ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI: Thiết kế hệ thống xử lý bụi và xử lý khí thải.

Đồ án: Kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Bùi Thị Thanh Thủy

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN
KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI
Đề Tài:
Thiết kế hệ thống xử lý bụi và xử lý khí thải.

Sinh viên:

Nguyễn Phương Thảo

Lớp :

ĐH2CM3

Giáo viên HG :

Bùi Thị Thanh Thủy

Hà Nội, Năm 2015
1
SVTH: Nguyễn Phương Thảo


Đồ án: Kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Bùi Thị Thanh Thủy

MỤC LỤC

Trang

A. LÝ THUYẾT
1. Phương pháp xử lý bụi ........................................................................

3

2. Phương pháp xử lý khí.........................................................................

4

B. DÂY TRUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ .................................................

6

C. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ .........................................................

9

C1. Xử lý bụi
Xử lý bụi bằng buồng lắng .................................
Xử lý bụi bằng thiết bị lọc bụi tĩnh điện .............

9
11

Xử lý SO2và NO2 bằng phương pháp hấp thụ ...............................
Xử lý co bằng phương pháp hấp phụ .............................................

13
19

I.
II.

C2. Xử lý khí
I.
II.

D. Các tài liệu tham khảo ............................................................

2
SVTH: Nguyễn Phương Thảo

27


Đồ án: Kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Bùi Thị Thanh Thủy

A. LÝ
1.
a)

THUYẾT

Phương pháp xử bụi
Phương pháp khô
Thiết bị thu hồi bụi khô dựa vào cơ chế lắng khác nhau như trọng lực
( buồng lắng bụi ), quán tính, li tâm ( xyclon khô, ướt, chum, tổ hợp, các
thiết bị thu hồi xoáy và động).
Lọc bụi bằng phương pháp trọng lực: buồng lắng bụi: áp dụng cho bụi

có kích thước hạt d>50 μm. Có ưu điểm là chế tạo đơn giản, chi phí vận
hành và bảo trì thấp, giá thành thấp, rẻ tiền, nhưng buồng lắng bụi lại có diện
tích lớn, hiệu suất không cao
Lọc bụi theo phương pháp li tâm có nhiều kiểu khác nhau: kiểu nằm
ngang, kiểu đứng, các thiết bị thu hồi kiểu xoáy, kiểu động. Thường dung
thiết bị ly tâm kiểu đứng (xyclon) có hiệu suất lọc 70% đối với xyclon ướt
và xyclon chùm, đường kính cỡ hạt >10 μm. Có ưu điểm là sử dụng rộng rãi,
giá rẻ, vận hành dễ dàng, có thể vận hành bình thường ở nhiệt độ trên 5000C,
áp suất lớn, trị số tổn thất áp suất ổn định, thu hồi bụi ở dạng khô, hiệu quả
xử lý không phụ thuộc vào sự thay đổi nồng độ bụi.
Lọc bụi bằng lọc màng, lọc túi: áp dụng đối với bụi có d = 2 -10 μm
nhưng ít được sử dụng, phải có hệ thống rung để tái sinh vải lọc
b) Phương pháp ướt
Thường sử dụng cho nơi có nồng độ ẩm cao hoặc không khí tại nơi
làm việc không đồng đều về nhiệt độ và độ ẩm. Có rất nhiều phương pháp
như: phương pháp sủi bọt, phương pháp rửa khí ly tâm, phương pháp rửa khí
kiểu Ventury, phương pháp rửa khí kiểu dòng xoáy, phương pháp rửa khí
kiểu đĩa quay. Các phương pháp này có ưu điểm là dễ chế tạo, giá thành
thấp, hiệu quả cao nhưng phải xử lý bùn cặn, khí thoát mang theo hơi nước
làm rỉ đường ống
c) Lọc bụi kiểu tĩnh điện

Biện pháp lọc bụi có 2 loại: thiết bị lọc bụi loại khô và thiết bị lọc
điện loại ướt, có nhiều loại lọc bụi bằng điện khác nhau: kiểu ống, kiểu tấm
3
SVTH: Nguyễn Phương Thảo


Đồ án: Kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Bùi Thị Thanh Thủy

bản, kiểu một vùng, kiểu hai vùng. Ưu điểm của phương pháp này là hiệu
suất thu hồi bụi cao, tốn ít năng lượng, có thể thu hồi bụi có kích thước nhỏ,
chịu được nhiệt độ cao, nhưng chi phí chế tạo tốn kém hơn, không áp dụng

a)

đối với trong dây chuyền xử lý không khí có chứa chất cháy nổ.
2. Xử lý khí
Phương pháp hấp thụ
Hấp thụ là phương pháp làm sạch khí thải độc hại ( chất bị hấp thụ)
vào trong môi trường lỏng (dung môi hấp thụ). Khi tiếp xúc với khí thải,
chất độc hại sẽ tác dụng với các chất trong môi trường mỏng và được giữ lại
theo 2 cách hấp thụ vật lý và hấp thụ hóa học.
Hấp thụ vật lý: về thực chất chỉ là sự hòa tan các chất bị hấp thụ vào
trong dung môi hấp thụ, chất khí hòa tan không tạo ra hợp chất hóa học với
dung môi, nó chỉ thay đổi trạng thái vật lý từ thể khí biến thành dung dịch
lỏng ( quá trình hòa tan đơn thuần của chất khí trong chất lỏng).
Hấp thụ hóa học: trong quá trình này chất bị hấp thụ sẽ tham gia vào
một số phản ứng hóa học với dung môi hấp thụ. Chất khí độc hại sẽ biến đổi
về bản chất hóa học và trở thành chất khác.

Cơ cấu của quá trình này có thể chia thành ba bước:
-

Khuếch tán các phân tử chất ô nhiễm thể khí trong khối khí thải đến

-

bề mặt của chất lỏng hấp thụ
Thâm nhập và hòa tan chất khí và bề mặt của chất hấp thụ
Khuếch tán chất khí đã hòa tan trên bề mặt ngăn cách vào sâu trong

-

lòng khối chất
Quá trình hấp thụ mạnh hay yếu là tùy thuộc vào bản chất hóa học của
dung môi và các chất ô nhiễm trong khí thải.
4
SVTH: Nguyễn Phương Thảo


Đồ án: Kỹ thuật xử lý khí thải
b)

GVHD: Bùi Thị Thanh Thủy

Phương pháp hấp phụ
Khác với quá trình hấp thụ, trong quá trình hấp phụ người ta dung

chất rắn xốp để hút các khí độc có trong khí thải trên bề mặt chất hấp phụ.
Phương pháp nàu được dùng phổ biến nhất trong việc thu hồi các cấu tử quí

để sử dụng lại trong công nghiệp hóa chất. Căn cứ vào bản chất lien kết giữa
chất hấp phụ và chất bị hấp phụ phân thành 2 loại:
Hấp phụ vật lý: là hấp phụ đa phân tử ( hấp phụ nhiều lớp), lực liên
kết là lực hút giữa các phân tử, không tạo thành hợp chất bề mặt.
Hấp phụ hóa học : là hấp phụ đơn phân tử ( hấp phụ một lớp). Lực liên kết là lực
liên kết bề mặt tạo nên hợp chất bề mặt.

B.
1.

DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

Thông số đầu vào.
 Công suất của hệ thống: 40000 m3/h
 Bụi của nhà máy có cỡ hạt:

Cỡ hạt μm

0- 5

5-10

10-20

20-30 30-40
5

SVTH: Nguyễn Phương Thảo

40-50 50-60

60-70

tổng


Đồ án: Kỹ thuật xử lý khí thải

%

12

Hàm
lượng(g/m3)

9

12

5

16

12

5



3

2,25
3
1,25
4
3
1,25
Khối lượng riêng của bụi: ρb = 2500(kg/, ρkk = 1,2 (kg/.



Nồng độ các khí

STT
1
2
3
4
5

2.

GVHD: Bùi Thị Thanh Thủy

Chỉ tiêu
Clo
SO2
H2S
CO
NO2

Đơn vị
mg/m3
mg/m3
mg/m3
mg/m3
mg/m3

29
7,25

Nồng độ
78
1597
28
6023
2126

Tính toán thông số cần xử lý
 Nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất khí được tính theo
công thức:
Cmax = C * KP* KV
C - Nồng độ bụi, khí thải theo mục 2.2 QCVN 19:2009, cột B
Kp - Hệ số lưu lượng nguồn thải, Kp = 0,9
Kv - Hệ số vùng, khu vực, chọn Kv = 1 (khu vực loại 3)

3. Lựa chọn công nghệ xử lý.


Xử lý theo 2 giai đoạn chính: xử lý bụi - xử lý khí
+ Xử lý bụi: với thành phần bụi có các loại kích thước hạt như trên ta

xử lý bằng bằng buồng lắng bụi và thiết bị lọc bụi tĩnh điện tới khi
đạt tiêu chuẩn cho phép.

+ Xử lý khí: NO2 và SO2 được hấp thụ bằng dung dịch Ca(OH)2 , và CO hấp phụ
bằng than hoạt tính
4. Quy trình công nghệ:

6
SVTH: Nguyễn Phương Thảo

100
25


Đồ án: Kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Bùi Thị Thanh Thủy

Khí thải cần xử lý

Buồng lắng bụi và thiết bị lọc bụi tĩnh điện

Tháp hấp thụ SO2, NO2

Hoàn nguyên
than bằng hơi
nước

Thu bụi

Dd sau hấp
thụ

Tháp hấp phụ CO
HTXL dd cặn

Khí đạt tiêu chuẩn ra

Thuyết minh dây chuyền công nghệ.
Dòng khí thải được đưa vào thiết bị buồng lắng chuyển động từ đường ống( nơi có
tiết diện nhỏ) đi vào buồng lắng bụi (nơi có tiết diện lớn hơn rất nhiều lần), do đó
khí và bụi sẽ chuyển động chậm lại, tạo điều kiện cho các hạt bụi lắng lại dưới tác
dụng của trọng lực. Sau khi xử lí tại buồng lắng, dòng khsi thải đã được loại bỏ
biowst bụi tiếp tục được đưa sang thiết bị lọc bui tĩnh điện để lọc bụi tiếp đến khi
nồng độ bụi đạt quy chuẩn. Dòng khí đã loại sạch bụi được đưa từ dưới lên vào
tháp đệm, tại đó xảy ra quá trình hấp thụ SO2 và NO2 bằng dung dịch Ca(OH)2 4%
(phun từ trên xuống ) tưới trên lớp đệm bằng vật liệu rỗng. Dung dịch sau hấp thụ
chứa nhiều cặn được đưa đến hệ thống xử lý cặn . Dòng khí ban đầu đã được xử lý
bụi và xử lý SO2 và NO2 các thông số này hầu như đã đạt tiêu chuẩn cho phép, còn
7
SVTH: Nguyễn Phương Thảo


Đồ án: Kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Bùi Thị Thanh Thủy

lại CO tiếp tục cho sang tháp hấp phụ bằng than hoạt tính. Tại đây khí CO bị giữu
lại trong các lớp than hoạt tính trong thiết bị và khí sạch sẽ đi ra ngoài, dung dịch
thải ra sẽ được cho vào hệ thống xử lý nước thải. Sau một thời gian than hoạt tính

đã bão hòa CO thì quá trình hấp phụ được dừng lại để tháo bỏ chất hấp phụ hoặc
hoàn nguyên lại vật liệu hấp phụ để sử dụng lại. Việc hoàn nguyên được thực hiện
bằng hơi nước ở nhiệt độ cao ( 1000C) có thải giải thoát được hầu hết các chất ô
nhiễm đã bị hấp phụ trong than mà không làm hỏng vật liệu hấp phụ.

C.TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ
C1: XỬ LÝ BỤI
I: Xử lý bằng buồng lắng
Chọn kích thước tối đa buồng lắng có thể lắng = 50


Hiệu suất lọc với ≥ 50 là 100%

Ta dùng 2 buồng lắng mắc song song => lưu lượng 1 buồng lắng

= = 20000 m3/h
8
SVTH: Nguyễn Phương Thảo


Đồ án: Kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Bùi Thị Thanh Thủy

Độ nhớt ở t= 100o: = . .

= . . = Pa.s
BXL = = = 38,5 m2
Chọn chiều dài buồng lắng: l= 10m
Chọn chiều rộng buồng lắng: B= 4m

Chọn vận tốc khí trong buồng lắng: v =0,56 m/s


Chiều cao buồng lắng: H= = = 2,48 m

Hiệu suất lọc đối với từng cỡ hạt khác nhau
= 5,5555. . = 0,26 %
Tương tự ta được kết quả
= 2,34%

=50,9 %

= 9,35 %

= 84,17 %

Thông số
tính toán
Phân cấp cỡ
hạt ban đầu (
% khối
lượng)
Lưu lượng
bụi trong
1m3 khí thải
( g/m3)
Hiệu quả lọc
theo cỡ hạt
(%)

=25,98 %

Cỡ hạt bụi
0-5

5-10

10-20

20-30

12

9

12

5

16

3

2,25

3

1,25

0,26

2,34

9,35

28,95

9
SVTH: Nguyễn Phương Thảo

30-40 40-50
12

5060
5

6070
20

Tổng
100%

4

3

1,25

7,25

25 g/

50,9

84,17

100

100

-


Đồ án: Kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Bùi Thị Thanh Thủy

Lượng bụi
2,992 2,1793 2,719
còn lại sau
2
5
5
buồng lắng
(g/m3)
Phân cấp cỡ 26,59
19,36
24,16
hạt bụi sau
khi lắng (%)

Giả sử khả năng lọc với = 60%


0,9252
5

1,964

0,474
9

0

0

11,255
2
g/

8,22

17,45

4,22

-

-

100%

Số tầng lắng n= =2,07 2 tầng lắng


Thông số tính
toán

Cỡ hạt bụi
0-5

5-10

10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-70

Phân cấp cỡ hạt
ban đầu ( % khối
lượng)

12

9

12

5

16

12

5

20

100%

Lưu lượng bụi
trong 1m3 khí
thải ( g/m3)

3

2,25

3

1,25

4

3

1,25

7,25

25 g/

10
SVTH: Nguyễn Phương Thảo

Tổng


Đồ án: Kỹ thuật xử lý khí thải

Hiệu quả lọc theo
cỡ hạt (%)

4,68

18,7

57,9

100

100

100

100

-

Lượng bụi còn lại 2,977 2,077
sau buồng lắng
(g/m3)

2,21

0,39

0

0

0

0

7,654
g/

38,89 27,14 28,87

5,1

0

0

-

-

100%

Phân cấp cỡ hạt
bụi sau khi lắng

(%)

0,52

GVHD: Bùi Thị Thanh Thủy

II. Xử lí bằng thiết bị lọc bụi tĩnh điện
+) Gỉa sử U= 50 KV
d = 4 mm
Chọn D= 0,5 m => số ống: n= 40 ống
= 8,85.10-12 Cu/V.m
p =2 => ε= 4
+) E= = = 250000 V/m = 250 KV/m
+) Vận tốc:
ω = = = 0,016 m/s
v= = = 2,21 ( thỏa mãn)
+) Chiều dài ống:
l= = = 27,63 m
+) Gỉa sử bụi có 1 µm trong dải ( 0, 5 ) chiếm 95%


Ccòn = 0,05. 2,977 = 0,14885 g/m3
= 148,85 mg/m3


Theo QCVN 19:2009/BTNMT:
11

SVTH: Nguyễn Phương Thảo

Đồ án: Kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Bùi Thị Thanh Thủy

Cmax = CTC.kp.kv= 200.0,9.1 = 180 mg/m3


LƯỢNG BỤI SAU XỬ LÝ PHÙ HỢP VỚI QCVN 19:2009/BTNMT

C2: XỬ LÝ KHÍ
STT Chỉ tiêu
Đơn vị
Nồng độ
3
1
Clo
mg/m
78
3
2
SO2
mg/m
1597
3
3
H2S
mg/m
28
3

4
CO
mg/m
6023
3
5
NO2
mg/m
2126
Chọn 3 khí xử lý là SO2, CO, NO2.

QCVN 19:2009
10
500
7,5
1000
850

Cmax cho phép
9
450
6,75
900
765

I: Tính toán xử lý khí SO2 và khí NO2 bằng phương pháp hấp thụ
Hấp thụ khí SO2 NO2 bằng huyền phù là nước vôi trong Ca(OH)2 với tỉ lệ pha
loãng Ca(OH)2 4% và nước là 1:24.
= 2200 kg/m3
12

SVTH: Nguyễn Phương Thảo


Đồ án: Kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Bùi Thị Thanh Thủy

= 1000 kg/m3
Nhiệt độ khí thải 100°C, p = 1atm
+) Khối lượng phân tử pha loãng huyền phù:
Mhp= = 18, 56187 (kg huyền phù/kmol huyền phù)
+) Khối lượng riêng pha loãng:
= = 1022,305 (kg/m3)
+) Phần trăm thể tích trong huyền phù:
%V= x 100% = 18,587 %

1, Tính toán đối với khí SO2


Đầu vào:

+) Nồng độ SO2 vào:
= x = (mg/m3) = 3,3396 (g/ m3)

+) Nồng độ khí ban đầu ( phương trình Clapayron)
Ck= = = 0,033 (mol/l)
+) Nồng độ mol SO2:
Cd = = = 0,052 (mol/m3)
+) Nồng độ phần mol:
yd= = = mol SO2/ mol kk

+) Tỉ số mol:
13
SVTH: Nguyễn Phương Thảo


Đồ án: Kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Bùi Thị Thanh Thủy

Yd= = = ( mol SO2/mol kk)


Đầu ra:

+) Nồng độ SO2:
= == 1,25.10-3(mol/m3)
+) Nồng độ phần mol:
yc== 3,8x10-5 (mol SO2/mol h2 khí)
+) Tỉ số mol:
Yc== = (SO2/mol kk)

+) Hiệu suất quá trình hấp thụ:
= = 97,8%
+) Suất lượng mol hỗn hợp:
Ghh== = 1307,8 (kmol/h)
+) Suất lượng mol của khí trơ:
G = Ghh.(1-Yd) = 1307,8 . (1-) = 1305,5 (kmol/h)
+) Khối lượng SO2 đi vào tháp hấp thụ trong hỗn hợp khí thải trong 1 giờ:
= L.= 40000.1597 = 6388.104 (mg/h)
= 63,88 (kg/h)

+) Khối lượng SO2 ra khỏi tháp trong 1 giờ:
= L. Cra = 40000.80 = 3,2 (kg/h)
+) Khối lượng SO2 được giữu lại trong 1 giờ:
= 63,88 –3,2= 60,88 (kg/h)
= 2,9268 (kg/m3) ở 25°C, 1 at
14
SVTH: Nguyễn Phương Thảo


Đồ án: Kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Bùi Thị Thanh Thủy

= . =2,9268. = 2,34 (kg/m3)



+) Thể tích SO2 bị giữ lại trong tháp:
V= = = 25,93( m3/h)
+) Nồng độ SO2 ra khỏi tháp:
= .(1-) = 1597.(1-0,978) = 35,134 (mg/m3)
2, Tính toán đối với khí NO2


Đầu vào:

+) Nồng độ NO2 vào:
= x = (mg/m3)= 3,195 (g/ m3)

+) Nồng độ khí ban đầu ( phương trình Clapayron)

Ck= = = 0,033 (mol/l)
+) Nồng độ mol NO2:
Cd = = = 0,07 (mol/m3)
+) Nồng độ phần mol:
yd= == 2,12.10-3( mol NO2/mol kk)
+) Tỉ số mol:
yd= = = 2,12.10-3( mol NO2/mol hh khí)


Đầu ra:

+) Nồng độ NO2:
= == 1,74.10-3(mol/m3)
+) Nồng độ phần mol:
yc== 5,27x10-5 (mol NO2/mol h2 khí)
15
SVTH: Nguyễn Phương Thảo


Đồ án: Kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Bùi Thị Thanh Thủy

+) Tỉ số mol:
Yc== = (NO2/mol kk)
+) Hiệu suất quá trình hấp thụ:
= = = 97,5 %
+) Khối lượng NO2 đi vào tháp hấp thụ trong hỗn hợp khí thải trong 1 giờ:
= L.= 40000.2126 = 8504.104 (mg/h)
= 85,04 (kg/h)

+) Khối lượng NO2 ra khỏi tháp trong 1 giờ:
= L. Cra = 40000.80 = 3,2 (kg/h)
+) Khối lượng NO2 được giữu lại trong 1 giờ:
= 85,04-3,2 = 81,84 (kg/h)
+) Nồng độ NO2 ra khỏi tháp:
= .(1-) = 2126.(1-0,975) = 53,15 (mg/m3)
3. Tính toán lượng vôi sữa cần dùng cho 2 quá trình hấp thụ
PTPƯ:
Ca(OH)2 + SO2  CaSO3 + 2H2O (1)
2Ca(OH)2 + 4NO2  Ca(NO3)2 + Ca(NO2)2 + 2H2O (2)
+) Tính cần để hấp thụ SO2 theo (1):
== = 70,4 kg/h


Khối lượng dung dịch Ca(OH)2 cần dùng để hấp thụ SO2:
== = 1760 kg/h

Tính toán cần để hấp thụ NO2 theo (2):
== = 131,6 kg/h
16
SVTH: Nguyễn Phương Thảo


Đồ án: Kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Bùi Thị Thanh Thủy

+) Khối lượng dung dịch Ca(OH)2 cần dùng để hấp thụ NO2:
= = 3290 kg/h


=5050 kg/h

+) Khối lượng dd Ca(OH)2 trong hỗn hợp cung cấp vào tháp:
== = 4,9 (m3/h)
4. Kích thước tháp hấp thụ
+) Chọn vật liệu đệm vòng sứ Rasich
Kích thước: 50x50x5 mm
Diện tích bề mặt riêng phần: = 95 m2/m3
+) Vận tốc khí trong tháp hấp thụ:
= 0,5 – 2 m/s  chọn = 1m/s
+) Diện tích tiết diện tháp:
F=== 15,18 m2
+) Đường kính tháp hấp thụ:
D= = = 3,67 (m)  lấy D= 4 m



Chiều cao công tác của tháp:
H1= 2D = 8m



Phần hình côn của tháp: 0,5÷1m
Chọn h1= h2= 0,5m



Chiều cao tổng của tháp:
H=9m



Chiều cao lớp vật liệu đệm:
17

SVTH: Nguyễn Phương Thảo


Đồ án: Kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Bùi Thị Thanh Thủy

Hđệm= 0,2H= 1,8m lấy Hđệm= 2m
II: HẤP PHỤ CO BẰNG THAN HOẠT TÍNH
1.


Tính toán đối với CO:
Đầu vào:

+) Nồng độ CO vào:
= x = (mg/m3)= 5,510 (g/ m3)
+) Nồng độ khí ban đầu ( phương trình Clapayron)
Ck= = = 0,033 (mol/l)
+) Nồng độ mol CO:
Cd = = = 0,197 (mol/m3)

+) Nồng độ phần mol:
yd= == 5,97.10-3( mol CO/mol kk)

+) Tỉ số mol:
yd= = = ( mol CO/mol hh khí)


Đầu ra:

+) Nồng độ CO:
= == 0, 032(mol CO/mol hh khí)
+) Nồng độ phần mol:
yc== 9,7x10-4 (mol CO/mol h2 khí)
+) Tỉ số mol:
Yc== = (CO/mol kk)
+) Hiệu suất quá trình hấp phụ:
18
SVTH: Nguyễn Phương Thảo


Đồ án: Kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Bùi Thị Thanh Thủy

= = = 83,8 %
+) Khối lượng SO2 đi vào tháp hấp phụ trong hỗn hợp khí thải trong 1 giờ:
= L.= 40000.6023 = 24092.104 (mg/h)
= 240,92 (kg/h)
+) Khối lượng SO2 ra khỏi tháp trong 1 giờ:
= L. Cra = 40000.900 = 36 (kg/h)

+) Khối lượng CO được giữu lại trong 1 giờ:
= 240,92 - 36 = 204,92 (kg/h)

+) Nồng độ CO ra khỏi tháp:
= .(1-) = 6023.(1-0,838) = 975,726 (mg/m3)
Chọn vận tốc khí đi trong thiết bị tháp hấp phụ = 1,5 m/s
+) Chọn 4 tháp hấp phụ => L1= 10000 m3/h
+) Đường kính tháp:
D = = 1,54 m
+) Tiết diện của tháp:
f = = = 1,86 m2
+) Chiều cao công tác của tháp: H1= 2D =3,08 m
Chiều cao phụ 2 đầu tháp h1=h2 = 1m
+) Tổng chiều cao của tháp: H = 5,08 m
2.

Tính toán lượng than hoạt tính cần dùng cho quá trình

+)Các thông số của than là :
+ ρ = 340 (kg/m3)
19
SVTH: Nguyễn Phương Thảo


Đồ án: Kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Bùi Thị Thanh Thủy

+ Độ xốp bên trong của hạt 40 ÷50 %
+ Độ xốp của lớp 37%
+ Đường kính mao quản 22 Ao
+ Diện tích bề mặt hấp thụ 1300 m2 /g
( theo bảng X.1 – Trang 243 - Sổ tay 2)

+ Chọn than có kích thước hạt 2,85÷4 mm
+ Khối lượng riêng của than hoạt tính ~ 520 kg/m3
+) Thể tích lớp vật liệu:
V= f.H1= 1,86.3,72 = 6,9 m3
+) Khối lượng than hoạt tính cần dùng:
M= = = 2725 kg
+) Số tầng vật liệu hấp phụ:
Chọn 5 tầng, mỗi tầng cao 500 mm, khoảng cách giữa các tầng là 145 mm
+) Khối lượng than hoạt tính cho mỗi tầng:
M1== 545 kg
+) Cửa tháo vật liệu hấp phụ: d= 250mm


Hoàn nguyên vật liệu: hoàn nguyên bằng nhiệt(dùng hơi nước): than sẽ được
sấy nóng để khả năng hấp phụ giảm xuống và lúc đó khí CO sẽ thoát ra và
có thể cho thu hồi bằng cách ngưng tụ. Sau đó than hoạt tính được làm nguội
và sử dụng lại. Thời gian hoàn nguyên là 1h

20
SVTH: Nguyễn Phương Thảo


Đồ án: Kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Bùi Thị Thanh Thủy

C3: TÍNH TOÁN KHUẾCH TÁN
ĐỀ BÀI
Hướng
gió

2/3 b

b

l

l

L1

Đường kính ống khói: chân ống D = 3m, đỉnh ống d = 1m
Nhiệt độ môi trường: t= 25 oC
21
SVTH: Nguyễn Phương Thảo

b


Đồ án: Kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Bùi Thị Thanh Thủy

Khối lượng riêng của không khí: ρ= 1,2 (kg/m3)
Nhà A: b= 12m; l= 30m, hA= 8m
Nhà B: b= 20m; l= 60m, hB= 12m
L1= 50m,

H ống khói= 25m,

Tốc độ gió u10 m = 1 m/s

Nhiệt độ t= 100
Lưu lượng: L= 40000 m3/h = 11,11 m3/s
+) Xét nhà A:
bA =12 m < 2,5h = 2,5.8 = 20 m => nhà A là nhà hẹp
l= 30m <10h= 10.8 = 80m => nhà A ngắn
+) Nhóm nhà:
L1 =50 < 8h= 64 m => nhóm nhà
Hgh= 0,36.(bz+x)+ h’
= 0,36.( 8+50) +12 =32,88 m
Trong đó: bz là khoảng cách từ mặt sau của nhà tới nguồn thải
x: là khoảng cách các nhóm nhag
h: chiều cao tòa nhà
+) Vận tốc gió tại miệng ống khói:
u= u10.(= 1( = 1,257 (m/s)
( cấp độ khí quyển trung bình: chọn n = 0,25)
+) Độ nâng của luồng khói:
Theo công thức Davidson W.F:
h=D.(.(1+)
Trong đó: D: đường kính miệng ông khói (1m)
22
SVTH: Nguyễn Phương Thảo


Đồ án: Kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Bùi Thị Thanh Thủy

ω: vận tốc ban đầu của luồng khói tại miệng ống khói

ω== = 14,15 m/s
u= 1,257 m
Tk: nhiệt độ tuyệt đối tại miệng khói °K
T: chênh lệch nhiệt độ của khói và không khí
h=1.(.(1+)= 1,64 m
Hhq = Hống + h = 25 + 1,64 = 26,64 m < Hhg
Nguồn thải thấp



+) Ta có 1,8Hnhà=14,4 < Hống khói => nhà nằm trong vùng gió quẩn
6.Hnhà < x1< 10.Hnhà
=> sử dụng công thức Cx= .[+]
Trong đó:
•
•
•
•
•
•
•

Cx: nồng độ chất ô nhiễm tại nguồn tính toán (mg/m3)
M: Tải lượng chất ô nhiễm thải vào khí quyển ( mg/s)
u: vận tốc gió tính toán ( u= 1m/s)
k: hệ số ( k=1)
l: chiều cao của tòa nhà, chiều trực giao với hướng gió (m)
b: chiều rộng của nhà theo chiều song song với hướng gió (m)
x: khoảng cách từ mặt tường phía khuất gió của nhà đến điểm tính toán (m)

Cx=.[+] = Mx6,4.10-4 (mg/m3)


Tính khuếch tán với từng khí sau khi xử lí

1/ Với khí SO2

Cx= 35,134x11,11x6,4.10-4 = 0,249 (mg/m3)
= 249 (µg/m3)
2/ Với khí NO2
23
SVTH: Nguyễn Phương Thảo


Đồ án: Kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Bùi Thị Thanh Thủy

Cx= 53,15x11,11x6,4.10-4 = 0,378 (mg/m3)
= 378 (µg/m3)
3/Với khí CO
Cx= 975,726x11,11x6,4.10-4 = 6,937 (mg/m3)
= 6937 (µg/m3)



So sánh với QCVN 05:2009/BTNMT
 Bảng 1: Giá trị giới hạn các thông số cơ bản trong không khí xung quanh
 Đơn vị: Microgam trên mét khối (μg/m3)

TT

Thông số

Trung bình
1 giờ

Trung bình
3 giờ

Trung bình
24 giờ

Trung bình
năm

1

SO2

350

-

125

50

2

CO

30000

10000

5000

-

3

NOx

200

-

100

40



Nồng độ các khí phù hợp với QCVN 05:2009/BTNMT

24
SVTH: Nguyễn Phương Thảo

Đồ án: Kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Bùi Thị Thanh Thủy

Tài liệu tham khảo
1.
2.
3.
4.
5.

Giáo trình Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải – Tập 2, Tập 3 – Trần Ngọc
Chấn – Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật.
Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất – Tập 1, Tập 2 - Nhà xuất
bản khoa học và kỹ thuật.
Giáo trình Các quá trình và thiết bị trong CN hóa chất và thực phẩm, Tập 4
– Nguyễn Bin.
QCVN 19 : 2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công
nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ
QCVN 05:2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng không
khí xung quanh

25
SVTH: Nguyễn Phương Thảo