Hệ thống xử lý khí- Mùi

HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ- MÙI NAVIS GROUP

1. Các loại khí thải ra môi trường

Có 3 loại khí gồm: Khí độc hại- mùi, khí thải dạng hơi và bụi. Mỗi loại khí thải thường có những phương pháp xử lý riêng hoặc kết hợp nhiều phương pháp trong cùng hệ thống.

Khí độc hại- Mùi

+ Các Halogen và các dẫn xuất C_xH_x..

+ Hợp chất khí của lưu huỳnh H₂S, SO₂…

+ Hợp chất khí của Cacbon CO, CO₂…

+ Hợp chất khí của Nitơ N₂, NO, NO₂, NH₃…

+ Các khí Clo- Cl, Asin- AsH₃, Phosphin- PH₃, Stibin- SbH₃…và nhiều hợp chất khác.

Khí thải dạng hơi

Hơi các hợp chất vô cơ và hơi dung môi hữu cơ (VOC)

Bụi

Về cơ bản bụi thường được phân loại theo kích cỡ hạt để thuận tiện cho việc lựa chọn phương pháp xử lý:

+ Bụi, bụi thô: Các hạt có kích thước lớn hơn 5 µm(Micromet): Bụi cát, bụi từ các quá trình đập, nghiền, sàng, phay, bào, tiện…

+ Bụi mịn: Các hạt có kích thước từ 1-5 µm: Bụi phát sinh từ các nhà máy gỗ, bột đá, nhựa, dệt may, xi măng, luyện thép…

+ Bụi siêu mịn: Các hạt có kích thước dưới 1 µm: Các loại khói hàn, khói thuốc lá, khói các quá trình đốt…

2. Xử lý khí- Mùi

Hệ thống xử lý khí- mùi thường dùng ba phương pháp là: Hấp thụ, hấp phụ và thiêu đốt (Mục đích phương pháp thiêu đốt là đốt cháy các khí khó hấp thụ, hấp phụ với xúc tác để chuyển về các dạng khí cơ bản dễ hấp thụ, hấp phụ như CO_x, SO_x, NO_x…)

2.1 Phương pháp hấp thụ

Hấp thụ là quá trình hút khí bằng chất lỏng, khí được hút gọi là chất bị hấp thụ, chất lỏng để hút gọi là dung môi (hay chất hấp thụ), khí không bị hấp thụ gọi là khí trơ. Quá trình hấp thụ được dùng để:

– Thu hồi các cấu tử quý.

– Làm sạch khí.

– Tách hỗn hợp khí thành từng cấu tử riêng biệt.

Quá trình hấp thụ phụ thuộc chủ yếu vào dung môi, do đó cần chọn dung môi theo những tính chất sau:

– Có tính chất hòa tan chọn lọc. nghĩa là chỉ hòa tan với một cấu tử, còn những cấu tử khác không có khả năng hòa tan hoặc hòa tan rất ít.

– Độ nhớt của dung môi phải bé, để giảm trở lực và tăng hệ số chuyển khối.

– Nhiệt dung riêng bé để tiết kiệm nhiệt năng khi hoàn nguyên dung môi.

– Có nhiệt độ sôi khác xa so với nhiệt độ sôi của cấu tử hòa tan.

– Có nhiệt đóng rắn thấp để tránh hiện tượng đóng rắn làm tắc thiết bị.

– Không tạo thành chất kết tủa khi hòa để tránh tắc thiết bị.

– Ít bay hơi để tránh tổn thất.

– Không độc và ăn mòn thiết bị

Tuy nhiên, trong thực tế không có dung môi nào đạt được tất cả các tiêu chuẩn đã nêu.

Các thiết bị hấp thụ thông dụng: Tháp đệm, tháp đĩa lỗ – đĩa lưới, tháp đĩa chóp, tháp phun…

Tháp Đệm và Tháp Phun

– Tháp đệm là thiết bị được sử dụng phổ biến vì có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, dễ vận hành và bảo dưỡng sửa chữa. Lý thuyết tính toán về tháp đệm tương đối đầy đủ, do đó có thể thiết kế tháp để có chế độ làm việc với hiệu quả cao, tối ưu năng lượng và chi phí nhất.

– Tháp có cấu tạo với đầu phun dung dịch từ trên xuống, khí đi từ dưới lên. Hiệu quả tiếp xúc pha thấp hơn tháp đĩa nên quá trình hấp thụ kém hơn. Nhưng tháp có ưu điểm là tháp chế tạo đơn giản, không bị sặc ở đĩa hoặc đệm, hiệu quả tốt với khí có chứa nhiều bụi kích thước hạt lớn.

Tháp Đĩa lỗ và Tháp Chóp

– Tháp đĩa lỗ được ứng dụng cho khí có nhiều bụi, áp suất làm việc cao. Tuy nhiên hiệu quả tiếp xúc pha thấp hơn so với tháp đệm, chế tạo khó khăn và tốn chi phí hơn.

– Tháp đĩa chóp là kiểu tháp có hiệu quả hấp thụ cao nhất, phù hợp để hấp thụ các chất khí khó hòa tan. Thích hợp dùng cho việc chưng cất hơn là hấp thụ. Tháp có cấu tạo phức tạp, khó chế tạo, nhiều chế độ làm việc. Tuy nhiên lý thuyết tính toán về tháp chóp được nghiên cứu khá đầy đủ và tối ưu trong thực tiễn.

2.2 Phương pháp hấp phụ

Hấp phụ là quá trình hút các chất trên bề mặt các vật liệu xốp nhờ các lực bề mặt. Các vật liệu xốp được gọi là chất hấp phụ, chất bị hút gọi là chất bị hấp phụ. Đối với khí, hấp phụ có tác dụng tương đương như hấp thụ. Tuy nhiên, hấp thụ là quá trình hút và hòa tan vào chất lỏng, còn hấp phụ thì chỉ hút trên bề mặt.

Hấp phụ xảy ra do lực hút tồn tại ở trên và gần sát bề mặt trong các mao quản. Mạnh nhất là các lực hóa trị, gây lên hấp phụ hóa học, tạo ra các hợp chất khá bền trên bề mặt, khó nhả hoặc chuyển phân tử thành nguyên tử gọi là hấp phụ hóa học. Lực hấp phụ do lực hút phân tử Van der Waals tác dụng trong khoảng không gian gần sát bề mặt gọi là hấp phụ vật lý. Một hiện tượng thường xảy ra trong hấp phụ từ pha khí là ngưng tụ thành chất lỏng trong các mao quản nhỏ. Nó xảy ra dưới tác dụng của lục mao quản.

Quá trình chuyển chất trong hấp phụ được xem như gồm ba giai đoạn. Giai đoạn thứ nhất là khuếch tán từ môi trường lỏng đến bề mặt hạt chất hấp phụ. Giai đoạn này phụ thuộc tính chất vật lý và thủy động lực học chất lỏng. Giai đoạn thứ hai là khuếch tán theo các mao quản đến bề mặt và giai đoạn cuối cùng là tương tác hấp phụ. Hai giai đoạn sau phụ thuộc vào các tính chất và cấu trúc hấp phụ.

Yêu cầu đối với các chất hấp phụ

– Có bề mặt riêng lớn.

– Có các mao quản đủ lớn để các phân tử hấp phụ đến được bề mặt, nhưng cũng cần đủ nhỏ để loại các phân tử xâm nhập, có tính chọn lọc.

– Có thể hoàn nguyên dễ dàng.

– Bền năng lực hấp phụ nghĩa là kéo dài thời gian làm việc

– Đủ bền cơ để chịu được rung động và va đập.

Các vật liệu hấp phụ thường được sử dụng là than hoạt tính, Zeolite, Silicagel…Quá trình hấp phụ thường tỏa nhiệt và hiệu quả hấp phụ giảm nhanh chóng nếu nhiệt độ khí tăng cao.

Thiết bị hấp phụ than hoạt tính

Thiết bị hấp phụ dùng than hoạt tính được sử dụng phổ biến, than hoạt tính có thể được được làm khay dọc hoặc ngang để phù hợp cho mỗi vị trí lắp đặt cũng như sự thuận tiện khi thay than đối với mỗi loại than.

2.3 Phương pháp thiêu đốt

Sử dụng nhiệt độ cao để phân hủy các khí như hơi môi chất hữu cơ, khí khó hấp thụ, hấp phụ. Dưới tác dụng của nhiệt độ và xúc tác, khí sẽ bị phân hủy thành các khí ít độc hại dễ hấp thụ, hấp phụ hơn. Phương pháp này thường kết hợp với các thiết bị thu hồi nhiệt, tận dụng nhiệt để sinh hơi, sấy…