Nghiên cứu về xử lý nước thải

XỬ LÝ NƯỚC THẢI
1.

Buồng lắng bụi
 Sơ đồ cấu tạo thiết bị
- Là 1 không gian hình hộp có tiết diện ngang lớn hơn nhiều lần so với tiết
diện đường ống dẫn khí vào để 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







Nguyên lý:
- Tách bụi theo nguyên tắc trọng lực
- Khí chứa bụi đi vào buống lắng bụi chuyển động từ nơi có tiết diện nhỏ đến
nơi có tiết 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
Ưu, nhược điểm
- Ưu điểm
• Chi phí đầu tư ban đầu 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 thấp 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 lắpđặt
• Chỉ tách được bụi thô
• Không thể thu được bụi có độ bám dính và dính ướt
Ứng dụng


Tách sơ bộ bụi trước khi vào thiết bị tách bụi, có khả năng tách được bụi
nhỏ hơn nhằm giảm tải lượng và chi phí bảo quản thiết bị. thường dùng để
tách bụi thô có đường kính > 60 µm
Thiết bị lọc bụi bằng điện
 Sơ đồ cấu tạo thiết bị
-

2.

-

Gồm 1 dây kim loại nhẵn, tiết diện bé 1 được căng theo trục của ống kim
loại 2 nhờ ống đối trọng 3
Dây kim loại (cực âm) được cách điện hoàn toàn với các bộ phận xung
quanh tại vị trí 4 và được nạp điện 1 chiều với điện thế cao 50000 V trở lên.
Cực dương là ống kim loại bao bọc xung quanh cực âm và được nối đất.
Dưới điện thế cao mà cực âm được nạp nó sẽ tạo ra bên trong ống kim loại
1 điện trường mạnh và khi dòng khí mang bụi đi qua, những phân tử khí
trong dòng khí sẽ bị ion hóa rồi truyền điện tích âm (electron) cho hạt bụi
dưới các tác động va đạp quán tính hoặc khuếch tán ion. Nhờ thế, các hạt
bụi bị hút về phía cực dương, đọng lại trên bề mặt trong của ống hình trụ,
mất điện tích và rơi xuống phễu chứa bụi 5

Nguyên tắc làm việc
- Dòng hỗn hợp khí bụi đi qua thiết bị, dưới tác dụng của điện trường sinh ra
1 dòng điện 1 chiều, các hạt bụi sẽ tích điện và chyển về điện cực trái dấu,
trung hòa bám tại đó và tách ra khỏi dòng khí. Định kỳ dùng bộ gõ để tách
khỏi điện cực. Hay bụi được tách ra khỏi dòng khí nhờ lực tĩnh điện
 Ưu, nhược điểm
- Ưu điểm
• Hiệu suất tách bụi cao >99%
• Tách được bụi có kích thước nhỏ
• Tốn thất áp suất thấp
• Có thể làm việc ở nhiệt độ và áp suất cao hay trong môi trường chân
không
• Dễ diều khiển và tự động hóa
• Sử dụng điện áp cao nhất chỉ lên đến 12 – 13 kV
• Tránh được hiện tượng phát sinhNOx, ozon
- Nhược điểm
• Khi thay đổi thông số công nghệ, hiệu quả tách bụi giảm mạnh
• Không thích hợp với việc làm sạch khí chứa chất dễ nổ
• Cồng kềnh, đắt tiền
 Ứng dụng
- Tách bụi khô hoặc ướt trong khí thải của nhiều ngành công nghiệp
Lưới lọc bụi
 Sơ đồ cấu tạo thiết bị
- Lưới lọc bụi được cấu tạo từ 1 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 1
khoảng từ 5 – 10 lần (hoặc hơn) kích thước của hạt bụi
- Có 2 dang lọc
• Đường kính bụi > lỗ  bụi được giữ lại phía trên lớp vật liệu lọc

• Đường kính bụi < lỗ 1 phần bụi được đi qua, những hạt bụi được giữ
lại liên kết với nhau tạo lướp vật liệu lọc mới chỉ cho khí đi qua và giữ
lại những hạt bụi có đường kính nhỏ. Sau 1 thời gian, lớp vật liệu lọc
mới dày lên cản trở khí đi qua và phá lớp vật liệu lọc cũ
- Quá trình lọc là quá trình gián đoạn, do vậy, muốn lọc liên tục phải có đồng
thời 2 bộ phận: lọc và giũ bụi
 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 giữu 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. Đặc điểm
của thiết bị này là những lỗ rỗng của lớp vật liệu tạo lên sự liên hệ với nhau
và liên tực từ bên này qua bên kia lớp vật liệu. Sức cản khí động tăng theo
thời gian sử dụng, còn năng suất lọc bụi thì giảm theo thời gian sử dụng


3.


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 khuếch tán
 Ưu, nhược điểm
- Ưu điểm
• Gọn nhẹ
• Hiệu suất tách bụi cao > 99%
• Tách được bụi có kích thước nhỏ d<0,5µm
- Nhược điểm
• Không thích hợp với hỗn hợp khí bụi có độ ẩm cao
• Vật liệu làm túi lọc phụ thuộc vào thành phần, tính chất của bụi, của khí
và nhiệt độ

 Ứng dụng
- Lọc bụi ở những nơi có vị trí chật hẹp
Xyclon (khô và ướt)
 Sơ đồ cấu tạo thiết bị
-

4.



Nguyên tắc làm việc
- Tách bụi bằng lực ly tâm
- Dòng khí mang bụi đi vào thiết bị theo ống dẫn khí nối theo phương tiếp
tuyến với thân hình trụ đứng. phần dưới của thân hình trụ có phễu và dưới
cùng là ống xả bụi. Bên trong thân hình trụ có ống thoát khí sạch lắp cùng
trục đứng với thân hình trụ
- Nhờ ống dẫn khí lắp theo phương tiếp tuyến, không khí sẽ có chuyển động
xoáy ốc bên trong thân hình trụ của xiclon và khi chạm vào ống đáy hình
phễu, dòng không khí bị dội ngược trở lên nhưng vẫn giữ được chuyển
động xoáy ốc và thoát ra ngoài
- Trong dòng chuyển động xoáy ốc, các hạt bụi chịu tác dụng của lực li tâm
làm cho chúng có xu hướng tiến dần về phía thành ống của thân hình trụ rồi
chạm vào đó, mất động năng và rơi xuống đáy phễu. Trên ống xả có lắp van
để xả bụi vào thùng chứa
- Thông thường ở đáy phễu có áp suất âm (áp suất tương đối) do đó, khi mở
van không khí bên ngoài sẽ bị hút vào xyclon theo chiều từ dưới lên trên và
làm cho bụi đã lắng đọng ở đáy phễu bay ngược lên và theo không khí thoát


5.

6.

ra ngoài làm mất tác dụng của lọc bụi. Để tránh tình trạng đó, người ta
thường sử dụng van kép
- Thường dùng tổ hợp xyclon để tăng hiệu suất tách bụi
 Ưu, nhược điểm
- Ưu điểm
• Không có bộ phận chuyển động
• Có thể làm việc ở nhiệt độ cao (đến 500 độ C)
• 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 < 20 µm
- Nhược điểm
• Không thể thu được bụi có tính kết dính
• Tốn thất áp suất lớn
• Hiệu quả lọc bụi giảm khi kích thước hạt bụi < 5 µm
Thiết bị lọc kiểu quán tính
 Sơ đồ cấu tạo thiết bị
- Gồm nhiều khoang ấm hình chóp cụt có đường kính giảm dần xếp chồng
lên nhau tạo ra các góc hợp với phương thẳng đứng một góc 60 độ và
khoảng cách giữa các ống từ 5 đến 6 mm
 Nguyên tắc làm việc
- Làm thay đổi chiều hướng chuyển động của dòng khí 1 cách liên tục, lặp đi
lặp lại bằng nhiều loại vật cản có hình dáng khác nhau. Khi dòng khí đổi
hướng chuyển động thì bụi do có quá tính lớn sẽ giữ hướng chuyển động

ban đầu của mình, do đó sẽ va đạp vào các vật cản rồi bị giữ lại ở đó rồi mất
động năng và rơi xuống đáy thiết bị
 Ưu, nhược điểm
- Ưu điểm
• Cấu tạo đơn giản, dễ vận hành
• Thiết bị gọn nhẹ
• Tổn thất áp suất nhỏ
• Khả năng lắng cao hơn buồng lắng
- Nhược điểm
• Hiệu quả xử lý kém
• Thường để lọc bụi thô
• Lưu lượng khí không lớn
 Ứng dụng
- Tách bụi có kích thước lớn trước khi đi vào hệ thống tiếp theo
Buồng phun rửa khí
 Sơ đồ cấu tạo thiết bị






Nguyên tắc làm việc
- Được sử dụng để lọc bụi thô trong khí thải đồng thời làm nguội khí như là
cấp lọc chuẩn bị và gia công bụi nhằm làm giảm nồng độ bụi ban đầu và
điều chỉnh điện trở suất của bụi
- Nước được phun từ trên xuống dưới và dòng khí ngược chiều được phun từ
dưới lên trên. Có thể bố trí vòi phun từ 4 phía xung quanh và phun theo
phương ngang với dòng khí. Vận tốc dòng khí trong thiết bị đạt 0,6 – 1,2
m/s. nếu vận tốc khí lớn hơn, nước có thể bị khí mang theo tấm chắn nước

khôngđủ khả năng để cản lại. Do vậy để dòng khí được phân bố đều đặn
trên toàn bộ thiết bị, người ta bố trí bộ phận phân phối khí ở tiết diện vào
của dòng khí
Ưu, nhược điểm
- Ưu điểm
• Hiệu suất tách bụi cao: 99%
• Có thể làm việc được với khí có nhiệt độ và độ ẩm cao mà 1 số các thiết
bị lọc bụi khác không thể đáp ứng được như bộ lọc túi vải, bộ lọc bằng
điện
• Tách bụi đồng thời tách được 1 số khí ô nhiễm hòa tan nhờ qúa trình hấp
thụ
• Có thể kết hợp làm nguội khí hoặc làm ẩm khí


Chi phí đầu tư ban đấu thấp
Hiệu suất lọc cao hơn phương pháp khác
Không có hiện tượng bụi quay lại
- Nhược điểm
• Sinh ra bùn thải, nước thải cần phải xử lý
• Dòng khí thoát ra từ thiết bị có độ ẩm cao và có thể mang theo những
giọt nước làm han gỉ đường ống, óng khói và các bộ phận khác ở phía
sau thiết bị lọc
• 1 số thiết bị có tổn thất áp suất lớn nên tiêu thụ điện năng lớn
 Ứng dụng
- Tách đồng thời bụi và 1 số chất ô nhiễ dạng khí, kết hợp làm nguội khí
Thiết bị xử lý kiểu Ventury
 Sơ đồ cấu tạo thiết bị
- Cấu tạo ống venturi: Gồm hai bộ phận chính là ống venturi và bộ phận tách
lỏng.
- Ống venturi nối theo phương tiếp tuyến vào thân bộ phận tách lỏng ở phần

dưới.
- Tùy theo thiết kế và cấu tạo của thiết bị, ống venturi có thể đặt theo phương
ngang hay thẳng đứng.
 Nguyên lý làm việc
- Ống thắt eo Ventury nối theo phương tiếp tuyến với thân hình trụ. Tại chỗ
thắt của ống ventury có nắp vòi phun nước. Khi dòng khí mang bụi được
đẩy vào ống ventury với vận tốc lớn, động năng của dòng khí ở chỗ thắt của
ống ventury sẽ kéo theo nước và xé nước thành những giọt mịn. Bụi trong
dòng khí sẽ va đạp quán tính vào các dòng nước và bị đọng lại trên bề mặt
giọt nước. Những giọt nước mang theo bụi bị dongfkhis chuyển động xoáy
ốc trong thân hình trụ ép vào thành chảy xuống dưới rồi theo ống xả ra
ngoài, còn khí sạch thoát lên trên qua miệng ống
- Quá trình quan trọng nhất quyết định hiệu quả lọc của thiết bị lọc ventury là
sự va đập quán tính giữa hạt bụi và những giọt nước trong ống. Còn các quá
trình khác xảy ra trong thân hình trụ là quá trình tách nước ra khỏi dòng khí
bằng lực li tâm do dòng khí chuyển động xoáy ốc gây ra
 Ưu, nhược điểm
- Tương tự như thiết bị phun rửa khí
 Ứng dụng
- Tương tự như thiết bị phun rửa khí
Thiết bị lọc bụi có lớp vật liệu rỗng
 Sơ đồ cấu tạo thiết bị
 Nguyên tắc làm việc
- Thiết bị bao gồm 1 thùng tiết diện tròn hoặc hình chữ nhật, bên trong có
chứa 1 lớp đệm bằng vật liệu rỗng và được tưới nước. Khí đi từ dưới lên
trên xuyên qua lớp vật liệu rỗng, khi tiếp xúc với bề mặt ướt của lớp vật liệu
•
•
•

7.

8.


9.

rỗng bụi sẽ bị bám lại ở đó còn khí sạch thoát ra ngoài. Một phần bụi bị
nước cuốn trôi xuống thùng chứa và được xả dưới dạng cắn bùn. Định kỳ
thau rửa lớp vật liệu rỗng
- Có 2 loại kiểu nằm đứng và kiểu nằm ngang
- Vật liệu thường sử dụng là các khâu có hình dạng khác nhau làm bằng kim
loại màu, sứ, nhựa hoặc bằng than cốc
 Ưu, nhược điểm
- Tương tự như thiết bị phun rửa khí
 Ứng dụng
- Tương tự như thiết bị phun rửa khí
Xử lý SO2 bằng phương pháp hấp thụ
a) Hấp thụ SO2 bằng nước
 Hấp thụ SO2 bằng nước theo chu trình
• Nguyên lý hoạt động gồm 2 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: hấp thụ SO2 bằng cách cho khí thải tiếp xúc với nước, ở nhiệt
độ thấp
• Khí thải chứa SO2 đi vào phía dưới của Scrubber nhờ ống dẫn khí, nước
được đưa vào phía trên của Scrubber nhờ hệ thống phân phối nước
• Khí SO2 ở trong khí thải, tiếp xúc với nước ở trong lớp vật liệu đệm
rỗng của scrubber và khí SO2 bị hòa tan vào nước, rồi đi xuống phía
dưới của thiết bị
• Khí sạch đi lên phía trên và thoát ra ngoài ống dẫn khí ra
- Giai đoạn 2: giải thoát khí SO2 ra khỏi chất hấp thụ, bằng cách ra tăng nhiệt

độ của dung dịch chứa SO2 lên 100 độ C
• Dung dịch thu được ở phía dưới của scrubber được đưa sang tháp giải
thoát khí SO2, tại đây dung dịch sẽ được gia tăng nhiệt độ đến 100 dộ C,
ở nhiệt độ này khí SO2 sẽ thoát ra khỏi nước
• Khí SO2 có lẫn hơi nước sẽ được đưa sang thiết bị ngưng tự để ngưng tụ
lại hơi nước, khí SO2 sạch thu được sẽ được đưa đi dùng cho các mục
đích khác nhau
• Nước thu được ở tháp giải thoát khí SO2 sẽ được đem đi trao đổi nhiệt,
làm lạnh trước khi tuần hoàn trở lại scrubber
• Nhược điểm
- Phương pháp xử lý cần phải làm lạnh 1 khổi lượng nước lớn để thuận lợi
cho quá trình hấp thụ SO2
- Ngoài ra cũng cần phải đun nóng 1 khối lượng nước lớn để giải thoát khí
SO2
• Phạm vi áp dụng
• Nồng độ khí SO2 trong khí thải tương đối cao
• Có sẵn nguồn cấp nhiệt (hơi nước) giá rẻ
• Có sẵn nguồn nước lạnh
• Có thể xả được nước có chứa ít nhiều axit ra sông ngòi
• Phương trình phản ứng


SO2 + H2O  H+ +HSO3Hấp thụ SO2 bằng nước có xúc tác
• Nguyên lý hoạt động của hệ thống gồm 2 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: chuyển hóa SO2 thành SO3
• Khí SO2 trong khí thải sẽ kết hợp với O2 ở trong tháp oxy hóa nhiều
tầng xúc tác, nhờ xúc tác Vanadi (V) để biến thành anhidrit sunfuric SO3
• Phản ứng chuyển hóa khí SO2 thành SO3 có tỏa nhiệt, mà phản ứng này
xảy ra càng mạnh ở nhiệt độ càng thấp, do đó sau mỗi tầng khí cần được
làm nguội để tăng hiệu quả phản ứng

- Giai đoạn 2: hấp thụ SO3 vào nước
• Khí thải sau khi đi qua tháp oxy hóa nhiều tầng xúc tác được đưa vào
phía dưới của scrubber, phía trên của scrubber nước được đưa vào nhờ
hệ thống phân phối nước
• Nước tiếp xúc và phản ứng với khí SO3 có trong khí thải ở trong lớp vật
liệu đệm rỗng để tạo thành H2SO4
• Khí sạch đi lên trên rồi thoát ra ngoài
- Ngoài ra để tăng hiệu quả chuyển hóa khí SO2 thành SO3, người ta tiến
hành xử lý bụi trước khi đưa khí thải vào ở trong tháp oxy hóa xúc tác
• Phạm vi áp dụng
- Áp dụng cho khí thải giàu SO2, như trong công nghiệp luyện kim màu, khi
nồng độ khí SO2 có thể đạt 2 – 12 %
Xư lý SO2 bằng đá vôi (CaCO3) hoặc vôi nung (CaO)
Nguyên lý hoạt động của xử lý SO2 trong khí thải bằng sữa vôi
- Đá vôi hoặc vôi tôi sẽ được đập, nghiền nhỏ rồi được hòa trộn với nước tạo
thành dạng dung dịch sữa vôi (huyền phù) trước khi được đưa vào phía trên
của scrubber
- Khí thải chứa khí SO2 sau khi được làm sạch tro bụi sẽ được đưa vào phía
dưới của scrubber, trong lớp vật liệu đệm rỗng sữa vôi sẽ phản ứng với khí
SO2 theo phản ứng 1 và 3 hoặc phản ứng 2 và 3. Khí sạch đi lên phía trên
và thoát ra ngoài
- Dung dịch thu được ở phía dưới của scrubber sẽ chứa nhiều tinh thể
CaSO3.0,5H2O, CaSO4.2H2O và 1 ít tro bụi sẽ được tách ra khỏi hỗn hợp
bằng bộ phận tách tinh thể và bộ lọc chân không. Phần dung dịch thu được
sẽ được tuần hoàn trở lại scrubber sau khi bỏ sung thêm dung dịch sữa vôi
Ưu nhược điểm
- Ưu điểm: hiệu quả xử lý cao có thể đạt 98%, nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm
- Nhược điểm: đóng cặn ở thiết bị ăn mòn và phong hóa thiết bị, bị váng,…
Phương trình phản ứng
- CaCO3 + SO2 = CaSO3 + CO2

- Cao SO2 = CaSO3
- CaSO3 + O2 = 2CaSO4
Xử lý SO2 bằng dung dịch NH3 theo chu trình
-



b)






c)


Nguyên lý hoạt động gồm 2 giai đoạn
- Giai đoạn 1: hấp thụ SO2 vào dung dich NH3
• Khí thải chứa SO2 trước tiên sẽ được làm nguội và làm sạch bụi nhờ
scrubber, tại đây 1 phần SO2 cũng bị hấp thụ vào nước
• Tiếp theo khí thải sẽ được đưa vào phía dưới của tháp hấp thụ nhiều
tầng, ở phái trên của các tầng thì dung dịch NH3 sẽ được đưa vào để hấp
thụ khí SO2, tầng trên cùng của tháp sẽ được tưới nước, nhằm hạn chế
sự bay hơi của NH3. Phản ứng hấp thụ SO2 vào dung dịch NH3:
 SO2 + 2NH3 + H2O = (NH4)2SO3
 (NH4)2SO3 + SO2 + H2O = NH4HSO3
• Khí sau khi được làm sạch SO2 sẽ đi lên phía trên và thoát ra ngoài
- Giai đoạn 2: giai đoạn hoàn nguyên
• Dung dịch thu được ở phía dưới của tháp hấp thụ nhiều tầng, 1 phần sẽ

được đem qua tháp hoàn nguyên để tách khí SO2. Tại nhiệt độ và áp suất
thích hợp sẽ xảy ra phản ứng tách khí SO2:
 NH4HSO3  (NH4)2SO3 + SO2 + H2O
• Khí SO2 sẽ được thu lại và dùng cho các mục đích khác nhau
• Ngoài ra trong dung dịch có thể xảy ra các phản ứng:
 2 NH4HSO3 + (NH4)2SO3  2(NH4)2SO4 + S + H2O
 (NH4)2SO3 + S  (NH4)2S2O3
 (NH4)2S2O3 + 2 NH4HSO3   2(NH4)2SO4 + 2S + H2O
• 1 phần dung dịch thu được ở phía dưới của tháp hoàn nguyên sẽ được
đưa sang tháp bốc hơi, dùng kết tinh và máy vắt ly tâm để tách
(NH4)2SO4, 1 phần sau khi được bổ sung NH3 sẽ được đưa tuần hoàn
trở lại thấp hấp thụ nhiều tầng để tiếp tục xử lý khí thải chứa khí SO2
• 1 phần thu được dung dịch ở phái dưới của thấp hấp thụ nhiều tầng sẽ
được đưa sang nồi chưng áp để tách lưu huỳnh
10. Xử lý khí NOx bằng phương pháp hấp thụ
a) Hấp thụ khí NOx bằng nước
- Xử lý bằng dung dịch hấp thụ nước với các loại thiết bị hấp thụ như
scrubber, thiết bị sục khí sủi bọt, ventury…
- 2NO2 + H2O  2HNO3 + HNO2
- HNO2  NO + NO2 + H2O
- NO +O2  NO2
- 2NO2  N2O4
- Phản ứng đầu tiê xảy ra trên lớp màng ngăn cách giữa pha khí và pha lỏng.
quá trình oxy hóa của oxit nito xảy ra tương đối chậm nhưng thực hiện đến
cùng, nhưng khi có mặt HNO3 đậm đặc thì phản ứng sẽ không thực hiện
đến cùng
b) Hấp thụ bằng kiềm
- Dùng các loại kiềm để hấp thụ các oxit nito dựa theo các phản ứng
• 2NO2 + Na2CO3 = NaNO3 + NO2 + CO2


Hoạt động của các dung dịch kiềm còn phụ thuộc vào pH ban đầu của dung
dịch (pH càng cao, hoạt động càng cao)
c) Chất hấp thụ chọn lọc
11. Xử lý SO2 bằng phương pháp hấp phụ
a) Xử lý SO2 bằng than hoạt tính
 Nguyên lý hoạt động chia làm 2 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: hấp phụ SO2 vào than boạt tính
• Khí thải chứa khí SO2 đi vào phía dưới của tháp hấp phụ nhiều tầng,
than hoạt tính được đưa từ tầng trên xuống tầng dưới ở trong tháp, nhờ
có hệ thống cào đảo
• Khí SO2 sẽ được hấp phụ vào than hoạt tính, khí thải tiếp tục đi lên phía
trên và được lọc sạch tro bụi trước khi thải vào môi trường
- Giai đoạn 2: giải hấp phụ
• Sau khi than hoạt tính bão hòa khí SO2 thì nó sẽ được chuyển qua bunke
rồi được đưa vào tháp giải hấp phụ
• ở nhiệt độ 400 – 450 độ C thì khí SO2 sẽ thoát ra khỏi than hoạt tính.
Khí SO2 thoát ra từ quá trình hoàn nguyên có nồng độ 40 -50% và đạt
khoảng 96 – 97% lượng khí SO2 có trong khí thải trước khi xử lý
• lượng than hiatj tính sau khi được hoàn nguyên, sẽ được loại bỏ 1 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 thu nhiều tầng
 Ưu, nhược điểm
- Ưu điểm:
• Hệ thống đơn giản
• Có thể làm việc được với khí thải có nhiệt độ cao trên 100 độ C
- Nhược điểm:
• Tiêu hao nhiều vật liệu hấp phụ
• Sản phẩm thu hồi là khí SO2 có nồng độ thấp hoặc có lẫn nhiều H2SO4

 Phương trình phản ứng
- 2SO2 + 3C + 2H2O = 2H2S + 3CO2
- SO2 + C = S +CO2
- 2S + C + 2H2O = 2H2S + CO2
b) Xử lý khí SO2 bằng than hoạt tính có tưới nước
 Nguyên lý hoạt động
- Theo phương pháp này, khí thải được làm cho bão hoà hơi nước ở nhiệt độ
dưới 100 độ C đi qua lớp than hoạt tính có tưới nước làm ẩm trong thiết bị
hấp phụ. Khí SO2 bị giữ lại trong lớp than hoạt tính và oxy hóa thành SO3
nhờ có oxy trong khí thải
- Tiếp theo SO3 kếp hợp với nước biến thành H2SO4 và theo nước chảy vào
thùng chứa. H2SO4 thu được với nồng độ 20 – 25% được trích 1 phần để
làm nguội và làm ẩm khí thải cần xử lý. Quá trình này được thực hiện trong
scrubber ventury, trong đó axit loang được dòng khí chuyển động rối với
-


vận tốc lớn xé nhỏ thành giọt mịn, nhiệt độ của khí giảm xuống nhờ có
nước bốc hơi, còn axit đặc trở lên đậm đặc hơn. Sau scrubber ventury tro
bụi và axit được tách ra khỏi dòng khí trong xyclon và chảy xuống bể chứa,
còn khí đi vào thiết bị hấp phụ
- Để quá trình xử lý được liên tục cần lắp đặt ít nhất 2 bình hấp phụ luân
phiên nhau hoạt động, cái này thao chu kỳ hấp phụ, cái kia theo chu kỳ
hoàn nguyên
c) Xử lý SO2 bằng Al2O3 kiềm hóa
 Nguyên lý hoạt động
- Giai đoạn 1: hấp phụ SO2
• Khí thải sau khi được làm sạch sơ bộ sẽ được đưa vào phía dưới của
tháp hấp phụ. Chất hấp phụ sẽ được đưa vào phía trên của tháp và
chuyển động từ trên xuống dưới

• Trong quá trình chuyển động ngược chiều, chất hấp phụ sẽ xử lý khí
SO2 trong khí thải. Bụi và các hạt chất hấp phụ có kích thước nhỏ sẽ bị
dòng khí mang theo, đi lên phía trên của tháp
• Khí tiếp tục được đi qua xiclon để làm sạch tro bụi trước khi thải vào khí
quyển
- Giai đoạn 2: giải hấp phụ
• 1 phần chất hấp phụ sau khi ra khỏi tháp hấp phụ được tuần hoàn trở lại
cho đến khi đạt mức bão hòa nhất định
• Phần còn lại đi qua bộ phận khống chế liều lượng để đi qua thiết bị hoàn
nguyên. ở nhiệt độ và áp suất thích hợp, chất hấp phụ sẽ được hoàn
nguyên
• Sau khi hoàn nguyên, vật lệu hấp phụ được làm nguội và dược đưa tuần
hoàn trở lại tháp hấp phụ. 1 lượng chất hấp phụ mới được bổ sung, để
lặp lại chu trình làm việc
d) Xử lý khí SO2 bằng mangan oxit
 Xử lý SO2 theo quá trình mangan (Mỹ)
 Quá trình DAR – mangan (Mitsubishi)
e) Xử lý SO2 bằng vôi và đôlomit trộn vào than nghiền
12. Xử lý NOx bằng phương pháp hấp phụ
- Khí thải có chứa 1 – 1,5 % Nox có thể được xử lý bằng các chất hấp phụ
như silicagel, alumogel, than hoạt tính…
- Trong khi chất hấp phụ có chứa dioxit nito thì nó trở thành chất xúc tác để
oxy hóa các oxit nito thành nito dioxit. Nito dioxit bị hấp phụ vào các chất
nêu trên và có thể được tách ra khỏi chúng bằng cách đun nóng
- Khả năng hấp phụ Nox của các chất rắn nêu trên nói chung là rất thấp. Do
đó muốn khử Nox 1 cách triệt để thì cần lắp đặt hệ thống với nhiều tầng hấp
phụ nối tiếp nhau, dẫn đến tiêu hao nhiều năng lượng để thắng sức cản khí
động của hệ thống. Mặt khác, bụi trong khí thải cũng làm giảm nhanh



chóng khả năng hấp phụ của vật liệu, do đó khí thải trước khi đi vào hệ
thống hấp phụ cần lọc sạch tro bụi.
- Ưu điểm : khả năng thu hồi NO2 nồng độ cao để điều chế axit HNO3 phục
vụ cho nhiều nhu cầu khác nhau
Xử lý khí thải bằng hấp thụ
• Nguyên lý hoạt động
- Hấp thụ là 1 quá trình truyền khối mà ở đó các phần tử chất khí chuyển dịch
và hòa tan vào pha lỏng. Sự hòa tan có thể diễn ra đồng thời với 1 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 1 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 diến ra theo 3 giai đoạn :
• Khuếch tán chất khí ô nhiễm đến bề mặt chất lỏng
• Truyền ngang qua bề mặt tiếp xúc pha khí/ lỏng (hòa tan)
• Khuếch tán chất khí hòa tan từ bề mặt tiếp xúc pha vào trong pha lỏng
• Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tháp hấp thụ kiểu buồng phun
- Là 1 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 1 số chất lỏng chảy xuống
dọc theo thành bên trong của buồng. 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 1 sự chuyển động
xoắn ốc và các giọt chất lỏng phun ra khỏi các vòi phun là những tia thẳng.
Các tia nước được li tâm thẳng đến tường từ đó chúng rơi xuống như 1
dòng chảy màng mỏng.
• Các yêu cầu khi thết kế hệ thống hấp thụ
- Phần lớn các thiết bị hấp thụ được sử dụng trong công nghiệp là tháp đệm,
tháp mâm hoặc các tháp dạng phun tia
- 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 cao và yêu cầu độ giảm áp
thấp
- Tháp mâm thường kinh tế hơn 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 ngẹt 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
- 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
• Nguyên tắc tháp hấp thụ kiểu tháp đệm


Chất lỏng thường được đưa vào ở đỉnh tháp và được làm cho nhỏ giọt đều
qua các lớp vật liệu đệm (đá nghiền, than cốc,…) có diện tích bề mặt rộng
lớn
Nguyên tắc của phương pháp xử lý khí thải bằng hấp phụ
- Lưu 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 vậy, mọi chất khí hơi hay chất lỏng nào đó ở 1 mức độ nào đó đều dễ
liên kết với 1 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 1 chất hấp phụ, hiện tượng này gọi là hiện
tượng mao quản. 1 phân tử đi đến và bị giữ ở bề mặt 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
- Có 2 loại hấp phụ
• Hấp phụ vật lý
• Hấp phụ hóa học

-

