Quy trình công nghệ xử lý khí thải
Hiện nay vấn đề ô nhiễm môi trường đang là chủ đề nóng trong các hội nghị quốc tế và trong nước. Ô nhiễm không khí là một trong những vấn đề được quan tâm hàng đầu vì mức độ lan truyền rất nhanh và khó kiểm soát. Đặc biệt trong thời đại công nghiệp hiện nay, việc phát sinh khí thải là điều không tránh khỏi. Vì vậy, việc nắm rõ hay cải tiến, nghiên cứu các phương pháp, cong nghe xu ly khi thai đang là nhu cầu cấp bách cần phải thực hiện.
Tổng quan về khí thải:
Để xử lý khí thải ta phải xác định được nguồn gốc phát sinh cũng như các thành phần trong khí thải đó.
Chất ô nhiễm không khí chủ yếu tồn tại 2 dạng: vô cơ và hữu cơ.
Khí vô cơ: có 2 dạng là có thể hòa tan được hoặc không hòa tan được
- Hòa tan được: chủ yếu là các khí SO2, SO3, HCl, HF, HNO3,…
- Không hòa tan được: CO, CO2, NOx,…
Khí hữu cơ: chủ yếu là THC (Total hydrocarbon )và VOC (Volatile organize compound). VOC phát sinh chủ yếu trong các ngành công nghiệp da giày, In, chế biến gỗ, sơn,…).
Nguồn phát sinh chất ô nhiễm khí thải:
- Các phương tiện giao thông vận tải: SO2, NOx, CO2, CO, bụi, Hyddrocarrbon,…
- Từ các nguồn đốt nhiên liệu: lò hơi, các lò luyện thép, lò nung gạch,…
+ Đốt dầu: ô nhiễm giống giao thông vận tải
+ Đốt củi: phát sinh SO2, CO, NOx, bụi,…
+ Đốt than đá: SO2, CO, CO2, NOx, bụi,…
+ Đốt bằng khí gas LPG (nung gốm sứ): phát sinh chủ yếu là HF
- Từ các bãi chôn lấp chất thải rắn: H2S, NH3, CH4, Mercaptan, …
- Từ dây chuyền công nghệ sản xuất:
+ Mạ kẽm: khí NH3, Cl, …
+ Sản xuất nước tương: phát sinh hơi acid,…
Cơ sở lý thuyết của các quá trình xử lý khí thải:
Công nghệ xử lý khí thải có thể thực hiện bằng 3 phương pháp sau:
Hấp thụ khí bằng chất lỏng
- Là quá trình hòa tan chất khí trong chất lỏng khi chúng tiếp xúc với nhau. Là quá trình thu chất khí hoặc hơi bằng chất lỏng nhờ các quá trình vật lý và hóa học.
- Thiết bị hấp thụ có chức năng tạo ra bề mặt tiếp xúc càng lớn càng tốt giữa hai pha khí và lỏng. Có thể phân chia thành các loại thiết bị hấp thụ như sau:
+ Buông phun, tháp phun: chất lỏng được phun thành giọt nhỏ bên trong thiết bị và cho dòng khí đi qua.
+ Thiết bị sục khí: khí được phân tán dưới dạng bong bóng đi qua lớp chất lỏng. Việc phân tán khí có thể thực hiện bằng cách cho khí đi qua tấm xốp, tấm đục lỗ hoặc khuấy cơ học.
+ Thiết bị hấp thụ kiểu sủi bọt: dòng khí đi qua tấm đục lỗ bên trên có chứa lớp nước mỏng.
+ Thiết bị hấp thụ có lớp đệm bằng lớp vật liệu rỗng: chất lỏng được tưới lên trên lớp đệm rỗng và chảy xuống dưới và tạo ra bề mặt ướt của lớp đệm để dòng khí tiếp xúc khi đi qua.
Trong công nghệ xử lý khí thải bằng phương pháp hấp thụ, nước là chất hấp thụ sẵn có, rẻ tiền, thuận tiện nhất. Tuy nhiên nước chỉ giới hạn trong phạm vi xử lý một số loại khí thải. Trong nhiều trường hợp người ta hấp thụ bằng hóa chất trong công nghệ xu ly khi thai.
Hấp thụ khí bằng vật liệu rắn
Là quá trình phân ly khí dựa trên ái lực của một số chất rắn đối với một số loại khí trong khí thải. Các phân tử khí bị giữ lại trên bề mặt của vật liệu rắn. Vật liệu rắn sử dụng trong quá trình này để xử lý khí thải gọi là chất bị hấp phụ.
Hấp phụ có 2 dạng: hấp phụ vật lý hoặc hóa học
- Hấp phụ vật lý: các phân tử khí được hút vào bề mặt của chất hấp phụ nhờ có lực liên kết giữa các phân tử Vander waals. Là quá trình thuận nghịch, tốc độ hấp phụ diễn ra nhanh, không làm thay đổi thành phần và tính chất của vật liệu hấp phụ.
- Hấp phụ hóa học: diễn ra phản ứng hóa học giữa chất bị hấp phụ và vật liệu hấp phụ. Không phải là quá trình thuận nghịch.
Trong công nghệ xử lý khí thải bằng phương pháp hấp phụ thì vật liệu hấp phụ được chia thành 3 nhóm chính:
- Vật liệu không có cực: trên bề mặt xảy ra chủ yếu là hiện tượng hấp phụ vật lý
- Vật liệu có cực: trên bề mặt xảy ra quá trình hấp phụ hóa học nhưng không làm thay đổi cấu trúc của các phân tử khí.
- Vật liệu mà trên bề mặt xảy ra quá trình hấp phụ hóa học và quá trình đó làm thay đổi cấu trúc của phân tử khí.
Vật liệu phổ biến nhất là than hoạt tính - vật liệu hoàn toàn cấu tạo bởi một dạng nguyên tử trung tính có các diện tích phân bổ đều trên bề mặt.
Than hoạt tính có thể hấp phụ các chất sau:
- Hơi acid, rượu, benzene, toluene, etylaxetat với mức độ hấp phụ bằng 50% trọng lượng bản thân.
- Aceton, acrolein, Cl, H2S với mức 10- 25%.
- CO2, ethylene: mức độ thấp.
Hiện nay trong công nghệ xử lý khí thải người ta thường dùng vật liệu hấp phụ mới là than lọc phân tử MSC (Molecul Sieve Carbon) có tính năng rất tốt.
Trong quá trình xử lý khí thải bằng phương pháp hấp phụ thì tiến hành quá trình hấp phụ ở nhiệt độ càng thấp càng tốt.
Xử lý khí ô nhiễm bằng phương pháp thiêu đốt hoặc các chất xúc tác
Xử lý ô nhiễm bằng quá trình thiêu đốt được ứng dụng trong công nghệ xử lý khí thải có lượng lớn, nồng độ chất ô nhiễm cháy được rất bé, đặc biệt những chất ô nhiễm có mùi khó chịu. Quá trình thiêu đốt có thể chia thành các dạng sau:
- Thiêu đốt bằng ngọn lửa trực tiếp trong không khí
- Thiêu đốt có buồng đốt
- Thiêu đốt có xúc tác
