Tải bản đầy đủ

Đồ án xử lý khí thải lò đốt vỏ hạt điều

Mục Lục

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU.....................................................................................................................4

GVHD: ThS.Lâm Vĩnh Sơn
Nhóm 6_13DMT02

Trang1/71


Lời mở đầu

LỜI MỞ ĐẦU
Như ta đã biết thời đại ngày nay là thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất
nước, cuộc sống ngày càng nhộn nhịp, dân số thế giới ngày càng tăng thì đòi hỏi sản
phẩm sản xuất từ các ngành công nghiệp, nông nghiệp cũng phải tăng để phục vụ nhu
cầu của cuộc sống. Bên cạnh những lợi ích mà con người đạt được thì cũng kèm theo đó
là một số hiểm họa phát sinh từ các quá trình hoạt động của các công ty xí nghiệp và đặc
biệt là hoạt động của các khu công nghiệp đã thải ra bầu trời một lượng khí độc ô nhiễm
đáng kể như (SOx, NOx, COx, HCl, H2SO4, H2S….).

Các loại khí độc này là một trong những nguyên nhân làm ảnh hưởng mạnh đến
sức khỏe của con người và động vật, gây nên hiện tượng hiệu ứng nhà kính, mưa axit,
làm mất cân bằng hệ sinh thái,…
Do vậy để giảm được những mối hiểm họa đó, giúp cho môi trường sinh thái
được trong lành thì cần có những biện pháp, những quy trình xử lý có hiệu quả. Nếu
không được xử lý tốt sẽ dẫn đến hàng loạt các hậu quả môi trường không thể lường
trước được.
Chúng em xin chân thành biết ơn thầy Th.S Lâm Vĩnh Sơn đã tận tình hướng dẫn
và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành môn đồ án môn học này!

GVHD: ThS.Lâm Vĩnh Sơn
Nhóm 6_13DMT02

Trang2/71


Chương 1: Tổng quan về ngành chế biến hạt điều.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CHẾ BIẾN
HẠT ĐIỀU.
I)

SƠ LƯỢC VỀ HẠT ĐIỀU

1) Cấu tạo hạt điều
Cấu tạo hạt điều gồm có 2 phần: nhân và vỏ
+ Nhân chiếm khoảng 25 -35% hạt, có giá trị dinh dưỡng cao.
+ Vỏ hạt điều chiếm 65 – 75% hạt gồm có 3 lớp:
• Lớp vỏ ngoài dai, cứng, láng nhẵn.
• Lớp vỏ giữa xốp như tổ ong, chứa dầu vỏ hạt, còn gọi là dầu “cashew”.
• Lớp vỏ trong cùng cứng như dá bao bọc phần nhân và vỏ lụa.

2) Thành phần của hạt điều
a) Nhân hạt điều
Dầu béo
47,13%
Hợp chất Nito 9,7%
Tinh bột
5,9%
Bảng 1.1: Thành phần nhân hạt điều

(Nguồn: Phạm Đình Thanh,2003)
Hình 1.1: Nhân hạt điều
Nhân ép nguội thu được dầu béo có màu vàng nhạt không mùi, không vị, chỉ số
lưu hóa của nhân này gần giống như dầu hạnh nhân: 78-83% axit linoleic, 14-15% alic,
4% axit linolinic, tỷ trọng 0,924 – 0,925 ở nhiệt độ 16-18 oC thì đặc lại. Tuy nhiên, thành
phần chủ yếu của thành phần ép nguội nhân điều là sitostorin đó là một phytostcarin đặc
biệt.

b) Vỏ hạt điều
Độ ẩm
13,17%
Tro
6,74%
Cellulose
17,35%
Chất chứa Nito (Protein) 4,06%
Đường
20,85%
Chất hòa tan trong ete 35,10%
(axit anacardic)
Bảng 1.2: Thành phần chính của vỏ hạt
(Nguồn: Phạm văn Nguyên, 1991)
Thành phần hóa học của dầu vỏ: Thành phần chủ yếu của dầu vỏ hạt là axit
anacardic, ngoài ra còn có một lượng nhỏ cardol và 2-methylcardol. Trong thực tiễn tách

GVHD: ThS.Lâm Vĩnh Sơn
Nhóm 6_13DMT02

Trang3/71


Chương 1: Tổng quan về ngành chế biến hạt điều.
nhân và dầu vỏ hạt bằng phương pháp xử lý nhiệt ở 200 oC (phương pháp chao dầu) axit
anacardic chuyển hóa thành cardanol.

3) Tính chất dầu hạt điều
Cardol chiếm khoảng 13% công thức tổng quan C 24H32O2 là chất lỏng màu vàng
đỏ nhạt, để ra không khí chất này chuyển thành màu nâu, hơi của chất này có tác dụng
kích thích đối với mắt, gây ho, viêm đường hô hấp. Nhưng cardol không có tác dụng xấu
đến với đường tiêu hóa và không tan vào dịch tiêu hóa
Axit nacardic là một thứ bột chuyển màu xanh lơ, trong suốt, có vị nồng và thơm,
tan được trong rượu, cồn và ete, nóng chảy ở 26oC, công thức tổng quát là C 24H32O3
trong đó có 76,66% Cacbon; 9,3% Hydro; 13,94% Oxy.
Cardanol có điểm nóng chảy ở 53 – 55 oC là thành phần quan trọng của dầu vỏ,
màu sáng

II)

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGÀNH CHẾ BIẾN HẠT
ĐIỀU.

Như ta đã biết, Việt Nam hiện đã có gần 400.000 ha trồng điều, 300.000 ha đã
đưa vào khai thác, tập trung vào các tỉnh miền Trung – Tây Nguyên và miền Đông Nam
Bộ, năm nay cho sản lượng khoảng 350.000 tấn. Đặc biệt, tỉnh Bình Dương hiện có tốc
độ phát triển diện tích trồng điều nhanh nhất, từ 65.000 ha trong năm 2000 lên 110.000
ha vào cuối năm 2004 và là tỉnh hiện đứng đầu cả nước về diện tích, sản lượng hạt điều
thô (năm 2004 đạt 97.000 tấn trong tổng số 350.000 tấn) cùng với trên 70 cơ sở, nhà
máy chế biến. Ngoài ra vùng trồng điều còn tập trung tại một số tỉnh như Bình Phước
(170.000 ha), Bình Thuận (16.000 ha), Bình Định (14.000 ha), Bà Rịa – Vũng Tàu
(12.000 ha). Tại các vùng này trồng điều phát triển khá mạnh và chiếm khoảng 2/3 diện
tích điều cả nước.
Cây điều có nguồn gốc từ Brazil, thân cao. Hạt điều được nhiều người biết đến
nhất trên thị trường thế giới, hạt điều được bao phủ bằng vỏ hạt chứa rất nhiều dầu ăn
mòn, phần này thường được gọi là hạt, nó gắn kết với phần quả. Phần hạt chỉ chiếm
khoảng 10% tổng khối lượng cả quả.
Hầu hết các nước sản xuất điều đều chỉ chế biến phần hạt mà không chú ý đến
phần quả, chủ yếu chỉ lấy từ phần vỏ lụa trở vào.
Hạt điều lần đầu tiên được Ấn Độ xuất khẩu vào năm 1992 và 1925, với khối
lượng trên 1000 tấn mỗi năm. Ngày nay, hạt điều đã trở thành một mặt hàng quan trọng
trong thương mại thế giới với khối lượng xuất khẩu trên 100. 000 tấn/năm. Các nước
xuất khẩu chủ yếu là Tanzania, Kenya, Mozambique, Brazil và Nigieria. Các nước nhập
khẩu chủ yếu là Mỹ, Nga, Anh, Bắc Ai len, Đức, Đông Âu, Úc và Canada.
Phần quả ít khi được chế biến, mặc dù nó có rất nhiều hương thơm, nếu so sánh
với các loại trái cây khác thì nó là một trong những loại chứa nhiều vitamin C nhất. Một
quả cam chỉ chứa khoảng 50mg vitamin C. Kỹ thuật sản xuất nước điều cũng rất đơn
GVHD: ThS.Lâm Vĩnh Sơn
Nhóm 6_13DMT02

Trang4/71


Chương 1: Tổng quan về ngành chế biến hạt điều.
giản, sản phẩm đễ được thị trường trong cũng như ngoài nước chấp nhận, nước điều có
thể sử dụng ở nồng độ tự nhiên hoặc cô đặc đến 60o Brix.
Điều được thu hoạch khi đã chín, lúc này phần nhân đã phát triển hoàn toàn. Đều
chín tự động rụng xuống, thu nhặt và chuyển ngay đến nhà máy chế biến. Nước quả phải
được trích trong vòng 6 giờ sau khi thu nhặt, nếu không sẽ dễ bị nhiễm khuẩn và có thể
làm giảm chất lượng và thay đổi mùi vị nước điều thành phẩm. Hiệu suất chiết nước
điều là khoảng 80%, với nồng độ dung dịch là khoảng 12 o Brix. Nước điều rất giàu tanin
do vậy ta chỉ nên tiến hành trích nước quả khi quả đã chín hoàn toàn thì hàm lượng tanin
mới giảm.

III) TÌNH HÌNH CHẾ BIẾN HẠT ĐIỀU Ở VIỆT NAM.

Hình 1.2 : Sơ đồ chế biến hạt điều tại Việt Nam
Gần đây xuất hiện nhiều nhà máy chế biến điều nhân đủ các loại quy mô. Các
công ty thương mại cũng nhảy vào khai thác. Hiện nay cả nước đã có 90 nhà máy chế
biến hạt điều với 300.000 công nhân chế biến và tổng vốn đầu tư khoảng 1.000 tỉ đồng,
đó là chưa kể đến sự góp mặt của hàng trăm lò của tư nhân. Hiện nay năng lực chế biến
GVHD: ThS.Lâm Vĩnh Sơn
Nhóm 6_13DMT02

Trang5/71


Chương 1: Tổng quan về ngành chế biến hạt điều.
của toàn bộ các nhà máy chế biến và các lò của tư nhân cần tối thiểu khoảng 500.000
tấn/năm, nhưng sản lượng trong nước chỉ ở
mức tối đa 350.000 tấn/năm. Tình trạng thiếu nguyên liệu trầm trọng đã đẩy các nhà
máy chế biến lao vào cuộc “tử chiến” tranh mua nguyên liệu bằng mọi giá, mọi lúc, mọi
nơi. Hậu quả là trong mùa làm ăn năm nay, giá đầu vào của các nhà máy cao hơn đầu ra,
chất lượng nguyên liệu bị giảm sút, tình trạng thua lỗ đang treo lơ lửng trên đầu doanh
nghiệp.
Nhiều năm qua các doanh nghiệp chế biến điều Việt Nam gần như chỉ làm mỗi
một việc là nóc tách từ hạt điều thô ra nhân để đóng thùng xuất khẩu. Hiện nay, phần lớn
các nhà máy chế biến hạt điều Việt Nam có quy mô nhỏ, sản xuất kết hợp giữa cơ khí và
thủ công. Hiện có ít doanh nghiệp đầu tư vào sản phẩm nhân điều tinh chế, do đó sản
phẩm hạt điều chế biến sẵn trên thị trường còn đơn điệu, chưa đáp ứng được nhu cầu
tiêu dùng.

IV) QUY TRÌNH CHẾ BIẾN HẠT ĐIỀU.
1

Chế biến nước điều
a) Nguyên tắc

Nước điều phải được trích ly không quá 6 giờ sau khi rơi khỏi cây, và được bảo
quản trong thùng gỗ để tránh bị phân hủy.

b) Tách hạt
Ngay khi đến xưởng, quả điều được lấy ra khỏi thùng gỗ và chuyển đến băng tải,
tại đây ta tiến hành tách cuống bằng thủ công. Tay mang găng cao su, dùng hai ngón tay
day và kéo hạt ra khỏi quả. Quả và hạt được đưa qua sàng rung, tại đây hạt nhỏ hơn rơi
xuống còn lại quả chuyển đến một bộ phận khác.

c) Rửa
Do khi rơi quả điều có dính đất và quá trình tách bóc bằng tay, quả điều có thể bị
bẩn do vậy phải rửa với nước clo (5ppm), ban đầu rửa khuấy đảo sau cùng phun nước áp
lực lớn..

d) Trích nước quả
Quả điều được chuyển đến một máy ép trên băng tải cao su sau đó đưa ngược trở
lại một mâm bằng thép. Phần xơ được đưa ra ngoài ở cuối vít đùn, nước lắng lại ở đáy
máy ép, nước quả lúc này có rất nhiều xơ nhỏ. Xơ rơi khỏi vít đùn có thể được đưa đến
một máy ép thứ 2 để thu hồi hết nước điều, nước cũng có thể được thêm vào trong máy
ép thứ 2.

e) Lọc
Nếu muốn, phần vỏ còn trong nước điều có thể tách ra bằng thiết bị tách ly tâm.

f) Diệt khuẩn theo phương pháp Pasteur và thu hồi hương
Nước quả được diệt khuẩn theo phương pháp Pasteur trong thiết bị trao đổi nhiệt
ở nhiệt độ 85 – 90 oC trong vài giây và bơm ngay đến thiết bị bốc hơi nhanh gắn với hệ
thống thu hồi hương, trong khi nhiệt độ còn thấp, một số chất ngưng tụ dễ bay hơi vẫn
GVHD: ThS.Lâm Vĩnh Sơn
Nhóm 6_13DMT02

Trang6/71


Chương 1: Tổng quan về ngành chế biến hạt điều.
còn trong trạng thái ngưng tụ. Các chất dễ bay hơi này là hương thơm đặc trưng của
nước điều. Trong giai đoạn diệt khuẩn một số enzyme không mong muốn sẽ bị làm mất
hoạt tính và một số hương thơm bị mất đi trong quá trình bay hơi sẽ được thu hồi. Nồng
độ hương của sản phẩm sẽ cao hơn từ 500- 1000 lần so với nước điều tự nhiên.

g) Bay hơi
Nước điều có thể được cô đặc từ 12 o lên 16o Bix bằng thiết bị bay hơi bề mặt,
thiết bị bay hơi tuần hoàn hoặc thiết bị bay hơi ly tâm. Các loại thiết bị bay hơi đều sử
dụng cánh khuấy hoặc
được khuấy đảo nhằm tránh sự phân hủy nhiệt. Để tiết giảm hơi nước (dùng để gia
nhiệt) ta nên dùng thiết bị bay hơi hai cấp.

h) Làm lạnh
Nước điều phải được làm lạnh ngay khi nó ra khỏi thiết bị bay hơi, do ở nhiệt độ
cao có thể làm thay đổi hương thơm. Làm lạnh trong thiết bị làm lạnh vỏ áo có cánh
khuấy. Các loại thùng chứa này cũng được dùng để chứa sản phẩm nước điều trước khi
đóng gói, với dung tích 200 lít. Mỗi lô đều có tỳ lệ Brix/axít, độ pH, hương như nhau.

i) Đóng gói
Nước điều cô đặc được đóng thùng ở -8 oC trong túi PE 200 lít đặt trong thùng
thép. Thùng được đặt trên cân và đổ đầy nước điều vào cho đến khối lượng 250 kg.
Đóng kín túi PE lại và đặt thùng vào vị trí, mỗi thùng đều phải gắn phiếu ghi đầy đủ các
thông số: trọng lượng cuối cùng, tỷ lệ Brix/axit, pH, Brix và số lô. Sấy khô phần bã: bã
sau khi ra khỏi máy ép được sấy khô và ép lại thành từng khối để làm thức ăn gia súc.

4) Chế biến điều nhân
a) Tồn trữ
Hạt điều sau khi tách khỏi quả phải được phơi khô hoặc chế biến ngay. Hạt điều
được phơi ngoài sân phơi dưới ánh nắng mặt trời, bề dày lớp phơi không quá 10 cm.
Thời gian phơi phải trên 1 ngày, sau đó mới có thể cất giữ trong suốt mùa thu hoạch.

b) Làm sạch và phân tích cỡ
Hạt điều phải được làm sạch trước khi phân loại kích thước. Mỗi loại được chứa
trong một loại thùng khác nhau và chế biến theo từng loại một

Hình 1.3: Thiết bị dùng để phân cỡ sơ bộ
GVHD: ThS.Lâm Vĩnh Sơn
Nhóm 6_13DMT02

Trang7/71


Chương 1: Tổng quan về ngành chế biến hạt điều.
(Nguồn : Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học – Ths: Lâm Vĩnh Sơn)

c) Điều hoà độ ẩm
Nếu muốn tồn trữ hạt điều theo từng loại kích cỡ khác nhau thì nó phải được điều
hòa độ ẩm trước khi mang ra chế biến, điều hòa độ ẩm bằng cách phun nước vào trong
10 phút sau đó xả, tiếp tục làm vài lần cho đến khi hạt điều hấp thu đủ lượng nước cần
thiết. Nếu hạt điều không qua tồn trữ mà chế biến ngay thì không cần phải điều hòa độ
ẩm trước khi chế biến.

d) Nướng hạt và ly tâm
Hạt điều phải được nướng theo từng kích thước khác nhau để tất cả các hạt đều
đồng nhất, ngược lại thì những hạt nhỏ sẽ bị quá lửa hoặc cháy trước khi các hạt khác
vừa nướng đủ
lửa. Công đoạn nướng hạt có thể được thực hiện bằng chính dầu của vỏ hạt, dầu vỏ phun
ra khi gia nhiệt. Nhiệt độ nướng khoảng 185 – 190 oC trong vòng 1.5 phút, tỷ lệ dầu vỏ
hạt với hạt điều
là khoảng 30/50. Sau khi nướng, hạt phải được làm nguội bằng cách xịt nước lạnh, sau
đó ly tâm để trích bỏ phần dầu vỏ hạt còn sót lại.

e) Tách vỏ
Quá trình tách vỏ đã loại bỏ dầu bằng cách đập vào đầu hạt, hạt sẽ bị vỡ ra theo
đường nứt tự nhiên. Trung bình mỗi ngày một công nhân tách vỏ có thể tách được 7 kg
nhân, hay tương đương với 27 kg hạt nướng, hay 32 kg hạt thô, hay 10 hạt một phút.
Một điều hết sức quan trọng là khi tiến hành tách vỏ không được để cho nhân bị vỡ, hạt
điều nguyên sẽ có giá cao hơn trên thị trường. Tro của võ sẽ bám vào tay và dụng cụ
nhằm tránh sự phá hỏng nhân và làm hại da tay do dầu từ vỏ hạt. Dầu vỏ hạt kết hợp với
tro của vỏ sẽ được tách ra dễ dàng khỏi nhân.

Hình 1.4: Thiết bị tách vỏ cơ giới kết hợp thủ công
(Nguồn : Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học – Ths: Lâm Vĩnh Sơn)

GVHD: ThS.Lâm Vĩnh Sơn
Nhóm 6_13DMT02

Trang8/71


Chương 1: Tổng quan về ngành chế biến hạt điều.

f) Sấy khô và lột vỏ lụa
Để dễ dàng lột vỏ lụa khỏi nhân, hạt điều phải được sấy khô thì khi đó mới có thể
lột vỏ lụa bằng dao gỗ hoặc thép hoặc bằng các phương pháp cơ giới khác. Làm khô trên
mâm bằng không khí nóng, thiết bị làm khô được gia nhiệt bằng vỏ hạt đốt cháy. Dầu vỏ
hạt điều có thể được trích ra trong khi nướng hạt, nó có thể được bán với giá cao dùng
làm nguyên liệu sản xuất nhựa resin dùng cho thắng xe tải

Hình 1.5: Lò sấy
(Nguồn : Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học – Ths: Lâm Vĩnh Sơn)

g) Phân loại và đóng gói
Hạt điều được phân loại theo nhiều loại khác nhau dựa vào kích thước, màu sắc,
độ vỡ của nhân. Nhân hạt được đóng trong thùng thiếc, mỗi thùng nặng 11.25 kg. Thùng
thiếc được đóng kín hút chân không và bơm khí CO2 vào.

GVHD: ThS.Lâm Vĩnh Sơn
Nhóm 6_13DMT02

Trang9/71


Chương 2: Tổng quan về ô nhiễm không khí và các phương pháp xử lý khí thải.

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM KHÔNG
KHÍ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI
I

KHÁI NIỆM

Ô nhiễm không khí chỉ là một vấn đề tổng hợp, nó được xác định bằng sự biến
đổi môi trường theo hướng không tiện nghi, bất lợi đối với cuộc sống của con người, của
động vật và thực vật, mà lại chính do hoạt động của con người gây ra với qui mô,
phương thức và mức độ khác nhau, trực tiếp hoặc gián tiếp tác động làm thay đổi mô
hình, thành phần hóa học, tính chất vật lý và sinh vật của môi trường không khí
Theo TCVN 5966- 1995, ô nhiễm không khí là sự có mặt của các chất trong khí
quyển sinh ra từ hoạt động của con người hoặc các quá trình tự nhiên với nồng độ đủ lớn
và thời gian đủ lâu và sẽ ảnh hưởng đến sự thoải mái, dễ chịu, sức khỏe, lợi ích của con
người và môi trường
Đối với môi trường không khí trong nhà cần phải kể thêm các yếu tố về khí hậu
như nhiệt độ, độ ẩm, bức xạ, gió.

II

TÍNH CHẤT

Tùy theo thành phần của nhiên liệu, lượng nhiên liệu và tính chất của nó mà chất
ô nhiễm có nồng độ, có tính chất và tính tải lượng khác nhau. Trong tất cả các nhà máy
để phục vụ cho tất cả các quá trình phục vụ công nghệ nồi hơi cũng như các quá trình
sinh hoạt của con người đều có các quá trình đốt của nhiên liệu, đặc biệt trong giao
thông vận tải đây là nguồn ô nhiễm di động với lượng nhiên liệu sử dụng khá lớn, thành
phần, nồng độ, tính chất nhiên liệu giống quá trình trong công nghiệp.
+ Chất ô nhiễm từ nguồn đốt trong chủ yếu là động cơ ô tô thường gây ô nhiễm không khí
một cách trực tiếp và nguy hiểm vì khói thải ngay trên mặt đất trong khu đông người ở
thành phố.
+ Chất ô nhiễm từ nguồn đốt ngoài chủ yếu là lò nung, lò nhiệt điện có công suất lớn
thường nằm xa khu dân cư và thải khí ở độ cao. Ngoài ra ở các trung tâm nhiệt điện hiện
đại đều được trang bị các hệ thống xử lý bụi và khí độc ( chủ yếu là SO 2) trước khi thải
vào khí quyển.

III

THÀNH PHẦN
+
+
+
+
+
+

Các loại khí oxit: CO, CO2, SO2, NOx...
Các hợp chất khí halogen: HCl, HF, HBr.
Các chất hữu cơ tổng hợp RH, bay hơi xăng, sơn.
Các khí quang hóa: PAN, O3.
Các chất lơ lửng: sương mù, bụi,khí thải sinh hoạt như than bếp.
Nhiệt, tiếng ồn, phóng xạ.

GVHD: ThS.Lâm Vĩnh Sơn
Nhóm 6_13DMT02

Trang10/71


Chương 2: Tổng quan về ô nhiễm không khí và các phương pháp xử lý khí thải.
Một số thành phần chủ yếu trong ô nhiễm không khí:

Khí Cox (CO: cacbon monoxit; CO2: cacbon dioxit).
COx là khí không màu, không mùi và không vị. Sinh ra do quá trình cháy không
hoàn toàn của các nhiên liệu có chứa cacbon (than, củi, dầu):
C + O2 → COx
Với CO : Trữ lượng sinh ra hàng năm là 250 triệu tấn/năm. Hàm lượng CO trong
không khí không ổn định, chúng thường biến thiên nhanh nên rất khó xác định được
chính xác.
Khi CO thâm nhập vào cơ thể người theo con đường hô hấp, chúng sẽ tác dụng
thuận nghịch với oxy hemoglobin (HbO 2) tách oxy ra khỏi máu và tạo thành
cacboxyhemoglobin, làm mất khả năng vận chuyển oxy của máu và gây ngạt:
HbO2 + CO ↔ HbCO + O2
CO tác dụng với Hb mạnh gấp 250 lần so với O2. Triệu chứng của con người khi
bị nhiễm bởi CO thường bị nhức đầu, ù tai, chóng mặt, buồn nôn, mệt mỏi. Nếu bị lâu sẽ
có triệu chứng đau đầu dai dẳng, chóng mặt, mệt mỏi, sút cân. Nếu bị nặng sẽ bị hôn mê,
co giật, mặt xanh tím, chân tay mềm nhũn, phù phổi cấp.
Thực vật ít nhạy cảm với CO, nhưng khi nồng độ cao (100 - 10.000ppm) sẽ làm
xoắn lá cây, chết mầm non, rụng lá và kìm hãm sự sinh trưởng của cây cối.
Với CO2 : có lợi cho cây cối phát triển trong quá trình quang hợp nhưng gây nên
hiệu ứng nhà kính làm nóng bầu khí quyển của Trái Đất.

Khí SOx (SO2: Sunfua dioxit; SO3: Sunfua trioxit).
Chủ yếu là SO2, là khí không màu, có vị hăng cay, mùi khó chịu. SO 2 trong
không khí có thể biến thành SO3 dưới ánh sáng Mặt Trời khi có chất xúc tác.
Chúng được sinh ra do quá trình đốt cháy nhiên liệu có chứa lưu huỳnh, đặc biệt
là trong công nghiệp có nhiều lò luyện gang, lò rèn, lò gia công nóng. Hàm lượng lưu
huỳnh thường xuất hiện nhiều trong than đá (0,2-0,7%) và dầu đốt (0,5-4%), nên trong
quá trình cháy sẽ tạo ra khí SO2:
S + O2 → SO2
Trữ lượng của SO2 là khoảng 132 triệu tấn/ năm, chủ yếu là do đốt than và sử
dụng xăng dầu. SO2 sẽ kích thích tới cơ quan hô hấp của người và động vật, nó có thể
gây ra chứng tức ngực, đau đầu, nếu nồng độ cao có thể gây bệnh tật và tử vong.
Trong không khí SO2 gặp nước mưa dễ chuyển thành axit Sulfuric (H2SO4).
Chúng sẽ làm thay đổi tính năng vật liệu, thay đổi màu sắc công trình, ăn mòn kim loại,
giảm độ bền sản phẩm đồ dùng. Thực vật khi tiếp xúc với SO 2 sẽ bị vàng lá, rụng lá,
giảm khả năng sinh trưởng và có thể bị chết.

Khí NOx (NO: nitric oxit ; NO2: nitơ dioxit).
NOx thường xuất hiện nhiều trong giao thông và công nghiệp. Trong không khí
nitơ và ôxy có thể tương tác với nhau khi có nguồn nhiệt cao > 1100 oC và làm lạnh
nhanh để tránh phân hủy:
N2 + xO2 2NOx
GVHD: ThS.Lâm Vĩnh Sơn
Nhóm 6_13DMT02

Trang11/71


Chương 2: Tổng quan về ô nhiễm không khí và các phương pháp xử lý khí thải.
Trữ lượng NOx sinh ra khoảng 48 triệu tấn / năm (chủ yếu là NO 2). NO2 là khí có
màu nâu, khi nồng độ ≥ 0,12 ppm thì có thể phát hiện thấy mùi.
NOx sẽ làm phai màu thuốc nhuộm vải, làm cứng vải tơ, ni lông và gây han rỉ kim
loại. Tùy theo nồng độ mà NO2 mà cây cối sẽ bị ảnh hưởng ở những mức độ khác nhau:

Nồng độ khoảng 0,06 ppm → có thể gây bệnh phổi cho người nếu tiếp xúc
lâu dài.

Nồng độ khoảng 0,35 ppm → thực vật sẽ bị ảnh hưởng trong khoảng 1
tháng.

Nồng độ khoảng 1 ppm → thực vật sẽ bị ảnh hưởng trong khoảng 1 ngày

Nồng độ khoảng 5 ppm → có thể gây tác hại đến cơ quan hô hấp sau vài
phút tiếp xúc.

Nồng độ khoảng 15 – 50 ppm → gây ảnh hưởng đến tim, phổi, gan sau vài
giờ tiếp xúc.

Nồng độ khoảng 100 ppm → có thể gây chết người và động vật sau vài
phút tiếp xúc.
Với NO2 là tác nhân gây ra hiện tượng khói quang.

Khí H2S
H2S còn gọi là Sulfur hydro, là khí không màu, có mùi trứng thối. H 2S sinh ra do
quá trình hủy các chất hữu cơ, các xác chết động thực vật, đặc biệt là ở các bãi rác, khu
chợ, cống rãnh thoát nước, sông hồ ô nhiễm và hầm lò khái thác than.
Trữ lượng H2S sinh ra khoảng 113 triệu tấn / năm (mặt biển ≈ 30 tiệu tấn, mặt đất
≈ 80 triệu tấn, sản xuất công nghiệp ≈ 3 triệu tấn). H 2S có tác hại là gây rụng lá cây, thối
hoa quả và giảm năng suất cây trồng.
Đối với con người, khi tiếp xúc với H 2S sẽ cảm thấy khó chịu, nhức đầu, buồn
nôn và mệt mỏi. Nếu tiếp xúc lâu sẽ làm mất khả năng nhận biết của khứu giác, từ đó
tổn hại đến hệ thần kinh khứu giác và rối loạn đến khả năng hoạt động bình thường của
các tuyến nội tiết trong cơ thể, cuối cùng dẫn đến bệnh thần kinh hoảng hốt thất thường.
Ngoài ra nó còn kích thích tim đập nhanh, huyết áp tăng cao khiến những người mắc
bệnh tim càng nặng thêm.

Ở nồng độ 150 ppm sẽ gây tổn thương đến cơ quan hô hấp.

Ở nồng độ 500 ppm sẽ gây tiêu chảy và viêm cuống phổi sau 15-20 phút
tiếp xúc.

Nếu nồng độ cao (700-900ppm) nó có thể xuyên qua màng túi phổi, gây
hô mê và tử vong.

Khí Ozon
Ozon có ký hiệu là O3, nó là sản phẩm của chất chứa oxy (SO 2, NO2 và andehyt)
khi có tia tử ngoại của Mặt Trời kích thích:
NO2 NO + O
O + O 2 → O3

GVHD: ThS.Lâm Vĩnh Sơn
Nhóm 6_13DMT02

Trang12/71


Chương 2: Tổng quan về ô nhiễm không khí và các phương pháp xử lý khí thải.




Ngoài ra, dưới tác dụng của tia tử ngoại Mặt Trời chiếu vào phân tử O 2 sẽ phân
tích chúng thành nguyên tử oxy (O), các nguyên tử oxy này lại tương tác với phân tử O 2
để tạo thành O3:
O2 + hv → O + O
O + O2 → O3
Ozon sinh ra và mất đi rất nhanh, nó chỉ tồn tại trong khoảng vài phút. Ozon tập
nhiều ở độ cao 25 km (tầng bình lưu), nồng độ khoảng 10ppm. Còn ở sát mặt biển, nồng
độ ozon chỉ
khoảng 0,005 - 0,007 ppm. Ozon có tác dụng tạo thành lá chắn ngăn cản tia tử ngoại của
Mặt Trời chiếu xuống Trái Đất, điều tiết khí hậu của Trái Đất, tránh gây nên những nguy
hại đối với đời sống của con người và các sinh vật. Nhưng nếu nống độ ozon trong khí
quyển quá lớn sẽ gây ô nhiễm ozon và sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của con
người :

Ở nồng độ 0,02ppm → chưa có tác động gây bệnh rõ rệt.

Ở nồng độ 0,3ppm → mũi và họng bị kích thích, cảm thấy rát.

Ở nồng độ 1-3ppm →gây mệt mỏi sau 2 giờ tiếp xúc.

Ở nồng độ 8ppm → gây nguy hiểm đối với phổi.
Ngoài ra O3 còn ảnh hưởng tới quá trình phát triển của các thực vật (đặc biệt là
cây cà chua, đậu,...), chúng thường gây ra bệnh đốm lá, khô héo mầm non. Bên cạnh đó
ozon còn gây tác tác hại đến các loại sợi bông, sợi nilon, sợi nhân tạo và hỏng màu thuốc
nhuộm, làm cứng cao su. Nếu ozon quá cao cũng sẽ tham gia vào quá trình làm nóng lên
của Trái Đất, khi nồng độ ozon tăng lên 2 lần thì nhiệt độ trung bình của Trái Đất tăng
lên 1oC, gây ảnh hưởng đến khí hậu toàn cầu.

Khí CxHy:
Là hợp chất của hydro và cacbon (mêtan, êtylen, anilin,...). Là khí không màu,
không mùi. Sinh ra do quá trình đốt cháy nhiên liệu không hoàn toàn, đặc biệt là tại các
nhà máy lọc dầu, khai thác và vận chuyển xăng dầu, sự rò rỉ đường ống dẫn khí đốt,...
Tùy vào hợp chất của chúng mà tạo ra các chất ô nhiễm khác nhau và gây ra
những tác hại khác nhau:
Êtylen (C2H4): gây bệnh phổi cho người, làm sưng tấy mắt, có thể gây ung thư phổi cho
động vật. Nó còn làm vàng lá cây và chết hoại cây trồng.
Benzen (C6H6): Nó thường được dùng trong kỹ nghệ nhuộm, dược phẩm, nước hoa, làm
dung môi hòa tan dầu mỡ, sơn, cao su, làm keo dán dày dép. Trong xăng có từ 5-20%.
Khi benzen thâm nhập vào cơ thể theo hô hấp sẽ gây ra bệnh thần kinh, thiếu máu, chảy
máu ở răng lợi, suy tủy, suy nhược, xanh xao và dễ bị chết do nhiễm trùng máu.

IV

CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

1

Phương pháp hấp thụ
Nguyên tắc:

a

GVHD: ThS.Lâm Vĩnh Sơn
Nhóm 6_13DMT02

Trang13/71


Chương 2: Tổng quan về ô nhiễm không khí và các phương pháp xử lý khí thải.
Cơ sở của nguyên lý là dựa trên sự tương tác giữa chất cần hấp thụ ( thường là
khí hoặc hơi) với chất hấp thụ ( thường là chất lỏng) hoặc dựa vào khả năng hoà tan
khác nhau của các chất trong chất lỏng để tách chất. Tuỳ thuộc vào bản chất của bản
chất mà ta chia thành:
+ Hấp thụ vật lý: Là quá trình dựa trên sự tương tác vật lý bao gồm sự khuếch tán, hoà
tan của các chất vào trong lòng chất lỏng và sự phân bố của chúng giữa các phân tử chất
lỏng.
+ Hấp thụ hoá học: Là quá trình luôn đi kèm với một hay nhiều phản ứng hoá học và bao
gồm 2 giai đoạn: giai đoạn khuếch tán và giai đoạn xảy ra các phản ứng hoá học. Như
vậy sự hấp thụ hoá học không những phụ thuộc vào tốc độ khuếch tán của chất khí vào
trong chất lỏng mà còn phụ thuộc vào tốc độ chuyển hoá các chất – tốc độ phản ứng của
các chất. Trong hấp thụ hoá học, chất được hấp thụ có thể được phản ứng ngay với các
phân tử của chính chất hấp thụ.

b

Ưu điểm

+ Rẻ tiền nhất là khi sử dụng nước làm dung môi hấp thu, các khí độc hại như SO 2, H2S,
NH3, HF, v.v… có thể được xử lý rất tốt bằng phương pháp này với dung môi nước, các
dung môi thích hợp.
+ Có thể được sử dụng kết hợp khi cần rửa khí làm sạch bụi, khi trong khí thải có chứa cả
bụi lẫn khí độc hại mà các chất khí có khả năng hoà tan tốt trong nước rửa.

c

Nhược điểm

+ Hiệu suất làm sạch không cao, hệ số làm giảm khi nhiệt độ dòng khí tăng cao nên không
thể dùng xử lý dòng khí thải có nhiệt độ cao, quá trình hấp thụ là quá trình toả nhiệt nên
khi thiết kế, xây dựng và vận hành hệ thống thiết bị hấp thụ xử lý khí nhiều trường hợp
ta phải lắp đặt thêm thiết bị trao đổi nhiệt trong tháp hấp thụ để làm nguội thiết bị hiệu
quả của quá trình xử lý như vậy thiết bị sẽ trở nên cồng kềnh, vận hành phức tạp.
+ Khi làm việc hiện tượng “sặc” rất dễ xảy ra khi khống chế, điều chỉnh mật độ tưới của
pha lỏng không tốt, đặc biệt khi dòng khí thải có hàm lượng bụi lớn.
+ Việc lựa chọn dung môi thích hợp sẽ rất khó khăn, khi chất khí cần xử lý không có khả
năng hoà tan trong nước, lựa chọn các dung môi hữu cơ sẽ nảy sinh vấn đề: Các dung
môi này có gây độc hại cho con người và môi trường hay không? Việc lựa chọn dung
môi thích hợp là bài toán hóc búa mang tính tinh tế và kỹ thuật, giá thành dung môi
quyết định lớn đến giá thành xử lý và hiệu quả xử lý.
+ Phải tái sinh dung môi ( dòng chất thải thứ cấp) khi sử dụng dung môi đắt tiền hoặc chất
thải gây ô nhiễm nguồn nước. Hệ thống càng trở nên cồng kềnh phức tạp.
+ Trong xử lý khí thải của công nghệ chế biến hạt điều phương pháp hấp thụ càng tỏ ra ít
hiệu quả vì nó có các nhược điểm.
+ Khí thải chứa nhiều chất hữu cơ độc hại, ít tan trong nước với dung dịch nước nên nếu
lựa chọn dung môi hấp thụ là nước sẽ rất kém hiệu quả, còn nếu ta chọn dung môi hữu
cơ thì không kinh tế, hơn nữa các dung môi này có thể là các chất độc hại gây ô nhiễm
không khí.
GVHD: ThS.Lâm Vĩnh Sơn
Nhóm 6_13DMT02

Trang14/71


Chương 2: Tổng quan về ô nhiễm không khí và các phương pháp xử lý khí thải.
+ Dòng khí thải sau các thiết bị trao đổi nhiệt (sau lò chao và sấy) vẫn còn có nhiệt độ khá
cao nên quá trình hấp thụ kém hiệu quả.
+ Khí thải có hàm lượng bụi khá lớn, bụi này có chứa nhiều chất hữu cơ do quá trình cháy
không hoàn toàn của vỏ hạt điều tạo nên mồ hóng rất dễ làm tắc hệ thống thiết bị nhất là
với các loại tháp đệm.
+ Chất thải sau hệ thống xử lý khí thải được xử lý lại nên thêm một hệ thống xử lý chất
thải lỏng thứ cấp mà chúng ta có điều kiện quan tâm nghiên cứu đến.

2
a

Phương pháp hấp phụ
Nguyên lý

+ Hơi và khí độc khi đi qua lớp hấp phụ bị giữ lại nhờ hiện tượng hấp phụ. Nếu ta chọn
các chất hấp phụ chọn lọc thì có thể loại bỏ được các chất độc hại mà không ảnh hưởng
đến thành phần các khí không có hại khác.
+ Có 2 cách để áp dụng phương pháp hấp phụ xử lý chất thải công nghiệp:
• Sử dụng thiết bị hấp phụ định kỳ tức là trên một tháp hấp phụ, ta nhồi chất hấp vào và
cho chất hấp phụ đi qua đó. Sau một thời gian khi chất hấp phụ no (đã bảo hoà chất bị
hấp phụ) thì quá trình dừng lại để tháo bỏ chất hấp phụ đã no và đưa lượng chất hấp
phụ mới vào.
• Sử dụng thiết bị hấp phụ liên tục, trong đó chất hấp phụ được chuyển động ngược dòng
với chất bị hấp phụ.
+ Có 2 kiểu hấp phụ:
• Hấp phụ vật lý: chất hấp phụ chỉ giữ lại cấu tử (do lực Vanderwaals)
• Hấp phụ hoá học: chất hấp phụ hấp phụ các cấu tử lên trên bề mặt chất rắn do đó chất
hấp phụ là chất xúc tác làm xảy ra phản ứng hoá học.

b

Ưu điểm

+ Làm sạch và thu hồi được khá nhiều chất ô nhiễm thể hơi khí nếu chất này có giá trị
kinh tế cao thì sau khi hoàn nguyên chất hấp phụ chúng sẽ được tái sử dụng trong công
nghệ sản xuất mà vẫn tận giảm tác hại gây ô nhiễm.
+ Chất hấp phụ cũng khá dễ kiếm và rẻ tiền thông dụng nhất là than hoạt tính ( than hoạt
tính hấp thu được nhiều chất hữu cơ.

c

Nhược điểm

+ Khi hoàn nguyên chất hấp phụ sẽ sinh ra chất thải ô nhiễm thứ cấp (nếu chất ô nhiễm
hoàn toàn là chất độc hại nguy hiểm cần thải bỏ hoặc có giá trị kinh tế không cao thì
không cần tái sử dụng). Trường hợp này chất phụ có giá thành rẻ, dễ kiếm và có thể tháo
bỏ nó đi.
+ Không hiệu quả khi dòng khí có chứa bụi và chất ô nhiễm thể hơi khí vì bụi dễ gây tắc
thiết bị và làm giảm hoạt tính hấp phụ của chất hấp phụ (nếu lúc này muốn sử dụng ta
phải lọc bụi trước khi cho dòng khí vào thiết bị hấp phụ).
+ Hiệu quả hấp phụ kém nếu nhiệt độ khí thải khá cao (tương tự như hấp thụ).
+ Với các chất khí bị hấp phụ có khả năng bắt cháy cao việc thực hiện nhả hấp phụ bằng
dòng khí có nhiệt độ cao cũng sẽ vấp phải nguy cơ cháy tháp hấp phụ.
GVHD: ThS.Lâm Vĩnh Sơn
Nhóm 6_13DMT02

Trang15/71


Chương 2: Tổng quan về ô nhiễm không khí và các phương pháp xử lý khí thải.
+ Như vậy trong xử lý khí thải của công nghệ chế biến hạt điều phương pháp hấp phụ
không có hiệu quả với 2 lý do sau: dòng thải có nhiệt độ cao và có lẫn bụi, khi thả có
khả năng bắt cháy khá lớn.

3
a

Phương pháp đốt
Ưu điểm

+ Những khí có khả năng bắt cháy cao và nhiệt trị cao có thể xử lý bằng phương pháp đốt.
Thông thường những hợp chất hữu cơ nhất là các hydrocacbon chưa no như olephin
hoặc mạch vòng (dãy thơm – acromatic) là những chất có khả năng bắt cháy lớn khi đốt.
Khí thải của công nghệ chế biến hạt điều có các chất này.
+ Phương pháp đốt trực tiếp là giải pháp thoả đáng khi xử lý không chứa nhiều chất ô
nhiễm vô cơ như sulfur, chlorine và fluorine. Khí thải của công nghệ chế biến hạt điều
các hợp chất loại này có nồng độ khá thấp nên khá phù hợp.
+ Trong những trường hợp khí thải có nhiệt độ cao có thể không cần phải gia nhiệt khi đưa
vào đốt. Khí thải của công nghệ chế biến hạt điều có tính chất này.
+ Phương pháp đốt hoàn toàn phù hợp với việc xử lý các khí độc hại không cần thu hồi
hoặc khả năng thu hồi thấp, khí thu hồi không có giá trị kinh tế lớn. Với khí thải của
công nghệ chế biến hạt điều điều kiện này cũng thoả mãn.
+ Có thể tận dụng nhiệt năng trong quá trình xử lý vào các mục đích khác.

b

Nhược điểm

+ Phải có hệ thống thiết bị đốt thích hợp không sinh ra khói và các chất ô nhiễm thứ cấp
gây độc hại. Nên trong khi nghiên cứu, thiết bị triển khai phải chú ý tốt đến tất cả các
điều kiện duy trì phản ứng cháy để có được một thiết bị đốt cho hiệu quả cao.

4

Xử lý bụi

Để xử lý aerosol (bụi, khói, sương) người ta sử dụng phương pháp khô, ướt và
tĩnh điện. Trong thiết bị khô bụi được lắng bởi trọng lực, lực quán tính và lực ly tâm
hoặc được lọc qua vách ngăn xốp. Trong thiết bị ướt, sự tiếp xúc giữa khí bụi và nước
được thực hiện. Nhờ đó, bụi được lắng trên các giọt lỏng, trên bề mặt bọt khí hay trên
các màng chất lỏng. Trong thiết bị lọc tĩnh điện các aerosol được tích điện và lắng trên
điện cực
Trên cơ sở phân loại các phương pháp xử lý bụi, ta có thể chia các thiết bị xử lý
bụi làm những dạng sau:

Lọc cơ khí

Thiết bị màng lọc

Thiết bị hấp phụ

Thiết bị lọc tĩnh điện

Thiết bị lọc ướt

Thiết bị buồng đốt

5

Phương pháp ngưng tụ

Các chất dung môi hữu cơ hay hơi thải vào không khí như xăng, dầu, axeton,
toluen, xylen,.... có thể thu hồi bằng phương pháp ngưng tụ. Phương pháp ngưng tụ phổ
GVHD: ThS.Lâm Vĩnh Sơn
Nhóm 6_13DMT02

Trang16/71


Chương 2: Tổng quan về ô nhiễm không khí và các phương pháp xử lý khí thải.
biến nhất là phương pháp làm giảm nhiệt độ (làm lạnh). Các chất hữu cơ bay hơi được
làm lạnh đến điểm sương, bị ngưng tụ và tách khỏi dòng khí thải. Có thể làm lạnh trực
tiếp hay làm lạnh gián tiếp
+ Phương pháp trực tiếp là dùng tác nhân lạnh trực tiếp tiếp xúc với khí thải, gây hiệu ứng
ngưng tụ các chất ô nhiễm độc hại, sau đó tách khí độc hại đã ngưng tụ ra khỏi tác nhân
làm lạnh.
+ Phương pháp gián tiếp là dùng phương tiện trao đổi nhiệt (gián tiếp), chất thải độc hại
ngưng tụ được thu hồi dễ dàng, không cần phải có thiết bị xử lý phân tách.

GVHD: ThS.Lâm Vĩnh Sơn
Nhóm 6_13DMT02

Trang17/71


Chương 3: Tổng quan về khí cần xử lý và đối tượng xử lý.

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ KHÍ CẦN XỬ LÝ
VÀ ĐỐI TƯỢNG XỬ LÝ
I

TỔNG QUAN VỀ KHÍ CẦN XỬ LÝ

1) Tổng quan về bụi
a) Tính chất hóa lý của bụi
Bụi là hệ thống gồm hai pha: pha khí và pha rắn rời rạc, trong đó các hạt có kích
thước khoảng một phân tử tới kích thước nhìn thấy được. Bụi tồn tại ở dạng lơ lửng
trong thời gian ngắn hay dài khác nhau tùy theo kích cỡ hạt. Người ta gọi đó là tính lắng
hay tính phân tán của bụi. Bụi có kích thước > 10 μm dưới tác dụng của trọng lực nó tự
rơi xuống đất.
Trong điện trường > 3000V, bụi thể hiện tính nhiễm điện cao.
Bụi còn có tính cháy nổ, tự bốc cháy như bụi sơn, hữu cơ plastic, … Do đó cần
quan tâm đến nồng độ an toàn của các loại bụi này.
Ngoài ra tính lắng của bụi còn phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh.

b) Tác hại của bụi
+ Tác hại đối với con người:
Bụi vào phổi gây kích thích cơ học, xơ hóa phổi dẫn đến các bệnh về hô hấp như
khó thở, ho và khạc đờm, ho ra máu, đau ngực … Bụi có đường kính d < 1 – 2 μm nếu
xâm nhập vào sâu trong phổi sẽ bị lắng đọng lại, còn đối với bụi có d < 0,5 μm bị đẩy ra
ngoài khi thở.
Bụi than: thành phần chủ yếu là hydrocacbon đa vòng (VD: 3,4-benzenpyrene),
có độc tính cao, có khả năng gây ung thư, phần lớn bụi than có kích thước lớn hơn 5 μm
bị các dịch nhầy ở các tuyến phế quản và các lông giữ lại. Chỉ có các hạt bụi có kích
thước nhỏ hơn 5 mm vào được phế nang.
+ Tác hại đối với động, thực vật:
Bụi làm giảm khả năng diệp lục hóa quang hợp, hô hấp và thoát hơi nước. Dẫn
đến cây sinh trưởng kém cỏi, làm năng suất cây giảm, làm thất thu mùa màng.
Tương tự như ảnh hưởng tới người, bụi cũng tác động xấu lên hệ hô hấp của động
vật và làm kích thích các bệnh ho, dị ứng, …
+ Tác hại đối với môi trường:
Nồng độ bụi lơ lửng cao trong không khí (đặc biệt là nồng độ cao của bụi PM10 những hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 10 mm) sẽ làm giảm chất lượng không khí, tác
động xấu đến môi trường không khí, chẳng hạn: làm thay đổi các phản ứng quang hoá
trong không khí (ví dụ, làm tăng tốc độ một số phản ứng trong không khí như phản ứng
oxi hóa SO2 thành SO3), lan truyền/phát tán bụi trong vùng rộng lớn hơn, hấp phụ nhiều
hơn các chất độc lên bề mặt... và khi lắng đọng xuống mặt đất, sẽ tác động bất lợi đến
các hệ sinh thái trên cạn, ...
GVHD: ThS.Lâm Vĩnh Sơn
Nhóm 6_13DMT02

Trang18/71


Chương 3: Tổng quan về khí cần xử lý và đối tượng xử lý.
Bụi trong không khí có tác động làm tăng cường quá trình han gỉ của kim loại,
đặc biệt là bụi than có chứ SO2 và vôi. Hợp kim nhôm có độ bền vững cao dưới tác động
hóa học của ô nhiễm không khí, tuy nhiên bề mặt của vật liệu đã hoàn thiện cũng có thể
bị mài mòn hoặc hoen ố do bụi bám.

c) Các nguồn tạo ra bụi
Bụi là chất phát thải chiếm tỉ lệ rất lớn trong quá trình sản xuất. Bụi sản xuất
thường tạo ra nhiều trong các khâu thi công làm đất đá, mìn, bốc dỡ nhà cửa, đập nghiền
sàng đá và các vật liệu vô cơ khác, nhào trộn bêtông, vôi vữa, chế biến vật liệu, chế biến
vật liệu hữu cơ khi nghiền hoặc tán nhỏ.
Khi vận chuyển vật liệu rời bụi tung ra do kết quả rung động, khi phun sơn, bụi
tạo ra dưới dạng sương, khi phun cát để làm sạch các bề mặt tường nhà.

6
a

Tổng quan về CO2
Khái niệm

Điôxít cacbon hay cacbon điôxít (các tên gọi khác thán khí, anhiđrít cacbonic, khí
cacbonic) là một hợp chất ở điều kiện bình thường có dạng khí trong khí quyểnTrái Đất,
bao gồm một nguyên tử cacbon và hai nguyên tử ôxy. Là một hợp chất hóa học được
biết đến rộng rãi, nó thường xuyên được gọi theo công thức hóa học là CO 2. Trong dạng
rắn, nó được gọi là băng khô.Điôxít cacbon thu được từ nhiều nguồn khác nhau, bao
gồm cả khí thoát ra từ các núi lửa, sản phẩm cháy của các hợp chất hữu cơ và hoạt động
hô hấp của các sinh vật sống hiếu khí.
Cũng được một số vi sinh vật sản xuất từ sự
lên men và sự hô hấp của tế bào. Các loài thực vật hấp thụ điôxít cacbon trong quá trình
quang hợp, và sử dụng cả cacbon và ôxy để tạo ra các cacbohyđrat. Ngoài ra, thực vật
cũng giải phóng ôxy trở lại khí quyển, ôxy này sẽ được các sinh vật dị dưỡng sử dụng
trong quá trình hô hấp, tạo thành một chu trình. Nó có mặt trong khí quyển Trái Đất với
nồng độ thấp và tác động như một khí gây hiệu ứng nhà kính. Nó là thành phần chính
trong chu trình cacbon.

b

Tính chất hóa lý của CO2

Điôxít cacbon là một khí không màu mà khi hít thở phải ở nồng độ cao (nguy
hiểm do nó gắn liền với rủi ro ngạt thở) tạo ra vị chua trong miệng và cảm giác nhói ở
mũi và cổ họng. Các hiệu ứng này là do khí hòa tan trong màng nhầy và nước bọt, tạo ra
dung dịch yếu của axít cacbonic.
Tỷ trọng riêng của nó ở 25°C là 1,98 kg m−3, khoảng 1,5 lần nặng hơn không
khí. Phân tử điôxít cacbon (O=C=O) chứa hai liên kết đôi và có hình dạng tuyến tính.
Nó không có lưỡng cực điện. Do nó là hợp chất đã bị ôxi hóa hoàn toàn nên về mặt hóa
học nó không hoạt động lắm và cụ thể là không cháy.
Ở nhiệt độ dưới -78 °C, điôxít cacbon ngưng tụ lại thành các tinh thể màu trắng
gọi là băng khô. Điôxít cacbon lỏng chỉ được tạo ra dưới áp suất trên 5,1 barơ; ở điều
kiện áp suất khí quyển, nó chuyển trực tiếp từ các pha khí sang rắn hay ngược lại theo
một quá trình gọi là thăng hoa.
GVHD: ThS.Lâm Vĩnh Sơn
Nhóm 6_13DMT02

Trang19/71


Chương 3: Tổng quan về khí cần xử lý và đối tượng xử lý.
Nước sẽ hấp thụ một lượng nhất định điôxít cacbon, và nhiều hơn lượng này khi
khí bị nén. Khoảng 1% điôxít cacbon hòa tan chuyển hóa thành axít cacbonic. Axít
cacbonic phân ly một phần thành các ion bicacbonat (HCO3-) và cacbonat (CO32-).

c

Tác hại của CO2

+ Đối với con người
Khí CO2 không phải là một khí độc, nhưng khi nồng độ của chúng lớn thì sẽ làm
giảm nồng độ O2 trong không khí, gây nên cảm giác mệt mỏi . Khi nồng độ quá lớn có
thể dẫn tới ngạt thở , kích thích thần kinh , tăng nhịp tim và các rối loạn khác.
Bảng dưới đây trình bày mức độ ảnh hưởng của CO2 theo nồng độ của nó trong
không khí.Theo bảng này khi nồng độ CO2 trong không khí chiếm 0,5% theo thể tích là
có thể gây nguy hiểm cho con người . Nồng độ cho phép của CO2 trong không khí
thường lấy là 0,15% theo thể tích
Nồng độ CO2% thể tích
Mức độ ảnh hưởng
• Chấp nhận được ngay cả khi có nhiều
0.0.7
người trong phòng
• Nồng độ cho phép trong trường hợp thông
0.10
thường
• Nồng độ cho phép khi dùng tính toán
0.15
thông gió
0.20-0.50
• Tương đối nguy hiểm
>0.50
• Nguy hiểm
• Hệ thần kinh bị kích thích gây ra thở sâu
và nhip thở gia tăng .Nếu hít thở trong môi
4-5
trườn này kéo dài thì có thể gây nguy hiểm
• Nếu thở trong môi trường này kéo dài 10
8
phút thì mặt đỏ bừng và đau đầu
18 hoặc lớn hơn
• Hết sức nguy hiểm có thể dẫn tới tử vong
Bảng 3.1 : Ảnh hưởng của nồng độ CO2 trong không khí
+ Đối với môi trường
• CO2 cùng với hơi nước hình thành nên một lớp mỏng bao phủ trái đất , cho nhiệt lượng
từ Mặt trời phát ra đi tới mặt đất một cách dễ dàng , nhưng lại hấp thụ nhiệt lượng từ mặt
đất tán xạ vào không gian rồi lại phát nhiệt lượng đó xuống lại mặt đát. Nên hiên tượng
này gọi là hiện tượng nhà kính. CO2 tăng gấp đôi , nhiệt độ không khí trung bình tại mặt
đát liền 2-3 độ
• Lượng khí thải CO2 tăng cao tỷ lệ thuận với sự gia tăng nồng độ axit trong nước biển .
Điều này sẽ dẫn tới " hội trứng trắng" , hay còn gọi là vôi hóa các dải san hô do các
khoáng chất nuôi dưỡng san hô bị axit phân hủy và các dải san hô có thể chết sau 1 năm
nhiễm bệnh

GVHD: ThS.Lâm Vĩnh Sơn
Nhóm 6_13DMT02

Trang20/71


Chương 3: Tổng quan về khí cần xử lý và đối tượng xử lý.
• Những nghiên cứu gần đây cho thấy , CO2 trong khí quyển tăng vừa làm nhiều dưỡng
chất quan trọng của các loại cây lương thực chủ đạo giảm, đồng thời làm dư lượng một
số kim loại nặng và chất độc hại tăng lên
• Một nghiên cứu khác của Đại học Monash, Australia cho thấy, nếu nồng độ CO 2 tăng
gấp đôi hiện nay, làm lượng glycoside trong lá sắn cũng tăng gấp đôi . Glycoside là chất
tự nhiên trong cây sắn , khi phân hủy sẽ giải phóng hydrogen cyanide.
• Ngộ độc hydroden cyanide có thể dẫn tới tử vong. Tuy lá sắn không phải là lương thực
chủ đạo. Nhưng ở nhiều địa phương châu Á và châu Phi , nó vẫn được coi như một loại
rau phổ biến trong bửa ăn hằng ngày
• Với tốc độ tăng phát thải CO2 như hiện nay , các nhà khoa học cảnh báo ngộ độc cyanide
có thể trở thành chủ đề nóng bổng về an toàn thực phẩm theo thể tích

d

Các nguồn tạo ra CO2

CO2 thu được từ nhiều nguồn khác nhau trong tự nhiên:
Có sẵn trong không khí trong lành với hàm lượng là 0,04%
Khí thoát ra từ các miệng nùi lửa
Sản phẩm cháy của các hợp chất hữu cơ
Hoạt động hô hấp của các sinh vật sống hiếu khí
Từ một số sinh vật sản sinh xảy ra từ sự lên men và hô hấp tế bào
Từ quá trình hấp thụ của cây xanh vào buổi tối
Sản phẩm cuối cùng trong cơ thể sinh vật có sự tích lũy năng lượng từu
việc phân hủy đường hay chất béo ới oxy như là một phần trao đổi chất của chúng, trong
một quá trình được biết đến với tên gọi sự hô hấp tế bào
Ngoài ra, nó có mặt trong khí quyển Trái đất với nồng độ thấp và tác động như
một khí gây hiệu ứng nhà kính. Nó là thành phần chính trong chu trình cacbon
Bên cạnh đó với sự phát triển của công nghệ hiện đại như bây giờ, con người đã
sử dụng chu trình nhân tạo để lọc và lưu trữ khí CO2: trong công nghiệp, khí CO2 được
điều chế từ các khí sinh ra khi lên men rượu bia, phân hủy chất béo, từ các khí thu được
từ sản xuất hoát chất, như sản xuất ammoniac hoặc tổng hợp methanol, hoặc từ khói các
nhà máy công nghiệp đốt than
CO2 là thành phần chính của khí quyển Sao Hỏa, và là một thành phần quan trọng
của khí quyển Sao Kim. Chất khí này đã được quan sát là có mặt ở khoảng không vũ trụ,
gần những sao thuộc thế hệ 2 hoặc thế hệ 3, nơi mà sản phẩm của quá trình phản ứng
nhiệt hạch trong các sao đã tích tụ nhiều cacbon và oxy, qua quá trình phản ứng hóa học
tạo thành khí CO2

V
TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI VÀ
CO2
1
a

Phương pháp xử lý bụi
Buồng lắng bụi

+ Đặc điểm:
GVHD: ThS.Lâm Vĩnh Sơn
Nhóm 6_13DMT02

Trang21/71


Chương 3: Tổng quan về khí cần xử lý và đối tượng xử lý.
Cấu tạo của buồng lắng rất đơn giản, đó là một không gian hình hộp có tiết diện
ngang lớn hơn nhiều lần so với tiết diện đường ống dẫn khí. Nguyên lí chung của
phương pháp này là dựa vào sự thay đổi tốc độ đột ngột của dòng khí làm cho động năng
của dòng khí giảm, làm cho năng lượng của hạt bụi giảm và do chúng có khối lượng lớn
nên dưới tác dụng của trọng lực trái đất nó sẽ chìm xuống đáy phòng lắng.
+ Điều kiện áp dụng:
Buồng lắng bụi được ứng dụng để lắng bụi thô có kích thước hạt từ 60 - 70 trở
lên. Tuy vậy, các hạt có kích thước nhỏ hơn vẫn có thể bị giữ lại trong buồng lắng. Một
vài ứng dụng thiết bị này là dùng trong lò vôi, lò đốt và các nhà máy chế biến thức ăn
gia súc.

Hình 3.1: Thiết bị xử lý bụi kiểu buồng lắng

b

Lọc túi vải

+ Đặc điểm:
Hệ thống này bao gồm những túi vải hoặc túi sợi đan lại, dòng khí có thể lẫn bụi
được hút vào trong ống nhờ một lực hút của quạt li tâm. Những túi này được đan lại
hoặc chế tạo cho kín một đầu. Hỗn hợp khí bụi đi vào trong túi, kết quả là bụi đươc giữ
lại trong túi. Bụi càng bám nhiều vào các sợi vải thì trở lực do túi lọc càng tăng. Túi lọc
phải làm sạch theo định kỳ, tránh quá tải cho các quạt hút, làm cho dòng khí có lẫn bụi
không thể vào túi lọc. Để làm sạnh túi có thể dùng biện pháp rũ túi để làm sạch bụi ra
khỏi túi hoặc có thể dùng các sóng âm truyền trong không khí hoặc rũ túi bằng phương
pháp đổi ngược chiều dòng khí, dùng áp lực hoặc ép từ từ. Một vài căn cứ để chọn túi
lọc là nhiệt độ nung chảy, tính kháng axit hoặc kháng kiềm, tính chống mài mòn, chống
co và năng suất lọc của từng loại vải. Một vài loại sợi thường được dùng bao gồm sợi
bông, sợi len, nylon, sợi silicon, sợi thủy tinh.
Thiết bị lọc bụi túi vải thường đặt phía sau thiết bị lọc bụi cơ học để giữ lại những
hạt bụi nhỏ mà quá trình lọc cơ học không giữ lại được. Khi các hạt bụi thô hoàn toàn đã
được tách ra thì lượng bụi trong túi sẽ giảm đi.
+ Điều kiện áp dụng:
Lọc bụi túi vải dùng cho các nhà máy với khí thải không có nhiệt độ cao, môi
trường mài mòn và lượng khí thải lớn. Có thể dùng kết hợp với thiết bị lọc bụi tĩnh điện
GVHD: ThS.Lâm Vĩnh Sơn
Nhóm 6_13DMT02

Trang22/71


Chương 3: Tổng quan về khí cần xử lý và đối tượng xử lý.

Hình 3.2: Thiết bị lọc túi vải

c

Cyclone

+ Đặc điểm:
Khí thải chứa bụi với kích thước 5-10 → μm được đưa vào cyclone theo hướng
tiếp tuyến với vỏ cyclone
Dưới tác dụng của lực li tâm, bụi lắng xuống phần hình phễu cyclone. Tuy nhiên,
phương pháp này đạt được hiệu quả 45-85% và lọc những hạt bụi có kích thước tương
đối lớn. Nhưng nếu ghép nhiều cyclone đơn thành tổ hợp thì hiệu suất lọc bụi có thể đạt
được 95%.

Hình 3.3: Thiết bị lọc bụi Cyclone

GVHD: ThS.Lâm Vĩnh Sơn
Nhóm 6_13DMT02

Trang23/71


Chương 3: Tổng quan về khí cần xử lý và đối tượng xử lý.
+ Nguyên lý làm việc
Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng thường được gọi là cyclone có cấu tạo rất đa
dạng, nhưng về nguyên tác cơ bản gồm các bộ phận sau.
Không khí đi vào thiết bị theo ống 1 nối theo phương pháp thân trụ đứng 2. Phần
dưới thân trụ có phễu 3 và dưới cùng là ống xả bụi 6. Bên trong thân ống hình trụ có ống
thoát khí
sạch 4.
Không khí sẽ chuyển động xoáy ốc bên trong thân ống hình trụ của cyclone và
khi chạm vào ống đáy hình phễu, dòng khí bị dội ngược trở lên nhưng vẫn giữ được
chuyển động xoáy ốc rồi thoát ra ngoài qua ống 4.
Trong dòng chuyển động xoáy 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 rồi rơi xuống đáy phễu. Trên ống xả 5 người ta có lắp van 5 để xả bụi.
+ Ưu điểm
• Không có phần chuyển động nên tăng độ bền của thiết bị
• Có thể làm việc ở nhiệt độ cao (đến 5000C)
• Thu hồi bụi ở dạng khô
• Trở lực hầu như cố định và không lớn (250÷1500) N/m2
• Làm việc ở áp suất cao
• Năng suất cao, Rẻ
• Có khả năng thu hồi vật liệu mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt cyclone.
• Hiệu suất không phụ thuộc sự thay đổi nồng độ bụi
• Chế tạo đơn giản.
+ Nhược điểm
• Hiệu quả vận hành kém khi bụi có kích thước nhỏ hơn 5 mm
• Không thể thu hồi bụi kết dính.

d

Lọc bụi tĩnh điện

+ Đặc điểm:
Thiết bị lọc bụi tĩnh điện sử dụng một hiệu điện thế cưc cao để tách bụi, hơi,
sương, khói khỏi dòng khí. Có 4 bước cơ bản để được thực hiện là:
• Dòng điện làm các hạt bụi bị ion hóa.
• Chuyển các ion bụi từ các bề mặt thu bụi bằng lực điện trường.
• Trung hòa điện tích của các bụi lắng trên bề mặt thu.
• Tách bụi lắng ra khỏi bề mặt thu. Các hạt bụi có thể được tách ra bởi một áp lực hay nhờ
rửa sạch.
Thiết bị này có thể thu được những hạt rất nhỏ với hiệu quả rất cao, có thể đạt tới
99,99%. Khi dòng khí chứa quá nhiều bụi trong nó thì ta đặt ta đặt một thiết bị cơ học
phía trước đó, lọc

GVHD: ThS.Lâm Vĩnh Sơn
Nhóm 6_13DMT02

Trang24/71


Chương 3: Tổng quan về khí cần xử lý và đối tượng xử lý.

+





bớt lượng bụi thô trước khi lọc bằng thiết bị tĩnh điện. Axit, chất thải, nhiệt độ cao và vật
chất có tính ăn mòn đều có thể làm thể làm hư hại thiết bị. Thiết bị lắng tĩnh điện được
ứng dụng trong các trường hợp thu bụi tại khâu tán than đá thanh bột dùng trong nhà
máy nhiệt điện, nhà máy luyện thép, nghiền xi măng, sản xuất giấy.
Điều kiện áp dụng:
Để đảm bảo thu bụi tốt thì điện trở suất của các hạt bụi phải nằm trong khoảng
104 – 109 Ωm. Thông thường, phần lớn các hạt bụi đều có điện trở suất nằm trong
khoảng này, nhưng một số hợp chất như các clorua kiềm, clorua của các kim loại nặng
và ôxit canxi có điện trở suất cao hơn nhiều nên khó loại bỏ hết.
Các nhân tố có ảnh hưởng đến hiệu quả khử bụi là lưu lượng khí thải, cường độ
điện trường, tỷ lệ bụi trong khí thải, nồng độ SO3; độ ẩm; hình dạng và diện tích của các
điên cực.
Có ba loại thiết bị lọc bụi tĩnh điện mới:
Lọc bụi tĩnh điện có điện cực chuyển động.
Sử dụng tăng xung năng lượng.
Thiết bị làm sạch không gian tĩnh điện.

Hình 3.4: Thiết bị lọc bụi bằng điện

e

Máy lọc khí ướt tinh

+ Đặc điểm: Trong máy lọc khí ướt, các hạt bụi đuợc chất lỏng cuốn đi. Chất lỏng
này thường được xử lý và tái sử dụng. Một loại máy lọc khí mới đuợc sản xuất với
tên AIRFINE bao
gồm một thiết bị lọc bụi tĩnh điện để lọc bụi thô, một hệ thống làm nguội khí
thải và bão hoà độ ẩm, một hệ thống máy lọc tinh để lọc bụi nhỏ mịn và làm sạch khí
và một thiết bị xử lý nước để tách sản phẩm phụ và thu hồi. Trái tim của quá
trình này là máy lọc khí tinh.

GVHD: ThS.Lâm Vĩnh Sơn
Nhóm 6_13DMT02

Trang25/71


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×