Mục lục bài viết

Xử lý khí thải công nghiệp

Khí thải công nghiệp là một vấn đề ngày càng trở nên quan trọng, đặc biệt là trong bối cảnh tăng cường ý thức về bảo vệ môi trường và giảm thiểu ảnh hưởng của ngành công nghiệp đối với khí quyển.

Việc xử lý khí thải không chỉ giúp cải thiện chất lượng không khí mà còn đóng góp vào việc giảm thiểu các tác động tiêu cực đến sức khỏe cộng đồng và môi trường sống

Việc xử lý khí thải là một vấn đề cấp bách trong việc bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về các loại khí thải, ảnh hưởng của chúng tới môi trường, và các giải pháp xử lý khí thải hiệu quả.

Việc nghiên cứu và phát triển các phương pháp xử lý khí thải công nghiệp là quan trọng để không ngừng cải tiến hiệu suất và giảm thiểu ảnh hưởng môi trường

Các nguồn thải chính trong sản xuất

Khí thải lò hơi, khí thải lò nung, lò đốt rác, khí thải trong các quá trình sản xuất công nghiệp, các quá trình khắc laze, cắt,…

Trong các nguồn trên thì nguồn khí thải lò hơi là nhiều nhất, vì nó hiện diện ở hầu hết trong các ngành sản xuất. Từ chế biến gỗ đến dệt may, cao su, mì ăn liền, chế biến thuỷ sản, các loại thực phẩm sấy khô,…

Thành phần của khí thải.

Đối với khí thải từ lò hơi đốt than đá, đốt dầu diesel thì thành phần khí thải chủ yếu là SO2. Còn đối với lò hơi đốt vỏ hạt điều, gỗ cao su, củi các loại, vải vụn,… Thì thành phần chủ yếu là CO, NOx, SOx. Trong đó CO chiếm tỷ trọng cao nhất.

Còn các loại nguồn thải khác thành phần chủ yếu chỉ là VOC.

Đặc điểm của khí CO

Carbon monoxide là một chất cực kỳ nguy hiểm, vì nếu hít thở phải một lượng quá lớn CO sẽ làm giảm oxy trong máu việc này làm tổn thương hệ thần kinh cũng như nó có thể dẫn đến tử vong.
Với nồng độ vào khoảng 0,1% mônôxít cácbon trong không khí cũng đủ để có thể gây nguy hiểm đến tính mạng.
CO có tính liên kết cao với hemoglobin (Hb) trong hồng cầu mạnh, so với oxy thì CO có ái lực gấp 230-270 lần nên khi CO đi được vào phổi, nó sẽ gắn chặt với Hb thành HbCO dẫn đến việc máu không thể vận chuyển oxy đến các tế bào.
Triệu chứng ngộ độc CO thường bắt đầu bằng cảm giác thất thần, nhức đầu, buồn nôn, khó thở rồi từ từ đi vào hôn mê. Nếu ngộ độc CO xảy ra khi đang ngủ say hoặc uống rượu say thì người bị ngộ độc sẽ hôn mê từ từ, ngưng thở và tử vong.
Ngộ độc CO có thể xảy ra ở những trường hợp chạy máy nổ phát điện trong nhà kín, sản phụ nằm lò than trong phòng kín, ngủ trong xe hơi đang nổ máy trong nhà hoặc gara…

Đặc biệt, CO còn gây tổn thương tim khi chúng gắn kết với myoglobin của cơ tim.

Biểu hiện của nhiễm độc CO

Cảm giác bần thần,
Nhức đầu
Buồn nôn
Khó thở
Đi vào hôn mê.
Và nguy hiểm hơn hết là nếu công nhân đang ngủ say hoặc uống rượu say mà bị ngộ độc CO thì người bị ngộ độc sẽ từ từ đi vào tình trạng hôn mê, ngưng thở và cuối cùng sẽ tử vong nếu không có biện pháp sơ cứu phù hợp.

Tác hại khí CO

Khí CO là loại khí không màu, không mùi và không vị, tạo ra do sự cháy không hoàn toàn của nhiên liệu chứa carbon. Con người đề kháng với CO rất khó khăn. Những người mang thai và đau tim tiếp xúc với khí CO sẽ rất nguy hiểm vì ái lực của CO với hemoglobin cao hơn gấp 200 lần so với oxy, cản trở oxy từ máu đến mô nên phải nhiều máu được bơm đến để mang cùng một lượng oxy cần thiết.

Ở nồng độ khoảng 5ppm, CO có thể gây đau đầu, chóng mặt. Ở những nồng độ từ 10ppm đến 250ppm có thể gây tổn hại đến hệ thống tim mạch, thậm chí gây tử vong. Người tiếp xúc với CO trong thời gian dài sẽ bị xanh xao, gầy yếu.

Tác hại của khí CO đối với con người và động vật xảy ra khi nó hoà hợp thuận nghịch với hemoglobin (Hb) trong máu. Hemoglobin có ái lực hoá học đối với CO mạnh hơn đối với O2, khi CO và O2 có mặt bão hoà số lượng cùng với hemoglobin thì nồng độ HbO2(oxi hemoglobin) và HbCO (caroxihemoglobin) có quan hệ theo đẳng thức Haridene như sau :

[HbCO]/[HbO2] = M * P(CO)/P(O2)

Ở đây P(CO) và P(O2) là áp lực thành phần (hay nồng độ) khí CO và O2, còn M là hằng số và phụ thuộc vào hình thái động vật . Đối với con người, M có giá trị từ 200 – 300 thì hỗn hợp hemoglobin và CO làm giảm hàm lượng oxi lưu chuyển trong máu và như vậy tế bào con người thiếu oxi. Các triệu chứng xuất hiện bệnh tương ứng với các mức HbCO gần đúng như sau :

+ 0,0 – 0,1 : không có triệu chứng gì rõ rệt, nhưng có thể xuất hiện một số dấu hiệu của stress sinh lý .

+ 0,1 – 0,2 : hô hấp nặng nhọc, khó khăn

+ 0.1 – 0.3 : đau đầu + 0,3 – 0,4 : làm yếu cơ bắp, buồn nôn và loá mắt

+ 0,4 – 0,5 : sức khoẻ suy sụp, nói líu lưỡi

+ 0,5 – 0,6 : bị co giật, rối loạn

+ 0,6 – 0,7 : hôn mê tiền định

+ 0,8 : tử vong

Thực vật ít nhạy cảm với CO hơn người, nhưng ở nồng độ cao (100 – 10.000ppm) nó làm cho lá rụng, bị xoắn quăn, diện tích lá bị thu hẹp, cây non bị chết yểu, CO có gây kiềm chế sự hô hấp của tế bào thực vật.

Tuy nhiên, trong quá trình hoạt động, chủ Cơ sở sẽ có các biện pháp khống chế giảm thiểu ô nhiễm môi trường không khí, đồng thời sẽ bố trí thêm nhiều chậu cây cảnh để giảm thiểu bụi, điều hòa môi trường không khí xung quanh, giảm phát tán tiếng ồn nên tác động đến môi trường không khí của Cơ sở đến khu vực lân cận là không đáng kể.

Biện pháp xử lý khí thải

Với khí thải lò hơi đốt than đá, đốt dầu diesel

Vì thành phần chính của khí thải lò hơi chủ yếu là SOx, nên phương pháp xử lý khí thải đơn giản nhất là dùng dung dịch NaOH hoặc KOH để hấp thụ SOx có trong khí thải.

Khi SOx tác dụng với NaOH sẽ tạo thành muối axit kết tủa. Lượng kết tủa này sẽ được thu gom định kỳ, để đảm bảo dung dịch hấp thụ luôn sạch, hiệu suất hấp thụ cao nhất.

Phương trình phản ứng: SO2 + NaOH → Na2SO3 + H2O

Ví dụ xử lý khí thải lò hơi công ty đồ gỗ

Nhà máy sẽ lắp đặt 01 lò hơi công suất 5 tấn hơi/h để cung cấp nhiệt cho quá trình sấy khô sản phẩm sau khi sơn với nhiên liệu là gỗ vụn có các thành phần ô nhiễm chủ yếu bụi, SO2, NOx, CO,…

Để giảm thiểu ô nhiễm khí thải từ quá trình đốt nhiên liệu vận hành lò hơi, Công ty sẽ áp dụng các phương pháp như sau:

– Phát tán khí thải ra ống thải có chiều cao phù hợp.

– Thường xuyên kiểm tra, bảo trì và vệ sinh lò hơi theo yêu cầu kỹ thuật.

– Điều chỉnh chế độ đốt thích hợp.

– Vận hành đồng bộ các thiết bị của lò hơi.

– Lắp đặt hệ thống xử lý khí thải lò hơi.

* Quy trình xử lý khí thải từ lò hơi:

Lò hơi dùng nguyên liệu chủ yếu là gỗ vụn. Nguyên liệu sẽ được đưa vào buồng đốt. Tại buồng đốt này, các nguyên liệu rắn sẽ được hóa khí thành các sản phẩm như: SO2, NOx, COx…

Khí thải phát sinh từ hoạt động lò hơi sau khi qua hệ thống cyclone chùm để loại bỏ các hạt bụi có trong khí thải sẽ tiếp tục được đẩy qua tháp hấp thụ để tiếp tục xử lý khí SO2, NOx, COx. Nguyên lý hoạt động như sau:

Hệ thống xử lý khí thải gồm hai phần: xử lý bụi bằng xyclone chùm và xử lý các chất ô nhiễm (SO2, NOX, COX) bằng tháp hấp thụ.

Trong quá trình đốt nhiên liệu phát sinh chủ yếu là bụi SO2, NOX và COX theo hơi khói nóng bay lên và được đẩy qua hệ thống cyclon chùm nhờ quạt hút.

Cyclon chùm là bộ xử lý bụi xoáy kết hợp lực ly tâm, lực quán tính với trọng lực để tách bụi ra khỏi dòng khí thải rơi xuống đáy.

Khói chuyển động thẳng vuông góc vào miệng hút của các cyclon chùm, tại mỗi cyclon chùm nhỏ khí thải theo đường cong tiếp tuyến với vách ống nhỏ bên trong. Ở gần vách trong áp suất nhỏ còn càng xa vách áp suất càng lớn, chênh áp này tạo nên chuyển động quay của dòng khói. Do lực ly tâm, bụi văng ra đập vào thành ống và rơi xuống bunke của dòng cyclon lớn. Sau đó không khí theo ống thải của từng cyclon con tập trung vào từng hộp góp ở phía trên của tổ hợp theo ống thải thoát ra.

Dòng khí sau khi ra khỏi cyclon được đưa vào tháp lọc ướt hai tầng: tầng 1 hấp thụ khí thô bằng nước, tầng 2 hấp thụ bằng dung dịch hấp thụ là Nước (2- 3%). Dòng khí thải được hệ thống đường ống dẫn khí đưa vào trong tháp xử lý. Bên trong tháp, dòng dung dịch hấp thụ được phun ướt toàn bộ bề mặt tiếp xúc giữa 2 pha khí và pha lỏng.

Để tăng cường khả năng tiếp xúc thì hệ thống được thiết kế để dòng khí và dòng dung dịch xử lý đi ngược chiều nhau và tiếp xúc giữa 2 pha xảy ra trên nền vật liệu đệm để tăng cường thời gian tiếp xúc. Các vật liệu đệm này có chất liệu bằng sứ, chịu nhiệt và ăn mòn cao, được sắp đặt ngẫu nhiên tạo ra bề mặt tiếp xúc giữa hai pha khí và pha lỏng.

Như vậy toàn bộ khí thải đã được hấp thu vào bên trong dung dịch hấp thụ để chuyển hóa thành các chất vô cơ. Quá trình chuyển động của dòng khí trong tháp xử lý trộn với chất lỏng có thể mang theo các hạt sương.

Màng tách nước được đặt ở đầu đỉnh tháp có chức năng giữ lại các hạt sương bị mang cùng với dòng khí đi lên. Ngoài ra màng này còn cũng có nhiệm vụ hấp phụ lượng khí thải còn sót lại ở hai lớp vật liệu bên dưới để khí thải đạt quy chuẩn QCVN 19:2009/BTNMT, cột B, Kp=0,6, Kv=0,8 trước khi thải ra môi trường

Dòng dung dịch sau khi xử lý sẽ được tập trung để tiếp tục sử dụng tuần hoàn. Chỉ được thải bỏ khi chứa nhiều cặn. Nước thải từ hệ thống xử lý khí thải được thu gom và đưa về hệ thống xử lý nước thải tập trung của công ty để xử lý

Thông số kỹ thuật cơ bản

Thông số của hệ thống xử lý khí thải từ lò hơi được thể hiện ở bảng sau:

Thông số kỹ thuật của hệ thống xử lý khí thải lò hơi

STT	Thiết bị	Số lượng	Thông số kỹ thuật
Công suất thiết kế của hệ thống: 10.000 m3/giờ
1	Hệ thống ống hút	1 cái	Đường kính đường ống: Ф400
2	Quạt hút	1 cái	Chức năng: hút khí thải đưa vào hệ thống xử lý; Công suất: 10.000 m3/giờ; Motor: 7.5kW, 380V×50Hz, 3pha
3	Cyclon	1 cái	Vật liệu: Tôn tráng kẽm dày 5mm Nhiệm vụ: lọc bụi. Kích thước: Đường kính × cao = 2.200 × 800 mm
4	Tháp hấp thụ	1 cái	Vật liệu: Tôn tráng kẽm dày 5mm Nhiệm vụ: lọc bụi. Kích thước: Đường kính × cao = 2.200 × 800 mm
5	Ống khí thải	1 ống	Đường kính đường ống: Ф400 Chiều cao tính từ mặt đất: 18 m

Quy trình vận hành hệ thống xử lý

– Kiểm tra Trước khi tiến hành cho hệ thống hoạt động cần kiểm tra toàn bộ hệ thống bao gồm:

– Kiểm tra các thiết bị điện

Kiểm tra công tắc của tất cả các thiết bị đã ở vị trí OFF hoặc ON hay chưa; Bật CB tổng trong tủ điện và kiểm tra 3 đèn báo xem có đủ 3 pha hay không; Nhìn đồng hồ Vol kế ngoài mặt tủ xem điện áp có đủ 380V hay không.

– Kiểm tra hệ thống.

Kiểm tra hoạt động của motor và quạt hút.

Kiểm tra các van của đường ống thu gom.

– Hoạt động hệ thống

Sau khi tiến hành kiểm tra và chuẩn bị, người vận hành bắt đầu cho hệ thống hoạt động:

+ Bước 1: Nhấn công tắc ON → Tủ điều khiển sẵn sàng.

+ Bước 2: Tiến hành bật/tắt các công tắc theo đúng quy trình xử lý.

+ Bước 3: Khi có sự cố ở máy nào thì tắt máy đó → Tìm nguyên nhân và tiến hành khắc phục, sửa chữa.

+ Bước 4: Khi có sự cố khẩn cấp nhấn nút công tắc khẩn cấp hoặc nhấn nút OFF → Chuyển tất cả công tắc về OFF → Tìm nguyên nhân khắc phục → Sau khi đã khắc phục sự cố thì tiến hành khởi động hệ thống theo các bước 1 và bước 2 như trên.

Yêu cầu về tiêu chuẩn áp dụng đối với bụi, khí thải sau xử lý

Bụi, khí thải sau khi xử lý đạt giới hạn theo quy chuẩn kỹ thuật QCVN 19: 2009/BTNMT, cột B, Kv = 0,6, Kp = 0,8

Xử lý khí thải chứa CO

Giảm thiểu sự phát thải khí CO bằng cách điều chỉnh quá trình cháy là một cách cực kì hiệu quả và không tốn kém để xử lý khí CO.

Tỷ lệ nhiên liệu – không khí: Hệ số thừa không khí càng lớn thì lượng CO tạo thành càng ít, tuy nhiên khí thừa sẽ dẫn tới sự tạo thành NOx nhiều hơn và thiết bị xử lý khí đòi hỏi cũng lớn hơn. Vì vậy chúng ta cần cân đối điều chỉnh lượng khí cấp sao cho phù hợp, vừa đủ.
Cách nạp nhiên liệu: Để hạn chế sự tạo thành CO thì việc cấp nhiên liệu phải thật hợp lý, cấp nhiên liệu sao cho vừa đủ cháy và ngọn lửa không bị tắt ngúm trung quá trình nạp nhiên liệu. Đặc biệt là đối với than và củi, khi cho vào vảo lò, cần cho vào theo nhiều đợt với lượng than hoặc củi vừa đủ cháy

Các phương pháp xử lý khí thải CO

Xử lý khí CO bằng phương pháp tách màng

Sử dụng màng vô cơ: chủ yếu zeolite, silic cacbua, thủy tinh, titania và nhôm,… có độ bền nhiệt cao để tách khí CO.
Sử dụng màng polyme: vận chuyển các chất thông qua cơ chế khuếch tán dung dịch.
Sử dụng màng sợi rỗng : chủ yếu sợi rỗng làm bằng PVDF có khả năng tách và hấp thụ CO qua màng lớn

Xử lý khí CO bằng phương pháp vật lý

Bản chất của khí CO chủ yếu do vật liệu cháy chưa hết trong điều kiện yếm khí nên phải dùng các phương án đốt hoàn lưu.
Việc lọc khí sau khi hoàn tất sẽ dẫn về lò hơi và đốt lại để sinh ra khí CO₂ và nước vô hại.

Xử lý khí CO bằng phương pháp hóa học

Trong điều kiện nhiệt độ và áp suất thích hợp, cho CO phản ứng trực tiếp với ozone để hình thành sản phẩm cuối cùng gồm nước và các sản phẩm khí khác.
Việc sử dụng giải pháp xử lý khí thải này ít tốn kém, thích hợp cho những cơ sở sản xuất nhỏ và có nồng độ CO thấp.
Sử dụng Đồng ôxit làm chất khử CO trong điều kiện nhiệt độ cao cũng là một phương pháp hay áp dụng xử lý khí thải cho các nguồn khí thải lớn. Có khí CO cao.
Phương trình phản ứng như sau. CuO + CO → Cu + CO2
Ngoài CuO, còn có thể dùng các ô xít như FeO, Fe2O3, PbO trong hệ thống xử lý khí thải,.. Các chất này sau khi tiếp xúc với CO sẽ bị khử thành kim loại và khí CO2.

Xử lý khí thải từ quá trình sơn gỗ

Quy mô, công suất, công nghệ xử lý bụi, khí thải.

Nhà máy sẽ tiến hành lắp đặt khoảng 18 buồng phun sơn để xử lý hơi dung môi từ quá trình sơn, trong đó:

+ 13 buồng phun sơn (chuyền nằm) có 2 ống thải/buồng phun sơn.

+ 5 buồng phun sơn (chuyền treo) trong đó 4 buồng có 3 ống thải/buồng phun sơn và 01 buồng có 02 ống thải/buồng phun sơn.

* Quy trình xử lý hơi dung môi được thể hiện bên dưới

Thuyết minh quy trình xử lý:

Nước được chứa trong ngăn lắng của thiết bị và được bơm tuần hoàn lên máng tràn, nước chảy thành màng dọc theo tấm inox bề mặt của thiết bị, tạo một màng nước liên tục. Bụi sơn thừa bắn ra từ quá trình phun sơn lên sản phẩm được cuốn vào màng nước chuyển động liên tục.

Luồng không khí thay đổi hướng nhanh chóng sau khi đi vào ngăn thu gom có bố trí cách vách ngăn tạo đường zic zắc. Việc này cho phép tạo lực ly tâm đẩy các hạt sơn ra khỏi luồng không khí và xuống khay thu gom. Phần lớn các hạt sơn được tách ra khỏi khí thải trong quá trình chuyển động ly tâm phía trên buồng phun sơn.

Khí sạch sau khi qua hệ thống hấp thụ sơn bằng màng nước qua quạt hút rồi tiếp tục hấp phụ qua thann hoạt tính và theo đường ống thoát ra ngoài môi trường

Cặn sơn bị hấp thụ nổi trên bề mặt của ngăn lắng sẽ được thu hồi định kỳ 2 tuần/lần và được quản lý như CTNH.

Nước sử dụng trong quá trình này được tuần hoàn sử dụng. Nhà máy tiến hành thay nước buồng phun sơn hàng ngày, các buồng phun sơn được luân phiên nhau thay nước, mỗi ngày thay nước 6 buồng phun sơn.

Nước thải từ buồng phun sơn được đưa về hệ thống xử lý nước thải để xử lý đạt quy chuẩn quy định.

Ngoài ra, để đảm bảo sức khỏe công nhân, tại khu vực sơn, công nhân phun sơn phải đeo bảo hộ lao động như kính, găng tay, khẩu trang để giảm thiểu việc hít phải hơi dung môi hữu cơ.

Nước được cho chảy thành màng từ trên xuống ở buồng sơn. Khi tiến hành sơn phun, sản phẩm sẽ được đưa vào kệ đặt trước màng nước, công nhân sẽ phun sơn theo mặt vuông góc với sản phầm và màng nước, lượng dung môi và bụi sơn dư văng ra ngoài sẽ được hút vào bên trong màng nước do quạt hụt ở đây bụi sơn và hơi dung môi sẽ được nước hấp phụ bằng than hoạt tính

Tại thiết bị hấp phụ các khí thải gây mùi sẽ được than hoạt tính hấp phụ, giữ lại, khí thải sau khi qua thiết bị đạt quy chuẩn trước khi thải ra môi trường. Sau một thời gian, than hoạt tính sẽ bão hoà khả năng hấp phụ thì sẽ tiến hành thay than để đảm bảo chất lượng khí thải luôn ổn định.

Thông số kỹ thuật cơ bản

Thông số kỹ thuật của hệ thống xử lý hơi dung môi

STT	Thiết bị	Số lượng	Thông số kỹ thuật
1	Buồng sơn	18 cái	Vật liệu: Tôn tráng kẽm dày 5mm Kích thước: Dài × cao = 6m × 2,6 m, 4m × 2,6 m
2	Quạt hút	40 cái	Chức năng: hút dung môi sau hệ thống xử lý; Công suất: 11.000 m3/giờ/cái; Motor: 2.2kW, 380V×50Hz, 3pha
3	Than hoạt tính	40 cái	– Kích thước thùng lọc: RxSxC = 1.735 x 2.030 x 3.080 (mm). – Than hoạt tính Camcard – G16
4	Ống thải	40 cái	– Vật liệu: thép tráng kẽm – Đường kính: Ø700

Quy trình vận hành hệ thống xử lý

– Kiểm tra

Trước khi tiến hành cho hệ thống hoạt động cần kiểm tra toàn bộ hệ thống bao gồm:

– Kiểm tra các thiết bị điện Kiểm tra công tắc của tất cả các thiết bị đã ở vị trí OFF hoặc ON hay chưa; Bật CB tổng trong tủ điện và kiểm tra 3 đèn báo xem có đủ 3 pha hay không; Nhìn đồng hồ Vol kế ngoài mặt tủ xem điện áp có đủ 380V hay không.

– Kiểm tra hệ thống. Kiểm tra hoạt động của motor và quạt hút. Kiểm tra các van của đường ống thu gom.