ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
1 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
MỤC LỤC
2 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s 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
2
S, HF, CO, CO
2
, NO
x
,…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.

S 30
NO
2
2183
Cl 66
- Khối lượng riêng của bụi : 3000 kg/m
3
Cỡ hạt m ( % )
0-5 5-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-70
11 7 11 14 11 9 21 16
- Nhiệt độ khí thải tại miệng ống khói :110
o
C
- Nhiệt độ môi trường : 25
o
C
1.2. Xử lý số liệu
a. 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
C
max
= C K
p
K
v
Trong đó:
+ C
max
: Nồng độ tối đa cho phép đối với hạt bụi và các chất vô cơ trong khí

max
( mg/Nm
3
)
Bụi
200 180
SO
2
500 450
CO
1000 900
H
2
S
7,5 6,75
NO
2
850 765
Cl
10 9
b. 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 110
o
C, nhưng nồng độ các chất vô cơ tối đa cho phép (C
max
) ở
nhiệt độ 25

2
= 25
o
C T
2
= 298
o
C
Từ phương trình trạng thái khí lý tưởng : PV = nRT
Trong đó :
C
1
, T
1
: Nồng độ của các thành phần trong khí thải (mg / m
3
) ở nhiệt
độ tuyệt đối T
1
= 383
o
F
C
2
, T
2
: Nồng độ của các thành phần trong khí thải (mg/Nm
3
) ở nhiệt
độ tuyệt đối T

2163 450 Vượt QC 4,8 lần
3
CO 7795
10018,4 900 Vượt QC 11,1 lần
4
H
2
S 30
38,55 6,75 Vượt QC 5,71lần
5
NO
2
2183
2805,66 765 Vượt QC 3,67 lần
6
Cl 66
84,64 9 Vượt QC 9,4 lần
- Nhận xét: Dựa vào bảng số liệu  Những chỉ tiêu cần xử lý trước khi xả thải ra
ngoài môi trường là : Bụi, SO
2
, CO, H
2
S, NO
2
, Cl.
- Hiệu suất tối thiểu để xử lý các chỉ tiêu
Trong đó:
η :Hiệu suất tối thiểu để xử lý từng chỉ tiêu
: Hàm lượng chất X trong hỗn hợp khí thải vào (mg/m
3

Cl 66 9 86,36
1.3. 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
• Xét nhà máy A:
Ta có: b
A
= 10 (m) < 2,5h
A
= 2,5 5 = 12,5 (m)  Nhà máy A là tòa nhà hẹp
l
A
= 60 (m) > 10h
A
= 10 5 = 50 (m)  Nhà máy A là tòa nhà dài
 Nhà máy A là tòa nhà hẹp, dài
• Xét khu dân cư B
Ta có: b
B
=110 (m) > 2,5h
B
= 2,5 10 = 25 (m) Khu dân cư B là khu dân
cư rộng
l
B
= 120 > 10h
B
= 10 10 = 100 (m)  Khu dân cư B là khu dân cư
dài.
 Khu dân cư B là khu dân cư rộng,dài.

: vận tốc gió, m/s
T
k
: nhiệt độ tuyệt đối của khói tại miệng ống khói, T
k
= 383K
: chênh lệch nhiệt độ giữa khói và nhiệt độ xung quanh
= T
k
– T
xq
= 110 – 25 =85
o
C
- Vận tốc ban đầu của luồng khói tại miệng ống khói là :
= = = 3,93 (m/s)
- Vận tốc gió tại miệng ống khói là : = = 1= 1,08(m/s)
Trong đó: :vận tốc gió tại độ cao z (z= 19m ),m/s
: vận tốc gió tại độ cao đặt máy quan trắc (z
1
= 10m), = 1 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 = 11,18(m)
• Độ cao hiệu quả của nguồn thải là: H
hq
= H
ô
+ = 19 + 11,18 = 30,18 (m)

SO
2
1 năm 50
QCVN 05:2009/
BTNMT
H
2
S 1h 42
QCVN
06:2009/BTNMT
CO 24h 5000
QCVN 05:2009/
BTNMT
NO
2
24h 100
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 :
C
max
= ,

10 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
nên chọn x= 100m. Do vậy nồng độ chất ô nhiễm tại 3 điểm đầu,
giữa, cuối trên nóc nhà B là như nhau:
C = = exp = 6,29 .10
-8
( g/m
3
) = 0,063 ( /m
3
)
So sánh với QCVN 05: 2009/BTNMT Quy chuẩn này quy định nồng độ tối đa cho
phép của một số chất độc hại trong không khí xung quanh.
 C = 0,063 (/m
3
) < 30 /m
3

Vậy với nồng độ của Clo trong khí thải tại nhà A đạt QCVN 09:2009 / BTNMT thì
khi khuếch tán đến nhà B đạt QCVN 06:2009/BTNMT
Tính toán tương tự đối với các khí còn lại : SO
2
, H
2
S, CO,NO
2

Bảng tính toán :
Thành phần C(/m

3
15000
11 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
Độ ẩm % 55
Khối lượng riêng của bụi kg/m
3
3000
Khối lượng riêng của khí thải kg/m
3
1,2
Độ nhớt của không khí ở 0
o
C kg/m.s 17,7.10
-6
Thành phần bụi của khí thải từ nhà máy thải ra là:
- Bụi có đường kính 0- 5µm chiếm: 11%
- Bụi có đường kính 5-10µm chiếm: 7%
- Bụi có đường kính 10-20µm chiếm: 11%
- Bụi có đường kính 20-30µm chiếm: 14%
- Bụi có đường kính 30-40µm chiếm: 11%
- Bụi có đường kính 40-50µm chiếm: 9%
- Bụi có đường kính 50-60µm chiếm: 21%
- Bụi có đường kính 60-70µm chiếm: 16%
Nhiệt độ khí thải là t = 110
o
C
Khối lượng riêng của bụi: ρ
b

+ Nguyên lý hoạt động: Dòng khí nhiễm bụi được đưa vào phần trên của
xyclon. Thân xyclon thường là hình trụ có đáy là chop cụt. Ống khí bẩn vào
thường có dạng khối chữ nhật, được bố trí theo phương tiếp tuyến với thân
xyclon. Khí vào xyclon thực hiện chuyển động xoắn ốc, dịch chuyển xuống
dưới và hình thành dòng xoáy ngoài. Lúc đó, các hạt bụi, dưới tác dụng củ
aluwjc ly tâm văng vào thành xyclon. Tiến gần đáy chop, dòng khí bắt đầu quay
ngược trở lại và chuyển động lên trên hình thành dòng xoắn trong. Các hạt bụi
văng đến thành, dịch chuyển xuống dưới nhờ lực đẩy của dòng xoáy và trọng
lực và từ đói ra khỏi xyclon, qua ống xả bụi. Khí sạch sau khí xử lý được đưa ra
ở phía trên đỉnh thiết bị bởi ống trụ tâm
+ Ưu điểm:
13 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
- Không có phần chuyển động nên tăng độ bền của thiết bị
- Có thể làm việc ở nhiệt độ cao ( đến 500
0
C )
- Thu hồi bụi ở dạng khô
- Trở lực hầu như cố định và không lớn (250-1500) N/m
- Làm việc cở áp suất cao
- Năng suất cao,rẻ
- Có khả năng thu hồi vật liệu mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt
xyclon
- Hiệu suất không phụ thuộc sự thay đổi nồng độ bụi
- Chế tạo đơn giản
+ Nhược điểm
- Hiệu quả vận hành kém khi bụi có kích thước nhỏ hơn 5 µm
- Không thể thu hồi bụi kết dính
2.1.3. Tính toán Xyclon


1,388
2,5
F = =
0,552 ( m
2
)
( Theo giáo trình “ Xử lý khí thải” của Th.s Lâm Vĩnh Sơn)
b) Đường kính của Cyclon
14 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
1.388
0,785 0,785 2.5
k
q
Q
D
ω
= =
× ×
= 0,841 ( m ) Chọn D = 0,85 m
c) Vận tốc thực tế của dòng khí trong Cyclon
2 2
0.552
0,785 0,785 1 0.85
k
tt
Q
v

= 2,5.D = 2125 mm
 Chiều cao thiết bị Cyclon : H = 5.D = 5.850 = 4125 mm
 Hệ số trở lực
ς
=250 N/m
2

( Chương 6, trang 39, giáo trình xử lý khí thải của Th.s
Lâm Vĩnh Sơn )
e) Xác định đường kính giới hạn của hạt bụi
Đường kính giới hạn của hạt bụi được tính theo công thức:
=
Trong đó :
- : là đường kính giới hạn của hạt bụi ( m )
- : là hệ số nhớt động học của bụi
15 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN

3/2
0
387 273
387 273
t
t
µ µ
+
 
= ×
 ÷

/2 = 0,2125 m
- : là khối lượng riêng của bụi , = 3000 kg/m
3
- V
E
: là vận tốc của khí ở ống dẫn vào Cyclon
V
E
= = = 25,61 ( m/s )
- n : Số vòng quay của dòng khí bên trong Cyclon
n = = = 12,8 ( vòng/s )
Thay các số liệu vào công thức ta có :
=
=
5
3 2 2 2
4,5 22,22 10 1,388 0,425
ln
3,14 3000(0,425 0,2125 ) 12,8 0,85 0,2125
−
× × ×
 
 ÷
× − × ×
 
= 7,4 10
-6
( m ) = 7,4 ( µm )
f) Hiệu quả lọc theo cỡ hạt của Cyclon
2

( )
2 2
3 2
5
0, 425 0, 2125
4 3000
3,14 12,8 0.85 25268879661
9 22, 22 10 1,388
α
−
−
= − × × × × × = −
×
• Kết quả tính toán hiệu quả lọc theo cỡ hạt thể hiện trong bảng sau
16 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
Đường
kính cỡ hạt
bụi (µm)
2,5 7,5 15 25 35 45 55 65
2
1 exp( )
αδ
−
0,146 0,759 0,997 1 1 1 1 1
2
0
1 exp( )
αδ

%
19,4 100 100 100 100 100 100 100
Lượng bụi
còn lại sau
khi qua 5
đơn nguyên
Cyclon, g/m
3
0,043 0 0 0 0 0 0 0 0,043
Hiệu suất làm sạch của Cyclon
15 0,043
100 100 99,71%
15
v r
v
C C
C
η
 
−
−
 
= × = × =
 ÷
 ÷
 
 

 Đạt yêu cầu xử lý
17 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG

Chiều cao thùng chứa bụi (h
4
)
0,425 m
9
Chiều cao ống tâm có mặt bích (h
1
)
0,85 m
10
Chiều cao phần hình trụ (h
2
)
1,275 m
11
Chiều cao phần thân hình nón ( h
3
)
2,125 m
13
Chiều cao của thiết bị Cyclon (H)
4,25 m
18 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
2.2. Xử lý khí thải
2.2.1. Xử lý SO
2
bằng phương pháp hấp phụ


Hệ thống xử lý SO
2
bằng than hoạt tính có sơ đồ đơn giản và được áp
dụng cho nhiều ngành công nghiệp thải ra khí SO
2
khác nhau. Hệ thống này có ưu
điểm là có thể làm việc được với khí thải có nhiệt độ cao trên 100
0
C.
Nhược điểm của phương pháp này tùy thuộc vào quá trình hoàn
nguyên, quá trình này có thể làm tiêu hao nhiều vật liệu hấp phụ hoặc sản phẩm
thu hồi là khí SO
2
có nồng độ thấp có lẫn nhiều H
2
SO
4
19 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
20 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
2.2.1.2.Tính toán cân bằng vật chất
 Đầu vào :
- Nồng độ SO
2
đầu vào: = 2163 mg/m
3
= 2,163 g/m

0,0338
31,8
v
SO
v
C
k
y
= = =
1,063.10
-3
(mol SO
2
/mol khí)
-Tỷ số mol :
3
3
1,063.1
1 1,0
1
16
0
. 03
v
v
v
Y
y
y
−

1,03.10
-3
(kg CO/kg khí thải)
-Phần khối lượng đầu vào :
2
2
3
3 3
1,063.10
.
.28
.28 (1 1,063 ).29
. (1 )
1,063.10 .10
.
SO
v
v
SO kk
v v
M
M M
y
y
y y
−
− −
= = =
+ −
+ −

2
7,03.10
31,8
r
r
SO
C
k
y
−
= = =
2,21.10
-4
(mol SO
2
/mol hh khí)
- Tỷ số mol:
4
4
4
2,21
1 2,21
2,21.10
.10
.1
1
0
r
r
r

−
−
= = =
− −
2,134.10
-4
(kgSO
2
/kg khí thải)
-Phần khối lượng khí đầu ra:
2
2
4
4 4
2,21.10
2,
.
.28
.28 (1 2,21 ).29
. (1 ).
21.10 .10
SO
r
r
SO kk
r r
M
M M
y
y

−
= × = × =
- Lượng SO
2
đi vào tháp hấp phụ trong 1 giờ là:
.C 25000.2 54,075( / )163
v
CO v
m hQ kg= = =
-Lượng khí SO
2
đi ra khỏi tháp:
. 450.25000 11250000( / ) 11, 25( / )
CO
r r
m C Q mg h kg h
= = = =
-Lượng khí SO
2
bị hấp phụ trong 1 giờ là:
2
2 2
50,075 38,825(11, 25 / )
SO
ht v
SO SO r
m m k hm g= − = − =
2.2.1.3. Đường kính tháp và lượng than
- Chọn vận tốc khí đi vào tháp hấp phụ: ω
k

- Chiều cao phần tách lỏng H
c
và cách đáy H
đ
được chọn theo bảng sau, phụ
thuộc vào đường kính tháp
D H
c
(m) H
đ
(m)
1.0 – 1.8 0.8 2.0
2.0 – 2.6 1.0 2.5
2.8 – 4.0 1.2 3.0
(Trích tài liệu học tập Kỹ thuật xử lý khí thải - CBGD Dư Mỹ Lệ - Quá trình
hấp thụ)
- Ta có D = 2 m => H
c
= 1m và H
đ
= 2,5m
=>Chiều cao của tháp hấp phụ là : H= H
lv
+H
c
+H
đ
= 3+1+2,5=6,5 m
Chọn chiều cao tháp hấp phụ H=6,5 m
- Chọn số tầng vật liệu hấp phụ: 4. Chiều cao mỗi tầng là 0,6m

•
Tính bích
(Theo bảng XIII.27.trang 423 –STQTTB tập 2) có các thông số của bích như sau:
1.
Đường kính trong Dt = 2000mm
2.
Đường kính ngoài Dn= 2160mm
3.
Đường kính bulong db=M27mm
4.
Số bulong Z = 48 cái
5.
Chiều dày bích hbích= 40mm
•
Cửa tháp
Chọn cửa tháp với kịch thước 1x1 m cách tấm bích phía trên 1m
Các thông số thiết kế tháp hấp phụ
STT Các thông số thiết kế Đơn vị Giá trị
1 Đường kính tháp m 2
24 SVTH: PHÍ ĐỨC QUANG
ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GVHD: Th.s MAI QUANG
TUẤN
2 Chiều cao công tác m 3
3 Chiều cao tổng cộng tháp m 6,5
4 Chiều cao vật liệu đệm m 0,6
5 Số tầng vật liệu hấp phụ Tầng 4
6 Diện tích cửa tháp m
2
1
7