CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI HIỆN NAY

Môi trường nước ta đang chịu nhiều áp lực lớn từ các hoạt động phát triển kinh tế - xã hội trong nước, sức ép cạnh tranh của quá trình hội nhập quốc tế cùng các tác động xuyên biên giới. Cùng với đó là các vấn đề bức xúc, cấp bách đang tạo ra những tác động tiêu cực ngày càng lớn gây tác động trực tiếp tới an toàn sức khỏe và sinh hoạt của người dân.
Cùng với ô nhiễm nước, ô nhiễm không khí đang trở nên đáng báo động. Nhất là trong những năm gần đây, do nền kinh tế nước ta phát triển đi lên công nghiệp hoá, hiện đại hoá, nhiều đô thị và thành phố được hình thành thì tình hình ô nhiễm ngày càng nghiêm trọng. Nếu không có những giải pháp chính sách và quản lý thì chất lượng môi trường đất của Việt Nam sẽ bị suy giảm đến mức báo động và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ của cộng đồng. 

Các ngành sản xuất gây phát sinh lượng khí thải lớn ở Việt Nam như ngành sản xuất xi măng, khai khoáng và chế biến khoáng sản, các hoạt động sử dụng lò hơi, ngành sản xuất hóa chất... Một số quá trình phát thải chưa được kiểm soát khiến cho việc ô nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng và phức tạp.

Hiện nay, có 3 phương pháp xử lý khí thải là hấp thụ các chất khí độc hại bằng chất lỏng (nước, dung môi), hấp phụ trên bề mặt vật liệu rắn và thiêu đốt (biến đổi hóa học các chất ô nhiễm). Đặc biệt phương pháp hấp thụ là phương pháp được áp dụng phổ biến nhất trong thực tế.

1. Phương pháp hấp thụ - adsorption

Khái niệm: là quá trình hòa tan chất khí vào trong chất lỏng khi chúng tiếp xúc với nhau
Cơ chế hấp thụ gồm 3 bước:

Bước 1: Khuếch tán các phân tử chất ô nhiễm thể khí trong khối khí thải đến bề mặt của chất lỏng hấp thụ

Bước 2: Thâm nhập và hòa tan chất khí vào bề mặt chất hấp thụ

Bước 3: Khuếch tán chất khí đã hòa tan trên bề mặt ngăn cách vào sâu trong lòng khối chất lỏng.
Điều kiện lựa chọn dung dịch hấp thụ:

  • Độ hòa tan chọn lọc
  • Độ bay hơi tương đối thấp
  • Tính ăn mòn của dung môi thấp
  • Dễ kiếm, chi phí thấp
Chất hấp thụ phổ biến: Nước, Dung dịch bazo: NaOH, Ca(OH)2, Na2CO3...
Ưu điểm của phương pháp hấp thụ gồm: 
  • Công nghệ tiên tiến, hiệu quả làm việc cao
  • Tiêu thụ năng lượng thấp và chi phí vận hành thấp
  • Chất hấp thụ có giá thành rẻ, dễ kiếm
  • Gia công nhanh chóng theo yêu cầu, thiết kế có sẵn
Tháp hấp thụ hiện nay có 3 kiểu chính: tháp kiểu đệm, tháp kiểu rỗng và tháp đĩa. Mỗi loại sẽ có cấu tạo khác nhau:
a. Tháp đệm
Tháp đệm có cấu tạo cơ bản gồm ống dẫn khí vào- ra, đỉnh- thân- đáy thiết bị, vật liệu hấp thụ và ống phân phối chất hấp thụ.

Tháp đệm hấp thụ thường sử dụng trong trường hợp: Dòng khí thải hỗn hợp, có nhiệt độ cao, 
b. Tháp rỗng 
Tháp rỗng có cấu tạo cơ bản gồm ống dẫn khí vào- ra, đỉnh- thân- đáy thiết bị, vòi phun phân phối chất hấp thụ.
b. Tháp đĩa
Tháp đĩa có cấu tạo cơ bản gồm ống dẫn khí vào - ra, đỉnh - thân - đáy thiết bị, đĩa.
2. Phương pháp hấp phụ 
Khái niệm: 

Hấp phụ là quá trình phân ly khí dựa trên ái lực của một số chất rắn đối với 1 số loại khí có mặt trong hỗn hợp khí nói chung và khí thải nói riêng, trong quá trình đó các phân tử chất khí ô nhiễm sẽ được giữ lại trên bề mặt của vật liệu rắn.

Quá trình hấp phụ được áp dụng rất phù hợp cho những trường hợp sau:

  • Chất khí ô nhiễm không chất hoặc khó cháy
  • Chất khí có giá trị và cần thu hồi
  • Chất khí ô nhiễm có nồng độ thấp trong khí thải mà các quá trình khử khí khác không thể áp dụng được
Phân loại quá trình hấp phụ gồm:
Hấp phụ vật lý:
  • Hấp phụ vật lý là quá trình các phân tử khí bị hút vào bề mặt của chất hấp phụ nhờ lực liên kết giữa các phân tử (lực Vander Waals)
  • Nhiệt lượng tỏa ra: Khoảng 2-20 kJ/g.mol 
  • Quá trình thuận nghịch/ không thuận nghịch 
Hấp phụ hóa học: 
  • Hấp phụ hóa học là kết quả của các phản ứng hóa học giữa chất bị hấp phụ và vật liệu hấp phụ
  • Nhiệt lượng tỏa ra: Khoảng 20- 400 kJ/g.mol
  • Quá trình thuận nghịch nên hạ thấp áp suất riêng phần của chất khí cần hấp phụ trong hỗn hợp khí hoặc thay đổi nhiệt độ thì quá trình hấp phụ tăng
  • Quá trình không thuận nghịch
Cấu tạo thiết bị hấp thụ thường dùng gồm các bộ phận: giá đỡ chứa than hoạt tính, của khí vào và khí ra, thân thiết bị, giá đỡ thiết bị
Hiện nay, vật liệu hấp phụ thường là các loại vật liệu dạng hạt từ 6-10 mm xuống cỡ 200 μm có độ rỗng lớn được hình thành do những mạch mao quản li ti nằm trong khối vật liệu.
  1. Có khả năng hấp phụ cao
  2.  Phạm vi tác dụng rộng- khử được nhiều loại khí khác nhau
  3. Có độ bền cơ học cần thiết
  4. Có khả năng hoàn nguyên dễ dàng
  5. Giá thành rẻ
Ưu điểm của phương pháp hấp phụ: 
  • Loại bỏ mùi hôi và hiệu suất xử lý có thể đạt tới 95%
  • Công nghệ tiên tiến, hiệu quả làm việc cao
  • Thiết bị đơn giản, sản xuất nhanh chóng, dễ vận hành,
  • Tiêu thụ năng lượng thấp và chi phí vận hành thấp
  • Chất hấp phụ dễ kiếm, rẻ
3. Phương pháp thiêu đốt
Khái niệm

Thiêu đốt là quá trình xử lý khí ô nhiễm bằng quá trình thiêu đốt, áp dụng với các trường hợp lượng khí thải lớn mà nồng độ chất ô nhiễm cháy được lại rất bé, đặc biệt là các chất ô nhiễm có mùi khó chịu.
Ưu điểm/ nhược điểm
Ưu điểm: Phân hủy được hoàn toàn các chất ô nhiễm cháy được khi thiết bị thiêu đốt được thiết kế và vận hành đúng quy cách. Khả năng thích ứng của thiết bị đối với sự thay đổi vừa phải của lưu lượng khí thải cũng như nồng độ chất ô nhiễm trong khí thải Có khả năng thu hồi, tận dụng được nhiệt thải ra từ quá trình thiêu đốt.

Nhược điểm: Chi phí đầu tư thiết bị và vận hành tương đối lớn. Có khả năng làm phức tạp vấn đề ô nhiễm không khí ( tạo ra thêm 1 số khí độc hại).