›
›

Bài giảng Công nghệ môi trường - Chương III: Công nghệ xử lý ô nhiễm không khí

pdf 72 trang phuongnguyen 2020
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Công nghệ môi trường - Chương III: Công nghệ xử lý ô nhiễm không khí", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_cong_nghe_moi_truong_chuong_iii_cong_nghe_xu_ly_o.pdf

Nội dung text: Bài giảng Công nghệ môi trường - Chương III: Công nghệ xử lý ô nhiễm không khí

  1. - CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ
  2. CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ • I. Các chất gây ô nhiễm không khí • 1. Chất ô nhiễm dạng hạt • - Bụi là những thành phần nhỏ, rắn hoặc lỏng phân tán trong pha khí • - Kích thước: D = 0,002m 500 m • 1 m = 10-6m • - Thời gian tồn tại: vài giây tới vài tháng phụ thuộc vào tốc độ lắng cặn của bụi sinh ra do tự nhiên hay nhân tạo • - Số lượng bụi trong không khí: vài trăm phân tử/ cm3 100.000 phân tử/cm3 cùng thành phần lớn: 60 m 2000 m
  3. CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ • Các loại bụi: • + Bụi Silicat • + Bụi than • + Bụi kim loại nặng và hợp chất của nó • + Bụi canxicacbonat • + Bụi công nghiệp đặc biệt
  4. CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ - Các đặc trưng của bụi + Kích thước và mật độ phân bố theo kích thước bụi d (m) % phân bố 40 2,02 + Nồng độ bụi + Tính chất vật lý của bụi (tính dẫn điện, độ rắn) + Tính chất hoá học của bụi (tính mòn, khả năng cháy, khả năng phản ứng)
  5. CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 2. Chất ô nhiễm dạng khí - Các chất ô nhiếm hữu cơ: h¬i dung m«i, H¬i c¸c HCBVTV h÷u c¬, CFC - Các chất ô nhiếm vô cơ: SO2, NOx, NH3, CO2,, CO, N2O . - Hơi kim loại nặng : H¬i Hg, Pb, Cd, Zn .
  6. CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ II. Nguyên tắc xử lý 1. Nguyên tắc: Thu gom khí ô nhiễm từ các công đoạn sản xuất đưa về hệ thống xử lý 2. Thu gom khí 3. Làm nguội khí Sử dụng các thiết bị trao đổi nhiệt: có tiếp xúc hoặc không có tiếp xúc * Thiết bị trao đổi nhiệt khô: thiết bị ống trùm, nước đi ngoài ống trùm, khí nóng đi trong ống (Hinh vẽ)
  7. CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ III. Xử lý bụi 1. Nguyên tắc: tách bụi khỏi dòng khí nhờ các phương pháp: - Phương pháp khô (lắng trọng lưc, lắng li tâm, quán tính) - Lọc bằng vật liệu, tách bụi bằng tĩnh điện - Phương pháp ướt (rửa khí bằng tháp rỗng, tháp đệm, quay, ventury)
  8. CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ • 2. Xử lý bụi bằng phương pháp trọng lực • Làm bụi lắng đọng dưới tác dụng của trọng lực • Khi dòng khí chứa bụi chuyển động ngang, nếu có sự thay đổi đột ngột về tiết diện chuyển động thì tốc độ dòng khí sẽ thay đôi, dưới tác dụng của trọng lực hạt bụi lắng xuống, tách khỏi dòng khí • - Hiệu suất: = 1 – exp( ) • - Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, đầu tư thấp, giá thành thấp, tổn thất áp suất thấp • - Nhược điểm: cơ cấu cồng kềnh, chiếm nhiều không gian, chỉ có khả năng tách bụi tương đối lớn • - Phạm vi ứng dụng: tách sơ bộ những bụi có đường kính tương đối trước khi vào các 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
  9. Các phương pháp xử lý bụi (4) Một số thiết bị áp dụng PP trọng lực A. Buồng lắng đơn giản
  10. Các phương pháp xử lý bụi (5) B. Buồng lắng nhiều tầng
  11. Các phương pháp xử lý bụi (6) C. Buồng lắng có vách ngăn
  12. CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 3. Xử lý bụi bằng quán tính - Nguyên tắc: thay đổi chiều hướng chuyển động của dòng khí, bụi có quán tính lớn sẽ giữ hướng chuyển động ban đầu của mình, va đập vào các vật cản được giữ lại trong thiết bị, rơi xuống đáy thiết bị Thiết bị lọc bụi quán tính kiểu ventury Thiết bị lọc bụi quán tính kiểu màng chắn uốn cong Thiết bị lọc bụi quán tính kiểu “lá sách” cấu tạo của Stairmand - Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, dễ vận hành, thiết bị gọn nhẹ, tổn thất áp suất nhỏ - Nhược điểm: Chỉ có khả năng tách những hạt bụi lớn, lưu lượng khí không lớn - Ứng dụng: tách bụi có kích thước lớn trước khi đi vào hệ thống tiếp theo
  13. Các phương pháp xử lý bụi (8) Một số thiết bị áp dụng PP quán tính A. Thiết bị lọc bụi quán tính kiểu Venturi Nguyên lý hoạt động Khi dòng chảy của khí bị thu hẹp tiết diện thì bụi sẽ ép sát vào thành vật cản và lọt vào các khe 2 để rơi vào bẫy bụi 3. Tại đây dòng khí sẽ bị hất ngược trở lên rồi thoát ra ngoài, còn bụi trong bẫy 3 thì rơi xuống phễu chứa bụi của thiết bị.
  14. Các phương pháp xử lý bụi (9) B. Thiết bị lọc bụi quán tính kiểu màn chắn uốn cong a- Cấu tạo b-Nguyên lý hoạt động Dòng khí đi qua khe hở giữa các tấm chắn của dãy trước sẽ bị chặn lại bởi các tấm chắn của dãy đứng sau và do đó nó sẽ thay đổi hướng chuyển động theo các gờ hình vòng cung của tấm chắn để đi tiếp đến các dãy tấm chắn tiếp theo. Trong quá trình thay đổi hướng chuyển động, bụi sẽ bị giữ lại trong lòng máng và rơi xuống phễu chứa bụi của thiết bị.
  15. Các phương pháp xử lý bụi • Phương pháp quán tính a. Có vách ngăn, b. với chỗ quay khí nhẵn, c. có chóp mở rộng, d. nhập khí ngang hông
  16. Các phương pháp xử lý bụi Phương pháp quán tính Thiết bị lọc bụi quán tính kiểu “lá sách” cấu tạo của Stairmand a- Cấu tạo b- Nguyên lý hoạt động Sử dụng các tấm chắn đặt song song nhau và chéo góc với hướng chuyển động ban đầu của dòng khí, tương tự như các tấm hướng dòng. Nhờ thay đổi hướng chuyển động của dòng khí một cách đột ngột, bụi sẽ được dồn lại ở ống thoát và được xả vào thùng chứa cùng với khoảng 10% lưu lượng khí thải. c- Ưu điểm Tổn thất áp suất rất nhỏ d- Ứng dụng Thường sử dụng như một cấp lọc thô đặt trước các cấp lọc tinh khác như xiclon, ống lọc túi vải,
  17. Các phương pháp xử lý bụi (10) C. Thiết bị lọc bụi kiểu quán tính kết hợp với thùng lắng bụi a- Cấu tạo b- Nguyên lý hoạt động Khí chứa bụi đi vào thiết bị qua bộ phận cản bụi gồm sàng chắn bụi 3 và ghi lá sách 4. Sàng chắn bụi gồm những thanh tròn xếp kề nhau với khe hở nhất định để khí sạch đi vào mương 2 và thoát ra ngoài, còn bụi bị giữ lại ở bên dưới. Ở cuối bộ phận cản bụi, dòng khí đậm đặcc bụi đi vào thùng lắng và hình thành 1 dòng tuần hoàn đi qua ghi lá sách 4 để nhập lại vào dòng khí chính. Bụi trong dòng tuần hoàn nhờ lực quán tính và trọng lực rơi xuống phễu chứa 5. c- Ứng dụng Áp dụng khá phổ biến để lọc tro trong khí thải lò hơi.
  18. CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 4. Phương pháp ly tâm - Nguyên tắc: Bụi tách ra khỏi dòng khí chứa bụi nhờ tác dụng của lực ly tâm. Dưới tác dụng của lực ly tâm, khí đi vào ống theo phương tiếp tuyến, tạo thành vòng tròn xoắn ốc, bụi va đập vào thành ống lắng xuống, khi đi ra - Ưu điểm: Giá thành đầu tư thấp, cấu tạo đơn giản dễ vận hành, chiếm ít diện tích xây dựng (có thể tận dụng các góc cạnh nơi sản xuất), không có bộ phận chuyển động, có thể cấu tạo bằng nhiều loại vật liệu khác nhau, làm việc liên tục, chi phí sửa chữa, bảo dưỡng thấp - Nhược điểm: Dễ bị bào mòn, không thích hợp với bụi có d < 5 - Phạm vi áp dụng: để thu hồi bụi trong công nghiệp hoá chất, xi măng, gốm sứ, luyện kim; Sử dụng để lọc bụi thô trước khi vào các thiết bị lọc bụi tinh Chú ý: Đường kính xyclon càng nhỏ khả năng tách được hạt bụi đường kính nhỏ càng cao Các xyclon được chế tạo D < 1m
  19. Phương pháp xử lý bụi (12) • Một số thiết bị áp dụng PP ly tâm Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng (xiclon)
  20. Phương pháp xử lý bụi (13) Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng của Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng (xiclon) Ưu điểm: – Giá thành đầu tư thấp – Cấu tạo đơn giản, dễ vận hành – Chiếm ít diện tích xây dựng – Không có bộ phận chuyển động – Có thể chế tạo bằng nhiều loại vật liệu khác nhau phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất làm việc cũng như khả năng ăn mòn của dòng khí. – Có thể làm việc liên tục – Chi phí sửa chữa, bảo dưỡng thấp – Thích hợp với bụi có d<20
  21. Phương pháp xử lý bụi (14) Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng của Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng (xiclon) Nhược điểm: – Dễ bị mài mòn – Không thích hợp với bụi có d<5 Phạm vi ứng dụng – Sử dụng để thu hồi bụi trong công nghiệp hoá chất, ximăng, gốm sứ, luyện kim – Sử dụng để lọc bụi thô trước khi vào các thiết bị lọc bụi tinh như lọc túi, lọc tĩnh điện
  22. CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 5. Phương pháp lọc a) Nguyên tắc Hỗn hợp khí chứa bụi đi qua 1 môi trường lọc bụi được giữ lại nhờ lắng trên bề mặt lọc hoặc trong môi trường lọc nhờ tác dụng của lực khuếch tán, lực quán tính, lực tĩnh điện và tách khỏi dòng khí * Chú ý: - Vật liệu lọc là yếu tố quan trọng quyết định hiệu suất xử lý (khả năng tách bụi) - Vật liệu lọc phải có kích thước lỗ nhỏ, độ bền cao, rẻ tiền, dễ kiếm (thường dùng: vải, sơ sợi, hạt cứng, dầu )
  23. CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 5. Phương pháp lọc b) Thiết bị lọc bụi bằng túi (làm việc gián đoạn) Hốn hợp khí chứa bụi qua túi, ban đầu bụi lắng trên lớp vải tạo thành lớp bụi mỏng có vai trò như 1 lớp lọc có hiệu suất tách bụi cao hơn. Khi lớp bụi dày người ta dùng 1 cơ cấu rung rũ bụi. Bụi bong ra nhưng vẫn còn 1 phần ở các sợi tạo màng lọc đảm bảo hiệu suất lọc tiếp theo -Vật liệu làm túi: len, bông, sợi thuỷ tinh được lồng bằng các khuy thép giữ cho cố định. -Chiều dài > 5 lần chiều rộng của túi (lọc tay áo). Đây là thiết bị làm việc gián đoạn, rất phổ biến -Ưu điểm: Tách được những hạt bụi rất nhỏ (5 m 0,5m) theo vật liệu; có thể xử lý khí lưu lượng lớn, gọn nhẹ, vật liệu bằng vải dễ tìm - Nhược điểm: Tiêu thụ năng lượng lớn; Khó kiểm soát khả năng thủng túi; Để làm việc ở nhiệt độ cao, đòi hỏi túi vải phải có chất lượng phù hợp giá thành đắt - Úng dụng: trong các nhà máy xi măng, nhiệt điện, bột giặt
  24. Phương pháp xử lý bụi (19) • Thiết bị lọc tay áo
  25. Phương pháp xử lý bụi (24) c. Lọc dạng hạt – Thiết bị lọc gồm các hạt hình cầu hoặc hình dạng khác nhau chất đống (cát, phoi bào ) Ưu điểm: - Vật liệu lọc rẻ tiền, dễ kiếm - Có thể làm việc ở nhiệt độ cao và môi trường độc hại, chịu được ăn mòn, va đập lớn và nhiệt độ tăng đột ngột. Nhược điểm: - Hiệu suất lọc không cao đối với tập hợp bụi nhỏ - Không hoàn nguyên được vật liệu lọc Ứng dụng - Xử lý bụi có tính ăn mòn cao, nhiệt độ cao.
  26. Phương pháp xử lý bụi (25) d. Lọc bằng dầu Nguyên tắc – Dùng những bộ lọc dạng lưới, lưới này có uốn sóng và được tẩm dầu. Khí có bụi đi qua, bụi khô sẽ bám dính vào dầu và được giữ lại. Khí sạch đi ra. – Khi cần lọc một lượng khí lớn có thể lắp nhiều tấm lọc lại với nhau trên khung phẳng hoặc không gian nhằm đảm bảo được bề mặt lọc lớn nhất. – Sau một thời gian sử dụng, khi bụi đã bám nhiều làm cho sức cản khí động của lưới lọc tăng quá mức cho phép, cần làm sạch lưới lọc bằng cách rửa trong nước xà phòng, phun nước áp lực cao hoặc hút bụi. Sau đó làm khô và tầm dầu mới để dùng tiếp
  27. CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ d) Thiết bị lọc bụi bằng sơ sợi Bố trí sơ sợi trên bề mặt lọc dưới dạng tấm mỏng phẳng Vật liệu lọc là bông, vải hoặc sợi tổng hợp, sợi bông thạch anh, sợi benzen, sợi kim loại Vật liệu có tính bền với hợp chất - Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, hiệu suất tách bụi cao - Nhược điểm: tổn thất áp suất lớn, không hoàn nguyên được vật liệu lọc - Ứng dụng: Trong các phòng làm việc, phương tiện phát bụi cá nhân Lọc bụi có nhiệt độ cao, hàm lượng bụi nhỏ
  28. Phương pháp xử lý bụi (23) Thiết bị lọc bằng xơ sợi
  29. CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 6. Phương pháp tách bụi bằng lực tĩnh điện (Là thiết bị lọc bụi điển hình) - Nguyên tắc: dòng khí chứa bụi đưa vào dòng dẫn điện, dưới tác dụng của điện trường những hạt bụi chuyển động tới trung hoà và lắng tại đó Tại điện cực quầng cường độ điện lớn, ion hoá các bụi xung quanh Tại điện cực lắng trái dấu với điện cực quầng: bụi sẽ lắng ở điện cực quầng - Ưu điểm: Tách bụi kích thước nhỏ, bụi ẩm; làm việc với dòng khí thải nhiệt độ cao - Nhược điểm: Thiết bị cồng kềnh, chiếm nhiều diện tích; chứa vật liệu có khả năng cháy nổ - Ứng dụng: trong các nhà máy lưu lượng lớn, hạt bụi kích thước nhỏ, độ ẩm cao
  30. CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 6. Phương pháp tách bụi bằng lực tĩnh điện (Là thiết bị lọc bụi điển hình) Tiếp theo - Lưu ý: + Hiệu suất phụ thuộc vào nhiều yếu tố + Thiết bị có điện trở lớn hoặc quá nhỏ đều không thích hợp để xử lý + Hiệu suất tách phụ thuộc vào vận tốc hạt bụi từ điện cực quầng về điện cực lắng + Thường sử dụng điện cực quầng là điện cực (-), điện cực lắng là điện cực (+) vì tốc độ di chuyển của các hạt bụi nhiễm điện (-) lớn hơn nhiều tốc độ di chuyển của các hạt bụi nhiễm điện (+)
  31. Phương pháp xử lý bụi (27) Phương pháp lọc tĩnh điện -Thiết bị
  32. Phương pháp xử lý bụi (28) B. Thiết bị lọc tĩnh điện dạng ống 1. Điện cực lắng 2. Điện cực quầng sáng 3. Khung 4. Bộ phận giũ 5. Cách điện
  33. Phương pháp xử lý bụi (29) C. Ưu nhược điểm của PP lọc tĩnh điện • Hiệu suất tách bụi cao (khoảng 99%), tách được bụi nhỏ • Hoạt động được với khí thải có nhiệt độ cao (<5500C) • Thiết bị cồng kềnh, đầu tư lớn
  34. CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 7. Phương pháp tách bụi ướt - Nguyên tắc: dòng khí chứa bụi tiếp xúc với dòng chất lỏng, các hạt bụi khi va chạm các hạt lọc tách khỏi dòng khí - Ưu điểm: Hiệu quả xử lý bụi cao, tách được những hạt bụi rất nhỏ Có thể làm nguội khí, tách được một số khí hào tan Xử lý khí có độ ẩm lớn Nguy hiểm do cháy nổ ít
  35. CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 7. Phương pháp tách bụi ướt ( tiếp) - Nhược điểm: Xuất hiện nước thải chứa bụi đòi hỏi chi phí cao Trong khí chứa chất ăn mòn thiết bị và đường ống phải được sử dụng bằng những vật liệu chống ăn mòn - Ứng dụng: Trong những ngành công nghiệp có khí ẩm, xử lý hạt bụi có kết hợp xử lý bụi và khí hoà tan Thiết bị tách bụi ướt có thể là các xyclon màng ướt (có màng chất lỏng chảy trong thành ống) hoặc tháp rỗng có vòi phun nước, các thiết bị phun tia, các thiết bị ventury
  36. Phương pháp xử lý bụi (32) D. Một số thiết bị tách bụi ướt a. Xiclon màng ướt b. TB Venturi với bộ thu giọt ngoài
  37. Phương pháp xử lý bụi (33) • Thiết bị veturi tách bụi ướt
  38. Phương pháp xử lý bụi (34) • Lựa chọn công nghệ xử lý bụi theo kích thước hạt Bụi đường Bụi than Bụi lò cao Loại bụi Mưa acid Bụi bồ hóng Khói thuốc Fòng lắng Lựa Cyclon chọn công Lọc tĩnh điện nghệ Lọc túi Lọc ướt Kích thước hạt -2 2 10 m 10-1m 0 101m 10 m
  39. Giải pháp phòng ngừa ô nhiễm nhiệt Một số giải pháp thường áp dụng để giảm ô nhiễm nhiệt – Hồ làm mát – Tháp làm mát • Tháp làm mái tự nhiên • Tháp làm mát cưỡng bức – Cải thiện thông khí trong khu vực sản xuất – Phát triển trồng cây xanh
  40. Kiểm soát ô nhiễm tiếng ồn (1) Một số giải pháp được áp dụng: – Áp dụng biện pháp giảm thiểu tại nguồn: thiết kế và chế tạo các bộ phận giảm âm và ứng dụng chúng trong động cơ máy bay, xe vận tải, xe khách, moto, máy móc cơ khí – Cải tiến thiết kế máy và quy trình vận hành máy, kiểm soát chấn động, tăng cường bọc nguồn âm bằng vật liệu hút âm – Hạn chế tiếng ồn do xe cộ bằng cách quy hoạch tổ chức các đường giao thông hợp lý
  41. Kiểm soát ô nhiễm tiếng ồn (2) – Thiết lập khu công nghiệp tập trung, tăng cường vành đai ngăn tiếng ồn ở xung quanh khu vực, trường học và bệnh viện. – Thiết kế cách âm để làm cho tiếng ồn không xuyên qua kết cấu bao che trong phòng. – Giảm cường độ giao thông trong vùng được yên tĩnh – Khuyến khích công nhân sử dụng dụng cụ chống ồn như nút tai, bao tai – Giáo dục nhân nhân bằng phương pháp truyền thông, phim ảnh về chống ô nhiễm tiếng ồn
  42. Kiểm soát ô nhiễm tiếng ồn (3) • Kiểm soát tiếng ồn trong nhà – Bố trí công trình xa nguồn ồn trong điều kiện có thể – Bố trí cây xanh xung quanh nhà để hút âm – Bố trí các phòng phụ như hành lang, bếp ở phía gần tiếng ồn, các phòng ngủ, phòng làm việc ở phía yên tĩnh – Tường, sàn và trần phòng tắm dùng kết cấu cách âm tốt
  43. CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ IV. Xử lý ô nhiễm dạng khí 1. Xử lý trong quá trình sản xuất - Thay nhiên nguyên liệu ít gây ô nhiễm - Tách chất gây ô nhiễm khỏi nguyên liệu Tách S khỏi than Tách Cd khỏi quặng Zn-Cd - Sử dụng tài nguyên sạch (công nghệ sạch: công nghệ ít, không chất thải) - Thay thế, cải tiến thiết bị, làm kín quá trình sản xuất - Thu gom khí thải xử lý - Kiểm soát quy trình sản xuất, phòng sự có rủi ro
  44. CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 2. Các phương pháp xử lý ô nhiễm a. Yêu cầu - Chú ý tới đặc điểm và tính chất của hỗn hợp khí cần xử lý khí cần xử lý: tính chất hoá học, vật lý, khả năng hoà tan, khả năng bay hơi -Yêu cầu của quy trình công nghệ: dòng khí thải phát sinh liên tục hay gián đoạn, lưu lượng khí cần xử lý, hàm lượng các chất ô nhiễm sau khi xử lý - Yêu cầu chi phí cho hệ thống xử lý, chi phí vận hành, diện tích, giá thành thiết bị
  45. CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 2. Các phương pháp xử lý ô nhiễm dạng khí b. Phương pháp hấp thụ trong xử lý khí * Nguyên tắc: khí ô nhiễm được tách khỏi hỗn hợp khí bằng cách hoà tan hoặc tham gia phản ứng hoá học * Đặc điểm: nồng độ khí hấp thụ nhỏ, nhiệt độ hấp thụ không lớn, dung dịch hấp thụ có thể sử dụng nhiều lần * Yêu cầu lựa chọn dung dịch hấp thụ: - Có tính hoà tan chọn lọc, chỉ hấp thụ tốt nhất chất ô nhiễm cần xử lý, độ nhớt nhỏ, nhiệt dung bé, nhiệt độ sôi khác xa với nhiệt độ hỗn hợp khí vào - Không tạo kết tủa, ít bay hơi, có thể hoàn nguyên, rẻ tiền, dễ kiếm - Không độc, không ăn mòn
  46. Phương pháp xử lý khí - PP hấp thụ-
  47. Phương pháp xử lý khí - TB hấp thụ-
  48. Phương pháp xử lý khí - PP hấp thụ- ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ ĐỂ TÁCH HỢP CHẤT LƯU HUỲNH KHỎI KHÓI THẢI VÀ CHẾ TẠO THẠCH CAO
  49. Phương pháp xử lý khí - PP hấp thụ- PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP TÁCH CÁC HỢP CHẤT CỦA LƯU HUỲNH VÀ NITƠ KHỎI KHÍ THẢI
  50. CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ -Ventury -* Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng của phương pháp hấp thụ * Ưu điểm Có khả năng hấp thụ tốt dung dịch hấp thụ, đặc biệt là khí axit được hấp thụ bởi dung dịch mang tính kiềm Vận hành tương đối đơn giản, chi phí thấp nếu dung dịch hấp thụ rẻ tiền * Nhược điểm Phát sinh nước thải chứa ô nhiễm cần xử lý tốn chi phí xử lý Một số khí ăn mòn phải sử dụng thiết bị chống ăn mòn
  51. CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ -* Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng của phương pháp hấp thụ ( tiếp) * Ứng dụng: Sử dụng trong công nghệ hoá chất, nhiệt điện, thực phẩm Xử lý SO2, NOx, HF, NH3 Chú ý: lựa chọn dung dịch hấp thụ có khả năng hoàn nguyên có thể thus au quá trình xử lý. Nguyên tắc lựa chọn dung dịch hấp thụ: với các khí mang tính oxit axit chọn dung dịch mang tính kiềm
  52. CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ c. Phương pháp hấp Phụ * Nguyên tắc: chất ô nhiễm được tách khỏi dòng khí do bi giữ lại ở bề mặt rắn (chất hấp phụ) *Yêu cầu: chất hấp phụ có bề mặt riêng lớn, có khả năng hấp phụ chọn lọc chất ô nhiễm dạng khí cần xử lý, có khả năng hoàn nguyên, rẻ tiền, dễ kiếm, có độ bền nhiệt, bền cơ, ít độc, dễ xử lý nếu không hoàn nguyên được - Thiết bị hấp phụ tĩnh: chất hấp phụ được bố trí ở giữa tháp, 2 tháp hấp thụ: tháp A làm việc (hấp phụ), tháp B hoàn nguyên (nhả hấp phụ) Dòng khí đi vào A B: đuổi khí ra - Thiết bị hấp phụ động: hấp phụ tầng sôi Bố trí đường ống có các lỗ rỗng, khí vào phân bố vào các khe rỗng, tốc độ khí lớn lớp hấp phụ rắn “sôi” lên, lớp sôi này chỉ đủ dao động nhất định, khí ô nhiễm bị giữ lại, làm việc liên tục, không cần 2 tháp (Hình vẽ)
  53. CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ * Ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng của phương pháp hấp phụ - Ưu: có khả năng hấp phụ khí ở nhiệt độ thấp nếu lựa chọn chất hấp phụ thích hợp Khả năng xử lý khí lưu lượng lớn, làm việc liên tục Hiệu suất xử lý cao - Nhược: Không thích hợp với khí có hàm lượng bụi cao Thiết bị cồng kềnh Không thích hợp với khí có nồng độ ô nhiễm lớn Không thích hợp với khí có độ ẩm cao Tốn chi phí cho hoàn nguyên nếu chất hấp phụ có thể hoàn nguyên hoặc chi phí xử lý chất hấp phụ * Ứng dụng: xử lý khí ô nhiễm của 1 số ngành công nghiệp: hoá chất, chế biến thực phẩm, thuỷ sản Hấp phụ mùi, hấp phụ hơi dung môi trong quá trình phun sơn Xử lý khí trong nhà
  54. Phương pháp xử lý khí - PP hấp phụ- Hấp phụ hơi dung môi – Chất hấp phụ: có lỗ xốp mịn như than hoạt tính, silicangen, keo nhôm, thuỷ tinh lỗ xốp – Than hoạt tính chất hấp phụ kị nước nên ứng dụng hiệu quả khi độ ẩm khí thải đến 50% Thiết bị: Tầng sôi và lớp hạt chuyển động Ưu điểm của sơi carrbon hoạt tính so với than hoạt tính – Hiệu quả thu hồi cao trên 99% – Giảm thất thoát dung môi do phân huỷ nhiệt khí có than HT làm xúc tác – Giảm nguy cơ cháy nổ, được ứng dụng để thu hồi dung môi có nhiệt độ cao.
  55. Phương pháp xử lý khí - PP hấp phụ- Hấp phụ Nox • Nox hấp thụ mạnh bằng than hoạt tính. Tuy nhiên khi tiếp xúc với oxit nitơ than có thể cháy nổ. • Khả năng hấp phụ silicagen đối với Nox thấp hơn than hoạt tính • Khả năng hấp phụ của keo nhôm không cao • Nox có thể được hấp phụ bằng than bùn có tính kiềm trong TB lắng tầng sôi
  56. Phương pháp xử lý khí - PP hấp phụ- Hấp phụ SO2 • Chất hấp phụ: Đá vôi, đômolit. • Để tăng hoạt tính của chất HP phụ hoá học, thúc đẩy quá trình chuyển hoá SO2 thành SO3. Các phụ gia cần thêm: dạng muối vô cơ rẻ tiền hay oxit mangan • Tái sinh bằng phương pháp trích li được thực hiện bằng nước nóng và thu được khí sufuaric loãng (10-15%)
  57. Phương pháp xử lý khí - PP hấp phụ- Hấp phụ các halogen và hợp chất của chúng Xử lý các hợp chất flo – Chất hấp phụ: đá vôi, keo nhôm, floruanatri, nefelin xienit – Hấp phụ HF: T=3500C, thời gian tiếp xúc 7.6s trên bề mặt đá vôi xảy ra phản ứng vơi HF và tạo thành floruacaxi. Chất hấp phụ bão hòa được sàng trên lưới với kích thước lỗ là 3.3mm
  58. Phương pháp xử lý khí - PP hấp phụ- Hấp phụ clo và clorua hydro • Khí clo được hấp phụ bởi các chất rắn hữu cơ như lignin, lignin sunfonat canxi (chất thải của quá trình chế biến hóa học gỗ). Tuy nhiên, chất hấp phụ này ở dạng dung dịch và bùn đạt hiệu quả cao hơn • Chất hấp phụ: Oxilorua sắt, clorua oxit đồng trong hỗn hợp oxit magiê, sunfat và phốtphát đồng, chì, cadimi, tất cả tạo thành phức với hai phân tử HCl và vài vật liệu polime hữu cơ, zeolít • Phương pháp ít sử dụng vì đắt và hiếm
  59. Phương pháp xử lý khí - PP hấp phụ- Hấp phụ H2S bằng hydroxit sắt • Phản ứng: Fe2S3 + 3/2 O2 Fe2S3 + 6H2O • FeS cũng hình thành đồng thời phản ứng trên • Khi có oxi, Fe2S3 bị oxihóa thành hydroxit sắt và giải phóng lưu huỳnh Fe2S3 + 3/2 O2 + 3H2O 2 Fe(OH)3 + 3 S
  60. Phương pháp xử lý khí - PP hấp phụ- Ứng dụng khác • Hấp phụ H2S bằng than hoạt tính • Hấp phụ H2S bằng zeolit (Nâ, CaA, NaX) • Hấp phụ hơi thủy ngân bằng than hoạt tính, oxisilic, đá bọt, zeolít, silicagen • Hấp phụ mùi bằng than hoạt tính
  61. CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ d. Phương pháp nhiệt và xúc tác * Nguyên tắc: dưới tác dụng của nhiệt ,khí ô nhiễm bị oxy hoá bởi ô xy của không khí chuyển thành những chất ít hoặc không ô nhiễm Khí ô nhiễm được xử lý bằng phương pháp này là chất hữu cơ CnHmO (S, N, P ) + O2 (không khí) CO2 + H2O + {SO2, NOx, HCl } Tiếp tục xử lý * Đặc điểm: - Khí ô nhiễm có khả năng oxy hoá bằng O2 không khí ở nhiệt độ cao - Hỗn hợp khí không tạo hỗn hợp có khả năng cháy nổ - Thiết bị để xử lý có van an toàn - Phải bổ sung nhiệt độ để tăng nhiệt khí đạt tới nhiệt độ oxy hoá. Có hai phương pháp đốt: phương pháp đốt bằng nhiệt; phương pháp oxy hoá * Phương pháp đốt bằng nhiệt: phương pháp oxy hoá chất ô nhiễm bằng cách cung cấp nhiệt độ tới nhiệt độ cháy thong thường Khí ô nhiễm tự cháy (Hình vẽ)
  62. CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ * Phương pháp đốt có xúc tác Nguyên tắc: đẩy mạnh quá trình cháy của chất ô nhiễm ở nhiệt độ cao (dung xúc tác) Đặc điểm: tốn ít nhiệt. Tăng nhiệt độ oxy hoá phương pháp có xúc tác đạt yêu cầu sau: - Ít hoặc không bị ngộ độc khí có trong hỗn hợp khí cần xử lý - Phương pháp có thiết bị tách bụi trước khi vào xử lý - Xúc tác rẻ tiền, dễ kiếm, tuổi thọ cao, bền vô cơ và nhiệt Xúc tác thường là oxit kim loại trên chất mang: SiO2, Al2SiO3, Al2O3 * Chú ý: phương pháp nhiệt xúc tác áp dụng cho quá trình oxi hoá những khí ô nhiễm có khả năng oxy hoá. Ví dụ, phản ứng khử NO bằng xúc tác AB2O4 AB2O4 4 NO + CH4 N2 + CO2 + H2O * Ứng dụng: dùng để xử lý các khí hữu cơ, khí ô nhiễm có khả năng oxy hoá. Thường dùng đốt khí ô nhiễm của nhiều máy lọc dầu, giàn khoan, nhà máy có quá trình sinh ra nhiều chất hữu cơ: rang, nướng và 1 số nhà máy hoá chất
  63. Phương pháp xử lý khí - PP thiêu đốt- Công nghệ xử lý khí thải công nghiệp bằng nhiệt a. Không tận dụng nhiệt b. Với thiết bị truyền nhiệt
  64. Phương pháp xử lý khí - PP thiêu đốt-
  65. CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ e. Phương pháp ngưng tụ * Nguyên tắc: hỗn hợp khí ô nhiễm được hạ thấp nhiệt độ (làm lạnh) xuống dưới nhiệt độ bay hơi. Khí ô nhiễm được 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 này thường không thu được khí ô nhiễm ở 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 do quá trình nhiệt, chất ô nhiễm được ngưng tụ tách khỏi dòng khí. Phương pháp này thu hồi chất ô nhiễm ở dạng lỏng * Ưu điểm: đơn giản, dễ vận hành * Nhược điểm: chỉ tách được khí có nhiệt độ bay hơi tương đối cao * Ứng dụng: tách khí có mùi (tanh hôi) trong công nghiệp chế biến hải sản, thu hồi dung môi hữu cơ dẽ bay hơi (xăng dầu, axeton, toluen )
  66. CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ f) Phương pháp sinh học: phương pháp mới trong xử lý khí * Nguyên tắc: dòng khí ô nhiễm dưới tác dụng của vi sinh vật bị phân huỷ chất ít hoặc không độc hại Khí ô nhiễm phải hoà tan trong nước (được hấp thụ) sau đó được vi sinh vật xử lý Nhiệt độ dòng khí giới hạn trong 15 – 60oC, tốt nhất là 30 - 40oC Sau khi hấp thụ khí ô nhiễm dung dịch xử lý có pH = 5 - 8, không chứa khí gây độc hại cho vi sinh vật * Có 2 phương pháp: -Phương pháp lọc sinh học: dùng vật liệu lọc, bên trong nuôi dưỡng vi sinh vật. Cho dòng khí đi qua các vật liệu lọc này vi sinh vật sẽ phân huỷ khí ô nhiễm (Hình vẽ) - Vật liệu lọc: vật liệu hữu cơ có bổ sung dinh dưỡng để nuôi sinh vật
  67. CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ - Phương pháp rửa sinh học: 2 giai đoạn Khí ô nhiễm được hấp thụ bằng 1 tháp rỗng Dung dịch hấp thụ khí ô nhiễm được đưa qua 1 bể bùn chứa vi sinh vật (bùn hoạt tính) khí ra được làm sạch (hình vẽ)
  68. CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ V. Một số sơ đồ công nghệ xử lý ô nhiễm khí 1. Xử lý ô nhiễm khí trong ngành nhiệt điện a. Các chất ô nhiễm khí Bụi, SO2, NOx, hơi kim loại, 1 số chất hữu cơ b. Sơ đồ công nghệ (Hình vẽ)
  69. Sơ đồ công nghệ xử lí khí thải nhà máy nhiệt điện
  70. CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI GÂY Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 4. Xử lý ô nhiễm khí thải trong nhà máy sơn a. Khí ô nhiễm: hơi dung môi b. Sơ đồ công nghệ xử lý (hình vẽ)
  71. CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VI. Pha loãng khí Sau tất cả quá trình phòng ngừa, giảm thiểu, xử lý khí ô nhiễm nếu nồng khí vẫn lớn hơn tiêu chuẩn môi trường xung quanh người ta phải pha loãng khí ô nhiễm với bên ngoài nhằm giảm nồng độ khí ô nhiễm Thường sử dụng ống khói để pha loãng khí Chiều cao ống khói cao Vận tốc khí lớn Khả năng pha loãng cao T = Tk – Tmt cao Quạt khí: nguồn thải là nguồn mặt (bãi thải, bể hóa chất )