt độ 95 °C trong không khí cho

dù có áp suất của hơi là thấp Do điều này, phần lớn Nicotine bịcháy khi người ta đốt điếu thuốc lá; tuy nhiên, nó được hít vào đủ đểgây ra các hiệu ứng mong muốn

Nicotine có 2 dạng trong cây thuốc lá: dạng kết hợp và dạng tựdo

 Nicotine kết hợp: Dạng này, có ít ảnh hưởng đến tính chất hút củathuốc lá Nó thường kết hợp với các axit hữu cơ để tạo thành muốiaxit tactrix, axit limonic… Khi đốt cháy sẽ tạo các hạt nicotine trongkhói, không ngậm nước bay theo khói ra ngoài, ít bám dính vàomiệng và cơ quan hô hấp.

 Nicotine tự do: là thành phần quan trọng quyết định đến độ nặngsinh lý của thuốc điếu Khi hút, 70% nicotin tự do bị quá trình nhiệtphân, còn lại 30% có tác dụng kích thích Lượng kích thích này sẽvào cơ thể 50%, còn lại được thải theo khói

2.2.2.2 Tính chất hoá học

Là một bazơ nên Nicotine phản ứng kiềm mạnh tạo muối bền,kết tủa của các muối kim loại nặng như Pb, Hg Nicotine là một chấtlỏng như dầu, hút ẩm và có thể trộn lẫn với nước trong dạng bazơ

của nó Nicotine tạo ra các muối với các axít, thông thường có dạngrắn và hòa tan được trong nước

2.3 TÁC HẠI

2.3.1 Tác hại của bụi

Bụi sinh ra trong không khí sẽ gây rất nhiều tác hại khác nhaunhưng trong đó tác hại đối với sứa khoẻ của con người là quan trọngnhất Nhờ có hệ thống liên bào trụ lông ở mũi, khí phế quản vàmàng niêm dịch của đường hô hấp, mà ta có thể cản và loại trừđược 90% bụi có kích thước lớn hơn và bằng 5 μm Các hạt bụi cókích thước nhỏ hơn 5 μm có thể theo không khí thở vào đến phếnang, sau đó chúng có thể loại ra khoảng 90%, số còn lại đọngtrong phổi và đường hô hấp, có thể gây ra một số bệnh có thể ảnhhưởng đến sức khỏe con người và sinh quyển Bụi gây tác hại trựctiếp đến con người cũng như động vật, bụi có thể gây tổn thươngmắt, da, hệ tiêu hóa, nhưng chủ yếu vẫn là tác động lên hệ hô hấp:

 Bệnh phổi nhiễm bụi: đây là bệnh thường gặp trong số cácbệnh nghề nghiệp Trong khoảng trên 20 năm lại đây, bệnh nàychiếm khoảng 40 – 70% bệnh nghề nghiệp nội thương Bệnh gây ra

do thường xuyên hít thở bụi khoáng và kim loại dẫn đến hiện tượng

xơ hóa phổi, làm suy chức năng hô hấp Tùy theo loại bụi hít phải

mà gây nên các bệnh bụi phổi khác nhau, như: Silicose, Asbestose,Beriliose, Aluminose, Anthracose, Siderose

 Bệnh đường hô hấp : tùy theo nguồn gốc các loại bụi mà gây

ra các bệnh viêm mũi, họng, khí phế quản khác nhau

 Bệnh ngoài da : bụi tác động đến các tuyến nhờn làm khô da,phát sinh các bệnh về da

Bụi có thể làm giảm khả năng quang hợp, hô hấp và thoát hơinước của cây do các bề mặt lá bị che lấp Một số loại bụi khi tiếpxúc với các thiết bị, đồ vật bằng kim loại trong không khí sẽ gây ănmòn Môi trường bị ô nhiễm bụi sẽ làm giảm đi vẻ đẹp của thiênnhiên, giảm tầm nhìn của sinh vật trong không khí, ảnh hưởng đếntinh thần và sức khỏe của con người

2.3.2 Tác hại của Nicotine

Nicotine là một trong những Alkaloid có độc tính cao, với liềulượng nhỏ Nicotine gây nhức đầu, nôn mữa Với liều lượng lớn hơn,Nicotine làm tê liệt thần kinh và tê liệt hoạt động của tim

Một điếu thuốc có từ 1-3mg Nicotine, 1 giọt Nicotine có thểgiết chết một con thỏ hay một con chó, 7 giọt làm chết một conngựa, 1 giọt tiêm vào tĩnh mạch gây chết người

Nicotine là thủ phạm chính gây ung thư phổi Nó tiêu diệt các

tế bào mang tổn thương di truyền Bình thường, khi tế bào già đihay bị tổn thương, chương trình đặc biệt trong ADN được kích hoạt ,phát lệnh cho tế bào ngừng phân chia và chết đi Nicotine xoá cơchế bảo vệ này và ép tế bào tiếp tục sống Nicotine càng tồn tại lâutrong phổi thì các tế bào bị tổn thương vì chất gây ung thư sẽ càngsống lâu, làm tăng nguy cơ ung thư

Nicotine trong cơ thể tích lũy lâu ngày gây nên co thắt phếquản, tăng nồng độ acid béo trong máu gây xơ mỡ động mạch, tăngtiểu cầu, làm máu chóng đông, giảm lượng estrogen trong máu làmmãn kinh sớm, gây nên tai biến như cơn đau, tim nhịp ngoại tâmthu, viêm động mạch, vữa động mạch, nhồi máu cơ tim

Nhiễm độc Nicotine của công nhân trong quá trình sản xuấtthuốc lá thường là nhiễm độc mãn tính do thường xuyên tiếp xúcvới nicotine trong môi trường lao động Nguyên nhân chính là do

công nghệ sản xuất chưa bảo đảm vệ sinh và nguyên liệu chưađược tiêu chuẩn hoá…Nhiễm độc mãn tính rất đa dạng với các rốiloạn cục bộ và toàn thân như sau:

 Rối loạn cục bộ:

Niêm mạc có hiện tượng bị kích ứng: niêm mạc mũi, họng, bịkhô

Công nhân mới tiếp xúc, có cảm giác đầy bụng, sau quen dần

và mất hiện tượng đó Viêm kết mạc hay gặp ở công nhân sản xuấtthuốc lá, bắt đầu bằng chảy nước mắt rồi nhức mắt

Da: viêm các phần da hở do dị ứng, hay bị tái phát bệnh ngoài

da, nhất là các tổn thương ở bàn tay

 Rối loạn toàn thân :Tim mạch : Nicotine gây ra các triệu chứng như

Tai biến: như cơn đau tim nhịp ngoại tâm thu, biến đổihuyết áp Có thể bị rối loạn mãn tính như viêm động mạch, vữađộng mạch, nhồi máu cơ tim

Nhức đầu: hay gặp trong tiếp xúc nghề nghiệp vớiNicotine Ngoài ra Nicotine còn làm trí nhớ giảm sút, dễ quên Hiệntượng run rẩy cũng xảy ra

Tổn thương thần kinh thị giác, thính giác, dẫn đến điếc vàgiảm thính lực Dấu hiệu loạn trương lực do thần kinh thực vật cóthể xuất hiện trong nhiễm độc mãn tính Bắt đầu là kích thích hệphó giao cảm với tình trạng co thắt ruột, gan, cơn đau quặn thận,tim đập chậm, huyết áp giảm Sau nhiều năm là giai đoạn suy sụpdẫn đến huyết áp tăng

Tiêu hóa : buồn nôn, ăn khó tiêu, tiêu chảy…

Hô hấp : kích thích niêm mạc hô hấp, khó thở, giảm thông khíphổi, viêm phế quản, giãn phế nang giống các trường hợp bệnh dobụi thực vật gây ra

Nicotine có thể được đào thải qua phổi, mồ hôi, nước tiểu, nứơcbọt

Chương 3

CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ



3.1. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI

3.1.1. Phương pháp xử lý bụi khô

Trong thiết bị xử lý bụi khô, hạt bụi được tách ra bằng cáchlắng bởi trọng lực, lực quán tính và lực ly tâm hoặc được lọc quavách ngăn xốp

Để nâng cao hiệu quả xử lý bụi của buồng lắng, người ta tăngchiều dài đường đi của hạt bụi bằng cách đặt thêm các tấm chắn.Các tấm này còn có tác dụng làm mất động năng của hạt bụi nêncác hạt bụi sẽ bị giữ lại nhiều hơn trong thiết bị

Người ta có thể giảm chiều cao lắng (bằng cách chia buồnglắng thành nhiều tầng đều nhau) để nâng cao hiệu quả lắng Dạngbuồng lắng này được áp dụng khá phổ biến trong công nghiệp Nhờchia thành nhiều tầng nên kích thước của buồng lắng được thu gọn,

ít chiếm diện tích nhưng vẫn lọc được một lưu lượng khí với hiệusuất lọc cao Nhược điểm chủ yếu của thiết bị này là khó dọn vệsinh khi bụi bám đầy trên các tầng

3.1.1.2 Phương pháp quán tính

Nguyên lý cơ bản của phương pháp này là làm thay đổi chiềuhướng chuyển động của dòng khí một cách liên tục, lặp đi lặp lạibằng nhiều loại vật cản có hình dáng khác nhau Khi dòng khí đổihướng chuyển động thì bụi do có sức quán tính lớn sẽ giữ hướngchuyển động ban đầu của mình và va đập vào các vật cản rồi bị giữlại ở đó hoặc mất động năng và rơi xuống đáy thiết bị

Các loại thiết bị:

 Thiết bị Venturi: khi dòng chảy của khí bị thu hẹp tiết diện thì bụi sẽ

bị ép sát vào thành vật cản, lọt qua các khe và rơi vào bẫy bụi Tạiđây dòng không khí sẽ bị hất ngược trở lên rồi thoát ra ngoài, cònbụi trong bẫy thì rơi xuống phễu chứa bụi của thiết bị

 Thiết bị màn chắn uốn cong: dòng khí đi qua khe hở giữa các tấmchắn của dãy trước sẽ bị chặn lại bởi các tấm chắn của dãy đứngsau Dòng khí sẽ chuyển động theo các gờ hình vòng cung, bụi sẽ bịgiữ lại trong lòng máng và rơi xuống phễu chứa bụi của thiết bị

 Thiết bị kiểu lá sách: sử dụng các tấm chắn đặt song song nhau vàchéo góc với hướng chuyển động ban đầu của dòng khí Nhờ sự thayđổi hướng chuyển động của dòng khí một cách đột ngột, bụi sẽđược dồn lại ở ống thoát và được xả vào thùng chứa cùng vớikhoảng 10% lưu lượng khí thải

3.1.1.3 Phương pháp ly tâm

Nguyên lý hoạt động: dòng khí chuyển động vào cyclone theophương tiếp tuyến Các hạt bụi sẽ chuyển động ly tâm Bụi va đậpvào thành cyclone làm mất động năng và rơi xuống Dòng khí sạch

sẽ chuyển động lên trên

Ưu điểm của phương pháp:

 Thiết bị chế tạo đơn giản

 Vận hành dễ dàng

 Có thể làm việc với nhiệt độ môi trường cao

 Thu bụi dạng khô nên tái sử dụng được

 Chế độ làm việc của thiết bị tương đối ổn định

Tuy nhiên khi sử dụng cyclone vẫn có một số nhược điểm:

 Hiệu suất xử lý kém đối với các hạt bụi có đường kính nhỏ hơn

10µm

 Tổn thất áp lực tương đối lớn

Có hai loại cyclone: cyclone đơn và cyclone tổ hợp (bao gồm nhiềucyclone con có chung đường dẫn khí vào và ra; các cyclone có láhướng dòng)

Giai đoạn hai: giai đoạn không ổn định do có sự thay đổi cấutrúc của lớp lưới lọc bởi nhiều hạt bụi bị giữ lại trong đó, ảnh hưởngcủa độ ẩm hoặc bởi các nguyên nhân khác làm cho sức cản khíđộng và hiệu quả lọc của lưới lọc thay đổi rõ rệt

Các dạng lưới lọc bụi:

 Lưới lọc kiểu tấm: cấu tạo gồm một khung hình vuông hoặc hìnhchữ nhật, hai mặt là các tấm tôn đục lỗ và ở giữa xếp nhiều tấm lướithép chồng lên nhau để tạo thành nhiều lỗ rỗng zich-zac

 Lưới lọc kiểu rulô tự cuộn

 Dòng điện làm các hạt bụi bị ion hóa

 Chuyển các ion bụi đến các bề mặt thu bụi bằng lực điện trường

 Trung hòa điện tích của các ion lắng trên bề mặt thu bụi

 Tách bụi lắng ra khỏi bề mặt thu bụi Các hạt bụi có thể được tách rabởi một áp lực hay nhờ rửa sạch.

Ưu điểm :

 Hiệu suất thu hồi bụi cao, có thể lên đến hơn 99 %

 Có thể thu hồi bụi kích thước nhỏ, d ≤ 0,1 μm với nồng độ lớn 5.107mg/m3

 Có thể tự động hóa hoàn toàn khâu vận hành

 Chịu nhiệt độ cao đến 500˚C

 Có thể làm việc với áp suất cao hay áp suất chân không

 Có khả năng hoạt động linh hoạt với bụi cả ở dạng lỏng và rắn

Khuyết điểm :

 Vì tính chất nhạy cảm nên chúng khó xử lý bụi có nồng độ bụi thayđổi lớn Khi thay đổi nhỏ các thông số vận hành của thiết bị cũng cóthể dẫn đến thay đổi hiệu suất thiết bị

 Chi phí chế tạo cao, phức tạp hơn các thiết bị khác

 Chi phí vận hành và bảo dưỡng thiết bị cao

 Thiết bị dễ bị ăn mòn, hư hỏng trong điều kiện khí thải có chứa hơiaxit hay các chất ăn mòn

 Cần có không gian đặt thiết bị lớn

 Vì thiết bị hoạt động trong điều kiện điện thế và nhiệt độ cao nêntrong quá trình hoạt động có thể xảy ra các phản ứng giữa các chấtkhí có trong khí thải, tạo ra những sản phẩm khó kiểm soát và gây ônhiễm môi trường, ví dụ sự tạo thành NOx hay O3

3.1.2. Phương pháp xử lý bụi ướt

Dòng khí bụi được sục vào nước và bị chia ra thành các bọt khí.Các hạt bụi bị dính ướt và loại ra khỏi khí

Thu hồi bụi có dp =0,1-100 µm, hiệu suất 85-99%.

3.1.2.2 Thiết bị

Các thiết bị thường được sử dụng trong phương pháp ướt là:

 Thiết bị rửa khí trần

 Thiết bị rửa khí đệm

 Thiết bị rửa khí với lớp đệm chuyển động

 Thiết bị rửa khí với lớp đệm dao động

 Thiết bị sủi bọt

 Thiết bị rửa khí va đập – quán tính

 Thiết bị rửa khí ly tâm

 Thiết bị rửa khí vận tốc cao3.1.2.3 Ưu điểm

 Hiệu quả xử lý bụi cao hơn, thiết bị chế tạo với giá thànhthấp

 Có thể ứng dụng để thu hồi bụi có kích thước đến 0,1 μm

 Có thể sử dụng khi nhiệt độ và độ ẩm cao

 Nguy hiểm cháy, nổ thấp nhất

 Cùng với bụi có thể xử lý hơi và khí

 Phương pháp oxi hóa nhiệt (Thermal oxidation)

 Phương pháp oxi hóa xúc tác (Catalytic oxidation)

 Phương pháp hấp phụ ( Adsorbtion)

 Phương pháp ngưng tụ (Condensation)

 Phương pháp sinh học (Biotechnology)

3.2.1. Phương pháp oxi hoá nhiệt

3.2.1.1 Nguyên lý

Phương pháp oxi hóa nhiệt hay còn gọi là phương pháp đốtbằng ngọn lửa trực tiếp, được áp dụng khi lượng khí thải lớn mànồng độ chất ô nhiễm cháy được lại rất bé Chất ô nhiễm có trongdòng khí đầu vào buồng đốt sẽ cháy trực tiếp trong không khí màkhông cần cấp thêm nhiên liệu bổ sung, chỉ cần nhiên liệu để mồilửa và sự điều chỉnh Quá trình oxi hóa nhiệt thích hợp cho khoảngthay đổi nồng độ Nicotine lớn (từ 10 – 10000 ppm)

Vận tốc khí: 5 – 8 m/sThời gian lưu: 0,2 – 0,5 sDòng khí thải được giữ ở nhiệt độ tự cháy trong khoảng thờigian lưu trong buồng đốt Nhiệt độ dòng khí từ 1000 – 2000 ˚ F( 540 – 1100 ˚ C)

Phương pháp oxi hóa nhiệt cho hiệu quả xử lý từ 95 – 99%.3.2.1.2 Ưu điểm

 Phân hủy hoàn toàn Nicotine trong khí thải

 Thích ứng với sự thay đổi lưu lượng và tải lượng Nicotine trong dòngkhí

 Có thể thu hồi nhiệt thải ra trong quá trình đốt

3.2.1.3 Nhược diểm

 Chi phí đầu tư thiết bị, vận hành lớn

 Có thể gây nên ô nhiễm không khí khi thành phần khí sau đốt cóchlorine, Nitơ, lưu huỳnh

 Có thể cần cấp thêm nhiên liệu bổ sung, xúc tác, gậy trở ngại choquá trình vận hành thiết bị

3.2.2. Phương pháp oxi hoá xúc tác

3.2.2.1 Nguyên lý

Quá trình oxi hóa xúc tác hay còn gọi là quá trình thiêu đốt cóxúc tác là sự oxi hóa chất ô nhiễm trên bề mặt chất xúc tác – nhữngchất có vai trò làm tăng vận tốc phản ứng hóa học Quá trình nàyhoạt động ở nhiệt độ thấp hơn so với oxi hóa nhiệt Do có sự tồn tạicủa chất xúc tác, những phản ứng oxi hóa xảy ra ở nhiệt độ chỉ từ

500 – 1000 ˚ F (260 – 540˚C) với thời gian lưu thấp hơn thời gian lưutrong buồng đốt.

Chất xúc tác được dùng trong quá trình thiêu đốt thường là cáckim loại quý như: Platinum hay Palladium, hay các vật liệu bằnggốm

Trong quá trình hoạt động, chất xúc tác dần dần bị giảm hoạttính do nhiều nguyên nhân như:

dung chất sẽ đi từ pha khí vào pha rắn cho đến khi nồng độ dungchất phân bố giữa hai pha đạt cân bằng.

Dựa theo bản chất của quá trình hấp phụ, người ta phân biệthai loại hấp phụ:

 Hấp phụ vật lý: là hiện tượng tương tác thuận nghịch của các lựchút giữa các phân tử chất rắn và của chất bị hấp phụ

 Hấp phụ hóa học: là kết quả của sự tương tác hóa học giữa chất rắn

và chất bị hấp phụ

Các yếu tố ảnh hưởng đến cơ chế hấp phụ:

 Bản chất hóa học của chất bị hấp phụ

 pH, nhiệt độ, cường độ ion, các chất lạ

 Sự cạnh tranh tương tác giữa chất hấp phụ, chất bị hấp phụ và môitrường

Hấp phụ là phương pháp phổ biến để thu hồi hơi dung môibằng các chất hấp phụ có độ xốp mịn như: than hoạt tính, silicagel,keo nhôm, zeolit, thủy tinh lỗ xốp; ngoài ra còn có các vật liệu hấpphụ trên cơ sở than hoạt tính như: vải, sợi than hoạt tính có khảnăng hấp phụ tốt và bền nhiệt

Phương pháp hấp phụ được sử dụng hiệu quả trong trường hợpcần xử lý và thu hồi hơi dung môi trong dòng khí ô nhiễm, với điềukiện hơi dung môi có khối lượng phân tử (M):50 < M< 200 g/mol.Hợp chất có khối lượng phân tử thấp thường không được hấp phụđầy đủ, hợp chất có khối lượng phân tử cao thì hấp phụ quá mạnhlàm cho việc tái sinh vật liệu gặp khó khăn Việc xem xét khối lượngphân tử của hợp chất bị hấp phụ được xem như là một nguyên tắc

và là một sự phù hợp của hệ thống hấp phụ

Dòng khí chứa chất ô nhiễm thường có nhiệt độ cao, do đó cầnđược giảm nhiệt trước khi vào hệ thống hấp phụ vì hấp phụ là quátrình tỏa nhiệt, hiệu quả của quá trình hấp phụ tăng lên khi nhiệt độgiảm xuống Khi chất rắn tiến dần đến mức bão hòa hơi dung môithì từng lớp sẽ được tách ra và đem đi tái sinh bằng dòng khí ápsuất thấp hoặc dòng khí trơ nóng để tiến hành thu hồi Nicotine từchất rắn

Hệ thống hấp phụ thường được dùng khi khoảng thay đổi nồng

độ VOCs lớn, từ 10 – 10000 ppm Nồng độ chất ô nhiễm trong dòngkhí đầu vào thiết bị hấp phụ không được lớn hơn 25% LEL

Hiệu quả của quá trình hấp phụ: 98 – 99% cho cả hệ thốngthu hồi dung dịch và hệ thống có xử lý sơ bộ

3.2.3.2 Ưu điểm

 Có thể thu hồi lượng Nicotine trong dòng khí thải

 Có hiệu quả xử lý cao, lên đến 98 – 99%

 Có chi phí đầu tư trung bình

 Thời gian lưu khí ngắn

 Vận hành tương đối đơn giản

Hiệu quả của phương pháp ngưng tụ khí ô nhiễm phụ thuộcvào áp suất hơi của thành phần bị tách, áp suất và nhiệt độ của quátrình ngưng tụ và nồng độ của các cấu tử trong dòng khí

Hệ thống ngưng tụ xử lý dòng khí bằng cách làm cho chúngngưng tụ ở trên bề mặt lạnh Điều kiện lạnh có thể được tạo bởi:quá trình trao đổi nhiệt gián tiếp qua nước lạnh hoặc bằng cáchphun dòng chất lỏng lạnh vào buồng chứa khí ô nhiễm

Ngoài tác nhân lạnh là nước, có một vài chất làm lạnh khácnhư CaCl2, Freon, metylen chloride…Nồng độ Nicotine được làm

giảm ở mức tương đương với áp suất hơi của Nicotine ở nhiệt độdòng khí đầu vào.

Hiệu quả của quá trình phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ dòng khíđầu vào thiết bị, ở nhiệt độ trong khoảng từ 5–10˚C, hiệu quả xử lý

là 90 – 99%

Kỹ thuật ngưng tụ nhìn chung ít hiệu quả hơn các kỹ thuậtkhác, thiết bị ngưng tụ thường được sử dụng kết hợp với nhiều côngnghệ xử lý khác nhau

3.2.4.2 Ưu điểm

 Không phát sinh thêm chất ô nhiễm khác

 Thu hồi được chất ô nhiễm có giá trị kinh tế

3.2.4.3 Nhược điểm

 Kém hiệu quả hơn các phương pháp khác nếu nồng độ chất ô nhiễmthấp

 Gây ra những vấn đề về xử lý nước thải

 Có khả năng ăn mòn đường ống vì dòng khí có chứa hơi nước

3.2.5. Phương pháp sinh học

3.2.5.1 Nguyên lý

Hệ thống sinh học là thiết bị mới được áp dụng trong lĩnh vựckiểm soát ô nhiễm không khí Nicotine có thể được xử lý bằngphương pháp sinh học do Nicotine là chất có khả năng phân hủysinh học cao Vi sinh vật (VSV) sẽ hấp phụ và xử lý các hợp chất hữu

cơ độc hại có khả năng phân hủy sinh học có trong dòng khí thảiđầu vào Lượng sinh khối trong quá trình xử lý khí thải bằng phươngpháp sinh học nhỏ hơn nhiều so với lượng sinh khối sinh ra trongquá trình xử lý nước thải

Cơ chế của quá trình diễn ra như sau: đầu tiên, chất ô nhiễmđược hấp thụ vào một màng nước có chứa vi khuẩn Sau đó, các vikhuẩn chuyển hóa chất ô nhiễm thành năng lượng và chất dinhdưỡng Sản phẩm sau cùng của quá trình trao đổi chất đồng thờicũng là của quá trình xử lý khí thải là CO2, H2O và tế bào vi khuẩn

Để thực hiện được phương pháp xử lý khí thải bằng phươngpháp sinh học, chất ô nhiễm phải có nồng độ trong dòng khí thảithấp và phải có khả năng phân hủy sinh học

Theo lý thuyết, quá trình lọc sinh học có hiệu suất trên 80% phụthuộc vào tính chất của chất ô nhiễm Hiệu suất loại bỏ VOCs khỏihỗn hợp khí phụ thuộc vào các yếu tố:

 Mức độ tiếp xúc giữa dòng khí và môi trường

Có hai hệ thống xử lý khí bằng phương pháp sinh học là:

 Máy lọc sinh học : vi sinh chứa trong chất lỏng và tác dụng vớikhông khí ô nhiễm như là một chất hấp thu

 Bể lọc sinh học : vi sinh chứa trong vật liệu đệm như: đất, compost,than hoạt tính dạng bột, vật liệu đệm tổng hợp có tính trơ Vi sinhsống trong màng nước bao quanh chất rắn, khí hấp thu vào màngnước và bị đồng hóa Bể lọc sinh học gồm 2 loại: Biofilter vàBiotrickling filter

Biofilter: dòng khí ô nhiễm mang theo hơi ẩm vào trong bể lọc.Trong bể thường sử dụng hỗn hợp của nhiều loại vật liệu làm lớpđệm như: than bùn, vỏ cây, than củi và những chất có độ xốp lớn.Trên lớp đệm này, vi sinh vật sẽ sống bám và phân hủy các hợpchất hữu cơ có trong dòng khí đầu vào như là nguồn thức ăn củachúng Biofilter có cấu trúc đơn giản và hiệu quả chấp nhận được.Biofilter được sử dụng rộng rãi trong việc xử lý mùi và các VOCs dễphân hủy sinh học và không sản sinh ra chất trung gian mang tínhaxit

Biotrickling filter : Có quá trình làm việc gần giống như Biofilter,ngoại trừ việc có một pha lỏng chảy nhỏ giọt trên lớp vật liệu đệm.Lớp vật liệu đệm này được làm từ vật liệu tổng hợp hay các loại vậtliệu trơ, như các loại vòng nhựa, bọt biển, đá dung nham… Dungdịch nhỏ giọt chứa các chất dinh dưỡng vô cơ cần thiết như: Nitơ,Phốtpho, Kali… và được tuần hoàn trở lại Biotrickling filter có cấutrúc phức tạp hơn Biofilter nhưng cho hiệu quả xử lý cao hơn, đặcbiệt là với những chất sản sinh ra chất trung gian có tính axit như

H2S Biotrickling filter có thể được xây dựng cao hơn biofilter vàđược sử dụng rộng rãi hơn so với biofilter

3.2.5.2 Ưu điểm

 Thiết bị đơn giản, vận hành không phức tạp

 Không sinh ra thêm chất ô nhiễm từ CO2, H2O, sinh khối và khoángchất

 Quá trình xảy ra ở nhiệt độ thường và an toàn

 Vốn đầu tư ban đầu và chi phí vận hành thấp hơn các phương phápkhác

 Lượng năng lượng cần thiết thấp

3.2.5.3 Nhược điểm

 Chỉ hiệu quả đối với chất ô nhiễm đặc trưng

 Gây ăn mòn thiết bị và đường ống

 Nhạy với sự thay đổi nhiệt độ, nồng độ và hơi nước

 Khó khăn trong việc kiểm soát hơi nước khi nạp chất ô nhiễm cao

Bụi, nicotine, methol, mùi hương liệu, …

Bụi tinh , khô, ít ăn mòn, có tính độc hại

Nồng độ bụi 100 mg/m3

Thành phần hạt bụi : d < 5 μm (20 – 30%), d > 5 μm (70 –80%)

CHỤP HÚT

THIẾT BỊ XỬ LÝ BỤI (CYLONE, LỌC TÚI VẢI)

THIẾT BỊ XỬ LÝ MÙI (HẤP THỤ, HẤP PHỤ,