Đang tải... (xem toàn văn)
MỤC LỤC MỞ ĐẦU 2 CHƯƠNG I :TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI 3 1.Sơ lược về bụi 3 2.Các phương pháp xử lý bụi 3 CHƯƠNG II:ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ 7 1.Tính theo dữ liệu đầu bài 7 2.Tính toán khuếch tán chất chất ô nhiễm từ nguồn điểm cao 9 3. Lựa chọn phương pháp và tính toán xử lí: 14 3.1.Đối với bụi: 14 3.1.1Kiểm tra lại kích thước buồng lắng 15 3.1.2Kích thước chi tiết của buồng lắng 18 3.1.3Tính toán thiết bị túi lọc vải: 18 3.1.4Trở lực của thiết bị là : 21 3.2.Xử lí khí: 22 3.2.1Xửlí SO2 22 3.2.1.1Thiết lập phương trình cân bằng và phương trình làm việc 23 3.2.1.2Tính toán tháp hấp thụ : 27 3.2.1.3Tính chiều cao tháp hấp thụ 28 3.2.2.Xử lí H2S 29 3.2.2.1. Thiết lập phương trình cân bằng và phương trình làm việc 30 3.2.2.2Tính toán tháp hấp thụ : 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO 36
SVTH: TRẦN THỊ TÌNH MỤC LỤC MỞ ĐẦU Hiện vấn đề ô nhiễm không khí không vấn đề riêng lẻ quốc gia hay khu vực mà trở thành vấn đề toàn cầu Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội quốc gia giới thời gian qua có tác động lớn đến môi trường làm cho môi trường sống người bị thay đổi ngày trở nên tồi tệ Những năm gần đây, nhân loại phải quan tâm nhiều đến vấn đề ô nhiễm môi trường không khí, : biến đổi khí hậu – nóng lên toàn cầu, suy giảm tầng ozon, mưa axit, bệnh đường hô hấp… Nguyên nhân chủ yếu phát thải khí thải từ nhà máy, khu công nghiệp, phương tiện giao thông Khí thải ngành công nghiệp gây ảnh hưởng lớn tới thành phần môi trường không khí Trái Đất Đặc biệt môi trường không khí, khí thải từ hoạt động công nghiệp chứa nhiều chất độc hại cho môi trường sức khoẻ người H 2S, HF, CO, CO2, NOx,…với nồng độ vượt ngưỡng tiêu chuẩn cho phép Mỗi ngành công nghiệp có đặc tính khí thải khác nhau, dựa vào đặc tính khí thải ngành nghề mà có biện pháp hướng giải khác để hạn chế tối đa phát thải khí môi trường Tuy nhiên, nhiều nhà máy chưa đáp ứng việc giải vấn đề gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt chưa giải tình trạng ô nhiễm không khí từ nhà máy môi trường Xuất phát từ vấn đề trên, SVTH: TRẦN THỊ TÌNH đồ án khí thải này, em đề xuất số biện pháp xử lý khí thải cho ngành công nghiệp giúp giải vấn đề ô nhiễm môi trường không khí SVTH: TRẦN THỊ TÌNH CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI 1.Sơ lược bụi Bụi tập hợp nhiều hạt có kích thước nhỏ, tồn lâu không khí dạng bụi bay, bụi lắng hệ khí dung nhiều pha gồm hơi, khói, mù Phân loại bụi theo kích thước: - Bụi bay có kích thước từ 0,001÷ 10 µm, bao gồm tro, muội, khói hạt rắn nghiền nhỏ, chuyển động theo kiểu Brao rơi xuống đất với vận tốc không đổi theo định luật Stoke Về mặt sinh học, bụi thường gây tổn thương nặng cho quan hô hấp, phổi nhiễm bụi thạch anh ( Silicose ) hít phải không khí có chứa bụi bioxit silic lâu ngày - Bụi lắng có kích thước > 10 µm, thường rơi nhanh xuống đất theo định luật Newton với tốc độ tăng dần Về mặt sinh học, bụi thường gây tổn hại cho da, mắt, gây nhiễm trùng, gây dị ứng… - Với loại bụi có kích thước < 0,1 µm ( khói ) hít phải giữ lại phế nang phổi, bụi từ ( 0,1 ÷ 5)µm lại phổi chiếm 80 ÷ 90%, bụi từ ( 5÷10) µm lại đào thải khỏi phổi, với bụi lớn 10 µm thường đọng lại mũi Phân loại bụi theo tác hại: - Bụi nhiễm độc chung ( chì, thuỷ ngân, benzen ); - Bụi gây dị ứng viêm mũi, hen, ban…( bụi bông, gai, phân hoá học, số tinh dầu gỗ…) - Bụi gây ung thư ( bụi quặng, crom, 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 SVTH: TRẦN THỊ TÌNH Chi phí vận hành 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 thiết bị khoảng m/s, ống vào khoảng 10m/s, hiệu xử lý 65-80% với hạt d=25-30 µm Ưu điểm Cấu tạo gọn nhẹ Tổn thất áp suất thấp so với thiết bị khác Khả lắng cao buồng lắng Nhược điểm Hiệu xử lý bụi có d < µm Thường sử dụng để lọc bụi thô c) Thiết bị lọc bụi ly tâm ( Cyclon ) Nguyên lý hoạt động: - Dòng khí bị nhiễm bụi đưa vào phần Cylone - Ống khí bố trí theo phương tiếp tuyến với thân Cyclone - Khí sau xử lý thoát từ đỉnh thiết bị qua ống tròn đặt tâm than trụ - Khí vào Cyclone thực chuyển động xoắn ốc, dịch chuyển xuống hình thành vòng xoáy Ưu điểm Không có phần chuyển động Có thể làm việc nhiệt độ cao ( lên đến 500 C ̊ ) Có khả thu bụi mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt Cyclone Thu bụi dạng khô Trở lực gần cố định, không lớn 250-500N/m2 Làm việc tốt áp suất cao hiệu xử lý tốt Cấu tạo đơn giản, chi phí thấp Hiệu không phụ thuộc vào thay đổi nồng độ Nhược điểm Hiệu xử lý bụi có đường kính nhỏ µm Dễ bị mài mòn thiết bị dòng khí có độc d) Thiết bị lọc bụi phương pháp ướt SVTH: TRẦN THỊ TÌNH Dựa tiếp xúc bụi dòng khí với chất lỏng thực biện pháp: - Dòng khí bụi vào thiết bị rửa giọt lỏng hạt bụi tách nhờ va chạm với giọt nước - Chất lỏng tưới bề mặt thiết bị, dòng khí tiếp xúc với bề mặt này, hạt bụi bị hút màng nước - Dòng khí sục vào nước bị chia thành bọt khí Các hạt bụi bị dính ướt Ưu điểm Hiệu xử lý bụi cao Có thể ứng dụng thu hồi bụi có kích thước < 0,1 µm Có thể sử dụng nhiệt độ cao độ ẩm cao Xử lý khí Nhược điểm Phải xử lý nước thải Quá trình hấp phụ sử dụng rộng rãi để khử không khí, khử khí độc hại có mùi khí thải, thu hồi loại khí có giá trị Đặc biệt, hấp phụ áp dụng trường hợp sau : - Chất khí ô nhiễm khó cháy không cháy - Chất khí cần khử có giá trị cần thu hồi - Chất khí ô nhiễm có nồng độ thấp khí thải mà trình khử khác sử dụng • Biến đổi hoá học chất ô nhiễm phương pháp thiêu đốt xử lý chất xúc tác với khí thải Xử lý khí ô nhiễm phương pháp thiêu đốt áp dụng với trường hợp: - Các chất ô nhiễm có mùi khó chịu cháy thay đổi thành chất mùi - Các loại sol hữu khó nhìn thấy từ lò nung men sứ - Khí thải có chứa thành phần hữu độc hại công nghệ khai thác SVTH: TRẦN THỊ TÌNH CHƯƠNG II:ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ 1.Tính theo liệu đầu Nhà A: =3,167 =11,667 Nhà rộng,dài Nhà B: =4,444 =13,333 Nhà rộng,dài Mà =8,33 nên nhà A,nhà B độc lập Chiều cao giới hạn ống khói: Hgh =0,36×bz + 1,7×Hnh= 0,36 × b + 1,7 × Hnh= 0,36 × × 19 + 1,7 × = 14,76(m) Vận tốc gió miệng ống khói là: u = u10.chọn độ gồ ghề mặt đất 0,01,khí trung tính cấp D,thì n=0,12(tra bảng 2.1)→ u= 2× = 2,35(m/s) Lưu lượng khí thải Q = 45000(m3/h) = = 12,5 (m3/s),Chọn đường kính ống khói D = 800mm=0,8m Vận tốc ban đầu luồng khói miệng ống khói: ω = = = 19,6 m/s ∆T = - = 70 ─ 25 = 50oC Theo Davidson: Độ cao nâng nguồn khói ∆H = D = 0,8 × = 1,23(m) Chiều cao hiệu ống khói : H hq= Hô + ∆H = 38 + 1,23= 39,23(m) > Hgh → nguồn cao Lưu lượng nguồn thải = 45000 (m3/h)→ Do 20.000 < P < 100.000 (m3/h) Kp = 0,9 + Kv hệ số vùng, khu vực quy định mục 2.4 Giả sử SVTH: TRẦN THỊ TÌNH - Nhà máy đặt 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 02 km; sở sản xuất công nghiệp, chế biến, kinh doanh, dịch vụ hoạt động công nghiệp khác có khoảng cách đến ranh giới khu vực 02 km Kv = - Nhà máy hoạt động sau 16/01/2007 nên áp dụng tiêu chuẩn cột B Nhiệt độ khí thải = 70 oC Hàm lượng bụi = 10g/m3= 10000mg/m3 Ta quy đổi m3 khí thải 70 oC m3 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 6859 43 40 Thành phần Bụi SO2 NO2 CO H2S Clo => Bảng tính toán nồng độ chất: STT Chỉ tiêu Nồng độ C C max Hiệu suất cần xử o 25 C(mg/m ) ( cột B) lý Bụi tổng 10000 200 180 98,2% Clo 45,98 10 80,43% H2S 49,43 7,5 6,75 86,34% SO2 1921,83 500 450 76,58% CO 7883,9 1000 900 88,44% NO2 2540,23 850 765 69,88% Khí bụi sau xử lí phải đạt QCVN 19:2009/BTNMT- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia khí thải bụi chất vô cơ.Cần phải xử lí bụi,Clo,H2S,SO2 ,CO,NO2 SVTH: TRẦN THỊ TÌNH 2.Tính toán khuếch tán chất chất ô nhiễm từ nguồn điểm cao Theo QCVN 05:2009/ BTNMT QCVN 06:2009/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng không khí xung quanh nồng độ tối đa cho phép số khí độc không khí xung quanh là: Thông số Thời gian trung Nồng độ cho phép bình (µg/m3) Clo 24h 30 SO2 năm 50 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 05:2009/ BTNMT - Chọn khoảng cách tính từ nguồn thải x = 100 m Dựa vào hình 2.11 hình 2.12 ta có: + hệ số khếch tán theo chiều ngang là: = 8,5 + hệ số khếch tán theo chiều đứng là: = a,Đối với khí - Khi nhà A xả thải tuân theo QCVN 19: 2009/BTNMT B nồng độ chất ô nhiễm đạt QCVN 05,06: 2009/BTNMT - Nồng độ cực đại chất ô nhiễm khuếch tán : Cmax = , * Khí Clo M= Cmax clo L = 10-3 12,5= 0,1125(g/s) - H chiều cao hiệu ống khói, H = 39,23m Cmax = = = 2,88.10-5 (g/m3) = 28,8 (/m3) - Vị trí xuất Cmax Ta có : = = 27,74 Tra hình 2.12 trang 60 Giáo trình kỹ thuật xử lý khí thải xmax 750 m => Vị trí Cmax khu dân cư B Tính toán nồng độ chất ô nhiễm điểm đầu, cuối nhà B Tính theo công thức Gauss biến dạng ta có: C= SVTH: TRẦN THỊ TÌNH - Tùy thuộc vào độ xa nồng độ chất ô nhiễm điểm nhà khác nhau, khoảng cách nhà 50m 50 80-90 % 10 50-80% 90% 50-130 350-550 250-1500 350-550 750-1500 [...]... 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. .. khoảng cách cho phép ở đỉnh và đáy thiết bị Chọn Hcp= 0,9m Với D = 4,6m Chọn Hđ = 0,4m ( các quá trính….thực phẩm tập 2, tr.184) Suy ra H = 5×(0,4+1,2×10-3) + 0,9 =2,906m.Chọn H = 3m 30 SVTH: TRẦN THỊ TÌNH TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 .Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải tập 2 và tập 3 – GS.TS Trần Ngọc Chấn – NXB KH&KT năm 2001 2.Kiểm soát ô nhiễm không khí – PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn – NXB ĐHQGTPHCM năm 2007 3 .Các. .. trong hỗn hợp khí Yr= = =0,74 (kmol SO2/ kmol khí trơ) Tính khối lượng riêng của hỗn hợp khí Khối lượng riêng của pha khí ở 30oC và 1 atm: ρhh khí = (Công thức trang 5Sổ tay quá trình ,tập 1) : khối lượng riêng của SO2 ở 30oC ; = = 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... trong hỗn hợp khí Yr= = =1,66×10-3(kmol H2S/ kmol khí trơ) Tính khối lượng riêng của hỗn hợp khí 26 SVTH: TRẦN THỊ TÌNH Khối lượng riêng của pha khí ở 30oC và 1 atm: ρhh khí = (Công thức trang 5Sổ tay quá trình ,tập 1) : khối lượng riêng của H2S ở 30oC ; = = 1,37kg/m3 vH2S: Nồng độ phần thể tích của H2S trong hỗn hợp vH2S = = = 0,01(mol H2S/ mol hh khí) ρkk : khối lượng riêng của không khí ở 30oC ρkk... - 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... chiều cao tháp hấp thụ Chiều cao của tháp được tính theo công thức: Htt =hp(ntt-1)+Z.n +ZL+ZC =Hlv+ZL+ZC Z: chiều dày đệm ; ZC: khoảng cách từ lớp đệm trên cùng đến đỉnh tháp ZL : khoảng cách từ lớp đệm dưới cùng đến đáy tháp ; n: số đệm thực tế hp : khoảng cách giữa các đệm Chiều cao lớp đệm được tính dựa vào công thức: H = h×n ( trang 170-giáo trình các quá trình,thiết bị trong CN hóa chất và thực phẩm... +0,6+1,5 = 3,6 m 25 SVTH: TRẦN THỊ TÌNH Hlv=hp(ntt-1)+Z.n =0,5(2-1)+Z.2=1,5 →Z=0,5(m) 3.2.2 .Xử lí H2S Sử dụng tháp hấp thụ ( tháp đĩa )để xử lí H2S,Ta lựa chọn phương pháp hấp thụ bằng xút NaOH 10%.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 độH2S đầu vào là C35=47,89(mg/m3) Áp suất p1 = 1atm=760 mmHg = 1,0133×105Pa... của dòng khí vàovà dòng lỏng vào là 30oC Hỗn hợp khí xem như là H2Svà không khí 3.2.2.1 Thiết lập phương trình cân bằng và phương trình làm việc Đầu vào: + Lưu lượng khí vào tháp: Gvy = = 1781,75 (kmol/h) + Lưu lượng khí H2S là := = =63383,82 (mol/h) = 17,61(kmol/h) + Lưu lượng khí trơ: Gtrơ= Gvy - GvH2S= 1781,75 – 17,61 = 1764,14(kmol/h) + Nồng độ phần mol tương đối của H2S trong hỗn hợp khí: Yv... tương đương của 1 đơn vị truyền khối được xác định theo công thức Kafarov-Đưneski 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... 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 = = 0,99 →ρhh khí = 1,37×0,01+1,165×0,99 =1,17(kg/m3) hay ρy = 1,17(kg/m3) Nồng độ phần mol tuyệt đối của H2S trong hỗn hợp khí yr = = 1,6×10-3 (kmol H2S/ 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