Đồ Án Xử lý khí thải cho các ngành công nghiệp giúp giải quyết các vấn đề ô nhiễm môi trường không khí

ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
1 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
MỤC LỤC
2 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
MỞ ĐẦU
Hiện nay vấn đề ô nhiễm không khí không còn là vấn đề riêng lẻ của một quốc gia
hay một khu vực mà nó đã trở thành vấn đề toàn cầu. Thực trạng phát triển kinh tế - xã
hội của các quốc gia trên thế giới trong thời gian qua đã có những tác động lớn đến môi
trường và đã làm cho môi trường sống của con người bị thay đổi và ngày càng trở nên tồi
tệ hơn. Những năm gần đây, nhân loại đã phải quan tâm nhiều hơn đến vấn đề ô nhiễm
môi trường không khí, đó là : sự biến đổi của khí hậu – nóng lên toàn cầu, suy giảm tầng
ozon, mưa axit, các bệnh về đường hô hấp… Nguyên nhân chủ yếu là sự phát thải khí
thải từ các nhà máy, khu công nghiệp, các phương tiện giao thông. Khí thải trong các
ngành công nghiệp hiện nay đã và đang gây ra những ảnh hưởng lớn tới thành phần môi
trường không khí trên Trái Đất. Đặc biệt đối với môi trường không khí, khí thải từ các
hoạt động công nghiệp có thể chứa nhiều chất độc hại cho môi trường và sức khoẻ con
người như H
2
S, HF, CO, CO
2
, NO
x
,…với nồng độ vượt ngưỡng tiêu chuẩn cho phép. Mỗi
ngành công nghiệp đều có đặc tính khí thải khác nhau, dựa vào đặc tính của từng khí thải
của từng ngành nghề mà chúng ta có các biện pháp và hướng giải quyết khác nhau để hạn
chế tối đa sự phát thải khí ra ngoài môi trường.

Tuy nhiên, còn nhiều nhà máy vẫn chưa đáp ứng được việc giải quyết các vấn đề gây ô
nhiễm môi trường, đặc biệt chưa giải quyết được tình trạng ô nhiễm trong không khí từ
các nhà máy ra ngoài môi trường. Xuất phát từ vấn đề trên, trong đồ án khí thải này, em
đề xuất một số biện pháp xử lý khí thải cho các ngành công nghiệp giúp giải quyết các
vấn đề ô nhiễm môi trường không khí.
3 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
CHƯƠNG I : MỤC TIÊU THIẾT KẾ
1.1. Thông số đầu vào
- Lưu lượng nguồn thải: L = 25000 m
3
/ h = 6,94 (m
3
/s )
- Hàm lượng bụi là 20000 mg/m
3
= 20 g/m
3
-Thành phần chất khí:
Thành phần Hàm lượng ( mg/m
3
)
Bụi 15000
SO
2
1683
CO 7795
H
2

S 30
NO
2
2183
Cl 66
- Khối lượng riêng của bụi : 3000 kg/m
3
Cỡ hạt m ( % )
0-5 5-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-70
11 7 11 14 11 9 21 16
- Nhiệt độ khí thải tại miệng ống khói :110
o
C
- Nhiệt độ môi trường : 25
o
C
1.2. Xử lý số liệu
a. Tính toán nồng độ tối đa cho phép
Theo QCVN 19:2009 /BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải
công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ
C
max
= C K
p
K
v
Trong đó:
+ C
max
: Nồng độ tối đa cho phép đối với hạt bụi và các chất vô cơ trong khí

thải công nghiệp
+ C : Nồng độ của bụi và các chất vô cơ theo cột B của QCVN 19:2009
/BTNMT
4 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
+ K
P
:Hệ số lưu lượng nguồn thải K
P
= 0,9 (Vì lưu lượng của nhà máy
25000m
3
/ h (mục 2.3 – QCVN 19: 2009 /BTNMT )
+K
v
: Hệ số vùng , K
v
= 1. Khu công nghiệp ; đô thị loại V; vùng ngoại
thành, ngoại thị đô thị loại II, III, IV có khoảng cách ranh giới nội thành nội
thị lớn hơn hoặc bằng 2 km; cơ sở sản xuất công nghiệp, chế biến, kinh
doanh, dịch vụ và các hoạt động công nghiệp khác có khoảng cách đến ranh
giới các khu vực này dưới 2 km.
Bảng 1. Nồng độ tối đa cho phép đối với hạt bụi và các chất vô cơ
trong khí thải công nghiệp
Thành phần C (mg/Nm
3
) – cột B
QCVN 19/2009
C

max
( mg/Nm
3
)
Bụi
200 180
SO
2
500 450
CO
1000 900
H
2
S
7,5 6,75
NO
2
850 765
Cl
10 9
b. Tính toán nồng độ đầu vào của khí thải
Theo số liệu đầu vào, nồng độ các chất vô cơ (C
1
) tại miệng khói có
nhiệt độ là 110
o
C, nhưng nồng độ các chất vô cơ tối đa cho phép (C
max
) ở
nhiệt độ 25

o
C . Vậy nên trước khi so sánh nồng độ để xem bụi và khí thải
nào vượt tiêu chuẩn ta cần quy đổi
C
1
(100
o
C) C
2
(25
o
C)
Đây là trường hợp điều kiện đẳng áp với p
1
= p
2
= 760 mmHg
t
1
= 110
o
C T
1
= 383
o
C
5 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
t

2
= 25
o
C T
2
= 298
o
C
Từ phương trình trạng thái khí lý tưởng : PV = nRT
Trong đó :
C
1
, T
1
: Nồng độ của các thành phần trong khí thải (mg / m
3
) ở nhiệt
độ tuyệt đối T
1
= 383
o
F
C
2
, T
2
: Nồng độ của các thành phần trong khí thải (mg/Nm
3
) ở nhiệt
độ tuyệt đối T

2
= 298
o
F
6 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
Bảng 2. Nồng độ các thành phần trong khói thải
ST
T
Thành
phần
(mg/m
3
) ( mg/Nm
3
)
C
max
( mg/Nm
3
)
Kết luận
1
Bụi 15000
15000 180 Vượt QC 84lần
2
SO
2
1683

2163 450 Vượt QC 4,8 lần
3
CO 7795
10018,4 900 Vượt QC 11,1 lần
4
H
2
S 30
38,55 6,75 Vượt QC 5,71lần
5
NO
2
2183
2805,66 765 Vượt QC 3,67 lần
6
Cl 66
84,64 9 Vượt QC 9,4 lần
- Nhận xét: Dựa vào bảng số liệu  Những chỉ tiêu cần xử lý trước khi xả thải ra
ngoài môi trường là : Bụi, SO
2
, CO, H
2
S, NO
2
, Cl.
- Hiệu suất tối thiểu để xử lý các chỉ tiêu
Trong đó:
η :Hiệu suất tối thiểu để xử lý từng chỉ tiêu
: Hàm lượng chất X trong hỗn hợp khí thải vào (mg/m
3

)
: Hàm lượng chất X trong hỗn hợp khí thải ra ( mg/m
3
)
7 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
Bảng 3: Hiệu suất tối thiểu để xử lý các chỉ tiêu
Thành
phần
(mg/m
3
) (mg/m
3
)
η
min

(%)
Bụi 15000 180 98,8
SO
2
1683 450 73,2
CO 7795 900 88,45
H
2
S 30 6,75 77,5
NO
2
2183 765 64,95

Cl 66 9 86,36
1.3. Tính toán lan truyền ô nhiễm không khí
a. Xác định nguồn thải là nguồn cao hay nguồn thấp
• Do nguồn thải là ống khói của nhà máy A nên đây là nguồn điểm
• Xét nhà máy A:
Ta có: b
A
= 10 (m) < 2,5h
A
= 2,5 5 = 12,5 (m)  Nhà máy A là tòa nhà hẹp
l
A
= 60 (m) > 10h
A
= 10 5 = 50 (m)  Nhà máy A là tòa nhà dài
 Nhà máy A là tòa nhà hẹp, dài
• Xét khu dân cư B
Ta có: b
B
=110 (m) > 2,5h
B
= 2,5 10 = 25 (m) Khu dân cư B là khu dân
cư rộng
l
B
= 120 > 10h
B
= 10 10 = 100 (m)  Khu dân cư B là khu dân cư
dài.
 Khu dân cư B là khu dân cư rộng,dài.

• Với nhà máy A là tòa nhà hẹp đứng đầu :
x
1
= L
1
= 55 (m) > 10h
A
= 10 5 = 50 (m)
 Nhà máy A và khu dân cư B đứng độc lập với nhau
8 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
• Với nhà máy A có chiều ngang rộng đứng độc lập
H
gh
= 0,36b
z
+ 1,7h
A
= 0,36 b
A
+1,7 h
A
= 0,36 10 + 1,7 5 = 10,9 (m)
• Theo công thức của Davidson W.F (Giáo trình Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải –
Trường Đại Học Tài Nguyên Và Môi Trường Hà Nội)
Độ nâng của luồng khói là: h = D
Trong đó: h: độ nâng của luồng khói,m ;
D: đường kính của miệng ống khói, D= 1500mm=1,5m;
: vận tốc ban đầu của luồng khói tại miệng ống khói, m/s;

: vận tốc gió, m/s
T
k
: nhiệt độ tuyệt đối của khói tại miệng ống khói, T
k
= 383K
: chênh lệch nhiệt độ giữa khói và nhiệt độ xung quanh
= T
k
– T
xq
= 110 – 25 =85
o
C
- Vận tốc ban đầu của luồng khói tại miệng ống khói là :
= = = 3,93 (m/s)
- Vận tốc gió tại miệng ống khói là : = = 1= 1,08(m/s)
Trong đó: :vận tốc gió tại độ cao z (z= 19m ),m/s
: vận tốc gió tại độ cao đặt máy quan trắc (z
1
= 10m), = 1 m/s
n : chỉ số mũ ( Do khí quyển ở mức trung tính, độ ghồ ghề mặt đất là 0,01m
nên tra bảng 2.1 Giáo trình kỹ thuật xử lý khí thải ta có n = 0,12 )
> Độ nâng của luồng khói:
h = D = 1,5 = 11,18(m)
• Độ cao hiệu quả của nguồn thải là: H
hq
= H
ô
+ = 19 + 11,18 = 30,18 (m)

Trong đó: H
hq
: là độ cao hiệu quả của nguồn thải , m;
H
ô
: là chiều cao thực của nguồn thải, H
ô
= 19 m;
: là độ cao nâng của nguồn thải, = 11,18 m;
Do H
hq
= 30,18 (m) >H
gh
= 10,9 (m)  Đây là nguồn thải cao
b.Tính toán khuếch tán chất chất ô nhiễm từ nguồn điểm cao
Theo QCVN 05:2009/ BTNMT và QCVN 06:2009/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật
quốc gia về chất lượng không khí xung quanh thì nồng độ tối đa cho phép của một
số khí độc trong không khí xung quanh là:
Thông số
Thời gian trung
bình
Nồng độ cho phép
(µg/m
3
)
Clo 24h 30 QCVN
9 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
06:2009/BTNMT

SO
2
1 năm 50
QCVN 05:2009/
BTNMT
H
2
S 1h 42
QCVN
06:2009/BTNMT
CO 24h 5000
QCVN 05:2009/
BTNMT
NO
2
24h 100
QCVN 05:2009/
BTNMT
- Chọn khoảng cách tính từ nguồn thải là x = 100 m
Dựa vào hình 2.11 và hình 2.12 ta có:
+ hệ số khếch tán theo chiều ngang là: = 8,5
+ hệ số khếch tán theo chiều đứng là: = 5

• Đối với khí
- Khi nhà A xả thải tuân theo QCVN 19: 2009/BTNMT thì tại B nồng độ chất
ô nhiễm đạt QCVN 05,06: 2009/BTNMT
- Nồng độ cực đại khi chất ô nhiễm khuếch tán :
C
max
= ,

* Khí Clo
M= C
max clo
L = 9 .10
-3
6,94 = 0,0625 (g/s)
- H là chiều cao hiệu quả của ống khói, H = 30,18 m
C
max
= = = 3,74.10
-5
(g/m
3
) = 37,4 (/m
3
)
- Vị trí xuất hiện C
max
Ta có : = = 21,34
 Tra hình 2.12 trang 60 Giáo trình kỹ thuật xử lý khí thải x
max
500 m => Vị
trí C
max
ngoài khu dân cư B
Tính toán nồng độ chất ô nhiễm tại điểm đầu, giữa và cuối trên nóc nhà B
Tính theo công thức Gauss biến dạng ta có:
C =
- Tùy thuộc vào độ xa thì nồng độ chất ô nhiễm ở các điểm của nhà là khác
nhau, vì khoảng cách giữa 2 nhà là 55m <100m. Chiều cao tối thiểu để tra

10 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
nên chọn x= 100m. Do vậy nồng độ chất ô nhiễm tại 3 điểm đầu,
giữa, cuối trên nóc nhà B là như nhau:
C = = exp = 6,29 .10
-8
( g/m
3
) = 0,063 ( /m
3
)
So sánh với QCVN 05: 2009/BTNMT Quy chuẩn này quy định nồng độ tối đa cho
phép của một số chất độc hại trong không khí xung quanh.
 C = 0,063 (/m
3
) < 30 /m
3

Vậy với nồng độ của Clo trong khí thải tại nhà A đạt QCVN 09:2009 / BTNMT thì
khi khuếch tán đến nhà B đạt QCVN 06:2009/BTNMT
Tính toán tương tự đối với các khí còn lại : SO
2
, H
2
S, CO,NO
2

Bảng tính toán :
Thành phần C(/m

3
) tại nhà B
Nồng độ cho
phép ( /m
3

)
QCVN 05:2009
QCVN 06:2009
Kết luận
Clo 0,063 30 Đạt QC
SO
2
3,14 50 Đạt QC
H
2
S 0,047 42 Đạt QC
CO 6,3 5000 Đạt QC
NO
2
53,4 100 Đạt QC
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH CHÍNH TRONG HỆ
THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI
2.1. Xử lý bụi
2.1.1. Các thông số đầu vào
Các đại lượng Đơn vị Số liệu
Lưu lượng m
3
/s 6,94
Nồng độ bụi ban đầu mg/m

3
15000
11 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
Độ ẩm % 55
Khối lượng riêng của bụi kg/m
3
3000
Khối lượng riêng của khí thải kg/m
3
1,2
Độ nhớt của không khí ở 0
o
C kg/m.s 17,7.10
-6
Thành phần bụi của khí thải từ nhà máy thải ra là:
- Bụi có đường kính 0- 5µm chiếm: 11%
- Bụi có đường kính 5-10µm chiếm: 7%
- Bụi có đường kính 10-20µm chiếm: 11%
- Bụi có đường kính 20-30µm chiếm: 14%
- Bụi có đường kính 30-40µm chiếm: 11%
- Bụi có đường kính 40-50µm chiếm: 9%
- Bụi có đường kính 50-60µm chiếm: 21%
- Bụi có đường kính 60-70µm chiếm: 16%
Nhiệt độ khí thải là t = 110
o
C
Khối lượng riêng của bụi: ρ
b

= 3000 Kg/m
3
.
Lưu lượng Q = 25000 m
3
/h = 6,94 m
3
/s.
Nồng độ bụi ban đầu: C
đ
= 15g/m
3
= 15000 mg/m
3
Nồng độ bụi đầu ra theoQCVN 19: 2009/BTNMT: C
r
= 240 mg/m
3
.
Lựa chọn thiết bị xử lý bụi
Hiệu suất cần đạt được để xử lý đạt quy chuẩn là :
ɳ =
Chọn thiết bị xử lý là Xyclon
2.1.2. Đặc điểm của Xyclon
12 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
+ Thiết bị xyclon được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp có hiệu quả
cao khi kích thước hạt bụi > 5 µm. Thu hồi bụi trong xyclon diễn ra dưới tác
dụng của lực ly tâm

+ Nguyên lý hoạt động: Dòng khí nhiễm bụi được đưa vào phần trên của
xyclon. Thân xyclon thường là hình trụ có đáy là chop cụt. Ống khí bẩn vào
thường có dạng khối chữ nhật, được bố trí theo phương tiếp tuyến với thân
xyclon. Khí vào xyclon thực hiện chuyển động xoắn ốc, dịch chuyển xuống
dưới và hình thành dòng xoáy ngoài. Lúc đó, các hạt bụi, dưới tác dụng củ
aluwjc ly tâm văng vào thành xyclon. Tiến gần đáy chop, dòng khí bắt đầu quay
ngược trở lại và chuyển động lên trên hình thành dòng xoắn trong. Các hạt bụi
văng đến thành, dịch chuyển xuống dưới nhờ lực đẩy của dòng xoáy và trọng
lực và từ đói ra khỏi xyclon, qua ống xả bụi. Khí sạch sau khí xử lý được đưa ra
ở phía trên đỉnh thiết bị bởi ống trụ tâm
+ Ưu điểm:
13 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
- Không có phần chuyển động nên tăng độ bền của thiết bị
- Có thể làm việc ở nhiệt độ cao ( đến 500
0
C )
- Thu hồi bụi ở dạng khô
- Trở lực hầu như cố định và không lớn (250-1500) N/m
- Làm việc cở áp suất cao
- Năng suất cao,rẻ
- Có khả năng thu hồi vật liệu mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt
xyclon
- Hiệu suất không phụ thuộc sự thay đổi nồng độ bụi
- Chế tạo đơn giản
+ Nhược điểm
- Hiệu quả vận hành kém khi bụi có kích thước nhỏ hơn 5 µm
- Không thể thu hồi bụi kết dính
2.1.3. Tính toán Xyclon

Chọn số Xyclon n=5. Khi đó lưu lượng khí cho mỗi Xyclon
6,94
1,388
5
k
Q = =
(m
3
/s)
a) Diện tích tiết diện Cyclon F ( m
2
)
k
q
Q
F
ω
=
( m
2
)
Trong đó :
- Q
k
là lưu lượng dòng khí ( m
3
/s)
- là vận tốc dòng khí trong Cyclon ( 2,2 – 5 m/s ) Chọn

= 2,5 m/s


1,388
2,5
F = =
0,552 ( m
2
)
( Theo giáo trình “ Xử lý khí thải” của Th.s Lâm Vĩnh Sơn)
b) Đường kính của Cyclon
14 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
1.388
0,785 0,785 2.5
k
q
Q
D
ω
= =
× ×
= 0,841 ( m ) Chọn D = 0,85 m
c) Vận tốc thực tế của dòng khí trong Cyclon
2 2
0.552
0,785 0,785 1 0.85
k
tt
Q
v

n D
= =
× × × ×
= 0,97 m/s
- Độ sai khác so với tốc độ tối ưu
= = 12,3 % < 15 % => Đạt yêu cầu với V
tt
= 0,85 m/s
d) Các kích thước chi tiết của Cyclon
Chọn kích thước Cyclon theo tiêu chuẩn của Stairmand C.J
 Đường kính Cyclon : D = 850 ( mm )
 Đường kính trong của ống xả : d= 0,5.D = 0,5.850 = 425 ( mm )
 Đường kính trong của lỗ tháo bụi ( phễu ) : d
p
= 0,25.D = 0,25.850 = 212,5 mm
 Chiều rộng ống nối vào trong Cyclon : b’ = 0,15.D = 0,15.850 =127,5 mm
 Chiều rộng của ống nối vào ở miệng Cyclon : b = 0,2.D = 170 mm
 Chiều cao thùng chứa bụi : h
4
= 0,5.D = 425 mm
 Chiều dài ống dẫn khí vào : l = 0,6.D = 0,6.850 = 510 mm
 Chiều cao của ống nối vào : a = 0,5.D = 0,5.850 = 425 mm
 Chiều cao ống tâm có mặt bích : h
1
= D = 850 mm
 Chiều cao phần hình trụ : h
2
= 1,5.D = 1275 mm
 Chiều cao phần thân hình nón : h
3

= 2,5.D = 2125 mm
 Chiều cao thiết bị Cyclon : H = 5.D = 5.850 = 4125 mm
 Hệ số trở lực
ς
=250 N/m
2

( Chương 6, trang 39, giáo trình xử lý khí thải của Th.s
Lâm Vĩnh Sơn )
e) Xác định đường kính giới hạn của hạt bụi
Đường kính giới hạn của hạt bụi được tính theo công thức:
=
Trong đó :
- : là đường kính giới hạn của hạt bụi ( m )
- : là hệ số nhớt động học của bụi
15 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN

3/2
0
387 273
387 273
t
t
µ µ
+
 
= ×
 ÷

+
 
=
3/2
6
387 273 110
17,17.10
387 80 273
−
+
 
×
 ÷
+
 
= 22,22.10
-5
Pa.s
- l : là chiều cao thiết bị : l = H-a= 1,5D - 0,5D = D= 0,85
- r
2
: bán kính thân Cyclon , r
2
= D/2 = 0,425 m
- r
1
: bán kính ống thoát khí sạch , r
1
= r
2

/2 = 0,2125 m
- : là khối lượng riêng của bụi , = 3000 kg/m
3
- V
E
: là vận tốc của khí ở ống dẫn vào Cyclon
V
E
= = = 25,61 ( m/s )
- n : Số vòng quay của dòng khí bên trong Cyclon
n = = = 12,8 ( vòng/s )
Thay các số liệu vào công thức ta có :
=
=
5
3 2 2 2
4,5 22,22 10 1,388 0,425
ln
3,14 3000(0,425 0,2125 ) 12,8 0,85 0,2125
−
× × ×
 
 ÷
× − × ×
 
= 7,4 10
-6
( m ) = 7,4 ( µm )
f) Hiệu quả lọc theo cỡ hạt của Cyclon
2

( )
2
0
1 exp( )
100
1 exp( )
δ
αδ
η
αδ
−
= ×
−
-
2 2
3 2
2 1
4
9
b
r r
n l
L
ρ
α π
µ
−
= −

( )
2 2
3 2
5
0, 425 0, 2125
4 3000
3,14 12,8 0.85 25268879661
9 22, 22 10 1,388
α
−
−
= − × × × × × = −
×
• Kết quả tính toán hiệu quả lọc theo cỡ hạt thể hiện trong bảng sau
16 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
Đường
kính cỡ hạt
bụi (µm)
2,5 7,5 15 25 35 45 55 65
2
1 exp( )
αδ
−
0,146 0,759 0,997 1 1 1 1 1
2
0
1 exp( )
αδ

−
0,75
( )
δ
η
, %
19,47
9
100 100 100 100 100 100 100
• Hiệu quả lọc theo khối lượng của hệ thống
Đường kính
cỡ hạt bụi
0-5
5-
10
10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-70 Tổng
Phần trăm
khối lượng
%
11 7 11 14 11 9 21 16
100
Lượng bụi
trong 1m
3
khí
thải, g/m
3
1,65 1,05 1,65 2,1 1,65 1,35 3,15 2,4 15
Hiệu quả lọc
theo cỡ hạt,

%
19,4 100 100 100 100 100 100 100
Lượng bụi
còn lại sau
khi qua 5
đơn nguyên
Cyclon, g/m
3
0,043 0 0 0 0 0 0 0 0,043
Hiệu suất làm sạch của Cyclon
15 0,043
100 100 99,71%
15
v r
v
C C
C
η
 
−
−
 
= × = × =
 ÷
 ÷
 
 

 Đạt yêu cầu xử lý
17 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG

ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
g) Bảng thống kê chi tiết Cyclon
STT
Thông số
Giá trị Đơn vị
1
Đường kính Cyclon (D)
0,85 m
2
Đường kính trong của ống xả (d)
0,425 m
3 Đường kính trong của lỗ tháo bụi d
p
0,2125 m
4
Chiều rộng của ống nối vào trong Xyclon
( b’)
0,1275 m
5
Chiều rộng của ống nối vào ở miệng
Cyclon (b)
0,17 m
6
Chiều dài ống dẫn khí vào (l)
0,51 m
7
Chiều cao của ống nối vào (a)
0,425 m
8

Chiều cao thùng chứa bụi (h
4
)
0,425 m
9
Chiều cao ống tâm có mặt bích (h
1
)
0,85 m
10
Chiều cao phần hình trụ (h
2
)
1,275 m
11
Chiều cao phần thân hình nón ( h
3
)
2,125 m
13
Chiều cao của thiết bị Cyclon (H)
4,25 m
18 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
2.2. Xử lý khí thải
2.2.1. Xử lý SO
2
bằng phương pháp hấp phụ

Các thông số đầu vào
Đơn vị Giá trị
Công suất (Q) m
3
/h 25000
Nồng độ SO
2
đầu vào
mg/m
3
2163
Nồng độ SO
2
đầu ra
mg/m
3
450
Hiệu suất xử lý tối thiểu % 79,19
Khối lượng riêng của
than hoạt tính
kg/m
3
500
Đường kính hạt than m 0,004
Độ xốp lớp hấp thụ % 37
Nhiệt độ khí thải vào
o
C 110
Áp suất atm 1
2.2.1.1. Giới thiệu về phương pháp

Hệ thống xử lý SO
2
bằng than hoạt tính có sơ đồ đơn giản và được áp
dụng cho nhiều ngành công nghiệp thải ra khí SO
2
khác nhau. Hệ thống này có ưu
điểm là có thể làm việc được với khí thải có nhiệt độ cao trên 100
0
C.
Nhược điểm của phương pháp này tùy thuộc vào quá trình hoàn
nguyên, quá trình này có thể làm tiêu hao nhiều vật liệu hấp phụ hoặc sản phẩm
thu hồi là khí SO
2
có nồng độ thấp có lẫn nhiều H
2
SO
4
19 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
20 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
2.2.1.2.Tính toán cân bằng vật chất
 Đầu vào :
- Nồng độ SO
2
đầu vào: = 2163 mg/m
3
= 2,163 g/m

3
-Nồng độ khí ban đầu:
( )
1
0.0318( / ) 31,8( / 3)
0, 082. 273 110
n P
mol l mol m
C
k
V RT
= = = = =
+
-Nồng độ mol SO
2
:
[ ]
2
2,163
0,0338
64
SO
v
= =
(mol/m
3
)
- Nồng độ phần mol tuyệt đối:
[ ]
2

0,0338
31,8
v
SO
v
C
k
y
= = =
1,063.10
-3
(mol SO
2
/mol khí)
-Tỷ số mol :
3
3
1,063.1
1 1,0
1
16
0
. 03
v
v
v
Y
y
y
−

−
= = =
−
−
1,064.10
-3
(mol SO
2
/mol khí)
- Tỉ số khối lượng đầu vào :
2
3
3
1,064.10 28
. .
1 1 1,064 2. 910
v
v
M
SO
Y
v
M
kk
Y
Y
−
−
= = =
− −

1,03.10
-3
(kg CO/kg khí thải)
-Phần khối lượng đầu vào :
2
2
3
3 3
1,063.10
.
.28
.28 (1 1,063 ).29
. (1 )
1,063.10 .10
.
SO
v
v
SO kk
v v
M
M M
y
y
y y
−
− −
= = =
+ −
+ −

1,03.10
-3
(kgCO/kg
khí thải )
 Đầu ra:
-Nồng độ mol SO
2
: = 4500 mg/m
3
=0,45 g/m
3
[ ]
3
2
0,45
7,03.10
64
r
SO
−
= =
(mol/m
3
)
-Nồng độ phần mol:
21 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
[ ]
3

2
7,03.10
31,8
r
r
SO
C
k
y
−
= = =
2,21.10
-4
(mol SO
2
/mol hh khí)
- Tỷ số mol:
4
4
4
2,21
1 2,21
2,21.10
.10
.1
1
0
r
r
r

Y
y
y
−
−
−
= = =
−
−
(mol SO
2
/mol khí)
-Tỉ số khối lượng đầu ra:
2
4
4
9,79.10
.
.28
(1 ). (1 ).29,79.10 9
SO
r
r
kk
r
M
M
Y
Y
Y

−
−
= = =
− −
2,134.10
-4
(kgSO
2
/kg khí thải)
-Phần khối lượng khí đầu ra:
2
2
4
4 4
2,21.10
2,
.
.28
.28 (1 2,21 ).29
. (1 ).
21.10 .10
SO
r
r
SO kk
r r
M
M M
y
y

y y
−
− −
= = =
+ −
+ −
2,134.10
-
4
(kgSO
2
/kg khí thải)
-Hiệu suất lý thuyết:
3 4
3
2,131,03.10 .10
% % 79,28%
1,03.10
4
100 100
r
v
v
H
y
y
y
− −
−
−

−
= × = × =
- Lượng SO
2
đi vào tháp hấp phụ trong 1 giờ là:
.C 25000.2 54,075( / )163
v
CO v
m hQ kg= = =
-Lượng khí SO
2
đi ra khỏi tháp:
. 450.25000 11250000( / ) 11, 25( / )
CO
r r
m C Q mg h kg h
= = = =
-Lượng khí SO
2
bị hấp phụ trong 1 giờ là:
2
2 2
50,075 38,825(11, 25 / )
SO
ht v
SO SO r
m m k hm g= − = − =
2.2.1.3. Đường kính tháp và lượng than
- Chọn vận tốc khí đi vào tháp hấp phụ: ω
k

=2,5 (m/s)
- Đường kính tháp: D=
Chọn D= 2m
- Tiết diện của tháp : F= = = 3,14(m
2
)
-Chọn chu trình hấp phụ làm việc trong 8h: T=8h
22 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
-Khối lượng than hoạt tính cần dùng trong 8h
m
than
=.8= 4437,14(kg)
trong đó a: hoạt độ của than đối với SO
2
(a=0,07kgSO
2
/kg than)
- Thể tích của than trong lớp hấp phụ:
V = = = 8,87 (m
3
)
2.2.1.4.Chiều cao của tháp hấp phụ
-Chiều cao làm việc của tháp : H
lv
= == 2,83 m
Chọn H
lv
= 3m

- Chiều cao phần tách lỏng H
c
và cách đáy H
đ
được chọn theo bảng sau, phụ
thuộc vào đường kính tháp
D H
c
(m) H
đ
(m)
1.0 – 1.8 0.8 2.0
2.0 – 2.6 1.0 2.5
2.8 – 4.0 1.2 3.0
(Trích tài liệu học tập Kỹ thuật xử lý khí thải - CBGD Dư Mỹ Lệ - Quá trình
hấp thụ)
- Ta có D = 2 m => H
c
= 1m và H
đ
= 2,5m
=>Chiều cao của tháp hấp phụ là : H= H
lv
+H
c
+H
đ
= 3+1+2,5=6,5 m
Chọn chiều cao tháp hấp phụ H=6,5 m
- Chọn số tầng vật liệu hấp phụ: 4. Chiều cao mỗi tầng là 0,6m

=> Khoảng cách giữa các tầng = = 0,2m
2.2.1.5. Tính toán cơ khí
•
Tính đường ống dẫn
- Ống dẫn khí vào tháp hấp phụ
- Lưu lượng khí vào tháp Q = 6,94m3/s
23 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
- Vận tốc khí trong ống dẫn wk=10-30m/s => Chọn vận tốc trong ống dẫn khí vào
bằng vận tốc trong ống dẫn khí ra wk=25m/s
a) Ống dẫn khí vào
Đường kính ống dẫn khí vào tháp
4 4 6,94
0,59( )
w 3,14 25
Q
d m
π
×
= = =
× ×
Chọn ống với đường kính tiêu chuẩn d=600mm, bề dày b=13mm, làm bằng thép
không gỉ
Chọn chiều dài ống nối là 300mm
b) Ống dẫn khí ra
Chọn ống với đường kính tiêu chuẩn 600mm, bề dày 13mm, làm bằng thép không
gỉ. Chọn chiều dài ống nối 300 mm
c) Ống xả chất hấp phụ
Chọn ống với đường kính tiêu chuẩn 300mm

•
Tính bích
(Theo bảng XIII.27.trang 423 –STQTTB tập 2) có các thông số của bích như sau:
1.
Đường kính trong Dt = 2000mm
2.
Đường kính ngoài Dn= 2160mm
3.
Đường kính bulong db=M27mm
4.
Số bulong Z = 48 cái
5.
Chiều dày bích hbích= 40mm
•
Cửa tháp
Chọn cửa tháp với kịch thước 1x1 m cách tấm bích phía trên 1m
Các thông số thiết kế tháp hấp phụ
STT Các thông số thiết kế Đơn vị Giá trị
1 Đường kính tháp m 2
24 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
2 Chiều cao công tác m 3
3 Chiều cao tổng cộng tháp m 6,5
4 Chiều cao vật liệu đệm m 0,6
5 Số tầng vật liệu hấp phụ Tầng 4
6 Diện tích cửa tháp m
2
1
7

Khoảng cách từ mép trên cửa tháp
đến mặt bích trên
m 1m
8
Khoảng cách từ mép dưới của ống
dẫn khí vào đến mặt bích dưới
m 0,5m
9 Đường kính ống dẫn khí vào m 0,6m
10 Đường kính ống dẫn khí ra m 0,6m
11 Đường kính ống xả chất hấp phụ m 0,3m
 Hoàn nguyên vật liệu hấp phụ :
- Sau khi than hoạt tính bão hòa thì SO
2
thì nó sẽ được chuyển qua bunke
rồi được đưa vào tháp giải hấp phụ
- Ở nhiệt độ 400 – 500
0
C thì khí SO
2
sẽ thoát ra khỏi than hoạt tính. Khí SO
2
thoát ra từ quá trình hoàn nguyên có nồng độ 40-50%
- Lượng than hoạt tính sau khi được hoàn nguyên sẽ được loại bỏ một số
không đạt yêu cầu rồi được bổ sung thêm 1 lượng than hoạt tính mới trước
khi được đưa tuần hoàn trở lại tháp hấp phụ nhiều tầng
25 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG