Biện pháp xử lý khí thải cho các ngành công nghiệp giúp giải quyết các vấn đề ô nhiễm môi trường không khí

MỞ ĐÂU
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 H2S, 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

CHƯƠNG1: MỤC TIÊU THIẾT KẾ

không

khí.


1.1 Thông số đầu vào.

A

hướng gió

B
X = 50

KÍCH THƯỚC NHÀ:
A

B

x(L)

b(m)

l(m)

(m)

b(m)

l(m)

(m)

19

70

6

40

120

9

(m)

(m)

(m/s)

50

38

2

THÔNG SỐ KHÍ THẢI NHÀ MÁY A:
-

Nhiệt độ khí thải: 70O C

-

Lưu lượng: 45000 m3 /h

-

Nồng độ khí (mg/m3 ):
SO2

H2S

CO

Clo

1672

5,5

950

7

BỤI:
-

Hàm lượng: 15 g/m3=15000mg/m3

-

Khối lượng riêng: 3000 kg/m3


Dải phân cấp theo cỡ hạt :

-

Cỡ hạt

0-5

5 - 10

%

11

14

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

11

13

21

11

11

8

CÁC GIẢ THIẾT:
-

Nhiệt độ môi trường: 25OC
Đường kính miệng ống khói: 0,5m.
Khí quyển ở mức độ trung bình: cấp D.

1.2 Xử lý số liệu

1.2.1. Tính toán nồng độ tối đa cho phép.
Theo QCVN 19:2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công
nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ
Cmax = C x Kp x Kv
Trong đó:
Cmax nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất vô cơ trong khí thải công nghiệp,
tính bằng mg/Nm3
C: nồng độ bụi và các chất vô cơ theo cột B của quy chuẩn.
Kp: hệ số lưu lượng nguồn thải: vì lưu lượng P =45000 m3/h Kp=0.9 ( theo mục
2.3 – QCVN 19:2009/BTNMT)
Kv: hệ số vùng: Kv=1. Khu công nghiệp; đô thị loại IV, vùng ngoại thành, ngoại
thị đô thị loại II, III, IV có khoảng cách ranh giới nội thành nội đô thị lớn hơn hoặc
bằng 2km; cơ sở sản xuất công ngiệp, chế biến , kinh doanh, dịch vụ và các họa

động công nghiệp khác có khoảng cách đến danh giới các khu vực này dưới 2km.
Bảng 1: Nồng độ tối đa cho phép đối với hạt bụi và các chất vô cơ trong khí thải công
nghiệp.

STT

Thông số

C (mg/Nm3)
(cột B)- QCVN
19:2009

Cmax(mg/Nm3)


1

Bụi tổng

200

180

2

Clo

10

9

3

SO2

500

450

4

H2 S

7.5

6.75

5

CO

1000

900

1.2.2. Tính toán nồng độ đầu vào của khí thải.
Theo sô liệu đầu vào, nồng độ các chất vô cơ (C1) tại miệng khói có nhiệt độ là 700C,
nhưng nồng độ các chất vô cơ tối đa cho phép ( Cmax) ở nhiệt độ 250C . Vậy nên trước khi
so sánh nồng độ để xem bụi và khí thải nào vượt tiêu chuẩn ta cần chuyển đổi nồng độ
chuẩn sang nồng độ tại nhiệt độ khí thải.

C1(700C)  C2(250)
Đây là trường hợp điều kiện đẳng áp với p1 = p2 = 760mmHg
T1 = 700C T1 = 273 + 70 = 3430C
T2 = 250C  T2 = 25 + 273 = 2980C
Từ phương trình trạng thái khí lý tưởng:
PV=nRT
Vì là trong điều kiện đẳng áp nên
Mà C1V1=C2V2 C1T1=C2T2 hay C 2= (1.1)
Trong đó:
+C1 : nồng độ chất thải ở 70oC
+C2 : nồng độ chất thải ở 25oC

+T1 = 70oC
+T2 = 25oC
-

Áp dụng công thức 1.1, ở nguồn thải:


+ C2 (Clo) = x 7 = 8,05(mg/Nm3
+ C2 (SO2) = x 1672 = 1924,53 (mg/Nm3)
+ C2 (H2S) = x 5,5=6,3 (mg/Nm3)
+ C2 (CO) = x 760 = 874(mg/Nm3)

Bảng 2: So sánh với QCVN19-2009
ST
T

Thành
phần

C70o
(mg/m3)

C25o
(mg/Nm3)

Cmax
(mg/Nm3)

Kết quả

1

Bụi

15000

15000

180

Vượt 83,33 lần

2

Clo

7

8,05

9

Đạt QC

3

SO2

1672

1924,53

450

Vượt 4,28 lần

4

H2S

5,5

6,3

6,75

Đạt QC

5

CO

760

874

900

Đạt QC

-

Nhận xét: Dựa vào bảng số liệu , ta thấy những chỉ tiêu cần xử lý trước khi
thải ra ngoài môi trường là: bụi, SO2.
Hiệu suất tối thiểu để xử lý các chỉ tiêu.
= x 100%

Trong đó:
: hiệu suất tối thiểu để xử lý từng chỉ tiêu.
Cv : hàm lượng chất X trong hôn hợp khí thải vào( mg/m3)
Cr: hàm lượng chất X tròng hỗn hợp khí thải ra (mg/m3)

Thành phần

Cv

Cr

(%)


(mg/m3)

(mg/m3)

Bụi

15000

180

98,8

SO2

1672

450

73,08

1.3 Tính toán lan truyền ô nhiễm không khí.
1.3.1. Xác định nguồn thải là nguồn cao hay nguồn thấp
 Do nguồn thải là ống khói của nhà máyA nên đây là nguồn điểm.
- Ta có: 200C <= tk – txq = 70 – 25 = 500C < 1000C  nguồn thải là nguồn nóng.
- Xét nhà A:

-

-

-

-

Ta có:
bA = 19(m) > 2,5hA = 2,5 x 6 = 15(m)  Nhà máy A là tòa nhà rộng .
lA = 70(m) > 10hA = 10 x 6 = 60(m)  Nhà A là tòa nhà dài.
 Nhà máyA là tòa nhà rộng, dài.
Xét khu dân cư B:
Ta có:
bB= 40(m)< 2,5hB = 2,5 x 9 = 22,5(m)  nhà B là nhà hẹp.
lB = 120 (m) > 10hB = 10 x 9 = 90 (m)  nhà B là nhà dài.
 Khu dân cư B là khu dân cư hẹp dài.
Với nhà máy A là tòa nhà rộng đứng đầu.
x1 = L1= 50(m) > 8hA = 8 x 6 = 48(m)
 Nhà máy A và khu dân cư B đứng độc lập với nhau.
Với nhà máy A có chiều ngang rộng đứng độc lập
Hgh = 0,36bz + 1,7hA = 0,36 x x bA + 1,7 x hA
= 0,36 x x 19 +1,7 x 6=14,76(m)
Theo công thức của Davidson W.F( Giáo trình kỹ thuật xử lý khí thải)
Độ nâng của luồng khói là:
h = D()1,4 ()
Trong đó:

h: độ nâng của ống khói, (m).
D: đường kính của miệng ống khói, chọn D = 1500mm = 1,5m
: vận tốc ban đầu tại miệng ống khói m/s.

u: vận tốc gió, m/s.
Tk: nhiệt độ của khói tại miệng ống khói Tk = 343K.
T: chênh lệnh nhiệt độ giữa khói và nhiệt độ xung quanh:


T = Tk – Txq = 70 – 25 = 500C
-

Vận tốc ban đầu của luồng khói tại miệng ống khói:
= = 7,07 (m/s).
Vận tốc gió tại miệng ống khói:
u38 = u10()n = 2()0,12 = 2,35 (m/s)

Trong đó:

-

u38: vận tốc gió tại độ cao z = 38m.
u10: vận tốc gió tại độ cao đáy quan trắc ( z1= 10m) , u10 = 2m/s.
n: chỉ số mũ( do khí quyển cấp D ở mứ trung tính, độ gồ ghề mặt đất là 0,01m nên
tra bảng 2.1 sách giáo trình kỹ thuật xử lý khí thải ta có n = 0,12)
 Độ nâng của luồng khói
1,4
(1+)= 8,03(m/s)
Chiều cao hiệu quả của nguồn thải:
Hhq= Hô + h = 38 +8,03 = 46,03 (m)

Trong đó:
Hô : chiều cao của ống khói (m).
Hhq : chiều cao hiệu quả của nguồn thải, (m).

h : độ cao nâng của nguồn thải = 8,03(m).
Do Hhq = 46,03(m) > Hgh = 14,76(m)  Đây là nguồn thải cao.
1.3.2. Tính toán khuếch tán chất ô nhiễm từ nguồn điểm cao.
Theo QCVN 05:2009/BTNMT và QCNV 06:2009/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia
về chất lượng không khí xung quanh thì nồng độ tối đa cho phép cảu một số khí độc
trong không khí xung quanh là:

Thông số

Thời gian trung
bình

Nồng độ cho phép

Số quy chuẩn
QCVN

Clo

24h

30

06:2009/BTNMT

SO2

1 năm

50

05:2013/BTNMT

H2S

1h

42

06:2009/BTNMT

CO

8h

10000

05:2013/BTNMT


Bụi

1 năm

100

05:2013/BTNMT

 Theo công thức của Bosanquet và Pearson:

(CT: 3.14, trang 74, Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải – tập 1)
Trong đó:
M: lượng phát thải chất ô nhiễm tại nguồn (µg/m3),
H: chiều cao hiệu quả của nguồn thải (m)
u: vận tốc gói tại điểm đang xét, u = 2,35 m/s
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=0,02-1, q=0,04-0,16 tùy 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; q= 0,08

Khoảng cách từ nguồn thải đến vị trí có nồng độ cực đại trên mặt đất theoBosanquet và
Pearson:
xmax= = = 460,3 (m)
Nồng độ tối đa cho phép thải ra ngoài môi trường của các khí theo QCVN 19/2009BTNMT
•
•

Cbụi = 200 (mg/Nm3) = 200.10-3 (g/Nm3)
CSO2 = 500 (mg/Nm3) = 500.10-3 (g/Nm3)
CCO = 1000 (mg/Nm3) = 1000.10-3 (g/Nm3)
CH2S = 7,5 (mg/Nm3) = 7,5.10-3 (g/Nm3)
CCl = 10 (mg/Nm3) = 10.10-3 (g/Nm3)
Lượng phát thải chất ô nhiễm:
MCl = Cmax clo x L = 9.10-3 x 12,5 = 0,1125 (g/s)
MCO = Cmax CO x L = 900.10-3 x 12,5 = 11,25 (g/s)
MSO2 = Cmax SO2 x L = 450.10-3 x 12,5 = 5,625 (g/s)
MH2S = Cmax H2S x L = 6,75.10-3 x 12,5 = 0,085 (g/s)
Mbụi = Cmax Bụi x L = 180.10-3 x 12,5 = 2,25 (g/s)
Giá trị nồng độ cực đại trên mặt đất:

= 0,216 = = 6,2.10-5(g/m3) = 62 (
= 0,216 = = 3,05.10-6(g/m3) = 3,05(


= 0,216 = = 305.10-6(g/m3) = 305 (
= 0,216 = = 2,3.10-6(g/m3)= 2,3 (
= 0,216 = = 152.10-6(g/m3)= 152 (
Ta có bảng so sánh các giá trị như sau:
Khí

M(g/s)

Cmax (

Nồng độ cho phép (

Kết luận

SO2

2,775

152

50

Không đạt QC

CO

5,55

305

10000

Đạt QC

H2S

0,0416

2,3

42

Đạt QC

Clo

0,0555

3,05

30

Đạt QC

Bụi

2,5

67,7

100

Đạt QC

 Từ bảng trên ta thấy:
-

và đều nhỏ hơn nồng độ cho phép theo QCVN QC 05,06/2009 và QC

05/2013/BTNMT.
- vượt quá nồng độ cho phép theo QCVN 05:2013/BTNMT. Nhưng x M lại nằm rất xa khu
dân cư B nên ta sẽ tính nồng độ chất ô nhiễm SO 2 tại vị trí đầu và cuối khu dân cư B dọc
theo trục hướng gió.
= exp[]
(CT 3.12_trang 74_ GT Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải tập
1,2,3 – GS.TS Trần Ngọc Chấn).
 Vị trí đầu khu dân cư B(khoảng cách từ ống khói đến mép tường nhà B)

x1= 2/3 bA + L1 = 2/3 x 19+50 = 62,6 (m)
 CSO2 = = exp(

= exp(


= 2,2110-8 (g/m3) = 0,0221 (g/m3)
 Vị trí cuối khu dân cư B(khoảng cách từ ống khói đến cuối nhà B)

X2 = 2/3 bA + L1 + bB = 2/3 *19 +50+40= 102,6(m)
 CSO2 = = exp(

= exp(
= 2,8710-6 (g/m3) = 2,87 (g/m3)
 Nhận thấy: Nồng độ khí SO 2 ở khu vực dân cư B đều nhỏ hơn QCVN

05:2013/BTNMT
 Vậy tại khu dân cư B tất cả các khí thải ra đều đạt chuẩn.
 Chọn khí xử lý: Bụi, SO2.

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH CHÍNH TRONG HỆ THỐNG XỬ LÝ
KHÍ THẢI


2.1. Lựa chọn phương pháp xử lýđề xuất dây chuyền công nghệ xử lý bụi, khí thải
a. Đối với bụi
 Buồng lắng bụi.
• Nguyên lý:
- Tách bụi theo nguyên tắc trọng lực
- 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 các hạt bụi rơi xuống dưới tác dụng của
trọng lực và bị giữ lại trong buồng lắng. Khí sạch đi ra ngoài và được xả theo định
kỳ.
+ 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 ngoài bằng vít tải hay băng tải
Những thông số cần biết:
- Được áp dụng để lắng bụi thô có kích thuóc hạt từ 6µm ÷ 70µm.

- Trở lực của thiết bị : 50 ÷ 130 Pa, giới hạn nhệt độ từ 3500C ÷ 5500C.
• Cấu tạo: là một không gian hình hộp có tiết diện ngang lớn hơn nhiều lần so với
tiết diện của đường ống dẫn khí vào để vận tốc 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 mangtheo.


•
-

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 không.
 Xyclon.
• Nguyên lý:
- Thiết bị thu gom bụi lợi dụng lực ly tâm khi dòng khí chuyển động xoáy trong

thiết bị. Luồng không khí chưa bụi đi vào cyclone theo hướng chuyển tuyến với
thân cyclone ở phần trên rồi xoáy xuống và hướng lên phía trên đi vào ống trụ ở

Khí thải sau
khi đã xử lý


giwuax và thoát ra ngoài. Do tác dụng của lực ly tâm các hạt bụi bị văn về phía
thành ống, mất dần tốc độ, rơi xuống phễu để đi vào thùng chứa bụi.

•
-

Ưu, nhược điểm.
Ưu điểm:
+ không có bộ phận chuyển động, dòng không khí bụi tự nó tách bụi dựa vào sự

chuyển động của mình.
+ Làm việc được ở môi trường có nhiệt độ cao.
+ Bụi thu gom ở dạng khô, có thể dùng lại được( bột mì, gạo tinh bột..)
+ Sức cản khó động học ổn định.
+ Nồng độ bụi tăng không ảnh hưởng đến hiệu suất làm sạch.
+ Chế tạo đơn giản, vận hành dễ dàng, có thể sửa chữa thay thế từng bộ phận.
- Nhược điểm:
+ Tổn thất áp suất trong thiết bị tương đối cao.
+ Hiệu suất lọc bụi gaimr khi kích thước hạt bụi < 5µm.
 Thiết bị lọc túi vải.
• Nguyên lý:
- Cho không khí lẫn bụi đi qua 1 tấm vải lọc, ban đầu các hạt bụi lớn hơn khe giữa
các sợi vải sẽ bị giữ lại trên bể mặt vải theo nguyên lý rây, các hạt nhỏ hơn bám
dính trên bể mặt sợi vải lọc do va chạm, lực hấp dẫn và lực hút tĩnh điện trên sợi

vải lọc, dần dần lớp bụi được dày lên tạo thành lớp màng trợ lọc, lớp màng này giữ
-

lại các hạt có kích thước rất nhỏ.
Hiệu quả lọc đạt tới 99,8%, và lọc được cả các hạt rất nhỏ là trờ trợ lực.
Sau 1 thời gian lớp bụi dày lên làm giảm sức cản của màng lọc, ta phải cho khí
thải đi qua và tiến hành loại bỏ lớp bụi bám trên bề mặt vải.

•
-

-

Ưu, nhược điểm.
Ưu điểm;
+ Khả năng chứa bụi cao và sau khi phục hồi đảm bảo hiệu quả lọc cao.
+ Giữ được khả năng cho khí xuyên qua tối ưu.
+ Có độ bền cơ học cao khi chịu nhiệt cao và môi trường ăn mòn.
+ Có khả năng phục hồi cao.
+ Giá thành thấp.
Nhược điểm:
+ Vật liệu lọc hiện có không thỏa mãn hết các tính chất trên nên tùy điều kiện mà
chọn loại vải lọc phù hợp.
+ vải bông: lọc tốt, giá tốt nhưng không bền hóa học, dễ cháy, chứa ẩm cao.
+ Vải len: khí xuyên qua lớn, độ sạch ổn định nhưng không bền hóa học và nhiệt,
giá cao hơn vải bong.


+ vải tổng hơp: độ bền cao, giá rẻ.

+ Vải thủy tinh: bền, ở nhiệt độ 150 -2000C.
b. Đối với khí:
• Lựa chọn phương pháp xử lý khí:
 Phương pháp hấp thụ:
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 nông độ thấp hơn. Việc khử chất khí ô nhiễm
diễn ra theo 3 giai đoạn:
(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 tư bề mặt tiếp xúc pha vào trong pha lỏng

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.
Ưu điểm và nhược điểm:
- Ưu điểm:
+ Xử lý được các chất khí, hơi độc hại.
+ Dễ lựa chọn được hóa chất hấp thụ.
+ Phản ứng hóa học, độ hòa tan chất khí vào chất lỏng nhanh nếu nhiệt độ khí
thải cao.
- Nhược điểm:
+ Khó hoàn nguyên các chất hấp thụ.
 Phương pháp hấp phụ:
•

Hấp phụ 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 của chất rắn.
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
Hydrocacbon.Hơn nữa, chúng có thể hấp phụ được cả H 2S và SO2.Một dạng đặc biết của
rây phân tử cũng có thể hấp phụ được NO2.


Ngoại trừ than hoạt tính, các chất hấp phụ khác có một nhược điểm la chũng ưu
tiên tiếp xúc với nước trước bất kì một chất ô nhiễm nào. Vì vậy nước phải được tách hết
khỏi dòng khí trước khi đưa vao hấp phụ.Tất cả các chất hấp phụ đều bị phá hủy ở nhiệt
độ cao (1500C đối với than hoạt tính, 600 0Cđối với rây phân tử, 4000C với silicagel và
5000C đối với Nhôm hoạt tính).Hoạt động của chúng rất kém hiệu quả ở những nhiêt độ
tương ứng như trên.Tuy nhiên hoạt tính của chúng lại được phục hồi lại ngay ở chính
nhiệt độ đó.
Ưu điểm và nhược điểm:
- Ưu điểm:
+ Khử ẩm trong không khí.
+ Khử khí độc hại và mùi.
+ Thu hồi hơi và các khí có lẫn trong không khí hoặc khí thải.
- Nhược điểm:
+ Ngoại trừ than hoạt tính thì tất cả các chất hấp phụ đều ưu tiên tiếp xúc với
nước trước. Vì vậy phải loại bỏ nước khỏi dòng khí trước khi vào tháp hấp phụ.
+ Tất cả các chất hấp phụ đều phá hủy ở nhiệt độ cao.
+ Hoạt động của chúng rất kém hiệu quả ở nhiệt độ bị phá hủy. Tuy nhiên hoạt
tính của chúng lại được phục hồi lại ngay ở chính nhiệt độ đó.
 Chọn phương pháp xử lý khí là phương pháp hấp thụ.
• Lựa chọn thiết bị hấp thụ:

 Tháp đệm:
- Các tháp đệm rất được ưa chuộng. Vì:
• Tháp đệm có những ưu điểm sau:
+ Có bề mặt tiếp xúc pha lớn, hiệu suất cao;
+ Cấu tạo đơn giản;
+ Trở lực trong tháp không lớn lắm;
+ Giới hạn làm việc tương đối rộng.
- Nhược điểm: Khó làm ướt đều đệm. Do đó, nếu tháp cao quá thi chất lỏng phân bố không
đều. Vì vậy người ta phải chia tầng và ở mỗi tầng có đặt them bộ phận phân phối chất
lỏng.
 Tháp đĩa:
- Tháp đĩa thường kinh tế hơn tháp đệm vì khả năng chịu được lưu lượng khí cao và do đó
đường kính cột thường nhỏ hơn.
- So với tháp đệm thì tháp đĩa phức tạp hơn và được phân thanh nhiều loại theo kết cấu của
đĩa và sự vận chuyển của chất lỏng qua lỗ đĩa hoặc theo các ống chảy chuyền giữa các
đĩa, cụ thể phân thành:
+ Tháp đĩa có ống chảy truyền va không ống chảy chuyền.
+ Tháp đĩa lưới, tháp chop, tháp supap và một số dạng khác.
 Các tháp phun:
•


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.
 Chọn thiết bị hấp thụ là tháp đệm.
• Lựa chọn dung môi hấp thụ:

Chọn khí cần xử lý là: SO2.
Những chất hấp thụ công nghiệp áp dụng trong quá trình làm sạch liên tục dòng

khí thải cần phải thỏa 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.
 Chọn chất hấp thụ là NaOH. Vì đáp ứng được nhiều nhu cầu ở trên nhất như là:

tính bền vững3 khí thi đỡ tốn chi phí hóa chất, chi phí xây lắp thiết bị xử lý.
Các PTHH:
SO2 + 2NaOH  NaSO3 + H2O
Na2SO3 + SO2 + H2O  2NaHSO3
SO2 + NaHSO3 + Na2SO3 + H2O  3NaHSO3
•

Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý khí thải cho nhà máy A:

Khí thải chứa bụi

Buồng lắng bụi

Xyclon

Hấp thụ bằng dung
dịch NaOH 10%

Khí đạt

Tháp
hấpyêu
thụcầu
khí thải
SO2
Lọc
bụi
túi
vải
ra ngoài môi trường


- Bụi và khí được thu gom thông qua các chụp hút bố trí trên các máy công cụ, các chụp

hút được nối vào hệ thống ống dẫn. Khi đó vận tốc dòng khí giảm đột ngột, làm cho hạt
bụi rơi xuống dưới tác dụng của trọng lực và bị giữ lại trong buồng lắng. Nhờ tác dụng
của lực hấp dẫn làm cho các hạt bụi lắng xuống khi đi qua thiết bị. Các hạt bụi này sẽ rơi
vào bình chứa hoặc được đưa ra ngoài bằng vít tải hay băng tải. Hỗn hợp khí chưa sử lý
hết bụi được đưa sang Xyclon. Không khí vào Xyclon sẽ chảy xoáy theo đường xoắn ốc
dọc bề mặt trong của vỏ hình trụ. Xuống tới phần phễu, dòng khí sẽ chuyển động ngược
lên trên theo đường xoắn ốc và qua ống tâm thoát ra ngoài. Hạt bụi trong dòng không
khí chảy xoáy sẽ bị cuốn theo dòng khí vào chuyển động xoáy. Lực ly tâm gây tác động
làm hạt bụi sẽ rời xa tâm quay và tiến về vỏ ngoài Xyclon. Đồng thời, hạt bụi sẽ chịu tác
động của sức cản không khí theo chiều ngược với hướng chuyển động, kết quả là hạt bụi
dịch chuyển dần về vỏ ngoài của Xyclon, va chạm với nó, sẽ mất động năng và rơi
xuống phễu thu. Ở đó, hạt bụi đi qua thiết bị xả đi ra ngoài. Hỗn hợp khí chưa xử lý hết
bụi lại tiếp tục được đưa sang thiết bị lọc bụi túi vải để loại bỏ bụi ra khỏi dòng khí thải
sao cho đạt QCVN 19:2009/BTNMT.
- Hỗn hợp khí còn lại được đưa sang tháp hấp thụ bằng dung dịch NaOH , dung dịch được
bơm từ thùng chứa lên tháp. Dung dịch này sau khi hấp thụ ở đáy tháp được đưa ra bồn

chứa. Tại đây, dung dịch lỏng này sẽ được xử lý sao cho nồng độ của nước thải đạt được
nồng độ cho phép để có thể thải ra môi trường.


2.2 Tính toán công trình xử lý bụi
2.2.1. Tính toán các thông số đầu vào
Bảng 2.1.Các thông số của bụi
Các đại lượng

Đơn vị

Số liệu

Lưu lượng

m3/s

12,5

Nồng độ bụi ban đầu

mg/m3

15000

Khối lượng riêng của bụi

kg/m3

3000

Khối lượng riêng của khí thải

kg/m3

1,03

kg/m.s

17,7.10-6

Độ nhớt của không khí ở 0oC

-

Dựa vào dải phân cấp cỡ hạt bụi trên

Đường
kính cỡ
hạt δ

0-5

5_10

10_20

20_30

30_40

40_50

50_60

60_70

11

14

11

13

21

11

11

8

Tổng
cộng

(μm)
(%KL)

2.2.2. Tính toán kích thước xử lý bụi

 Tính toán buồng lắng bụi

-

Độ nhớt động học tại 700C:
µ = 17,17.10-6 x x (
= 17,17 x x ( = 20,47 .10-6 ( N.s/m2)
( công thức 5.14 /16 ONKK Nguyễn Ngọc Chấn).

-

Nồng độ bụi ban đầu: Cv = 15g/m3.
Nồng độ bụi đầu ra theo QCVN 19:2009/BTNMT: Cr = 180 mg/m3.
Khối lượng riêng của khí:
= = = 1,03kg/m3

100%


( theo sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất, tập 1)
Trong đó:
M: khối lượng mol của khí.
P, Po: áp suất ở điều kiện làm việc và áp suất ở điều kiện tiêu chuẩn.
T, To: nhiệt độ ở điều kiện làm việc và nhiệt độ ở điều kiện tiêu chuẩn.
Hiệu suất tổng cần phải xử lý bụi là:
= x 100 = x 100 = 98,8%
• Kích thước buồng lắng
F=
(Công thức 6.11 T63, Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, Trần Ngọc Chấn, T2)
Trong đó:

B: chiều rộng buồng lắng, m
l : chiều dài buồng lắng, m.
L: lưu lượng khí, L= 45000m3/h, chọn 3 buồng lắng  QL = 15000 m3/h = 4,17
m3/s
µ: hệ số nhớt động lực của khí thải ở70oC , µ= 20,47 .10-6 Pa.s
ρb: Khối lượng riêng của bụi, ρb = 3000kg/m3, k = 1,03kg/m3
 = 3000 – 1,03 = 2998,97(kg/m3)
g: gia tốc trọng trường, g=9.8 m/s2
: Đường kính hạt bụi nhỏ nhất:
Chọn 50 10-6 m
F = = 20,91 (m2) = 21(m2)
Với l ≥ 2,5B => Chọn B=3m và l=7m;
Chọn vận tốc khí trong buồng lắng là u=0,7m/s.
Có: u = => H = = = 1,98 (m) => Chọn H = 2m
+ Với B=3m, l=7m, H=2m.
Tính :
=
Với:
- δmin: đường kính nhỏ nhất của hạt bụi mà buồng lắng có thể giữ lại được
- trọng lượng riêng của bụi ( kg/m3), ρb = 3000kg/m3


- µ: hệ số nhớt động lực của khí thải ở 70oC , µ = 20,47.10-6
- : khối lượng riêng của không khí ở 700C
- k = 1,03kg/m3
- g: gia tốc trọng trường. (m/s2)
- B: chiều rộng của buồng lắng bụi. B = 3m
-: chiều dài của buồng lắng bụi. l = 7m
 = = 8,64× m

Như vậy các hạt bụi có đường kính 8,64× đều bị lắng hết xuống đáy buồng lắng.
+ Vận tốc chuyển động của bụi (vận tốc dòng khí):
= = 0,7 (m/s) < 3m/s => Thỏa mãn.
( Vì thông thường vận tốc tối đa của dòng khí trong buồng lắng là u=3m/s_Sách kỹ thuật
xử lý khí thải-ĐH TN và MT HN_trang 77)
+ Thời gian lưu lại của bụi trong buồng lắng:
10(s)
+ Thời gian rơi của hạt bụi ở vị trí phía trên góc trái trên cùng của buồng lắng đến
lúc chạm đáy buồng lắng:
=8,58(s)
 < => Vậy δmin= 49µm.
 Những hạt bụi có đường kính ≥ 49µm sẽ lắng 100%
 Vậy tiết diện đứng của buồng lắng bụi:
m2
 Thể tích làm việc của buồng lắng bụi:

42 m3

• Hiệu quả lắng bụi của buồng lắng
 Hiệu quả lắng theo cỡ hạt của buồng lắng

Giả thiết rằng mọi cỡ hạt bụi trong dòng khí đi vào buồng lắng được phân bố đều
đặn trên tiết diện ngang ban đầu của nó.
Theo cỡ hạt, hiệu quả lắng được tính theo [2]:


Trong đó: + µ : Độ nhớt của khí thải ở 70oC, , = 20,47.10-6 Pa.s
+ L : Lưu lượng khí thải, L = 4,16 (m3/s)
+ ρb : Trọng lượng riêng của bụi, ρb = 3000 kg/m3
+ : Đường kính của hạt

+ l : Chiều dài buồng lắng (m) ,l=7m
+ B: Chiều rộng buồng lắng (m) ,B=3m
Cỡ hạt

% khối Lượng bụi
lượng trong 1m3
(1)

(2)

Hiệu quả
lọc theo
cỡ
hạt(%)

Gi

(3)

Lượng bụi
còn lại
mg/m3

Dải phân cấp cỡ
hạt của bụi còn lại
sau lọc CT

(4)

(5)=

(4)/∑(4)*100%

(100η(δ)/100)*G
i (g/m3

0-5

11

1650

0,25

1645,87

19,22

5-10

14

2100

2,27

2052,33

23,96

10-20

11

1650

9,05

1500,67

17,52

20-30

13

1950

25,14

1459.77

17,04

30-40

21

3150

49,27

1597,99

18,66

40-50

11

1650

81,44

306,24

3,6

50-60

11

1650

100

0

0

60-70

8

1200

/100

0

0

Tổng

100

15000

 Hiệu quả lắng của thiết bị:
Hiệu quả lắng của thiết bị:

8562,87


Như vậy, hiệu quả lọc của buồng lắng là 42,91% < hiệu suất tối thiểu cần đạt được
(98,8%) không thỏa mãn yêu cầu => Cần phải sử dụng đến Xyclon.

•

Kích thước chi tiết của buồng lắng.

STT

Thông số thiết kế

Đơn vị

Giá trị

1
2
3
4
5

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

m
m
m
m2
m3

7
3
2
6

42

 Tính toán Xyclone.
- Do Q = 45000m3/h  chọn 5 cyclon mắc song song.
- Lưu lượng ở mỗi cyclone là: L = 9000m3/h = 2,5 m3/h

=
Tính theo công thức của Stairmand C.J, sơ đồ a:
r1 =0,25D, r2 = 0,5D, ve= , a = 0,5D, b = 0,2D
số vòng quay n :
n= = =
- l = 1,5D + 0,5D = D
 =
 1,4037m chọn D = 1,4m. = 14,87
+ Đường kính miệng ống thoát khí sạch: D1 = 0,5D = 0,7 (m)
+ Chiều dài của ống giữa :
h= 0,5D = 0,7 (m)
+ Chiều cao phần thân hình trụ:
H1= 1,5D = 2,1 (m)
+ Chiều cao phần thân hình nón
H2 = 2,5D = 3.5 (m)
+ Đường kính đáy phễu
re = 0,4D = 0,56 (m)
+ Chiều cao thiết bị cyclon
l= 4D = 4*1,4 = 5,6(m)
+Chiều rộng cửa vào
b=0,2D=0,28(m)
+Chiều cao cửa vào
a=0,5D=0,7(m)
+ bán kính ông trung tâm r1 = 0,25D = 0,35

+ Bán kính thân hình trụ
r2 = 0,5D = 0,7m
- Hiệu quả lọc theo cỡ hạt:
() =
α = .π3. .n2 .1 . = .π3. .n2 .1 .
= .π3..(14,96)2 .1.4 .=-6,147.109
 () =
-


Cỡ hạt ( µm)

Lượng bụi trong

Hiệu quả lọc

Lượng bụi còn

1m3 khí thải (gi)

theo cỡ hạt

lại sau khi qua
xyclon= .gi/100

0-5

1645,87

3,7

60,89

5-10

2052,33

39,33

807,18

10-20

1500,67

79,03

1185,97

20-30

1459.77

100

0

30-40

1597,99

100

0

40-50

306,24

100

0

Tổng

8562,87

2054.04

-

Hiệu xuất của xyclo:

-

H = x 100 = 76,01%
Sau khi đi qua xyclon hiệu xuất phải xử lý tiếp là;
H = %.

Như vậy, hiệu quả lọc của buồng lắng và Xyclon là không thỏa mãn yêu cầu =>

Cần phải sử dụng đến Lưới lọc bụi.
Kích thước chi tiết của Xyclon:

•

STT

Các thông số

Kí
hiệu

Đơn vị

Giá trị

1

Chiều rộng của cửa dẫn khí vào

b

m

0,28

2

Chiều cao ống dẫn khí vào

a

m

0,7

3

Chiều cao của thân hình trụ

H

m

2,1

4

Chiều cao làm việc hiệu quả của Xyclon

l

m

5,6

5

Bán kính ống trụ trung tâm

r1

m

0,35


6

Bán kính thân hình trụ

r2

m

0,7

 Tính toán túi lọc vải
• Tính toán chi tiết:

Ta có:
- Lưu lượng khí đầu vào Q = 45000 m3/h=750m3/phút
- Khối lượng riêng của bụi là : ρb = 3000 kg/m3
- Khối lượng riêng của khí ở 25oC là: ρk = 1.2 kg/m3
- Nồng độ bụi đi vào thiết bị: Cbv = 2054,04mg/m3
- Cmax = 180mg/m3
 Hiệu suất xử lý:

= 91,23%
Vì nhiệt độkhí tk= 700C nên ta chọn loại túi vải làm bằng sợi tổng hợp (vì vải tổng

hợp chịu được nhiệt độ cao, bền dưới tác dụng cơ học và hóa học, rẻ tiền).
Vận tốc lọc( cường độ lọc) trong khoảng từ 0.5 ÷ 1 m 3/m2.phút, chọn vL= 0,9
m3/m2.phút
•

Tổng diện tích bề mặt túi vải:

-

Chọn đường kính túi vải: D = 250m ( D = 125 – 300)
Chọn chiều cao túi vải: h = 3m ( h = 2 – 3,5m)
Diện tích túi vải:

-

Số túi vải:

-

Chọn số túi vải là 385 túi, chia làm 12 đơn nguyên, mỗi đơn nguyên 32 túi được
chia thành4 hàng ngang, 8 hàng dọc
- Chọn khoảng cách :