Xử lý khí thải

Xử lý khí thải là công việc quan trọng và cấp thiết cho môi trường cũng như sức khỏe con người người.

Việc xử lý khí thải cần tuân thủ theo những Quy chuẩn và Tiêu chuẩn của pháp luật hiện hành.

Quy trình xử lý khí thải cần đảm bảo hiệu quả, dễ vận hành, dễ kiểm tra và tối ưu chi phí hoạt động.

Tổng hợp QCVN-TCVN về Môi trường-Xây dựng-Cơ điện-PCCC-Lò hơi 2 Tải xuống

Hệ thống xử lý khí thải là hệ thống gồm nhiều thiết bị được kết nối với nhau, tùy theo mỗi loại bụi, khí- mùi cần xử lý mà sẽ có những thiết bị phù hợp giúp xử lý hoàn toàn trước khi thải ra môi trường.

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.

1.1. 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.

1.2. Khí thải dạng hơi

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

1.3. 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 bụi

Có bốn phương pháp chính thường được sử dụng để phân tách các hạt bụi ra khỏi không khí: Phương pháp cơ học, phương pháp ướt, phương pháp lọc và phương pháp điện trường.

2.1. Phương pháp cơ học

Khí, bụi được tách bằng lực cơ học, lực trọng trường hoặc lực ly tâm.

Thiết bị có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, vận hành. Vật liệu chế tạo đa dạng để chịu nhiệt độ cao, chịu mài mòn, chịu ăn mòn…

2.2 Phương pháp ướt

Khí được thổi qua lớp chất lỏng hoặc sục vào chất lỏng. Bụi được giữ lại trong chất lỏng và thải ra ngoài dưới dạng bùn, khí sạch được đi ra ngoài với độ ẩm cao. Thiết bị cấu tạo đơn giản, hiệu quả cao. Có thể sử dụng các thiết bị hấp thụ kết hợp với sử lý bụi để mạng lại hiệu quả cao và tối ưu chi phí.

Các thiết bị thường sử dụng theo phương pháp này là: Tháp phun, tháp đĩa lỗ, tháp đệm, Cyclone ướt, Venturi – Scrubber, Thiết bị tạo xoáy va đập quán tính…

2.3. Phương pháp lọc

Hỗn hợp khí, bụi được đưa qua các màng ngăn, bụi được giữ lại và khí đi qua. Vật liệu lọc có tính chất quyết định tới hiệu quả lọc, có nhiều loại vật liệu lọc khác nhau đảm bảo cường độ lọc, khả năng hoàn nguyên, chịu nhiệt độ cao, chịu hóa chất…

2.4. Phương pháp điện trường

Phương pháp điện trường hay còn gọi là lọc bụi tĩnh điện, thường áp dụng với loại bụi siêu mịn và có độ ẩm cao. Nguyên lý cơ bản là bụi được lắng, giữ lại khi đi qua điện trường có điện thế cao.

Có 2 loại điện cực phổ biến là điện cực dạng tấm và dạng ống. Bụi được tĩnh điện rồi bị hút vào các tấm hoặc ống, khi lượng bụi đã bám đủ nhiều trên điện cực thì phải dùng nước để rửa sạch.

3. 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…)

3.1 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.

3.2 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.

3.3 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…

3.4. Các phương pháp xử lý khí thải khác

3.4.1. Phương pháp ngưng tụ

Nguyên tắc của phương pháp ngưng tụ là dự trên sự hạ thấp nhiệt độ của hỗn hợp khí, hơi xuống dưới nhiệt độ điểm sương để ngưng tụ hỗn hợp khí lại.

Sau khi hỗn hợp khí, hơi được ngưng tụ, ta thu hồi và tiêu hủy, xử lý.

Lưu ý là ngưng tụ chỉ là quá trình thu gom khí, hơi lại để đưa đi xử lý bằng các phương pháp khác.

Phương pháp ngưng tụ thường sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm, ống lồng ống, ống xoắn…

Phương pháp ngưng tụ thường dùng để thu hồi hơi dung môi hữu cơ (VOC), hơi axit…có nồng độ tương đối cao(> 20g/m3)

3.4.2. Phương pháp xúc tác chọn lọc (SCR – Selective catalytic reduction)

Phương pháp xúc tác chọn lọc là việc sử dụng một số loại xúc tác đặc biệt để phản ứng với các chất khí độc.

Phương pháp SCR thường được sử dụng để xử lý khí thải của Nito – NO_x bên trong thiết bị phản ứng.

Phương pháp xử lý khí thải NO_x bằng công nghệ SCR áp dụng cho các nguồn khí thải có nhiệt độ cao như nhà máy nhiệt điện, lò nung xi măng, lò đốt…

3.4.3. Phương pháp chùm tia điện tử (Electron Beam Technology – EBT)

Với cơ chế chung khi chùm tia điện tử có vận tốc đủ lớn, gặp môi trường chứa hơi nước hoặc nước nó nhanh chóng tạo ra các gốc tự do radical.

Những radical này hoạt động rất mạnh và chúng có thể oxi hóa SOx và NOx. Các sản phẩm sau oxi hóa kết hợp nước thành các axit H₂SO₄ và HNO₃.

Nếu trong môi trường có mặt NH₃ thì sản phẩm phụ (NH₄)₂SO₄ và NH₄NO₃ có thể được sử dụng làm phân bón v.v…

Việc chùm tia điện tử tác động vào các phân tử hữu cơ nó có thể thay đổi, phá vỡ cấu trúc mạch của phân tử hữu cơ đó và tác động trực tiếp lên vi sinh vật sống trong môi trường nên EBT có những ưu điểm riêng của mình trong xử lý chất thải khí và lỏng (thời gian xử lý nhanh, không cần hóa chất…).

Vì thế, đây là một công nghệ thân thiện với môi trường sinh thái, và cũng là ưu thế của EBT đối với việc xử lý khí, nước thải.

3.4.4. Phương pháp xử lý khí thải bằng tia UV

Tia UV (Ultraviolet) hay còn gọi là tia tử ngoại, tia cực tím là sóng điện từ có bước sóng ngắn hơn bước sóng của ánh sáng nhìn thấy nhưng dài hơn bước sóng của tia X.

Phổ của tia cực tím có thể chia ra thành 2 vùng tia:

+ Vùng tử ngoại gần (có bước sóng từ 380 – 200nm)

+ Vùng tử ngoại xa hay còn gọi là vùng tử ngoại chân không (có bước sóng từ 200 – 10nm).

Tia UV này khi gặp Oxy trong không khí sẽ bẻ gãy liên kết của 2 phần tử Oxy, tạo thành một Oxy nguyên tử.

Nguyên tử Oxy tự do này sẽ kết hợp với phân tử Oxy (O₂) trong không khí tạo thành Ozone (O₃).

Ozone với tính khử mạnh sẽ phản ứng với các hơi dung môi hữu cơ (VOC) để tạo thành CO₂ và H₂O.