Xử lý khí thải công nghiệp

Khí thải công nghiệp được xem là tác nhân chính gây nên các vấn đề về ô nhiễm môi trường và là nguyên nhân chính gây ra quá trinh biến đổi khí hậu phức tạp như ngày nay. Khí thải công nghiệp là yếu tố gây nên mưa axit. Thực tế, mưa axit xảy ra khi khí thải gặp độ ẩm trong không khí và tạo thành các kết tủa axit. Mưa axit gây nên những tác động cực kỳ xấu đối với hệ sinh thái nói chung. Chúng làm thay đổi nồng độ pH của ao, hồ, sông, suối, khiến thực vật bị chết cháy, gây tổn thất mùa màng.

Khí thải công nghiệp cũng gây ra hiệu ứng nhà kính, thủng tầng ozon, khiến trái đất nóng lên. Từ đó, chúng cũng góp phần tạo nên những biến đổi thất thường của khí hậu như: lũ lụt, bão, mưa dài ngày, động đất… Đặc biệt, khi trái đất nóng lên khiến băng 2 cực tan ra và ảnh hưởng nặng nề đến sinh vật biển, con người.

Không chỉ ảnh hướng tới môi trường mà khí thải công nghiệp còn gây tác động nguy hiểm đến sức khỏe con người. Nếu chúng ta hít phải lượng khí thải độc hại lớn trong thời gian dài thì sẽ làm tăng nguy cơ mắc các bệnh về hô hấp (hen suyễn, viêm phế quản, viêm mũi dị ứng, ung thư phổi…). Khí thải khi đi vào trong cơ thể sẽ gây nên rối loạn thần kinh, nhiễm độc, suy nhược, giảm thị lực.

Thực tế thì khí thải công nghiệp phát sinh từ các nhà máy, nhà xưởng, khu công nghiệp, khu chế xuất… thường có nồng độ và thành phần khác nhau. Các ngành công nghiệp hóa dầu, hóa chất, các ngành sản xuất năng lượng, khai thác và chế biến khoáng sản, công nghiệp thực phẩm sản xuất các sản phẩm khác nhau những có thể dễ dàng nhận thấy trong dòng khí thải phát sinhtừ quá trình sản xuất công nghiệp có thể tìm thấy các thành phần ô nhiễm như bụi, CO, CO₂, NOx, SO₂ hay cá biệt là HAP, COV và các chất ô nhiễm khác.

Các phương pháp xử lý để loại bỏ các chất ô nhiễm và mùi các dòng khí thải đã được nghiên cứu, phát triển trong nhiều năm, tuy nhiên hiệu quả xử lý khí thải luôn là vấn đề nan giải mà các nhà nghiên cứu đến nay vẫn đang tìm cách khắc phục, nâng cao hiệu quả.

Hiện nay, ngoài các công nghệ hiện đại như lọc bụi tĩnh điện hay phương pháp lọc sinh học Biofilter thì công nghệ sử dụng vật liệu đệm trong xử lý khí thải cũng đã cơ bản giải quyết bài toán tăng hiệu suất xử lý khí thải cho các doanh nghiệp đang tham gia vào quá trình sản xuất các sản phẩm công nghiệp.

Vật liệu đệm trong xử lý khí thải

Vật liệu đệm là thành phần chính cấu tạo nên lớp đệm được sử dụng trong tháp hấp phụ.

Lớp đệm là các vật liệu đệm như vòng Raschig hoặc có thể là một vật liệu có cấu trúc được thiết kế đặc biệt như là các hạt xúc tác hoặc viên zeolite, than hoạt tính dạng hạt…

Lớp vật liệu đệm được lấp đầy với vật liệu đệm đổ ngẫu nhiên (lớp đệm ngẫu nhiên). Hoặc với các vật liệu đệm được sắp xếp hoặc xếp chồng lên nhau (lớp đệm xếp chồng). Hình dạng, diện tích bề mặt và độ rỗng của vật liệu đệm. Là những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý.

Vật liệu đệm trên thị trường có các kích cỡ từ 3mm đến khoảng 75mm, độ rỗng (khoảng 65-95%). Vật liệu đệm có hiệu quả cao vì nó cho phép một lượng lớn chất lỏng tiếp xúc với khí thải khi đi qua lớp đệm. Ngoài ra, độ rỗng của các vật liệu đệm cao sẽ làm giảm trở lực quá trình hấp phụ.

Vật liệu đệm có thể làm từ gốm, sứ, kim loại hoặc các loại nhựa đặc biệt. Các vật liệu đệm là từ gốm, sứ có nhiều ưu điểm về chống ăn mòn, không chịu nhiều ảnh hưởng của độ ẩm tuy nhiên khi ở nhiệt độ cao thì độ bền kém. Các vật liệu đệm làm từ kim loại có độ bền vượt trội nhưng do khối lượng nặng, chi phí cao nên khi triển khai tại các cơ sở sản xuất nhỏ, lẻ thường không mang lại hiệu quả về giá thành sản xuất sản phẩm. Các vật liệu đệm làm từ nhựa có độ bền tốt, nhưng độ thấm ướt kém ở mức chất lỏng thấp, rẻ tiền.

Tùy thuộc vào quy mô sản xuất các sản phẩm trong các ngành công nghiệp hóa dầu, hóa chất, các ngành sản xuất năng lượng, khai thác và chế biến khoáng sản, công nghiệp thực phẩm khác nhau cũng như năng lực tài chính mà việc lựa chọn các vật liệu đệm cũng có sự khác biệt.

Hình dáng và chất liệu các loại vật liệu đệm

Hiện nay, vòng sứ Raschig và vòng yên ngựa không thường xuyên được sử dụng vì chúng là loại vật liệu đệm cũ, chi phí tuy tương đối thấp nhưng hiệu quả xử lý không cao. Vòng Pall được làm bằng nhựa hoặc kim loại và có độ rỗng từ 90% đến 96% là loại vật liệu đệm cho thấy hiệu quả và vẫn được sử dung cho đến ngày nay.

Vật liệu đệm Intalox mẫu mới nhất là sự kết hợp giữa vòng yên ngựa và vòng Pall cũng đang được các doanh nghiệp sản xuất, cung ứng trên thị trường.

Vòng đệm nhựa, kim loại và gốm sứ vẫn đang trong quá trình thay đổi để tăng hiệu quả xử lý khí thải

Các doanh nghiệp tiên phong trong sản xuất vật liệu đệm hiện nay đang chuyển dần sang xu hướng dạng cầu đa diện vì có sức “chịu đựng” và độ bền trong môi trường làm việc chuyên ngành tốt nhất. Loại cầu đa diện này được thiết kế đặc biệt, có ưu điểm nổi bật hơn hẳn các dạng cầu khác vì chúng có diện tích bề mặt khá lớn, có thể chịu được nhiệt độ tương đối cao và các hóa chất hấp phụ hoặc nguyên tố ăn mòn khi vận hành tháp xử lý khí thải.

Việc sử dụng vật liệu đệm trong xử lý khí thải bằng phương pháp hấp thụ thực hiện theo quy trình:

Dòng khí thải đi vào tháp xử lý khí thải theo hướng từ dưới lên. Dung dịch hấp thụ khí ô nhiễm được phân phối theo giàn mưa từ trên xuống. Dòng dung dịch được chia thành các phân tử nhỏ phân phối đều qua lớp vật liệu đệm.

Phản ứng hấp thụ xảy ra trên bề mặt ướt của lớp vật liệu đệm. Độ dày của lớp vật liệu đệm đã được tính toán với thời gian tiếp xúc đủ lâu. Để dung dịch hóa chất phản ứng hoàn toàn với các khí ô nhiễm có trong dòng khí thải.

Sau thời gian phản ứng, dòng khí sạch sẽ đi ngược lên trên để qua một lớp lọc khí nữa ra ngoài. Còn các chất ô nhiễm bị hấp thụ cùng với dung dịch đổ xuống phía dưới theo trọng lực chất lỏng và được thu vào bể xử lý.

Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào vận tốc dòng khí trong lớp vật liệu đệm và tổng diện tích bề mặt tiếp xúc lớp vật liệu đệm.

Sử dụng vật liệu đệm trong tháp hấp thụ

Thị trường và xu hướng sản xuất, sử dụng vật liệu đệm tại Việt Nam

Tại Việt Nam, ngành Công nghiệp môi trường có tốc độ tăng trưởng trung bình hằng năm ở mức trên 15% do nhu cầu xử lý ô nhiễm và sản xuất các thiết bị, sản phẩm phục vụ công tác bảo vệ môi trường luôn tăng trong điều kiện kinh tế tăng trưởng liên tục. Đến nay, số lao động làm việc trong lĩnh vực cung cấp nước, hoạt động quản lý và xử lý rác thải, nước thải, khí thải hàng năm đều tăng kéo theo số lượng và chất lượng nguồn nhân lực cho ngành Công nghiệp môi trường cũng tăng theo.

Bên cạnh đó, nhà nước cũng đã từng bước định hình các hoạt động của ngành Công nghiệp môi trường như dịch vụ môi trường (Quan trắc, phân tích môi trường, đánh giá tác động môi trường; Cải tạo, phục hồi môi trường, hệ sinh thái các khu vực bị ô nhiễm, suy thoái; Tư vấn, chuyển giao công nghệ sản xuất thân thiện môi trường, công nghệ môi trường; công nghệ tiết kiệm năng lượng, sản xuất năng lượng sạch, năng lượng tái tạo) cũng như từng bước hoàn thiện các cơ chế, chính sách cho phát triển sản xuất các thiết bị, sản phẩm phục vụ công tác bảo vệ môi trường, khuyến khích doanh nghiệp tham gia nên tính đến thời điểm hiện nay, thị trường cho các sản phẩm, thiết bị bảo vệ môi trường nói chung hay các loại vật liệu đệm nói riêng cơ bản đã có chỗ đứng, có đầy đủ nguồn cung cũng như đáp ứng nhu cầu ngày càng khắt khe của xã hội.

Các loại vật liệu đệm đã từng bước tìm kiếm được thị trường tiêu thụ, trở thành xu hướng chung cho doanh nghiệp sản xuất, các nhà máy, khu công nghiệp.

Thị trường của các sản phẩm như vật liệu đệm hay các sản phẩm bảo vệ môi trường khác trong giai đoạn đến năm 2025 dự đoán sẽ tiếp tục tăng. Điều này có thể nhận thấy được thông qua việc các doanh nghiệp, tổ chức sản xuất đã cơ bản nhận thức được trách nhiệm bảo vệ môi trường cho chính doanh nghiệp, người lao động của mình nói riêng và trách nhiệm đối với cộng đồng nói chung. Bên cạnh đó, Nghị định số 45/2022/NĐ-CP ngày 07/7/2022 của Chính phủ quy đinh về xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực môi trường đã chỉ rõ, đưa ra các mức phạt khá mạnh tay đối với các hành vi vi phạm các quy định về bảo vệ môi trường đối với dự án đầu tư đã triển khai xây dựng nhưng chưa đi vào vận hành hoặc cơ sở đang hoạt động mà không có giấy phép môi trường hoặc đăng ký môi trường theo quy định điển hình trong đó có các hoạt động xả khí thải ra môi trường. Đây vừa là cơ sở, vừa là sức ép để các doanh nghiệp thay đổi công nghệ sản xuất, áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật tiên tiến vào nhằm đáp ứng yêu cầu về xử lý khí thải theo quy định.

Trong vài năm trở lại đây, công nghệ sản xuất các loại vật liệu đệm đã có mặt tại Việt Nam và được biết đến nhiều hơn. Nhiều doanh nghiệp đã chủ động gia công, sản xuất vật liệu đệm cung ứng cho thị trường trong nước, mang tới màu sắc tươi sáng cho thị trường sản phẩm này tại Việt Nam.

Bên cạnh việc sản xuất các sản phẩm vật liệu đệm đơn lẻ cung ứng cho thị trường, nhiều doanh nghiệp xử lý chất thải, khí thải đã chọn phương án sản xuất và cung ứng tích hợp sẵn các tháp hấp phụ xử lý khí thải hoàn chỉnh cho các cơ sở sản xuất có nhu cầu. Đây là hướng đi mang tính hiệu quả, đồng bộ và đem lại nhiều lợi ích cho cả nhà sản xuất lẫn người sử dụng. Có thể kể đến các loại tháp lọc bụi ướt, tháp hấp phụ than hoạt tính…

Nhiều sản phẩm tích hợp trong xử lý khí thải có tích hợp vật liệu đệm

Có thể nhận thấy, thị trường và xu hướng sản xuất, sử dụng vật liệu đệm tại Việt Nam vẫn còn nhiều tiềm năng để khai thác xuất phát từ chính hiệu quả, lợi ích mà các loại vật liệu đệm này mang lại. Với việc hiện thực hóa các chủ trương, chính sách hướng đến xây dựng ngành Công nghiệp môi trường phát triển, các tiềm lực về đầu tư, thu hút công nghệ mới sẽ mở ra khoảng không rộng hơn cho các doanh nghiệp tham gia vào sản xuất các sản phẩm vật liệu đệm trong xử lý khí thải.

Tuy nhiên, để đảm bảo công tác bảo vệ môi trường nói chung, tránh những ảnh hưởng của ô nhiễm khí thải đến người lao động và người dân, ngoài việc ứng dụng công nghệ vật liệu đệm trong xử lý khí thải, các doanh nghiệp sản xuất cũng cần chú trọng đầu tư, thay thế dây chuyền máy móc công nghiệp lạc hậu phát sinh nhiều khí thải bằng dây chuyền máy móc hiện đại; nghiên cứu ứng dụng có hiệu quả các sản phẩm bảo vệ môi trường trong sản xuất. Bên cạnh đó, việc thay thế các nhiên liệu đốt truyền thống như than đá, dầu mazut bằng việc sử dụng kết hợp điện năng với các loại năng lượng mặt trời, điện gió, điện rác cũng cần phải tính toán kỹ càng.

Đối với các khu công nghiệp mới, khu quy hoạch xây dựng công nghiệp cũng cần quan tâm, triển khai sử dụng các công nghệ sạch thân thiện với môi trường và xây dựng, lắp đặt hệ thống xử lý khí thải đúng quy định trong các nhà máy, khu chế xuất để đảm bảo hiệu quả công tác bảo vệ môi trường.