CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI GÂY Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ • I. Các chất gây ô nhiễm không khí • 1. Chất ô nhiễm dạng hạt • - Bụi là những thành phần nhỏ, rắn hoặc lỏng phân tán trong pha khí • - Kích thước: D = 0,002µm → 500 µm 1 µm = 10-6m • - Thời gian tồn tại: vài giây tới vài tháng phụ thuộc vào tốc độ lắng cặn của bụi sinh ra do tự nhiên hay nhân tạo • - Số lượng bụi trong không khí: vài trăm phân tử/ cm3 → 100.000 phân tử/cm3 cùng thành phần lớn: 60 µm → 2000 µm Các loại bụi: • + Bụi Silicat + Bụi than • + Bụi kim loại nặng và hợp chất của nó • + Bụi canxicacbonat + Bụi công nghiệp đặc biệt - Các đặc trưng của bụi 1 • + Kích thước và mật độ phân bố theo kích thước bụi • 2. Chất ô nhiễm dạng khí • - Các chất ô nhiếm hữu cơ:hơi dung môi, hơi các HCBVTV,hữu cơ, CFC… • - Các chất ô nhiếm vô cơ: SO 2 , NO x , NH 3 , CO 2, , CO, N 2 O…. • - Hơi kim loại nặng : Hơi Hg, Pb, Cd, Zn…. • II. Nguyên tắc xử lý • 1. Nguyên tắc: Thu gom khí ô nhiễm từ các công đoạn sản xuất đưa về hệ thống xử lý 2. Thu gom khí • 3. Làm nguội khí 2 • Sử dụng các thiết bị trao đổi nhiệt: có tiếp xúc hoặc không có tiếp xúc • * Thiết bị trao đổi nhiệt khô: thiết bị ống trùm, nước đi ngoài ống trùm, khí nóng đi trong ống • III. Xử lý bụi • 1. Nguyên tắc: tách bụi khỏi dòng khí nhờ các phương pháp: • - Phương pháp khô (lắng trọng lưc, lắng li tâm, quán tính) • - Lọc bằng vật liệu, tách bụi bằng tĩnh điện • - Phương pháp ướt (rửa khí bằng tháp rỗng, tháp đệm, quay, ventury • 2. Xử lý bụi bằng phương pháp trọng lực • Làm bụi lắng đọng dưới tác dụng của trọng lực • Khi dòng khí chứa bụi chuyển động ngang, nếu có sự thay đổi đột ngột về tiết diện chuyển động thì tốc độ dòng khí sẽ thay đôi, dưới tác dụng của trọng lực hạt bụi lắng xuống, tách khỏi dòng khí • - Hiệu suất: η= 1 – exp( ) • - Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, đầu tư thấp, giá thành thấp, tổn thất áp suất thấp • - Nhược điểm: cơ cấu cồng kềnh, chiếm nhiều không gian, chỉ có khả năng tách bụi tương đối lớn • - Phạm vi ứng dụng: tách sơ bộ những bụi có đường kính tương đối trước khi vào các thiết bị tách bụi bậc cao • - Có buồng lắng sơ bộ, buồng lắng nhiều tầng 3 • - Buồng lắng có vách ngăn: hạt bụi va đạp vào vách ngăn rơi xuống • 3. Xử lý bụi bằng quán tính • - Nguyên tắc: thay đổi chiều hướng chuyển động của dòng khí, bụi có quán tính lớn sẽ giữ hướng chuyển động ban đầu của mình, va đập vào các vật cản được giữ lại trong thiết bị, rơi xuống đáy thiết bị • Thiết bị lọc bụi quán tính kiểu ventury • Thiết bị lọc bụi quán tính kiểu màng chắn uốn cong • Thiết bị lọc bụi quán tính kiểu “lá sách” cấu tạo của Stairmand • Ưu điểm:Cấu tạođơn giản, dễ vận hành, thiết bị gọn nhẹ, tổn thất áp suất nhỏ • Nhược điểm: Chỉ có k/n tách những hạt bụi lớn, lưu lượng khí không lớn • Ứng dụng: tách bụi có kích thước lớn trước khi đi vào hệ thống tiếp theo • Một số thiết bị áp dụng PP quán tính • Các phương pháp xử lý bụi A. Thiết bị lọc bụi quán tính kiểu Venturi Nguyên lý hoạt động Khi dòng chảy của khí bị thu hẹp tiết diện thì bụi sẽ ép sát vào thành vật cản và lọt vào các khe 2 để rơi vào bẫy bụi 3. Tại đây dòng khí sẽ bị hất ngược trở lên rồi thoát ra ngoài, còn bụi trong bẫy 3 thì rơi xuống phễu chứa bụi của thiết bị. B. Thiết bị lọc bụi quán tính kiểu màn chắn uốn cong 4 a- Cấu tạo b-Nguyên lý hoạt động Dòng khí đi qua khe hở giữa các tấm chắn của dãy trước sẽ bị chặn lại bởi các tấm chắn của dãy đứng sau và do đó nó sẽ thay đổi hướng chuyển động theo các gờ hình vòng cung của tấm chắn để đi tiếp đến các dãy tấm chắn tiếp theo. Trong quá trình thay đổi hướng chuyển động, bụi sẽ bị giữ lại trong lòng máng và rơi xuống phễu chứa bụi của thiết bị. Phương pháp quán tính Thiết bị lọc bụi quán tính kiểu “lá sách” cấu tạo của Stairmand b- Nguyên lý hoạt động Sử dụng các tấm chắn đặt song song nhau và chéo góc với hướng chuyển động ban đầu của dòng khí, tương tự như các tấm hướng dòng. Nhờ thay đổi hướng chuyển động của dòng khí một cách đột ngột, bụi sẽ được dồn lại ở ống thoát và được xả vào thùng chứa cùng với khoảng 10% lưu lượng khí thải. c- Ưu điểm Tổn thất áp suất rất nhỏ d- Ứng dụng Thường sử dụng như một cấp lọc thô đặt trước các cấp lọc tinh khác như xiclon, ống lọc túi vải,… C. Thiết bị lọc bụi kiểu quán tính kết hợp với thùng lắng bụi b- Nguyên lý hoạt động Khí chứa bụi đi vào thiết bị qua bộ phận cản bụi gồm sàng chắn bụi 3 và ghi lá sách 4. Sàng chắn bụi gồm những thanh tròn xếp kề nhau với khe 5 hở nhất định để khí sạch đi vào mương 2 và thoát ra ngoài, còn bụi bị giữ lại ở bên dưới. Ở cuối bộ phận cản bụi, dòng khí đậm đặcc bụi đi vào thùng lắng và hình thành 1 dòng tuần hoàn đi qua ghi lá sách 4 để nhập lại vào dòng khí chính. Bụi trong dòng tuần hoàn nhờ lực quán tính và trọng lực rơi xuống phễu chứa 5. c- Ứng dụng Áp dụng khá phổ biến để lọc tro trong khí thải lò hơi. 4. Phương pháp ly tâm - Nguyên tắc: Bụi tách ra khỏi dòng khí chứa bụi nhờ tác dụng của lực ly tâm. Dưới tác dụng của lực ly tâm, khí đi vào ống theo phương tiếp tuyến, tạo thành vòng tròn xoắn ốc, bụi va đập vào thành ống lắng xuống, khi đi ra - Ưu điểm: Giá thành đầu tư thấp, cấu tạo đơn giản dễ vận hành, chiếm ít diện tích xây dựng (có thể tận dụng các góc cạnh nơi sản xuất), không có bộ phận chuyển động, có thể cấu tạo bằng nhiều loại vật liệu khác nhau, làm việc liên tục, chi phí sửa chữa, bảo dưỡng thấp - Nhược điểm: Dễ bị bào mòn, không thích hợp với bụi có d < 5µ - Phạm vi áp dụng: để thu hồi bụi trong công nghiệp hoá chất, xi măng, gốm sứ, luyện kim; Sử dụng để lọc bụi thô trước khi vào các thiết bị lọc bụi tinh Chú ý: Đường kính xyclon càng nhỏ → khả năng tách được hạt bụi đường kính nhỏ càng cao → Các xyclon được chế tạo D < 1m 6 Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng của Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng (xiclon) Ưu điểm: - Giá thành đầu tư thấp – Cấu tạo đơn giản, dễ vận hành – Chiếm ít diện tích xây dựng – Không có bộ phận chuyển động – Có thể chế tạo bằng nhiều loại vật liệu khác nhau phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất làm việc cũng như khả năng ăn mòn của dòng khí. – Có thể làm việc liên tục – Chi phí sửa chữa, bảo dưỡng thấp – Thích hợp với bụi có d<20µ Nhược điểm: - Dễ bị mài mòn – Không thích hợp với bụi có d<5µ Phạm vi ứng dụng S/d để thu hồi bụi trong công nghiệp hoá chất, ximăng, gốm sứ, luyện kim… S/d để lọc bụi thô trước khi vào các thiết bị lọc bụi tinh như lọc túi, lọc tĩnh điện 5. Phương pháp lọc a) Nguyên tắc 7 Hỗn hợp khí chứa bụi đi qua 1 môi trường lọc bụi được giữ lại nhờ lắng trên bề mặt lọc hoặc trong môi trường lọc nhờ tác dụng của lực khuếch tán, lực quán tính, lực tĩnh điện và tách khỏi dòng khí * Chú ý: - Vật liệu lọc là yếu tố quan trọng quyết định hiệu suất xử lý (khả năng tách bụi) - Vật liệu lọc phải có kích thước lỗ nhỏ, độ bền cao, rẻ tiền, dễ kiếm (thường dùng: vải, sơ sợi, hạt cứng, dầu ) b) Thiết bị lọc bụi bằng túi (làm việc gián đoạn) Hốn hợp khí chứa bụi qua túi, ban đầu bụi lắng trên lớp vải tạo thành lớp bụi mỏng có vai trò như 1 lớp lọc có hiệu suất tách bụi cao hơn. Khi lớp bụi dày người ta dùng 1 cơ cấu rung rũ bụi. Bụi bong ra nhưng vẫn còn 1 phần ở các sợi tạo màng lọc đảm bảo hiệu suất lọc tiếp theo - Vật liệu làm túi: len, bông, sợi thuỷ tinh được lồng bằng các khuy thép giữ cho cố định. - Chiều dài > 5 lần chiều rộng của túi (lọc tay áo). Đây là thiết bị làm việc gián đoạn, rất phổ biến Ưu điểm: Tách được những hạt bụi rất nhỏ (5 µm → 0,5µm) theo vật liệu; có thể xử lý khí lưu lượng lớn, gọn nhẹ, vật liệu bằng vải dễ tìm Nhược điểm: Tiêu thụ năng lượng lớn; Khó kiểm soát khả năng thủng túi; Để làm việc ở nhiệt độ cao, đòi hỏi túi vải phải có chất lượng phù hợp → giá thành đắt - Úng dụng: trong các nhà máy xi măng, nhiệt điện, bột giặt . L ọc dạng hạt 8 – Thiết bị lọc gồm các hạt hình cầu hoặc hình dạng khác nhau chất đống (cát, phoi bào…) Ưu điểm: - Vật liệu lọc rẻ tiền, dễ kiếm - Có thể làm việc ở nhiệt độ cao và môi trường độc hại, chịu được ăn mòn, va đập lớn và nhiệt độ tăng đột ngột. Nhược điểm: - Hiệu suất lọc không cao đối với tập hợp bụi nhỏ - Không hoàn nguyên được vật liệu lọc Ứng dụng : - Xử lý bụi có tính ăn mòn cao, nhiệt độ cao. d. L ọc bằng dầu Nguyên tắc – Dùng những bộ lọc dạng lưới, lưới này có uốn sóng và được tẩm dầu. Khí có bụi đi qua, bụi khô sẽ bám dính vào dầu và được giữ lại. Khí sạch đi ra. – Khi cần lọc một lượng khí lớn có thể lắp nhiều tấm lọc lại với nhau trên khung phẳng hoặc không gian nhằm đảm bảo được bề mặt lọc lớn nhất. – Sau một thời gian sử dụng, khi bụi đã bám nhiều làm cho sức cản khí động của lưới lọc tăng quá mức cho phép, cần làm sạch lưới lọc bằng cách rửa trong nước xà phòng, phun nước áp lực cao hoặc hút bụi. Sau đó làm khô và tầm dầu mới để dùng tiếp d) Thiết bị lọc bụi bằng sơ sợi – Bố trí sơ sợi trên bề mặt lọc dưới dạng tấm mỏng phẳng 9 – Vật liệu lọc là bông, vải hoặc sợi tổng hợp, sợi bông thạch anh, sợi benzen, sợi kim loại – Vật liệu có tính bền với hợp chất Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, hiệu suất tách bụi cao Nhược điểm: tổn thất áp suất lớn, không hoàn nguyên được vật liệu lọc Ứng dụng: Trong các phòng làm việc, phương tiện phát bụi cá nhân – Lọc bụi có nhiệt độ cao, hàm lượng bụi nhỏ 6. Phương pháp tách bụi bằng lực tĩnh điện (Là thiết bị lọc bụi điển hình) Nguyên tắc: dòng khí chứa bụi đưa vào trường tĩnh, dưới tác dụng của điện trường những hạt bụi được tích điện và chuyển động về cực trái dấu trung hòa và lắng tại đó. Tại điện cực quầng cường độ điện lớn, ion hoá các bụi xung quanh Tại điện cực lắng trái dấu với điện cực quầng: bụi sẽ lắng ở điện cực quầng Ưu điểm: Tách bụi kích thước nhỏ, bụi ẩm; làm việc với dòng khí thải nhiệt độ cao Nhược điểm: Thiết bị cồng kềnh, chiếm nhiều diện tích; chứa vật liệu có khả năng cháy nổ Ứng dụng: trong các nhà máy lưu lượng lớn, hạt bụi kích thước nhỏ, độ ẩm cao Lưu ý:+ Hiệu suất phụ thuộc vào nhiều yếu tố + bụi có điện trở lớn hoặc quá nhỏ đều không thích hợp để xử lý + Hiệu suất tách phụ thuộc vào vận tốc hạt bụi từ điện cực quầng về điện cực lắng 10 [...]... pháp xử lý ô nhiễm • a Yêu cầu 13 • - Chú ý tới đặc điểm và tính chất của hỗn hợp khí cần xử lý khí cần xử lý: tính chất hoá học, vật lý, khả năng hoà tan, khả năng bay hơi • Yêu cầu của quy trình công nghệ: dòng khí thải phát sinh liên tục hay gián đoạn, lưu lượng khí cần xử lý, hàm lượng các chất ô nhiễm sau khi xử lý • - Yêu cầu chi phí cho hệ thống xử lý, chi phí vận hành, diện tích, giá thành thiết. .. quả xử lý bụi cao, tách được những hạt bụi rất nhỏ Có thể làm nguội khí, tách được một số khí hào tan Xử lý khí có độ ẩm lớn Nguy hiểm do cháy nổ ít Nhược điểm: Xuất hiện nước thải chứa bụi → đòi hỏi chi phí cao Trong khí chứa chất ăn mòn → thiết bị và đường ống phải được sử dụng bằng những vật liệu chống ăn mòn Ứng dụng: Trong những ngành công nghiệp có khí ẩm, xử lý hạt bụi có kết hợp xử lý bụi và... nước thải chứa ô nhiễm cần xử lý → tốn chi phí xử lý Một số khí ăn mòn phải sử dụng thiết bị chống ăn mòn * Ứng dụng: Sử dụng trong công nghệ hoá chất, nhiệt điện, thực phẩm Xử lý SO2, NOx, HF, NH3 Chú ý: lựa chọn dung dịch hấp thụ có khả năng hoàn nguyên có thể thus au quá trình xử lý Nguyên tắc lựa chọn dung dịch hấp thụ: với các khí mang tính oxit axit → chọn dung dịch mang tính kiềm c Phương pháp... III Công nghệ xử lý nước thải 1 Phân loại quá trình và phương pháp xử lý nước thải Nước thải tách chất rắn vô cơ tách chất rắn lơ lửng tách chất hữu có hòa tan Tách NI Tách chất rắn lơ lửng mịn khử vk Tách chất vi lượng tách chất hữu cơ vi bay hơi,làm lạnh tách chất vô cơ Chia ba cấp xử lý: 26 + Cấp 1 (xử lý sơ bộ): tách chất rắn thô, vật rắn nổi có kích thước lớn Xử lý cấp 1 gồm các quá trình: lọc, ... dùng kết cấu cách âm tốt • IV Xử lý ô nhiễm dạng khí 1 Xử lý trong quá trình sản xuất • - Thay nhiên nguyên liệu ít gây ô nhiễm • - Tách chất gây ô nhiễm khỏi nguyên liệu Tách S khỏi than Tách Cd khỏi quặng Zn-Cd • - Sử dụng tài nguyên sạch (công nghệ sạch: công nghệ ít, không chất thải) • - Thay thế, cải tiến thiết bị, làm kín quá trình sản xuất • - Thu gom khí thải → xử lý • - Kiểm soát quy trình sản... không bị trương nở hoặc phá hủy trong điều kiện lọc -Phân loại: +Làm việc gián đoạn: thiết bị lọc hút, lọc tấm, lọc ép +Làm việc liên tục: lọc hình trống, lọc đĩa, lọc thùng quay, chân không +Lọc bằng vật liệu hạt: cát, sỏi, than cốc, than nâu, than bùn, than gỗ→yêu cầu có độ xốp, bề mặt riêng lớn +Lọc chậm: Nước→lớp cát→sỏi đá→tự chảy qua với tốc độ lọc 0,2-0,3 m3/h Sau một khoảng thời gian độ 30... của các hạt bụi nhiễm điện (-) lớn hơn nhiều tốc độ di chuyển của các hạt bụi nhiễm điện (+) C Ưu nhược điểm của PP lọc tĩnh điện • Hiệu suất tách bụi cao (khoảng 99%), tách được bụi nhỏ • Hoạt động được với khí thải có nhiệt độ cao ( . được giữ lại trong thiết bị, rơi xuống đáy thiết bị • Thiết bị lọc bụi quán tính kiểu ventury • Thiết bị lọc bụi quán tính kiểu màng chắn uốn cong • Thiết bị lọc bụi quán tính kiểu “lá sách” cấu. • Một số thiết bị áp dụng PP quán tính • Các phương pháp xử lý bụi A. Thiết bị lọc bụi quán tính kiểu Venturi Nguyên lý hoạt động Khi dòng chảy của khí bị thu hẹp tiết diện thì bụi sẽ ép. chuyển động, bụi sẽ bị giữ lại trong lòng máng và rơi xuống phễu chứa bụi của thiết bị. Phương pháp quán tính Thiết bị lọc bụi quán tính kiểu “lá sách” cấu tạo của Stairmand b- Nguyên lý hoạt động