Đồ án khí thải

GVHD: Ths.Mai Quang Tuấn

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.
Giáo viên hướng dẫn

: MAI QUANG TUẤN

Sinh viên thực hiện

: DƯƠNG HỒNG NHUNG

Lớp

: LĐH4CM

Hà Nội, năm 2015
SVTH: Dương Hồng Nhung
Lớp LĐH4CM

11


Đồ án khí thải


SO2
2200

CO
200

H2S
5

NO2
1320

• Hàm lượng: 25 g/m3
• Khối lượng riêng: 0,025 kg/m3
• Dải phân cấp theo cỡ hạt (đơn vị đo ):
Cỡ hạt
0-5
5-10
10-20
Giá trị (%)
9
8
10
2- Thể hiện các nội dung nói trên vào :
-

20-30
7


Đồ án khí thải

GVHD: Ths.Mai Quang Tuấn

I.1 Xác định nguồn thải
 Xét nhà A
HA = 5m
bA = 30m > 2.5 × 5 = 12,5m => nhà rộng
lA = 60m > 10 × 5 = 50m

=> nhà rộng

 Xét nhà B.
HB = 10m
bB = 60m > 2,5 × 10 = 25 m

=> nhà rộng

lB = 110m > 10 × 10 = 100m => nhà rộng
 Gió thổi A → B :
 x1 = 47 m > 8 HA = 40 m => nhà độc lập
 Áp dụng công thức tính Hgh cho nhà rộng – độc lập ta có :
Hgh = 0,36 bz + 1,7 HA

= 15,7 m
Trong đó :
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)
l: chiều dài của nhà, chiều trục giao với hướng gió (m)

Ta có: Hhq = Hống + = 19 + 1,09 = 20,09 m
Ta thấy :

Hhq > Hgh

=>

Nguồn điểm cao.

I.2 Tính toán khuếch tán chất ô nhiễm khí thải ra môi trường
a) So sánh với QCVN 19/2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải
công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ
Giả thiết nguồn phát thải khí tại khu vực nông thôn với nhiệt độ khí thải là 70 0C và có
thành phần như sau :

SVTH: Dương Hồng Nhung
Lớp LĐH4CM

11


Đồ án khí thải

GVHD: Ths.Mai Quang Tuấn

Thành phần

Hàm lượng (mg/m3)

Bụi

theo bảng 3, Kv = 1,2
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 của bụi và các chất vô cơ quy định tạ mục 2.2, bảng 1
Nồng độ (C) của bụi và các chất vô cơ làm cơ sở tính toán nồng độ tối đa cho phép
trong khí thải công nghiệp:
Thành phần
Bụi
SO2
NO2
CO
H2 S
Giả sử điều kiện tính toán trong môi trường đẳng áp :

Thành phần

Cthải 70 (mg/m3)

Bụi
SO2
NO2

25000
2200
1320

SVTH: Dương Hồng Nhung
Lớp LĐH4CM



CO
H2S

200
5

1000
7,5

230
5,75

1200
9

 Cần xử lý bụi, NO2, SO2
b) So sánh với QCVN 05/2013/BTNMT và QCVN 06/2009/BTNMT
Theo QCVN 05/2013/ 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:

SO2

Thời gian
trung bình
1 năm

H2 S



QCVN 05:2013/ BTNMT

Bụi

1 năm

100
 Theo công thức của Bosanquet và Pearson:

QCVN 05:2013/ BTNMT

(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)
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

-

Trong điều kiện đẳng áp:
Mà C1V1 = C2V2 C1T1 = C2T2 hay
Trong đó:

SVTH: Dương Hồng Nhung
Lớp LĐH4CM

938,07
50
Không đạt
3
CO
278.10
74,25
85,346
10000
Đạt
3
H2S
6,94.10
1,85
2,1
42
Đạt
3
NO2
1833.10
489,6
562,73
40
Không đạt
Bụi
34,72.106 9273,36 10659,04
100
Không dạt
Khoảng cách từ nguồn (chân ống khói) đến vị trí có nồng độ cực đại C max trên mặt đất
o

Tại x = 1000 m ,= 76 ; = 56
Tại x = 2000m,= 146m, = 105

Sự thay đổi nồng độ theo nhiệt độ:
Ta có : PV= nRT
Trong điều kiện đẳng áp:
Mà C1V1 = C2V2 C1T1 = C2T2 hay C2 =
Trong đó:
C1 : nồng độ chất thải ở 25oC
T1 = 25oC = 298K
T2 = 70oC = 343K
C2 : nồng độ chất thải ở 70oC
• Nồng độ chất ô nhiễm cách nguồn 1000 m,=76m = 56m, u = 1,09m/s, Hhq =20,09
(m)
C = M.6,4.10-5

o
70

o

Chỉ tiêu

M(µg/s)

C
(µg/m3)

C25
(µg/m3)


117,31

Bụi

34,72.106

1933,21

2222,08

3

QCVN
05:2013/
BTNMT
C(µg/m3)

50
10000
40
100

QCVN
06:2009/
BTNMT
C(µg/m3)

42
-

(µg/m3)

SO2

3055,6.103

49,71

57,14

QCVN
05:2013/
BTNMT
C(µg/m3)
50

CO

278.103

4,5

5,2

10000

-

H2 S



Tổng bụi
564,86
34,72.106
II. XỬ LÝ BỤI
II.1 Đề xuất phương án xử lí bụi

o

QCVN
06:2009/
BTNMT
C(µg/m3)
-

Kết luận

Không đạt
Đạt
Đạt
Đạt
Không đạt

Ta có dải phân cấp theo cỡ hạt bụi như sau:

-

Cỡ hạt
0-5
5-10

Đồ án khí thải

GVHD: Ths.Mai Quang Tuấn

trong buồng lắng. Tiếp đó những hạt bụi có kích thước những hạt bụi có kích thước lớn
hơn sẽ được xử lý tiếp qua túi vải lọc bụi: Túi vải lọc bụi chỉ xử lý được những bụi. Cuối
cùng là xử lý khí SO2 và NO2 bằng cách hấp thụ.

II.2 Tính toán công trình chính trong hệ thống xử lý bụi
2.2.1 Thông số đầu vào
-

Lưu lượng nguồn thải: L = 5000 m3/h = 1,39 (m3/s)
Thành phần chất khí:

-

Thành phần

Hàm lượng (mg/m3)

Bụi

25000

SO2

2200

NO2

- C: nồng độ của bụi và các chất vô cơ quy định tạ mục 2.2, bảng 1
Nồng độ (C) của bụi và các chất vô cơ làm cơ sở tính toán nồng độ tối đa cho phép
trong khí thải công nghiệp:

SVTH: Dương Hồng Nhung
Lớp LĐH4CM

11


Đồ án khí thải

GVHD: Ths.Mai Quang Tuấn

Nồng độ C (mg/Nm3)
Cột B
200
500
850
1000
7,5

Thành phần
Bụi
SO2
NO2
CO
H2 S

Giả sử điều kiện tính toán trong môi trường đẳng áp :

2530
1518
230
5,75

240
600
1020
1200
9

Hiệu suất xử lý (Cthải 25 = C0)

Bảng nồng độ chất ô nhiễm ở nhiệt độ 250C (mg/ Nm3)

TT

Thông
số

Cmax(mg/Nm )

C0 ( mg/ Nm )

Hiệu suất xử
lý tối thiểu
(%)

1


-

SVTH: Dương Hồng Nhung
Lớp LĐH4CM

3

3

Kết luận
Vượt QC ~
120 lần
Vượt QC ~
4,2 lần

11


Đồ án khí thải

5

GVHD: Ths.Mai Quang Tuấn

NO2

1020

1518


-

Dải phân cấp cỡ hạt :

Đường
kính
cỡ hạt

0 – 5 5 – 10 10 – 20 20 – 30 30 – 40 40 – 50 50 – 60 60 – 70

δ (μm)
Phần
trăm
khối

9%

8%

10%

7%

22%

5%

23%

16%


(CT 6.1, trang 59, Ô nhiễm không khí & xử lý khí thải, Trần Ngọc Chấn tập 2)

-

 Kiểm tra lại kích thước buồng lắng:
Thời gian lưu của cỡ hạt bụi 40m và dòng khí thải bên trong buồng lắng:
(CT 6.2, trang 59, Ô nhiễm không khí & xử lý khí thải, Trần Ngọc Chấn tập 2)
- Đối với hạt bụi thì vận tốc rơi giới hạn tuân theo định luật Stokes
(CT 5.13, trang 14, Ô nhiễm không khí & xử lý khí thải, Trần Ngọc Chấn tập 2)
- Thời gian lắng của hạt bụi cỡ 40m là:
(CT 5.15, trang 17, Ô nhiễm không khí & xử lý khí thải, Trần Ngọc Chấn tập 2)
→ đảm bảo hạt bụi cỡ 40m được lắng hoàn toàn trong buồng lắng
 Vậy tiết diện đứng của buồng lắng bụi:
m2
 Thể tích làm việc của buồng lắng bụi:
7,19 m3
Tính :
=

(CT 6.4, trang 60, Ô nhiễm không khí & xử lý khí thải, Trần Ngọc Chấn tập 2)
Với:
- δmin: đường kính nhỏ nhất của hạt bụi mà buồng lắng có thể giữ lại được
- trọng lượng riêng của bụi = 2500 (kg/m3)
- µ: hệ số nhớt động lực của khí thải ở 70oC =
- ρ: khối lượng riêng của không khí ở 700C
SVTH: Dương Hồng Nhung
Lớp LĐH4CM

11


9

8

10

7

22

5

23

16

2,25

2

2,5

1,75

5,5

1,25

5,75


5,75

4

Hiệu suất lọc bụi của buồng lắng :
=> phải tiếp tục xử lí tiếp bằng thiết bị khác
Bảng các thông số thiết kế buồng lắng bụi
STT

Thông số thiết kế

Giá trị

Đơn vị

1

Chiều dài buồng lắng bụi

5,23

m

2

Chiều rộng buồng lắng bụi

2,5


Thể tích làm việc của buồng lắng bụi

7,19

m3

6

Số buồng lắng

1

2.2.3 Thiết bị lọc bụi túi vải
 Hiệu suất bề mặt lọc :
Vì t̊k = 70̊C nên ta chọn loại túi lọc làm bằng sợi bông
Chọn η = 90%
Năng suất lọc đơn vị của vải lọc bằng sợ bông (0,6 – 1,2) là q = 1 m 3/m2.phút = 0,017
m3/m2.s
 Tổng diện tích bề mặt lọc:
S = = = 90,85 m2
 Chọn ống lọc túi có kích thước:
Đường kính ống D = 400mm (Phạm vi 200 - 400mm)
SVTH: Dương Hồng Nhung
Lớp LĐH4CM

11


Đồ án khí thải


+ Chiều rộng: L = D × n2 + (n2 – 1) × d1 + 2 × d2
= 0,4 × 2 + (2 – 1) × 0,1 + 2 × 0,1= 1,1 m
+ Chiều cao thiết bị: H =H1 + H2 + H3
H1 : Chiều cao bộ phận lọc, H1 = 2 m
H2 : Chiều cao bộ phận chấn động trên túi vải, thường lấy 1,5m
H3 : Chiều cao bộ phận thu hồi bụi, thường dựa theo lượng bụi và thời gian
cần thu hồi, thường H3 = 0 ÷ 1,5m, chọn H3 = 1m (chiều cao phần phễu là 600mm,
chiều cao phần chứa là 400mm)
⟶ Chiều cao thiết bị: H = 2 + 1,5 + 1= 4,5 m
Bảng thông số thiết kế túi lọc bụi

SVTH: Dương Hồng Nhung
Lớp LĐH4CM

11


Đồ án khí thải

GVHD: Ths.Mai Quang Tuấn

STT

Thông số thiết kế

Giá trị

Đơn vị

1


5

Chiều rộng 1 đơn nguyên

1,1

m

6

Chiều cao thiết bị

4,5

m

7

Số ống tay áo

40

ống

8

Số đơn nguyên làm việc

4

Phương pháp hoàn nguyên cơ cấu rung lắc cơ học: = 0,01 ÷ 0,03 m/s.
Mà = 0.015 m/s
Vậy chọn phương pháp hoàn nguyên rung cơ học.
Thời gian rung lắc 1 túi lọc khoảng 1 phút, quá trình lọc khoảng 9 phút nên quá trình

rung lắc của cả chu trình làm việc khoảng 10 phút.
-

Khối lượng riêng của hỗn hợp khí và bụi được tính theo công thức:

• Khối lượng riêng của bụi là: = 2500 kg/m3
• Khối lượng riêng của khí ở 700C: = 1,028 kg/m3
SVTH: Dương Hồng Nhung
Lớp LĐH4CM

11


Đồ án khí thải

GVHD: Ths.Mai Quang Tuấn

• Nồng độ bụi trong hỗn hợp khí vào:
= 0,00298 kg/m3
→
→

+ 1,028 - 7,44 = 0

Giải phương trình ta được: = 2,26 kg/m3


Lượng bụi thu được:
= 11300 – 11287 = 13 kg/h

-

Khối lượng bụi thu được trong một ngày ( làm việc 8 tiếng ):
m = 13 8 = 104 kg/ngày

-

Thể tích bụi thu được trong 1 ngày:
= 0,0416 m3

SVTH: Dương Hồng Nhung
Lớp LĐH4CM

11