Xử lý bụi

I. Bụi là gì?

Bụi là một tập hợp nhiều hạt, có kích thước nhỏ bé, tồn tại lâu trong không khí dưới dạng bụi bay, bụi lắng và các hệ khí dung nhiều pha gồm hơi khói mù.Các loại bụi nói chung thường có kích thước từ 0,001m – 10m (micron) bao gồm tro, muội, khói và những hạt chất rắn tồn tại dưới dạng hạt rất nhỏ, chuyển động theo kiểu Brown, hoặc rơi xuống đất với tốc độ không đổi theo định luật Stock.

Các vấn đề về ô nhiễm môi trường không khí do bụi gây ra ngày được con người quan tâm nhiều hơn và xử lý bụi đang là việc làm cần thiết hiện nay để bảo vệ môi trường sống của con người

II. Vai trò của bụi trong khí quyển.

Liên kết các trường điện từ trong khí quyển, mây và các hạt sương mù.

Đóng vai trò quan trọng trong việc xác định cân bằng nhiệt của khí quyển Trái đất qua phản chiếu ánh sáng.

Là hạt nhân cho quá trình nhưng tụ, băng đá và giọt sương (ngưng tụ dị thể).

Tham gia vào một số phản ứng trong khí quyển như:

• Phản ứng trung hòa trong giọt
• Đóng vai trò xúc tác những hạt oxit kim loại trong phản ứng oxy hóa
• Phản ứng oxi hóa quang hóa

Nguyên nhân tạo nên các vẩn đục trong khí quyển làm ảnh hưởng tới thời tiết.

III. Ảnh hưởng của ô nhiễm không khí do bụi đến sức khỏe con người, động thực vật

1. Đối với con người:

Bụi trong không khí, nhất là các hạt dưới 5 có thể vào tận phế nang của người. Bụi có thể gây ra một số bệnh sau:

• Bệnh phổi do nhiễm bụi: là do con người hít thở bầu không khí có bụi khoáng, bụi amiang, bụi than và kim loại. Con người sẽ bị xơ phổi, suy giảm chức năng hô hấp.
• Bệnh đường hô hấp: 

Tùy theo nguồn gốc các loại bụi gây ra bệnh viêm mũi, họng, phế quản

Bụi hữu cơ như bông, đay, gai dính vào niêm mạc gây viêm phù, tiết ra các niêm dịch, dẫn tới viêm loét.

Bụi vô cơ rắn có góc sắc nhọn đâm vào niêm mạc gây viêm mũi dẫn đến hít thở khó khăn, giảm chức năng lọc giữ bụi của mũi, gây bệnh phổi nhiễm bụi.

Bụi len, bột kháng sinh gây ra dị ứng viêm mũi, viêm phế quản và hen.

Bụi mangan, phosphate, bicromat, kali, gỉ sắt gây ra bệnh viêm phổi, làm thay đổi tính miễn dịch sinh hóa của phổi.

Một số bụi kim loại có tính phóng xạ gây ra bệnh ung thư phổi như bụi uran, coban, crom, nhựa đường.

• Bệnh ngoài da:

Bụi đồng gây ra bệnh nhiễm trùng da rất khó chữa. Bụi tác động vào các tuyến nhờn làm cho da bị khô gây ra các bệnh ở da như mụn, viêm da. Loại bệnh này thợ đốt lò hơi, thợ máy sản xuất xi măng, sành sứ thường mắc phải.

Bụi gây kích thích da, sinh mụn nhọt lở loét như bụi vôi, bụi dược phẩm, thuốc trừ sâu.

Bụi nhựa than dưới tác dụng của ánh nắng làm cho da bị ngứa, sưng tấy, mắt sưng đỏ, chảy nước mắt,…

• Bệnh về mắt:

Bụi gây chấn thương mắt, viêm màng tiếp hợp, viêm mí mắt…

Bụi kiềm acid gây bỏng giác mạc, làm giảm thị lực, nặng hơn có thể bị mù

• Bệnh đường tiêu hóa

Bụi kim loại, bụi khoáng to nhọn có cạnh sắc đi vào dạ dày gây viêm biêm mạc dạ dày, rối loạn tiêu hóa.

Bụi chì gây ra bệnh thiếu máu, giảm hồng cầu, gây rối loạn thận.

Bụi vi sinh vật có nhiều tác hại tới sức khỏe con người, gây ra các bệnh dịch, bệnh đường hô hấp, bệnh đau mắt và bệnh đường tiêu hóa

2. Đối với động thực vật:

Bụi còn có tác hại tới sự tồn tại và phát triển của các động vật và thực vật

Các hợp chất florua, asen, molipden, chì và kẽm là những chất gây độc cho những loài động vật ăn thực vật. Các loại thuốc trừ sâu bao gồm những loại có chứa thủy ngân và chì đều gây thiệt hại lớn cho động thực vật.

Bụi lò xi măng, bụi lò gạch, bụi amiang, bụi than,… làm cho cây cỏ không phát triển được, bị vàng lá, rụng lá, giảm hoa quả, làm teo hạt, giam năng suất và thậm chí có loại cây bị tiêu diệt.

IV. Phân loại thiết bị xử lý bụi

Để xử lý bụi người ta sử dụng nhiều thiết bị xử lý khác nhau và tùy thuộc vào nguyên lý hoạt động thu giữ bụi, người ta chia chúng thành 4 nhóm chính sau đây:

• Nhóm thiết bị thu tách theo nguyên lý quán tính và trọng lực: sử dụng lực quán tính, lực hấp dẫn làm cho bụi tách khỏi dòng không khí lắng đọng lại.
• Nhóm thiết bị lọc giữ lại bụi khi dòng không khí đi qua lớp vật liệu lọc.
• Nhóm thiết bị thu giữ lại bụi được tích điện khi dòng không khí qua điện trường cao thế.
• Nhóm thiết bị thu giữ bụi dưới dạng ướt.

Thiết bị thu bụi theo nguyên lý trọng lực và quán tính. Thu gom bụi dưới tác dụng của lực trọng trường hoặc lực quán tính. Thiết bị này có 2 dạng chính:

• Buồng lắng bụi làm việc theo nguyên lý trọng lực.
• Cyclone và thiết bị kiểu tấm chớp làm việc theo nguyên lý quán tính.

V. Các thông số quan trọng của thiết bị hoặc hệ thống xử lý bụi:

• Mức độ làm sạch hay còn gọi là hiệu quả lọc
• Công suất của thiết bị được tính bằng lưu lượng dòng khí đi qua thiết bị (m³/h)
• Tải trọng không khí riêng: tỷ số giữa thể tích không khí đi qua thiết bị thùng gom bụi so với bề mặt thiết bị không khí đi qua (m³/h.m²).
• Dung lượng bụi là lượng bụi được thu giữ lại trong thiết bị sản xuất chu kỳ làm việc theo quy định (kg/lần)
• Tổn thát áp suất dòng khí khi qua thiết bị xử lý bụi: là hiệu số áp suất đo được của không khí trước và sau thiết bị xử lý bụi (N/m²).
• Chi phí năng lượng : năng lượng tiêu hao để làm sạch 1.000 m³ không khí (kwh/10³m³).
• Giá thành làm sạch không khí khỏi bụi: tính bằng tổng giá trị chế tạo, lắp ráp và chi phí vận hành.

VI. Một số thiết bị xử lý bụi

• Buồng lắng bụi

Đây là thiết bị xử lý bụi đơn giản nhất. Cấu tạo buồng lắng bụi được làm bằng gạch, bê tông cốt thép, hoặc thép, là một không gian hình hộp có tiết diện ngang lớn hơn rất nhiều lần so với tiết diện đường ống dẫn, trên buồng lắng có cửa để làm vệ sinh hay lấy bụi ra ngoài.

Nguyên tắc hoạt động: dòng khí đi qua buồng lắng (có tiết diện tăng), tốc độ khí giảm đột ngột, các hạt bụi dưới tác dụng của lực hấp dẫn rơi xuống phía dưới và rơi vào bình chứa hoặc đưa ra ngoài bằng vít tải hay băng tải.

Áp dụng: xử lý bụi thô từ máy nghiền xi măng, đá vôi, các băng tải vận chuyển đất đá, các máy nghiền đá, lò sấy, than…

Buồng lắng được sử dụng ở cấp thu tách bụi đầu tiên (cấp thô) các hạt bụi có kích thước lớn (thường > 30µm). Tuy nhiên, các hạt có kích thước nhỏ vẫn giữ lại trong buồng lắng. Trở lực của thiết bị từ 50 – 130 Pa, giới hạn nhiệt độ 350 – 550^oC.
Ưu điểm

• Chế tạo đơn giản
• Chi phí vận hành và bảo trì thấp
• Giá thành thấp, rẻ tiền có thể sử dụng nguồn nguyên liệu chế tạo
• Lắng được cả bụi khô và bụi ướt

Nhược điểm:

• Buồng lắng có diện tích lớn, chiếm diện tích nhiều
• Hiệu suất không cao
• Vận tốc dòng khí nhỏ
• Xử lý bụi hiệu quả với các hạt có d > 50µm.
• Buồng lắng bụi đơn giản nhất

Có nhiều loại buồng lắng như: buồng lắng bụi có vách ngăn, buồng nhiều sàn, buồng có màn xích hoặc dây kim loại

• Thiết bị lắng bụi kiểu quán tính

Nguyên lý cơ bản được áp dụng để chế tạo thiết bị xử lý bụi kiểu quán tính là làm thay đổi chiều hướng chuyển động của dòng khí  một cách liên tục, lặp đi lặp lại bằng nhiều loại vật cản có hình dáng khác nhau. Khi dòng đổi hướng chuyển động thì bụi do có sức cản quán tính lớn 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.

Vận tốc khí trong thiết bị khoảng 1 m/s, ở đầu vào khoảng 10 m/s.

Hiệu suất xử lý bụi khoảng 65 – 80% với các hạt bụi có kích thước 25 – 30µm

• Thiết bị xử lý bụi ly tâm kiểu nằm ngang

Nguyên lý làm việc: thiết bị gồm một ống bao hình trụ bên ngoài, bên trong có lõi hình trụ hai đầu bịt tròn và thon. Không khí mang bụi đi vào thiết bị được các cánh hướng dòng tạo thành chuyển động xoáy. Lực ly tâm sản sinh từ dòng chuyển động xoáy tác dụng lên các hạt bụi và đẩy chúng ra xa lõi hình trụ rồi chạm vào thành ống bao và thoát ra qua khe hình vành khăn để vào nơi tập tung bụi.

• Cyclone

Cyclone đơn

Cyclone là thiết bị xử lý bụi lợi dụng lực ly tâm khi dòng khí chuyển động xoáy trong thiết bị

Nguyên lý hoạt động: không khí sẽ chuyển động xoáy ốc bên trong thân hình trụ của Cyclone và khi chạm vào ống đáy hình phễu, dòng khí bị dội ngược trở lên nhưng vẫn giữ được chuyển động xoáy ốc rồi thoát ra ngoài ống xả. Trong dòng chuyển động xoáy ốc, các hạt bụi chịu tác dụng bởi lực ly tâm dành cho chúng có xu hướng tiến dần về phái thành ống của thân hình trụ rồi chạm cào đó, mất động năng và rơi xuống đáy phễu. Trên ống xả bụi người ta có lắp van để xả bụi.

Ưu điểm:

• Không có bộ phận chuyển động, dòng không khí bụi tự nó tách bụi dựa vào sự chuyển động của mình.
• Làm việc ở môi trường có nhiệt độ cao (tới 500^oC)
• Có khả thu hồi vật liệu mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt Cyclone.
• Bụi thu gom ở dạng khô, có thể dùng lại được (bột mì, gạo, tinh bột…)
• Trở lực hầu như cố định và không lớn (250 – 1500 N/m²)
• Làm việc được với áp suất cao, lắp đặt được ở đường hút hoặc đẩy.
• Năng suất cao
• Nồng độ bụi tăng không ảnh hưởng đến hiệu suất làm sạch
• Chế tạo đơn giản, vận hành dễ dàng, có thể sửa chữa thay thế từng bộ phận

Nhược điểm:

• Tổn thất áp suất trong thiết bị tương đối cao
• Hiệu quả xử lý bụi giảm khi kích thước hạt bụi < 5µm.
• Không thể thu hồi bụi kết dính
• Để nâng cao hiệu suất xử lý bụi, người ta kết hợp các xyclon, tạo thành xyclon tổ hợp

Cyclone chùm

Cyclone chùm là liên kết của một số lớn các Cyclone nhỏ lắp đặt song song liên kết với nhau một vỏ, có ống vào ống ra và bunke chứa bụi chung.

Các Cyclone thành phần trong nhóm có đường kính 100, 150 hoặc 250mm. vận tốc tối ưu trong cyclone thành phần trong khoảng 3,5 – 4,75 m/s.

Cyclone chùm là tổ hợp của nhiều Cyclone kiểu đứng – tức kiểu chuyển động ngược chiều có đường kính bé lắp song song trong một thiết bị hoàn chỉnh. Số lượng các Cyclone con trong cyclone chùm có thể lên đến hàng trăm chiếc tùy theo năng suất của thiết bị.

Hiệu quả xử lý bụi của cyclone chùm bằng hiệu quả lọc của từng cyclone riêng biệt. Tổn thất áp suất chung của cả hệ thống bằng tổn thất áp suất của một Cyclone con. Lưu lượng của hệ thống bằng tổng lưu lượng của tất cả các Cyclone con.

• Thiết bị thu hồi bụi xoáy

Hoạt động tương tự cyclone nhưng có dòng khí xoáy phụ trợ bên trong. Dòng khí xoáy có thể là khí sạch hoặc phần khí đã xử lý hay khí nhiễm bụi. Thuận lợi nhất là khí nhiễm bụi, có thể tăng năng suất mà không ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý bụi.

Ưu điểm:

• Hiệu quả thu bụi phân tán cao
• Bề mặt trong thiết bị không bị mài mòn
• Có thể xử lý khí có nhiệt độ cao hơn
• Có thể điều chỉnh quá trình phân reieng bụi bằng cách thay đổi lượng khí thứ cấp.

Nhược điểm:

• Cần có cơ cấu thổi khí phụ trợ
• Vận hành phức tạp
• Lưu lượng khí qua thiết bị lớn

• Thiết bị lọc bụi túi vải

Các thiết bị loại này được sử dụng rất phổ biến để xử lý bụi. Đa số thiết bị lọc vải có vật liệu lọc dạng túi vải hình trụ, được giữ chặt trên lưới ống và trang bị cơ cấu giũ bụi.

Đường kính túi vải phổ biến nhất là D = 120 ÷ 300mm và chiều dài L = 2200 ÷ 3000mm.

Tỷ lệ chiều dài và đường kính túi vải thường vào khoảng L/D = (16 ÷ 20):1.

Cấu tạo: thiết bị lọc bụi túi vải nhiều đơn nguyên giữ bụi bằng cơ cấu rung lắc và thổi không khí ngược chiều:

1. Ống dẫn khí vào
2. Ống góp vào
3. Bunke
4. Túi vải
5. Van
6. Ống góp khí sạch
7. Van thổi
8. Cơ cấu rung lắc
9. Guồng xoắn
10. Đơn nguyên đang thực hiện chu kỳ hoàn nguyên

Vải lọc dùng trong thiết bị lọc túi vải là vải lọc đan bằng các sợi xoắn từ các sợi ngắn (tơ nhân tạo) hay sợi liền đường kính 6 đến 20 – 30µm. Vải làm từ sợi tự nhiên hay tổng hợp hay sợi thủy tinh hay sợi tổng hợp liền hay tơ nhân tạo. Vải lọc điển hình có kích thước khe (lỗ) thông xuyên qua giữa các sợi ngang và sợi dọc đường kính 300 – 700µm đạt 100 – 200µm.

Nguyên lý làm việc:  không khí chứa bụi theo ống dẫn vào hộp phân phối đều hướng lên trên giữa các túi vải. Bụi được giữ lại trên bề mặt ngoài ống, không khí sạch vào trong ống vải đi lên trên vào hộp góp và ra ngoài. Sau một thời gia hoạt dộng, bụi bám nhiều trên bề mặt túi vải làm tăng trở lực của hệ thống, thì phải tiến hành hoàn nguyên túi lọc.

Phương pháp hoàn nguyên:

• Cơ khí: rung lắc hoặc đôi khi vặn xoắn
• Thổi bằng khí nén: thổi ngược, thổi liên tục hoặc thổi xung.

Ưu điểm:

• Hiệu quả thu hồi bụi cao kể cả những hạt bụi có kích thước nhỏ, có thể ứng dụng nhiều loại bụi,
• Tổn thất áp suất thấp
• Gồm nhiều đơn nguyên và có thể lắp ráp tại nhà máy
• Phổ biến trong công nghiệp do chi phí không cao và có thể phục hồi vải lọc.

Nhược điểm:

• Dễ cháy nổ, độ bền nhiệt thấp.
• Vải lọc dễ bị hư hại nếu nhiệt độ cao và ăn mòn hóa học
• Không thể vận hành trong môi trường ẩm
• Cần diện tích bề mặt lớn
• Lưới lọc bụi dạng xơ sợi

Các thiết bị lọc dạng xơ sợi bao gồm một hay nhiều lớp lọc. Khí chứa bụi được cho qua lớp vật liệu sợi và bụi được giữ lại ở đó.

Ưu điểm:

Có khả năng lọc bụi có đường kính (0,1 – 5)µm với hiệu suất > 99%.

Nhược điểm:

Không có tính kinh tế cao do không thể tái sinh vật liệu lọc nên phải thay mới.

• Thiết bị lọc bụi bằng phương pháp ướt

Dòng khí mang bụi tiếp xúc với chất lỏng, bụi được giữ lại và thải ra ngoài dưới dạng bùn cặn. Thông thường ta dùng nước. Nếu hạt bụi trơ (như bụi cao su, nhựa…), ta dùng dầu nhớt. Hiệu quả làm sạch khi dùng phương pháp ướt tăng hơn, nhưng sức cả khí động cũng tăng theo.

Do tiếp xúc dòng khí nhiễm bụi với chất lỏng hình thành bề mặt tiếp xúc pha. Bề mặt này bao gồm các bọt khí, tia khí, tia lỏng, giọt lỏng và màng lỏng. Trong đa số thiết bị thu hồi bụi ướt tồn tại các dạng bề mặt khác nhau, do đó bụi được thu hồi theo nhiều cơ chế khác nhau.

Ưu điểm:

• Hiệu quả xử lý bụi cao hơn
• Có thể ứng dụng để thu hồi bụi có kích thước đến 0,1µm
• Có thể sử dụng khi độ ẩm và nhiệt độ cao
• Nguy hiểm cháy, nổ thấp nhất
• Cùng với bụi có thể thu hồi hơi và khí

Nhược điểm

• Bụi thu được ở dạng cặn do đó phải xử lý nước thải, làm tăng giá quá trình xử lý.
• Các giọt lỏng có khả năng bị cuốn theo khí và cùng với bụi lắng trong ống dẫn và máy hút bụi.
• Trong trường hợp khí có tính ăn mòn cần phải bảo vệ thiết bị và đường ống bằng vật liệu chống ăn mòn.
• Chất lỏng tưới thiết bị thường là nước. Khi kết hợp quá trình thu hồi bụi với xử lý hóa học, chất lỏng được chọn theo quá trình hấp thụ.

Hãy liên hệ ngay với công ty chúng tôi – Công ty TNHH Công nghệ Môi trường Hòa Bình Xanh- để được giải đáp các thắc mắc!