+ All Categories
Home > Documents > CN xu ly SO2

CN xu ly SO2

Date post: 29-May-2018
Category:
Upload: duy-tung-doan
View: 222 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
24
Chuyên đề: Công nghxlý khí SO 2  – ThS. Đinh Hi Hà 1 MC LC Trang 1.1 Hp thkhí SO 2 bng nước 1 1.2 Xlý SO 2 bng đá vôi (CaCO 3 ) hoc vôi nung (CaO) 3 1.3 Xlý SO 2 bng amoniac 5 1.3.1 Hthng xlý SO 2 bng amoniac theo chu trình 5 1.3.2 Xlý SO 2 bng amoniac có chưng áp 7 1.3.3 Xlý SO 2 bng amoniac và vôi 8 1.4 Xlý SO 2 bng các cht hp thhu cơ 9 1.5 Xlý SO 2 bng các cht hp phthrn 11 1.5.1 Hp phkhí SO 2 bng than hot tính 11 1.5.2 Xlý khí SO 2 bng than hot tính có tưới nước–quá trình LURGI 12 1.5.3 Xlý SO 2 bng nhôm oxit kim hóa 14 1.5.4 Xlý SO 2 bng vôi và dolomit trn vào than nghin 14 1.6 So sánh kinh tế kthut ca mt sphương pháp xlý SO2 16 PHLC 17 Lc không khí bng lc sinh hc TÀI LIU THAM KHO 24
Transcript

8/8/2019 CN xu ly SO2

http://slidepdf.com/reader/full/cn-xu-ly-so2 1/24

Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO2 – ThS. Đinh Hải Hà

1

MỤC LỤC

Trang

1.1 Hấp thụ khí SO2 bằng nước 1

1.2 Xử lý SO2 bằng đá vôi (CaCO3) hoặc vôi nung (CaO) 3

1.3 Xử lý SO2 bằng amoniac 5

1.3.1 Hệ thống xử lý SO2 bằng amoniac theo chu trình 51.3.2 Xử lý SO2 bằng amoniac có chưng áp 71.3.3 Xử lý SO2 bằng amoniac và vôi 8

1.4 Xử lý SO2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ 9

1.5 Xử lý SO2 bằng các chất hấp phụ thể rắn 11

1.5.1 Hấp phụ khí SO2 bằng than hoạt tính 111.5.2 Xử lý khí SO2 bằng than hoạt tính có tưới nước–quá trình LURGI 121.5.3 Xử lý SO2 bằng nhôm oxit kiềm hóa 141.5.4 Xử lý SO2 bằng vôi và dolomit trộn vào than nghiền 14

1.6 So sánh kinh tế – kỹ thuật của một số phương pháp xử lý SO2 16

PHỤ LỤC 17Lọc không khí bằng lọc sinh học

TÀI LIỆU THAM KHẢO 24

8/8/2019 CN xu ly SO2

http://slidepdf.com/reader/full/cn-xu-ly-so2 2/24

Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO2 – ThS. Đinh Hải Hà

2

CÔG GHỆ XỬ LÝ KHÍ SO2 

SO2 là loại chất ô nhiễm biến nhất trong sản xuất công nghiệp cũng như trongsinh hoạt của con người. Nguồn phát thải SO2 chủ yếu là từ các trung tâm nhiệtđiện, các loại lò nung, lò hơi khi đốt nhiên liệu than, dầu khí đốt có chứa S hay

các hợp chất chứa S.Ngoài ra một số công đoạn sản xuất trong công nghiệp hoáchất, luyện kim cũng thải vào khí quyển lượng khí SO2 đáng kể . Trên thế giớihàng năm tiêu thụ gần 2 tỷ tấn than đá các loại và gần 1 tỷ tấn dầu mỏ. Khithành phần S trong nhiên liệu trung bình chiếm 1% thì lượng khí SO2 thải vàokhí quyển là 60 triệu tấn/năm.• Vấn đề ô nhiễm khí quyển bởi khí SO2 từ lâu đã trở thành mối hiểm hoạ củanhiều nước. Công nghệ xử lý SO2 trong công nghiệp đã đuợc phát tiển từ rấtlâu. Ngoài tác dụng làm sạch khí quyển, bảo vệ môi trường, còn có ý nghĩakinh tế là thu hồi SO2 là nguồn cung cấp nhiên liệu cho sản xuất H2SO4 và lưuhuỳnh nguyên chất.

1.1 Hấp thụ khí SO2 bằng nước

Quá trình xử lý SO2 bằng nước diễn ra theo phản ứng sau:

SO2 + H2O ↔ H+ + HSO3- 

Sơ đồ hệ thống hấp thụ khí SO2 bao gồm 2 giai đoạn sau:

•  Hấp thụ khí SO2 bằng cách phun nước vào dòng khí hoặc cho khí SO2 đi qua lớp vật liệu đệm có tưới nước.

•  Giải thoát khí SO2 ra khỏi chất hấp thụ để thu hồi SO2 và nước sạch.

Mức độ hòa tan của khí SO2 trong nước giảm khi nhiệt độ nước tăng cao vàngược lại để giải thoát khí SO2 ra khỏi nước thì nhiệt độ của nước phải cao. Ở1000C thì SO2 bốc ra hòan toàn và trong khí thoát ra có lẫn hơi nước. Bằng

  phương pháp ngưng tụ người ta thu hồi được khí SO2 với độ đậm đặc gần100% để sản xuất acid sunfuric.

Để giải hấp thụ cần phải đun nóng một lượng nước rất lớn, đó là một khó khăn.

  Ngoài ra, để sử dụng lại nước cho quá trình hấp thụ phải làm nguội nướcxuống gần 10oC, tức phải cần đến nguồn cấp lạnh. Đó cũng là vấn đề khôngđơn giản và tốn kém. Vì vậy, phương pháp này chỉ nên áp dụng khi:

-Nồng độ SO2 trong khí thải tương đối cao- Có sẵn nguồn cấp nhiệt (hơi nước) với giá rẻ- Có sẵn nguồn nước lạnh

8/8/2019 CN xu ly SO2

http://slidepdf.com/reader/full/cn-xu-ly-so2 3/24

Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO2 – ThS. Đinh Hải Hà

3

Trong trường hợp khí thải giàu SO2 như trong công đoạn nấu quặng sunfuakim loại của công nghiệp luyện kim màu, nồng độ SO2 trong khí thải có thể đạt2-12%, người ta có thể xử lý khí SO2 bằng nước kết hợp với nước tạo thànhacid sunfuric.

Quá trình cũng được thực hiện thành 2 giai đoạn: giai đoạn thứ nhất khí SO2 

kết hợp với oxy nhờ sự có mặt của chất xúc tác Vanadi để biến thành anhiđritsunfuric và giai đoạn thứ hai là dùng nước tưới trong lớp vật liệu đệm đểanhiđrit sunfuric kết hợp với nước tạo thành acid H2 SO4 .

SO2 + O2 ↔ SO3 SO3 + H2O H2SO4

Trong giai đoạn thứ nhất, phản ứng oxy hoá khí SO2 có toả nhiệt và phản ứngxảy ra càng mạnh ở nhiệt độ càng thấp, do đó cần thực hiện quá trình này quanhiều tầng xúc tác, sau mỗi tầng đều được làm nguội.

1- Thaùp haáp thuï 2- Thaùp giaûi thoaùt khí SO2 

3- Thieát bò ngöng tuï 4,5- Thieát bò trao ñoåi nhieät 6-Bôm

Hình 1 Sơ đồ hấp thụ khí SO2 bằng nước 

1.2 Xử lý SO2 bằng đá vôi (CaCO3) hoặc vôi nung (CaO)

Xử lý SO2 bằng vôi là phương pháp được áp dụng rất rộng rãi trong côngnghiệp vì hiệu quả xử lý rất cao, nguyên liệu rẻ tiền và có sẵn ở mọi nơi.

Khí saïchthoaùt ra 

SO2 1 

Hôi nöôùc  Chaát taûilaïnh 

Xaû Khí vaøo 

V2O5

8/8/2019 CN xu ly SO2

http://slidepdf.com/reader/full/cn-xu-ly-so2 4/24

Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO2 – ThS. Đinh Hải Hà

4

Các phản ứng:

CaCO3 + SO2 = CaSO3 + CO2 CaO + SO2 = CaSO3

2CaSO3 + O2 = 2CaSO4

Khói thải sau khi được lọc sạch tro bụi đi vào scrubơ 1, trong đó xảy ra quátrình hấp thụ khí SO2 bằng dung dịch sữa vôi tưới trên lớp đệm bằng vật liệurỗng. Nước chứa acid chảy ra từ scrubơ có chứa nhiều sunfit và canxisunfatdưới dạng tinh thể CaSO3.0,5H2O, CaSO4.2H2O và một ít tro bụi còn sót lạisau bộ lọc tro bụi, do đó cần tách các tinh thể nói trên bằng bộ phận tách tinhthể 2. Thiết bị 2 là một bình rỗng cho phép dung dịch lưu lại một thời gian đủđể hình thành các tinh thể sunfit và sunfat canxi. Sau bộ phận tách tinh thể 2,dung dịch một phần đi vào tưới cho scurbơ, phần còn lại đi qua bình lọc chânkhông 3, ở đó các tinh thể được giữ lại dưới dạng cặn bùn và được thải rangoài. Đá vôi được đập vụn và nghiền thành bột rồi cho vào thùng 6 để pha

trộn với dung dịch loãng chảy ra từ bộ lọc chân không số 3 cùng với lượngnước bổ sung để hình thành dung dịch sữa vôi mới.

Cặn bùn từ hệ thống xử lý thải ra có thể sử dụng làm chất kết dính trong xâydựng khi chuyển sunfit thành sunfat trong lò nung.

Hình 2 Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 bằng CaCO3 , CaO.

1- Thaùp haáp thuï 2- Boä phaän taùch tinh theå3- Boä loïc chaân khoâng 4,5- Maùy bôm 6- Thuøng troän söõa voâi

Khí saïchthoaùt ra 

1 2 

Nöôùc 

Khí vaøo 

6 5 

Voâi 

8/8/2019 CN xu ly SO2

http://slidepdf.com/reader/full/cn-xu-ly-so2 5/24

Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO2 – ThS. Đinh Hải Hà

5

1.3 Xử lý SO2 bằng amoniac

Amoniac và khí SO2 trong dung dịch nước có phản ứng với nhau và tạo ramuối trung gian amoni sunfit, sau đó muối amoni sunfit lại tác dụng tiếp vớiSO2 và H2O để tạo ra muối amoni bisunfit theo phản ứng sau:

SO2 + 2NH3 + H2O = (NH4)2SO3 (NH4)2SO3 + SO2 + H2O = 2NH4HSO3 

Lượng bisunfit tích tụ dần trong dung dịch có thể hoàn nguyên bằng cách nungnóng trong chân không, kết quả thu được amoni sunfit và SO2. Amoni sunfitnày lại có thể sử dụng tiếp để khử SO2

2NH4HSO3 (NH4)2SO3 + SO2 ↑+ H2O 

 Ngoài ra trong dung dịch còn có thể xảy ra sự phân hủy sunfit và bisunfit

amoni thành sunfat amoni và lưu huỳnh đơn chất theo phản ứng sau:2NH4HSO3 + (NH4)2SO3 = 2(NH4)2SO4 + S + H2O

Lưu huỳnh đơn chất hình thành theo phản ứng trên đến lượt của mình lại tácdụng với amoni sunfit và tạo ra thiosunfat:

(NH4)2SO3 + S = (NH4)2S2O3 

Sau đó thiosunfat lại kết hợp với amoni bisunfit và tạo ra lưu huỳnh đơn chấtnhiều gấp 2 lần

(NH4)2S2O3 + 2NH4HSO3 = 2(NH4)2SO4 + 2S + H2O

Lưu huỳnh đơn chất lại tác dụng với sunfit. Cứ như vậy tốc độ phản ứng phânhủy dung dịch làm việc tăng dần và dung dịch làm việc sẽ hoàn toàn biến thànhamoni sunfat và lưu huỳnh đơn chất.

1.3.1 Hệ thống xử lý SO2 bằng amoniac theo chu trình

Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 bằng amoniac theo chu trình được thể hiện ở hình 3 

Khói thải từ lò sau khi được lọc sạch tro bụi đi vào scrubơ 1 và được tưới nướctuần hoàn. Khói được làm nguội đến 30oC, còn bụi cặn được thải ra ngoài.Trong nước tuần hoàn dùng cho quá trình làm nguội khói trong scrubơ 1 cóchứa bụi, SO2 và H2SO4. Lượng khí SO2 khử được trong scrubơ 1 chiếmkhoảng 10% lượng SO2 chung trong khói thải khi nồng độ ban đầu của SO2 trong khói là 0,3%. Nhiệt độ cuối của nước đạt gần 50oC. Để nước tuần hoànđược trong hệ thống nó phải được làm nguội xuống khoảng 27oC trong thiết bịlàm nguội (thiết bị trao đổi nhiệt) số 2. Thiết bị 2 có thể là tháp làm mát, lúc đó

 Nung nóng

8/8/2019 CN xu ly SO2

http://slidepdf.com/reader/full/cn-xu-ly-so2 6/24

Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO2 – ThS. Đinh Hải Hà

6

không khí đi qua tháp phải được thải ở độ cao thích hợp để đề phòng sự lan tỏakhí SO2 từ nước thoát ra trong quá trình làm nguội nước. Để ngăn chặn sự tíchtụ bụi quá mức trong nước tuần hoàn cần phải có bể lắng, một bộ phận nướcsau khi lắng cặn sẽ thải ra ngoài sau khi trung hòa axit và nước sạch được bổsung vào. Từ scrubơ 1 khí đã được làm nguội đi vào tháp hấp thụ số 3, tại đóquá trình hấp thụ SO

2được thực hiện trên nhiều tầng, mỗi tầng hấp thụ được

tưới dung dịch theo chu trình kín, trong khi đó một phần dung dịch từ tầng trênđược đưa xuống tưới một cách liên tục cho tầng dưới. Tầng hấp thụ trên cùngđược tưới bằng nước sạch với mục đích ngăn cản sự thất thoát khí NH 3 đi theokhói thải ra ngoài. Dung dịch đã hoàn nguyên được cấp vào tầng hấp thụ kề vớitầng trên cùng.

1.Tháp hấp thụ, 2,4.TB làm nguội, 3.tháp hấp thụ nhiều tầng, 5.hoàn nguyên,6.tháp bốc hơi, 7.thùng kết tinh, 8.máy vắt khô ly tâm, 9.nồi trưng áp.

Hình 3 Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 bằng amoniac

Dung dịch đi ra ở tầng hấp thụ dưới cùng có chứa nhiều amoni bisunfit(NH4)2SO3 được trích một phần để đưa vào tháp hoàn nguyên 5, trong đó đượccấp nhiệt bằng hơi nước bão hòa khô (đi trong dàn ống xoắn) để đun nóngdung dịch. Ở đây xảy ra phản ứng

2NH4HSO3 (NH4)2SO3 + SO2 ↑+ H2O 

Khí SO2 thóat ra từ tháp hoàn nguyên 5 đạt nồng độ khoảng 94-97% và đượcsử dụng để điều chế acid sunfuric. Dung dịch sau khi hoàn nguyên xong (chứaamoni sunfit) được làm nguội trong thiết bị trao đổi nhiệt 4 và đưa vào chutrình tưới. Như vậy dung dịch hấp thụ được tuần hoàn theo chu trình kín và dođó người ta gọi là phương pháp theo chu trình. Một lượng amoniac NH3 được

 bổ sung vào chu trình tưới để bù lại lượng NH3 đã tiêu hao để tạo thành amonisunfit theo phản ứng

 Nung nóng

8/8/2019 CN xu ly SO2

http://slidepdf.com/reader/full/cn-xu-ly-so2 7/24

Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO2 – ThS. Đinh Hải Hà

7

2NH4HSO3 + (NH4)2SO3 = 2(NH4)2SO4 + S + H2O

Để tách amoni sunfat hình thành trong quá trình hấp thụ ra khỏi dung dịch, một phần dung dịch sau khi hoàn nguyên được đưa sang thiết bị 6, tại đây người tacấp nhiệt cho nước bốc hơi, phần còn lại được làm nguội và kết tinh trongthùng 7. Các tinh thể sunfat được vắt khô trong máy quay ly tâm 8 còn phầndung dịch thì quay về chu trình tưới.

 Ngoài amoni sunfat, trong dd ra khỏi tháp hấp thụ 3 còn có thể có thiosunfat.Do đó một phần dd ra khỏi tháp hấp thụ 3 được đưa sang xử lý ở nồi chưng áp9. Ở đây dưới áp suất và nhiệt độ =140oC sunfit, bisunfit và thiosunfat amoni

 phân hủy thành amonisunfat và lưu hùynh đơn chất theo phản ứng

(NH4)2S2O3 + 2NH4HSO3 = 2(NH4)2SO4 + 2S + H2O

Dung dịch amoni sunfat được tách khỏi lưu hùynh bằng phương pháp lắng và

đi vào tháp bốc hơi 6, còn lưu hùynh đơn chất được đổ ra khuôn.1.3.2 Xử lý SO2 bằng amoniac có chưng áp

Hình 4 Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 bằng amoniac có chưng áp 

Khí thải sau khi được lọc sạch bụi đi vào tháp hấp thụ 1, ở đó dung dịch hấp

thụ được tưới theo chu trình tuần hòan. Nồng độ muối amoni trong dd hấp thụđạt khỏang 45%. Người ta bổ sung vào dd tưới một lượng dd nước – amoniacđậm đặc (30%). Một phần dd tưới tương đương với lượng dd mới bổ sung vàoluôn luôn được tách ra sau tháp hấp thụ để đưa vào bộ lọc ép 2, sau đó đi vàothung chưng áp 3. Ở đây người ta cho một lượng nhỏ axit sunfuric vào dd vàđun nóng đến nhiệt độ 180oC với áp suất dư 14 atm. Dưới điều kiện nhiệt độ vàáp suất nêu trên quá trình oxy hóa tự động xảy ra để tạo thành amoni sunfat vàlưu hùynh đơn chất. Sau khi hòan thành phản ứng oxyhóa, các chất trong thùng

8/8/2019 CN xu ly SO2

http://slidepdf.com/reader/full/cn-xu-ly-so2 8/24

Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO2 – ThS. Đinh Hải Hà

8

chưng áp nguội dần, áp suất dư giảm xuống đến 3.5atm, lưu hùynh đơn chấtlắng xuống đáy rồi đưa ra đổ thành khuôn. Phần dd nổi bên trên được đưa sangthiết bị bốc hơi chân không 4 rồi đi qua máy lọc ly tâm 5 để tách amoni sunfat.Đặc điểm của phương pháp xử lý SO2 bằng amoni có chưng áp là sản phmcuối cùng thu được chủ yếu gồm amoni sunfat.

1.3.3 Xử lý SO2 bằng amoniac và vôi

Phương pháp này được một số hãng công nghiệp của Pháp nghiên cứu và ápdụng tại trung tâm công nghiệp Saint Ouen gần thủ đô Pari của Pháp.

Hỗn hợp hơi nước và amoniac được phun trực tiếp vào khói thải trên đườngống dẫn vào hệ thống hai scrubơ lắp nối tiếp 1 và 2. Khí SO2 trong khói thảikết hợp với amoniac tạo thành sunfit và bisunfit amoni. Trong scrubơ 1 phầnlớn tro bụi và các sản phm sunfit, bisunfit được lọai ra khỏi dòng khí và theodung dịch tưới chảy xuống thùng chứa 7. Tại đây nhiệt độ khí cũng hạ xuống

còn khỏang 60

o

C. Tiếp theo khí đi vào scrubơ 2 và các sản phm tạo thành từSO2 và amoniac còn sót lại tiếp tục bị tách ra khỏi dòng khí và theo dung dịchchảy xuống thùng chứa 8. Một phần dung dịch tưới từ scrubơ 2 chảy xuốngthùng chứa 8 được đưa sang tưới cho scrubơ 1 và một lượng dung dịch mớiđược bổ sung vào thùng 8.

1,2.tháp hấp thụ, 3.thùng phản ứng, 4.làm nguội, 5.máy lọc ly tâm,6.thùng pha chế sữa vôi, 7,8.thùng chứa dung dịch tưới

Hình 5 Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 bằng amoniac và vôi

Dung dịch đã bão hòa ở thùng chứa 7 được đưa sang thùng phản ứng 3, tại đósữa vôi và hơi nước được cấp vào để kết hợp với sunfit và bisunfit amoni tạothành sunfit và sunnfat canxi theo các phản ứng sau:

8/8/2019 CN xu ly SO2

http://slidepdf.com/reader/full/cn-xu-ly-so2 9/24

Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO2 – ThS. Đinh Hải Hà

9

(N H4)2SO4 + Ca(OH)2 = CaSO4 + 2N H3 + 2H2ON H4HSO3 + Ca(OH)2 = CaSO3 + N H3 + 2H2O(N H4)2SO3 + Ca(OH)2 = CaSO3 + 2N H3 + 2H2O

Amoniac và hơi nước bốc lên từ thùng phản ứng 3 được hút và phun vàođường ống dẫn khói thải, còn bùn nhão lắng ở đáy được đưa sang làm nguộitrong thiệt bị trao đổi nhiệt 4, sau đó cặn được tách ra ở máy lọc ly tâm 5không chứa canxi bisunfit có tính chất hòa tan nên có thể lọai bỏ hoặc được sửdụng như vật liệu san lấp, làm nền đường…

Hiệu quả khử SO2 của phương pháp amoniac – vôi có thể đạt 95%, nồng độN H3 theo khí sạch thóat ra khỏang 0.001%.

Ưu điểm của phương pháp này so với phương pháp amoniac đơn thuần là rất íttốn amoniac và có thể áp dụng để khử SO2 trong khói thải có chứa nhiều bụi vàở nhiệt độ cao. Hệ thống có thể làm việc với lưu lượng khói thải rất lớn.

N hược điểm chủ yếu của phương pháp này là lượng phế thải nhiều.

1.4 Xử lý SO2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ 

Quá trình xử lý khí SO2 trong khí thải bằng các chất hấp thụ hữu cơ được ápdụng nhiều trong công nghiệp luyện kim màu. Chất hấp thụ khí SO2 được phổ  biến là các amin thơm như anilin C6H5N H2, toluiđin CH3C6H4N H2, xyliđin(CH3)2C6H3N H2 và đimetyl-anilin C6H5N (CH3)2 

Thực tế cho thấy dung dịch xyliđin trong nước có nhiều ưu điểm khi sử dụng

để khử SO2 trong khói thải với nồng độ thấp, còn khi nồng độ SO 2 trong khóithải tương đối cao (trên 2%) thì đimetyl-anilin có ưu thế hơn.

Quá trình sunfidin

Quá trình này được các hãng công nghiệp hóa chất và luyện kim của Đứcnghiên cứu và áp dụng ở nhà máy Luyện Kim Hamburg để khử khí SO2 trongkhói thải của lò thổi luyện đồng. N ồng độ khí SO2 trong khói thải dao độngtrong phạm vi 0,5-8%, trung bình là 3,6%. Chất hấp thụ được sử dụng là hỗnhợp xyliđin và nước tỷ lệ = 1:1

Khí thải sơ bộ được làm nguội và lọc sạch bụi trong thiết bị lọc bằng điện, sauđó cho qua các tháp hấp thụ 2 và 3 đặt nối tiếp nhau. Các tháp hấp thụ đượctưới hỗn hợp xyliđin-nước theo sơ đồ chuyển động ngược chiều của dòng khívà dung dịch hấp thụ. Trong quá trình hấp thụ SO2 bằng xiliđin có tỏa ra mộtlượngnhiệt đáng kể, do đó cần làm nguội bằng các thiết bị trao đổi nhiệt 1. Khísạch đi ra khỏi tháp hấp thụ có chứa hơi xyliđin cần cho qua srcubơ 4 để thuhồi xyliđin bằng acid sunfuric loãng.

8/8/2019 CN xu ly SO2

http://slidepdf.com/reader/full/cn-xu-ly-so2 10/24

Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO2 – ThS. Đinh Hải Hà

10

Dung dịch hấp thụ đã bão hòa từ tháp hấp thụ đầu tiên (số 2) đi ra với nồng độSO2 130-180g/l được đưa vào tháp bốc hơi 5. N hiệt độ ở phần dưới của tháp bốc hơi được giữ ở mức 45-100oC bằng chất mang nhiệt là hơi nước đi bêntrong ống xoắn. Các loại khí, hơi (gồm SO2, xyliđin và hơi nước) bốc lên trongtháp bốc hơi được ngưng tụ ở thiết bị trao đổi nhiệt 1 rồi đi tiếp vàp srcubơ 7tưới bằng nước để làm giảm nồng độ xyliđin trong khí SO

2. Từ đây khí SO

được sử dụng cho các công đoạn chế biến acid sunfuric hoặc lưu huỳnh đơnchất. Dung dịch loãng xyliđin – SO2 cùng với nước ngưng từ thiết bị ngưng tụ1 lại quay lên tưới vào tháp bốc hơi 5. Dung dịch hấp thụ đã được hoàn nguyênở phần dưới của tháp bốc hơi chảy vào bể lắng 6, ở đó nước thừa được thải đivà hỗn hợp xyliđin-nước theo tỷ lệ thích hợp được bơm qua thiết bị làm nguộirồi tưới cho tháp hấp thụ số 3.

1.Thiết bị trao đổi nhiệt (làm nguội), 2.3. Tháp hấp thụ, 7. Scrubơ,5. Tháp bốc hơi, 6. Bể lắng

Hình 6 Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 theo quá trình sunfiđin

Trong quá trình hấp thụ, một phần sunfit xyliđin bị oxy hóa. Để hạn chế sự tíchtụ sunfat xyliđin trong dung dịch hấp thụ, người ta cho natri cacbonat(N a2CO3) vào dung dịch tưới ở tháp hấp thụ 3. N atri cacbonat tác dụng với

sunfat xyliđin tạo thành natri sunfat (N a2SO4) và cacbonic. Khí CO2 cùng vớikhí thải đã được khử SO2 thoát ra khí quyển, còn natri sunfat tương ứng vớilượng natri cacbonat đã sử dụng sẽ được thải ra ngoài ở bể lắng 6 dưới dạngdung dịch trong nước thải.

8/8/2019 CN xu ly SO2

http://slidepdf.com/reader/full/cn-xu-ly-so2 11/24

Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO2 – ThS. Đinh Hải Hà

11

1.5 Xử lý SO2 bằng các chất hấp phụ thể rắn

Các quá trình xử lý SO2 bằng các chất hấp thụ theo phương pháp ướt có nhượcđiểm là nhiệt độ của khí thải bị hạ thấp, độ m lại tăng cao gây hoen rỉ các loạimáy móc, hệ thống cồng kềnh và chi phí đầu tư lớn. Với những lý do trên thìxử lý khí thải bằng phương pháp khô rất có triển vọng, đặc biệt trong côngnghiệp năng lượng và luyện kim màu.

Kinh phí đầu tư cho việc xây dựng lắp đặt hệ thống xử lý khí thải theo phương pháp khô thấp hơn so với phương pháp ướt, còn chi phí sử dụng vận hành thìtheo phương pháp khô đôi lúc lại cao hơn so với phương pháp ướt.

Do nhu cầu hoàn nguyên vật liệu hấp phụ và làm sạch khí thải khỏi bụi của vậtliệu hấp phụ, vấn đề kết hợp giữa quá trình khô và ướt ngày càng trở nên thiếtthực.

1.5.1 Hấp phụ khí SO2 bằng than hoạt tínhTrước đây người ta cho rằng xử lý khí SO2 theo phương pháp hấp phụ bằngthan hoạt tính là ít hiệu quả. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, người tathấy rằng phương pháp này có thể áp dụng rất tốt để xử lý khói thải từ các nhàmáy nhiệt điện, nhà máy luyện kim và sản xuất acid sunfuric với hiệu quả kinhtế đáng kể.

Sử dụng than hoạt tính để hấp phụ khí SO2 có sơ đồ hệ thống đơn giản có thểáp dụng được cho mọi quá trình công nghệ có thải khí SO2 một cách liên tụchay gián đoạn. N goài ra, hệ thống xử lý cho phép làm việc được với khí thải có

nhiệt độ cao, trên 100o

C.

N hược điểm của phương pháp này tùy thuộc vào quá trình hoàn nguyên có thểlà tiêu hao nhiều vật liệu hấp phụ hoặc là sản phm thu hồi được – khí SO2 cónồng độ thấp, có lẫn nhiều acid sunfuric và tận dụng kho khăn, phải xử lý tiếpmới sử dụng được.

8/8/2019 CN xu ly SO2

http://slidepdf.com/reader/full/cn-xu-ly-so2 12/24

Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO2 – ThS. Đinh Hải Hà

12

Theo sơ đồ trên, khói thải đi vào tháp hấp phụ 3 gồm nhiều tầng, khí SO 2 bịgiữ lại trong lớp than hoạt tính của các tầng hấp phụ, sau đó khí đi qua xiclon 4để lọc sạch tro, bụi trước khi thải ra khí quyển.

Than hoạt tính sau khi được hoàn nguyên cùng với một lượng than mới bổsung được chuyển lên phễu chứa 1 để cấp vào tháp hấp phụ qua một bộ phận

khống chế liều lượng 2. Than rơi từ tầng trên xuống tầng dưới của tháp nhờ hệthống cào - đảo. Sau khi bão hòa khí SO2, than hoạt tính từ tầng dưới cùng củatháp chảy xuống bunke 5 để đi vào thiết bị giải hấp phụ (hoàn nguyên) 6. Tạiđây một lượng nhiệt được cấp từ bên ngoài để nâng nhiệt độ của than lên 400-450oC nhờ thiết bị cấp nhiệt 7 và quạt 8. Để thúc đy quá trình hoàn nguyênngười ta còn thổi khí trơ nóng hoặc hơi nước vào thiết bị hoàn nguyên. KhíSO2 thoát ra từ quá trình hoàn nguyên có nồng độ 40-50% và đạt khoảng 96-97% lượng khí SO2 có trong khói thải trước khi đi vào hệ thống lọc.

Sau khi hoàn nguyên, than hoạt tính được sàng chọn lại qua máy sàng 9 để loại bỏ phần than quá vụn nát và bổ sung thêm than mới để đưa lên phễu 1.

1.5.2 Xử lý khí SO2 bằng than hoạt tính có tưới nước – quá trình LURGI

Xử lý khí SO2 bằng than hoạt tính có tưới để thu acid sunfuric do công ty Lurgi của Đức ngiên cứu áp dụng. Theo phương pháp này, khí thải được làm cho bãohòa hơi nước ở nhiệt độ dưới 100oC đi qua lớp than hoạt tính có tưới nước làmm trong thiết bị hấp phụ 3. Khí SO2 được giữ lại trong lớp than hoạt tính vàoxy hóa thành SO3 nhờ có oxy trong khí thải. Tiếp theo SO3 kết hợp với H2O

1.phễu chứa vật liệu hấp phụ. 2.TBđịnh lượng. 3.Tháp hấp phụ nhiềutầng. 4.Xiclon 5.Bunke 6.Tháp giảihấp phụ 7.TB cấp nhiệt 8.Quạt9.Máy sàng

Hình 7 Sơ đồ hệ thống xử lý SO2  bằng PP hấp phụ than hoạt tính. 

8/8/2019 CN xu ly SO2

http://slidepdf.com/reader/full/cn-xu-ly-so2 13/24

Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO2 – ThS. Đinh Hải Hà

13

  biến thành acid sunfuric và theo nước chảy vào thùng chứa 4. Acid sunfurictrong thùng 4 với nồng độ 20-25% được trích một phần để làm nguội và làmm khí thải cần xử lý. Quá trình này được thực hiện trong một scrubơ Venturi1, trong đó acid loãng được dòng khí chuyển động rối với vận tốc lớn xé nhỏthành giọt mịn, nhiệt độ của khí giảm xuống nhờ có nước bốc hơi, còn acidloãng thì trở nên đậm đặc hơn. Sau srcubơ Venturi, tro bụi và acid được tách rakhỏi dòng khí trong xiclon 2 và chảy xuống bể chứa 4, còn khí đi tiếp vào thiết bị hấp phụ.

Để quá trình xử lý được liên tục cần lắp đặt ít nhất là hai bình hấp phụ luân phiên nhau để hoạt động, cái này theo chu kỳ hấp phụ, cái kia theo chu kỳ hoànnguyên.

Việc sử dụng acid thu được từ quá trình phụ thuộc vào mức độ nhiễm bn tro bụi và độ đậm đặc của nó khi xử lý khí thải đã được lọc sạch bụi, nồng độ acidthu được có thể đạt 65-70%. Acid bị nhiễm bn nặng có thể được phân giải

theo các phương pháp thông dụng để thu khí SO2 dùng vào việc điều chế acidsunfuric sạch hoặc lưu huỳnh đơn chất.

Hệ thống thử nghiệm ban đầu với lưu lượng khói thải 1000-1500m 3/h. N ồng độ ban đầu của SO2 trong khói khi đốt nhiên liệu mazút là 0,1-0,15%. Hiệu quảkhử SO2 đạt 98-99%. Chất hấp phụ làm việc trong hơn 3 năm liên tục mà hoạttính không bị giảm sút.

1.Scrubơ venturi - 2.Xiclon - 3.Tb hấp phụ - 4.bể chứa axit sunfuric - 5.Bơm -6.Than hoạt tính.

Hình 8 Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng than hoạt tính có tưới nước(quá trình LURGI)

8/8/2019 CN xu ly SO2

http://slidepdf.com/reader/full/cn-xu-ly-so2 14/24

Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO2 – ThS. Đinh Hải Hà

14

1.5.3 Xử lý SO2 bằng nhôm oxit kiềm hóa

Quá trính xử lý SO2 bằng nhôm oxit kiềm hóa được dưa trên tính chất hấp phụcủa hỗn hợp Al2O3 và N a2O với thành phần natri oxit chiếm 20% khối lượngcủa hỗn hợp. Trong quá trình hấp phụ, khí SO2 bị oxy hóa, sau đó tác dụng vớicác oxit kim loại để biến thành sunfat. Chất hấp phụ đã bão hòa được hoànnguyên bằng khí trơ ở nhiệt độ 600-650oC.

Khói thải sau khi được sơ bộ lọc sạch bụi trong xiclon 1 đi vào tháp hấp phụ 2theo chiều từ dưới lên trên.Chất hấp phụ dạng hạt được cấp vào từ đỉnh tháp vàrơi tự do xuống dưới. Trong quá trình rơi trong dòng khí chuyển động ngượcchiều, chất hấp phụ khử khí SO2 trong khói thải. Bụi và các hạt chất hấp phụ cókích thước bé bị dòng khí mang theo sẽ được tách ra trong xiclon 3 và khí sạchđược thải ra khí quyển.

Một phần chất hấp phụ sau khi ra khỏi tháp 2 được tuần hoàn trở lại cho đến

khi đạt mức bão hòa nhất định, phần còn lại qua bộ phận khống chế liều lượng5 để đi qua thiết bị hoàn nguyên 6. Sau khi hoàn nguyên sẽ được làm nguội tại buồng làm nguội 7 và được cấp vào phễu nạp 4 cùng với một lượng chất hấp phụ mới bổ sung để lặp lại chu trình làm việc.

1,3.xiclon 2.Tháp hấp thụ 4.phếu nạp than 5.Tb định lượng 6.Tb giải hấp phụ7.buồng làm nguội 8.bề mặt trao đổi nhiệt 

Hình 9 Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng nhôm oxít kiềm hóa

8/8/2019 CN xu ly SO2

http://slidepdf.com/reader/full/cn-xu-ly-so2 15/24

Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO2 – ThS. Đinh Hải Hà

15

Lượng chất hấp phụ lưu thông trong hệ thống khoảng 48-50kg cho 1000m3 khíthải cần xử lý với nồng độ ban đầu của SO2 là 0,3%. Vận tốc chuyển động củakhí trong tháp hấp phụ là 2-2,5m/s. Hiệu quả khử SO2 trong khí thải đạt trên90%.

1.5.4 Xử lý SO2

bằng vôi và dolomit trộn vào than nghiền

Từ lâu người ta đã biết các kim loại kiềm có phản ứng với SO2 để tạo ra cácmuối sunfat. Tuy nhiên quá trình đốt nhiên liệu than nghiền có trộn bột vôi vàđolomit để khử khí SO2 thì mới được áp dụng trong những năm gần đây vàhiện nay vẫn đang được tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện.

Phản ứng giữa vôi CaO và dolomit CaCO3.MgCO3 với SO2 :

2CaO + 2SO2 + O2 =2CaSO4 2CaCO3.MgCO3 + 2SO2 + O2 = 2CaSO4 + 2MgO + 4CO2

Phản ứng giữa vôi và SO2 xảy ra mạnh nhất ở nhiệt độ 760-1040

o

C, còn phảnứng giữa dolomit và SO2 ở nhiệt độ 600-1200oC.

Có thể nói phương pháp này là sự kết hợp giữa quá trình cháy với quá trìnhkhử khí SO2 thành một quá trình thống nhất trong buồng đốt của lò mà khôngđòi hỏi phải lắp đặt thêm nhiều thiết bị phụ trợ khác.

Than nghiền với cỡ hạt kích thước trên 6mm được trộn cùng với bột kích thước1,6-6mm đổ thành lớp dầy bên trên đĩa phân phối khí 1. Không khí được thổitừ dưới lên với vận tốc 0,6-4,6m/s. Không khí xuyên qua lớp than cháy ở nhiệtđộ 760-1040oC làm cho các hạt nhiên liệu và vôi chuyển động, những hạt to và

nặng bốc lên rồi rơi xuống, còn các hạt mịn bay theo sản phm cháy. Lớp thantrong buồng đốt sôi động và do đó người ta gọi là quá trình đốt than “giả hóalỏng” hoặc “giả sôi”. Buồng đốt được bao quanh bằng các vách ống 2 để hấpthu nhiệt bức xạ, trong đó lưu thông nước và hơi. N goài ra, trong lớp than “giảhóa lỏng” còn có thể bố trí các dãy ống xoắn 3 để nhận nhiệt trực tiếp từ lớpthan cháy. Bên trên lớp than còn được bốt trí dãy ống nằm ngang 4 để vừanhận nhiệt, vừa để cản trở không cho các hạt than bốc lên cao và theo khói rangoài. Trên đường khói có bố trí các dàn ống nhận nhiệt đối lưu 5 và dàn ống 6tận dụng nhiệt trong khói thải để hâm nóng nước trước khi cấp vào dàn ốngchính. Khói thải đi ra khỏi lò có chứa tro, các hạt vôi hoặc đolomit và thanđược lọc bụi cấp thô trong xiclon 7 để thu hồi than chưa cháy hết, tiếp theo

được lọc tinh ở bộ lọc 8 rồi thải ra khí quyển.

Lớp than nổi bên trên phần lớn là tro, các chất trơ, vôi và sunfat có lẫn một ítthan chưa cháy hết sẽ được thải ra ngoài và nhiên liệu cùng chất hấp phụ SO 2 đuợc bổ sung vào buồng đốt qua đĩa phân phối khí hoặc qua cửa cấp than trênvách lò.

8/8/2019 CN xu ly SO2

http://slidepdf.com/reader/full/cn-xu-ly-so2 16/24

Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO2 – ThS. Đinh Hải Hà

16

1.6 So saùnh kinh teá 1.6 So saùnh kinh teá 1.6 So saùnh kinh teá 1.6 So saùnh kinh teá –––– kyõ thuaät cuûa moät soá phöông phaùp xöû lyùkyõ thuaät cuûa moät soá phöông phaùp xöû lyùkyõ thuaät cuûa moät soá phöông phaùp xöû lyùkyõ thuaät cuûa moät soá phöông phaùp xöû lyù SSSSOOOO2222

STT PP Xöû lyùSO2

Noàng ñoä ñaàuSO2

% T/tích

Ñaàu tö banñaàu

1000 c

Chi phí saûnxuaát trong

naêm

1000 c/naêm

Thu hoài saûnphaåm trong

naêm

1000 c/naêm

Chi phí Xöû lyùquy cho 1000

Kwh,c

1 PP ñaù voâi 0.5 162.36 48.86 - 23.2

2 PP voâinung

0.5 133.3 47.32 - 22.5

3 PP NH3chu kyø

0.5 231.3 20.1 65.6 9.6

c : đồng Curon của Tiệp Khắc

PP Xöû lyùSO2

Saûn phaåm Thuhoài

Chi phí Ñaàutö cho 1KW(Ñoâ la)

Hieäu quaûXöû lyù SO2(%)

Chi phí saûnxuaát cho 1taán nhieânlieäu (Ñoâ la)

PP nhoâmkieàm hoùa

Axít•  Löu huyønh

17.7710.64

100100

0.550.61

PP voâi boät •  Axít•  Khoâng Thu

hoài saûnphaåm

21.251.0

10090

0.41.13

8/8/2019 CN xu ly SO2

http://slidepdf.com/reader/full/cn-xu-ly-so2 17/24

Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO2 – ThS. Đinh Hải Hà

17

PHỤ LỤC 

LỌC KHÔG KHÍ BẰG LỌC SIH HỌC 

Lọc sinh học là gì? 

Lọc sinh học là một biện pháp xử lý ô nhiễm tương đối mới. Đây là một phương pháp hấp dẫn để xử lý các chất khí có mùi hôi và các hợp chất hữu cơ  bay hơi có nồng độ thấp.

Hình dạng phổ biến của một hệ thống lọc sinh học giống như một cái hộp lớn,một vài hệ thống có thể lớn bằng sân bóng rổ, một vài hệ thống có thể nhỏ độmột yard khối (0,76 m3). N guyên tắc chính của hệ thống xử lý là tạo điều kiệncho vi khun tiếp xúc với các chất ô nhiễm trong khí thải. Hệ thống lọc khí thảinày là nơi chứa các nguyên liệu lọc và nơi sinh sản cho các vi sinh vật. Tronghệ thống này, các vi sinh vật sẽ tạo thành một màng sinh học (biofilm), đây làmột màng mỏng và m bao quanh các nguyên liệu lọc. Trong quá trình lọc, khíthải được bơm chậm xuyên qua hệ thống lọc, các chất ô nhiễm trong khí thải sẽ bị các nguyên liệu lọc hấp thụ. Các chất khí gây ô nhiễm sẽ bị hấp phụ bởimàng sinh học, tại đây, các vi sinh vật sẽ phân hủy chúng để tạo nên nănglượng và các sản phm phụ là CO2 và H2O theo phương trình sau:

Chất hữu cơ gây ô nhiễm + O2 ---> CO2 + H2O + nhiệt + sinh khối

Lịch sử  Trong khi việc sử dụng các hệ thống lọc sinh học chưa được phổ biến ở Mỹ thìhàng trăm hệ thống lọc sinh học đã được ứng dụng thành công và có hiệu quả ở Châu Âu (Hà Lan, Tân Tây Lan, Đức) và N hật Bản. Hệ thống lọc sinh họctrước đây thường được thiết kế để xử lý mùi của các hệ thống xử lý nước thải,các nhà máy tái chế, quá trình ủ phân compost. Sau đó, nó được ứng dụng phổ biến trong việc xử lý các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi và các hợp chất hữu cơ khác.

8/8/2019 CN xu ly SO2

http://slidepdf.com/reader/full/cn-xu-ly-so2 18/24

Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO2 – ThS. Đinh Hải Hà

18

Sau đây là một số mốc lịch sử của việc phát triển hệ thống lọc sinh học:•  1923 Phương pháp xử lý sinh học được đề nghị sử dụng để xử lý các

chất khí có mùi hôi.•  1955 Phương pháp xử lý sinh học được áp dụng để xử lý các chất khí có

mùi hôi ở nồng độ thấp ở Đức.•  1960 Hệ thống lọc sinh học được sử dụng để xử lý các chất khí ô nhiễm

ở Đức và Mỹ.•  1970 Hệ thống lọc sinh học đạt được những thành quả cao ở Đức.•  1980 Hệ thống lọc sinh học được sử dụng để xử lý các chất khí độc và

các hợp chất hữu cơ bay hơi của các ngành công nghiệp.•  1990 Hiện nay, hơn 500 hệ thống lọc sinh học đang hoạt động tại Đức,

Hà Lan và phổ biến rộng ở Mỹ.

Việc xử lý mùi hôi đã được tiến hành từ những năm 1950 và lúc đó người tathường sử dụng hệ thống lọc qua đất, hay bể lọc sinh học nhỏ giọt. Các chấtkhí có mùi hôi thường là hydrogen sulphite hay mercaptant và các hợp chất

sulfur khác. Việc xử lý các chất hữu cơ bay hơi mới được áp dụng gần đây vàtrở nên phổ biến trong thập kỷ vừa qua và hiện nay còn đang được tiến hànhnghiên cứu sâu thêm. Ví dụ, hiện nay một số nghiên cứu đã chứng minh đượclà các hệ thống lọc sinh học có thể dùng để xử lý các hợp chất hữu cơ có nhânthơm và các hợp chất béo, cồn, aldehydes, acid hữu cơ, acrylate, acid carbolic,amines và ammoniac.

Mô tả quá trình xử lý 

Hệ thống lọc sinh học cung cấp môi trường cho vi sinh vật phát triển và phânhủy các chất khí có mùi hôi và các chất hữu cơ gây ô nhiễm trong khí thải. Hệ

thống lọc bao gồm một buồng kín chứa các vi sinh vật và hấp thụ hơi nước, giữchúng lại trong nguyên liệu lọc. N guyên liệu lọc được thiết kế sau cho có khảnăng hấp thụ nước lớn, độ bền cao, và ít làm suy giảm áp lực luồng khí đingang qua nó.

8/8/2019 CN xu ly SO2

http://slidepdf.com/reader/full/cn-xu-ly-so2 19/24

Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO2 – ThS. Đinh Hải Hà

19

Hình sau đây là một bể lọc sinh học có một lớp nguyên liệu lọc (diện tích 6000ft2) ở nhà máy Monsanto

Các hệ thống nhỏ hơn, phổ biến hơn với nhiều lớp nguyên liệu lọc được trình bày trong hình sau:

Các đơn vị nguyên liệu lọc này gọi là "khối sinh học" (Biocube) được thiết kế

 bởi EG&G Corporation có kích thước cao khoảng 7 ft và đường kính khoảng 6ft. Việc sử dụng nhiều lớp nguyên liệu lọc kiểu này hạn chế được việc cácnguyên liệu lọc bị dồn nén lại và việc các luồng khí xuyên thành những đườngthoát qua lớp nguyên liệu lọc. Hơn nữa, nó còn tạo sự thuận lợi trong việc bảotrì hay thay mới nguyên liệu lọc.

Trong quá trình lọc sinh học, các chất khí gây ô nhiễm được làm m và sau đóđược bơm vào một buồng phía bên dưới nguyên liệu lọc. Khi chất khí đi ngang

8/8/2019 CN xu ly SO2

http://slidepdf.com/reader/full/cn-xu-ly-so2 20/24

Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO2 – ThS. Đinh Hải Hà

20

qua lớp nguyên liệu lọc, các chất ô nhiễm bị hấp thụ và phân hủy. Khí thải saukhi đã lọc sạch được phóng thích vào khí quyển từ bên trên của hệ thống lọc.Hầu hết những hệ thống lọc sinh học hiện nay có công suất xử lý mùi và cácchất hữu cơ bay hơi lớn hơn 90%. Tuy nhiên, hạn chế của phương pháp này làchỉ xử lý được những khí thải có nồng độ chất ô nhiễm thấp (<1000ppm) vàlưu lượng khí xử lý chỉ nằm trong giới hạn 300-500 ft3/ft2-giờ.

guyên liệu lọc 

Lớp nguyên liệu lọc m tạo nên điều kiện lý học và hóa học thuận lợi cho việcchuyển đổi các chất ô nhiễm từ pha khí sang pha lỏng và quá trình phân hủysinh học các chất ô nhiễm này bởi màng sinh học. Cơ chế của quá trình lọcsinh học bao gồm quá trình hấp phụ, hấp thụ và phân hủy bởi các vi sinh vật.Các vi sinh vật trong màng sinh học liên tục hấp thụ và biến dưỡng các chất ônhiễm, biến chúng thành các sản phm cuối cùng là nước, CO 2 và các loạimuối.

N guyên liệu lọc điển hình là hỗn hợp của các chất nền ủ phân compost, đất,cây thạch nam (heather), plastic và các phụ phm gỗ. Các nguyên liệu lọcnhằm cung cấp diện tích bề mặt lớn để hấp thụ và hấp phụ các chất ô nhiễm.N goài ra nó còn làm nhiệm vụ cung cấp chất dinh dưỡng cho các vi sinh vật.Một vài loại nguyên liệu lọc không đáp ứng được về nhu cầu dưỡng chất cho visinh vật, do đó chúng ta phải hiệu chỉnh bằng cách cho thêm vào các hợp chấtđạm và phospho.

Các nguyên liệu lọc thường có tuổi thọ từ 5 - 7 năm trước khi phải thay mới.

Các điểm cần quan tâm khi quyết định chọn nguyên liệu lọc:•  Khả năng giữ m để tạo lớp màng sinh học•  Có diện tích bề mặt lớn tạo điều kiện cho quá trình hấp thụ và phát triển

của vi sinh vật•  Có chứa các dưỡng chất để cung cấp cho các vi sinh vật•  Tạo lực cản không khí thấp (giảm mức độ sụt áp và năng lượng cần sử

dụng cho máy bơm)•  Các tính chất lý học khác như độ ổn định lý học và dễ dàng thao tác.

Một số thông số thiết kế 

Diện tích 

Diện tích là một thông số được quan tâm hàng đầu trong việc thiết kế hệ thốnglọc sinh học. Để xử lý lưu lượng khí khoảng 30 ft3/phút, một hệ thống lọc sinhhọc có thể cần diện tích 25 ft2. Đối với những lưu lượng khí lớn hơn, chúng tacần những diện tích lớn hơn và có thể bằng diện tích một sân bóng rổ như đãnói ở trên.

8/8/2019 CN xu ly SO2

http://slidepdf.com/reader/full/cn-xu-ly-so2 21/24

Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO2 – ThS. Đinh Hải Hà

21

Thành phần hóa học và hàm lượng của chất ô nhiễm trong khí thải 

Phân tích thành phần hóa học và hàm lượng của nó trong khí thải cần thiết đểxác định xem biện pháp lọc sinh học có thích hợp hay không. Các hệ thống lọcsinh học hoạt động tốt khi các hợp chất ô nhiễm (không hoà tan trong nước) cónồng độ thấp (<1000 ppm). Một số hợp chất phân hủy sinh học rất chậm (nhưcác hợp chất chlor) do đó đòi hỏi hệ thống xử lý có kích thước lớn.

Thời gian lưu trú 

Thời gian lưu trú là khoảng thời gian vi sinh vật tiếp xúc với luồng khí thải vàđược tính bằng công thức sau:RT = Tổng thể tích các lỗ rỗng của lớp nguyên liệu lọc/lưu lượng khí thảiThời gian lưu trú càng dài sẽ cho hiệu suất xử lý càng cao. Tuy nhiên, trongquá trình thiết kế chúng ta cần phải giảm thiểu thời gian lưu trú để hệ thống cóthể xử lý một lưu lượng lớn hơn. Thông thường, thời gian lưu trú của các hệ

thống lọc sinh học biến động trong khoảng 30 giây đến 1 phút.Ẩm độ 

Ẩm độ của luồng khí thải cần phải xử lý rất quan trọng vì nó giữ m độ cầnthiết cho các màng sinh học. Do đó, luồng khí thải thường được bơm qua mộthệ thống làm m trước khi bơm vào hệ thống lọc sinh học để đảm bảo m độcủa luồng khí thải đi vào hệ thống lọc sinh học phải lớn hơn 95%.

Kiểm soát pH 

Các sản phm phụ của quá trình phân hủy sinh học là các acid hữu cơ. Để duytrì pH của hệ thống nằm trong khoảng thích hợp cho các vi sinh vật hoạt động,chúng ta cần cho thêm các dung dịch đệm pH.

guyên liệu lọc 

N guyên liệu lọc có thể bao gồm than bùn, cây thạch nam, phân ủ compost, thanhạt hoặc các nguyên liệu thích hợp khác. N ói chung, các nguyên liệu này phảicó khả năng cung cấp chất dinh dưỡng cho vi sinh vật và không gây giảm ápluồng khí nhiều. Thêm vào đó, m độ của các nguyên liệu lọc phải được duy trìở mức 30 - 60% để cho quần thể các vi sinh vật phát triển. Do đó, bên cạnh

thiết bị làm m khí thải, người ta thường lắp đặt hệ thống phun nước cho cáclớp nguyên liệu lọc.

Giảm áp 

Việc giảm áp của luồng khí khi đi ngang lớp nguyên liệu lọc nên được hạn chếtối đa. N ếu lớp nguyên liệu lọc gây trở lực lớn cho nguồn khí, ta cần tiêu tốnthêm năng lượng cho máy thổi khí, gây tăng giá thành xử lý. Khả năng gây trở 

8/8/2019 CN xu ly SO2

http://slidepdf.com/reader/full/cn-xu-ly-so2 22/24

Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO2 – ThS. Đinh Hải Hà

22

lực cho nguồn khí phụ thuộc vào m độ và độ rổng của lớp nguyên liệu lọc. Độm tăng, độ rổng lớp nguyên liệu giảm là nguyên nhân gây tăng trở lực chonguồn khí. Đối với các hệ thống điển hình mức độ giảm áp nằm trong khoảng1 -10 hPa.

Bảo trì 

Khi bắt đầu đưa vào hoạt động, hệ thống cần được chăm nom một lần/tuần.Sau khi hệ thống đã hoạt động ổn định và đã giải quyết tất cả các vấn đề có thểxảy ra. Tần số thăm nom có thể giảm xuống 1 lần/nửa tháng hoặc hàng tháng.

Ưu và khuyết điểm của hệ thống lọc sinh học 

Ưu điểm 

•  Ưu điểm chính là giá thành thấp, giá vận hành thấp, ít sử dụng hóa chất.• 

Thiết kế linh động, do đó có thể thích nghi với mọi loại hình côngnghiệp và diện tích của xí nghiệp.•  Hệ thống lọc sinh học linh động trong việc xử lý mùi hôi, các hợp chất

hữu cơ bay hơi và các chất độc. Hiệu suất xử lý thường lớn hơn 90% đốivới các khí thải có nồng độ các chất ô nhiễm < 1000 ppm.

•  N hiều loại nguyên liệu lọc, vi sinh vật và điều kiện vận hành khác nhaucó thể áp dụng để đáp ứng nhu cầu xử lý.

Khuyết điểm 

•  Hệ thống lọc sinh học không thể xử lý được các chất ô nhiễm có khả

năng hấp phụ thấp và tốc độ phân hủy sinh học chậm ví dụ như các hợpchất hữu cơ bay hơi có chứa chlor.•  Các nguồn ô nhiễm có nồng độ hóa chất cao cần các hệ thống lớn và

diện tích lớn để lắp đặt hệ thống lọc sinh học.•  N guồn gây ô nhiễm có mức độ phóng thích chất ô nhiễm biến động cao

sẽ gây ảnh hưởng đến hệ vi sinh vật cũng như hiệu suất xử lý của chúng.•  Thời gian để cho các vi sinh vật thích nghi với môi trường và tạo thành

các màng sinh học (biofilm) có thể kéo dài hàng tuần đến hàng tháng,đặc biệt là đối với việc xử lý các chất hữu cơ bay hơi.

Thương mại hóa

Đã có hơn 50 hệ thống lọc sinh học sử dụng phân compost làm nguyên liệu lọcđã được lắp đặt theo kiểu thương mại ở Châu Âu và Mỹ trong vòng 15 nămqua.

Việc sử dụng hệ thống lọc sinh học xử lý các chất hữu cơ bay hơi đã được ápdụng trong các ngành công nghiệp sau:

8/8/2019 CN xu ly SO2

http://slidepdf.com/reader/full/cn-xu-ly-so2 23/24

Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO2 – ThS. Đinh Hải Hà

23

•  Công nghệ hóa chất và hóa dầu•  Công nghệ dầu khí•  Công nghệ nhựa tổng hợp•  Công nghệ sản xuất sơn và mực in•  Công nghệ dược phm•  Xử lý chất và nước thải•  Xử lý đất và nước ngầm

Việc sử dụng hệ thống lọc sinh học để xử lý mùi, cho tới nay đã áp dụng trongcác ngành công nghiệp sau:

•  Xử lý nước cống rãnh•  Xử lý chất và nước thải lò mổ•  Các công nghệ tái chế•  Các nhà máy sản xuất gelatin và keo dán•  Công nghệ chế biến thịt và nông sản•  Công nghệ sản xuất thuốc lá, ca cao, đường•  Công nghệ sản xuất gia vị, mùi nhân tạo.

8/8/2019 CN xu ly SO2

http://slidepdf.com/reader/full/cn-xu-ly-so2 24/24

Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO2 – ThS. Đinh Hải Hà

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1.Đinh Xuân Thắng, Ô N hiễm Không Khí, N hà xuất bản Đại Học Quốc GiaTP HCM, 2003.2. Đinh Xuân Thắng và cộng sự, Kỹ Thuật Môi Trường Đại Cương, N hà xuất

 bản Giáo Dục, 2000.3. Hendrik Harssema, N guyễn Đình Tuấn, Phạm Thị Anh, Giám sát và môhình hóa chất lượng không khí, Centerma center.4. Trần N gọc Chấn, Ô N hiễm Không Khí Và Xử Lý Khí Thải, N hà xuất bảnKhoa Học Và Kỹ Thuật,2004.5. Bài viết của tác giả Lê Hoàng Việt và Lê Hoa.6. Stanley E. Manahan, Environmental chemistry, Lewis publishers.


Recommended