Xử lý ô nhiễm không khí

Đồ án xử lý ô nhiễm không khí GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Dũng
Kết dính mạnh
Bụi xi măng thoát ra từ không khí
ẩm, bụi thạch cao và thạch cao mịn,
phân bón, supperphotphat kép, bụi
clinke, natri chứa muối, bụi sợi, tất
cả các loại bụi có kích thước nhỏ hơn
10 .
1.3.3. Tính mài mòn
Tính mài mòn của bụi đặc trưng cho cường độ mài mòn kim loại ở vận tốc như
nhau của khí và nồng độ như nhau của bụi. Nó phụ thuộc vào độ cứng, hình dạng,
kích thước và mật độ của hạt. Tính mài mòn của bụi được tính đến khi chọn vận
tốc của khí, chiều dày của thiết bị và đường ống dẫn khí cũng như chọn vật liệu ốp
của thiết bị.
1.3.4. Tính thấm
Tính thấm nước có ảnh hưởng nhất định đến hiệu quả của thiết bị lọc bụi
kiêu ướt, đặc biệt khi thiết bị làm việc có tuần hoàn. Khi các hạt khó thấm tiếp
xúc với bề mặt chất lỏng, chúng bị bề mặt chất lỏng bao bọc. Ngược lại đối với
các hạt dễ thấm chúng không bị nhúng chìm hay bao phủ bởi các hạt lỏng, mà nổi
trên bề mặt nước. Sau khi bề mặt chất lỏng bao bọc phần lớn các hạt, các hạt còn
lại tiếp tục tới gần chất lỏng, do kết quả của sự va đập đàn hồi với các hạt được
nhúng chìm trước đó, chúng có thể bị đẩy trở lại dòng khí, do đó hiệu quả lọc
thấp.
Các hạt phẵng dễ thấm hơn so với các hạt có bề mặt không đều. Sở dĩ như
vậy là do các hạt có bề mặt không đều hầu hết được bao bọc bởi vỏ khí được hấp
thụ cản trở sự thấm.
1.3.5. Tính hút ẩm và tính hòa tan
Các tính chất này của bụi được xác định trước hết bởi thành phần hóa học
của chúng cũng như kích thước, hình dạng và độ nhám của bề mặt. Nhờ tính hút
ẩm và tính hòa tan mà bụi có thể được lọc trong các thiết bị lọc kiểu ướt.
SVTH: Dương Công Toàn - Hoàng Thị Khuyên Trang 5
Đồ án xử lý ô nhiễm không khí GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Dũng
1.3.6. Tính mang điện
Tính mang điện của bụi ảnh hưởng đến trạng thái của bụi trong đường ống
và hiệu suất của bụi (đối với thiết bị lọc bằng điện, thiết bị lọc kiểu ướt…). Ngoài
ra tính mang điện còn ảnh hưởng đến an toàn cháy nổ và tính dính bám của bụi.
1.3.7. Tính cháy nổ
Bụi cháy được do bề mặt tiếp xúc với oxy trong không khí, có khả năng tự
bốc cháy và tạo thành hỗn hợp nổ với không khí. Cường độ nổ của bụi phụ thuộc
vào tính chất hóa học, tính chất nhiệt của bụi, kích thước và hình dạng của các
hạt, nồng độ của chúng trong không khí, độ ẩm và thành phần của khí, kích thước
và nhiệt độ nguồn cháy.
1.4. Ảnh hưởng của ô nhiễm bụi
1.4.1. Ảnh hưởng đến con người
Bụi vào phổi gây kích thích cơ học và phát sinh phản ứng cơ hóa phổi gây
nên những bệnh hô hấp.Những hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 10 có thể được
giữ lại trong phổi. Tuy nhiên nếu những hạt bụi này có đường kích nhỏ hơn 1
thì nó được chuyển đi như các khí trong hệ thống hô hấp. Khi có tác động củacuar
các hạt bụi tới mô phổi,đa số xảy ra các hư hại sau đây:
Viêm phổi: làm tắc nghẽn các phế quản,từ đó làm giảm khả năng phân phối
khí.
Khí thủng phổi: phá hoại các túi phổi từ đó làm giảm khả năng trao đổi khí
oxy và CO
2
.
Ung thư phổi: phá hoại các mô phổi, làm tắc nghẽn sự trao đổi giữa máu và
tế bào,làm ảnh hưởng khả năng của máu trong hệ thống tuần hoàn. Từ đó kéo theo
một số vấn đề đáng lưu ý ở tim, đặc biệt là lớp khí ô nhiễm có nồng độ cao.
Các bệnh khác do bệnh gây ra
Bệnh ở đường hô hấp: tùy theo nguồn gốc các loại bùi mà gây ra các bệnh
viêm mũi, họng, khí, phế quản khác nhau. Bụi hữu cơ như bông sợi, gai, làm dính
SVTH: Dương Công Toàn - Hoàng Thị Khuyên Trang 6

Đồ án xử lý ô nhiễm không khí GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Dũng
vào niêm mạc gây viêm phù thủng, tiết nhiều niêm dịch. Bụi vô cơ rắn, cạnh sắc
nhọn, ban đầu thường gây viêm mũi, tiết nhiều niêm dịch làm hít thở khó khăn, lâu
ngày có thể teo mũi, giảm chức năng giữ, lọc bụi, làm bệnh phổi nhiễm bụi dễ phát
sinh.
Bệnh gây ngoài da: bụi tác động đến các tuyến nhờn làm cho khô da, phát
sinh các bệnh về da.
Bệnh gây tổn thương mắt: do không có kính phòng hộ, bụi bắn vào mắt gây
kích thích màng tiếp hợp, viêm mi mắt, sinh ra mộng mắt, nhài mắt… ngoài ra bụi
còn có thể làm giảm thị lực, bỏng giác mạc, thậm chí gây mù mắt.
Bệnh tiêu hóa: bụi đường, bột có thể làm sâu răng, làm hỏng men răng. Bụi
kim loại có thể làm tổn thương niêm mạc dạ dày, gây rới loạn tiêu hóa.
1.4.2. Ảnh hưởng đến thực vật
Nhìn chung, bụi không có nguy hại gì đến thực vật trừ khi chúng có tính ăn
mòn cao hoặc chúng lắng đọng quá nhiều. Bụi bám quá nhiều trên vỏ hoa quả, cây
củ là nguyên nhân làm giảm chất lượng của các loại sản phẩm này, đồng thời cũng
làm tăng chi phí để làm sạch chúng. Bụi lắng trên lá còn ảnh hưởng đến khả năng
quang hợp của cây. Bụi xi măng lắng đọng làm lấp đầy những lỗ khí khổng,bao
xung quanh những hạt diệp lục thu ánh sang cần cho quá trình quang hợp. Bụi
cũng có thể làm tăng khả năng nhiễm bệnh của cây cối thông qua việc làm giăm
sức sống của cây, có thể làm cản trở khả năng thụ phấn của cây.
2. Các phương pháp xử lí bụi
2.1. Phương pháp xử lí bụi khô
Phương pháp lọc bụi khô thường dung để thu hồi các loại bụi có thể tận
dụng lại hoặc tái chế.
2.1.1 Buồng lắng bụi
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 diên 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
SVTH: Dương Công Toàn - Hoàng Thị Khuyên Trang 7
Đồ án xử lý ô nhiễm không khí GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Dũng
có khối lượng lớn nên dưới tác dụng của trọng lực trái đất nó sẽ chìm xuống đáy
phòng lắng.
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 1.1. a, buồng lắng bụi kiểu đơn giản nhất
b, buồng lắng bụi có vách ngăn
c, buồng lắng bụi nhiều tầng
2.1.2 Cyclon
Thiết bị bao gồm một hình trụ với một đường ống dẫn khí có lẫn bụi vào
thiết bị theo đường tiếp tuyến với hình trụ và một đường ống tại trục thiết bị dùng
SVTH: Dương Công Toàn - Hoàng Thị Khuyên Trang 8

Đồ án xử lý ô nhiễm không khí GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Dũng
để thoát khí sach ra. Vận tốc của dòng khí đi vào thường nằm trong khoảng 17-25
m/s sẽ tạo ra dòng khí xoáy với lực li tâm rất lớn làm cho các hạt giảm động năng,
giảm quán tính khi va đập vào thành thiết bị và lắng xuống phía dưới .Phía dưới lạ
một đáy hình nón và một phễu thích hợp để thu bụi và lấy bụi ra. Dòng khí có chứa
bụi được sự trợ giúp của quạt, làm cho chúng chuyển động xoáy trong vỏ hình trụ
và chuyển động dần xuống tới phần hình nón. Dòng khí chuyển động vượt quá tới
phần hình nón, tạo ra một lực li tâm làm cho hạt bụi văng ra khỏi dòng khí, va
chạm vào vách cyclone và cuối cùng rơi xuống phễu. Cyclon có thể sử dùng dạng
đơn hoặc cyclon dạng chùm tức là bao gồm nhiều
cyclone mắc song song với nhau nhằm làm tăng
hiệu quả lọc của tập hợp thiết bị.
Một vài ứng dụng quan trọng của loại thiết bị
này là trong các nhà máy xi măng, công nghiệp sắt
thép, nghiền lúa gạo, thực phẩm, nhà máy nhựa
đường, lọc dầu.
Hình 1.2. Cyclone
2.1.3 Hệ thống lọc túi vải
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.
SVTH: Dương Công Toàn - Hoàng Thị Khuyên Trang 9
2
4
5a
2
v
k
4
5b
1
Đồ án xử lý ô nhiễm không khí GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Dũng
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 amiang, 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. Một vài ứng dụng của
túi lọc là trong các nhà máy xi măng, lò đốt, lò luyện thép và máy nghiền ngũ cốc.
9
5
4
3
2
6
4
7
1
8
Hình 1.3. Thiết bị lọc bụi tay áo
2.1.4. Thiết bị lắng quán tính
Nguyên lí cơ bản để chế tạo thiết bị lọc bụi kiểu quán tính là làm thay đổi
chiều hướng chuyển động của dòng khí một cách liên tục, lặp đi lặp lại bằng
SVTH: Dương Công Toàn - Hoàng Thị Khuyên Trang 10

Đồ án xử lý ô nhiễm không khí GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Dũng
những vật cản có hình dáng khác nhau. Khi dòng khí đổi hướng chuyển động thì
bụi do có sức quán tính sẽ giữ hướng chuyển động ban đầu của mình và va đập
vào các vật cản rồi bị giữ lại ở đó hoặc mất động năng và rơi xuống đáy thiết bị.
Một số dạng thiết bị lọc bụi kiểu quán tính: venture, kiểu màn chắn uốn
cong, kiểu lá sách, kiểu quán tính kết hợp với buồng lắng bụi, thiết bị lọc tro lò
hơi của Ambuco,…
Hình 1.4. a, thiết bị lắng “lá sách”
b, thiết bị lắng quán tính kiểu “lá sách” hình chóp cụt
2.2. Phương pháp lọc bụi ướt
Nguyên tắc của phương pháp lọc bụi ướt là người ta cho dòng không khí có
chứa bụi tiếp xúc trực tiếp với dung môi (thường là nước). Quá trình tiếp xúc có
SVTH: Dương Công Toàn - Hoàng Thị Khuyên Trang 11
Đồ án xử lý ô nhiễm không khí GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Dũng
thể ở dang hạt (khi nước được phun thành các hạt nước có kích thước và mật độ
cao), dạng bề mặt khi thiết bị có sử dụng lớp đệm (nước chảy trên các bề mặt vật
liệu đệm), dạng bọt khí khi sử dụng tháp sủi bọt hay tháp mâm. Các hạt bụi có thể
kết dính lại với nhau và bị giữ lại trong dung môi nhờ cơ chế va đạp, tiếp xúc và
khuêchs tán còn dòng khí sạch sẽ đi ra khỏi thiết bị.
Hình 1.5. Thiết bị rửa khí với lớp đệm chuyển động
2.3. Phương pháp loc bụi tĩnh điện
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 hiên 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.
SVTH: Dương Công Toàn - Hoàng Thị Khuyên Trang 12

Đồ án xử lý ô nhiễm không khí GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Dũng
- Thiết bị này có thể thu được những hạt rất nhỏ (1 - 44 ) 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 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.

Hình 1.6. Thiết bị lọc bụi tĩnh điện
Bảng 1.2. So sánh các thiết bị lọc
bụi
Thiết bị Ưu điểm Nhược điểm
Cyclone - Vốn thấp,ít phải bảo trì
- Sụt áp nhỏ(5 - 15 mmH
2
O)
- Thu bụi khô
- Ít chiếm diện tích
- Hiệu suất thấp với bụi
nhơ hơn 10 .
- Không thu được bụi có
tính kết dính.
Rửa ướt - Không sinh nguồn bụi thứ
cấp
- Ít chiếm diện tích
- Có khả năng giữ được cả
khí và bụi
- Có thể lọc được bụi kích
- Sinh ra cặn bùn,nước
thải.
- Chi phí bảo trì cao do
nước rò rỉ ăn mòn thiết bị.
SVTH: Dương Công Toàn - Hoàng Thị Khuyên Trang 13
3
1
2
5
4
+
_
kh«ng khÝ
s¹ch ra
kh«ng khÝ
bôi vµo
Đồ án xử lý ô nhiễm không khí GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Dũng
thước dưới 0,1
- Vốn thấp
Lọc tĩnh điện - Hiệu suất lọc cao,tiết kiệm
năng lượng
- Thu hồi được cả bụi khô và
bụi ướt
- Sụt áp nhỏ
- Ít phải bảo trì
- Xử lí lưu lượng lớn
- Vốn lớn
- Nhạy với thay đổi dòng
khí
- Khó thu bụi với những
điện trở khá lớn.
- Chiếm diện tích lớn,dễ
gây cháy nổ nếu khí chứ
khí và bụi cháy được
Lọc bụi tay áo - Hiệu suất rất cao
- Có thể tuần hoàn khí
- Bụi thu được ở dạng khô
- Chi phí vận hành thấp,có
thể thu bụi dễ cháy
-Dễ vận hành
- Cần vật liệu riêng ở
nhiệt độ cao
- Cần công đoạn rũ bụi
phức tạp .
- Chi phí vận hành cao do
vải dễ hỏng
- Tuổi thọ giảm trong môi
trường axit,kiềm.
- Thay thế túi vải phức
tạp.
Lọc bụi bằng lực
quán tính
- Tổn thất áp suất rất nhỏ.
- Vốn thấp
- Thiết bị dễ chế tạo.
- Có thể thu được bụi có tính
kết dính.
- Hiệu quả thấp với những
loại bụi có kích thước nhỏ
hơn 20µm.
- Chiếm diện tích khá
nhiều.
3. Tổng quan bụi xi măng
3.1. Công nghệ sản xuất xi măng
Nguyên liệu sản xuất clinker xi măng là đá vôi, đất sét, cát, quặng sắt được
pha trộn theo đơn phối liệu cần thiết rồi nghiền trong máy nghiền (máy nghiền
bi hoặc máy nghiền đứng). Nghiền ướt hay nghiền khô phụ thuộc công nghệ đã
SVTH: Dương Công Toàn - Hoàng Thị Khuyên Trang 14

Xem chi tiết: Xử lý ô nhiễm không khí