1.khong Che O Nhiem

Công Nghệ Môi Trường

Nhóm 1

I. NGUỒN GỐC Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ Không khí bị ô nhiễm nghĩa là bên cạnh các thành phần chính của không khí tồn tại những chất với nồng độ đủ gây ảnh hưởng tới sức khỏe con người,gây ảnh hưởng xấu tới sự sinh trưởng phát triển của động thực vật,phá hủy vật liệu,làm giảm cảnh quan môi trường. Có nhiều cách phân loại nguồn ô nhiễm không khí khác nhau. Dựa vào tính chất hoạt động ta có thể chia 4 nhóm: •

Ô nhiễm do các quá trình sản xuầt công nghiệp,nông nghiệp,tiểu thủ công nghiệp…

•

Ô nhiễm do giao thông vận tải

•

Ô nhiễm do sinh hoạt

•

Ô nhiễm do các quá trình tự nhiên

Dựa vào bố trí hình học chia làm 3 nguồn: nguồn điểm, nguồn đường và nguồn vùng; Dựa vào nguồn gốc phát sinh chia 2 nhóm chính: •

Nguồn tự nhiên: khí thoát ra từ hoạt động tự nhiên của núi lửa, động đất, bụi do gió bão, phấn hoa, mùi sinh ra do sư phân hủy tự nhiên các chất hữu cơ…

•

Nguồn nhân tạo: phát sinh do hoạt động của con người gồm: - Nguồn cố định: sinh ra trong quá trình đốt từ các hoạt động sản xuất công nghiệp - Nguồn di động là: khí thải trong quá trình giao thông

Các hoạt động sản xuất của con người tạo ra các sản phẩm phục vụ nhu cầu thiết yếu của họ, nhưng đồng thời là nguồn gốc chính phát sinh ra các chất độc hại có tác dụng xấu đối với bản thân con người. Ở đây ta đặc biệt quan tâm đến nguồn ô nhiễm nhân tạo này. Phân loại chất thải trong khí thải công nghiệp : •

Dựa vào trạng thái vật lý: chia các chất ô nhiễm thành rắn, lỏng, khí

•

Dựa vào kích thước hạt : - Phân tử( hỗn hợp khí –hơi ) 1

Công Nghệ Môi Trường Nhóm 1 - Aerosol : bụi, khói, sương (bụi: 5 ÷ 50 µm, khói: 0,1 ÷ 5 µm, sương gồm các giọt lỏng : 0,3 ÷ 5 µm) Các tác nhân gây ô nhiễm không khí: •

Các loại ôxít: NOX, CO, CO2, SO2, H2S…các khí halogen: F2, CL2, Br2, I2…

•

Các phân tử lơ lửng: hạt bụi rắn, bụi lỏng, bụi vi sinh vật, nitrat, sunphat, các nguyên tử cacbon, muội than, khói, hơi sương…

•

Các khí quang hóa: O3, FAN, FB2N, NOX, Andehyt, êtylen…

•

Các khí thải có tính phóng xạ

•

Nhiệt

•

Tiếng ồn

II. XỬ LÝ VÀ GIẢM THIỂU KHÍ THẢI: 1. Đối với công nghiệp: Có 3 cách Dùng nhiên liệu có ít chất ô nhiễm hoặc giảm bớt hàm lượng chất ô nhiễm trong nhiên liệu trước khi đốt. Vd: Như giảm hàm lượng lưu huỳnh trong than,dùng dàu nhẹ thay dàu nặng… Cải tiến quá trình bớt nhiên liệu để giảm thiểu chất thải Vd: Như cải tiến lò ghi đốt nhiên liệu khô bằng lò ghi đốt nhiên liệu ướt nhiều tầng để vừa giảm khí thải SO2, NOx… Sử dụng các thiết bị lọc bụi, thiết bị hấp thụ hay hấp thụ khí thải độc hại trước khi thải ra ống khói. 2. Đối với công nghệ sản xuất: Biện pháp cải tiến công nghệ sản xuất: cần được coi là biện pháp cơ bản vì cho là phương pháp đạt hiệu quả cao nhất để hạ thấp và đôi khi loại trừ chất thài độc hại thải ra môi trường. Nội dung của biện pháp này là hiện đại hóa công nghệ sản xuất khép kín dây chuyền, thiết bị sản xuất Biện pháp làm kín quá trình công nghệ có tác dụng loại trừ việc thải vào môi trường không khí các khí độc hại ngay trong quá trình sản xuất nhất là giai đoạn vận chuyển và giai đoạn sản xuất trung gian. Tất cả các khí thải cần được thu gom tập trung xử lý thải ra ngoài. Công nghệ chống ô nhiễm còn bao gồm cả biện pháp thay thế chất độc hại trong sản xuất bằng chất không độc hại hoặc ít độc hại hơn,làm sách chất độc hại trong nguyên vật liệu trước khi đưa vào sản xuất. Vd: thay nung ngọn lửa bằng nung điện. 2

Công Nghệ Môi Trường

Nhóm 1

3. Phương pháp giảm khí độc hại trong khí thải. Công nghiệp thải ra các khí ô nhiễm độc hại rất đa dạng, đặc biệt là các khí phát sinh trong quá trình sản xuất. Căn cứ vào tính chất hoá lý có thể hình thành 2 loại cơ bản. •

Các khí thải thuộc loại vô cơ như: SO2, SO3, H2S, HF…

•

Các khí thải thuộc dạng hữu cơ như: axeton, axetilen, các axit hữu cơ, các dung môi hữu cơ. Các phương pháp bao gồm:

•

Phương pháp tiêu huỷ: được sử dụng trong trường hợp khi mà quá trình sản xuất không thể thu hồi hay tái sinh đối với khí thảicó thể cháy được sinh ra chất ô nhiễm thứ cấp không có hại như cacbon hidro, các dung môi…

•

Phương pháp hấp thụ: là phương pháp làm sạch chất thải dựa trên cơ sở hấp thụ khí độc hại chứa trong hỗn hợp khí bằng phản ứng của các chất lỏng. Hiệu quả của phương pháp này dao động trong một phạm vi rộng, phụ thuộc vào loại khí độc cần hấp thụ và dung dịch hấp thụ các khí độc như: SO2, SO3, H2S, HF…

•

Phương pháp sinh hoá vi sinh: là lợi dụng các vi sinh vật phân huỷ hoặc tiêu thụ các khí thải độc hại nhất là các khí thải từ các nhà máy thực phẩm, nhà máy phân đạm, phân tổng hợp hữu cơ.các vi sinh vật vi khuẩn sẽ hấp thụ và đồng hoá các chất thải hoá hữu cơ, vô cơ độc hại và thải ra các khí.

III. THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT HÓA LÝ CỦA BỤI: Sự hoạt động tin cậy và hiệu quả của các hệ thống thu bụi làm sạch khí phụ thuộc nhiều vào các tính chất hóa lý của bụi. Vì vậy cần có sự nghiên cứu kỹ các đặc tính này cả khi thiết kế cũng như khi tổ chức vận hành các hệ thống lọc bụi. 1. Phân loại bụi: Dựa vào thành phần hóa học thể chia bụi thành 2 loại: •

Bụi hữu cơ (các hợp chất như oxit, muối, kim loại, hợp kim…)

•

Bụi hữu cơ (nấm mốc, bột cám, bột mì…) Dựa vào kích thước hạt chất ô nhiễm chia thành: phân tử ( hỗn hợp khí – hơi) và aerosol

( gồm các hạt rắn – lỏng ). •

Bụi thô (1-200µm) .

•

Khói nhiên liệu (0,01-1µm). 3

Công Nghệ Môi Trường • Khói hóa chất (0,1-1µm).

Nhóm 1

•

Sương mù:các hạt nước (<10µm).

•

Sol khí (Aerosol) các hạt khí rắn hoặc lơ lững (<1µm). 2. Mật độ các hạt: Đặc tính quan trọng của bụi là mật độ của chúng (kg/m3). Cần phân biệt mật độ thực, mật

độ chất đống và mật độ có thể. Khác với mật độ thực, mật độ chất đống có tính đến các khoảng đệm không khí nằm giữa các hạt bụi mới chất đống. Mật độ chất đống dùng để xác định thể tích mà bụi chiếm chỗ trong các thùng chứa hay phễu nạp liệu. Khi độ đồng đều theo kích thước của các hạt tăng lên thì mật độ chất đống giảm đi. Mật độ có thể (g/cm3)

Mật độ chất đống (g/cm3)

1.27

0.74

2.7 – 2.9

1.0 – 1.01

Bụi magezit

2.8

0.95

Bụi đôlômit

2.8

0.9

Vật liệu Bụi than Bụi đá vôi

Bảng 1: Mật độ một số dạng bụi. 3. Thành phần cỡ hạt của bụi: Thành phần cỡ hạt của bụi có ý nghĩa quyết định trong kĩ thuật thu bụi làm sạch khí, bởi vì những vấn đề tính toán và lựa chọn thiết bị lọc bụi đều liên quan đến thông số này. Thành phần cỡ hạt của bụi là khái niệm dùng để chỉ đặc tính thành phần của pha phân tán theo kích thước hoặc là theo vận tốc lắng hạt. Trong đa số các trường hợp, kết quả xác định thành phần cỡ hạt là số liệu phân tích độ phân tán ở dạng cỡ hạt, thể hiện ở tỉ lệ phần trăm so với số lượng và khối lượng toàn phần. Kích thước hạt (µm)

Cỡ hạt (% so với khối

Kích thước hạt (µm)

<1.6

lượng chung) 2.08

1.6 – 2.5

3.61

16 – 25

2.5 – 4

8.32

25 – 40

4 – 6.3

17.56

>40

6.3 – 10

20.60

10 – 16

Bảng 2: Cỡ hạt bụi

4

Cỡ hạt (% so với khối lượng chung) 18.74 14.57 12.50 2.02

Công Nghệ Môi Trường

Nhóm 1

4. Khả năng tự cháy nổ của bụi: Kích thước ban đầu của bụi càng nhỏ thì bề mặt tổng cộng hạt bụi trên một đơn vị khối lượng hoặc thể tích càng lớn. Nếu trong khí bụi có oxi thì khí này sẽ được các hạt bụi hấp thụ qua bề mặt và oxi hóa một số chất có trong hạt bụinhư C, S sunfit. Do hạt bụi bị dính kết có hệ số dẫn nhiệt thấp, nhiệt tỏa ra làm tăng nhiệt độ cục bộ, vì vậy làm tăng phản ứng oxi hóa, kết quả sinh ra quá trình tự cháy nổ của các hạt bụi và tạo thành hỗn hợp nổ với không khí. Sự nổ bụi lơ lửng trong không khí sẽ làm tăng áp suất đột ngột. Cường độ nổ bụi phụ thuộc vào thành phần hóa nhiệt của bụi, kích thước và hình dạng của hạt, nồng độ bụi trong không khí, độ ẩm và thành phần khí, kích thước và nhiệt độ nguồn phát lửa. Nồng độ nhỏ nhất của bụi trong không khí có thể nguy hiểm do nổ khoảng 20 – 50 g/m3, còn nồng độ lớn nhất để gây nổ là 700 – 800 g/m3. Hàm lượng oxi trong hỗn hợp khí càng lớn thì càng dễ nổ và cường độ nổ lớn. Khi hàm lượng oxi không lớn hơn 16% bụi không có khả năng nổ. Áp suất dư cực đại khi nổ có thể đạt tới 3500 kPa, tuy nhiên thường thì áp suất là 350 kPa hay nhỏ hơn.

IV. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI 1. Phương pháp khô: Là phương pháp xử lí bụi mà trong đó các thiết bị thu hồi bụi hoạt động dựa trên các cơ chế lắng khác nhau: trọng lực (các buồng lắng bụi), quán tính (lắng bụi nhờ thay đổi hướng chuyển động của dòng khí hoặc nhờ vách ngăn), li tâm (các xiclon). 1.1Lắng bụi theo phương pháp trọng lực: Trong buồng lắng bụi sử dụng sự lắng trọng trường các hạt từ dòng khí chuyển động ngang. Để đạt hiệu suất lắng bụi theo yêu cầu cần cho các hạt bụi đi trong buồng lắng bụi càng lâu càng tốt. Vì vậy các buồng lắng bụi là những thiết bị lớn, cồng kềnh ngay cả khi dùng để lắng bụi có kích thước lớn. Các buồng lắng bụi được làm từ gạch, bêtông cốt thép hoặc thép. Trên tường buồng lắng có cửa để làm vệ sinh hoặc để lấy bụi ra ngoài. Mục đích tính toán buồng lắng bụi là xác định diện tích lắng, tức là diện tích đáy buồng lắng. Buồng lắng bụi: Buồng lắng là kiểu thiết bị đơn giản nhất, hoạt động nhờ tác dụng của lực hấp dẫn làm cho các hạt bụi lắng xuống khi đi qua thiết bị. Các hạt bụi này sẽ rơi vào bình chứa hoặc được đưa ra ngoài bằng vít tải hay băng tải. 5

Công Nghệ Môi Trường Nhóm 1 Khi thiết kế các buồng lắng bụi phải tính đến khả năng bụi có thể bị cuốn đi lần thứ hai. Tốt nhất là tạo cho dòng khí có vận tốc không lớn hơn 3 m/s. Khối lượng riêng của

Kích thước lắng của

Tốc độ tối đa cho

Phoi nhôm

hạt (kg/m3) 2720

hạt (µm) 335

phép của khí (m/s) 4.3

Amiăng

2200

261

5.0

Đá vôi

2780

71

6.4

Tinh bột

1270

64

1.75

Bụi phi kim loại của

3020

117

5.6

Chì oxit

8260

14.7

7.6

Thép hạt

6850

90

4.7

Phoi gỗ

1180

1370

4.0

Bụi

các lò nấu luyện

Mùn cưa 1400 6.6 Bảng 3: Vận tốc tối đa cho phép của khí đi trong các buồng lắng bụi theo loại bụi. Để lắng được nhiều bụi trong buồng lắng cần tăng diện tích đáy. Trong thực tế bên trong buồng lắng người ta đặt nhiều sàn nằm ngang, hoặc nhằm nghiêng, khoảng cách giữa chúng khoảng 100 –300 mm. Có thể dùng cơ cấu quay hoặc nghiêng sàn định kì để lấy bụi ra. Hiệu suất công tác của các buồng lắng bụi phụ thuộc nhiều vào mức độ phân bố đều dòng không khí theo tiết diện buồng. Với mục đích này người ta thường trang bị cho các buồng lắng bụi các lưới phân bố khí.

6

Công Nghệ Môi Trường 1.2 Lắng bụi theo nguyên lý lực quán tính:

Nhóm 1

Khi dòng khí chứa bụi chuyển động bị đổi chiều đột ngột sẽ chịu tác dụng của lực quán tính có hướng động theo hướng cũ và trong các điều kiện đã biết các hạt bụi bị tách ra khỏi dòng khí. Thiết bị lắng quán tính: Trong công nghiệp áp dụng phổ biến thiết bị lắng bụi hình bao. Đối với các thiết bị lắng bụi hình bao đặt trực tiếp sau các lò cao của nhà máy luyện kim đen, chọn vận tốc khí vào ống giữa 10 m/s, còn vận tốc khí trong thân hình bao là 1 m/s. Hiệu quả không cao: (65-80%) đối với hạt có kích thước 25-30µm. Vận tốc khí trong thiết bị khoản 1m/s, còn ở ống vào khoảng 10m/s. Thiết bị chế tạo đơn giản rẽ tiền.

1.3 Buồng thu bụi xyclon: Ưu điểm: - Không có phần chuyển động. - Có thể làm việc ở nhiệt độ cao (đến 5000oc). - Có khả năng thu hồi bụi mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt xiclon. - Thu bụi ở dạng khô. - Trở hầu như cố định và không lớn (250-1500N/m2). - Làm việc tốt ở áp suất cao - Chế tạo đơn giản - Năng suất cao rẻ - Hiệu quả không phụ thuộc sự thay đổi nồng độ bụi Nhược điểm: 7

Công Nghệ Môi Trường - Hiệu quả xử lí kém đối vói bụi có kích thước nhỏ hơn 5µm

Nhóm 1

- Không thể thu bụi kết dính Nguyên lí hoạt động: Dòng khí nhiễm bụi được đưa vào phần trên của xyclon. Thân xiclon thường là hình trụ và đáy là chóp cụt. Ống khí vào thường có dạng khối chữ nhật, được bố trí theo phương tiếp tuyến với thân xiclon. Khí sau khi xử lí thoát ra từ đỉnh thiết bị qua ống tròn đặt tại tâm thân trụ. Khí vào xyclon thực hiện chuyển động xoắn ốc, dịch chuyển xuống dưới và hình thành vòng xoáy ngoài. Lúc đó các hạt bụi dưới tác dụng của lực li tâm, văng vào thành xyclon. Tiến gần đến đáy chóp, dòng khí bắt đầu quay ngược trở lại và chuyển động lên trên hình thành vòng xoắn trong. Các hạt bụi văng đến thành, dịch chuyển xuống dưới nhờ lực đẩy của dòng xoáy và trọng lực từ đó ra khỏi xiclon, qua ống xả bụi.

2. Phương pháp ướt: Quá trình thu hồi bụi theo phương pháp ướt dựa trên sự tiếp xúc giữa bụi trong dòng khí với chất lỏng, được thực hiện bằng các biện pháp cơ bản sau: Dòng khí bụi đi vào thiết bị và được rửa bằng các giọt lỏng. Các hạt bụi được tách ra khỏi khí nhờ va chạm với các giọt nước. Chất lỏng tưới ướt bề mặt làm việc cue thiết bị, còn dòng khí tiếp xúc với bề mặt này. Các hạt bụi bị hút bởi màn nước và tách ra khỏi dòng khí. Dòng khí bụi được sục vào nước và bị chia ra thành các bọt khí. Các hạt bụi bị dính ướt và loại ra khỏi khí. Quá trình tiếp xúc giữa dòng khí nhiễm bụi với chất lỏng sẽ hình thành bề mặt tiếp xúc pha. Bề mặt này bao gồm các bọt khí, tia khí, tia lỏng giọt lỏng và màng lỏng. Đa số thiết bị thu hồi bụi ướt tồn tại các doing bề mặt khác nhau, do đó bụi được thu hồi theo nhiều cơ chế khác nhau. 8

Công Nghệ Môi Trường

Nhóm 1

Thiết bị lọc bụi ướt có các ưu điểm và nhược điểm so với các thiết bị khác như sau: •

•

Ưu điểm: •

Hiệu quả xử lí bụi cao hơn

•

Có thể ứng dụng để thu hồi bụi có kích thước nhỏ đến 0,1µm

•

Có thể sử dụng khi nhiệt độ và độ ẩm cao

•

Nguy hiểm cháy, nổ thấp nhất

•

Cùng với bụi có thể xử lý hơi và khí

Nhược điểm: •

Bụi thu được ở dạng cặn do đó phải xử lý nước thải, làm tăng chi phí xử lý

•

Các giọt lỏng có khả năng bị cuốn theo khí và cùng với bụi lean trong ống dẫn và máy hút

•

Trong trường hợp khí có tính ăn mòn cần phải bảo vệ thiết bị và đường ống bằng vật liệu chống ăn mòn

3. Thiết bị lọc điện: Bụi được xử lí nhờ tác dụng của lực điện trường. Các hạt bụi được tích điện và dưới tác dụng cue trường điện chúng chuyển động đến gần và lean trên các bản điện cực Sự tích điện diễn ra trong trường phóng điện quầng sáng, theo hai cơ chế: dưới tác dụng cue điện trường và bởi sự khuyếch tán cue các ion. Cơ chế thứ nhất chiếm ưu thế khi kích thước hạt lớn hơn 0,5µm; cơ chế thứ hai hạt nhỏ hơn 0,2µm. đối với hạt đường kính 0,2-0,5µm cả hai cơ chế đều hiệu quả. Trường lực được tạo ra bởi hai điện cực: 9

Công Nghệ Môi Trường − Điện cực âm-điện cực quầng sáng: để tích điện cho hạt.

Nhóm 1

− Điện cực lớn có bề mặt rộng hơn Nguyên lý hoạt động: Khi đi vào thiết bị lọc từ dưới qua hệ thống điện cực được làm sạch và được đuổi ra từ phần trên cuả thiết bị. Thiết bị được trang bị bởi cơ cấu rung để làm sạch bụi trên điện cực. Hiệu quả thu hồi hạt có d<0,5µm đạt 99% và giảm khi vận tốc dòng khí tăng. Trong công nghiệp: sử dụng thiết bị lọc điện ướt, trong đó việc làm sạch các điện cực được thực hiện bằng cách tưới qua vòi phun. Thiết bị lọc điện ướt được ứng dụng để thu hồi bụi, sương và các khí khác.

V. LÀM SẠCH KHÍ BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC Các chất khí gây ô nhiễm chủ yếu là các ôxít axít SO2, NOx… các khí halogen Cl2, Br2…các acid H2S... hầu hết mang tính acid nên ta thường dùng các chất mang tính base NaOH,CaCO3,…để trung hoà 1. Xử lý khí thải bằng phươnng pháp hấp thụ Hấp thụ dựa trên cơ sở của quá trình truyền khối, nghĩa là có sự vận chuyển từ pha này vào pha khác. Phụ thuộc vào bản thân của sự tương tác giữa chất hấp thụ và chất bị hấp thụ trong pha khí. Chia làm 2 loại : − Hấp thụ vật lý dựa trên sự hòa tan của cấu tử pha khí trong pha lỏng − Hấp thụ hóa học giữa chất bị hấp thụ và chất hấp thụ hoặc cấu tử trong pha lỏng xảy ra phản ứng hóa học 1.1Hấp thụ SO2 Trong các nhà máy sản xuất đồng, kẽm, chì, ngoài sản phẩm chính là các kim loại trên còn thu hồi được sản phẩm phụ là SO2. •

Hấp thụ bằng nước SO2

+

H2O

H+ +

HSO3-

Độ hòa tan SO2 trong nước thấp nên phải cần lưu lượng nước lớn và thiết bị hấp thụ có thể tích lớn. Việc loại SO2 ra khỏi dung dịch bằng cách đun nóng đến 100oC , cần chi phí nhiệt lớn. •

Hấp thụ bằng huyền phù CaCO3:

Ưu điểm : quy trình công nghệ đơn giản, chi phí hoạt động thấp, chất hấp thụ dễ tìm và rẻ, có khả năng xử lý khí mà không cần làm nguội và xử lí bụi sơ bộ, mức làm sạch cao. 10

Công Nghệ Môi Trường SO2 + H2O  H2SO3

Nhóm 1

CO2 + H2O  H2CO3 CaCO3 + H2SO3  CaSO3 + H2CO3 CaCO3 + H2CO3  Ca(HCO3) Các phản ứng trên phụ thuộc thành phần và độ pH của huyền phù. •

Hấp thụ bằng oxi-hydroxit magie:

SO2 được hấp thụ bởi ôxit-hydroxit magiê,tạo thành tinh thể ngậm nước sunfit magiê,trong thiết bị hấp thụ xảy ra các phản ứng sau: MgO +SO2  MgSO3 MgO + H2O  Mg(OH)2 MgSO3 + H2O + SO2  Mg(HSO3)2 Mg(OH)2 + Mg(HSO3)2  2MgSO3 +2 H2O Độ hòa tan của magie sunfit trong nước bị giới hạn,nên lượng dư ở dạng MgSO3.6H2O và MgSO3.3H2O rơi xuống thành cặn lắng. Sunfat magie được hình thành do ôxy hóa sunfit magiê: 2MgSO3 + O2  2MgSO4 MgSO4 được hình thành không có lợi cho việc tái sinh MgO (do nhiệt độ của phản ứng phân hủy MgSO4 cao là 1200-1300oC) Tái sinh MgO thực hiện trong lò nung xúc tác là than cốc và nhiệt độ 900oC MgO + SO2

2MgSO3

Nồng độ SO2 thoát ra là 7-15% khí được làm nguội, tách bụi và sương mù axít rồi đem đi sản xuất axit sunfuric. Ưu điểm: − có thể xử lý nóng không cần làm nguội sơ bộ − thu được sản phẩm tận dụng là axit sunfuric − MgO có sẵn và rẻ,hiệu quả xử lý cao Khuyết điểm: cần nung ở nhiệt độ cao khoảng 900oC nên khó thực hiện •

Phương pháp kẽm:

Ưu điểm: Có khả năng xử lý ở nhiệt độ cao (200 – 25oC) Nhược điểm: có thể hình thành ZnSO4 làm cho việc tái sinh ZnO bất lợi về kinh tế phải thường xuyên tách ZnSO4 và bổ sung thêm ZnO 11

Công Nghệ Môi Trường SO2 + ZnO + 2,5H2O  ZnSO3.2,5H2O

Nhóm 1

2SO2 + ZnO + H2O  Zn(HSO3)2 Sunfit kem tạo thành không tan trong nước được tách ra bằng xiclon nước và sấy khô. Tái sinh ZnO bằng cách nung sunfit ở 350oC ZnSO3.2,5H2O  SO2 + ZnO + 2,5H2O SO2 được tiếp tục xử lý và ZnO được tái sử dụng trong quá trình hấp thụ •

Hấp thụ bằng muối Natri:

Na2CO3 + SO2 = Na2SO3 + CO2 Na2CO3 + SO2 + H2O = 2NaHSO3 SO2 + NaHCO3 +Na2SO3 + H2O 3 NaHSO3 NaHSO3 + ZnO  ZnSO3 + NaOH ZnSO3 đem nung để thu được SO2 1.2Hấp thụ H2S: H2S là tạp chất cuả khí tự nhiên và khí dầu mỏ, khí kỹ thuật và khói lò chứa H2S có tính ăn mòn mạnh. Khí ra từ sác nhà máy luyện kim có thể chứa dihydro sunfua •

Phương pháp cacbonat:

H2S được hấp thụ bởi dd Na2CO3, K2CO3, sau đó dung dịch được phục hồi bằng đun nóng trong tháp chân không, làm nguội và quay lại hấp thụ H2S. Phản ứng diễn ra như sau: Me2CO3 + H2S  MeHCO3 + MeHS MeHS + CO2 + H2O  MeHCO3 + H2S Khi sử dụng natri cacbonat thì hàm lượng dung dịch 25 – 30 g/l còn nếu dùng kali cacbonat thì hàm lượng dung dịch đến 15 – 20% •

Phương pháp photphat :

Sử dụng dung dịch chứa 40-50% K3PO4: K3PO4 + H2S  KHS + K2HPO4 Từ dung dịch H2S được giải phóng nhờ đun sôi ở to= 107-115oc Ưu điểm: Không có sự ăn mòn thiết bị đun, dung dịch ổn định, không tạo ra sản phẩm làm giảm chất lượng dung dịch

1.3Hấp thụ các oxit nitơ: 12

Công Nghệ Môi Trường Nhóm 1 Khí thải chứa các oxit nitơ được hình thành trong một số ngành sản xuất hoá chất công nghiệp, nhà máy hóa luyện kim, trong quá trình chưng cất dầu mỏ, khí đốt nhiên liệu… các hợp chất giữa nitơ và oxi là : NO, N2O, N2O3, NO2,N2O4, N2O3, NO3, N2O6, NO2 ở to thường không tham gia phản ứng . •

Hấp thụ bằng nước: Một phần acid được sinh ra ở pha khí

3NO2 + H2O  2HNO3 + NO + Q Để xử lý NOx có thể dùng dd ôxy già loãng NO + H2O2  2 HNO3 + NO N2O3 + H2O2  N2O4 + H2O N2O4 + H2O  HNO3 + HNO2 Ta thu đươc acid đem vào ứng dụng trong sản xuất •

Hấp thụ bằng kiềm:

Người ta sử dụng nhiều dung dịch kiềm và muối khác nhau để hấp thụ NOx . Hấp thụ hoá học NO2 bằng dung dịch soda theo phương trình sau: 2NO2 + Na2CO3 = NaNO3 + NaNO2 + CO2 + Q 1.4Hấp thụ halogen: •

Các hợp chất chứa flo:

Khí flo sinh ra khi áp dụng các phương pháp điện phân để sản xuất nhôm và khi chế biến các photphat tự nhiên thành phân photphat. Để hấp thụ các khí flo có thể sử dụng nước, dung dịch kiềm, dung dịch muối và các loại huyền phù Na2CO3, NH4OH, NH4F, Ca(OH)2, NaCL, K2SO4… •

Xử lý clo và clorua hydrua:

Clo, clorua hydrua là chất thải đặc trưng của nhiều ngành sản xuất, điều chế clo và kiềm bằng phương pháp điện phân muối, sản xuất Mg kim loại bằng phương pháp điện phân muối clorua Mg, sản xuất axit clohydric, các hợp chất hữu cơ và vô cơ có chứa clo. Để hấp thụ clo và các hợp chất chứa clo, người ta sử dụng nước, dung dịch kiềm, dung dịch các chất hữu cơ, huyền phù và các dung môi hữu cơ. 1.5Hấp thụ CO2: •

Xử lý oxit cacbon:

CO tạo thành do quá trình cháy không hoàn toàn. CO load khí thải cuả các lò luyện kim đen và màu, động cơ đốt trong, sự cháy nổ không hoàn toàn, hầm than…

13

Công Nghệ Môi Trường Nhóm 1 Để xử lý CO, người ta hấp thu hoặc rửa khí bằng nitơ lỏng hoặc bằng dd amoniac với muối axetat hoặc cacbonnat đồng. •

Xử lý dioxit cacbon:

Để xử lý CO2 , người ta có thể sử dụng những cách sau: Hấp thụ bằng dung dịch etanolamin Hấp thụ bằng dung dịch amoniac Hấp thụ bằng dung dịch kiềm Hấp thụ bằng nước 2. Xử lý khí thải bằng phương pháp hấp phụ: Hấp phụ là sự lôi cuốn các phân tử khí,hơi bởi bề mặt chất rắn. Người ta áp dụng phương pháp hấp phụ để làm sạch khí có hàm lượng tạp chất khí và hơi nhỏ. Vật liệu dùng để làm chất hấp phụ là các vật liệu xốp với bề mặt bên trong lớn, được tạo thành do tổng hợp nhân tạo hoặc do tự nhiên. 2.1Hấp phụ các oxit nitơ (NOx): NOx được hấp phụ mạnh bởi than hoạt tính. Tuy nhiên khi tếp xuc với các oxit nitơ, than có thể cháy và nổ. Ngoài ra, than có độ bền cơ học thấp và khi phục hồi có thể chuyển NO x thành NO. Khả năng hấp phụ của silicagen đối với NO x thấp hơn so với than hoạt tính nhưng silicagen bền cơ học, không cháy nên được sử dụng rộng rãi hơn. Tuy nhiên do tính kinh tế, quá trình này không được áp dụng trong công nghiệp. NOx được hấp phụ bởi than bùn có tính kiềm trong thiết bị tầng sôi. Khi ứng dụng hỗn hợp than bùn, với hỗn hợp khí chứa 0,1-0,2% NOx , thời gian tiếp xúc pha 1,6-3s như, hiệu quả xử lý có thể đạt 96 - 99%. 2.2Hấp phụ SO2: Phương pháp oxit mangan: MnOX.nH2O + SO2 + (1-x/2)O2  MnSO4 + nH2O Trong thực tế, khi nồng độ SO2 trong khí thải là 0,15% (thể tích), phương pháp oxit mangan cho phép hấp phụ SO2 đến 90%. Hiệu quả xử lý của phương pháp này đạt khoảng 90-95%. 2.3 Hấp phụ các halogen và hợp chất của chúng: •

Xử lý hợp chất flo:

Chất hấp phụ : đá vôi, keo nhôm, florua natri, nefelin xienit. Phương pháp hấp phụ cho phép giảm nồng độ hợp chất flo xuống đến 10-50mg/m 3 .để làm sạch khí hơn nữa có thể dũng phương pháp hấp phụ hoá học và trao đổi ion. 14

Công Nghệ Môi Trường • Xử lý clo và clorua hydrua:

Nhóm 1

Khí được hấp phụ bởi các chất rắn hữu cơ như lignin, lignin sunfonat canxi. Để hấp phụ clorua hydro , người ta co thể dùng(Oxiclorua sắt và clorua Oxi đồng trong hỗn hợp với Oxit magie, sunphat và photphat đồng, chì, cadmi. •

Xử lý iốt:

Để hấp phụ iốt , ngưòi ta sử dụng than hoạt tính , khả năng hấp phụ ở t o 45oC có thể đạt 120g/l. 2.4Hấp phụ H2S: Hàm lượng H2S trong khí thải thường thấp nhưng không đạt tiêu chuẩn chất lượng môi trường. Hấp phụ H2S bằng hydroxit sắt, bằng than hoạt tính,… 2.5 Xử lý hơi thuỷ ngân: Khi hàm lượng thủy ngân có giá trị cao trong khí thì có thể ngưng tụ một phần hơi đó bằng cách làm nguội khí. Khi đó thủy ngân trong không khí ở dạng sương mù và có thể thu hồi trong thiết bị lọc điện. Khi hàm lượng thủy ngân thấp có thể hấp phụ bằng các vật rắn khô như than hoạt tính, ngoài ra có silicagen, zeolit, Oxit nhôm, Oxit magie, đá bọt, Oxit silic. 2.6 Khử mùi bằng phương pháp hấp phụ: Than được sử dụng để khử mùi không khí phải thoả mãn hai yêu cầu cơ bản là phải có khả năng hấp phụ lớn và trở lực thấp. Ngoài ra, than còn phải ít bị mài mòn để tránh tạo bụi.

VI. GIẢM PHÁT SINH TẠI NGUỒN 1. Quản lý và kiểm soát môi trường Nhà nước ta đã ban hành luật bảo vệ môi trường và nhiều văn bản về luật. Cần thành lập các cơ quan chuyên trách về quản lý môi trường các tổ chức thanh tra và kiểm soát và bảo vệ môi trường, hình thành dần mạng lưới trạm quan trắc môi trường và báo động kịp thời về tình trạng ô nhiễm quá giới hạn cho phép trong các cơ quan quản lý và nhân dân biết. Trong việc sản xuất hàng hoá theo cơ chế thị trường, mối quan tâm trước hết của người sản xuất và lợi ích kinh tế, chứ không phải bảo vệ môi trường, bảo vệ sức khoẻ nhân dân. Do vậy phải tiến hành kiểm soát và đăng ký các nguồn gây ô nhiễm, tiến hành thu thuế, xử phạt, thậm chí là bắt ngừng sản xuất, nếu nhà máy thải ra các chất độc hại gây ô nhiễm môi trường quá giới hạn cho phép. Việc quản lý kiểm soát xe cộ giao thông cũng cần được thực hiện nghiêm ngặt, sản xuất các loại xe không gây ảnh hưởng ô nhiễm. 15

Công Nghệ Môi Trường Nhóm 1 Vd: Ở các nước, thành phố đã không cho sử dụng các loại xe gây tiếng ồn 70db, hoặc ống xả khí, phụt khói thành luồng nhìn thấy được. Sử dụng nhiên liệu sạch là biện pháp tích cực nhất để hạn chế khí thải từ xe cộ. Hiện nay tại California đã thực hiện biện pháp này bằng các hình thức sau: + Sử dụng xe dùng điện (Electric Vehicles). Từ chủ trương sử dụng xe không gây ô nhiễm của cơ quan tài nguyên không khí năm 1990 đến năm 1998 đã có 2% tổng số xe car ở California là xe sử dụng động cơ điện nhưng đã đóng góp đến 9% trong việc giảm ô nhiễm do khí thải từ phương tiện vận tải. Hiện nay trên thị trường đã có các xe dùng động cơ điện của các hãng Honda, Toyota, Nissan, General Motor, Chrysler. Chính quyền có nhiều biện pháp khuyến khích, hỗ trợ đối với việc sử dụng xe dùng điện. + Chuyển đổi xe sử dụng nhiên liệu là xăng hay dầu diesel thành xe sử dụng nhiên liệu là khí hoá lỏng (CNG) hoặc khí thiên nhiên (NG), dùng làm giảm đáng kể chát ô nhiễm nhất là các thông số như bụi (Paniculates), CO,NO,HC. Chính quyền cũng có các biện pháp trợ giá đáng kể cho biện pháp này. + Sử dụng các loại nhiên liệu khác như Hydrogen, Methanol, Ethanol. Nhiên liệu giàu ôxy (oxygenated Fuel), năng lượng mặt trời. Các biện pháp này được nghiêm cứu và có những thành công đáng kể được đưa vào ứng dụng trong thực tế Kiểm soát chất thải, việc tổ chức và sử dụng hệ thống kiểm tra tự động với mức nồng độ các chất ô nhiễm không khí môi trường không khí cho phạm vi đô thị, khu công nghiệp hay 1 nhà máy, có ý nghĩa rất quan trọng đối với việc bảo vệ môi trường. Thiết lập và ứng dụng hệ thống kiểm tra tự động sẽ nâng cao độ tin cậy hiệu quả làm việc của các thiết bị làm sạch không khí. Để quản lý môi trường tốt,trước tiên cần đánh giá hiện trạng môi trường, đánh giá chính xác trang thái nồng độ của các chất ô nhiễm và vai trò tác động của mỗi nguồn ô nhiễm đối với sự biến đổi bức tranh ô nhiễm môi trường ở mỗi địa phương, thiết lập bản đồ atlas phân bố các chất ô nhiễm trong mỗi thành phố, mỗi vùng… 2. Quy hoạch xây dựng đô thị và bố trí khu công nghiệp: 2.1.Bố trí khu công nghiêp Để giảm bớt vùng ảnh hưởng của các chất độc do nhà máy thải ra, địa điểm xây dựng nhà máy cần đặt cuối hướng gió, cuối nguồn nước so với khu dân cư. Các nguồn gây ô nhiễm, môi trường nhu ống khói, các phân xưởng thải các chất độc hại… cần tập trung để dễ dàng xử lý. Ở nước ta khi lựa chọn địa điểm xây dưng các nhà máy, cũng như quy hoạch xây dựng khu công nghiệp trước đây thường không chú ý đến việc bảo vệ môi trường, cho nên đã gây tình trạng ô nhiễm môi trường không khí ở các khu dân cư lân cận. 16

Công Nghệ Môi Trường Nhóm 1 Vd: Khi quy hoạch thành phố Việt Trì đã bố trí khu công nghiệp sát bờ sông, đầu hướng gió. Khu dân cư đặt ở cuối hướng gió chính, nên phải hứng chịu các chất độc hại do khu công nghiệp hoá chất đã thải ra. Khi bố trí nhà máy và khu dân cư trong điều kiện địa hình đồi núi nên hết sức quan tâm đến chiều gió thổi và địa hình cao thấp. Khi thiết lập mặt bằng chung của khu công nghiệp và nhà máy, cần tuân theo các nguyên tắc sau đây: + Hợp khối trong thiết bị mặt bằng chung. + Phân khu theo các giai đoạn phát triển nhà máy hợp lý + Tập trung hoá các hệ thống đường ống công nghệ + Tập trung hoá các nguồn thải và hệ thống xử lý ô nhiễm + Tập trung đủ diện tích cây xanh, mặt nước và thông thoáng trong khu nhà máy 2.2.Vùng cách ly vệ sinh công nghiệp Tuỳ theo loại công nghệ sản xuất và mức độ chất thải của nhà máy gây ra ô nhiễm môi trường không khí xung quanh mà thiết kế vùng cách ly vệ sinh công nghiệp giữa nhà máy với khu dân cư Khi xác định kích thước vùng cách ly vệ sinh cụ thể cho một nhà máy ở địa phương nào đó thì phải tình đến đặc điểm hướng gió của địa phương Tuỳ theo tần suất gió ở hướng ta xét mà chiều rộng khoảng cách ly có thể rộng thêm hoạc hẹp hơn. Trị số hiệu chỉnh này được xác định theo công thức:

Ii = IoPi/Po Với:

Ii- chiều rộng vùng cách ly cần xác định theo hướng i (m) Io-chiều rộng vùng cách ly lấy theo mức độ độc hại của nhà máy hoặc theo tính toán

(m) Po-tần suất gió trung bình tính đều trên mọi hướng: Po = 100/8 =12,5% nếu hoa gió có 8 hướng Pi – tấn suất gió trung bình thực tế của hướng i(%).

3. Sử dụng cây xanh để bảo vệ môi trường không khí. 3.1Về mặt khí hậu. 17

Công Nghệ Môi Trường Nhóm 1 Cây xanh có tác dụng làm giảm bức xạ mặt trời chiếu xuống mặt đất, giảm bức xạ, phản xạ, giảm nhiệt độ không khí, giảm tốc độ gió và làm tăng độ ẩm không khí. -Giảm bức xạ nhiệt: tuỳ theo cây dầy lá hay thưa lá, lá to hay lá nhỏ mà cây có thể che chắn được 10%- 90% lượng bức xạ mặt trời chiếu xuống mặt đất. -Giảm nhiệt độ không khí, giảm nhiệt độ bề mặt, tămg độ ẩm và tăng lượng oxi trong không khí: trong thời gian ban ngày cây xanh hấp thụ bức xạ mặt trời, hút nước từ dưới đất lên và hấp thụ khí CO2 để thực hiện quá trình lục diệp hoá theo công thức cơ bản sau: 6CO2 + 5H20 + 674 calo 

C6H10O6 + 6O2

Hay 6CO2 + 6H2O + 674 calo 

C6H12O6 + 6O2

-Tác dụng cản gió: cây xanh có tác dụng làm giảm tốc độ gió thông thường 1060%. Khu cây xanh càng to càng dày thì tác dụng cạn gió càng lớn. Những cây xanh dày, to còn có tác dụng làm thay đổi hướng gió thổi. 3.2Tác dụng của cây xanh với chất lượng môi trường Giảm nồng độ bụi: cây xanh đối với đô thị giống như lá phổi đối với con người, nó có tác dụng lọc bụi trong không khí, làm sạch môi trường. Khả năng giữ bụi trung bình của một số cây Tổng diện

Tổng lượng

tích lá

bụi giữ trên

(m2) 86

cây(Kg) 4

2. Du

66

18

3. Liễu

157

38

4. Phong

171

20

5. Tấn bì

267

34

6. Bụi cây

195

30

7. Bụi cây đinh hương

11

16

Cây 1. Phượng

Bảng 4: Hiệu quả lọc bụi của cây xanh Hấp thụ các chất độc hại trong không khí và từ dưới đất: trong quá trình hoạt động hoá sinh và vật lý cây xanh có khả năng hấp thụ các khí độc hại, bụi chì, hơi chì trong không khí cũng như các phần tử kim loại nặng trong đất. Các chất khí độc hại được hấp thụ à chủ yếu được giữ lại ở phần mô bì của lá cây,một phần được chứa trong thân cây,cành cây và lá cây.

18

Công Nghệ Môi Trường Nhóm 1 Hấp thụ tiếng ồn: Sóng âm thanh truyền qua các lùm cây sẽ bị phản xạ qua lại nhiều lần và năng lượng âm sẽ bị giảm đi rõ rệt, do đó cây xanh có khả năng hút ẩm, giảm nhỏ tiếng ồn, đặc biệt tiếng ồn giao thông. Khả năng giảm tiếng ồn của cây xanh không những phụ thuộc vào loại cây mà con phụ thuộc vào cách bố trí cây, phối hợp các loại cây có tán, có lùm, các khóm cây, bụi cây và các dậu cây. Ngoái ra con có một số cây xanh có tác dụng sát trùng, vệ sinh môi trường Một số cây cò tác dụng chỉ thị mức độ ô nhiễm môi trường 3.3Tổ chức hệ thống cây xanh trong thành phố Ở mỗi đô thị nên có vành đai cây xanh hoàn chỉnh gồm: •

Vành đai cây xanh mặt nước xung quanh thành phố: các khu rừng

•

Vành đai cây xanh cách ly vệ sinh (phòng hộ) xung quanh các khu công nghiệp và các đường giao thông công chính

•

Hệ thống công viên ở thành phố

•

Vườn cây trong các tiểu khu ở

•

Vườn cây trong hàng rào các công trình: bệnh viện, trường học, cơ quan, công trình văn hoá, các nhà máy và trong các biệt thự 4. Kiểm toán nguồn thải

Để quản lý môi trường và giảm thiểu ô nhiễm trước tiên phải kiểm toán nguồn thải, tức là phải xác định hình thức nguồn thải, kích thước hình học nguồn thải, như đối với ống khói là kích thước chiều cao, đường kính miệng ống khói, các tham số của nguồn thải: lượng thải chất ô nhiễm vào khí quyển trong một đơn vị thời gian, lưu lượng khí thải (luồng khói), cũng như nhiệt độ cuả khí thải. Thông thường lượng ô nhiễm thải vào khí quyển có thể xác định bằng lượng nhiên liệu và nguyên liệu tiêu hao trong quá trình sản xuất bằng phương pháp cân bằng vật chất và cân bằng nhiệt động học.

19

Công Nghệ Môi Trường

Nhóm 1

20

Công Nghệ Môi Trường

Nhóm 1

Tài Liệu Tham Khảo Hoàng Kim Cơ, Trần Hữu Uyển , Lương Đức Phẩm, Lý Kim Bảng, Dương Đức Hồng “Kĩ thuật môi trường” (2005) từ trang 5 đến 125

21