• Tư vấn miễn phí vấn đề hệ thống xử lý nước thải
  • Xử lý nước thải công nghiệp
  • Xử lý nước thải
Xử lý khí thải lò nấu đồng

Xử lý khí thải lò nấu đồng

CCEP chuyên xử lý khí thải lò nấu đồng đảm bảo tiêu chuẩn xả thải, với chi phí hợp lý, tiết kiệm tối đa.

User support

Đặt qua điện thoại (8h30-17h00)

Hotline: 0929540420

Thông tin sản phẩm: Xử lý khí thải lò nấu đồng

Bài viết liên quan:

I. Đặc tính và ảnh hưởng của khí thải lò nấu đồng

1. Đặc tính dòng khí thải lò nấu đồng  

-  Khói bụi có nhiệt độ tương đối cao, khoảng 500 - 700ºC.   

- Do nấu ở nhiệt độ cao nên thành phần khói bụi còn lẫn một phần bụi oxit đồng.    - Ngoài ra trong khói bụi còn chứa một phần nhỏ các khí CO, NO2 ,SO2, và các kim loại như Mg, Pb, Si…, do các phản ứng cháy tạo thành và thành phần nguyên liệu đồng đầu vào.    

Bảng I.1. Nồng độ các thành phần trong khói bụi phát sinh ở lò nấu đồng

STT

Thông số Nồng độ C (mg/Nm3)
1 Tổng bụi 800
2 Chì và hợp chất, tính theo Pb 10
3 CO 1100
4 Đồng và hợp chất, tính theo Cu 600
5 Kẽm và hợp chất, tính theo Zn 48
6 H2S 5
7 SO2 800
8 NOx 400
9 Bụi Silic 200

          2. Ảnh hưởng của bụi đồng đến con người và môi trường xung quanh    

-  Công nhân làm việc trong môi trường chứa nhiều bụi đồng có nguy cơ nhiễm độc rất cao. Nếu hít phải nồng độ bụi đồng trong không khí quá 0,15mg/m³ thì sẽ ảnh hưởng tới sức khỏe của công nhân và tử đó dẫn tới các bệnh về đường ruột và hệ hô hấp,…    

II. Biện pháp xử lý khí thải lò nấu đồng

Để xử lý khí thải lò nấu đồng có các phương pháp như:   

+ Tháp rửa khí dạng sủi bọt   

+ Tháp đệm thấp thụ

+ Cyclon ướt   

+ Lọc túi vải    

Xem thêm bài viết: xử lý khí thải đã tổng hợp toàn bộ các thiết bị và công nghệ xử lý khí thải

Trong khuôn khổ bài viết chúng tôi trình bày về phương pháp xử lý khí thải lò nấu đồng bằng phương pháp tháp đệm hấp thụ. So với các phương pháp khác, tháp đệm hấp thụ có các ưu điểm nổi bật sau: 

+ Tiếp xúc giữa khí thải và dung dịch hấp thụ lớn do đó hiệu quả xử lý cao nhất. 

+ Thiết bị gọn, nhẹ, dễ chế tạo. 

+ Hiệu suất xử lý cao. 

+ Vận hành và bảo dưỡng đơn giản. 

+ Chi phí vận hành thấp.   

Quá trình xử lý khí thải bằng phương pháp hấp thụ

Khái niệm: Hấp thụ là quá trình xảy ra khi một cấu tử của pha khí khuếch tán vào pha lỏng hoặc rắn do sự tiếp xúc giữa hai pha khí và lỏng (rắn). Khí được hấp thu gọi là chất bị hấp thụ; chất lỏng (rắn) dùng để hút gọi là chất bị hấp thụ; chất lỏng (rắn) dùng để hút gọi là chất hấp thụ, khí không bị hấp thụ gọi là khí trơ. 

Mục đích: Hòa tan một hay nhiều cấu tử của hỗn hợp khí để tạo nên một dung dịch (hỗn hợp) các cấu tử trong chất lỏng (chất rắn). các quá trình xảy ra do sự tiếp xúc pha giữa khí và lỏng (rắn). quá trình này cần sự truyền vật chất từ pha khí vào pha lỏng (rắn). Nếu quá trình xảy ra ngược lại, nghĩa là cần sự truyền vật chất từ pha lỏng (rắn) vào pha hơi, ta có quá trình nhả hấp thụ. Nguyên lý của cả hai quá trình giống nhau như ngược chiều. 

Trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm, quá trình hấp thụ dùng để:

- Thu hồi các cấu tử quý trong pha khí.

- Làm sạch pha khí.

- Tách hỗn hợp tạo thành các cấu tử riêng biệt.

- Tạo thành một dung dịch (hỗ hợp) sản phẩm.  Trong ngành môi trường quá trình hấp thụ được ứng dụng để xử khí khí thải, tách các chất ô nhiễm ra khỏi dòng khí thải chuyển sang dung dịch nhằm xử lý triệt để các chất ô nhiễm. 

hệ thống xử lý khí thải lò nấu đồng

Có hai loại hấp thụ trong xử lý khí thải:     

Quá trình hấp thụ vật lý: Về thực chất chỉ là sự hòa tan các chất bị hấp thụ vào trong dung môi hấp thụ, chất khí hòa tan không tạo ra hợp chất hóa học với dung môi, nó chỉ thay đổi trạng thái vật lý từ thể khí biến thành dung dịch lỏng (quá trình hòa tan đơn thuần của chất khí trong chất lỏng).    

Quá trình hấp thụ hóa học: Trong quá trình này chất bị hấp thụ sẽ tham gia vào một số phản ứng hóa học với dung môi hấp thụ. Chất khí độc hại sẽ biến đổi về bản chất hóa học và trở thành chất khác. 

Cơ cấu của quá trình hấp thụ này có thể chia thành ba bước:

-   Khuếch tán các phân tử chất ô nhiễm thể khí trong khối khí thải đến bề mặt của chất lỏng hấp thụ

-   Thâm nhập và hòa tan chất khí vào bề mặt của chất hấp thụ

-   Khuếch tán chất khí đã hòa tan trên bề mặt ngăn cách vào sâu trong lòng khối chất lỏng hấp thụ. 

Quá trình hấp thụ mạnh hay yếu là tùy thuộc vào bản chất hóa học của dung môi và các chất ô nhiễm trong khí thải. Như vậy để hấp thụ được một số chất nào đso phải dựa vào độ hòa tan chọn lọc của chất khí trong dung môi để chọn lọc dung môi cho thích hợp hoặc chọn dung dịch thích hợp (trong trường hợp hấp thụ hóa học). 

Quá trình hấp thụ được thực hiện tốt hay xấu phần lớn là do tính chất dung môi quyết định. Việc lựa chọn dung môi phụ thuộc vào các yếu tố sau:  Độ hòa tan tốt: có tính chọn lọc nghĩa là chỉ hòa tan cấu tử cần tách và không hòa tan đáng kể các cấu tử còn lại. Đây là điều kiện quan trọng nhất.

-   Độ nhớt của dung môi càng bé thì trở lực thủy học càng nhỏ và có lợi cho quá trình chuyển khối.

-   Nhiệt dung riêng bé sẽ tốn ít nhiệt khi hoàn nguyên dung môi.

-   Nhiệt độ sôi khác xa với nhiệt độ sôi của chất hòa tan để dễ tách các cấu tử khỏi dung môi.

-   Nhiệt độ đóng rắn thấp để tránh tắc thiết bị và thu hồi các cấu tử hòa tan dễ dàng hơn.

-   Ít bay hơi, rẻ tiền, dễ kiếm và không độc hại với người, môi trường và không ăn mòn kim loại. 

2.    Cơ sở thiết bị trong xử lý khí thải bằng phương pháp hấp thụ

a.    Cơ sở vật lý của quá trình hấp thụ.  Hấp thụ là quá trình quan trọng để xử lý khí thải và được ứng dụng trong rất nhiều các ngành khác nhau. Hấp thụ trên cơ sở của quá trình truyền khối, nghĩa là phân chia hai pha. Phụ thuộc vào sự tương tác giữa chất hấp thụ và chất bị hấp thụ trong pha khí. 

b.    Phương trình cần bằng vật chất của quá trình hấp thụ. 

 Phương trình cần bằng vật chất của quá trình xử lý khí thải bằng phương pháp hấp thụ

3.    Thiết bị xử lý khí thải bằng phương pháp hấp thụ 

Thiết bị hấp thụ được sử dụng để tiến hành quá trình hấp thụ được gọi là thiết bị hấp thụ hoặc tháp hấp thụ

Thiết bị hấp thụ có thể làm việc gián đoạn hoặc liên tục và được chia thành 4 nhóm sau:

-    Thiết bị hấp thụ bề mặt: được dùng khi hấp thụ một lượng nhỏ có tính hòa tan tốt.

-    Thiết bị hấp thụ loại đệm: được sử dụng phổ biến nhất khi chất lỏng và chất khí tinh khiết và có mật độ phun lớn

-    Thiết bị hấp thụ loại sủi bọt: được dùng khi tháp có năng suất cao và cần thoát ra một lượng nhiệt lớn.

-    Thiết bị hấp thụ loại phun: thành tia và thiết bị hấp thụ cơ khí. 

Các loại tháp hấp thụ thường gặp :    

Tháp màng  - Bề mặt tiếp xúc pha là bề mặt chất lỏng chảy thành màng theo bề mặt vật rắn thường là thẳng đứng . bề mặt vật rắn có thể là ống, tấm song song hoặc đệm tấm . 

a.    Tháp màng dạng ống :      

-    Có cấu tạo tương tự thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm gồm có ống tạo màng được giữ bằng hai vĩ ống ở hai đầu khoảng không giữa ống và vỏ thiết bị tách khi cần thiết. Chất lỏng chảy thành màng theo thành ống từ trên xuống, chất khí (hơi) đi theo khoảng không gian trong màng chất lỏng từ dưới lên . 

b.    Tháp màng dạng tấm phẳng :   

-    Các tấm đệm đặt ở dạng thẳng đứng được làm từ những vật liệu khác nhau (kim loại , nhựa , vải căng treo trên khung …) đặt trong thân hình trụ. Để đảm bảo thấm ướt đều chất lỏng từ cả 2 phía tấm đệm ta dùng dụng cụ phân phối đặc biệt có cấu tạo răng cưa. 

c.    Tháp màng dạng ống khi lỏng và khí đi cùng chiều : 

-    Cũng có cấu tạo từ các ống cố định trên 2 vỉ, khí đi qua thân gồm các ống phân phối tương ứng đặt đồng trục với ống tạo màng. Chất lỏng đi vào ống tạo màng qua khe giữa 2 ống. Khi đó tốc độ khí lớn kéo theo chất lỏng từ dưới lên chuyển động dưới dạng màng theo thành ống. Khi cần tách nhiệt có thể cho tác nhân lạnh đi vào khoảng không gian giữa vỏ và ống. Để nâng cao hiệu suất người ta dùng thiết bị nhiều bậc khác nhau. 

-    Thủy động lực trong thiết bị dạng màng : khi có dòng khí chuyển động ngược chiều sẽ ảnh hưởng đến chế độ chảy của màng. Khi đó, do lực ma sát giữa khí và lỏng sẽ có cản trở mạnh của dòng khí làm bề dày màng tăng lên, trở lực dòng khí tăng. Tiếp tục tăng vận tốc dòng khí sẽ dẫn đến cân bằng giữa trọng lực của màng lọc và lực ma sát và dẫn đến chế độ sặc. 

*    Ưu và nhược điểm của tháp màng:

+ Ưu:

-    Trở lực theo pha khí nhỏ.

-    Có thể biết được bề mặt tiếp xúc pha (trong trường hợp chất lỏng chảy thành màng)

-    Có thể thực hiện trao đổi nhiệt.

+ Nhược:

-    Năng suất theo pha lỏng nhỏ.

-    Cấu tạo phức tạp, khi vận hành dễ bị sặc.

*    Ứng dụng:

-    Trong phòng thí nghiệm

-    Trong trường hợp có năng suất thấp

-    Trong những hệ thống cần trở lực thấp (hệ thống hút chân không,...)   

*    Ví dụ: Hệ thống chưng dầu vỏ hạt điều, tái sinh dầu nhờn, chưng cất tinh dầu, cô đặc nước trái cây,... 

Xử lý khí thải bằng tháp đệm 

-    Cấu tạo gồm: thân tháp rỗng bên trong đổ đầy đệm làm từ vật liệu khác nhau ( gỗ nhựa, kim loại, gôm, …) với những hình dạng khá nhau ( trụ, cầu, tấm, yên ngựa, lò xo …) , lưới đỡ đệm, ống dẫn khí và lỏng ra vào. 

Tháp đệm

-    Để phân phối đều chất lỏng lên khối đệm chứa trong tháp , người ta dùng bộ phận phân phối dạng : lưới phân phối ( lỏng đi trong ống – khí ngoài ống ; lỏng và khí trong cùng ống ); màng phân phối , vòi phun hoa sen (dạng trụ , bán cầu , khe …); bánh xe quay ( ống có lỗ, phun quay , ổ đỡ …) 

-    Các phần tử đệm được đặc trưng bằng dường kính d, chiều cao h , bề dày δ . khối đệm được đặc trưng bằng các kích thước : bề mặt riêng a , thể tích tự do, đường kính tương đương , tiết diện tự do S . 

-    Khi chọn đệm cần lưu ý : thấm ướt tốt chất lỏng ; trở lực nhỏ , thể tích tự do và tiết diện ngang lớn ; có thể làm việc với tải trọng lớn của lỏng và khí , khối lượng riêng nhỏ ; phân phối đều chất lỏng ; có tính chịu ăn mòn cao; rẻ tiền; dễ kiếm…   

-    Nguyên lý hoạt động: Chất lỏng chảy trong tháp theo đệm dưới dạng máng nên bề mặt tiếp xúc pha là bề mặt thấm ướt của đệm . 

-    Ưu – nhược điểm - ứng dụng:     

Ưu: cấu tạo đơn giản; trở lực theo pha khí (hoạt động ở chế độ màng/quá độ) nhỏ.    

Nhược: hoạt động kém ổn định, hiệu suất thấp; dễ bị sặc; khó tách nhiệt, khó thấm ướt. 

-    Ứng dụng:     

Dùng trong các trường hợp năng suất thấp: tháp hấp thụ khí, tháp chưng cất,...    

Dùng trong các hệ thống trở lực nhỏ (như hệ thống hút chân không,...) 

Tóm tắt phương án xử lý khí thải bằng tháp hấp thụ dạng đệm:    

-  Khói bụi chứa đồng, các hợp chất của đồng và một số chất độc hại khác sinh ra trong quá trình nấu đồng và các công đoạn liên quan sẽ được thu hồi bằng các chụp hút bụi.       

-  Khí mang theo khói bụi từ các chụp hút sẽ được thu về tháp hấp thụ dạng đệm nhờ quạt hút khí đặt sau tháp để tránh dòng khí ở nhiệt độ cao làm hư hỏng quạt hút. Tại đây, khí được dẫn vào từ đáy tháp, dung dịch hấp thụ được phun từ trên xuống. Khí thải tiếp xúc với dung dịch hấp thụ, và lớp đệm hấp thụ trong tháp, chất cần xử lý được giữ lại, đồng thời nhiệt độ khí thải giảm. Dung dịch hấp thụ chứa chất thải được thu lại bằng đường th thoát dưới đáy tháp, khí sạch đạt cột B QCVN 19 : 2009/ BTNMT về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ, theo ống khói thoát ra môi trường.       

-  Dung dịch sau xử lý được thu về ngăn phản ứng, được cấp hóa chất keo tụ, cặn ô nhiễm lắng xuống nhờ quá trình lắng trọng lực trong bể lắng Lamella, định kỳ thải bỏ. Phần nước trong chảy về bể tuần hoàn và được bơm trở lại tháp hấp thụ.        

III. Quy trình công nghệ xử lý khí thải lò nấu đồng  

Sau khi nghiên cứu đặc điểm, tính chất của nguồn khí nhóm thiết kế đưa ra nguyên lý công nghệ như sau:      

Hình III.1. Sơ đồ công nghệ thiết bị hệ thống xử lý khí thải lò nấu đồng             

Thuyết minh công nghệ xử lý khí thải lò nấu đồng:        

- Thuyết minh dòng khí thải:           

Khí thải sinh ra trong lò nấu đồng và các công đoạn liên quan sẽ được thu hồi triệt để bằng các chụp hút bụi. Khói bụi được dẫn theo đường ống đến tháp hấp thụ dạng đệm. Tại đây khí thải được làm nguội, các thông số ô nhiễm bị giữ lại trong dung dịch hấp thụ và đệm hấp thụ, theo dòng nước đi ra ngoài. Khí đi ra khỏi đỉnh tháp được 01 quạt hút vào ống khói và thải ra ngoài môi trường. Khí thoát ra đạt cột B QCVN 19 : 2009/ BTNMT về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ, áp dụng đối với các nhà máy, cơ sở đang hoạt động.                 

-   Thuyết minh xử lý nước thải:        

Dung dịch hấp thụ từ đáy tháp chứa cặn ô nhiễm được dẫn vào bể phản ứng, tại đây nước thải được cân bằng pH, châm hóa chất keo tụ để các hạt cặn keo tụ và tạo bông, tạo tiền đề cho quá trình lắng. Sau đó nước được dẫn qua bể lắng thiết kế dạng bể lắng Lamen nhằm làm tăng hiệu suất lắng. Tại đây, qua quá trình lắng trọng lực, cặn lắng xuống đáy bể, được định kỳ thải bỏ ra ngoài. Phần nước trong được tuần hoàn lại bể tuần hoàn và được bơm lên tháp rửa bằng bơm.        

-  Một số đặc điểm lưu ý khi thiết kế hệ thống xử lý khí thải:       

+ Thiết kế các van đóng mở tại các nhánh để tối ưu hóa quá trình hút khói và bụi khi nấu đồng cũng như khi cần bảo dưỡng.       

+ Công suất vận hành của hệ thống được điều chỉnh tăng giảm tương ứng với công suất hoạt động của hệ thống để giảm thiểu tối đa chi phí vận hành.   

DỰ ÁN TIÊU BIỂU

  • CCEP
  • Môi trường Xanh Cửu Long