ĐỀ CƯƠNG xử lí KHÍ THẢI 2015

ĐỀ CƯƠNG XỬ LÍ KHÍ THẢI
1. Lưới lọc bụi
a. Cấu tạo

Lưới lọc bụi được cấu tạo từ một hay nhiều lớp sợi, các sợi trong mỗi lớp có thể được
xem như những thanh có tiết diện tròn (hình trụ) nằm cách nhau một khoảng từ 5 – 10 lần
(hoặc hơn) kích thước của hạt bụi.
b. Nguyên tắc làm việc
Hạt bụi có kích thước nào đó khi chuyển động qua lớp vật liệu có lỗ rỗng (như giấy, vải,
tấm mỏng có sợi...) sẽ bị giữ lại do lắng đọng trên bề mặt hoặc trong thể tích lớp vật liệu
lọc dưới tác dụng của lực quán tính, lực trọng trường và lực điện trường, còn không khí sạch
thì đi qua.
Các dạng chính của tác động tương hỗ giữa hạt bụi và vật liệu lọc là va đập quán tính, thu
bắt do tiếp xúc và khuyếch tán.
c. Ưu, nhược điểm
Ưu điểm:
- Gọn nhẹ
- Hiệu suất tách bụi cao > 99%
- Tách được bụi có kích thước nhỏ d< 0,5 µm
Nhược điểm:
- Không thích hợp vố hỗn hợp khí bụi có độ ẩm cao
- Vật liệu vàm túi lọc phụ thuộc vào thnàh phần, tính chất của bụi, của khí và nhiệt độ.
2. Xyclon
a. Cấu tạo

1 – khí vào theo ống
2 – thân thiết bị
3 – phễu
1

4 – cửa xả bụi
5 - ống trung tâm hay ống thoát khí sạch
b. Nguyên tắc làm việc
Khí đi vào cyclon theo phương tiếp tuyến với thân hình trụ. Khí và bụi chuyển động xoáy
ốc trong thân hình trụ tạo ra lực li tâm. Nhờ có lực li tâm mà bụi văng ra xa rồi va vào
thành thiết bị, mất động năng và rơi xuống đáy. Khí chuyển động xuống phía dưới va vào
đáy thiết bị rồi bật ngược trở lại theo ống trung tâm rồi đi ra ngoài.
c. ưu, nhược điểm
Ưu điểm:
- Không có bộ phận chuyển động;
- Có thể làm việc ở nhiệt độ cao (đến 5000C);
- Vận tốc khí làm việc lớn 2,2 – 5 m/s;
- Thu bụi ở dạng khô;
- Có khả năng thu bụi mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt xyclon;
- Chế tạo đơn giản, giá thành rẻ;
- Chi phí vận hành sửa chữa thấp;
- Có thể làm việc ở điều kiện nhiệt độ, áp suất khác nhau;
- Tách bụi có đường kính σ < 20µm.
Nhược điểm:
- Không thể thu được bụi có tính kết dính
- Tổn thất áp suất lớn
- Hiệu quả lọc bụi giảm khi kích thước hạt bụi < 5 µm.
3. Buồng lắng bụi
a. Cấu tạo
là một không gian hình hộp có tiết diện ngang lớn hơn nhiều lần so với tiết điện của
đường ống dẫn khí vào đề vận tốc dòng khí giảm xuống rất nhỏ, nhờ vậy, hạt bụi đủ thời
gian để rơi xuống chạm đáy dưới tác dụng của trọng lực và bị giữ lại tại đó mà không bị
dòng khí mang theo.
b. Nguyên lí hoạt động

2


Khí chứa bụi đi vào buồng lắng bụi chuyển động từ nơi có thiết diện nhỏ đến nơi có thiết
diện lớn hơn rất nhiều lần do đó bụi chuyển động chậm lại, tạo điều kiện cho các hạt bụi
lắng xuống, khí sạch đi ra và bụi lắng xuống được thải ra cửa xả.
c. Ưu, nhược điểm
Ưu điểm:
- Chi phí đầu tư ban đầu thấp, vận hành thấp;
- Cấu tạo đơn giản;
- Sử dụng trong xử lý khí có nồng độ bụi cao chứa các hạt bụi có kích thước lớn đặc biệt từ
ngành công nghiệp luyện kim, nấu chảy kim loại;
- Tổn thất áp suất qua thiết bị thấp;
- Buồng lắng bụi làm việc tốt với khí có nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn.
Nhược điểm:
- Phải làm sạch thủ công định kỳ;
- Cồng kềnh, chiếm nhiều diện tích, cần có không gian lớn khi lắp đặt;
- Chỉ tách được bụi thô;
- Không thể thu được bụi có độ bám dính và dính ướt.
Câu 2: Hấp thụ, hấp phụ: nguyên tắc, đặc điểm, ưu nhược điểm
1. Hấp thụ:
a. Nguyên tắc:

+ Hấp thụ là một quá trình truyền khối mà ở đó các phân tử chất khí chuyển dịch và hòa tan
vào pha lỏng. Sự hòa tan có thể diễn ra đồng thời với một phản ứng hóa học giữa các hợp
phần giữa pha khí và pha lỏng hoặc không có phản ứng hóa học. Truyền khối thực chất là
một quá trình khuếch tán mà ở đó chất khí ô nhiễm dịch chuyển từ trạng thái có nồng độ
cao hơn đến trạng thái có nồng độ thấp hơn. Việc khử chất khí ô nhiễm diễn ra theo 3 giai
đoạn:
3

(1) Khuếch tán chất khí ô nhiễm đến bề mặt chất lỏng
(2) Truyền ngang qua bề mặt tiếp xúc pha khí / lỏng (hòa tan)
(3) Khuếch tán chất khí hòa tan từ bề mặt tiếp xúc pha vào trong pha lỏng
b. Đặc điểm:

+ Hấp thụ (Absorption) là một quá trình cơ bản của kỹ thuật hóa học mà trong lĩnh
vựckiểm soát ô nhiễm không khí, quá trình này cũng thường xuyên được ứng dụng để xử lý
khí thải.
+ Sự chênh lệch nồng độ ở bề mặt tiếp xúc pha thuận lợi cho động lực của quá trình và quá
trình hấp thụ khí diễn ra mạnh mẽ trong điều kiện diện tích bề mặt tiếp xúc pha lớn, độ hỗn
loạn cao và hệ số khuếch tán cao. Bởi vì một số hợp phần của hỗn hợp khí có khả năng hòa
tan mới có thể hòa tan được trong chất lỏng, cho nên quá trình hấp thụ chỉ có hiệu quả cao
khi lựa chọn dung chất hấp thụ có tính hòa tan cao hoặc những dung chất phản ứng không
thuận nghịch với chất khí cần được hấp thụ.
+ Một dạng thiết bị thường được ứng dụng nhất để hấp thụ hoặc làm sạch khí là tháp đệm
(packed tower). Đó là một cột được chất gần đầy vật liệu đệm nhằm tạo ra một diện tích bề
mặt tiếp xúc cao nhất có thể để cho dòng khí và dòng lỏng tiếp xúc tốt với nhau khi chuyển
động ngược chiều qua lớp đệm
+ Các dạng thiết bị khác cũng được ứng dụng để hấp thụ khí là tháp đĩa (plate tower) - đó là
một cột mà trong đó có bố trí một số lượng nhất định các đĩa đục lỗ bít kín ngang thân thiết
bị để sủi bọt hoặc các khay rây và chất khí thường chuyển động đi lên ngược chiều với chất
lỏng hấp thụ; và tháp phun (spray tower) - một tháp rỗng có tiết diện ngang hình tròn hoặc
hình vuông, trong đó dòng khí chuyển động xuyên qua các tia lỏng được bắn phun thành
giọt mịn.
+ Tác động qua lại giữa các chất gây bẩn thể khí và chất hấp thụ lỏng xảy ra đồng thời với
sự tạo thành bọt bong bóng khí ngay tại lớp màng chất lỏng hình thành trên bề mặtvật liệu
đệm hoặc xảy ra do sự tiếp xúc của chất khí với dòng tia lỏng giọt mịn.
2. Hấp phụ:

a. Nguyên tắc

+ Lực giữ các nguyên tử, phân tử hay các ion với nhau trong trạng thái rắn tồn tại khắp
trong chất rắn và ở bề mặt chất rắn. Lực ở bề mặt chất rắn có thể xem như là “thặng dư” vì
nó sẵn sàng gắn các phân tử khác tiếp xúc với nó. Do đó, mọi chất khí, hơi hay chất lỏng
nào đó ở một mức độ nào đó đều dễ liên kết với một chất rắn bất kỳ. Hiện tượng này gọi là
sự hấp phụ, chất rắn dùng để hấp phụ gọi là chất hấp phụ. Chất bị hấp phụ cũng có thể
ngưng tụ trong các lỗ xốp siêu nhỏ của một chất hấp phụ, hiện tượng này gọi là hiện tượng
mao quản. Một phân tử đi đến và bị giữ ở mặt một vật thể rắn sẽ mất năng lượng cho
chuyển động của nó, do đó hấp phụ bao giờ cũng là quá trình tỏa nhiệt, hay giải phóng
năng lượng.
4


b. Đặc điểm:

+ Hấp phụ (adsorption) là một quá trình truyền khối mà trong đó chất khí được liên kết vào
một chất rắn. Chất khí (chất bị hấp phụ) thâm nhập vào các mao quản của chất rắn (chất hấp
phụ) nhưng không thâm nhập vào cấu trúc mạng tinh thể chất rắn. Sự liên kết giữa chất khí
và chất rắn có thể là liên kết vật lý hay hóa học. Liên kết vật lý được đặc trưng chủ yếu bởi
các lực hút tĩnh điện còn liên kết hóa học là liên kết tạo nên do tương tác hóa học giữa chất
rắn và chất khí. Các bình áp lực có một sàn đỡ cố định được sử dụng để giữ chất hấp thụ.
+ Than hoạt tính, rây phân tử, silicagel và nhôm hoạt tính là những chất hấp thụ thông
dụng nhất. Carbon hoạt tính được sản xuất từ các vỏ quả hạch và sọ dừa hoặc than được xử
lý bằng cách đốt trong điều kiện không có không khí; các rây phân tử là những zeolite khô
nước (các silicate kiềm/kim loại). Natri silicate phản ứng với acid sulfuric tạo ra silicagel.
Nhôm hoạt tính là oxyt nhôm dạng xốp ngậm nước.
+ Nhìn chung, các chất hấp phụ này có đặc tính chung là diện tích bề mặt hoạt tính trên
một đơn vị thể tích rất lớn. Chúng rất có hiệu quả đối với các chất ô nhiễm dạng
hydrocarbon. Hơn nữa, chúng có thể hấp phụ được cả H 2S và SO2. Một dạng đặc biệt của

rây phân tử cũng có thể hấp phụ được NO2.
c. Ưu nhược điểm, ứng dụng

+ Quá trình hấp phụ được sử dụng rộng rãi để khử ẩm trong không khí, khử khí độc hại và
mùi trong khí thải, thu hối các loại hơi, khí có giá trị lẫn trong không khí hoặc khí thải
Ứng dụng của quá trình:
-

Chất khí ô nhiễm không cháy được hoặc khó đốt cháy

-

Chất khí cần khử có giá trị cần thu hồi
Chất khí ô nhiễm có nồng độ thấp trong khí thải mà các quá trình khử khí khác không thể áp
dụng được
• Nhược điểm:

+ Ngoại trừ than hoạt tính, các chất hấp phụ khác có một nhược điểm là chúng ưu tiên
tiếp xúc với nước trước bất kỳ một chất ô nhiễm nào. Vì vậy, nước phải được tách hết khỏi
dòng khí trước khi đưa vào hấp phụ. Tất cả các chất hấp phụ đều bị phá hủy ở nhiệt độ cao
(1500C đối với than hoạt tính, 600 0C đối với rây phân tử, 400 0C đối với silicagel và 5000C
đối với nhôm hoạt tính). Hoạt động của chúng rất kém hiệu quả ở những nhiệt độ tương ứng
như trên. Tuy nhiên hoạt tính của chúng lại được phục hồi lại ngay ở chính những nhiệt độ
đó.

5


Câu 3: Các yêu cầu khi lừa chọn thiết bị, chất hấp thụ, hấp phụ
1. Hấp phụ

a. Lựa chọn thiết bị:

+ Trong thiết bị hấp phụ, vật liệu hấp phụ được đổ thành lớp đệm có bề dày nhất định và
cho dòng khí cần xử lý đi qua.
Thông số quan trọng của lớp vật liệu hấp phụ đó là sức cản khí động của nó phải nằm
trong phạm vi thích hợp để tổn thất áp suất của dòng khí đi qua thiết bị không quá lớn, đồng
thời đảm bảo thời gian tiếp xúc cần thiết giữa khí và vật liệu hấp phụ.
Thông thường vận tốc khí trên toàn tiết diện ngang của thiết bị nằm trong khoảng 0,1 ÷ 0,5
m/s và thời gian lưu của dòng khí trong lớp vật liệu hấp phụ 1 ÷ 6 s.
Yêu cầu đề ra khi thiết kế hoặc chọn thiết bị hấp phụ là:
- Đảm bảo thời gian chu kỳ làm việc thích hợp;
- Có xử lý sơ bộ đối với khí thải để loại bỏ các chất không thể hấp phụ được;
- Xử lý làm giảm bớt nồng độ ban đầu của chất cần khử trong khí thải để bảo vệ lớp vật liệu
hấp phụ khỏi bị quá tải.
- Phân phối dòng khí đi qua lớp vật liệu hấp phụ một cách đều đặn
- Đảm bảo khả năng thay thế mới hoặc hoàn nguyên vật liệu hấp phụ sau khi đạt trạng thái
bão hòa.
Thông thường, khi thiết kế hệ thống hấp phụ, ta có thể chọn phương án hoạt động từng đợt
hoặc liên tục, có hoàn nguyên hoặc không hoàn nguyên.
b. Chất hấp phụ

+ Các chất hấp phụ thường dùng là: than hoạt tính, zeolit, silicagel…Chất dùng để hấp phụ
có một số yêu cầu sau:
(1) Có khả năng hấp phụ cao
(2) Phạm vi tác dụng rộng (khử được nhiều loại khí khác nhau)
(3) Có độ bền cơ học cao
(4) Có khả năng hoàn nguyên
(5) Rẻ tiền, dễ kiếm
2. Hấp thụ
a. Lựa chọn thiết bị

Phần lớn các thiết bị hấp thụ được sử dụng trong công nghiệp là tháp đệm, tháp mâm, hoặc
các tháp dạng phun tia. Các đặc tính của hệ thống ảnh hưởng đến việc lựa chọn thiết bị được
thể hiện như sau:
6


(1) Các tháp đệm được ưa chuộng đối với những hệ thống lắp đặt nhỏ, bảo dưỡng ăn mòn,
các chất lỏng tạo bọt cao, tỉ lệ lỏng /khí (L/G) cao và yêu cầu độ giảm áp thấp;
(2) Các tháp mâm thường kinh tế hơn bởi vì khả năng chịu được lưu lượng khí cao hơn và
do đó đường kính cột thường nhỏ hơn. Chúng có thể điều khiển được tốc độ pha lỏng đi qua
lớp đệm, ít bị bít nghẹt và tự bản thân chúng cũng có thể làm nguội chất lỏng để giải khử
pha loãng bằng những vòng cuộn làm nguội đặt trên các mâm hoặc bằng các thiết bị làm
nguội bên ngoài;
(3) Các tháp phun thường được áp dụng trong những trường hợp đòi hỏi độ giảm áp pha
khí qua tháp là nhỏ nhất và có sự hiện diện của các bụi lơ lửng trong dòng khí thải.
b. Chất hấp thụ:
Chất hấp thụ về nguyên tắc có thể sử dụng bất kỳ loại nào miễn sao nó có thể hoàn tan
được thành phần tách ra từ dòng khí. Tuy nhiên, những chất hấp thụ công nghiệp áp dụng
trong quá trình làm sạch liên tục dòng khí thải cần phải thoải mãn một số yêu cầu sau:
- Có đủ khả năng hấp thụ cao;
- Có tính chọn lọc cao theo quan hệ với thành phần cần được tách ra;
- Có thể có tính bốc hơi nhỏ;
- Có những tính chất động học tốt;
- Có khả năng hoàn nguyên tốt;
- Có tính ổn định nhiệt hóa học;
- Không có tác động ăn mòn nhiều đến thiết bị;
- Có giá thành rẻ và dễ kiếm trong sản xuất công nghiệp
Yêu cầu thứ nhất nhằm giảm lượng lưu lượng chất hấp thụ, dẫn tới làm giảm chi phí năng
lượng để vận chuyển dịch trong khi làm việc và hoàn nguyên chất hấp thụ.
Yêu cầu thứ hai đảm bảo khản năng phân li hoàn toàn hỗn hợp khí. Khi thực hiện quá trình

hấp thụ, áp suất riêng phần hơi chất hấp thụ không cần lớn để tránh tiêu hao chất này, yêu
cầu thứ ba cũng cùng mục đích như vậy.
Yêu cầu thứ tư sẽ làm giảm chiều cao của thiết bị. Yêu cầu thứ năm, khi điều kiện dễ dàng
hoàn nguyên chất hấp thụ sẽ làm giảm thời gian hoàn nguyên và giảm lưu lượng chất mang
nhiệt. Khi này chất hấp thụ cần có nhiệt độ sôi khá cao để ngăn ngừa tổn thất nhiệt do sự
bay hơi trong giai đoạn hoàn nguyên. Nhiệt độ sôi của chất hấp thụ sử dụng thường trong
khoảng 1700 ÷ 2000C.
Thời gian sử dụng chất hấp thụ trong quá trình khép kín phụ thuộc vào sự hoàn thành yêu
cầu thứ 6 đối với chất hấp thụ.

7


Khi những tính chất hóa lí gần tương tự nhau thì sẽ sử dụng chất hấp thụ có độ nhớt thấp
hơn. Độ nhớt có ảnh hưởng đến tốc độ trao đổi nhiệt – khối, vì vậy ảnh hưởng đến kích
thước biên của thiết bị hấp thụ và khử hấp thụ (hoàn nguyên). Ngoài ra sự giảm độ nhớt sẽ
dẫn tới giảm chi phí năng lượng khi vận chuyển dịch hấp thụ.

Câu 4: Các thiết bị xử lí khí bằng hấp thụ, hấp phụ: vẽ sơ đồ cấu tạo,
nêu nguyên tắc hoạt động, đặc điểm thiết bị
1. Các thiết bị hấp phụ

+ Than hoạt tính: là một chất hấp phụ rắn, xốp, không phân cực và có bề mặt riêng rất lớn,
ngoài ra than hoạt tính còn có tính kỵ nước, kém hấp phụ các chất phân cực và nước. Nó
được dùng để làm vệ sinh và xử lý khí thải có độ ẩm khác nhau
vậy than hoạt tính có cấu tạo xốp và tạo nên nhiều lỗ hổng nhỏ không đồng đều và rất phức
tạp. Có thể chia kích thước lỗ xốp thành ba loại sau:
+ Dạng vi mao quản, bán kính hiệu dụng cỡ 10 anstron, có bề mặt riêng lớn nhất (350 –
1.000 m2/gam) và chiếm thành phần chủ yếu trong than hoạt tính.
+ Dạng mao quản tung gian, có bán kính hiệu dụng trong khoảng 100 – 250 anstron, bề mặt

riêng khoảng 100 m2/gam.
+ Dạng mao quản lớn có bán kính hiệu dụng khoảng 1.000 – 10.000 anstron, dạng này có bề
mặt riêng rất nhỏ, không quá 2 m2/gam.
- Than hoạt tính có tác dụng hấp phụ tốt đối với các chất không hoặc kém phân cực ở dạng
khí và dạng lỏng và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
- Khi than hoạt tính đã hấpn phụ no, nó không còn khả năng hấp phụ nữa, trong trường hợp
như vậy không phải bỏ đi mà có thể tái sinh và sử dụng lại được.
Silicagel: về mặt hóa học thì silicagel là oxyt silic ngậm nước vô định hình SiO2.nH2O
Silicagel dễ dàng hấp phụ các chất phân cực cũng như các chất có thể tạo với nhóm
hyđroxyl các liên kết kiểu cầu hydro. Đối với các chất không phân cực, sự hấp phụ trên
silicagel chủ yếu do tác dụng của lực mao dẫn trong các lỗ xốp nhỏ.
Alumogen: Đây là oxyt nhôm Al2O3.nH2O với n = 0,0 - 0,6, thu được bằng cách nung các
hydroxyt nhôm
Alumogel rất bền với với chất lỏng giọt, dùng để hấp phụ các hợp chất hữu cơ phân cực và
để sấy khí
* Zeolit: Zeolit là loại silicat nhôm có chứa thêm các oxyt các kim loại kiềm và kiềm thổ,
có cấu trúc lỗ rỗng đều đặn có kích cỡ gần bằng kích thước phân tử nên nhiều khi người ta
gọi nó là rây phân tử

8


Zeolit có tính hấp thụ cao đối với hơi các chất phân cực và các chất có mối liên kết đôi ba
trong các phân tử.
- Trong các loại zeolit thiên nhiên thì có các diolit, mordenit, erionit là loại zeolit có hàm
lượng silic cao và chịu được axit.

2. Các thiết bị hấp thụ
• Tháp đệm
a. Cấu tạo:

Đá nghiền, vòng Raschg, vật thể hình yên ngựa (ceramic berl saddle), than cốc, đá
hình xoắn ốc (spiral tile), vỉ lưới ô vuông làm bằng gỗ và các loại sợi tổng hợp
thường được sử dụng làm vật liệu đệm.

9


b. Nguyên tắc hoạt động

Chất lỏng thường được đưa vào ở đỉnh tháp và được làm cho nhỏ giọt đều qua các
lớp vật liệu đệm có diện tích bề mặt rộng lớn.
c. Đặc điểm:

Dòng chảy lỏng - khí trong tháp đệm thường là dòng chảy ngược chiều. Tốc độ tối đa của
các dòng chất lỏng và chất khí trong các tháp này được xác định bởi các yếu tố giới hạn như
sự ngập lụt và sự lối cuốn theo.
mỗi một vỉ lưới có thể đỡ được một lượng vật liệu đệm nhất định được xác định sơ bộ để
thay thế cho việc đổ thành đống bừa bãi vật liệu đệm vào toàn bộ thể tích tháp.
Việc chất vật liệu đệm có chọn lọc trên lưới đỡ cho phép làm giảm thiểu khuynh hướng bít
nghẹt vật liệu đệm, dễ kiểm soát diễn biến của quá trình trong tháp thông qua các rãnh quan
sát và cuối cùng là tổn thất áp suất qua tháp cũng được giảm đi. Thân thiết bị thường được
chế tạo bằng thép không rỉ hoặc những vật liệu đặc biệt khác. Hình dáng của vật đệm phải
chọn như thế nào đó để cho diện tích bề mặt là lớn nhất có thể và các cục đệm được bao phủ
bởi một màng mỏng chất lỏng. Các đặc tính mong muốn của vật liệu đệm là giá thành thấp,
dung lượng hấp thụ cao, trở lực đối với dòng khí thấp và tuổi thọ cao dưới những điều kiện
vận hành khắc nghiệt nhất.
10

d. Ưu nhược điểm và ứng dụng
 Ưu điểm
− Cấu tạo đơn giản
− Trở lực theo pha khí nhỏ
− Tuổi thọ cao dưới những điều kiện vận hành khắc nghiệt nhất.
− Giá thành thấp, dung lượng hấp thụ cao
 Nhược điểm
− Hoạt động kém ổn định
− Hiệu suất thấp
− Dễ bị sặc
− Khó tách nhiệt
− Khó thấn ướt
 ứng dụng
− dùng trong các trường hợp năng suất thấp
− dùng trong các hệ thống trở lực nhỏ

• Tháp đĩa
a. Cấu tạo

Tháp đĩa có cấu tạo là một thân tháp hình trụ thẳng đứng trong đó có gắn các đĩa có cấu
tạo khác nhau. Hai dạng đĩa thông dụng nhất là đĩa chóp sủi bọt và đĩa lưới sàng

b. Nguyên tắc

- Chất lỏng đi vào tháp ở đỉnh hoặc tại một đĩa thích hợp nào đó và chảy xuống nhờ
trọng lực qua mỗi đĩa bằng ống chảy chuyền. Pha khí đi từ dưới lên qua mỗi đĩa nhờ các
khe hở do cấu tạo của đĩa tạo nên
- Trong các tháp đĩa, sự tiếp xúc giữa pha lỏng và pha khí diễn ra ở các đĩa
- Dòng khí chuyển động từ dưới lên trên xuyên qua các mủi chụp sủi bọt hoặc các lỗ
khoan trên đĩa và sau đó đi xuyên qua lớp chất lỏng còn lại trên đĩa và hòa lẫn với chất

lỏng. Sự hấp thụ diễn ra nhanh nhờ tác dụng của bề mặt tiếp xúc pha rộng lớn mà bề mặt
này được hình thành do các bọt bong bóng nhỏ tạo ra. Hoạt động thành công của các
11


tháp đĩa đòi hỏi tốc độ dòng khí phải như thế nào để duy trì một lớp chất lỏng bên trên
hành lang dịch chuyển của dòng khí.
c. đặc điểm:
 Cấu tạo :
− Tháp đĩa có cấu tạo là một thân tháp hình trụ thẳng đứng trong đó có gắn các

đĩa có cấu tạo khác nhau
− Đĩa lưới sàng thường là một đĩa kim loại được khoan những lỗ hoặc khe hở
nhỏ và đĩa chóp cũng là một đĩa kim loại mà nó được khoét những bộ phận
khe ngắn và mỗi bộ phận đuợc che đậy bằng một mũ chóp
− Kích thước của các mũ chóp thay đổi từ đường kính 3 in với các khe 3/16 in
đến những hình dạng bán cấu với những vết khía hình V 2 in.
− Các dạng đĩa lưới sàng là những đĩa kim loại đục lỗ sao cho phải giữ được
một lớp chất lỏng nhất định trên đĩa
− Trong thiết bị này, các vách ngăn được đặt phía trên các lỗ khoan và tốc độ
khí bề mặt lớn hơn 5 10 lần so với trong các tháp đĩa chóp sủi bọt được sử
dụng.
c. Ưu điểm và nhược điểm
− Tháp đĩa lổ : ưu điểm là kết cấu khá đơn giản, trở lực tương đối thấp, hiệu
suất khá cao tuy nhiên không làm việc với các chất lỏng bẩn, khoảng làm
việc hẹp hơn tháp chóp.
− Tháp chóp : có thể làm việc với tỷ trọng của khí, lỏng thay đổi mạnh, khá
ổn.song có trỏ lực lớn, tiêu tốn nhiều vật tư kim loại chế tạo, kết cấu phức
tạp.
3. Các buồng phun

a. Cấu tạo
Dạng đơn giản nhất của các buồng phun là một hình trụ mà trong đó các vòi phun được
bố trí ở phần trên cao và những giọt nhỏ được làm cho rơi xuống cùng với một số chất
lỏng chảy xuống dọc theo thành bên trong của buồng

b. Nguyên tắc

các dòng chất lỏng và chất khí có thể chuyển động cùng chiều nhưng thông thường thì
dòng khí được đưa vào ở phần thấp hơn của tháp theo hướng tiếp tuyến để tạo ra một sự
chuyển động xoắn ốc và các giọt chất lỏng phun ra khỏi các vòi phun là những tia
thẳng, các tia nước được ly tâm thẳng đến tường và từ đó chúng rơi xuống như là một
dòng chảy màng mỏng.
12


c. Đặc điểm

- Các tháp phun đơn giản có thể vận hành ở chế độ xuôi dòng hoặc ngược dòng, độ
giảm áp tương đối thấp và không bị bít nghẹt như ở tháp đệm.
- tốc độ dòng khí tăng lên sẽ dẫn đến sự gia tăng lượng bụi nước bị lôi cuốn ra ngoài
bởi dòng khí.

−
−
−
−
−

−
−

Ưu điểm
Cấu tạo đơn giản
Tốc độ dòng khí cao
Vận tốc dòng khí bề mặt được hạn chế
Vận hành ở chế độ xuôi dòng hoặc ngược dòng
Độ giảm áp tương đối thấp và không bị bít nghẹt như ở tháp đệm.
Nhược điểm
Cường độ truyền khối lớn
Chiều cao cảu đơ vị truyền khối lớn

4. Thiết bị lọc khí Venturi
a. Cấu tạo:

c. Nguyên tắc

+ Trong thiết bị lọc khí Venturi, dòng khí chuyển động qua Venturi ở một tốc độ cao với
chất lỏng lọc được đưa vào ở áp suất tương đối thấp tại họng Venturi; ở đó diễn ra sự cắt xé
chất lỏng và hình thành các giọt nhỏ và việc xáo trộn kỹ với chất khí được cung cấp bởi
dòng khí; chất lỏng được đưa vào ở áp suất qui ước.
+ Kết quả là các giọt phun của chất lỏng được hòa trộn với chất khí, một cấp hấp thụ diễn ra
ở đó, và cần thiết phải có một bộ phận tách lỏng lối cuốn.
13


d. Đặc điểm

+ Độ tụt áp cao trong dòng khí đưa đến giá thành năng lượng cao hơn và đòi hỏi phải có sự
tăng tốc ở đầu ra của quạt gió chính mà sự tăng tốc này lại dẫn đến sự gia tăng về các vấn đề
mài mòn, ồn hoặc mất cân bằng rotor quạt gió.

−

 Ưu điểm
Tốc độ chuyển động cao
 Nhược điểm
Độ tụt áp cao trong dòng khí đưa đến giá thành năng lượng cao hơn và đòi hỏi
phải có sự tăng tốc ở đầu ra của quạt gió chính mà sự tăng tốc này lại
dẫn đến sự gia tăng về các vấn đề mài mòn, ồn hoặc mất cân bằng rotor quạt
gió.

2. Hấp phụ

a. Các loại thiết bị hấp phụ hạt, tầng mỏng, tĩnh
Một ưu điểm lớn của thiết bị hấp phụ tầng mỏng là lực cản thấp đối với dòng khí. Độ dày
đồng nhất của tầng hấp phụ là quan trọng vì chỉ cần một khác biệt nhỏ về độ dày lớp hấp
phụ đã gây nên những thay đổi quan trọng trong tổng độ dày và có thể tạo rãnh. Các loại
được sử dụng có tầng hấp phụ dạng phẳng, hình trụ hay gấp nếp, tầng hấp phụ có thể được
giữ trên các giá đục lỗ, lọc hay những bản kim loại đục lỗ. Do đáp ứng yêu cầu về cố định
nên các bản kim loại đục lỗ được sử dụng rất rộng rãi. Loại thiết bị hấp phụ hình trụ, được
thiết kế để lọc 25ft3 không khí /phút. Loại có tầng gấp nếp lớn hơn xử lý được 750-1000 ft 3
không khí /phút và các buồng hấp phụ cấu tạo bởi tổ hợp các tầng hấp phụ phẳng xử lý được
2000ft3
không khí /phút.
b. Các loại thiết bị hấp phụ hạt, tầng dày, tĩnh
Các loại này được dùng trong những trường hợp cần dung lượng hấp phụ lớn, Nhưng nói
chung bản thân sự tăng hiệu suất hấp phụ kèm theo vẫn chưa đủ để quyết định có nên dùng
các thiết bị hấp phụ có tầng hấp phụ dày hay không. Với loại thiết bị hấp phụ này, cũng cần
có độ đồng nhất thích hợp của tầng hấp phụ để sử dụng chất hấp phụ có hiệu quả. Các thiết
bị hấp phụ trong các hệ thống hoàn nguyên thường có độ dày tầng hấp phụ trong khoảng 16ft ( 0,3-1,8m), với dòng khí đi từ trên xuống để tránh làm lớp chất hấp phụ nâng lên. Lưu
lượng thiết kế của dòng không khí lên đến 40.000cfm (67.960cm 3/giờ). Tỉ số khối lượng

than trên lưu lượng dòng khí thiết kế khoảng 0,5 lb/cfm ( 0,27kg/m 3/giờ).
Các thiết bị hấp phụ tĩnh có 2 nhược điểm cố hữu là:
- Có vùng bão hòa (Sd) chứa những C không sử dụng, choán chỗ và làm hao phí năng lượng
để thổi dòng khí đi qua vùng này. Phần của tầng hấp phụ ở trước (trên) truyền khối còn mới
hoàn toàn và C ở đâu cũng không được sử dụng.
14


- Khi đã đạt tiêu chuẩn xử lý ( Ce=Ct), cần phải thay hay hoạt hóa lại tầng hấp phụ
lớp phía trên L-(S+T) có cả những phần C chưa bão hòa và như vậy là C này chưa được sử
dụng triệt để. Các hệ thống có tầng hấp phụ chuyển động mô tả dưới đây được thiết kế để
khắc phục những điểm yếu này.
Nhược điểm của 2 thiết bị trên là:
Tạo vùng khí bão hòa
Khi hơi đạt tiêu chuẩn xử lý cần phải thau hay hoạt hóa toàn bộ than nagy cả lượng
than chưa bão hòa

−
−

c. Các thiết bị hấp phụ tầng sôi
Khi một dòng khí được thổi qua tầng hấp phụ chứa các chất hấp phụ dạng hạt thì sự
giảm áp suất do tầng này sẽ theo chiều ngược với khối lượng của chính nó. Khi vận tốc
dòng khí đủ cao, độ giảm áp sẽ bằng với khối lượng của tầng hấp phụ và chất hấp phụ trong
đó bắt đầu chuyển động, nghĩa là bắt đầu quá trình sôi. Ở tốc độ khí cao hơn (khoảng 259
ft./phút), các hạt chất hấp phụ có thể chuyển động không ngừng. Độ giảm áp cần để có hiện
tượng sôi lệ thuộc vào độ dày tầng hấp phụ và mật độ dòng khí, mật độ các hạt rắn.
II. Bài tập
1. Bài tập tính toán nồng độ khí ô nhiễm trong khói thải
1.1. Khuếch tán chất ô nhiễm trong khí quyển (nguồn cao)

a. Công thức của Bosanquet và Pearson

Giá trị nồng độ cực đại Cmax trên mặt đất:
(2.22)
Khoảng cách từ nguồn (chân ống khói) đến vị trí có nồng độ cực đại Cmax trên mặt
đất:
(2.23)
Trong đó:
M: lượng phát thải chất ô nhiễm tại nguồn điểm liên tục, g/s;
H: chiều cao hiệu quả của nguồn thải có dạng ống khói, m;
p, q – lần lượt là hệ số khuếch tán theo phương thẳng đứng và phương nằm ngang, không
thứ nguyên, được xác định bằng thực nghiệm: p = 0,02 ÷ 0,1 và q = 0,04 ÷ 0,16 tuỳ theo
mức độ rối của khí quyển từ yếu đến mạnh.
Giá trị trung bình của p, q ứng với mức độ rối trung bình của khí quyển là: p = 0,05
và q = 0,08.
15


e – cơ số logarit tự nhiên (e = 2,7183)
b. Công thức của Sutton

Trên mặt đất, z = 0:
Giá trị nồng độ cực đại:
Khoảng cách từ nguồn tới vị trí có Cmax:
n, tra trong bảng 2.2
Bảng 2.2. Các hệ số khuếch tán rối tổng quát của Sutton O.G
STT

Điều kiện ổn định của
khí quyển

Hệ số Sy = Sz, mn/2
N

Độ cao trên mặt đất
25

50

75

100

1

Nhiệt độ giảm mạnh
theo độ cao

0,20

0,21

0,17

0,16

0,12

2

Nhiệt độ giảm nhẹ hoặc
không thay đổi

0,25

0,12

0,10

0,09

0,07

3

Nghịch nhiệt trung bình

0,33

0,08

0,06

0,05

0,04

4

Nghịch nhiệt mạnh

0,50

0,06

0,05

0,04

0,03

1.2. Mô hình khuếch tán với nguồn đường

mg/m3
Trong đó:
M

: tốc độ phát thải chất ô nhiễm của nguồn đường, g/s.m;

H

: Chiều cao của nguồn đường so với mặt đất, m;

x, y

: tọa độ điểm tính toán, m;

u

: vận tốc gió, m/s;

Vận tốc gió tại mọi điểm như nhau ~ V quan trắc.
Cy, Cz : hệ số khuêch tán theo phương ngang và phương đứng. Trong điều kiện bình thường
( khí quyển cấp D) có thể nhận Cy = Cz = 0,05
n
: hệ số kể đến sự thay đổi của điều kiện khí hậu, thông thường n = 0 đối với nguồn
đường có độ cao thấp
�

: hệ số kể đến thời gian lấy mẫu các thông số khí
16


(2.42)
Δτ

: thời gian lấy mẫu, phút;

B

: hệ số
(2.43)

erf

: hàm tích phân xác suất:
(2.44)

Hệ số B có thể tra bảng tính sẵn với các giá trị của l, x và y khác nhau ứng với Cy =
0,05 và n = 0.

1.3. Mô hình khuếch tán với nguồn mặt
a. Theo Gifford và Hanna
b. , mg/m3

(2.46)
Trong đó:
u
: vận tốc gió , m/s
Cnền : nồng độ nền của chất ô nhiễm, mg/m3
ψ
: hệ số thực nghiệm
M
: công suất phát thải chất ô nhiễm của nguồn mặt tính theo µg/m2.s
Hệ số Ψ phụ thuộc vào chiều dài l của khu vực đô thị và các cấp ổn định của
khí quyển được cho ở bảng sau:
c. Bảng 2.4. Hệ số thực nghiệm ψ
Cấp ổn định của khí quyển

1
l
2

, km

1

10

100

Không ổn định mạnh

41

51

63

Không ổn định

46

63

87

Trung tính

73

115

182

Cấp 5 theo Pasquill – Gifford

121

215

380

ổn định

341

662

1301

b. Mô hình hộp cố định

,
Trong đó:
Co: nồng độ chất ô nhiễm môi trường nền
M:
, g/m2.s
L: chiều dài
H: chiều cao khu đô thị
17


2. Bài tập tính toán khuếch tán theo mô hình Gauss cơ sở

Trong đó: δy và δz được gọi là hệ số khuếch tán theo phương ngang và phương
đứng, có thứ nguyên là độ dài m.
δy tra hình 2.11: Mối quan hệ giữa hệ số khuếch tán ngang δy

18

δz được tra trong hình 2.12: hệ số khuếch tán đứng δz, m

M

: lượng phát thải chất ô nhiễm tại nguồn điểm liên tục, g/s
M = L x C (lưu lượng x nồng độ)

H = h + ∆h – chiều cao hiệu quả của ống khói, m
H

: chiều cao vật lý của ống khói, m
h = Hnhà + Hô

∆h

: độ nâng của luồng khói, m

D: đường kính của miệng ống khói, m;
w: vận tốc ban đầu của luồng khói tại miệng ống khói, m/s;
w = L/S (lưu lượng/ Diện tích)
u: vận tốc gió, m/s;
, với Z1 = 10
19


Bảng 2.1. Số mũ n trong công thức (2.1)
Độ gồ ghề z0 của
mặt đất (m)

Các cấp ổn định của khí quyển theo Pasquill – Gifford
A

B

C

D

E

F

0,01

0,05

0,06

0,06

0,12

0,32

0,53

0,10

0,08

0,09

0,11

0,16

0,34

0,54

1,00

0,17

0,17

0,20

0,27

0,38

0,61

3,00

0,27

0,28

0,31

0,37

0,47

0,69

TK: nhiệt độ tuyệt đối của khói tại miệng ống khói, K;
∆T: chênh lệch nhiệt độ giữa khói và không khí xung quanh, 0C hoặc K.
u

: tốc độ gió, m/s

3. Bài tập tính toán buồng lắng bụi
a. δmin: đường kính giới hạn của hạt bụi

µ: Độ nhớt của khí (kg/m.s)
L : lưu lượng (m3/s)
g: gia tốc trọng trường
B: chiều rộng buồng lắng bụi (m)
l: chiều dài buồng lắng bụi

b. Hiệu quả lọc theo cỡ hạt của buồng lắng

ᵟ: đường kính bụi
c. Biện pháp nâng cao hiệu quả lọc của buồng lắng bụi
Chia buồng lắng thành nhiều ngăn

Từ đó => Hi, trong đó h(ᵟ) cho sẵn.
4. Bài tập tính toán xyclon
a. Đường kính giới hạn của hạt bụi

Trong đó
20


L

: lưu lượng khí thải, m3/s;

�b

: trọng lượng riêng của bụi, kg/m3;

µ

: độ nhớt của khí thải, kg/m.s (Pa.s);

r1

: bán kính lõi xyclon, m;

r2

: bán kính vỏ xyclon, m;

l

: chiều cao làm việc hiệu của xyclon, m.
l = H – a, m

H

: chiều cao thân hình trụ của Xyclon, m;

a

: chiều cao ống dẫn khí vào, m.

n

: số vòng quay, vg/s;

: vận tốc tiếp tuyến trung bình bên trong xyclon

: bán kính trung bình của xyclon

: vận tốc dòng khí tại cửa vào (m/s):

b. Tính hiệu suất của Xyclon

Trong đó:

21