Nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý khí thải cho công ty TNHH thép trung nguyên tỉnh bình thuận

TÓM TẮT LUẬN VĂN Đề tài “Nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý khí thải cho Công ty TNHH Thép Trung Nguyên tỉnh Bình Thuận” căn cứ theo thực tế gây ô nhiễm môi trường không khí của nhà má

-o0o -

TRẦN NGUYỄN ĐỨC HIỀN

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ

XỬ LÝ KHÍ THẢI CHO CÔNG TY TNHH THÉP

TRUNG NGUYÊN TỈNH BÌNH THUẬN

LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ Thuật Môi Trường

Mã số: 60520320

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2016

-o0o -

TRẦN NGUYỄN ĐỨC HIỀN

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ

XỬ LÝ KHÍ THẢI CHO CÔNG TY TNHH THÉP

TRUNG NGUYÊN TỈNH BÌNH THUẬN

LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ Thuật Môi Trường

Mã số: 60520320

HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NCVCC NGUYỄN QUỐC BÌNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS NCVCC Nguyễn Quốc Bình

Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP HCM ngày 04 tháng

06 năm 2016

Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được sửa

chữa (nếu có)

Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV

GS TS Hoàng Hưng

TP HCM, ngày … tháng… năm 2016

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Trần Nguyễn Đức Hiền Giới tính: Nữ

Ngày, tháng, năm sinh: 26/12/1989 Nơi sinh: Bình Định

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Môi Trường MSHV: 1341810033

I- Tên đề tài:

“Nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý khí thải cho Công ty TNHH Thép Trung

Nguyên tỉnh Bình Thuận”

II- Nhiệm vụ và nội dung:

1 Tổng quan tài liệu liên quan đến đề tài nghiên cứu

2 Khảo sát hiện trạng và đánh giá hiện trạng môi trường không khí Công ty TNHH Thép Trung Nguyên

3 Đề xuất công nghệ xử lý khí thải phù hợp nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường

4 Đề xuất các biện pháp kiểm soát môi trường không khí

III- Ngày giao nhiệm vụ: 08/03/2015

IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 04/05/2015

V- Cán bộ hướng dẫn: TS NCVCC Nguyễn Quốc Bình

(Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý

khí thải cho Công ty TNHH Thép Trung Nguyên tỉnh Bình Thuận” là công trình

nghiên cứu của riêng tác giả với sự hướng dẫn từ TS NCVCC Nguyễn Quốc Bình

Các số liệu thực hiện cho việc phân tích, đánh giá, nhận xét, kết luận trong Luận

văn này từ quá trình khảo sát, đo đạc và thực nghiệm tại hiện trường do tác giả và

nhóm cộng tác thực hiện Kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng

được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã

được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc

Học viên thực hiện Luận văn

Trần Nguyễn Đức Hiền

LỜI CÁM ƠN Tôi xin chân thành cám ơn thầy TS Nguyễn Quốc Bình Thầy đã hướng dẫn tận tình, sắp xếp thời gian để hướng dẫn, giúp định hình nghiên cứu và đồng thời cung cấp những kiến thức, tài liệu và kinh nghiệm thực tế quý giá trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Tôi xin cám ơn Anh, Chị của Viện Kỹ Thuật Nhiệt Đới và Bảo Vệ Môi Trường đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình khảo sát, đo đạc và thí nghiệm

Tôi xin cám ơn các Thầy, Cô tại Trường Đại Học Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh đã truyền đạt những kiến thức quý báu, trong suốt quá trình Tôi học tập tại Trường

Cám ơn Công ty TNHH Thép Trung Nguyên đã nhiệt tình ủng hộ, giúp đỡ, cung cấp tài liệu cho Tôi thực hiện luận văn

Cuối cùng, Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, bạn bè đã ủng hộ và động viên Tôi trong suốt quá trình học tập

Mặc dù, Tôi đã cố gắn hết sức trong suốt quá trình hoàn thiện luận văn nhưng cũng không thể tránh khỏi thiếu sót đáng tiếc Vì vậy, tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý Thầy, Cô và bạn bè để Luận văn được hoàn chỉnh hơn

Xin chân hành cảm ơn!

Học Viên

Trần Nguyễn Đức Hiền

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Đề tài “Nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý khí thải cho Công ty TNHH

Thép Trung Nguyên tỉnh Bình Thuận” căn cứ theo thực tế gây ô nhiễm môi trường

không khí của nhà máy sản xuất tôn mạ kẽm thuộc Công ty TNHH Thép Trung Nguyên ở Bình Thuận

Đề tài đã thực hiện khảo sát hiện trạng môi trường của Công ty thông qua việc thu thập số liệu, đo đạc, phân tích chất lượng khí thải tại 3 khu vực ô nhiễm trong nhà máy Ban đầu nhận thấy có 3 nguồn gây ô nhiễm khí thải chính từ bể tẩy rửa, bể mạ và lò cấp nhiệt cho bể mạ

Kết quả khảo sát cho thấy nhà máy đã xây dựng 1 hệ thống xử lý khí thải từ

bể tẩy rửa và bể mạ, hệ thống đang hoạt động hiệu quả Khí thải từ lò cấp nhiệt cho

bể mạ dùng dầu FO sau nhiều lần sửa đổi công nghệ và nguyên liệu không thành công thì hiện tại đang xả thẳng ra môi trường và không qua xử lý Với nồng độ bụi

từ 379 – 383 mg/Nm3 cao hơn quy chuẩn gấp 2 lần, nồng độ SO2 từ 3150 – 3217 mg/Nm3 cao gấp 6,4 lần so với quy chuẩn cho phép QCVN 19:2009/BTNMT, tất cả các thông số khác đều đạt quy chuẩn cho phép

Đề tài đã phân tích và đánh giá hiệu quả của hệ thống xử lý đang hoạt động, xác định đâu là nguyên nhân gây ra các vụ kiện tụng và đơn thư tố cáo của người dân sống xung quanh Công ty Từ đó, đề xuất ra biện pháp cải tạo lại hệ thống xử lý khí thải cho khu vực bể tẩy rửa và bể mạ Từ kết quả phân tích khí thải ở lò cấp nhiệt, đề xuất công nghệ xử lý khí thải phù hợp nhất về mặt kỹ thuật và kinh tế cho khu vực này Áp dụng các phương pháp xử lý đơn giản cho hoạt động sản xuất tôn

mạ kẽm đang được áp dụng rộng rãi ở nước ta

Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở khoa học giúp cho Ban lãnh đạo của Công ty xác định công nghệ xử lý khí thải phù hợp nhất nhằm cải thiện vấn đề môi trường không khí hiện tại và trong tương lai nếu công ty chuyển đến vị trí mới

ABSTRACT The object “Research and proposed technology treatment emissions for Trung Nguyen Steel company in Binh Thuan province” which is based on the actual air pollution of factory galvanizing of Trung Nguyen Steel Company in Binh Thuan Province

The project has surveyed the current status environment of the company by data collection, measurement and quality analysis emissions at three regional pollution in the factory The first, there have three source of pollution emissions from the pool pickling, galvanizing bath and heating of galvanizing bath

The survey results showed that: the company was built one system treatment exhaust for pool pickling and galvanizing bath, system was operating effectively Emissions from heating of galvanizing bath used FO oil, after changed technology treatment and materials used fails, currently it is discharged into the environment without treatment With concentration dust from 379 – 383 mg/Nm3 higher 2 times regulations, concentration SO2 from 3150 – 3217 mg/Nm3 higher 6.4 times standardsQCVN 19:2009/BTNMT, all other parameters get up the allowable standards

The research was analysed and the effectiveness evaluated of the treatment system was working Determine which is the cause of lawsuits and denunciations of the people living around the company Propose the measures renovation of system exhaust treatment for the pool pickling, galvanizing bath From analysis results emissions in the heating of galvanizing bath, proposed technology emission treatment

to best suited technically and economically for the area Application of the methods simple for the production galvanizing being widely applied in our country

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

II MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2

III NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2

IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3

V ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 6

VI Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan công nghệ mạ kẽm nhúng nóng 7

1.2 Một số nghiên cứu về ảnh hưởng sản xuất tôn mạ kẽm đến môi trường 9

1.2.1 Tình hình nghiên cứu về môi trường ở nước ngoài đối với sản xuất tôn mạ kẽm 9 1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 11

1.3 Ô nhiễm môi trường từ hoạt động sản xuất tôn mạ kẽm 12

1.4 Tổng quan công nghệ xử lý khí thải 14

1.4.1 Phương pháp xử lý bụi đã áp dụng của một số công ty sản xuất tôn mạ 14

1.4.2 Hấp thụ, hấp phụ 16

1.4.3 Công nghệ xử lý một số chất điển hình 21

1.5 Độc tính của hóa chất sử dụng 28

CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ Ở CÔNG TY TNHH THÉP TRUNG NGUYÊN 2.1 Công ty TNHH Thép Trung nguyên 31

2.2 Công nghệ sản xuất tôn mạ kẽm của Công ty 32

2.2.1 Quy trình công nghệ sản xuất 32

2.2.2 Nhu cầu về nguyên liệu và nhiên liệu 35

2.3 Khảo sát hiện trạng môi trường của Công ty 36

2.3.1 Hiện trạng phát sinh và quản lý nước thải 37

2.3.2 Hiện trạng phát sinh và quản lý chất thải rắn 38

2.4 Hiện trạng phát sinh và quản lý khí thải 40

2.4.1 Hiện trạng phát sinh khí thải 40

2.4.2 Hiện trạng hệ thống xử lý khí thải 41

2.5 Phương pháp lấy mẫu và phân tích khí thải 44

2.5.1 Chuẩn bị thực hiện đo khí 44

2.5.2 Phương pháp phân tích và thiết bị thu mẫu 45

2.6 Kết quả phân tích môi trường không khí tại Công ty 46

2.6.1 Kết quả khảo sát các yếu tố vi khí hậu, độ ồn trong khu vực nhà máy 46

2.6.2 Kết quả phân tích không khí xung quanh nhà xưởng 47

2.6.3 Kết quả phân tích không khí khu vực làm việc nhà xưởng 48

2.6.4 Kết quả phân tích khí thải sản xuất 49

2.6.5 Nhận xét 50

2.7 Đánh giá hệ thống xử lý khí thải đang hoạt động 52

2.7.1 Đánh giá hệ thống xử lý khí thải tại bể mạ và bể tẩy 52

2.7.2 Đánh giá hệ thống xử lý khí cho công đoạn đốt dầu để lấy nhiệt cấp cho chảo mạ 53

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI 3.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ tính toán thiết kế 54

3.2 Phân tích lựa chọn công nghệ xử lý khí thải 54

3.2.1 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ 54

3.2.2 Phương pháp xử lý khí thải 55

3.2.3 Thiết bị hấp thụ 55

3.2.4 Dung dịch hấp thụ 57

3.2.5 Vật liệu xây dựng hệ thống 58

3.3 Đề xuất công nghệ thích hợp để xử lý khí thải 59

3.3.1 Cải tiến hệ thống xử lý khí thải cho nguồn (A) 60

3.3.2 Đề xuất công nghệ xử lý khí thải lò cấp nhiệt nguồn (B) 61

3.3.3 Đề xuất hệ thống xử lý khí thải nguồn (C) 62

3.4 Tính toán công nghệ xử lý 64

3.4.1 Bộ trao đổi nhiệt ống chùm 64

3.4.2 Cyclon khô 64

3.4.3 Tháp hấp thụ 65

3.5 Phân tích khả năng áp dụng hệ thống xử lý khí thải 71

3.5.1 Phân tích hiệu quả xử lý 71

3.5.2 Dự tính chi phí đầu tư công nghệ 72

CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP KIỂM SOÁT MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ 4.1 Đề xuất các giải pháp sản xuất sạch hơn cho Công ty TNHH Thép Trung Nguyên 75

4.2 Kiểm soát quá trình đốt nhiên liệu 77

4.3 Giải pháp về tổ chức quản lý và vận hành thiết bị 78

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Biểu diễn nồng độ phản ứng Pb với lưu huỳnh và silic trong quá trình cháy 27

Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ và dòng thải phát sinh 33

Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống thu gom, xử lý nước thải 38

Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống thu gom, xử lý khí thải 42

Hình 2.4: Sơ đồ hệ thống thu gom khí thải tại lò cấp nhiệt 43

Hình 3.1: Sơ đồ công nghệ xử lý khí thải lò cấp nhiệt 62

Hình 3.2: Sơ đồ công nghệ xử lý khí thải 63

Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi nồng độ chất ô nhiễm sau khi bố trí hệ thống xử lý khí thải của nguồn chung 71

Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi nồng độ chất ô nhiễm sau khi bố trí hệ thống xử lý khí thải của nguồn B 72

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1: Phương pháp phân tích và thiết bị thu mẫu khí thải 4

Bảng 1.1: Vật liệu đầu vào và phát thải của quá trình mạ kẽm 14

Bảng 1.2: Phương pháp xử lý bụi 14

Bảng 1.3: Chất hấp thụ điển hình 18

Bảng 2.1: Nhu cầu nguyên liệu và nhiên liệu 38

Bảng 2.2: Ký hiệu vị trí lấy mẫu 45

Bảng 2.3: Kết quả khảo sát các yếu tố vi khí hậu, độ ồn 46

Bảng 2.4: Kết quả phân tích không khí xung quanh nhà xưởng 47

Bảng 2.5: Kết quả phân tích không khí khu vực làm việc 48

Bảng 2.6: Kết quả phân tích khí thải tại hệ thống xử lý khí thải 49

Bảng 2.7: Kết quả phân tích khí thải tại lò cấp nhiệt 50

Bảng 3.1: Kết quả phân tích khí thải tại hệ thống xử lý khí thải 54

Bảng 3.2: Tổng hợp kết quả tính toán 70

Bảng 3.3: Dự tính kinh phí cho thiết bị trao đổi nhiệt 73

Bảng 3.4: Dự tính kinh phí cho tháp hấp thụ 73

Bảng 3.5: Dự tính kinh phí cho thiết bị phụ trợ 73

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

1 ASTM American Society for Testing and Materials: Hiệp Hội Vật Liệu và Thử Nghiệm Koa Kỳ

8 ISO International Organization for Standardization: Tổ chức Tiêu chuẩn hoá Quốc Tế

MỞ ĐẦU

I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Ô nhiễm môi trường không khí nói riêng và môi trường nói chung đang là vấn

đề bức xúc hiện nay của xã hội, phát triển kinh tế luôn kéo theo gây ô nhiễm môi trường Do vậy để phát triển bền vững, việc xử lý không khí đã bị ô nhiễm, bảo vệ môi trường là điều tất yếu cần phải thực hiện ở bất kỳ quốc gia nào

Thực tế ở Việt Nam, doanh nghiệp đã đầu tư khá nhiều kinh phí cho công tác bảo vệ môi trường Tuy nhiên một thực trạng mang tính đặc thù hiện nay ở nước ta

là các doanh nghiệp vừa và nhỏ khá nhiều, nguồn vốn và quy mô nhỏ, do vậy việc đầu tư các công trình xử lý môi trường là rất khó khăn Từ đó dẫn đến hiện tượng các doanh nghiệp đầu tư rất ít kinh phí cho các công trình xử lý môi trường hoặc có đầu tư xây dựng nhưng không vận hành hoặc vận hành gián đọan mang tính đối phó Bên cạnh đó, giá thành thiết bị khá cao chưa phù hợp với kinh phí hiện có của doanh nghiệp Đây cũng là nguyên nhân dẫn đến việc các đơn vị tư vấn không thể lựa chọn được các công nghệ, thiết bị phù hợp vừa rẻ tiền nhưng lại phải đảm bảo điều kiện kỹ thuật là xử lý đạt yêu cầu theo quy chuẩn cho phép

Xử lý khí thải các nguồn gây ô nhiễm không khí là một trong các nhiệm vụ quan trọng trong công tác bảo vệ môi trường trong giai đọan hiện nay Tầm quan trọng của nó cũng giống như xử lý ô nhiễm môi trường do nước thải, chất thải rắn và chất thải nguy hại Nghiên cứu để tìm ra các công nghệ xử lý phù hợp với điều kiện Việt Nam có nền công nghiệp đa phần có quy mô vừa và nhỏ, kinh phí đầu tư ban đầu của các doanh nghiệp khá khiêm tốn là công việc hết sức cần thiết và cấp bách nhằm giảm thiểu các chất ô nhiễm không khí, góp phần bảo vệ môi trường

Ô nhiễm môi trường nói chung và ô nhiễm môi trường không khí nói riêng từ các nhà máy tôn mạ kẽm trong thời gian vừa qua là vấn đề gây nhức nhói với nhiều địa phương Đã có nhiều đơn thư khiếu nại của người dân với các nhà máy tôn mạ kẽm như nhà máy tôn mạ kẽm của Công ty TNHH Posvina, Công ty TNHH Phương

Khanh…Thậm chí có nhà máy bị dân biểu tình yêu cầu ngừng sản xuất như nhà máy tôn mạ kẽm ở Thái Bình

Một thời gian dài, Nhà máy sản xuất tôn mạ kẽm của Công ty TNHH Thép Trung Nguyên được liệt vào điểm nóng, gây bức xúc về ô nhiễm môi trường không khí của tỉnh Bình Thuận, cũng đã có những đơn thư khiếu nại, bức xúc của người dân xung quanh nhà máy buộc các cơ quan chức năng của tỉnh phải vào cuộc giải quyết Mặc dù nhà máy đã có những đầu tư nhất định cho công tác xử lý môi trường, cải tiến công nghệ mạ kẽm Tuy nhiên vấn đề ô nhiễm vẫn còn, nguyên nhân được xác định là do hoạt động nhà máy không ổn định, thường xuyên bị gián đoạn, trong khi đó quá trình cải tạo, nâng cấp hệ thống xử lý chất thải thường xảy ra

sự cố, nhất là tại bể mạ kẽm có nguy cơ hỏng máy…Do vậy, các sự cố gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng khu vực dân cư xung quanh là điều không tránh khỏi, nhất

là khu dân cư Hàm Liêm gần kề Khu công nghiệp Phan Thiết Xuất phát từ thực tế

nói trên, đề tài được đề xuất thực hiện “Nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý khí

thải cho Công ty TNHH Thép Trung Nguyên tỉnh Bình Thuận” đáp ứng được

nhu cầu công nghệ xử lý khí thải mà công ty đang cần để áp dụng, xây dựng lại hình ảnh doanh nghiệp, tuân thủ nghiêm túc các quy định môi trường

II MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Mục tiêu của đề tài là đề xuất công nghệ xử lý khí thải phù hợp nhất cho nhà máy tôn mạ kẽm của Công ty TNHH Thép Trung Nguyên, tỉnh Bình Thuận

III NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Để có thể đạt được mục tiêu đề ra, đề tài tiến hành thực hiện những nội dung chính sau đây:

- Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

+ Tìm hiểu các nghiên cứu có liên quan trong và ngoài nước

+ Tổng quan về các công nghệ mạ kẽm hiện nay

+ Đặc trưng chất ô nhiễm sản xuất tôn mạ kẽm

+ Công nghệ xử lý một số chất ô nhiễm điển hình

- Khảo sát Công ty TNHH Thép Trung Nguyên

+ Tìm hiểu tình hình hoạt động, công nghệ sản xuất

+ Hiện trang ô nhiễm môi trường ở Công ty, trong đó nhấn mạnh vấn đề

ô nhiễm không khí là quan trọng

+ Khảo sát, đo đạc thực tế các chỉ tiêu khí thải của nhà máy ở các vị trí khác nhau: khu vực xung quanh nhà máy, khu vực làm việc, khu vực

xử lý khí thải

- Đáng giá hiệu quả xử lý của hệ thống xử lý khí thải hiện tại

+ Kết quả phân tích các chỉ tiêu không khí

+ Đánh giá hiệu quả của hệ thống đang sử dụng

+ Xác định vấn đề ô nhiễm còn tồn đọng

- Nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý khí thải phù hợp

+ Xây dựng phương án điều chỉnh đối với công nghệ đang sử dụng + Đề xuất công nghệ xử lý khí thải còn tồn đọng

+ Tính toán công nghệ xử lý

+ Đề xuất các giải pháp quản lý phù hợp

IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu lý thuyết

Tìm hiểu lý thuyết về công nghệ mạ kẽm cho tôn hiện đang được sử dụng, lý thuyết xử lý một số chất ô nhiễm điển hình và công nghệ xử lý được áp dụng ở một

số công ty

Thu thập các tài liệu có liên quan đến Công ty đang nghiên cứu, đặc biệt là vấn đề gây ô nhiễm môi trường không khí ở địa phương được giải quyết như thế nào Tìm hiểu các nghiên cứu của nhiều tác giả có liên quan đến đề tài nghiên cứu, trong

và ngoài nước

Thu thập, tổng hợp tài liệu để có cách nhìn khái quát hơn về vấn đề nghiên cứu

Nghiên cứu thực nghiệm

- Khảo sát thực địa

Khảo sát thực tế hoạt động của công ty, phỏng vấn thu thập thông tin và đo đạc lấy mẫu tại hiện trường

Địa điểm: Công ty TNHH Thép Trung Nguyên, lô 1/3 khu công nghiệp Phan Thiết,

Tp Phan Thiết, Bình Thuận

- Lấy mẫu, đo đạc và phân tích trong phòng thí nghiệm

Tiến hành đo đạc và lấy mẫu khí thải trực tiếp tại công ty đang hoạt động bình thường với từng khu vực cụ thể bên trong và xung quanh nhà máy Việc thu mẫu,

đo đạc và phân tích phải tuân theo các quy định trong quy chuẩn Việt Nam

Bảng 1: Phương pháp phân tích và thiết bị thu mẫu khí thải

2 Nhiệt độ oC Kỹ thuật YHLĐ &

VSMT 2002

Máy đo nhanh WakLAB

AS 4323.2:1995

High Volume Air Sampler HVS 500 (Nhật) Cân phân tích: Sartorius BP 211D, độ nhạy 1x10-5 gr (Đức)

TCVN 6750:2005 TCVN 7246:2003

US EPA method 6

US EPA method 8

US EPA method 8A 1IS K 0103:2011

Thiết bị đo trực tiếp nguồn thải bằng TESTO- 350 (Đức)

6 NO2 mg/Nm

3 TCVN 6137-2009 (ISO 6768-1985)

và Spectrophotometer

“Spectronic genesys-5” (Mỹ); Quang phổ phát xạ nguyên tử Plasma

3

Phương pháp đánh giá

- Đánh giá chất lượng môi trường

Dựa vào kết quả phân tích mẫu ở hiện trường nhà máy tiến hành đánh giá thành phần chất ô nhiễm bằng việc so sánh với quy chuẩn quy định

Trong đó gồm các quy chuẩn sau: QCVN 05:2013/BTNMT: quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng không khí xung quanh; TCVS 3733/2002/QĐ-BYT: Tiêu chuẩn vệ sinh lao động, 05 nguyên tắc và 07 thông số vệ sinh lao động; QCVN 19:2009/BTNMT: quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp đối với bụi

và các chất vô cơ Xác định được mức độ gây ô nhiễm Đánh giá khả năng xử lý của công nghệ xử lý khí thải hiện thời, đưa ra các nguyên nhân làm cho hệ thống xử lý không phù hợp

- Đánh giá khả năng xử lý của công nghệ xử lý khí thải hiện thời, đưa ra các nguyên nhân làm cho hệ thống xử lý không phù hợp

Phương pháp kế thừa

Phương pháp kế thừa có chọn lọc kết quả của các nghiên cứu đã thực hiện trước đây tại khu vực nghiên cứu Số liệu kế thừa từ các báo cáo giám sát đã thực hiện trước đây tại công ty

Phương pháp xử lý số liệu

Tất cả các số liệu đo và phân tích được sẽ được lưu vào file dữ liệu và tiến hành kiểm tra xác định những sai số trong quá trình nhập Quy đổi theo đúng đơn vị được so sánh quy chuẩn

Sử dụng các phần mềm như Microsoft Word, Excel, AutoCad để quản lý, tính toán

số liệu thống kê, vẽ mô hình và lập báo cáo

V ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đề tài sẽ tập trung nghiên cứu vào đối tượng chính là vấn đề khí thải của Công

ty TNHH Thép Trung Nguyên

VI Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN

Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở khoa học giúp cho Ban lãnh đạo của Công ty xác định công nghệ xử lý khí thải phù hợp nhất nhằm cải thiện vấn đề môi trường không khí hiện tại và trong tương lai nếu công ty chuyển đến vị trí mới

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan công nghệ mạ kẽm nhúng nóng

Mạ kẽm nhúng nóng là công nghệ bảo vệ bề mặt bằng phương pháp phủ 1 lớp kẽm mỏng lên bề mặt kim loại Lớp kẽm này được tạo thành qua quá trình nhúng kim loại vào bể chứa kẽm nóng chảy Đây là phương pháp tạo bề mặt chống rỉ phổ biến và tốt nhất hiện nay Trong quá trình mạ kẽm, kim loại được nấu thành hợp kim với chất nền Vì thế lớp kẽm mạ sẽ không bị tróc ra như khi dùng sơn, tạo ra lớp bảo vệ vĩnh cửu cho chất nền

Lớp kẽm phủ lên bề mặt kim loại sau quy trình mạ sẽ trở thành một phần của lớp kim loại mà nó bảo vệ làm cho sản phẩm sau khi mạ có độ bền cao Chi tiết kim loại được nhúng hoàn toàn trong bể kẽm nóng chảy đảm bảo toàn bộ bề mặt chi tiết sẽ được bảo vệ bởi lớp mạ Các tính chất cơ học của kim loại, thép không bị ảnh hưởng sau quá trình mạ Mạ kẽm nhúng nóng có tác dụng tạo lớp bảo vệ các kết cấu kim loại trong những môi trường khắc nghiệt, sương muối, nước biển, khí công nghiệp Các công nghệ của mạ kẽm được phát minh bởi một nhà hóa học người Pháp Paul Jacques Malouin trình bày tại Viện hàn lâm Pháp năm 1742, trong đó ông mô

tả làm thế nào một lớp phủ kẽm có thể thu được trên sắt bằng cách nhúng nó trong kẽm nóng chảy với việc bổ sung các xử lý sơ bộ bề mặt thép với giải pháp 9% axit sulfuric (H2SO4) và trợ dung trong amoni clorua (NH4Cl) Phát hiện của Melouin lan truyền một cách nhanh chóng thông qua giới khoa học và các ứng dụng đầu tiên

là sử dụng kẽm nóng chảy như một lớp phủ bảo vệ giá rẻ cho đồ dùng gia đình Năm 1836, nhà khoa học Pháp S Soreil cấp bằng sáng chế cho một quá trình của lớp phủ thép bằng cách nhúng nó trong kẽm nóng chảy sau khi lần đầu tiên làm sạch nó Ông cung cấp quá trình với tên gọi là mạ Sorel đã nhận thức được bản chất của sự ăn mòn điện hóa và vai trò bảo vệ của lớp phủ kẽm trên sắt Các xưởng

mạ kẽm nhúng nóng đầu tiên đã được xây dựng vào năm 1742 tại thành phố Solingen, Đức

Theo thời gian, cùng với sự phát triển chung của thế giới, ngành mạ kẽm nhúng nóng có những bước tiến không ngừng trong việc tăng chất lượng cũng như tính thẩm mỹ của sản phẩm Phương pháp này đã được ứng dụng rộng rãi hầu hết trong mọi ngành của nền kinh tế như: xây dựng, truyền tải điện, giao thông vận tải, nhà máy giấy, nhà máy hóa chất, giàn khoan dầu khí…Cực truyền tải điện, các yếu

tố kết nối và mặt dây chuyền lắp cho dây, cột trụ biến áp, hỗ trợ đường ống, tháp,

áo chui cho ống dẫn cáp, đường ống dẫn dầu khí , thành phần của các giàn khoan, lan can và làm hàng rào chống tiếng ồn, các kết cấu nhịp cầu, cầu vượt, đường hầm, các rào cản an toàn, đường ống thoát nước, hỗ trợ cho các biển chỉ đường, cột đèn, lưới cốt thép, cơ chế cầu nâng Khung xây dựng, thép cỡ lớn tấm ván khuôn, mái nhà, các yếu tố máng xối, thời tiết, mũ bảo vệ cho hệ thống thông gió, và cấu thép xây dựng khác

Trước năm 1990, nước ta phải tiến hành khôi phục kinh tế chủ yếu là sản xuất vừa và nhỏ, chưa được phát triển mạnh nên yêu cầu các biện pháp bảo vệ chống ăn mòn kết cấu thép chưa có quy mô lớn mà tập trung vào bảo quản các loại vũ khí trang bị kỹ thuật quân sự của quân đội có nguồn gốc từ nguồn viện trợ nước ngoài, các kết cấu kim loại lớn được nhập từ Liên Xô với các lớp phủ nhúng kẽm hoặc chủ yếu phủ bằng các loại sơn như nhựa đường đen Từ sau năm 1990 nền kinh tế đất nước ta phát triển mạnh mẽ bằng hàng loạt các công trình được đầu tư xây dựng với quy mô lớn, đặc biệt là ngành điện với các công trình nguồn phát như Thủy điện Hóa Bình và hệ thống tải điện cao thế với khoảng cách dài nối các vùng Bắc Nam

Vì vậy vào khoảng thời gian này nhu cầu phủ kẽm chống ăn mòn kim loại cho các kết cấu thép có kích thước và khối lượng lớn trở nên cấp bách Nhu cầu phủ kẽm chống tác động ăn mòn khí quyển cũng cần thiết cho các ngành xây dựng như vật liệu chắn với tấm lợp tôn mạ, nhúng kẽm hoặc hợp kim, ngành giao thông vận tải với các kết cấu thép, dãi phân cách; ngành công nghiệp gia dụng với các phụ tùng thiết bị gia đình…Nhà máy đầu tiền bắt đầu triển khai công nghệ mạ kẽm nóng chảy tại nhà máy thiết bị điện Đông Anh

Các quá trình mạ kim loại thường được xem là một bộ phận trong dây chuyền sản xuất một sản phẩm kim loại Đại bộ phận các doanh nghiệp sản xuất các sản phẩm kim loại thường có một phân xưởng để mạ hoặc sơn hoàn thiện sản phẩm của mình Chính vì vậy, các đơn vị mạ thường có quy mô nhỏ và nằm rải rác trong các ngành sản xuất như ngành kim loại và các sản phẩm kim loại, ngành sản xuất và sửa chữa các phương tiện giao thông vận tải, ngành chế tạo máy móc và thiết bị Ngoài

ra, ở Việt Nam cũng có một số xưởng mạ kim loại nhúng nóng, thường nằm trong các nhà máy sản xuất kết cấu thép của ngành điện hoặc ngành sản xuất vật liệu xây dựng (tấm lợp kim loại) Do đặc điểm là các đơn vị nhỏ lẻ, nên trang thiết bị phần lớn thường tự chế tạo, không đồng bộ, năng suất thấp, tiêu hao nhiều hóa chất và gây ra tác động tiêu cực tới môi trường xung quanh

Mặc dù sản xuất tôn trong nước trong một vài năm trở lại đây có sự tăng nhanh nhưng chưa đáp ứng đủ và thiếu ổn định nên lượng tôn nhập khẩu tăng Hiện nay, Việt Nam có 26 nhà máy sản xuất tôn mạ kẽm, mạ màu, ở khu vực phía Nam như Đồng Nai, Bình Dương, Đà Nẵng, Tp Hồ Chí Minh, Long An…khu vực phía Bắc

có một số nhà máy sản xuất tôn màu là Công ty tôn Việt Pháp, Công ty tôn VNsteel Thăng Long, Công ty tôn Vikor Theo Hiệp hội Thép Việt Nam dự báo, khả năng tiêu thụ đối với sản phẩm tôn mạ kẽm tại thị trường Việt Nam đến năm 2015 sẽ đạt

450 nghìn tấn; năm 2020 đạt 600 nghìn tấn và đến năm 2025 sẽ đạt khoảng 720

“The Finnish metals industry and the environment” của các tác giả Seppälä

J, Koskela S, Melanen M, Palperi M [37] Tại Thái Lan, nghiên cứu tại một số công

ty thép đã có nỗ lực để giảm phát thải khí nhà kính và cải thiện việc sử dụng năng lượng, nêu ra các tác động đến môi trường xung quanh quy trình hoạt động Ngoài những mối quan tâm của phát thải khí nhà kính và sử dụng năng lượng, việc sử dụng sắt và kim loại, sản xuất thép, làm suy kiệt nguồn tài nguyên khoáng sản Hơn nữa, lượng khí thải phát sinh (CO, NOx, SOx, dầu, và các kim loại nặng) từ sản xuất thép gây ra thiệt hại cho các hệ sinh thái và sức khỏe con người Việc khai thác kẽm

và tinh chế kẽm sử dụng trong sản xuất thép mạ kẽm gây ô nhiễm công nghiệp, do phát thải khí độc hại

Chì (Pb) và cadmium là sản phẩm được tìm thấy trong khói của nhà máy Những chất ecotoxic gây thiệt hại cho các sinh vật sống Các phát tán của ion niken và kẽm trong nước trì hoãn sự phát triển của động vật thân mềm Sự ô nhiễm đất của cadmium, đồng, kẽm giảm tỷ lệ nảy mầm của hạt giống lúa và sự phát triển của tế

bào gốc

“The contemporary Latin America and the Caribbean zinc cycle: one year

stocks andflows” của các tác giả Harper E, Bertram M, Graedel T [25] Sử dụng

phương pháp LCA (Life cycle assessment) như một công cụ để nghiên cứu tác động môi trường từ ngành công nghiệp kim loại ở Phần Lan Trong nghiên cứu này, sản phẩm tồn kho của tôn cán nóng, cán nguội, mạ kẽm nhúng nóng, và thép mạ hữu cơ được phân loại Việc đánh giá về tác động môi trường từ từng giai đoạn tồn tại của các nhóm sản phẩm, bắt đầu từ khai thác đến phân phối các sản phẩm từ nhà máy,

đã được tiến hành Các tác động của biến đổi khí hậu, quá trình axit hóa, đối lưu hình thành ozon, và hiện tượng phú dưỡng thủy sản đã được nghiên cứu Các Kết

quả cho thấy rằng quá trình sản xuất đóng góp cao nhất tác động môi trường

“Management of solid wastes from steel making and galvanizing

processes”, của các tác giả Natália Cristina Candian Lobato, Edwin Auza Villegas,

Marcelo Borges Mansur [31] Nghiên cứu đánh giá quá trình quản lý chất thải rắn

từ sản xuất thép và mạ kẽm, ở 4 loại chất thải điểm hình là xỉ kẽm, bùn từ hệ thống

xử lý, bụi và nước đen Bằng các biện pháp quản lý khuyến khích tái sử dụng chất thải cho các ngành công nghiệp khác như sản xuất xi măng, sản xuất bột màu, nguyên liệu cho làm gốm, mặt khác giảm gánh nặng và chi phí cho hoạt động xử lý Đối với ngành công nghiệp mạ kẽm các vấn đề môi trường cần được quan tâm nghiêm túc, đặc biệt đối với sự ảnh hưởng của khí thải ra môi trường xung quanh Theo nghiên cứu “Air Pollution Control Measures for hot-dip galvanizing Kettles”

của tác giả Eric E Lemke , William F Hammond & George Thomas [22] Thành

phần khí thải đặc trưng của loại hình sản xuất này gồm có ZnCl2 chiếm 2,5%, ZnO 5,8%, Zn 4,9%, NH4Cl 68%, NH3 1,0% trọng lượng Phương pháp được áp dụng để thu gom khí thải là thiết bị lọc bụi tay đạt hiệu quả cao

Các nghiên cứu đã đề cập ở trên tập trung vào ngành công nghiệp thép mạ kẽm Các tác động môi trường đối với hệ sinh thái, tài nguyên, và sức khỏe con người, do sản xuất

1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Nghiên cứu về vấn đề ô nhiễm môi trường không khí do hoạt động sản xuất tôn mạ kẽm ở Việt Nam thì tương đối ít và chưa có ứng dụng thực tế, chủ yếu nghiên cứu về chất thải rắn và nước thải của ngành này

“Nghiên cứu công nghệ sản xuất các sản phẩm chất lượng từ phế thải kẽm”

của PGS PTS Phan Minh Tân - ĐH Kỹ Thuật [12] Đối tượng nghiên cứu chủ yếu

là bã nổi tại các Công ty mạ kẽm nóng khu vực phía nam (chủ yếu mạ tôn) Sản phẩm của công nghệ đề xuất là ZnCl2, ZnSO4, ZnO có chất lượng từ 90 ÷ 95% Vấn

đề tách clorua trong bã kẽm chưa được nghiên cứu, đề xuất hướng xử lý theo phương pháp như: nung bã cho bay bớt clo (Cl) theo dạng ZnCl2, rửa bã với dung dịch kiềm đặc, khử sâu Cl bằng kết tủa bạc clorua (AgCl)

“Nghiên cứu công nghệ tái sử dụng chất thải rắn trong công nghiệp tôn mạ

kẽm”, GS.TS Nguyễn Văn Phước [10] Chất thải rắn từ công ty tôn mạ kẽm được

xử lý bằng phương pháp ngâm nước nhiều lần để hòa tan chất tan, chủ yếu là ZnCl2, sau đó khử sắt Fe bằng nước oxi già H2O2 rồi dẫn qua máy lắng, lọc các tạp chất ở dạng không tan Phần cặn chủ yếu là Fe(OH)3 không nhiều được tích lũy trong bể

chứa, có thể dùng để sản xuất bột màu Dung dịch ZnCl2 trong suốt có thể đem cô đặc kết tinh nhiều lần tùy theo chất lượng sản phẩm ZnCl2 yêu cầu

“Nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý kim loại nặng trong nước thải của một số

cơ sở mạ điện trên địa bàn Hà Nội” PGS.TS Nguyễn Đình Bảng [8] Nghiên cứu

xây dựng quy trình công nghệ tổng hợp bằng các phương pháp xử lý hóa học và hấp phụ để xử lý các kim loại nặng (đồng, niken, crom) trong nước thải mạ điện của 31

cơ sở được điều tra (có 21 cơ sở mạ niken, 13 cơ sở mạ kẽm, 24 cơ sở mạ crom, một vài cơ sở mạ lót đồng) với quy mô 1-2 m3/ngày đêm bằng phương pháp khử - kết tủa với các tác nhân khử là FeSO4, NaHSO3, và các tác nhân kết tủa là NaOH và

Na2CO3 Qua phân tích thành phần và tính chất của nước thải mạ điện, nghiên cứu các phương pháp xử lý nước thải mạ điện, đề tài lựa chọn kết hợp xử lý cả 02

phương pháp: khử - keo tụ và hấp phụ Hệ thiết bị xử lý gồm 03 modun chính là lắp

nối tiếp nhau: khử Cr6+ về Cr3+, kết tủa các kim loại và lọc, hấp phụ các ion kim loại Nước thải đầu vào có đầy đủ thành phần kim loại nặng với nồng độ Cr6+ =226 mg/l, Ni3+ = 74,23, Cu2+ = 9,76 với pH = 2,8 – 3 Qua xử lý, nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn nước thải công nghiệp loại A với Cr3+ và Cu2+ theo TCVN 5945-2005 còn Ni2+ đạt tiêu chuẩn nước thải công nghiệp loại B Quy trình xử lý có thu hồi một phần kim loại nặng trong quá trình xử lý Vật liệu hấp phụ chế tạo từ rong biển, than bùn, trấu, rơm, rạ và từ bentonit

1.3 Ô nhiễm môi trường từ hoạt động sản xuất tôn mạ kẽm

Tôn mạ kẽm là ngành sản xuất có mức độ ô nhiễm môi trường cao bởi các tác nhân chính sau: hơi hóa chất độc hại, nước thải có pH thấp cao vì chứa nhiều các ion kim loại nặng gây cho con người nhiều căn bệnh hiểm nghèo

Trong nghiên cứu “Characterization of ambient air contaminants from hot-dip

galvanizing plant” của các tác giả A Dufresne, G Perrault, C Roy [19] Nghiên

cứu được tiến hành tại 3 nhà máy mạ kẽm nhúng nóng ở Cannada, các mẫu khí thải được xác định lấy mẫu giám sát và đánh giá rủi ro định kỳ Kết quả nghiên cứu cho thấy trong khí thải chứa các chất liên quan đến gốc Cl như amoni clorua NH4Cl, oxit kẽm ZnO, acid hydrochloric HCl, acid sulfuric H2SO4, ammoniac NH3, và

phức của kẽm clorua và các ion amoni Khí chứa HCl và H2SO4 có thể được phát ra

từ các bể tách dầu mỡ, lượng khí thải NH3 và NH4Cl có thể sinh ra từ bồn mạ Phát thải bụi kẽm và PM10 (hạt có đường kính khí động học tương đương với 10µm hoặc nhỏ hơn tức là ≤ 10µm) là kết quả của hoạt động xử lý bề mặt thép phôi Theo “Best Available Techniques in the Ferrous Metals Processing Industry”

của Trung tâm World Trade Center, Spain [38] Vấn đề môi trường chính của mạ

kẽm nhúng nóng tại các nhà máy mạ kẽm nhúng nóng ở Châu Âu là phát thải vào không khí, đặc biệt là oxyde nitơ NOx và oxyde lưu huỳnh SOx từ việc tiêu thụ năng lượng của lò nhiệt nấu chảy kẽm Đối với khí thải NOx nồng độ từ 200 - 700mg/Nm³, nếu đốt nóng sơ bộ không khí ở 1000oC nồng độ sẽ đến hơn 5000 mg/Nm³ Khí thải SO2 từ lò phụ thuộc vào nhiên liệu sử dụng; phạm vi đã được báo cáo 0,6 - 1700mg/Nm³ với năng lượng tiêu thụ cho các lò nung là 0,7 - 6,5GJ/tấn Nước thải có thể được tạo ra từ nhiều hoạt động như nước tẩy rửa, nước tẩy rỉ trong quá trình tiền xử lý, từ các hoạt động làm nguội tôn sau khi mạ kẽm, ngoài ra còn có lượng nước thải từ quá trình xử lý hấp thụ khí thải Nước thải từ quá trình

mạ kẽm có thành phần đa dạng về nồng độ và pH biến đổi trong khoảng rộng 2 - 11 Đặc trưng chung của nước thải là chứa hàm lượng các muối vô cơ và kim loại nặng như Zn, Pb, Cr, Fe…các chất hữu cơ ít có trong nước thải loại này, phần chủ yếu là chất tạo bông, chất hoạt động bề mặt nên BOD, COD thường thấp và không thuộc đối tượng xử lý Các phương pháp xử lý nước thải đang được áp dụng như phương pháp kết tủa, trao đổi ion, điện hóa, phương pháp sinh học

Theo “Best Available Techniques in the Ferrous Metals Processing Industry”

của Trung tâm World Trade Center, Spain [38] Lưu lượng nước thải khoảng 0,43

m3/tấn sản phẩm, thành phần chất ô nhiễm trong nước thải tại 3 nhà máy nghiên cứu

ở Châu Âu có nồng độ như sau SS < 20mg/l; Fe < 10mg/l; Zn < 2mg/l; Ni < 0,2mg/l; Cr < 0,2mg/l; Pb < 0,5mg/l; Sn < 2mg/l

Quá trình mạ kẽm cũng tạo ra lượng chất thải lớn chất thải rắn Chất thải rắn bao gồm tro oxit kẽm được định kỳ lấy ra từ bề mặt của bể mạ và kẽm hợp kim sắt lấy

ra từ đáy của bồn tắm mạ kẽm, cũng như các chất rắn trong các giải pháp xử lý

nước thải như bùn Chất thải rắn ở đây không phải ở dạng bùn mà là sự kết tủa của các kim loại khác nhau có trong bể mạ Các phương pháp được sử dụng để quản ký chất thải rắn từ hoạt động mạ kẽm như thu hồi kim loại, sản xuất xi măng, sản xuất

bột màu, làm vật liệu sản xuất gốm, làm nhựa đường [28]

Bảng 1.1: Vật liệu đầu vào và phát thải của quá trình mạ kẽm

Quá trình Nguyên liệu đầu vào Phát thải

không khí Phát thải nước

Phát thải chất thải rắn Tẩy dầu mỡ Phôi thép, kiềm VOCs

Nước thải chứa dầu mỡ, chất rắn hòa tan

Cặn Tẩy rỉ Dung dịch tẩy rỉ (axit picking, HCl, H2SO4) Hơi axit Nước thải chứa

Rửa nước Nước, hơi nước

Muối kim loại, axit, bazơ, chất hòa tan

Kẽm và cặn kim loại Trợ dung Kẽm ammonium cloride (ZnCl2 + NH4OH) NH3, ZnCl2 NH4Cl, Kẽm và cặn kim loại

Mạ kẽm Phôi thép, kẽm,hợp kim, muối kim loại, axit

Bụi, HCl,

H 2 SO 4 , NH 3 ,

NH 4 Cl, ZnO, PbO, CuO,

Cl 2

Nước thải chứa axit, kim loại, kẽm, cromium (VI) Cr6+

Xỉ oxit kẽm, cặn kim loại

Thụ động hóa Sodium dicromate (Na2Cr2O7) ZnO

Nước thải chứa axit, kim loại, kẽm, cromium (VI) Cr6+

Cặn kẽm và kim loại

Nguồn: [36]

1.4 Tổng quan công nghệ xử lý khí thải

1.4.1 Phương pháp xử lý bụi đã áp dụng của một số công ty sản xuất tôn mạ

- Ngoài ra hoạt động của

- Chỉ lọc được bụi có kích thước tương đối lớn

- Để lắng được các hạt nhỏ kích thước của buồng lắng phải rất lớn → Chiếm nhiều diện tích không gian lắp đặt thiết bị

- Hiệu quả lọc đối với các hạt nhỏ hơn 5µm thậm chí trong các buồng lắng kích

buồng lắng không chịu ảnh hưởng của nhiệt độ và bảo đảm lắng được bụi thô

thước lớn hầu như bằng 0

- Hiệu suất xử lý thấp (40 – 60%)

Cyclon

- Cấu tạo đơn giản

- Hiệu suất cao 60 - 80%

- Giá thành thiết bị cao

Lọc tĩnh điện - Hiệu suất cao 95 – 99%

- Tốn năng lượng và không áp dụng được với các loại khí có khả năng cháy, nổ

- Giá thành thiết bị cao

Lọc ướt

- Dễ chế tạo, giá thành thấp, nhưng hiệu quả lọc bụi cao

- Có thể lọc được bụi có kích thước dưới 0,1mµ (ví dụ trong thiết bị lọc bụi Venturi

- Có thể làm việc với khí có nhiệt độ và độ ẩm cao

- Thiết bị lọc bằng phương pháp ướt có lợi thế hơn các thiết bị lọc khác là nó có thể được sử dụng trong trường hợp khí nóng và bụi, chất lỏng kết dính, không an toàn về cháy nổ

- Thiết bị lọc ướt, ngoài lọc bụi

và lọc khí, tức dùng chúng như thiết bị hấp thụ, còn có thể làm nguội và làm ẩm khí, tức như thiết bị trao đổi nhiệt hòa trộn

- Năng lượng lớn

- Khí ướt gây những vấn đề như xâm thực cần phải chống ăn mòn, sản phẩm thải ở dạng cặn bùn yêu cầu phải xử lý nước thải

- Lượng nước khổng lồ khoảng 0,1m3 nước cho 100m3 khí là lượng nước yêu cầu, lượng nước này quay vòng cùng bụi cho ra lượng cặn bùn quánh rất đáng quan tâm, làm phức tạp cho hệ thống thoát nước và xử lý nước thải

0,05-Nguồn: [3],[9],[14]

1.4.2 Hấp thụ, hấp phụ

1.4.2.1 Hấp thụ

Hấp thụ (absorption) là một quá trình cơ bản của kỹ thuật hóa học mà trong lĩnh vực kiểm soát ô nhiễm không khí Hấp thụ là một quá trình truyền khối mà ở

đó các phân tử chất khí dịch chuyển và hòa tan vào pha lỏng Truyền khối thực chất

là một quá trình khuyết tán mà ở đó chất khí ô nhiễm dịch chuyển từ trạng thái có nồng độ cao hơn đến trạng thái có nồng độ thấp hơn Việc khử chất khí ô nhiễm diễn ra theo 3 giai đoạn: khuyết tán chất khí ô nhiễm đến bề mặt chất lỏng, truyền ngang qua bề mặt tiếp xúc pha khí/lỏng (hòa tan), khuyết tán chất khí hòa tan từ bề

mặt tiếp xúc pha vào trong pha lỏng [9]

Sự chênh lệch nồng độ ở bề mặt tiếp xúc pha thuận lợi cho động lực của quá trình và quá trình hấp thụ khí diễn ra mạnh mẽ trong điều kiện diện tích bề mặt tiếp xúc pha lớn, độ hổn loạn cao và hệ số khuyết tán cao

Các tính chất vật lý và hóa học của luồng khí đóng vai trò quan trọng trong việc lựa chọn, tính toán chính xác hệ thống hấp thụ Nếu độ hòa tan của chất khí ô nhiễm rất cao, khi đó hiệu quả lọc cao có thể đạt được hầu như bất cứ thiết bị hấp thụ nào

Một dạng thiết bị thường được ứng dụng nhất để hấp thụ hoặc làm sạch khí

là tháp đệm (packed tower) Đó là một cột được chất gần đầy vật liệu đệm nhằm tạo

ra một diện tích bề mặt tiếp xúc cao nhất có thể để cho dòng khí và dòng lỏng tiếp xúc tốt với nhau khi chuyển động ngược chiều qua lớp đệm Vật liệu đệm được sử dụng trong các tháp này có thể là đá nghiền, vòng Rasching, vật thể hình yên ngựa than cốc, đá hình xoắn ốc, vì lưới ô vuông làm bằng gỗ và các loại sợi tổng hợp

Các dạng thiết bị khác cũng được ứng dụng để hấp thụ khí là tháp đĩa (plate tower) đó là một cột mà trong đó có bố trí một số lượng nhất định các đĩa đục lỗ kín ngang thân thiết bị để sủi bọt hoặc các khay rây và chất khí thường xuyên chuyển động đi lên ngược chiều với chất lỏng hấp thụ Tháp phun (spray tower) một tháp

rỗng có thiết diện ngang hình tròn hoặc hình vuông, trong đó dòng khí chuyển động xuyên qua các tai lỏng được bắn phun thành giọt mịn Các thiết bị lọc khí dạng phun tia (jet scrubber), dạng Venturi (venturi scrubber) và sự kết hợp của các thiết

bị thu hồi ướt (wet collectors) được ứng dụng trong lĩnh vực kiểm soát ô nhiễm không khí cung cấp một số quá trình diễn biến liên quan đến hấp thụ khí

Ngày nay với sự tiên tiến của khoa học, con người đã tìm ra được nhiều vật liệu mới, đáp ứng cho mục đích xử lý khí thải Tiến sĩ Kai Landskron và các đồng nghiệp thuộc Đại học Lehigh, Pennsylvania (Mỹ) đã tạo ra một vật liệu xốp mới có khả năng hấp thụ mạnh khí thải từ các nhà máy nhiệt điện sử dụng nguyên liệu than

đá với chi phí sản xuất khá thấp

Các thiết bị hấp thụ khí có thể phục vụ để rửa khí, hơi nước, khói và các vật chất đặc biệt khác từ các dòng khí và cũng có thể phục vụ để làm nguội các dòng khí Khí đã được làm sạch thường rời khỏi thiết bị hấp thụ và phát tán vào khí quyển hoặc đi tiếp đến thiết bị khác để xử lý triệt để hoặc cũng có thể tận dụng để tham gia vào 1 quá trình nào đó Dung dịch hấp thụ (chất lỏng) thường sử dụng là nước, nhưng cũng có thể là các hóa chất trung hòa, các dung môi hữu cơ, dầu, nước

có chức các phụ chất đặc biệt như bột giặt hoặc chất nhũ hóa, hoặc bất kỳ một loại chất lỏng nào thích hợp đối với quá trình hấp thụ Chất lỏng sau mỗi một chu kỳ tưới đều được dẫn ra khỏi thiết bị và tuần hoàn lại một phần hoặc đưa đến công trình ử lý nước thải sau đó, đôi khi cũng có thể thu hồi để sử dụng lại cho quá trình khác Đối với các dòng khí có chứ các hạt lơ lửng, một số dạng thiết bị như tháp đệm thường dễ bị tắc nghẹt trong quá trình hoạt động do sự ngưng kết và dính bám lâu ngày của bụi trong các khe hở của lớp vật đệm Tùy thuộc vào thành phần khí thải mà áp dụng chất hấp thụ khác nhau như bảng sau

Bảng 1.3: Chất hấp thụ điển hình

Oxit nitơ: N2O, O2, N2O5

Nước và các hất huyền phù, dung dịch NaOH, Na2CO3, NaHCO3, KOH, K2CO3, KHCO3, Ca(OH)2, CaO, MgCO3, Mg(OH)2, Ba(OH)2, BaCO3, NH4HCO3

Nitơ oxit NO Dung dịch FeCl2, FeSO4, NaSO3, Na2S2O3,

NaHCO3, NaHSO3

K2CO3, Na2CO3 (15-20%), KOH…

Ca(OH)2 Các hóa chất chứa Flo: HF,

Hơi sương, HCl Nước, dung dịch Na2CO3, NaOH, KOH,

K2CO3, Ca(OH)2

Nguồn: [14]

Trong nghiên cứu Atsukawa và cộng sự của Hãng công nghiệp nặng Mitsubishi Nhật Bản đã nghiên cứu quá trình xử lý khí NOx bằng amoni cacbonat (NH4)2CO3 trong tháp hấp thụ đường kính 0,4m; cao 2,6m được đệm bằng khâu Raschig 25mm, hiệu quả hấp thụ đạt 65%, hiệu quả của quá trình còn được nâng

cao khi sử dụng tấm nhựa polyvinyl gợn sóng làm lớp đệm cho tháp [9]

Tác động qua lại giữa các chất bẩn thể khí và chất hấp thụ lỏng xảy ra đồng thời với sự tạo thành bọt bong bong khí ngay tại lớp màng chất lỏng hình thành trên

bề mặt vật liệu đệm hoặc sảy ra do sự tiếp xúc của chất khí với dòng tia lỏng giọt mịn

Các thông số thiết kế cơ bản đối với các quá trình đơn vị hấp thụ khí có thể

áp dụng cho các thiết bị lọc khí dạng phun tia, dạng Venturi và rất nhiều thiết bị được qui vào loại thu hồi ướt (wet collection) Tuy nhiên, sự áp dụng này không phải lúc nào cũng thành công Trong một số trường hợp, các thông số thiết kế cơ

bản ít có giá trị và buộc phải có một tiến trình thực nghiệm trước khi đưa ra phương pháp thiết kế hoàn chỉnh

Một số thiết bị lọc khí có thiết kế phức tạp hơn và không có các thông số thiết kế đặc trưng cụ thể do hoạt động dựa trên sự kết hợp của nhiều nguyên lý Phần lớn các thiết bị loại này thuộc loại thiết bị thu hồi bụi ướt được sản xuất nhằm mục đích thu hồi bụi nhưng thỉnh thoảng lại được ứng dụng thành công trong việc hấp thụ khí thải Thiết bị thu hồi bụi ướt chế tạo sẵn có thể ứng dụng thuận tiện về mặt giá cả và đáp ứng phần lớn các yêu cầu đặt ra Tuy nhiên, việc kiểm soát chất thải nồng độ thấp rất khó để đạt được hiệu quả thấp thụ cao Khi đó các nhà thiết kế

sẽ phải nghĩ đến cách chế tạo thiết bị lọc khí sao cho có hiệu quả cao hơn so với thiết kế chuẩn dành riêng cho việc thu hồi bụi hoặc hơi khói

1.4.2.2 Hấp phụ

Hấp phụ (adsorption) là một quá trình truyền khối mà trong đó chất khí được liên kết vào một chất rắn, chất khí (chất bị hấp phụ) thâm nhập vào các mao quản của chất rắn (chất hấp phụ) nhưng không thâm nhập vào cấu trúc mạng tinh thể chất rắn Hấp phụ được sử dụng trong kiểm soát ô nhiễm không khí vì nó là một biện pháp cô đọng và lưu giữ các chất ô nhiễm không khí lại, nhờ đó dễ thải bỏ, thu hồi, hay biến đổi chúng thành những sản phẩm không độc hại Người ta ứng dụng phương pháp hấp phụ để làm sạch khí có hàm lượng tạp chất khí hơi nhỏ, loại bỏ

những chất gây mùi, hơi dung môi, chất tạo màu, những ion hóa tan trong nước [9]

Có hai loại hấp phu là hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học Trong hấp phụ vật

lý, các phân tử khí và hơi bị hấp phụ bị giữ bằng các lực Van-der-Waals, còn hấp phụ hóa học thì chúng bị giữ bằng lực lien kết hóa học

Các chất hấp phụ thường có cấu trúc rỗng xốp, bề mặt tự do của các lỗ rỗng rất cao Chúng có thể là vật liệu tự nhiên hay tổng hợp Trong công nghiệp người ta chia chất hấp phụ theo kích thước của lỗ rỗng: macrô, mêzô (trung gian) và micrô

Những chất phấp phụ phổ biến nhất là than hoạt tính, rây phân tử, silicagel

và nhôm hoạt tính Cacbon hoạt tính được sản xuất từ cá võ quả thạch và sọ dừa hoặc than được xử lý bằng cách đốt trong điều kiện không có không khí, các rây phân tử là những zeolite khô nước (các silicate kiềm/ kim loại) Natri silicate phản ứng với acid sulfuric tạo ra silicagel, nhôm hoạt tính là oxyt nhôm dạng xốp ngậm nước Nhìn chung, các chất hấp phụ này có đặc tính chung là diện tích bề mặt hoạt tính trên một đơn vị thể tích rất lớn Chúng rất có hiệu quả đối vớ các chất ô nhiễm dạng hydrocacbon Hơn nữa, chúng có thể hấp phụ được cả H2S và SO2 Một dạng đặc biệt của rây phân tử cũng có thể hấp phụ được NO2 Ngoại trừ than hoạt tính, các chất hấp phụ khác có một nhược điểm là chúng ưu tiên tiếp xúc với nước trước bất kỳ một chất ô nhiễm nào Vì vậy, nước phải được tách hết khỏi dòng khí trước khi đưa vào hấp phụ Tất cả các chất hấp phụ đều bị phá hủy ở nhiệt độ cao (150oC đối với than hoạt tính, 600oC đối với rây phân tử, 400oC đối với silicagel và 500oC

đối với nhôm hoạt tính [3]

Trong “Chemical Engineering Program”- Lorenz T Biegler [29] Trình bày

một số ví dụ về áp dụng quá trình hấp phụ bằng than hoạt tính để khống chế ô nhiễm không khí bằng cách loại bỏ các tạp chất gây mùi ra khỏi khí thải nhà máy hóa chất Trong trường hợp này, nguồn gốc của mùi là các giai đoạn khác nhau của tổng hợp công nghiệp vitamin B1, các hơi có mùi tỏi khó chịu Không khí ô nhiễm được hút từ không khí xung quanh thiết bị phản ứng và trong nhà xưởng với vận tốc

340 m3/phút, với áp suất đẩy 10mmH2O, không khí sau khi qua quạt đi qua thiết bị lọc bụi có bề mặt tổng cộng gần 3,1m2, sau đó qua cụm thiết bị hấp phụ bằng than hoạt tính Trở lực của thiết bị hấp phụ là 3,5mmH2O, lưu lượng không khí 0,63m3/phút qua mỗi thiết bị Trong thiết bị hấp phụ chứa gần 360kg than hoạt tính, chiều dày lớp than trong thiết bị khoảng 25mm, bề mặt lọc tổng cộng trong cụm thiết bị khoảng 93m2 Sau 6 tháng làm việc trong thiết bị hấp phụ lắng 135kg bụi, ngoài các chất có mùi, than còn hấp phụ một lượng nước các vết dung môi hữu cơ, không khí ra khỏi thiết bị hấp phụ hoàn toàn được tẩy mùi, than bảo hòa được tái sinh đến 75%

Cần phải thực hiện quá trình hấp phụ có chu kỳ để tái sinh (hoàn nguyên) chất hấp phụ đã bảo hòa các cấu tử bị hấp phụ Trong việc táo sinh chất hấp phụ thì khâu giải hấp là quan trọng nhất, chiếm 40 - 70% chi phí để làm sạch khí thải Qúa trình giải hấp có thể thực hiện bằng cách tăng nhiệt độ, đủi chất hấp phụ bằng một chất khác tốt hơn, giảm áp xuất (kể cả tạo chân không) hay phối hợp các cách ấy với nhau

Thiết bị hấp phụ có thể được chia thành thiết bị hoàn nguyên và thiết bị không hoàn nguyên Thiết bị hoàn nguyên được sử dụng khi nồng độ chất ô nhiễm cao như trong quá trình khử các dung môi, có 3 kiểu thiết bị hoàn nguyên là kiểu có hấp phụ cố định, kiểu có lớp hấp phụ di động và kiểu có lớp hấp phụ giả lỏng Thiết

bị hấp phụ không hoàn nguyên được sử dụng để kiểm soát các luồng khí thải có nồng độ chất ô nhiễm thấp hơn 1,0ppm

1.4.3 Công nghệ xử lý một số chất điển hình

1.4.3.1 HCl

Xử lý HCl có thể sử dụng phương pháp hấp thụ và hấp phụ Trên thực tế sử dụng nhiều phương pháp hấp thụ hơn Mà điển hình là sử dụng 2 dung dịch hấp thụ

là nước, kiềm

Làm sạch khí tưới nước được thực hiện trong các thiết bị khác nhau Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào mật độ tưới, thiết bị thường dùng là kiểu tháp đệm với 88%, tháp đĩa đến 98% Nhược điểm cơ bản của hấp thụ bằng nước là tạo xương mà các giọt axit lỏng, mà việc thu hồi nó không đạt hiệu quả cao Khi nồng độ HCl trong khí thải là 4g/m3, với mật độ tưới 2,5 m3/m2.h trong tháp có đường kính 5m,

có lớp đệm cao 12,7m thì hiệu quả làm sạch là 72%, khi mật độ tưới là 5,1 m3/m2.h thì đạt 88%, nhưng nếu tăng mật độ thì không tăng hiệu quả làm sạch mà chỉ tạo

thêm dòng chất lỏng axit HCl có nồng độ thấp 0,3 - 0,4% [17]

Dùng các dung dịch NaOH, Ca(OH)2, Na2CO3 để hấp thụ HCl cho thấy tăng hiệu quả làm sạch, đồng thời trung hòa được nước thải, chất hấp thụ rẻ nhất là sữa vôi Ca(OH)2, thu được CaCl2 đem cô đặc rồi sấy

Để hấp phụ khí HCl ta có thể dùng oxit clorua sắt và clorua oxit đồng trong hỗn hợp với oxit magie, sunfat và photphat đồng…các hợp chất hấp phụ này cho phép xử lý khí với nồng độ HCl thấp đến 1% thể tích trong khoảng nhiệt độ rộng Tuy nhiên phương pháp này ít được sử dụng do chi phí phục hồi chất hấp phụ lớn, chất hấp phụ thường đắt và hiếm

Quy trình xử lý HCl trong khí thải của nhà máy hóa chất, sử dụng chất hấp phụ là nước lưu lượng 15,2 lít/phút, tháp đệm có chứa lớp vật liệu đệm là đá nghiền, tốc độ dòng khí lên 0,9m/s, HCl trong dòng khí khoảng 0,1 – 0,3% Cũng với dung dịch hấp thụ là nước, ta có thể sử dụng loại thiết bị lọc sợi ướt để xử lý HCl, với 2 cấp đầu bao gồm 50 tấm sợi thủy tinh ướt dày 10cm cho mỗi cấp, cấp thứ 3 là tấm lọc khô với tấm sợi thủy tinh dày 5cm Hiệu xuất xử lý là 99%, khử được HCl từ 3,15mg/m3 xuống còn 0,0025mg/m3 [9]

1.4.3.2 SO2

Mặc dù SOx là một biểu tượng của tất cả các oxit của lưu huỳnh, Khoảng 95% của tất cả các oxit lưu huỳnh ở dạng sulfur dioxit SO2 Nó là một chất khí không màu khi làm lạnh và hoá lỏng có thể được sử dụng như một chất tẩy trắng, khử trùng, làm lạnh, chất bảo quản Trong không khí, SO2 là một tiền chất của phân hủy sunfat SO42- được hình thành bằng cách thêm chất hóa học của O2 SO3 không phải là một hợp chất ổn định và có thể phản ứng với nước H2O để tạo thành axit

H2SO4 một thành phần của mưa axit

Khi nồng độ của các oxit lưu huỳnh trong không khí tăng lên, hơi thở trở nên nhiều hơn khó khăn, dẫn đến một hiệu ứng nghẹt thở được gọi là kháng dòng chảy phổi Mức độ của hơi thở khó khăn là có liên quan trực tiếp đến số lượng các hợp chất lưu huỳnh trong không khí Sunfat và axit chứa lưu huỳnh là độc hại hơn cả khí

sulfur dioxit Nó can thiệp vào hoạt động bình thường của màng nhầy trong đường

hô hấp, tăng nhạy cảm với nhiễm trùng Các độc tính của các hợp chất này thay đổi tùy theo tính chất của các kim loại và hóa chất kết hợp với các oxit lưu huỳnh trong khí quyển, các hợp chất lưu huỳnh hữu cơ chỉ gây ra mùi khó chịu ở nồng độ thấp

Ở nồng độ cao, cả H2S và lưu huỳnh hữu cơ hợp chất đều là chất độc, mùi khó chịu

có thể là một dấu hiệu cảnh báo cho mọi người di chuyển đến nơi an toàn

Có thể áp dụng phương pháp hấp thụ và hấp phụ hóa học để tách khí SO2 ra khỏi khí thải Tuy nhiên, trên thực tế chỉ có thể sử dụng vài phương pháp vì thông thường lưu lượng khí thải rất lớn mà nồng độ SO2 trong đó rất thấp, nhiều khi nhiệt

độ khí rất cao và khí ô nhiễm nhiều bụi Tùy thuộc vào nguồn gốc mà ta áp dụng các phương pháp khác nhau để xử lý khí thải chứa SO2 Các phương pháp điển hình

xử lý là hấp thụ bằng nước, đá vôi, chất hữu cơ, NH3, ZnO; hấp phụ bằng than hoạt tính, nhôm oxit kiềm hóa (hỗn hợp nhôm oxit Al2O3 và natri oxit Na2O), mangan oxit MnO

Độ hòa tan của SO2 trong nước thấp nên cần lưu lượng nước lớn và thiết bị hấp thụ có thể tích lớn Việc loại SO2 ra khỏi dung dịch bằng cách đun nóng nó tới

100oC vì vập quá trình cần chi phí nhiệt lớn

Tại công ty American Smelting and Refining (hiện nay là Asarco) ở Tucson, Arizona, Hoa Kỳ Xử lý SO2 từ khí thải nấu kim loại bằng phương pháp hấp thụ 2 bậc, dùng chất hấp thụ Dimethyaniline C6H5N(CH2) cho bậc 1 và dung dịch kiềm loãng cho bậc 2 Khí thải được làm sạch, làm nguội và tiếp xúc với chất hấp thụ ở phần dưới của tháp, sau đó đến phần tháp mâm phía trên và được hấp thụ với dung dịch kiềm loãng Khí thải đi vào có chứa 5% SO2 theo thể tích, hiệu quả khử đạt 99%, lượng tiêu thụ Dimethyaniline khoảng 0,5 kg/tấn SO2 được xử lý, Na2CO3 tiêu hao khoảng 16 kg/tấn SO2 được xử lý [14]

Xử lý khí thải chứa SO2 từ quá trình nung kẽm của Công ty Consolidated Mining and Smelting company ở Trail, Canada Sử dụng phương pháp hấp thụ với

dung dịch nước của Amoniun sulfite (NH4)2SO3 với vật liệu đệm là gỗ mỏng ở nhiều cấp, chiều cao mỗi lớp đệm ở mỗi cấp là 5,18m Hiệu quả khử SO2 là 97%, khí đi vào chứa 5,5% SO2 và khí ra có hàm lượng SO2 bé hơn 0,2% [9]

Xử lý khí SO2 bằng than hoạt tính có tưới nước để thu hồi axit sunfuric do công ty Lurgi của Đức nghiên cứu áp dụng Khí thải được làm cho bão hoà hơi nước ở nhiệt độ dưới 100oC đi qua lớp than hoạt tính có tưới nước làm ẩm trong thiết bị hấp phụ Khí SO2 bị giữ lại trong lớp than hoạt tính và oxy hoá thành SO3nhờ có oxy trong khí thải Tiếp theo, SO3 kết hợp với nước biến thành axit sunfuric

và theo nước chảy vào thùng chứa Axit sunfuric thu được ở thùng chứa với nồng

độ 20 ÷ 25% được trích một phần để làm nguội và làm ẩm khí thải cần xử lý Quá trình này được thực hiện trong tháp rửa khí Venturi, trong đó axit loãng được dòng khí chuyển động rối với vận tốc lớn xé nhỏ thành giọt mịn, nhiệt độ của khí giảm xuống do có nước bốc hơi, còn axit loãng thì trở nên đậm đặc hơn Sau tháp rửa khí Venturi, tro bụi và axit được tách ra khỏi dòng khí trong Cyclon và chảy về bể chứa, còn khí đi vào thiết bị hấp phụ Hệ thống thử nghiệm ban đầu với lưu lượng khói thải 1000 ÷ 1500m3/h Nồng độ ban đầu của SO2 trong khói thải khi đốt nhiên liệu mazut là 0,1 ÷ 0,15% Hiệu quả xử lý SO2 đạt 98 ÷ 99% Chất hấp phụ làm việc

trong hơn 3 năm liên tục mà hoạt tính của nó không hề giảm sút [3]

1.4.3.3 NOx

Trong số oxit nitơ khác nhau phát ra từ quá trình đốt cháy: oxit nitơ (NO), oxit nitơ (N2O), và nitơ dioxit (NO2) là bình thường, NO chiếm ưu thế trên 90% Trong vấn đề ảnh hưởng sức khỏe, NO2 có thể gây sưng phổi và sức đề kháng với đường hô hấp nhiễm trùng Trong lĩnh vực ozone nonattainment, NOx và các hợp chất hữu cơ

dễ bay hơi (VOC) phản ứng trong khí quyển để tạo ozone, một chất oxy hóa quang hóa và thành phần của khói Ozone trong khí quyển có thể gây ra vấn đề về đường hô hấp bằng cách gây tổn mô và giảm chức năng phổi phổi Hơn 80% tổng số NOx phát thải vào bầu khí quyển có nguồn gốc nhân tạo, nơi nhiên liệu hóa thạch và các chất

thải công nghiệp được đốt cháy Khoảng một nửa số phát thải được tạo ra trong quá trình đốt cháy các nhiên liệu hóa thạch trong các ngành công nghiệp

Khí NOx có thể được xử lý bằng nhiều phương pháp hấp thụ, hấp phụ, oxi hóa khử

Hấp thụ bằng dung dịch điển hình như NaOH, Mg(OH)2, sữa vôi Ca(OH)2,

H2SO4, amoni cacbonat (NH4)2CO3 Hiệu xuất hấp thụ cao hơn nếu NO được oxi hóa thành NO2 hoặc nếu NO2 được bổ sung thêm cho luồng khí cho đến khi điều kiện tối ưu tỉ số phân tử gam của NO và NO2 là 1:1 được duy trì, vì NO có tính hòa tan rất thấp

Cả 2 phương pháp hấp thụ và hấp phụ đều kém hiệu quả đối với cái oxit nitơ thấp (chẳng hạn khí NO khá trơ, không tạo muối) Trong công nghiệp người ta rất ít khi sử dụng chất hấp phụ như là 1 tác nhân tích thụ NOx để làm sạch khí thải Như

là than hoạt tính, khả năng hấp thụ NOx cũng khá, tuy nhiên khi tiếp xúc với các

oxit nitơ thì nó bị đun nóng làm than thăng hoa và có thể cháy nổ

Khả năng hấp thụ bằng silicagel hơi thấp hơi so với than hoạt tính, nồng độ

có thể giảm xuống còn 0,005%, tuy nhiên nó không đảm bảo về tính kinh tế Đối với keo nhôm, khả năng hấp thụ và độ bền đầu không cao

Có thể sử dụng than bùn có tính kiềm (hỗn hợp than bùn + vôi) trong thiết bị tầng sôi để tách NOx ra khỏi khí thải với hỗn hợp khí chứa 0,1 – 2% NOx, thời gian tiếp xúc 1,6 – 3giây, hiệu quả hấp thụ đến 98%, hàm lượng sau hệ thống từ 0,001 – 0,004% Có thể tăng hiệu quả xử lý bằng cách phun NH3 vào lớp than bùn tầng sôi

Than bùn bão hòa sẽ làm phân bón [3]

Chẳng hạn, hệ thống xử lý 60.000m3/h khí thải từ xưởng sản xuất axit sunfuric có chứa 0,3 - 0,5% NOx, 0,3% SO2 và 0,3g/m3 hơi axit sunfuric Sử dụng than bùn 50% độ ẩm khoảng 3tấn/h (25 - 35kg than khô cho 1000m3 khí), lượng

NH3 294 kg/h (≤ 5kg cho 1000m3 khí) Tháp hấp thụ có đường kính 7,3m; cao

10,5m Lớp than bùn hấp thụ dày 1,5m trở lực 4,9kPa ≈ 500mm cột nước) Kết quả thu hồi được 2.520 tấn NOx; 3.200 tấn SO2; 95 tấn H2SO4 Phân bón chứa 15 - 25%

nitrat và sunfat amon, trên 15% humat amon hòa tan trong nước [14]

1.4.3.4 Kim loại nặng

Kim loại nặng là những nguyên tố được đặt trong bảng tuần từ nhóm III đến

VI Các nguyên tố có trọng lượng nguyên tử cao lớn hơn natri và trọng lượng riêng cao (thường lớn hơn 5,0g/cm3) Ngoài ra, các yếu tố có dẫn nhiệt cao và được đặc trưng bởi tính mềm dẻo và độ dẻo Có 65 nguyên tố được liệt kê trong bảng tuần hoàn có thể được định nghĩa là các kim loại nặng Khoảng 30 kim loại, hoặc là ở dạng nguyên tố, muối, hoặc trong các hợp chất kim loại hữu cơ, đã được sử dụng bởi ngành công nghiệp Kim loại nặng trong chất thải sẽ không được tiếp xúc trực tiếp với không khí Quá trình nhiệt hóa hơi hoặc nâng cao tiếp xúc với kim loại nặng vào khí quyển Không giống như các hợp chất hữu cơ, kim loại có thể không được hoàn toàn bị phá hủy bởi các quá trình nhiệt Các quá trình nhiệt chỉ có thể oxy hóa phần lớn các kim loại để các hạt vật chất Chỉ một lượng nhỏ các kim loại

dễ bay hơi có điểm sôi thấp hơn nhiệt độ hoạt động nhiệt/đốt sẽ được bốc hơi Kim loại, chẳng hạn như asen, bari, berili, crom, cadimi, chì, niken và kẽm, là mối quan tâm lớn trong việc đốt rác thải và đốt than vì sự hiện diện trong nhiều chất thải và vì

tác hại cho sức khỏe tốt từ con người tiếp xúc với khí thải [27]

Thiết bị kiểm soát ô nhiễm không khí cho kim loại nặng, chẳng hạn như máy lọc Venturi, lọc bụi tĩnh điện, baghouses, sẽ thu thập nhiều kim loại nếu nồng độ kim loại ít biến động Do đặc điểm của các kim loại, sử dụng phương pháp đốt có thể không phải là một lựa chọn tốt đối với chất thải kim loại

S Binner, L Galeotti, F Lombardi, et al trong nghiên cứu “Proceedings of

12th International Conference on Solid Waste Technology and Management ” [36]

Một nhà máy đốt rác có tổng công suất hàng năm 320.000 Mg/năm Nhiệt độ của lò đốt hoạt động ở trên 900ºC, kim loại nặng như Cd, Cr, Cu, Ni, Pb và Zn trong mỗi đơn vị kiểm soát được đo lường mức độ Theo dự kiến, Cu, Pb, Zn và đã có một số