Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI

TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI

Tải bản đầy đủ - 0trang

Một số phương pháp xử lý khí thải:

2.2.1. Phương pháp xử lý bụi:

Bụi là các phần tử chất rắn thể rời rạc (vụn) có thể được tạo ra trong các q trình

nghiền, ngưng kết và các phản ứng hóa học khác nhau, dưới tác dụng của dòng khí hoặc

khơng khí chúng chuyển thành trạng thái lơ lửng.

Nguồn phát thải bụi cố định phổ biến nhất ở các nhà máy, xí nghiệp là các quá

trình đốt nhiên liệu trong các loại lò cũng như nhiều cơng đoạn gia cơng, chế biến vật liệu

dạng hạt, bột khác nhau.

Một số phương pháp xử lý bụi:

 Buồng lắng bụi :



Cấu tạo của buồng lắng bụi rất đơn giản – đó là một khơng gian hình hộp có tiết

diện ngang lớn hơn nhiều lần so với tiết diện đường ống dẫn khí vào để cho vận tốc dòng

khí giảm xuống rất nhỏ, nhờ thế hạt bụi đủ thời gian để rơi xuống chạm đáy dưới tác

dụng trọng lực và bị giữ lại ở đó mà khơng bị dòng khí mang theo.



Hình 2.1: Mặt cắt dọc buồng

lắng bụi

Buồng lắng bụi được áp dụng để lắng bụi thơ có kích thước hạt từ 60 – 70 µm trở

lên. Tuy vậy, các hạt bụi có kích thước nhỏ hơn vẫn có thể bị giữ lại trong buồng lắng.

Ngồi ra buồng lắng bụi còn được sử dụng như cấp lọc thô trước các loại thiết bị lọc tinh

khác.

 Thiết bị lọc bụi ly tâm: gồm có 2 dạng là thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu nằm ngang và thiết



bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng (Cyclon). Tuy nhiên, thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng là được

dùng phổ biến.



a

b



Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng (cyclon) có cấu tạo rất đa dạng, nhưng về nguyên

tắc cơ bản bao gồm các bộ phận :



Hình 2.2: Cấu tạo Cyclon

Khơng khí mang bụi đi vào thiết bị theo ống 1 nối theo phương tiếp tuyến với thân

hình trụ đứng 2. Phần dưới của thân hình trụ có phễu 3 và dưới cùng là ống xả bụi 4. Bên

trong thân hình trụ có ống thốt khí sạch 5 lắp cùng trục đứng với thân hình trụ.

Nhờ ống dẫn 1 lắp theo phương tiếp tuyến, khơng khí sẽ có chuyển động xốy ốc

bên trong thân hình trụ của cyclon và khi chạm vào ống đáy hình phễu, dòng khơng khí

bị dội ngược trở lên nhưng vẫn giữ được chuyển động xoáy ốc để rồi cuối cùng theo ống

5 mà thoát ra ngồi.

Trong dòng chuyển động xốy ốc, các hạt bụi chịu tác dụng bởi lực ly tâm làm cho

chúng có xu hướng tiến dần về phía thành ống của thân hình trụ rồi chạm vào đó, mất

động năng và rơi xuống đáy phễu. Trên ống xả 4 người ta có lắp van 6 để xả bụi vào

thùng chứa.

Thông thường ở đáy phễu có áp suất âm ( áp suất tương đối), do đó khi mở van 6

khơng khí bên ngồi sẽ bị hút vào cyclon từ dưới lên trên và có thể làm cho bụi đã lắng

đọng ở đáy phễu bay ngược lên và theo khơng khí thốt ra ngồi qua ống 5 làm mất tác

dụng của việc lọc bụi. Để tránh tình trạng trên người ta dùng van kép, trước khi xả bụi

người ta đóng van 6a rồi mới mở van dưới 6b.



Cyclon thường được sử dụng trong các trường hợp:

o Bụi thô.

o Nồng độ bụi ban đầu cao > 20 g/m3.

o Khơng đòi hỏi hiệu quả lọc cao. Khi cần đạt hiệu quả cao hơn thì dùng



cyclon ướt hoặc cyclon chùm.

 Thiết bị lọc bụi phun nước bằng ống Venturi:



Thiết bị lọc bụi phun nước bằng ống Venturi – gọi tắt là thiết bị lọc bụi Venturi

( Venturi scrubber) có cấu tạo bao gồm :



Hình 2.3: Cấu tạo thiết bị lọc bụi Venturi

Để tăng tốc dòng khí người ta sử dụng ống thắt dần 1, đi qua vào đoạn ống trụ

ngắn – họng 2. Trong họng 2, vận tốc dòng khí đạt được giá trị lớn nhất (80 – 200 m/s).

Họng 2 nối tiếp vào ống khếch tán 3, ở đây xảy ra sự giãn nở khí và sự giãm vận tốc (tới

10 – 20 m/s) của dòng khơng khí. Nước được phun vào qua ống 4 vào vòi phun trước

đoạn ống trụ. Ong khếch tán 3 nối theo phương tiếp tuyến vào thân hình trụ 5. Khi dòng

khí mang bụi được đẩy vào ống Venturi với vận tốc lớn, động năng của dòng khí tại chỗ

thắt của ống Venturi sẽ kéo theo nước và xé nước thành giọt mịn. Bụi trong dòng khí sẽ

va đập qn tính vào các giọt nước và bị đọng lại trên bề mặt giọt nước. Đến lượt của

mình, những giọt nước mang theo bụi bị dòng khí chuyển động xoắn ốc trong thân hình



trụ ép vào thành và chảy xuống dưới rồi theo ống 6 xả ra ngồi, còn khí sạch thốt lên

trên qua miệng ống 7.

Quá trình quan trọng nhất trong thiết bị lọc bụi Venturi là sự va đập quán tính giữa

hạt bụi và những giọt nước trong bản thân ống Venturi. Chính q trình này quyết định

hiệu quả lọc của thiết bị. Còn q trình tiếp theo xảy ra trong thân hình trụ là q trình

tách nước ra khỏi dòng khí bằng lực ly tâm do dòng khí chuyển động xoắn ốc gây ra –

giống như trong các cyclon thông thường.

Những ống Venturi được lắp đặt ở vị trí nằm ngang hoặc thẳng đứng. Tiết diện của

ống Venturi có thể là hình tròn hay hình chữ nhật.

Ưu điểm của ống Venturi với sự phun nước là có khả năng lắng các hạt bụi lớn lên

tới kích thước 10 µm và vì vậy hiệu suất làm sạch bụi rất cao 99.9%. Hiệu quả làm sạch

còn phụ thuộc nhiều vào vận tốc chuyển động của dòng khí. Sự tăng đường kính của giọt

nước phun với sự tăng lưu lượng riêng của nước phun (dm 3/m3 khơng khí) dẫn tới tăng

sức cản thủy lực của ống Venturi và tăng hiệu quả làm việc của thiết bị. Lưu lượng nước

cung cấp có thể đạt tới 0.5 – 1 kg/m3.

Bên cạnh đó ống Venturi còn có những nhược điểm: sức cản khí động của dòng

khí là rất lớn – 10000Pa (1000kg/cm 2) và lớn hơn, tiêu hao năng lượng cho hệ thống là

lớn.

2.2.2. Phương pháp xử lý khí thải độc hại:

 Phương pháp thiêu hủy:



Phương pháp này thường dùng trong các trường hợp khi mà khí thải của các q

trình cơng nghệ khơng thể thu hồi hoặc tái sinh được. Phương pháp này có 2 loại: có xúc

tác và khơng có xúc tác.

- Thiêu hủy khơng có chất xúc tác được thực hiện khi đốt trực tiếp khí thải ở nhiệt

độ cao: 800 đến 10000C. Phương pháp này áp dụng đối với khí thải có nồng độ độc hại

cao (vượt quá giới hạn bốc cháy) và có hàm lượng oxy đủ lớn. Có thể thiêu cháy khí thải

ở trong các lò đốt khi cần tận dụng lượng nhiệt khá lớn tỏa ra.



- Thiêu cháy có chất xúc tác cần diện tích bề mặt tiếp xúc lớn và nhiệt độ đốt

khoảng 250 đến 3000C. Trong phương pháp này thường sử dụng các bề mặt kim loại như:

các dải băng bạch kim, đồng, crôm, niken …làm chất xúc tác. Làm sạch khí thải theo

phương pháp này có giá thành rẻ hơn so với phương pháp thiêu đốt khơng có xúc tác.

Phương pháp có chất xúc tác thường thích hợp cho các khí độc hại có nồng độ gần với

giới hạn bắt lửa.

 Phương pháp ngưng tụ:



Trong phương pháp này sử dụng một chất lạnh trung gian để hạ thấp nhiệt độ của

dòng khí thải tới nhiệt độ nhất định mà khi đó các khí thành phần ngưng đọng lại và tách

ra khỏi dòng khí thải. Phương pháp này thường áp dụng đối với các dung môi hữu cơ

như: xăng, dầu, aceton, toluen…đối với các dung môi hữu cơ có nhiệt độ sơi cao thì có

thể thu hồi lại được bằng cách đơn giản và đỡ tốn kém hơn so với dung mơi có nhiệt độ

sơi thấp.

 Phương pháp sinh hóa, vi sinh:



Phương pháp này lợi dụng các vi sinh vật trong môi trường xung quanh (đất, nước,

không khí…) để hấp phụ , phân hủy các khí thành phần độc hại có trong dòng khí thải.

Ngồi ra các vi sinh vật còn tiêu thụ một phần đáng kể các tạp chất có trong hỗn hợp khí,

nhất là khí thải của ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, nhà máy tổng hợp hữu cơ…

Phương pháp sinh hóa, vi sinh được thực hiện theo một quy trình đơn giản nhưng mang

lại hiệu quả kinh tế nhất định.

 Phương pháp hấp phụ:



Q trình hấp phụ khí bằng vật liệu rắn là một phương pháp để khử khí độc hại

trong khí thải được áp dụng rất phổ biến.

Hấp phụ là quá trình phân ly khí dựa trên ái lực của một số chất rắn đối với một số

loại khí có mặt trong hỗn hợp khí nói chung và trong khí thải nói riêng, trong q trình đó

các phân tử chất khí ơ nhiễm trong khí thải bị giữ lại trên bề mặt của vật liệu rắn. Vật liệu

rắn sử dụng trong quá trình này được gọi là chất hấp phụ (adsorbent), còn chất khí bị giữ

lại trong chất hấp phụ được gọi là chất bị hấp phụ (adsorbate).



Quá trình hấp phụ được sử dụng rộng rãi để khử ẩm trong khơng khí hoặc trong

mơi trường khí nói chung, khử khí độc hại và mùi trong khí thải, thu hồi các loại hơi, khí

có giá trị lẫn trong khơng khí hoặc khí thải. Quá trình hấp phụ được áp dụng rất phù hợp

cho những trường hợp:

o Chất khí ơ nhiễm khơng cháy được hoặc khó đốt cháy.

o Chất khí cần khử có giá trị và cần thu hồi.

o Chất khí ơ nhiễm có nồng độ thấp trong khí thải mà các q trình khử khí



khác khơng thể áp dụng được.

Q trình hấp phụ được chia thành hấp phụ vật lý (physical adsorption) và hấp phụ

hoá học(chemisorption).

 Hấp phụ vật lý:



Trong hấp phụ vật lý các phân tử khí bị hút vào bề mặt của chất hấp phụ nhờ có

lực liên kết giữa các phân tử (lực Vander Waals). Hấp phụ là quá trình có tỏa nhiệt.

Lượng nhiệt tỏa ra phụ thuộc vào cường độ của lực liên kết phân tử và tương đương với

entanpy (nhiệt) ngưng tụ của hơi, khí. Lượng nhiệt đó nằm trong khoảng từ 2 – 20

kJ/g.mol.

Ưu điểm của quá trình hấp phụ vật lý là quá trình thuận nghịch. Bằng cách hạ thấp

áp suất riêng của chất khí cần hấp phụ trong hỗn hợp khí hoặc thay đổi nhiệt độ, khí đã bị

hấp phụ nhanh chóng được nhả ra mà bản chất hóa học của nó khơng hề bị thay đổi.

Trong trường hợp này sự thay đổi nhiệt độ được áp dụng một cách phổ biến nhất.

Tính chất thuận nghịch của q trình hấp phụ vật lý có ý nghĩa đặc biệt quan trọng

khi cần thu hồi chất bị hấp phụ có giá trị hoặc khi cần hồn ngun chất hấp phụ đã bão

hòa để tái sử dụng.

Lượng khí bị hấp phụ bằng quá trình hấp phụ vật lý giảm rất nhanh khi nhiệt độ

tăng và có trị số rất bé khi nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tới hạn của chất bị hấp phụ. Lượng

khí bị hấp phụ tỷ lệ thuận theo diện tích bề mặt của vật liệu hấp phụ.

Một ưu điểm nữa của hấp phụ vật lý là tốc độ hấp phụ diễn ra rất nhanh.

 Hấp phụ hóa học :



Hấp phụ hóa học là kết quả của các phản ứng hóa học giữa chất bị hấp phụ và vật

liệu hấp phụ. Trong trường hợp này lực liên kết mạnh hơn nhiều so với lực liên kết trong

hấp phụ vật lý. Do đó lượng nhiệt tỏa ra lớn hơn nhiều so với lượng nhiệt được giải

phóng trong hấp phụ vật lý. Lượng nhiệt này thường nằm trong khoảng 20 – 400

kJ/g.mol. Do lượng nhiệt hấp phụ hóa học lớn, năng lượng cần cho phản ứng giữa các

phân tử của chất bị hấp phụ với phân tử của chất hấp phụ là ít hơn đáng kể so với năng

lượng cần cho phản ứng của các chất ấy ngay trong pha khí. Chi phí ít năng lượng cho

phản ứng là cơ sở để giải thích hiệu quả của chất xúc tác bằng bề mặt chất rắn trong việc

thúc đẩy nhanh một số q trình hóa học trong cơng nghệ hóa chất.

Một đặc điểm khác biệt quan trọng nữa của hấp phụ hóa học so với hấp phụ vật lý

là tính chất khơng thuận nghịch của q trình. Khi cần giải thốt khí đã bị hấp phụ trong

q trình hấp phụ hóa học thì bản chất hóa học của khí bị thay đổi. Do đó nếu muốn thu

hồi khí có giá trị hoặc hồn ngun chất hấp phụ để tái sử dụng thì cần chọn vật liệu hấp

phụ nào có tính chất hấp phụ vật lý là chủ yếu.

Nếu tốc độ của q trình hấp phụ hóa học phụ thuộc vào nhiệt độ, người ta gọi là

quá trình hấp phụ hóa học kích hoạt (activated chemisorption, tức có thể kích hoạt được).

Còn nếu q trình hấp phụ xảy ra rất nhanh và không phụ thuộc vào nhiệt độ, người ta

gọi đó là q trình hấp phụ hóa học khơng kích hoạt (nonactivated chemisorption).



Hình 2.4: Thiết bị hấp phụ



Dòng khí thải đi vào thiết bị từ ống 1. Khi dòng khí thải đi qua các lớp vật liệu hấp

phụ 2, khí thành phần trong hỗn hợp khí thải được bám giữ trên các bề mặt của các hạt

vật liệu còn khơng khí sạch được xả ra ngồi qua ống 3.

Vật liệu hấp phụ được áp dụng trong kỹ thuật xử lý khí thải có sự phát triển bề mặt

bên trong rất lớn và chúng cần phải đáp ứng một số u cầu :

 Có khả năng hấp phụ lớn.

 Khơng tác dụng hóa học với các thành phần khí riêng biệt có trong khí thải.

 Có tính lựa chọn cao.

 Có độ bền cơ học cao, yêu cầu này cần được chú ý hơn khi sử dụng chúng



trong những thiết bị hoạt động liên tục.

 Có khả năng hồn ngun.

 Có giá thành hạ.



2.2.6. Phương pháp hấp thụ:

Sự hấp thụ là quá trình hút thu chọn lọc một hay một số thành phần của hỗn hợp

khí bằng chất hút thu thể dịch, ta gọi chất hút thu thể dịch là chất hấp thụ. Vì vậy ta có thể

hiểu phương pháp hấp thụ là phương pháp làm sạch khí thải của các nhà máy, xí nghiệp

để tách ra những thành phần giá trị từ dòng khí và đưa nó trở lại vào q trình cơng nghệ

để tiếp tục sử dụng hoặc là để tách ra những chất độc hại trong dòng khí trước khi thải

vào mơi trường xung quanh. Thơng thường sử dụng làm sạch hấp thụ hợp lý khi nồng độ

của thành phần khí độc hại trong dòng khí thải khá lớn: cao hơn 1% theo thể tích.

Sự hấp thụ gồm 2 phương thức: hấp thụ vật lý và hấp thụ hóa học.

 Hấp thụ vật lý: những phần tử bị hấp thụ không đi vào những phần tử hấp thụ,



nghĩa là quá trình hấp thụ thành phần riêng bằng chất hấp thụ khơng kéo theo

phản ứng hóa học. Khi áp suất riêng phần của khí thành phần có trong hỗn hợp

khí cao hơn áp suất cân bằng trên bề mặt dịch thì quá trình hấp thụ tiếp tục. Hấp

thụ vật lý thường người ta sử dụng chất hấp thụ phổ biến nhất là nước, đồng thời

cả những dung dịch hữu cơ - không điện phân, không phản ứng với khí thành

phần và dung dịch của chúng. Sử dụng nước rất hợp lý để làm sạch thể tích lớn

khí thải áp suất thấp (khí thải sản xuất cơng nghiệp), bởi vì trong những thiết bị



lớn khó mà tránh khỏi tổn hao dung dịch hấp thụ, mà nước lại là chất hấp thụ rẻ,

dễ kiếm.

 Hấp thụ hóa học: những phần tử bị hấp thụ sẽ tác động tương hổ hóa học với các



phần tử hoạt tính khí của chất hấp thụ và tạo thành hỗn hợp hóa học mới. Khi

này áp lực cân bằng của khí thành phần trên bề mặt dung dịch ít hơn một chút so

với sự hấp thụ vật lý và nó có khả năng tách ra hồn tồn khỏi dòng khí thải. Khi

hấp thụ hóa học có thể sử dụng những hợp chất hóa học sau: dung dịch

monoetanolamin, dietanolamin, ammoniac, những dung dịch natri carbonat…

những phân tử của khí thành phần hòa tan trong dung dịch đi vào phản ứng với

những phân tử thành phần hoạt tính của chất hấp thụ. Đa số các phản ứng là tỏa

nhiệt và thuận nghịch, do đó khi tăng nhiệt độ dung dịch thì hợp chất tạo thành

được phân hủy và sẽ tách thành những thành phần ban đầu.



Hình 2.5: Thiết bị hấp thụ

Thiết bị hấp thụ có chức năng tạo ra bề mặt tiếp xúc càng lớn càng tốt giữa 2 pha

khí và lỏng.

o



Thiết bị hấp thụ khí độc hại bằng phương pháp rửa khí thường là các tháp rửa



khí, dòng khí thải đi vào thiết bị qua ống 1, chất lỏng được phun thành các hạt nhỏ

chuyển động ngược với hướng chuyển động của dòng khí thải (hoặc theo hướng cắt

ngang). Các hạt nhỏ li ti tiếp xúc với khí thải và hấp thụ khí độc hại trong khí thải, các



lớp vật liệu đệm 2 làm tăng diện tích tiếp xúc giữa 2 pha, giúp tăng hiệu quả của thiết bị.

Tại lớp tách ẩm 4, lượng khí thải vừa được xử lý (trở thành khí sạch) được đưa ra mơi

trường ngồi hoặc cũng tại đây một số dung dịch được hồn ngun và được chuyển sang

cơng đoạn khác. Dòng cặn sẽ được tháo ra ngồi qua ống 6. Lượng dung dịch hấp thụ

tưới trong thiết bị khoảng 1.3 đến 2.6 mg/m 3. Hiệu quả có thể đạt đến 95% tùy thuộc vào

loại khí độc hại và dung dịch hấp thụ.

o



Ưu điểm của phương pháp : thích hợp với các loại khí độc hại dễ hòa tan trong



dung dịch hay dễ phản ứng với các tác nhân hấp thụ chứa trong nước như là các khí SO 2,

NOx,HF, HCl…

o



Nhược điểm : nước thải của thiết bị sẽ bị nhiễm bẩn và nhiều khi phải có thiết bị



xử lý nước kèm theo.

o



Xử lý các chất độc hại có trong khí thải bằng phương pháp hấp thụ được sử dụng



nhiều khi lưu lượng dòng khí thải lớn với nồng độ các khí độc hại khá cao. Ngồi ra khi

sử dụng phương pháp này mang lại hiệu quả kinh tế cao và có thể thu hồi các chất sử

dụng tuần hồn hoặc chuyển sang công đoạn sản xuất ra sản phẩm khác.

o



Tuy nhiên chất hấp thụ công nghiệp áp dụng trong quá trình làm sạch liên tục



dòng khí cần phải thỏa mãn một số yêu cầu sau:

 Có đủ khả năng hấp thụ cao.

 Có tính chọn lọc cao theo quan hệ với thành phần cần được tách ra.

 Có thể có tính bốc hơi nhỏ.

 Có những tính chất động học tốt.

 Có khả năng hồn ngun tốt.

 Có tính ổn định nhiệt hóa học.

 Khơng có tác động ăn mòn nhiều đến thiết bị.

 Có giá thành rẻ và dễ kiếm trong sản xuất công nghiệp.

o Ta thấy rằng không có chất hấp thụ nào thỏa mãn được tất cả các yêu cầu trên



nên trong mỗi trường hợp cụ thể nên chọn chất hấp thụ thỏa mãn được những

yêu cầu cơ bản. Trong kỹ thuật xử lý khí thải bằng phương pháp hấp thụ, nước là

loại chất hấp thụ sẵn có, giá rẻ và thuận tiện nhất. Tuy nhiên, nước chỉ hấp thụ



được một số ít loại khí độc hại, hơn nữa mức độ hấp thụ vật lý của nước cũng bị

hạn chế. Trong nhiều trường hợp người ta phải áp dụng phương pháp hấp thụ

hóa học bằng các loại dung dịch hóa chất khác nhau tùy theo chất độc hại cần

khử.



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×