slide bài giảng môn công nghệ môi trường chương 3: Công nghệ xử lý ô nhiễm không khí

Bài giảng
Bài giảng
C
C
«ng nghÖ m«i trêng
«ng nghÖ m«i trêng
Gi
Gi
ảng viên : GS.TS Đặng kim Chi
ảng viên : GS.TS Đặng kim Chi
Viện KH & CN Môi trường – ĐHBK Hà nội
Viện KH & CN Môi trường – ĐHBK Hà nội
Hà nội 2-2009
Hà nội 2-2009




CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ


-

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 = 0,002µm → 500 µm
•
1 µm = 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 µm →
2000 µm

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




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
+ 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)




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: SO
2
, NO
x
, NH
3

, CO
2,
, CO, N
2
O….
- 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
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)




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)

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: η= 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

Một số thiết bị áp dụng PP trọng lực
A. Buồng lắng đơn giản
Các phương pháp xử lý bụi (4)
Các phương pháp xử lý bụi (4)

B. Buồng lắng nhiều tầng
Các phương pháp xử lý bụi (5)
Các phương pháp xử lý bụi (5)

C. Buồng lắng có vách ngăn
Các phương pháp xử lý bụi (6)
Các phương pháp xử lý bụi (6)




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




Một số thiết bị áp dụng
Một số thiết bị áp dụng
PP
PP
quán tính
quán tính
A. Thiết bị lọc bụi quán tính kiểu Venturi
A. Thiết bị lọc bụi quán tính kiểu Venturi
Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý hoạt động
Khi dòng chảy của khí bị thu hẹp tiết diện thì bụi sẽ ép sát vào thành vật cản
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
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
trở lên rồi thoát ra ngoài, còn bụi trong bẫy 3 thì rơi xuống phễu chứa bụi của
thiết bị.
thiết bị.
Các phương pháp xử lý bụi (8)
Các phương pháp xử lý bụi (8)




B. Thiết bị lọc bụi quán tính kiểu màn chắn uốn cong

B. Thiết bị lọc bụi quán tính kiểu màn chắn uốn cong
a- Cấu tạo
a- Cấu tạo
b-Nguyên lý hoạt động
b-Nguyên lý hoạt động


Dòng khí đi qua khe hở giữa các tấm chắn của dãy trước sẽ bị chặn lại bởi
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
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
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
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.
lòng máng và rơi xuống phễu chứa bụi của thiết bị.
Các phương pháp xử lý bụi (9)
Các phương pháp xử lý bụi (9)

•
Phương pháp quán tính
Các phương pháp xử lý bụi
Các phương pháp xử lý bụi
a. Có vách ngăn, b. với chỗ quay khí nhẵn,
c. có chóp mở rộng, d. nhập khí ngang hông

Phương pháp quán tính
Phương pháp quán tính
Thiết bị lọc bụi quán tính kiểu “lá sách” cấu tạo của Stairmand
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,…
Các phương pháp xử lý bụi
Các phương pháp xử lý bụi




b-
b-
Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý hoạt động

Khí chứa bụi đi vào thiết bị qua bộ
Khí chứa bụi đi vào thiết bị qua bộ
phận cản bụi gồm sàng chắn bụi 3 và
phận cản bụi gồm sàng chắn bụi 3 và
ghi lá sách 4. Sàng chắn bụi gồm
ghi lá sách 4. Sàng chắn bụi gồm
những thanh tròn xếp kề nhau với khe
những thanh tròn xếp kề nhau với khe
hở nhất định để khí sạch đi vào
hở nhất định để khí sạch đi vào
mương 2 và thoát ra ngoài, còn bụi bị
mương 2 và thoát ra ngoài, còn bụi bị
giữ lại ở bên dưới. Ở cuối bộ phận cản
giữ lại ở bên dưới. Ở cuối bộ phận cản
bụi, dòng khí đậm đặcc bụi đi vào
bụi, dòng khí đậm đặcc bụi đi vào
thùng lắng và hình thành 1 dòng tuần
thùng lắng và hình thành 1 dòng tuần
hoàn đi qua ghi lá sách 4 để nhập lại
hoàn đi qua ghi lá sách 4 để nhập lại
vào dòng khí chính. Bụi trong dòng
vào dòng khí chính. Bụi trong dòng
tuần hoàn nhờ lực quán tính và trọng
tuần hoàn nhờ lực quán tính và trọng
lực rơi xuống phễu chứa 5.
lực rơi xuống phễu chứa 5.
c- Ứng dụng
c- Ứng dụng
Áp dụng khá phổ biến để lọc tro trong

Áp dụng khá phổ biến để lọc tro trong
khí thải lò hơi.
khí thải lò hơi.
Các phương pháp xử lý bụi (10)
Các phương pháp xử lý bụi (10)
C. Thiết bị lọc bụi kiểu quán tính kết hợp với
thùng lắng bụi
a- Cấu tạo




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 < 5µ
- 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

•
Một số thiết bị áp dụng PP ly tâm
Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng (xiclon)
Phương pháp xử lý bụi (12)
Phương pháp xử lý bụi (12)

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<20µ
Phương pháp xử lý bụi (13)
Phương pháp xử lý bụi (13)

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<5µ
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
Phương pháp xử lý bụi (14)
Phương pháp xử lý bụi (14)




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 )




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 µm → 0,5µm) 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

•
Thiết bị lọc tay áo

Phương pháp xử lý bụi (19)
Phương pháp xử lý bụi (19)