Chuong 3 bai giang CNMT moi sua (2 09)

Bài giảng C«ng nghƯ m«i trêng Giảng viên : GS.TS Đặng kim Chi Viện KH & CN Môi trường – ĐHBK Hà nội Hà nội 2-2009 - CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ CHƯƠNG III: CƠNG NGHỆ XỬ LÝ Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ • I Các chất gây nhiễm khơng khí • Chất nhiễm dạng hạt • - Bụi thành phần nhỏ, rắn lỏng phân tán pha khí • - Kích thước: D = 0,002µ m → 500 µ m m = 10-6m - Thi gian tồn tại: vài giây tới vài tháng phụ thuộc vào tốc độ lắng cặn bụi sinh tự nhiên hay nhân tạo • - Số lượng bụi khơng khí: vài trăm phân tử/ cm3 → 100.000 phân tử/cm3 thành phần lớn: 60 µ m → 2000 µ m CHƯƠNG III: CƠNG NGHỆ XỬ LÝ Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ • Các loại bụi: • + Bụi Silicat • + Bụi than • + Bụi kim loại nặng hợp chất • + Bụi canxicacbonat • + Bụi cơng nghiệp đặc biệt CHƯƠNG III: CƠNG NGHỆ XỬ LÝ Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ - Các đặc trưng bụi + Kích thước mật độ phân bố theo kích thước bụi + Nồng độ bụi + Tính chất vật lý bụi (tính dẫn điện, độ rắn) + Tính chất hố học bụi (tính mòn, khả cháy, khả phản ứng) CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ Chất nhiễm dạng khí - Các chất nhiếm hữu cơ: dung môi, Hơi HCBVTV hữu cơ, CFC - Các chất ô nhiếm vô cơ: SO2, NOx, NH3, CO2,, CO, N2O… - Hơi kim loại nặng : H¬i Hg, Pb, Cd, Zn… CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ II Nguyên tắc xử lý Ngun tắc: Thu gom khí nhiễm từ cơng đoạn sản xuất đưa hệ thống xử lý Thu gom khí Làm nguội khí Sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt: có tiếp xúc khơng có tiếp xúc * Thiết bị trao đổi nhiệt khơ: thiết bị ống trùm, nước ngồi ống trùm, khí nóng ống (Hinh vẽ) CHƯƠNG III: CƠNG NGHỆ XỬ LÝ Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ III Xử lý bụi Ngun tắc: tách bụi khỏi dòng khí nhờ phương pháp: - Phương pháp khô (lắng trọng lưc, lắng li tâm, quán tính) - Lọc vật liệu, tách bụi tĩnh điện - Phương pháp ướt (rửa khí tháp rỗng, tháp đệm, quay, ventury) CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ • Xử lý bụi phương pháp trọng lực • Làm bụi lắng đọng tác dụng trọng lực • Khi dòng khí chứa bụi chuyển động ngang, có thay đổi đột ngột tiết diện chuyển động tốc độ dòng khí thay đơi, tác dụng trọng lực hạt bụi lắng xuống, tách khỏi dòng khí • - Hiệu suất: η = – exp( ) • - Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, đầu tư thấp, giá thành thấp, tổn thất áp suất thấp • - Nhược điểm: cấu cồng kềnh, chiếm nhiều khơng gian, có khả tách bụi tương đối lớn • - Phạm vi ứng dụng: tách sơ bụi có đường kính tương đối trước vào thiết bị tách bụi bậc cao • - Có buồng lắng sơ bộ, buồng lắng nhiều tầng • - Buồng lắng có vách ngăn: hạt bụi va đạp vào vách ngăn rơi xuống Các phương pháp xử lý bụi (4) Một số thiết bị áp dụng PP trọng lực A Buồng lắng đơn giản Phương pháp xử lý khí - PP hấp phụHấp phụ clo clorua hydro • Khí clo hấp phụ chất rắn hữu lignin, lignin sunfonat canxi (chất thải trình chế biến hóa học gỗ) Tuy nhiên, chất hấp phụ dạng dung dịch bùn đạt hiệu cao • Chất hấp phụ: Oxilorua sắt, clorua oxit đồng hỗn hợp oxit magiê, sunfat phốtphát đồng, chì, cadimi, tất tạo thành phức với hai phân tử HCl vài vật liệu polime hữu cơ, zeolít… • Phương pháp sử dụng đắt Phương pháp xử lý khí - PP hấp phụHấp phụ H2S hydroxit sắt • Phản ứng: Fe2S3 + 3/2 O2 Fe2S3 + 6H2O • FeS hình thành đồng thời phản ứng • Khi có oxi, Fe2S3 bị oxihóa thành hydroxit sắt giải phóng lưu huỳnh Fe2S3 + 3/2 O2 + 3H2O Fe(OH)3 + S Phương pháp xử lý khí - PP hấp phụỨng dụng khác • Hấp phụ H2S than hoạt tính • Hấp phụ H2S zeolit (Nâ, CaA, NaX) • Hấp phụ thủy ngân than hoạt tính, oxisilic, đá bọt, zeolít, silicagen • Hấp phụ mùi than hoạt tính… CHƯƠNG III: CƠNG NGHỆ XỬ LÝ Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ d Phương pháp nhiệt xúc tác * Ngun tắc: tác dụng nhiệt ,khí nhiễm bị oxy hố xy khơng khí chuyển thành chất khơng nhiễm Khí nhiễm xử lý phương pháp chất hữu CnHmO (S, N, P…) + O2 (khơng khí) → CO2 + H2O + {SO2, NOx, HCl } Tiếp tục xử lý * Đặc điểm: - Khí nhiễm có khả oxy hố O2 khơng khí nhiệt độ cao - Hỗn hợp khí khơng tạo hỗn hợp có khả cháy nổ - Thiết bị để xử lý có van an tồn - Phải bổ sung nhiệt độ để tăng nhiệt khí đạt tới nhiệt độ oxy hố Có hai phương pháp đốt: phương pháp đốt nhiệt; phương pháp oxy hoá * Phương pháp đốt nhiệt: phương pháp oxy hố chất nhiễm cách cung cấp nhiệt độ tới nhiệt độ cháy thong thường → Khí nhiễm tự cháy (Hình vẽ) CHƯƠNG III: CƠNG NGHỆ XỬ LÝ Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ * Phương pháp đốt có xúc tác Nguyên tắc: đẩy mạnh q trình cháy chất nhiễm nhiệt độ cao (dung xúc tác) Đặc điểm: tốn nhiệt Tăng nhiệt độ oxy hố phương pháp có xúc tác đạt u cầu sau: - Ít khơng bị ngộ độc khí có hỗn hợp khí cần xử lý - Phương pháp có thiết bị tách bụi trước vào xử lý - Xúc tác rẻ tiền, dễ kiếm, tuổi thọ cao, bền vô nhiệt Xúc tác thường oxit kim loại chất mang: SiO2, Al2SiO3, Al2O3 * Chú ý: phương pháp nhiệt xúc tác áp dụng cho q trình oxi hố khí nhiễm có khả oxy hố Ví dụ, phản ứng khử NO xúc tác AB2O4 AB2O4 NO + CH4 N2 + CO2 + H2O * Ứng dụng: dùng để xử lý khí hữu cơ, khí nhiễm có khả oxy hố Thường dùng đốt khí nhiễm nhiều máy lọc dầu, giàn khoan, nhà máy có trình sinh nhiều chất hữu cơ: rang, nướng số nhà máy hoá chất Phương pháp xử lý khí - PP thiêu đốtCơng nghệ xử lý khí thải công nghiệp nhiệt a Không tận dụng nhiệt b Với thiết bị truyền nhiệt Phương pháp xử lý khí - PP thiêu đốt- CHƯƠNG III: CƠNG NGHỆ XỬ LÝ Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ e Phương pháp ngưng tụ * Ngun tắc: hỗn hợp khí nhiễm hạ thấp nhiệt độ (làm lạnh) xuống nhiệt độ bay Khí nhiễm ngưng tụ thành dạng lỏng * Hai phương pháp ngưng tụ làm giảm nhiệt độ - Ngưng tụ trực tiếp: hỗn hợp khí tiếp xúc trực tiếp với tác nhân làm lạnh Phương pháp thường khơng thu khí nhiễm dạng tinh khiết (lẫn tác nhân làm lạnh) - Ngưng tụ gián tiếp: hỗn hợp khí tiếp xúc gián tiếp với tác nhân làm lạnh qua bề mặt ngăn cách trình nhiệt, chất nhiễm ngưng tụ tách khỏi dòng khí Phương pháp thu hồi chất nhiễm dạng lỏng * Ưu điểm: đơn giản, dễ vận hành * Nhược điểm: tách khí có nhiệt độ bay tương đối cao * Ứng dụng: tách khí có mùi (tanh hơi) cơng nghiệp chế biến hải sản, thu hồi dung môi hữu dẽ bay (xăng dầu, axeton, toluen ) CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ f) Phương pháp sinh học: phương pháp xử lý khí * Nguyên tắc: dòng khí nhiễm tác dụng vi sinh vật bị phân huỷ → chất khơng độc hại Khí nhiễm phải hồ tan nước (được hấp thụ) sau vi sinh vật xử lý Nhiệt độ dòng khí giới hạn 15 – 60oC, tốt 30 - 40oC Sau hấp thụ khí nhiễm dung dịch xử lý có pH = - 8, khơng chứa khí gây độc hại cho vi sinh vật * Có phương pháp: -Phương pháp lọc sinh học: dùng vật liệu lọc, bên ni dưỡng vi sinh vật Cho dòng khí qua vật liệu lọc vi sinh vật phân huỷ khí nhiễm (Hình vẽ) - Vật liệu lọc: vật liệu hữu có bổ sung dinh dưỡng để ni sinh vật CHƯƠNG III: CƠNG NGHỆ XỬ LÝ Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ - Phương pháp rửa sinh học: giai đoạn Khí nhiễm hấp thụ tháp rỗng Dung dịch hấp thụ khí nhiễm đưa qua bể bùn chứa vi sinh vật (bùn hoạt tính) → khí làm (hình vẽ) CHƯƠNG III: CƠNG NGHỆ XỬ LÝ Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ V Một số sơ đồ công nghệ xử lý ô nhiễm khí Xử lý nhiễm khí ngành nhiệt điện a Các chất nhiễm khí Bụi, SO2, NOx, kim loại, số chất hữu b Sơ đồ cơng nghệ (Hình vẽ) Sơ đồ cơng nghệ xử lí khí thải nhà máy nhiệt điện CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI GÂY Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ Xử lý nhiễm khí thải nhà máy sơn a Khí nhiễm: dung mơi b Sơ đồ cơng nghệ xử lý (hình vẽ) CHƯƠNG III: CƠNG NGHỆ XỬ LÝ Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ VI Pha lỗng khí Sau tất q trình phòng ngừa, giảm thiểu, xử lý khí nhiễm nồng khí lớn tiêu chuẩn môi trường xung quanh → người ta phải pha lỗng khí nhiễm với bên ngồi nhằm giảm nồng độ khí nhiễm Thường sử dụng ống khói để pha lỗng khí Chiều cao ống khói cao Vận tốc khí lớn Khả pha lỗng cao ∆T = Tk – Tmt cao Quạt khí: nguồn thải nguồn mặt (bãi thải, bể hóa chất…) ... lắng cặn bụi sinh tự nhiên hay nhân tạo • - Số lượng bụi khơng khí: vài trăm phân tử/ cm3 → 100.000 phân tử/cm3 thành phần lớn: 60 µ m → 2000 µ m CHƯƠNG III: CƠNG NGHỆ XỬ LÝ Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ • Các... phương tiện phát bụi cá nhân Lọc bụi có nhiệt độ cao, hàm lượng bụi nhỏ Phương pháp xử lý bụi ( 23) Thiết bị lọc xơ sợi CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ Phương pháp tách bụi lực tĩnh... số thiết bị áp dụng PP ly tâm Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng (xiclon) Phương pháp xử lý bụi ( 13) Ưu nhược điểm phạm vi ứng dụng Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng (xiclon) Ưu điểm: – Giá thành