SVTH: TRẦN THỊ TÌNH

MỤC LỤC

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 2S, 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,
1


SVTH: TRẦN THỊ TÌNH

trong đồ án khí thải này, em đề xuất một số biện pháp xử lý khí thải cho các

- Bụi gây ung thư ( bụi quặng, crom, các chất phóng xạ…)
- Bụi xơ hoá phổi ( thạch anh, quặng amiang…)
2.Các phương pháp xử lý bụi
a) Buồng lắng bụi
Áp dụng lắng bụi thô có kích thước d> 50µm
 Ưu điểm
 Chế tạo đơn giản
3


SVTH: TRẦN THỊ TÌNH

 Chi phí vận hành và bảo trì thấp
 Giá thành rẻ
 Nhược điểm
 Buồng lắng có diện tích lớn
 Hiệu suất không cao
b) Thiết bị lọc bụi quán tính
Vận tốc khí trong thiết bị khoảng 1 m/s, còn ở ống vào khoảng 10m/s, hiệu
quả xử lý 65-80% với hạt d=25-30 µm
 Ưu điểm
 Cấu tạo gọn nhẹ
 Tổn thất áp suất thấp hơn so với các thiết bị khác
 Khả năng lắng cao hơn buồng lắng
 Nhược điểm
 Hiệu quả xử lý kém đối với bụi có d < 5 µm.
 Thường chỉ được sử dụng để lọc bụi thô
c) Thiết bị lọc bụi ly tâm ( Cyclon )
 Nguyên lý hoạt động:
- Dòng khí bị nhiễm bụi được đưa vào phần trên của Cylone

này, các hạt bụi bị hút bởi màng nước.
- Dòng khí được sục vào nước và bị chia thành các bọt khí. Các hạt bụi








bị dính ướt.
Ưu điểm
Hiệu quả xử lý bụi cao hơn
Có thể ứng dụng thu hồi bụi có kích thước < 0,1 µm
Có thể sử dụng ở nhiệt độ cao và độ ẩm cao
Xử lý cả hơi và khí
Nhược điểm
Phải xử lý nước thải
Quá trình hấp phụ được sử dụng rộng rãi để khử không khí, khử khí
độc hại có mùi trong khí thải, thu hồi các loại hơi và khí có giá trị. Đặc

biệt, hấp phụ được áp dụng trong các trường hợp sau :
- Chất khí ô nhiễm khó cháy hoặc không cháy
- Chất khí cần khử có giá trị và cần thu hồi
- Chất khí ô nhiễm có nồng độ thấp hơn khí thải mà các quá trình khử
khác không thể sử dụng được
• Biến đổi hoá học các chất ô nhiễm bằng phương pháp thiêu đốt hoặc xử
lý bằng chất xúc tác với khí thải. Xử lý khí ô nhiễm bằng phương pháp
thiêu đốt được áp dụng với các trường hợp:
- Các chất ô nhiễm có mùi khó chịu đều cháy được và thay đổi được

→

nguồn cao.

Lưu lượng của nguồn thải = 45000 (m3/h)→ Do 20.000 < P < 100.000
(m3/h) Kp = 0,9
+ Kv là hệ số vùng, khu vực quy định tại mục 2.4
Giả sử
6


SVTH: TRẦN THỊ TÌNH

- Nhà máy được đặt trong khu vực loại 3:Khu công nghiệp; đô thị loại V;
vùng ngoại thành, ngoại thị đô thị loại II, III, IV có khoảng cách đến ranh
giới nội thành, nội thị lớn hơn hoặc bằng 02 km; 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 các khu vực này dưới 02 km Kv = 1.
- Nhà máy hoạt động sau 16/01/2007 nên áp dụng tiêu chuẩn ở cột B.
Nhiệt độ khí thải = 70 oC . Hàm lượng của bụi = 10g/m3= 10000mg/m3
Ta quy đổi 1 m3 khí thải ở 70 oC ra 1 m3 ở 25 oC
Có p×V = n× R×T;= const → = →V2= = = 0,87m3
Theo quy chuẩn 19-2009-BTNMT: C max= C×Kp×Kv.
Hiệu suất cần xử lý ŋo= × 100%

.
Hàm lượng (Ctt) (mg/m3)
10000
1672
2210

98,2%
2
Clo
45,98
10
9
80,43%
3
H2S
49,43
7,5
6,75
86,34%
4
SO2
1921,83
500
450
76,58%
5
CO
7883,9
1000
900
88,44%
6
NO2
2540,23
850
765


H2S

1h

42

CO

24h

5000

NO2

24h

100

QCVN
06:2009/BTNMT
QCVN
05:2009/
BTNMT
QCVN
06:2009/BTNMT
QCVN
05:2009/
BTNMT
QCVN

khác nhau, vì khoảng cách giữa 2 nhà là 50m
lý(%)
3
mg/m
250
125

87
95


SVTH: TRẦN THỊ TÌNH

b,Đối với Bụi
Dựa vào bảng thông số đặc trưng của thiết bị thu hồi bụi ( Nguồn :
Kỹ thuật xử lý chất thải công nghiệp, NXBXD 2006 PGS.TS
Nguyễn Thanh Phước, Nguyễn Thị Thanh Phương ) Ta có thể chọn
thiết bị phù hợp
STT Dạng thiết bị

Năng suất
tối đa ( m3
/h)
Không giới
hạn
85000

1

Buồng lắng



350-550

250-1500

350-550

750-1500



25

35

35

55

65

9

11

19

15

13

11

11

Trong đó: B: chiều rộng buồng lắng, m
- l : chiều cao buồng lắng, m.
- L: lưu lượng khí, L= 12,5m3/s
µ: hệ số nhớt động lực của khí thải ở 70 oC, µo là độ nhớt động học ở điều
kiện chuẩn,µo = 17,17 ×10-6Pa.s

Tính lại δmin:
δmin = (giáo trình kỹ thuật xử lí khí thải)
với :
- δmin: đường kính nhỏ nhất của hạt bụi mà buồng lắng có thể giữ lại được
- µ: hệ số nhớt động lực của khí thải ở 70oC
- ρk: khối lượng riêng của không khí ở 700C
= 1,293.= 1,293. = 1,03 )= 1,2 kg/m3
- g: gia tốc trọng trường.
- B: chiều rộng của buồng lắng bụi
-: chiều dài của buồng lắng bụi.
δmin = = 4,95× 10-5 =50× 10-6 m= 50µm
Như vậy, tất cả các hạt bụi có đường kính lớn hơn 50 đều được lắng hết
trong buồng lắng bụi.
Hiệu suất lọc bụi theo cỡ hạt được tính theo công thức (giáo trình kỹ thuật
xử lí khí thải-trang 83)
ŋ(δ) = 5,5555× ×δ2=5,5555 × × δ2=4,04×1010×δ2
Ta có bảng hiệu quả lọc bụi của 1 buồng lắng theo cỡ hạt

13


SVTH: TRẦN THỊ TÌNH

Đường kính cỡ hạt (µm)

0-5

5-10

10-20


100

Lượng bụi trong 1 m3 khí thải(mg/ m3)

1100

900

1100

1900

1500

1300

1100

1100

10000

Hiệu quả lọc theo cỡ hạt(%)

0,2525 2,2725 9,09

Lượng bụi giữ
lắng(mg/m3)


Hiệu suất bụi cần xử lí: H= × 100%=96,66%
Do bụi có chứa nhiều hạt có kích cỡ bụi nhỏ nên ta chọn thiết bị túi lọc vải để
xử lí do hiệu suất của túi lọc cao.
3.1.2Kích thước chi tiết của buồng lắng
STT
Các thông số
Kí hiệu
1
Chiều
dài l
buồng lắng

Đơn vị
m

Giá trị
8

2

Chiều
cao
buồng lắng

H

m

2



F

m2

6

V

m3

48

6

3.1.3Tính toán thiết bị túi lọc vải:
Nồng độ bụi vào thiết bị Cv= 5391,083 (mg/ m3).lưu lượng khí đầu vào =
45000 m3/s=750m3/phút
Chọn đường kính túi vải D =0,5m= 500mm
ρk = 1,2 . = 0,955(kg/m3)
- Khối lượng riêng của hỗn hợp khí và bụi ở 70oC
16


SVTH: TRẦN THỊ TÌNH

 – ρkρhh – (ρb – ρk)Cv = 0
 - 0,955ρhh – (4000 – 0,955) 10-6= 0
 phh = 5,15 kg/m3
- Trong đó :
+ Cv = (mg/m3) = .10-6 (kg/m3): là nồng độ khí đi thiết bị lọc túi vải
+

= 0,955 (kg/m3): là khối lượng riêng của khí ở 100oC

+

= 4000 (kg/m3): là khối lượng riêng của bụi

Thay vào ta được :

= 5,15 (kg/m3)

- Lượng hệ khí đi vào ống tay áo :
Gv = ρhh.L= 5,15.45000= 231750 (kg/h)
- Nồng độ bụi trong hệ khí đi vào thiết bị lọc tay áo (theo % khối lượng)
Yv = .100% = %= 0,105%
- Nồng độ bụi trong khí thải đi ra khỏi thiết bị lọc tay áo (theo % khối
lượng)

 = 2501,25 = 265,91 N/m2
Chọn phương pháp tái sinh là rũ bụi bằng cơ học
 Tính toán hiệu quả xử lý bụi của cả hệ thống
Theo tính toán ở trên hiệu suất xử lý của thiết bị lọc túi vải là
 Lượng bụi đi ra khỏi hệ thiết bị là :
mr = mv ×(1- 0,9666)= (1- 0,9666 ) = 180,062 (mg/m3)
Suy ra: Hiệu suất xử lý bụi của buồng lắng bụi ,xyclon và thiết bị lọc bụi túi vải là:

= = 98,2% ( = Hiệu suất tối thiểu cần xử lý )
 Hiệu quả lọc của hệ thống đã đạt yêu cầu xử lý của hệ thông theo
quy chuẩn .
3.2.Xử lí khí: chọn 2 khí xử lí là SO2,H2S
3.2.1Xửlí SO2
Sử dụng tháp hấp thụ ( tháp đệm )để xử lí SO2Ta lựa chọn phương pháp hấp
thụ bằng dung dịch kiềm NaOH 20%.Trước khi xử lí khí ta hạ nhiệt độ của
khí thải xuống còn 35oC
Ta có: lưu lượng khí thải = 45000 m3 /h
Nhiệt độ khí vào tháp là 35oC.Nồng độ SO2đầu vào là
C35= 1862(mg/m3)
Áp suất p1 = 1atm=760 mmHg = 1,0133×105Pa
Nồng độ đầu ra đạt QCVN 19:2009/BTNMT Cra=500(mg/m3) . Nhiệt độ của
dung dịch NaOH= 25oC.
Hiệu suất của quá trình hấp thụ là :
E = ×100%= 73,15%
Chọn điều kiện làm việc của tháp là nhiệt độ trung bình của dòng khí vàovà
dòng lỏng vào là 35oC. Hỗn hợp khí xen như là SO2 và không khí.
18


SVTH: TRẦN THỊ TÌNH

= = 2,57kg/m3
vSO2: Nồng độ phần thể tích của SO2 trong hỗn hợp
vSO2 = = = 0,73(molSO2/ mol hh khí)
ρkk : khối lượng riêng của không khí ở 30oC
ρkk = = 1,165kg/m3
(Công thức trang 14_ Sổ tay quá trình, tập 1)
vkk: Nồng độ phần thể tích của không khí trong hỗn hợp
vkk = = 0,27
→ρhh khí = 2,57×0,73+1,165×0,27 =2,19065(kg/m3)
hay ρy = 2,19065 (kg/m3)
Nồng độ phần mol tuyệt đối của SO2 trong hỗn hợp khí
20


SVTH: TRẦN THỊ TÌNH

yr = = 0,425 (kmol SO2/ kmol hh khí)
 Phương trình đường cân bằng:
Theo định luật Henry ,phương trình đường cân bằng có dạng :ycb= mx
→Ycb=
Trong đó m= là hệ số cân bằng pha ψ là hệ số Henry (mmHg), ở nhiệt độ
làm việc là 30oC thì ψ SO2=0,0364×106
(tra ở bảng 3.1 –trang 153-các quá trình ,thiết bị trong công nghệ hóa chaast
và thực phẩm-tập 4)
P là áp suất chung của hỗn hợp khí , P =1atm = 760mmHg
→ m = = 47,89.Phương trình đường cân bằng:
Ycb = =(kmol SO2/kmol khí trơ)
y*= 47,89x

 Phương trình đường làm việc

→Gx min = 472,53 × =59952,24(kmol/h)
Lượng dung môi cần thiết để hấp thụ Gx = β . Gx min .Thông thường β =1,2
÷1,5 .Chọn β =1,2→Gx = 1,2×59952,24= 71942,688(kmol/h)
= = 152.2→ Y= 152,2X +0,74
khi Yđ = 2,77 (kmol SO2/kmol kk) thì Xc = =0,013

22


SVTH: TRẦN THỊ TÌNH

Ta có bảng:
X
0
0,003
0,005
0,007
0,01
0,013

Y
0,74
1,1966
1,501
1,8054
2,262
2,7186

Ycb
0

Tháp hấp thụ SO2 mang tính axit nên ta chọn đệm vòng Rasig đổ lộn xộn:
đệm bằng sứ kích thước 50×50×5
µxđộ nhớt của NaOH ở 30oC ; µx= 3,3×10-3 N.s/m2
µn: độ nhớt của nước ở 20oC;µn= 1,005×10-3 N.s/m2
g: gia tốc trọng trường, g=9,81m/s2
Gx, Gy là lượng lỏng và lượng hơi trung bình( kg/s)
Gx =
= + = 72421,42 (kmol/h)
→Gx =72421,42 ×MNaOH =72421,42 ×40 = 2896856,8(kg/h)
Gy == (Gyđ+Gyđ – G NO2 bị hấp thụ)/2
= (1781,75 + 1781,75 –)/2= 1303,02(kmol/h)
→Gy =1302.88×ρy= 1303,02× 1,8394 = 2396,77kg/h
ρy: khối lượng riêng của pha khí ,ρy=1,8394( kg/m3)
ρxtb:khối lượng riêng của dung dịch NaOH 20% ở 30oC,ρxtb= 1219( kg/m3)
X = = = 1,0407
→Y =1,2×e-4X= 0,0187
24


SVTH: TRẦN THỊ TÌNH

Từ phương trình của Y ta có: ωs==0,846 (m/s)
Thông

thường

Chọn

=0,85


h = 200 = 200× = 0,77(m)
Từ đồ thị đường cân bằng và đường làm việc ta xác định số đệm lí thuyết
Số đĩa lí thuyết nlt=1→ntt= =1,37.Chọn số đệm là 2
→H = 2×0,77=1,54m
Chọn H=1,5m.Vì D=170mm nên →ZL=600mm=0,6m ;
ZC=1500mm=1,5m
(Tra tài liệu học tập Kỹ thuật xử lý khí thải - CBGD Dư Mỹ Lệ - Quá trình
hấp thụ)
→Htt = 1,5 +0,6+1,5 = 3,6 m
25