ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI NHÀ MÁY CATTON

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

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ
MÔI TRƯỜNG
“XỬ LÝ KHÍ THẢI VÀ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY
SẢN XUẤT GIẤY HỘP CATTON”

GVHD: NGUYỄN XUÂN LAN
SVTH: TRƯƠNG THÚY HÀ
LỚP:

DH6M3

MSSV: 1611071267
Hà Nội - 2019


PHẦN 1
XỬ LÝ KHÍ THẢI


MỤC LỤC
PHẦN 1: XỬ LÝ KHÍ THẢI
YÊU CẦU ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI ............................................................................ 1
1. THÔNG SỐ CỦA LÒ ĐỐT: ......................................................................................... 1
2. KHU VỰC PHÂN XƯỞNG .......................................................................................... 2
LỜI MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 3
CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN THÔNG SỐ ĐẦU VÀO ..................................................... 4
1.1. XỬ LÝ SỐ LIỆU ......................................................................................................... 4

1.1.1. Tính lượng sản phẩm cháy ......................................................................................... 4
1.1.2. Tính sản phẩm cháy tạo thành theo mol: ................................................................... 5
1.1.3. Xác định thành phần bụi ............................................................................................ 6
1.1.4. Khu vực phân xưởng.................................................................................................. 6
1.1.5. Tính toán nồng độ tối đa cho phép ............................................................................ 7
1.1.6. Tính toán nồng độ đầu vào của khí thải. .................................................................... 8
1.1.7. Tính toán lan truyền ô nhiễm ..................................................................................... 9
1.2. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ .................................................................. 12
1.2.1. Đối với bụi. .............................................................................................................. 12
1.2.1.1. Buồng lắng bụi ...................................................................................................... 12
1.2.1.2. Xyclon. .................................................................................................................. 13
1.2.1.3. Thiết bị lọc bụi tĩnh điện ....................................................................................... 14
1.2.2. Đối với khí. .............................................................................................................. 14
CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ .............................. 16
2.1. PHƯƠNG ÁN 1 ......................................................................................................... 16
2.2. PHƯƠNG ÁN 2 ......................................................................................................... 18
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XỬ LÝ BỤI .................................................... 20
3.1. TÍNH TOÁN BUỒNG LẮNG BỤI. ........................................................................ 20


3.1.1. Hiệu suất xử lý bụi cần đạt để xử lý đạt quy chuẩn: ................................................ 20
3.1.2. Tính toán kích thước buồng lắng bụi: ...................................................................... 21
3.1.3. Hiệu quả lắng bụi của buồng lắng ........................................................................... 23
3.2. TÍNH TOÁN XYCLON ........................................................................................... 25
3.2.1. Tính kích thước cho một Xyclon ............................................................................. 26
3.2.2. Hiệu quả lọc bụi theo cỡ hạt .................................................................................... 28
3.3. TÍNH TOÁN LỌC BỤI TĨNH ĐIỆN ...................................................................... 30
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XỬ LÝ KHÍ .................................................... 39
4.1. TÍNH TOÁN XỬ LÝ KHÍ: H2S; HCL VÀ SO2 ..................................................... 39
4.1.1. Xử lý số liệu đầu vào ............................................................................................... 39

4.1.2. Tính toán số liệu đầu ra............................................................................................ 40
4.1.3. Xây dựng đường cân bằng làm việc ........................................................................ 42
4.1.4. Tính toán lượng dung dịch Ca(OH)2 cần dùng để hấp thụ khí HCl, H2S, SO2. ....... 45
4.1.5. Tính toán tháp hấp thụ khí HCl và H2S và SO2 ....................................................... 45
4.1.6. Trở lực của tháp đệm ............................................................................................... 51
4.1.7. Đường ống dẫn khí và chất lỏng .............................................................................. 52
4.2. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ ................................................................................. 53
4.2.1. Tính và chọn bơm khí .............................................................................................. 53
4.2.2. Chiều dày thân tháp ................................................................................................. 54
4.2.3. Tính chiều dày đáy và nắp thiết bị ........................................................................... 55
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................................... 57
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 58


PHẦN 1: XỬ LÝ KHÍ THẢI

YÊU CẦU ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI
- Nhà máy sản xuất giấy hộp catton, nằm ở Gia Lai, TP Pleiku (thuộc đô thị loại II).
- Tổng số công nhân trong nhà máy là 460 công nhân.
- Công suất: 3 (sản phẩm/ngày).
- Khí thải đưa vào hệ thống gồm 2 nguồn thải:
 Từ lò đốt
 Từ chụp hút khu vực phân xưởng
1. THÔNG SỐ CỦA LÒ ĐỐT:
Than cám có thành phần % về khối lượng như bảng.
Thành phần

C

H

O

N

S

% Khối lượng

67

4

3

8

6

Đốt cháy than bằng oxy với hệ số thừa khí là 1,5 (oxy chiếm 21% không khí khô, nito
chiếm 79% thể tích không khí khô). Độ ẩm của không khí là 0,15 mol H2O/mol không khí
khô. Không khí có thể tích phân tử là 0,024 m3/mol.
Mỗi ngày nhà máy sử dụng 9,9 tấn than để đốt lò trong một ngày.
* Nếu lượng bụi tạo thành được xác định theo công thức:
Mbụi(kg/kg nhiên liệu) = 10.a.A
Trong đó:
a: là hệ số tro bay (chọn a = 0,45)
A: là độ tro của nhiên liệu ( A = 12)
- Thành phần cỡ hạt bụi cho theo bảng:
Cỡ hạt

 m 
% Khối
lượng

0-5

5-10

10-20

20-30

30-40

40-50

50-60

60-70

9,2

11,3

8,6

11,2

7,7

13,6

13,3

25,2

- Trọng lượng riêng của bụi là 2100 kg/m3.
- Độ nhớt của khí thải là 25,72.10-6 Pa.s.

GVHD: NGUYỄN XUÂN LAN

TRANG 1

SVTH: TRƯƠNG THÚY HÀ


PHẦN 1: XỬ LÝ KHÍ THẢI

- Trọng lượng riêng của khí thải là 1,2 kg/m3 (không khí có thể tích phân tử là 0,024
m3/mol).
2. KHU VỰC PHÂN XƯỞNG
Khu vực phân xưởng có sử dụng quạt gió với lưu lượng quạt bằng 55% lưu lượng khí
thải tạo thành từ lò đốt.
Thành phần ô nhiễm trong khí thải từ chụp hút theo bảng:
Thành phần ô nhiễm

H2 S

HCl

Nồng độ (mg/m3)

33,8

109,5

* Ống khói cao 13m (tính từ mặt đất) và nhiệt độ từ ống khói là 250℃.
(Giả sử đây là nguồn cao và không chịu ảnh hưởng từ các công trình xung quanh)

GVHD: NGUYỄN XUÂN LAN

TRANG 2

SVTH: TRƯƠNG THÚY HÀ


PHẦN 1: XỬ LÝ KHÍ THẢI

LỜI MỞ ĐẦU
Khí thải là khái niệm được nhắc tới khá nhiều trong nhiều thập kỷ gần đây khi tình
trạng biến đổi khi hậu toàn cầu ngày càng ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi trường sống
trên Trái Đất.
Một số liệu cho rằng: khí thải chính là sự thay đổi lớn trong thành phần của không khí.
Các thành phần này bao gồm: khói, bụi, hơi, hoặc các loại khí được thải vào không khí gây
nên sự tỏa mùi, hạn chế tầm nhìn xa, khiến tình trạng biến đổi khí hậu trở nên trầm trọng.
Các loại khí này có thể gây hại cho sức khỏe con người và các sinh vật sống trên Trái Đất.
Lại có tài liệu định nghĩa khí thải một cách ngắn gọn hơn khi cho rằng khí thải là hỗn
hợp các thành phần vật chất độc hại thải ra không khí từ hoạt động sản xuất công nghiệp
và sinh hoạt hàng ngày của con người.

Nguồn gốc hình thành khí thải:
Theo các chuyên gia, khí thải được hình thành từ rất nhiều nguyên nhân trong đó có
thể kể tới:
 Nguồn gốc tự nhiên: Khí thải được tạo ra từ các hoạt động của tự nhiên như: núi
lửa phun trào, cháy rừng…Tuy vậy chúng không tập trung ở một nơi mà phân bố
đồng đều trên khắp thế giới.
 Nguồn gốc từ hoạt động công nghiệp: Sản xuất công nghiệp được xem là nguồn
chính phát sinh khí thải vào không khí. Mỗi năm nghành công nghiệp đưa vào
không khí hàng trăm triệu mét khối khí thải độc hại như CO2, CO…và vô vàn
bụi than.
 Nguồn gốc phương tiện giao thông: Các loại động cơ của các phương tiện giao
thông cũng là một nguồn lớn tạo ra khí thải gây ô nhiễm không khí không bằng
hoạt động công nghiệp gây ra nhưng cũng ảnh hưởng không nhỏ tới môi trường
mà chúng ta đang sống.
 Khí thải từ sinh hoạt: Khí thải cũng có phát sinh từ hoạt động đun nấu, đốt rác…
hàng ngày.
Các biện pháp chung kiểm soát ô nhiêm không khí:
Để kiểm soát không khí từ các nguồn cố định, có thể áp dụng hoặc kết hợp đồng thời
các biện pháp như sau:
 Biện pháp kiểm soát tại nguồn
 Biện pháp phát tán, pha loãng vào khí quyển
 Biện pháp xử lý trước khi thải ra môi trường

GVHD: NGUYỄN XUÂN LAN

TRANG 3

SVTH: TRƯƠNG THÚY HÀ

PHẦN 1: XỬ LÝ KHÍ THẢI

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN THÔNG SỐ ĐẦU VÀO
1.1. XỬ LÝ SỐ LIỆU
1.1.1. Tính lượng sản phẩm cháy
Khối lượng than cám sử dụng cho lò đốt M = 9,9 tấn = 9900kg = 9900000 gam
Bảng 1-1. Thành phần khối lượng của than cám

Tên thành
phần

% Khối lượng

Số mol nguyên tử

Khối lượng (kg)

(mol)

C

67

6633

552,75

H

4

396

396

O

3

297

18,56

N

8

792

56,57

S

6

594

18,56

A

12

1188

K

1,5

- Các phản ứng xẩy ra dạng đơn giản:

C + O2  CO2
S + O 2  SO 2
4H + O2  2H 2O
4N +

7
O2  NO + 3NO2
2

- Số mol oxi cần thiết cho sự cháy:

n O2lt  n c  n s 

nH 7
396 7
 n N  552,75  18,56 
 56,57  719,8 (kmol)
4 8
4

8

- Số mol oxi không khí lý thuyết cần thiết cho quá trình cháy:

n o2kklt  n o2lt 

n o2than
2

 719,8 

18,56
 710,52 (kmol)
2

- Số mol không khí khô lý thuyết cần thiết cho quá trình cháy:

GVHD: NGUYỄN XUÂN LAN

TRANG 4

SVTH: TRƯƠNG THÚY HÀ


PHẦN 1: XỬ LÝ KHÍ THẢI

n kklt 

n o2kklt
%o2



710,52
 3383, 42 (kmol)
21%

- Số mol không khí khô thực tế cần:

n kkk  k  n kklt  1,5  3383, 42  5075,13 (kmol)
- Số mol H2O trong không khí:

n H2Okk  W  n kkk  1,5 104  5076,13  0,76 (kmol)
1.1.2. Tính sản phẩm cháy tạo thành theo mol:
Sản phẩm cháy gồm có: CO2, H2O (bao gồm H2O tạo ra trong quá trình cháy và H2O
của không khí), N2, O2dư, NO, NO2.
- Số mol của CO2:

n co2  n c  552,75 (kmol)
- Số mol của SO2:

nSO2  n S  18,56 (kmol)
- Số mol của H2O:


Số mol của H2O tạo ra trong quá trình đốt nhiên liệu:

n H2Opu 

n H 396


 198 (kmol)
2
2

 Số mol của H2O trong không khí:

n H2Okk  0,76 (kmol)
Vậy: n H2O =198+0,76=198,76 (kmol)
- Số mol của N2:

n N2kk  (1- %O2 )  n kkk  (1- 21%)  5075,13  4009,35 (kmol)
- Số mol của NO2:

n NO2 

3n N 3  56,57

 42, 42 (kmol)
4
4

- Số mol của NO:

GVHD: NGUYỄN XUÂN LAN

TRANG 5

SVTH: TRƯƠNG THÚY HÀ

PHẦN 1: XỬ LÝ KHÍ THẢI

n NO 

n N 56,57

 14,14 (kmol)
4
4

- Số mol của O2 dư:
n O2du = (k-1)  n O2lt =(1,5-1)  719,8=359,9 (kmol)

Vậy tổng số mol sản phẩm cháy là:

 spc  n

CO2

 n H2O  n N2  n O2du  n NO  n NO2

 552,75  18,56  198,76  359,9  14,14  42, 42
 1186,53 (kmol)  1186530 (mol)
- Thể tích sản phẩm cháy:
Vspc   molspc  Vptkk  1186530  0,024  28476,72 (m 3 )

1.1.3. Xác định thành phần bụi
- Khối lượng bụi:

Mbôi  10  a  A  10  0,45 12  54 (kg/kg nhiên liệu)
- Lượng bụi:

mb 

54  9,9 1000
 22275  kg / h 
24

- Lưu lượng khí thải:

Q

Vspc
t



28476,72
 1186,5 (m3 / h)
24

- Nồng độ bụi là:

Cb 

mb 22275

 18,7  kg / m3   18700000  mg / m3 
Q 1186,5

- Lượng bụi phát sinh trong một ngày:

Mlb 9900  54

 450  kg / m3   450000000(mg / m3 )
Q
1186,5

1.1.4. Khu vực phân xưởng
- Thể tích bụi:

GVHD: NGUYỄN XUÂN LAN

TRANG 6

SVTH: TRƯƠNG THÚY HÀ


PHẦN 1: XỬ LÝ KHÍ THẢI

Vbôi 

mbôi
träng l­îng riªng cña bôi



22275
 10,6  m3 

2100

- Lưu lượng từ lò đốt:
Qld  Vspc  Vbôi  28476,72  10,6  28487,32 (m 3 / ng)

- Lưu lượng từ phân xưởng:
Q px  Qld  0,55  28487,32  0,55  15668 (m 3 / ng)

(Trong đó 0,55 là lưu lượng quạt so với lưu lượng khí thải tạo thành từ lò đốt)
- Tổng lưu lượng khí thải cần xử lý trong một ngày

Q  Q

ld

 Q px  28487,32  15668  44155 (m3 / ng)  1839,8 (m 3 / h)

Lấy Q  1840 (m3 / h)
Bảng 1-2. Thành phần của khí thải từ phân xưởng

Hàm lượng trong khí

Khối lượng trong một

thải (mg/m3)

ngày (mg)

HCl

109,5

675200,54

H2S

33,8

208418,06

Thành phần

1.1.5. 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.
Nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất vô cơ trong khí thải công nghiệp được
tính theo công thức sau:

Cmax  C  Kp  K v
Trong đó:
Cmax: Là nồng độ tối đa cho phép đối với hạt bụi và các chất vô cơ trong khí
thải công nghiệp (mg/m3).
C: Nồng độ bụi và các chất vô cơ theo cột B_QCVN 19-2019/BTNMT.

GVHD: NGUYỄN XUÂN LAN

TRANG 7

SVTH: TRƯƠNG THÚY HÀ

PHẦN 1: XỬ LÝ KHÍ THẢI

Kp: Hệ số lưu lượng nguồn thải Kp= 1 (vì lưu lượng của nhà máy Q < 20000
m3/h, mục 2.3_QCVN 19-2009/BTNMT).
Kv: Hệ số vùng, Kv = 0,8 (nội thành, đô thị loại II, III, IV; vùng ngoại thành
đô thị đặc biệt, đô thị đặc biệt có khoảng cách đến ranh giới nội thành
lớn hơn hoặc bằng 02km; cơ sở sản xuất công nghiệp, chế biến, kinh
doanh, dịch vụ và các hoạt động công nghiệp khác có khoảng cách đến
ranh giới khu vực này dưới 02km.
Bảng 1-3. Nồng độ tối đa cho phép đối với hạt bụi và các chất vô cơ
trong khí thải công nghiệp

C (mg/Nm3) – cột B

Cmax (mg/Nm3)

STT

Thành phần

1

Bụi

200

160

2

SO2

500

400

3

H2S

7,5

6

4

HCl

50

40

QCVN 19/2009

1.1.6. Tính toán nồng độ đầu vào của khí thải.
Theo QCVN 19:2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp
đối với bụi và các chất vô cơ. Nồng độ của khí thải đều được tính toán theo đơn vị:

mg / N3 (25o C, 760 mmHg).

Nồng độ chất thải đầu vào:

CSO2 
CBui

n SO2  64 106
Q

18,56  64 106

 68355,056 (mg/m3 )
17377,5

mBui 106 5346 106


 307639,188 (mg/m3 )
Q
17377,5

CHCl  109,5 (mg/Nm3 )
CH2S  33,8 (mg/Nm3 )
Theo số liệu đầu vào, nồng độ các chất vô cơ (C1) tại miệng ống khói có nhiệt độ là
250oC, nhưng nồng độ các chất vô cơ tối đa cho phép (Cmax) ở nhiệt độ 25oC. Vậy nên
trước khi so sánh nồng độ với quy chuẩn ta cần quy đổi: C1 (250o C)  C2 (25o C)

GVHD: NGUYỄN XUÂN LAN

TRANG 8

SVTH: TRƯƠNG THÚY HÀ


PHẦN 1: XỬ LÝ KHÍ THẢI

Đây là trường hợp điều kiện đẳng áp với:

p1  p 2  760 mmHg
t1  250o C  T1  523o F
t 2  25o C  T1  298o F
Từ phương trình trạng thái khí lý tưởng: PV  nRT

C2  C1 

T1
523
 C1 
T2
298

Trong đó:

C1 ,T1 : Là nồng độ các thành phần trong khí thải ( mg / m3 ) ở nhiệt độ tuyệt
đối, T1  523o F .

C2 ,T2 : Là nồng độ các thành phần trong khí thải ( mg / m3 ) ở nhiệt độ tuyệt
đối, T2  298o F .
Bảng 1-4. Nồng độ các thành phần trong khói thải

STT

Thành
phần

C25o C

C250o C

Cmax

 mg / Nm   mg / Nm   mg / Nm 
3

3

3

Kết luận

1

Bụi

307639,188

539917,09

160

Vượt QC ~ 3374 lần

2

SO2

68355,056

119965,41

400

Vượt QC ~ 300 lần

3

H2S

33,8

59,32

6

Vượt QC ~ 10 lần

4

HCl

109,5

192,17

40

Vượt QC ~ 4,8 lần

 Kết luận: Cần phải xử lý: SO 2 ; HCl; H 2S; Bôi.
1.1.7. Tính toán lan truyền ô nhiễm
 Xác định nguồn thải là nguồn cao hay thấp
Ống khói cao 13m (tính từ mặt đất)_giả sử đây là nguồn thải cao và không chịu ảnh
hưởng từ các công trình xung quanh.
Theo Davidson W.F2 độ cao nâng của luồng khói.

GVHD: NGUYỄN XUÂN LAN

TRANG 9

SVTH: TRƯƠNG THÚY HÀ


PHẦN 1: XỬ LÝ KHÍ THẢI


T
w
h  D     1 
 ,m (công thức 3.39 trang 92_Trần Ngọc Chấn)
T
u

kh


1,4

Trong đó:
D- đường kính miệng ống khói, D = 1,5 m
w- vận tốc ban đầu của luồng khói tại miệng ống khói, m/s.

w

L
0,5

 0, 28 (m/s)
2
 D
3,14 1,52
4
4

Tra QCVN 02:2009/BXD ta có:
Nhiệt độ không khí trung bình năm là 23,1oC = 296,1oK
Tại Gia Lai, chọn tháng 5 => uo= 3,5 m/s
Khí quyển trung tính cấp D, độ gồ gề là 0,01 => n= 0,12
Theo công thức 2.35, trang 69_Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải tập 1
n

 z
 13 

u z  u o    3,5   
 10 
 10 

0,12

 3,6 (m/s)

Tkhói – nhiệt độ tuyệt đối của khói tại miệng ống khói, K
T - chênh lệch nhiệt độ giữa khói và không khí xung quanh, độ C hoặc độ K
1,4

 0,28 
 (250  273)  (25  273) 
h  1,5  
 1 
 =0,06 ,m

250  273


 3,6 
Ta có: Hhq  Hok  h  13  0,06  13,06 m
=> đây là nguồn thải cao.
 Tính toán khuếch tán chất ô nhiễm từ nguồn điểm cao
Giả sử khu dân cư cách nhà máy 100m => x = 100m
Chọn hệ trục tạo độ Oxyz
Gốc O trung với chân ống khói trên mặt đất cách nguồn 100m
=> x=100m, y = 0, z = 0.

GVHD: NGUYỄN XUÂN LAN

TRANG 10

SVTH: TRƯƠNG THÚY HÀ


PHẦN 1: XỬ LÝ KHÍ THẢI

Chiều cao ống khói là 13m.
Giả sử đường kính ống khói D = 1,5m
Tra QCVN 02:2009/BXD ta có:
Nhiệt độ không khí trung bình năm là 23,1 độ C = 296,1oK
Tại Gia Lai, chọn tháng 5 => uo= 3,5 (m/s)
z
u  u0   
 z1 

n

Trong đó:
z1- độ cao đặt máy quan trắc z1=10 m
z- độ cao cần xác định vận tốc gió z = 10 +13=23m.
Giả sử độ gồ gề z0= 0,01m, chiều cao hiệu quả H = 15m
Cấp ổn định của khí quyển là D => số mũ n= 0,12
Vận tốc gió tại độ cao z=23m
Tra hình 2.12 => dz= 5 (m).
Tải lượng chất ô nhiễm: M  L  C (g/s)

L  0,5  m3 / s 

MSO2  L  CSO2  22,8  g / s 
M HCL  L  CHCL  1,872  g / s 
M H2S  L  CH2S  114, 4  g / s 
Theo công thức Gauss cải tiến:

  y2
(z  h) 2  
 exp   

 0,85  g / m3 
2
2 
2  dy  dz
2dz  
  2dy
  y2
m HCL
(z  h) 2  
CHCL 
 exp   

 0,01 g / m3 
2
2 
2  dy  dz
2dz  
  2dy
m H2S
  y2
(z  h) 2  

C H 2S 
 exp   

 4, 24  g / m3 
2
2 
2  dy  dz
2dz  
  2dy

CSO2 

mSO2

GVHD: NGUYỄN XUÂN LAN

TRANG 11

SVTH: TRƯƠNG THÚY HÀ


PHẦN 1: XỬ LÝ KHÍ THẢI

 Kết luận: Vậy tại điểm có nồng độ cực đại trên mặt đất thì tất cả các khí thải ra đều
đạt chuẩn.
1.2. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
1.2.1. Đối với bụi.
1.2.1.1. Buồng lắng bụi
Nguyên lý: Khi dòng khí chứa bụi 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.
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 được giữ lại đó mà không
bị khí mang theo.

Hình 1.1. Buồng lắng bụi
Ưu điểm:
 Chi phí đầu tư ban đầu thấp, dễ vận hành.
 Cấu tạo đơn giản.
 Tổn thất áp suất qua thiết bị thấp.
 Buồng lắng bụi làm việc tốt với khí có nhiệt độ cao cũng như môi trường
ăn mò.
Nhược điểm:
- Phải làm sạch thủ công định kỳ.
- Cồng kềnh, chiếm nhiều diện tích, cần có không gian lớn khi lắp đặt.

GVHD: NGUYỄN XUÂN LAN

TRANG 12

SVTH: TRƯƠNG THÚY HÀ


PHẦN 1: XỬ LÝ KHÍ THẢI

- Chỉ tách được bụi thô.
- Không thể thu được độ bám dính và dính ướt.
1.2.1.2. Xyclon.
Nguyên lý: Tách bụi bằng lực ly tâm. Xyclon là thiết bị hình trụ tròn có miệng dẫn khí

vào ở phía trên. Không khí vào xyclon sẽ chảy xoáy theo hình xoắn ốc dọc bề mặt 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 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. Ơ đó, hạt bụi đi qua thiết
bị xả đi ra ngoài.
Cấu tạo:

Hình 1.2. Thiết bị Xylon
Ưu điểm:
 Có thể làm việc ở nhiệt độ cao, đến 500oC.
 Vận tốc khí làm việc lớn (2,2 – 5m/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, sữa chữa thấp.

GVHD: NGUYỄN XUÂN LAN

TRANG 13

SVTH: TRƯƠNG THÚY HÀ


PHẦN 1: XỬ LÝ KHÍ THẢI

 Có thể làm việc ở điều kiện và nhiệt độ áp suất khác nhau.
 Tách bụi có đường kính δ < 20μm.

Nhược điểm:
- Không thể thu hồi được bụi có kết dính.
- Tổn thất áp suất lớn.
- Hiệu quả lọc bụi giảm khi kích thước hạt bụi < 5μm.
1.2.1.3. Thiết bị lọc bụi tĩnh điện
Nguyên lý: Dòng hỗn hợp khí bụi đi qua thiết bị, dưới tác dụng của điện trường sinh
ra một dòng điện một chiều, các hạt bụi sẽ tích điện và chuyển về điện cực trái dấu, trung
hòa bám tại đó và tách ra khỏi dòng khí. Định kì dùng vộ gõ để tách khỏi điện cực. Hay
bụi được tách ra khỏi dòng khí nhờ lực tĩnh điện.
Ưu điểm:
 Hiệu suất tách bụi cao > 99%
 Tách được bụi có kích thước nhỏ.
 Tổn thất áp suất thấp.
 Có thể làm việc ở nhiệt độ và áp suất cao hay trong môi trường chân không.
 Dễ điều khiển và tự động hóa.
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.
1.2.2. Đối với khí.
Lựa chọn phương pháp xử lý khí
 Phương pháp hấp thụ:
Hấp thụ là quá trình truyền khối mà ở đó các phân tử chất khí chuyển dịch và hòa tan
vào pha lỏng. Sự hòa tan có thể diễn ra đồng thời với một phản ứng hóa học giữa các hợp
phần giữa pha khí và pha lỏng hoặc không có phản ứng hóa học. Truyền khối thực chất là
một quá trình khuếch tán mà ở đó chất khí ô nhiễm dịch chuyển từ trạng thái có nồng độ
cao hơn đến trạng thái có nồng độ thấp hơn. Việc khử chất khí ô nhiễm diễn ra theo 3 giai
đoạn:
 Giai đoạn 1: Khuếch tán chất khí ô nhiễm đến bề mặt chất lỏng.

GVHD: NGUYỄN XUÂN LAN

TRANG 14

SVTH: TRƯƠNG THÚY HÀ


PHẦN 1: XỬ LÝ KHÍ THẢI

 Giai đoạn 2: Truyền ngang bề mặt tiếp xúc pha khí/ lỏng (hòa tan)
 Giai đoạn 3: Khuếch tán chất khí hòa tan từ 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 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.
Lựa chọn tháp hấp thụ có chứa dung dịch Ca(OH)2 đối với khí H2S,HCl; SO2
PTHH:
2HCl  Ca(OH) 2  2H 2O  CaCl 2
2H 2S  Ca(OH) 2  Ca(HS) 2  2H 2O
SO 2  Ca(OH) 2  CaSO3  H 2O

GVHD: NGUYỄN XUÂN LAN

TRANG 15

SVTH: TRƯƠNG THÚY HÀ


PHẦN 1: XỬ LÝ KHÍ THẢI

CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
2.1. PHƯƠNG ÁN 1

Khí thải chứa bụi

Buồng lắng bụi

Xyclon

Lọc bụi tĩnh điện

Hấp thụ
bằng dung

Tháp hấp thụ khí HCl,

dịch

H2S, SO2

Ca(OH)2

Khí thải đầu ra đạt TCVN 19:2009/BTNMT
Chú thích:
Đường hóa chất
Đường khí thải

GVHD: NGUYỄN XUÂN LAN

TRANG 16

SVTH: TRƯƠNG THÚY HÀ


PHẦN 1: XỬ LÝ KHÍ THẢI

Thuyết minh dây chuyền công nghệ:
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 được giữ lại trong buồng lắng.Nhờ tác dụng của
lực hấp dẫn làm cho các hạt bụi 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. 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 tĩnh điện 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 Ca(OH)2, 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.

GVHD: NGUYỄN XUÂN LAN

TRANG 17

SVTH: TRƯƠNG THÚY HÀ


PHẦN 1: XỬ LÝ KHÍ THẢI

2.2. PHƯƠNG ÁN 2

Khí thải chứa bụi

Buồng lắng bụi

Lọc bụi kiểu lá lách

Lọc tĩnh điện

Hấp thụ bằng dung
dịch Na2CO3

Tháp hấp thụ khí

HCl, H2s

Hấp thụ bằng than
Tháp hấp thụ

hoạt tính

khí SO2

Khí thải đầu ra đạt TCVN 19:2009/BTNMT

GVHD: NGUYỄN XUÂN LAN

TRANG 18

SVTH: TRƯƠNG THÚY HÀ


PHẦN 1: XỬ LÝ KHÍ THẢI

Thuyết minh dây chuyền công nghệ:
Dòng khí sẽ được thu vào hệ thống xử lý đi qua buồng lắng bụi, tại đây những
hạt bụi có kích thước sẽ được giữ lại. Sau đó bụi lắng xuống thùng chứa bụi và
được xả ra ngoài bằng ống xả. Khí thải sẽ tiếp tục đi qua thiết bị lọc kiểu lá lách,
thiết bị này có sử dụng các song chắn đặt song song và chéo góc với chuyển động
ban đầu của dòng khí.Nhờ có sự thay đổi hướng chuyển động đột ngột bụi sẽ được
dồn lại ở ống thoát và được xả vào thùng chứa và sẽ được thu ra ngoài định kỳ.. Khí
sau đó thoát ra ngoài từ đáy thiết bị lọc bụi t tiếp tục qua lọc bụi tĩnh điện dưới tác
dụng của điện trường để xử lý các hạt bụi nhỏ hơn.
Khí thải chứa SO2, H2S,HCl, sẽ được đưa vào tháp hấp thụ có chứa Na2CO3

đối với khí H2S,HCl và tháp hấp thụ có chứa than hoạt tính đối với khí SO2 để xử
lý trước khi thải ra môi trường.
So sánh 2 phương án xử lý:
Phương án 1

Phương án 2

Không cần thiết xử lý riêng SO2

Phải chia ra 2 loại xử lý khí

 Kết luận: Lựa chọn phương án xử lý 1.

GVHD: NGUYỄN XUÂN LAN

TRANG 19

SVTH: TRƯƠNG THÚY HÀ


PHẦN 1: XỬ LÝ KHÍ THẢI

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XỬ LÝ BỤI
3.1. TÍNH TOÁN BUỒNG LẮNG BỤI.
Bảng 3-1. Các thông số đầu vào buồng lắng bụi

Các đại lượng

Đơn vị

Số liệu

m3/s

0,5

mg/Nm3

539917,09

Khối lượng riêng của bụi

kg/m3

2100

Khối lượng riêng của khí thải

kg/m3

1,2

Độ nhớt của không khí ở 0oC

Pa.s

25,72.10-6

Lưu lượng
Nồng độ bụi ban đầu

Bảng 3-2. Thành phần cỡ hạt bụi

Cỡ hạt
(𝝁𝒎)
% khối
lượng

0-5

5 - 10

9,2

11,3

10 -20 20 - 30 30 - 40 40 - 50 50 - 60 60 - 70
8,6

11,2

7,7

13,6

13,3

25,2

3.1.1. Hiệu suất xử lý bụi cần đạt để xử lý đạt quy chuẩn:



C v  Cr
 100 (%)
Cv

Trong đó:


 : Hiệu suất tối thiểu để xử lý từng chỉ tiêu.



C v : Hàm lượng chất X trong hỗn hợp khí thải vào (mg/l) ở 25oC.



Cr : Hàm lượng chất X trong hỗn hợp khí thải ra (mg/l) theo

QCVN 19:2009/BTNMT.

Vậy:  

GVHD: NGUYỄN XUÂN LAN

539917, 09  160
 100  99,9%
539917, 09

TRANG 20

SVTH: TRƯƠNG THÚY HÀ


PHẦN 1: XỬ LÝ KHÍ THẢI

3.1.2. Tính toán kích thước buồng lắng bụi:
 Lựa chọn thiết bị buồng lắng để xử lý bụi.
Dựa vào giải phân cấp cỡ hạt bụi trên, Chọn đường kính giới hạn của hạt bụi:

min  50m nghĩa là buồng lắng có thể lọc toàn bộ cỡ hạt d  50m .
18    L
(b  k)  g  B  l

Với min 

(Sách Kỹ thuật xử lý khí thải_ĐH Tài Nguyên và

Môi Trường Hà Nội_trang 86).
Trong đó:


 : Là độ nhớt của khí thải ở 250oC.

Hệ số độ nhớt động lực của khí thải ở 250oC, tính theo công thức gần đúng của
3

Sutherland:  toc

387  273  t  2

  t oc 

 (Sách Kỹ thuật xử lý khí thải_ĐH Tài Nguyên
387  t  273 

và Môi Trường Hà Nội_trang ).
Ta được:

250o c

387
 273  250 
 25,72 10


387  250  250 

3/2

6

 4,72 105 (Pa.s)



L : Lưu lượng khí thải, L  0,5 (m3 / s)



b : Trọng lượng riêng của bụi b  2100 (kg / m3 )



l : Chiều dài buồng lắng (m)

 B: Chiều rộng buồng lắng (m)
 G: Gia tốc trọng trường,
 Chọn 2 buồng lắng đặt song song và một buồng lắng bụi dự phòng
Lưu lượng để tính toán của 1 buồng hoạt động là:

L1 

L 0,5

 0, 25 (m3 / s)
2
2

 Tính toán cho một buồng lắng
Giả sử: min  50m

GVHD: NGUYỄN XUÂN LAN

TRANG 21

SVTH: TRƯƠNG THÚY HÀ