Đồ án xử lý khí thải: biện pháp xử lý khí thải cho các ngành công nghiệp

GVHD : MAI QUANG TUẤN
MỤC LỤC

TRẦN THỊ HUYỀN –ĐH2CM2
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

Page 1


GVHD : 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 2S, HF, CO,
CO2, NOx,…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.

TRẦN THỊ HUYỀN –ĐH2CM2
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

Page 2


GVHD : MAI QUANG TUẤN

CHƯƠNG II.
TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI
I , KHUẾCH TÁN
•

Tính toán sơ bộ hê thống xử lý bụi và khí

Công suất làm việc: L=30000 m3/h =8,333m3/s
Thành phần
Bụi
Clo
SO2
H2S
CO
NO2

Hàm lượng (Ctt) (mg/m3)
150000

61
1264
23
5856
1640

Khối lượng riêng của bụi: 3000kg/m3.
Giả sử:




Nhà máy sản xuất và hoạt động sau ngày 16/11/2007.
Nhà máy được xây dựng ở khu vực 3
Áp dụng QCVN 19: 2009/BTNMT về khí thải công nghiệp đối với



bụi và các chất vô cơ.
Nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất vô cơ trong khí thải
công nghiệp được tính theo công thức:

Cmax = C * Kp * Kv
Trong đó:
-Cmax là nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất vô cơ trong khí
thải công nghiệp,(mg/m3);
- C là nồng độ của bụi và các chất vô cơ quy định tại mục 2.2;
- Kp là hệ số lưu lượng nguồn thải quỵ định tại mục 2.3;
- Kv là hệ số vùng, khu vực quỵ định tại mục 2.4.
Do nhà máy hoại động sau ngày 16/01/2007 nên C được lấy ở cột B,

bảng1 - QCVN 19: 2009/BTNMT. Nhà máy xây dựng ở nông thôn nên
Kv = 1.
TRẦN THỊ HUYỀN –ĐH2CM2
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

Page 3


GVHD : MAI QUANG TUẤN

Ngoài ra, công suất làm việc của nhà máy:
Q= 30000 m3/h > 20000m3/h


Hệ số lưu lượng nguồn thải Kp = 0,9

Ta có bảng 1: Nồng độ tối đa cho phép đối với hạt bụi và các chất vô cơ
trong khí thải công nghiệp
Thành
phần
Bụi
Clo
SO2
H2S
CO
NO2

Ctt
(mg/m3)
15000

61
1264
23
5856
1640

Kp
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9

Kv

CcộtB_QCVN

Cmax

1
1
1
1
1
1

(mg/m3)
200
10

500
7,5
1000
850

(mg/m3)
180
9
450
6,75
900
765

Tử bảng 1, so sánh Ctt và Cmax, ta nhận thấy hàm lượng bụi và Clo, SO2,
H2S, CO, NO2 vượt quá quy chuẩn cho phép, nên cần phải được xử lý
trước khi đưa ra ngoài.
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 100oC, nhưng nồng độ các chất vô cơ tối đa cho phép (C max) ở nhiệt độ
25oC . Vậy nên, trước khi so sánh nồng độ để xem bụi hoặc khí thải nào vượt
tiêu chuẩn ta cần quy đổi
C1(100oC)  C2 (25oC)
Đây là trường hợp điều kiện đẳng áp với: Áp suất p1=p2= 760 mmHg
t1= 150oC  T1= 423oF
t2= 25oC  T2=298o F
Từ phương trình khí lý tưởng : PV=nRT
C2 = C1 x = C1 x
Trong đó:

C1, T1:

Nồng độ của các thành phần trong khí thải (mg/m3) ở
nhiệt độ tuyệt đối T1=423oF

TRẦN THỊ HUYỀN –ĐH2CM2
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

Page 4


GVHD : MAI QUANG TUẤN

Nồng độ của các thành phần trong khí thải (mg/Nm3) ở

C2, T2 :

nhiệt độ tuyệt đối T2=298oF
Bảng 2.Nồng độ các thành phần trong khói thải ở 25oC
Thành phần

C150 oC (mg/m3)

Bụi

15000

Clo

61

86,59

SO2

1264

1794,2

H2S

23

32,65

CO

5856

8312,38

NO2

1640

2327,92

1

TT

1

C25 oC (mg/m3)
15000

Kết luận
Ta được bảng số liệu:
Thành

C25 oC

Cmax

phần

(mg/Nm3)

mg/Nm3
180

Bụi

15000

2
Clo
86,59
9
3
SO2

1794,2
450
4
H2S
32,65
6,75
5
CO
8312,38
900
6
NO2
2327,92
765
- Nhận xét:
Dựa vào bảng sô liệu  Những chỉ tiêu cần xử lý

Kết luận
Vượt QC ~ 83,33lần
Vượt QC ~ 9,62 lần
Vượt QC ~ 3,99 lần
Vượt QC ~ 4,83 lần
Vượt QC ~ 9,24 lần
Vượt QC ~ 3,04 lần
trước khí xả thải ra ngoài

môi trường là: Bụi, SO2, NO2, CO, H2S, Cl.
- Hiệu suất tối thiểu để xử lý các chỉ tiêu
Trong đó:
η: Hiệu xuất tối thiểu để xử lý từng chỉ tiêu

Cv: Hàm lượng chất X trong hỗn hợp khí thải vào (mg/m3)
Cr: Hàm lượng chất X trong hỗn hợp khí thải ra (mg/m3) ở 25oC
Bảng : Hiệu suất tối thiểu để xử lý các chỉ tiêu
Thành

C150

o

C

TRẦN THỊ HUYỀN –ĐH2CM2
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

Cr (mg/m3)

η min (%)
Page 5


GVHD : MAI QUANG TUẤN

phần

(mg/m3)

Bụi

15000

Clo

61

180
9

98,8%
85,2%

SO2

1264

450

64,4%

H2S

23

6,75

70,65%

CO

5856

900

84,63%

765
53,35%
NO2
1640
1.2. 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
Ta có: 20oC < = = 100 – 25 = 75 oC < 100oC Nguồn thải là nguồn

•

nóng
Xét nhà máy A:
Ta có: bA = 6 (m) <2,5hA = 2,5 3= 7,5 (m)  Nhà máy A là tòa nhà
hẹp
lA = 45 (m) > 10hA = 10 3 = 30 (m)  Nhà máy A là tòa nhà dài
 Nhà máy A là tòa nhà hẹp, dài

•

Xét khu dân cư B
Ta có: bB =45 (m) > 2,5hB = 2,5 7 = 17,5 (m)Khu dân cư B là khu
dân cư rộng

lB = 90 > 10hB = 10 7 = 70 (m)  Khu dân cư B là khu dân cư
dài.
 Khu dân cư B là khu dân cư rộng,dài.

Do gió thổi từ nhà A đến nhà B mà nhà A là nhà hẹp đứng đầu gió nên:
x1 = L1 = 20 (m) < 10hA = 10 3 = 30 (m)
 Nhà máy A và khu dân cư B là cùng nhóm nhà
•

Với nhà máy A có chiều ngang hẹp trong nhóm nhà
Hgh = 0,36(bz + x) + h’
= 0,36 bA+x)+ h’
= 0,36 6+20) +7=15,64 m
Trong đó :

TRẦN THỊ HUYỀN –ĐH2CM2
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

Page 6


GVHD : MAI QUANG TUẤN

Hgh : Chiều cao giới hạn của nguồn điểm. (m)
bz : Khoảng cách từ mặt sau ( mặt làm chuẩn ) của nhà đến nguồn thải.
(m)
x1: khoảng cách của 2 nhà. (m)
: Chiều cao nhà B (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
Tk : nhiệt độ tuyệt đối của khói tại miệng ống khói, Tk = 373K
: chênh lệch nhiệt độ giữa khói và nhiệt độ xung quanh
= Tk – Txq = 100 – 25 =75oC
- Vận tốc ban đầu của luồng khói tại miệng ống khói là : = = = 4,72(m/s)
- Vận tốc gió tại miệng ống khói là : = = 2= 2,23(m/s)
Trong đó:
u25: vận tốc gió tại độ cao z (z= 25m ),m/s
: vận tốc gió tại độ cao đặt máy quan trắc (z1= 10m), = 2 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 = 5,05(m)
•

Độ cao hiệu quả của nguồn thải là: Hhq = Hô + = 25 + 5,05 = 30,05 (m)
Trong đó: Hhq : là độ cao hiệu quả của nguồn thải , m;
Hô : là chiều cao thực của nguồn thải, Hô = 25m;
: là độ cao nâng của nguồn thải, = 5,05 m;
Do Hhq = 30,05 (m) >Hgh = 15,64(m)
 Đây là nguồn thải cao

TRẦN THỊ HUYỀN –ĐH2CM2
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

Page 7


GVHD : MAI QUANG TUẤN

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 Nồng độ cho phép
bình
(µg/m3)

Clo

24h

30

SO2

1 năm

50

H2S

1h

42

CO

24h

5000

NO2

1 năm

40

Bụi

1 năm

140

•
-

QCVN
06:2009/BTNMT
QCVN
05:2009/
BTNMT

QCVN
06:2009/BTNMT
QCVN
05:2009/
BTNMT
QCVN
05:2009/
BTNMT
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 :
Cmax = ,
* Khí Clo
M= Cmax clo L = 9 .10-3 8,33= 0,075 (g/s)
H là chiều cao hiệu quả của ống khói, H = 30,05 m
Cmax = = = 2,316.10-5 (g/m3) = 23,16 (/m3)
Vị trí xuất hiện Cmax

-

-

Ta có : = = 21,249


Tra hình 2.12 trang 60 Giáo trình kỹ thuật xử lý khí thải x max 350 m
=> Vị trí Cmax ngoài khu dân cư B

TRẦN THỊ HUYỀN –ĐH2CM2
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

Page 8


GVHD : MAI QUANG TUẤN

Tính toán nồng độ chất ô nhiễm tại điểm đầu, giữa và cuối trên nóc nhà
B
Áp dụng công thức khuếch tán theo mô hình Gauss cơ sở:
C = exp
Trong đó: và : là hệ số khuếch tán theo phương ngang và phương
đứng, có thứ nguyên là độ dài m
M : lượng phát thải chất ô nhiễm tại nguồn điểm liên tục, g/s
: tốc độ gió, m/s : = 2,1 (m/s)
- Lưu lượng phát thải chất ô nhiễm tại nguồn điểm liên tục là :
M= Cbụi max L = 0,18 8,33 =1,4994 (g/s)
- Xét điểm 1 tại nhà B có tọa độ x= 36, y= 0, z = 7
CB = exp = 1,004 (g/m3 )
- Xét điểm 2 tại nhà B có tọa độ x= 51 , y=0, z= 7
CB = exp = 1,004 (g/m3 )
Theo QCVN 05:2009/BTNMT_ Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng

không khí xung quanh có Cbụi = 140 g/m3
Nồng độ bụi khuếch tán không đạt QCVN
Đối với khí SO2
- Lưu lượng phát thải của SO2 là: M = L = 0,45 8,33= 3,75(g/s)
Theo Gauss biến dạng ta có :
Nồng độ chất ô nhiễm từ mặt đất:
C = exp
- Xét điểm 1 tại nhà B có tọa độ x= 36, y= 0, z = 7
C = exp
= 1,48.10-7(g/m3) ( < 50 /m3 = 5 .10-7 g/m3 )
Nồng độ bụi không đạt QCVN 05 :2009 /BTNMT thì nồng độ khuếch tán


•



của khí SO2 đạt QCVN
• Đối với khí CO:
- Lưu lượng phát thải của COlà: M = L = 8,33= 7,5(g/s)
Xét điểm 1 tại nhà B có tọa độ x= 36, y= 0, z = 7
C = exp


=2,96. 10-7 (g/m3) ( < 5000 /m3 = 0,05 g/m3 )
Nồng độ bụi không đạt QCVN 05 :2009 /BTNMT thì nồng độ khuếch tán
của khí CO đạt QCVN
• Đối với khí NO2:
- Lưu lượng phát thải của NO2 là M = L = 8,33=6,37(g/s)
Xét điểm 1 tại nhà B có tọa độ x= 36, y= 0, z = 7

TRẦN THỊ HUYỀN –ĐH2CM2
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

Page 9


GVHD : MAI QUANG TUẤN

C = exp



= 2,51.10-7 (g/m3) ( <40 /m3 = 400.10-7 (g/m3) )
Nồng độ NO2 đạt QCVN 05 :2009 /BTNMT thì nồng độ khuếch tán của

khí NO2 không đạt QCVN
• Đối với khí Clo:
- Lưu lượng phát thải của Clo là M = L = 8,33=0,075(g/s)
Xét điểm 1 tại nhà B có tọa độ x= 36, y= 0, z = 7
C = exp
= 2,96.10-9 (g/m3) ( < 30/m3 )
 Nồng độ Clo không đạt QCVN 05 :2009 /BTNMT thì nồng độ khuếch
tán của khí Clo đạt QCVN
• Đối với khí H2S:
-Lưu lượng phát thải của H2S là M = L = 8,33=0,056(g/s)
- Xét điểm 1 tại nhà B có tọa độ x= 36, y= 0, z = 7
C = exp
= 2,2.10-9 (g/m3) ( < 42/m3)


Nồng độ H2S không đạt QCVN 05 :2009 /BTNMT thì nồng độ khuếch
tán của khí H2S đạt QCVN
Bảng tính toán :

Thành phần
Clo
SO2
H2S
CO
NO2

Nồng độ cho
C(/m ) tại nhà B phép ( /m3 )
QCVN 05:2009
QCVN 06:2009
0,836
30
42,2
50
0,6326
42
84,4
5000
71,7
100
3

Kết luận
Đạt QC

Đạt QC
Đạt QC
Đạt QC
Đạt QC

1.3 Lựa chọn phương pháp xử lý
a. Đối với bụi
Chọn buồng lắng và túi lọc vải để xử lý bụi.
• Buồng lắng bụi là một không gian hình hộp có tiết diện lớn hơn diện
tích ống dẫn khí vào. Khi đó vận tốc dòng khí giảm đột ngột, làm cho
TRẦN THỊ HUYỀN –ĐH2CM2
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

Page 10


GVHD : MAI QUANG TUẤN

các hạt bụi rơi xuống dưới tác dụng của trọng lực và bị giữ lại trong
buồng lắng.
+ Đây là kiểu thiết bị đơn giản nhất hoạt động nhờ tác dụng của lực hấp
dẫn làm cho các hạt bụi bị lắng xuống đi qua thiết bị. Các hạt bụi này
•

sẽ rơi vào bình chứa hoặc được đưa ra ngồi bằng vít tải hay băng tải
Những thơng số cần biết:
 Được áp dụng để lắng bụi thơ có kích thc hạt từ 6µm ÷ 70µm.
 Trở lực của thiết bị : 50 ÷ 130 Pa, giới hạn nhệt độ từ 350 0C ÷
5500C.
Ưu và nhược điểm của thiết bị:

Ưu điểm:


•

+ Thiết bị vận hành đơn giản
+ Chế tạo đơn giản.
+ Giá thành rẻ
•

Nhược điểm:
+ Để đạt được hiệu quả cao thì thời gian lưu khí trong buồng lắng lớn
+ Kích thước buồng lắng lớn, cồng kềnh.

Chỉ lắng được hạt bụi có kích thước lớn hơn 5µm, còn lại các hạt bụi có kích
thước nhỏ hơn 5 thì hiệu suất, và lượng thu hồi bằng khơng.
a.
•

Đối với khí SO2, H2S, CO
Xử lý khí SO2, H2S bằng phương pháp hấp thụ, dùng dung dịch là
NaOH 10%
Phương pháp hấp thụ: Sự hấp thụ là quá trình hút thu chọn lọc

một hay một số thành phần của hỗn hợp khí bằng chất hút thu
thể dòch, ta gọi chất hút thu thể dòch là chất hấp thụ.
Vì vậy ta có thể hiểu phương pháp hấp thụ là phương pháp
làm sạch khí thải của các nhà máy, xí nghiệp để tách ra những
thành phần giá trò từ dòng khí và đưa nó trở lại vào quá trình
công nghệ để tiếp tục sử dụnghoặc là để tách ra những chất

độc hại trong dòng khí trước khi thải vào môi trường xung quanh.
TRẦN THỊ HUYỀN –ĐH2CM2
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

Page 11

Khí thải sau
khi đã xử lý


GVHD : MAI QUANG TUẤN

Thông thường sử dụng làm sạch hấp thụ hợp lý khi nồng độ của
thành phần khí độc hại trong dòng khí thải khá lớn: cao hơn 1% theo
thể tích.
Sự hấp thụ gồm 2 phương thức: hấp thụ vật lý và hấp thụ
hóa học

Hình 1: Thiết bị hấp thụ


Ưu và nhược điểm của phương pháp
- Ưu điểm : thích hợp với các loại khí độc hại dễ hòa tan trong
dung dòch hay dễ phản ứng với các tác nhân hấp thụ chứa
trong nước như là các khí SO2, NOx,HF, HCl…

- Nhược điểm : nước thải của thiết bò sẽ bò nhiễm bẩn và nhiều khi
phải có thiết bò xử lý nước kèm theo.
Xử lý các chất độc hại có trong khí thải bằng phương pháp
hấp thụ được sử dụng nhiều khi lưu lượng dòng khí thải lớn với

nồng độ các khí độc hại khá cao.

Ngoài ra khi sử dụng phương

pháp này mang lại hiệu quả kinh tế cao và có thể thu hồi các

TRẦN THỊ HUYỀN –ĐH2CM2
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

Page 12


GVHD : MAI QUANG TUẤN

chất sử dụng tuần hoàn hoặc chuyển sang công đoạn sản xuất ra
sản phẩm khác.
•

Xử lý CO bằng phương pháp hấp phụ bằng than hoạt tính
- Quá trình hấp phụ khí bằng vật liệu rắn là một phương pháp
để khử khí độc hại trong khí thải được áp dụng rất phổ biến.
- Hấp phụ là quá trình phân ly khí dựa trên ái lực của một số
chất rắn đối với một số loại khí có mặt trong hỗn hợp khí nói
chung và trong khí thải nói riêng, trong quá trình đó các phân tử
chất khí ô nhiễm trong khí thải bò giữ lại trên bề mặt của vật
liệu rắn. Vật liệu rắn sử dụng trong quá trình này được gọi là
chất hấp phụ, còn chất khí bò giữ lại trong chất hấp phụ được
gọi là chất bò hấp phụ
1.4 Sơ đồ quy trình cơng nghệ
Khí thải

Buồng lắng

Thiết bị lọc túi vải
Hấp thụ bằng
dd NaOH 10%
Hấp phụ bằng
than hoạt tính

Tháp hấp thụ
Tháp hấp phụ

Khí thải sau
khi đã xử lý

TRẦN THỊ HUYỀN –ĐH2CM2
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

Page 13


GVHD : MAI QUANG TUẤN

II,Xử lý bụi
Các thông số đầu vào
Bảng 3.1.Các thông số của bụi
1.1

Các đại lượng

Đơn vị

Số liệu

Lưu lượng

m3/s

8,33

Nồng độ bụi ban đầu

mg/m3

15000

Khối lượng riêng của bụi
kg/m3
3000
- Lựa chọn thiết bị buồng lắng để xử lý bụi
- Dựa vào dải phân cấp cỡ hạt bụi trên
Chọn đường kính giới hạn của hạt bụi là min = 50
1.2.Tính toán kích thước buồng lắng
Bảng 3.2. Dải phân cấp cỡ hạt
Đường
kính cỡ
hạt δ
(μm)
Phân
cấp cỡ

0-5

5_10

10_20

20_30

30_40

40_50

11

19

11

21

13

11

50_60 60_70

10

4

hạt ban
62%

đầu

38%

(%klg)
- Hiệu suất lắng bụi cần đạt được để xử lý đạt quy chuẩn là : 98,8%
µ: hệ số nhớt động lực của khí thải ở 150oC :
µ= µo

= 23,87.10-6 Pa.s

L: lưu lượng khí, L = 8,33m3/s
ρb: Khối lượng riêng của bụi, ρb = 3000kg/m3
g: gia tốc trọng trường, g=9.8 m/s2
TRẦN THỊ HUYỀN –ĐH2CM2
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

Page 14

Tổng
cộng

100%


GVHD : MAI QUANG TUẤN

B.l = = = 48,7
Với lưu lượng L=30000m3/h thì ta chọn 2 buồng lắng, mỗi buồng lắng có L =
15000m3/h, kích thước mỗi buồng lắng: B.l = 24,35m2
Chọn l =8m thì B = 3m
Chọn vận tốc khí trong buồng lắng là 0,5m/s .
Chiều cao buồng lắng: H =

=m

Chọn H =3 m

Kiểm tra lại kích thước buồng lắng:
-

Thời gian lưu của cỡ hạt bụi 50 m và dòng khí thải bên trong buồng
lắng:

-

s
Đối với hạt bụi

thì vận tốc rơi giới hạn

tuân theo định luật Stokes
-Thời gian lắng của hạt bụi cỡ 60

s→

m là:

đảm bảo hạt bụi cỡ 50

m được lắng hoàn toàn

trong buồng lắng.
Vậy tiết diện đứng của buồng lắng bụi:

TRẦN THỊ HUYỀN –ĐH2CM2
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

Page 15


GVHD : MAI QUANG TUẤN

Thể tích làm việc của buồng lắng bụi:
72 m3
ST
T

5_10

10_20

20_30

30_40

40_50

50_60

60_70

21

13

11

10

4

100%
15000

1

Phân cấp cỡ hạt ban đầu (%klg)

11

19

11

2

Lượng bụi Gi trên 1m3 khí thải (mg/m3)

1650

2850

1650

3150

1950

1650

1500

600

3

Hiệu quả lọc theo cỡ hạt η (δ) %

0,28

2,49

9,97

27,69

54,27

89,72

100

100

4

5

Lượng bụi còn lại sau buồng lắng (100η (δ)%)*Gi/100 (mg/m3)
Dải phân cấp cỡ hạt của bụi còn lại sau
lọc CT: (4)/∑(4)*100%

TRẦN THỊ HUYỀN –ĐH2CM2
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

Tổng

0-5

cộng

1645,38 2779,04 1485,5

2277,77 891,74 169,62 0

0

9249,05

17,8

8,2

0

100%

30,2

16,1

Page 16

24,8

1,9

0


GVHD : MAI QUANG TUẤN
•

Hiệu quả lắng bụi của buồng lắng
a Hiệu quả lắng theo cỡ hạt

Theo cỡ hạt, hiệu quả lắng được tính theo [2]:

Trong đó:

+ µ : Độ nhớt của khí thải ở 150oC, , =23,87.10-6 Pa.s
+ L : Lưu lượng khí thải, L = 4,17 (m3/s)
+ ρb : Trọng lượng riêng của bụi, ρb = 3000 kg/m3
+ : Đường kính của hạt
+ l : Chiều dài buồng lắng (m) ,l=9m
+ B: Chiều rộng buồng lắng (m) ,B=3m

→ Hiệu quả lắng của thiết bị: ηo=(Cb-Cks)*100%/Cb (%)
Như vậy, hiệu quả lọc của buồng lắng là 38,34% < hiệu suất tối thiểu cần đạt
được (99,1%) tiếp tục xử lý tiếp bằng túi lọc vải

STT
1
2
3
4
5
6

Thông số thiết kế
Chiều dài buồng lắng bụi
Chiều rộng buồng lắng bụi
Chiều cao buồng lắng bụi
Tiết diện đứng của buồng lắng bụi
Thể tích làm việc của buồng lắng bụi
Số buồng làm việc

Đơn vị
m
m
m
m2
m3

Giá trị
8
3
3
9
72
2

1.3 TÚI LỌC VẢI
Tính toán chi tiết:
Ta có:
- Lưu lượng khí đầu vào Q = 30000 m3/h=500m3/phút
- Vận tốc làm việc của túi vải là: ω= 5 m/s
- Khối lượng riêng của bụi là : ρb = 3000 kg/m3
- Khối lượng riêng của khí ở 25oC là: ρk = 1.2 kg/m3
TRẦN THỊ HUYỀN –ĐH2CM2
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

Page 17


GVHD : MAI QUANG TUẤN

- Nồng độ bụi đi vào thiết bị: Cbv = 9249,05 mg/m3
- Cmax = 180mg/m3
•

η=

Hiệu suất xử lý:

Cbv − Cmax
× 100%
Cbv

= 98,05%

Vì nhiệt độ khí vào là 150oC nên ta chọn loại túi vải làm bằng sợi tổng hợp
Vận tốc lọc trong khoảng từ 0.5 ÷ 1 m3/m2.phút, chọn vL= 1 m3/m2.phút

•

Tổng diện tích bề mặt túi vải:

-

Diện

tích

túi
Số

-

-

vải
túi

:
vải

:

Chọn số túi vải là 156 túi, chia làm 2 đơn nguyên, mỗi đơn nguyên 78
túi
Chọn hàng ngang 6 túi, hàng dọc 13 túi
Lưu lượng khí cần lọc là : Q= 500 (m3/phút)
Chọn khoảng cách :
- Giữa các túi vải: d1 = 0,1m.
- Giữa các hàng: d2 = 0,1m.
- Giữa túi vải ngoài cùng đến mặt trong của thiết bị: d3 = 0,1m.
- Chọn đế dày của thiết bị: δ = 0,003m.

- Chiều dài của một đơn nguyên:
-

Chiều rộng của một đơn nguyên:

-

Chiều cao bộ phận lọc: H1 = h = 3,4m.
Chiều cao bộ phận chấn động trên túi vải: H2 = 300mm =0,3m
Chiều cao thu hồi bụi: H3 = 0÷1,5m. Chọn H3 = 1m.
Chiều cao của thiết bị là: H = H1 + H2 + H3 = 3,4 + 0,3 + 1 = 4,7 m

TRẦN THỊ HUYỀN –ĐH2CM2
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

Page 18


GVHD : MAI QUANG TUẤN
-

Tỷ lệ khí hoàn nguyên:

-

Phương pháp hoàn nguyên dùng cơ cấu rung cơ học: 0,01÷0,03 m/s.
Mà tỷ lệ khí hoàn nguyên = 0,013 m/s.
Vậy chọn phương pháp hoàn nguyên rung cơ học.
Thời gian lọc: Thời gian rung lắc 1 đơn nguyên khoảng 1 phút.
Quá trình lọc 9 phút. Vậy thời gian lọc tổng cộng của cả chu trình làm

việc khoảng 10 phút.
Tính lượng bụi thu được:
- Khối lượng riêng của khí thải ở 150oC :
ρk = 1,2 . = 0,77(kg/m3)
- Khối lượng riêng của hỗn hợp khí và bụi ở 150oC
ρ hh = ρ b .






Cv
C 
+ ρ k .1 − v 
ρ hh
 ρ hh 

– ρkρhh – (ρb – ρk)Cv = 0
- 0,77ρhh – (3000 – 0,77) 9249,05.10-6= 0
phh = 5,67 kg/m3
- Trong đó :

+ Cv = 9249,05 (mg/m3) =9249,05.10-6 (kg/m3): là nồng độ khí đi thiết bị lọc
túi vải
+
+

ρk
ρb

= 0,77 (kg/m3): là khối lượng riêng của khí ở 150oC
= 3000 (kg/m3): là khối lượng riêng của bụi

Thay vào ta được :
-

ρ hh

= 5,67 (kg/m3)

Lượng hệ khí đi vào ống tay áo :
Gv = ρhh.L= 5,67.30000= 170100 (kg/h)
Nồng độ bụi trong hệ khí đi vào thiết bị lọc tay áo (theo % khối lượng)
Yv = .100% = %= 0,16%

TRẦN THỊ HUYỀN –ĐH2CM2
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

Page 19


GVHD : MAI QUANG TUẤN

- Nồng độ bụi trong khí thải đi ra khỏi thiết bị lọc tay áo (theo % khối

-

lượng)
Yr = Yv .(1 - η) = 0,16.(1 – 0,9805) = 3,12x 10-3 %
Lượng hệ khí ra khỏi thiết bị lọc tay áo:
Gr = Gv.= 170100. = 169833,14(kg/h)
Lượng khí sạch hoàn toàn
Gs = Gv. = 170100. = 169827,84(kg/h)
Lượng bụi thu được trong 1h
Gb = Gv – Gr = 170100 –139833,14= 266,86(kg/h)

Lưu lượng hệ khí ra khỏi thiết bị lọc tay áo:
Qr’ = = = 29952,93(m3/h)
Khối lượng bụi thu được ở thiết bị lọc tay áo trong 1 ngày
mb = 266,8624 = 6404,64 (kg/ngày)
Thể tích bụi thu được ở thiết bị lọc tay áo trong 1 ngày
V=

mb 6404,64
=
= 2,13
ρb
3000

(m3)
Chọn chiều cao thùng chứa bụi là 2,13 m, chiều dài 1m, chiều rộng 1m.
Kích thước thùng chưa bụi là : 2,13
Trở lực của thiết bị là : = A.vn
Với A= 250,25 , hệ số thực nghiệm đối với từng loại vải, chọn A= 11
n= 1,25 1,35. Chọn n= 1,25
v: năng suất vải lọc m3/m2/h, v= 1m3/m2.phút = 60m3/m2.h



= 11601,25 = 1836,88 N/m2
Tính toán hiệu quả xử lý bụi của cả hệ thống

Như đã tính ở trên, hiệu suất xử lý của thiết bị lọc bụi túi vải là: 98,05%
→

Lượng bụi đi ra khỏi thiết bị là:

mr= mv ×(1-0,9805)= 9249,05 x (1 – 0,9805) = 180,35 (mg/m3)
Suy ra: Hiệu suất xử lý bụi của buồng lắng bụi và thiết bị lọc bụi túi vải là:
η=

mv − mr
×100%
mv


= = 99,3% ( = Hiệu suất tối thiểu cần xử lý )

Hiệu quả lọc của hệ thống đã đạt yêu cầu xử lý của hệ thông theo
quy chuẩn .

TRẦN THỊ HUYỀN –ĐH2CM2
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

Page 20


GVHD : MAI QUANG TUẤN

III. Xử lý SO2 VÀ H2S bằng phương pháp hấp thụ
Hấp thụ SO2 và H2S bằng dung môi hấp thụ là dung môi NaOH 10%
Ta có: L = V= 30000 (m3/h )
Chọn điều kiện làm việc của tháp là nhiệt độ trung bình của dòng khí
vào và dòng lỏng vào là t0 = 500C
A.
•

-

Tính toán cơ sở
Đầu vào
Lượng mol hỗn hợp khí cung cấp đầu vào

Đối với khí SO2
-

Lượng mol khí SO2 đầu vào:

-Nồng độ phần mol của SO2 trong hỗn hợp khí là:
-Nồng độ phần mol tương đối của SO2 là:
= 6,855
Đối với khí H2S
- Lượng mol H2S đầu vào là:

- Nồng độ phần mol của H2S là:
- Nồng độ phần mol tương đối của H2S là:
=
- Lượng mol của cấu tử trơ là:
•

Khối lượng riêng của pha khí ở 00C , 1atm :
= +

TRẦN THỊ HUYỀN –ĐH2CM2
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

Page 21

GVHD : MAI QUANG TUẤN

Trong đó:
- Khối lượng riêng trung bình ở 00C, 1atm
= = = 2,23 (kg/m3)
- Nồng độ trung bình ban đầu của hỗn hợp khí là:
= (kmol/kmolhhk)
+ = 1,293 (kg/m3 )
Ở 0oC : = 2,93(kg/m3 ), = 1,521 (kg/m3), = 1,293 (kg/m3)
Suy ra =


= 1,293 (kg/m3 )

-Khối lượng riêng pha khí ở 1000C và 1atm.
= . . = 1,293 . . = 0,834 (kg/m3)
•

Đầu ra
Đối với khí SO2

- Sản lượng mol SO2 được hấp thụ là:
GS02= %HSO2.GSO2=0,6439.0,5925 =0,3815 (kmol/h)
- Sản lượng mol SO2 còn lại trong hỗn hợp khí đầu ra:
GSO2=- = 0,5925 - 0,3815= 0,221 (kmol/h)
Đối với khí H2S
- Sản lượng mol H2S được hấp thụ là:
GH2S= %HH2S.GH2S=0,7065.0,02 =0,01413 (kmol/h)

- Sản lượng mol H2S còn lại trong hỗn hợp khí đầu ra:
GH2S=- = 0,02 – 0,01413 = 5,87.10-3(kmol/h)
=> Sản lượng mol của khí đầu ra:
c
Gra = Gtr + GSO
+ GHc 2 S
2

= +0,221+ 5,87.10-3= 864,51(kmol/h)

- Nồng độ phần mol của SO2 trong hỗn hợp khí đầu ra là:

TRẦN THỊ HUYỀN –ĐH2CM2
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

Page 22


GVHD : MAI QUANG TUẤN
y

c
SO2

=

c
GSO
2

Gra

=

0, 221
= 2,555.10−4
864, 51

(kmol/kmol hhk)

- Nồng độ phần mol tương đối của SO2 là:
- Nồng độ phần mol của H2S trong hỗn hợp khí đầu ra là:
y

c
H2S

=

GHc 2 S
Gra

=

5,87.10−3
= 6, 7869.10−6
864,9

(kmol/kmolhhk)

- Nồng độ phần mol tương đối của H2S là:
•

Khối lượng riêng của pha khí ở 00C , 1atm:
= +

Trong đó:
- Khối lượng riêng trung bình ở 00C, 1atm
= = = 2,23 (kg/m3)
- Nồng độ trung bình ban đầu của hỗn hợp khí là:
= (kmol/kmolhhk)
+ = 1,293 (kg/m3 )
Suy ra =
--> = 1,293 (kg/m3 )
-Khối lượng riêng pha khí ở 50 0C, 1atm.(ta xem như nhiệt độ dòng khí ra
bằng nhiệt độ làm việc của tháp)
= . . = 1,293 . . = 1,093 (kg/m3)
B. Xây dựng đường cân bằng
Ta có :
- Với : là hằng số cân bằng
Trong đó: ψ là Hệ số Henry (Tra bảng 3.1- Sổ tay quá trình thiết bị công nghệ
hóa chất- tập 2 )
P là áp suất, mmHg ( P = 1 atm = 760 mmHg )
TRẦN THỊ HUYỀN –ĐH2CM2
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

Page 23


GVHD : MAI QUANG TUẤN

Nhiệt độ làm việc trong tháp là 50oC
:nồng độ mol khí ở pha lỏng
: nồng độ mol khí ở pha khí ở trạng thái cân bằng
SO2

H2S

m = =
(= 0,0655 .)

Ta thấy y nên ta có Y = X

(
=
0,672

Ta thấy yY nên ta có: Y= X

.

Phương trình đường cân bằng của SO2 : Y = X

Phương trình đường cân bằng của H2S : Y =X

C.Xây dựng đường làm việc


-

SO2
X max

Đối với khí SO2
là giao điểm của đường = 6,855.10-4 với đường cân bằng Y = X

- Ta có: 6,855.10-4 =


SO2
X max

SO2
X max

= 7,954.10-6 (kmolSO2/kmol dung dịch)

- Nồng độ ban đầu

xét không có)

đ
X SO
=0
2

.( coi ban đầu trong pha lỏng nồng độ chất đang

L
Yđ −Yc

= .( X c
− Xđ )
SO 2
SO 2 G
SO 2
SO 2

TRẦN THỊ HUYỀN –ĐH2CM2
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

Page 24

)


GVHD : MAI QUANG TUẤN

- Xác định tỉ lệ
 Ltr

 Gtr

 Ltr

 Gtr


÷min


:

đ
c
YSO
− YSO

6,855.10−4 − 2,555 ×10−4
2
2
min
=
=
= 54, 06
÷
SO2
đ
X ma
7,954.10−6 − 0
x − X SO2


(kmoldd/kmol khí trơ)

=> Sản lượng mol tối thiểu:
=56,06.Gtr==48486,294 (kmol/h)
-Sản lượng mol thực tế: (Lấy hệ số thừa dư là 1,2)
2
LSO
= 1, 2.Ltr min = 1, 2 × 48486, 294 = 58183,5528( Kmol / h)

tt

cđ
X SO
=
2

Gctr
864, 2875
(YSO2 − YSO2 ) =
.(6,855.10−4 − 2,556.10 −4 ) = 6,39.10 −6
Ltt
58183, 5528

(kmolSO2/k

moldd)
-Đường làm việc SO2 qua 2 điểm :
cđ
( X SO
; YSO2 ) = (6,39.10 −6 ; 6,855.10−4 )
2

đ
c
( X SO
; YSO
) = (0; 2, 556 ×10−4 )
2
2



-

H2S
X max

Đối với khí H2S
là giao điểm của đường = với đường cân bằng Y = X

- Ta có: =


H2S
X max

H 2S
X max

=2,61.10-8(kmolH2S/kmol dung dịch)

- Nồng độ ban đầu

X Hđ 2 S = 0

.( coi ban đầu trong pha lỏng nồng độ chất đang

xét không có)
YHđ2 S − YHc2 S =

L
.( X Hc 2 S − X Hđ 2 S )
G

TRẦN THỊ HUYỀN –ĐH2CM2
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

Page 25