Xử lý khí thải ngành sơn

Hệ thống phun sơn trong xưởng sơn ô tô

Thành phần của sơn bao gồm: bột màu, bột phụ trợ, chất tạo màng, dung môi hữu cơ, chất phụ gia. Chúng tạo nên một hỗn hợp đồng nhất giữa chất tạo màng và các chất màu có tính chất bám dính.

Chất tạo màng: chất tạo mạng thường được sử dụng là các hợp chất polyme hữu cơ hay còn gọi là nhựa (resin). Loại nhựa này có thể tan trong nước và một số dung môi khác.

Phụ gia: đây là thành phần quan trọng trong sơn để tăng thêm một số tính năng của màng sơn. Các chất phụ gia bao gồm: chất hóa dẻo, chất làm khô, chất chống bọt, chống rêu mốc, chất dàn, chất chống lắng…

Bột màu: Là thành phần không thể thiếu được trong các sản phẩm sơn màu. Nhiệm vụ chính là tạo màu sắc, tạo độ phủ, tăng các tính năng cơ học của màng sơn. Bột màu thường dùng bao gồm bột màu vô cơ và bột màu hữu cơ

Dung môi là thành phần không thể thiếu trong sơn, dung môi là chất lỏng hoặc khí giúp cho quá trình hòa tan các chất khác trong một thể tích và nhiệt độ xác định. Dung môi hữu cơ sử dụng để làm sạch khô trước khi phun sơn, giúp pha loãng sơn… dung môi hữu cơ có đặc điểm chung là dễ cháy, dễ bay hơi, hoặc có một số phát nổ. Dung môi hữu cơ nặng hơn không khí, chìm xuống đáy và di chuyển trong một khoảng cách lớn và gần như không bị pha loãng.

Các loại màu sơn

Các nhóm dung môi thường được sử dụng bao gồm: dung môi có chứa nhân thơm (toluene, xylen...) 30%; dung môi dạng mạch thẳng 27%; dung môi gốc xeton (methyl ethyl xeton-MEK, MIBK) 17%; dung môi gốc alcohol (butyl alcohol, ethyl alcohol…) 17%; dung môi loại khác 14%.

Trong ngành sản xuất sơn, yếu tố gây ô nhiễm môi trường đáng lo ngại nhất chính là bụi sơn và dung môi hữu cơ.

Khí thải sơn ô tô

Bụi sơn và dung môi hữu cơ

Bụi sơn được hình thành trong quá trình trộn, nghiền nhiên liệu. Đây là bụi tổng hợp gồm nhiều thành phần hóa học, phát tán nhiều trong không khí gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của con người làm việc tại xưởng. Một số thành phần có trong bụi sơn gây ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động là kim loại nặng, đặc biệt là chì. Chì trong sơn giúp chống gỉ, làm tươi màu sơn, làm quá trình khô sơn nhanh hơn.

Khi hít phải hơi chì, nó sẽ di chuyển vào phổi rồi nhanh chóng chuyển sang máu và từ máu di chuyển đến các cơ quan như gan, thận, não, cơ bắp, tim. Nặng hơn, hơi chì sẽ gây độc cho hệ thần kinh trung ương, hệ thần kinh ngoại biên. Chì tác động lên enzym làm con người bị rối loạn các chức năng ảnh hưởng trực tiếp đến tủy xương gây ung thư.

Trong quá trình sản xuất sơn một thành phần thường xuyên được sử dụng là thủy ngân. Thủy ngân trong sơn giúp bảo quản và chống nấm mốc. Hơi thủy ngân thường xuyên xuất hiện khi mở nắp các hộp sơn. Khi hít phải hơi thủy ngân con người sẽ bị khó thở, sốt, viêm miệng, co giật nôn, viêm ruột. Hơi thủy ngân ảnh hưởng trực tiếp đến phổi, suy hô hấp. Ngoài ra, khi hít quá nhiều hơi thủy ngân sẽ khiến rối loạn hệ thần kinh.

Bên cạnh đó, một thành phần không thể thiếu trong sơn đó là bột màu. Đây cũng là một tác nhân gây ra ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng sức khỏe trong quá trình sản xuất sơn. Bột màu là thành phần không thể thiếu, trong đó bột màu cơ bản thông dụng nhất là titan dioxit (Ti2O) tạo màu trắng (65%), các bột màu vô cơ (33%) trong đó chủ yếu 27% là oxit sắt, oxit kẽm, kẽm bột, nhôm dạng nhão (paste), bột màu hữu cơ sử dụng với lượng nhỏ (2%). Màu vàng: sử dụng cromate kẽm, cromat chì. Bên cạnh bột màu là bột độn, loại thường được sử dụng là thạch cao, CaCO3, bột tan, đất sét… Lượng bột màu và bột độn sử dụng là khoảng 30-200kg/tấn sơn. Bột màu thải ra môi trường dưới dạng bụi nhỏ li ti, bay và dễ phát tán trong không khí, gây ảnh hưởng trực tiếp đến hệ hô hấp, gây viêm loét. Khi ngấm vào trong cơ thể sẽ ảnh hưởng đến các bộ phận khác như tuần hoàn máu, hệ thần kinh

Dung môi hữu cơ

Dung môi hữu cơ hay còn gọi là VOC là thành phần được thải ra môi trường dưới dạng khí và lỏng trong quá trình phun sơn. Có hai loại dung môi gây ảnh hưởng nhiều nhất đến môi trường không khí là hơi dung môi toluene và xylen. Khi bị nhiễm độc VOC con người sẽ bị ảnh hưởng trực tiếp đến hệ thần kinh, tổn hại khả năng sinh sản, tổn thương đến gan, thận, suy hô hấp, ung thư và viêm da. Vì dung môi có đặc điểm di chuyển trong một khoảng cách khá lớn nên vấn đề dung môi hữu cơ ngấm vào lòng đất và nước.

Xử lý khí thải ngành sơn

Trước những mối nguy hiểm của sơn phun thì các doanh nghiệp cần có những biện pháp để xử lý khí thải trước khi thải ra môi trường. Khí thải sau khi xử lý cần đạt QCVN19:2009/ BTNMT, cột B.

Khí thải ngành sơn thường sử dụng phương pháp hấp phụ

Nguyễn lý xử lý khí thải ngành sơn dựa vào tháp hấp thụ

Nguyên lý của quá trình xử lý khí thải ngành sơn như sau:

Tháp hấp thụ sử dụng vật liệu hấp phụ là than hoạt tính. Đối với than hoạt tính khi đã hấp phụ no, không còn hấp phụ được nữa thì ta có thể tái sinh và sử dụng lại chúng bằng phương pháp giải hấp nhiệt.

Trong môi trường nhiệt độ cao các dung môi hữu cơ tách khỏi bề mặt của than.

Đầu tiên là khí được hút vào hai cột tháp hấp phụ liên tiếp bằng quạt. Dòng khí vào trong tháp sẽ đi từ dưới lên đi qua vật liệu hấp phụ và đi ra ngoài qua ống khói.

Khi đã hấp phụ nhiều lần thì vật liệu hấp phụ sẽ trở nên bão hòa. Lúc này dòng hơi quá nhiệt sẽ được cấp vào hoàn nguyên vật liệu hấp phụ lúc đó sẽ tái sử dụng lại tránh hiện tượng lãng phí.

Hỗn hợp dòng hơi và khí thoát ra phía trên cột hấp phụ sẽ được dẫn đi qua bình ngưng và hóa lỏng cả hơi lẫn VOC ở hai pha riêng rẽ. VOC nhẹ nổi ở trên sẽ được thu hồi, còn nước ở dưới được dẫn tới bộ phận đun nước sôi để tái sử dụng. Sau khi hoàn nguyên bằng nhiệt, vật liệu hấp phụ cần được làm nguội trước khi đưa vào sử dụng lại. Lượng nước ngưng tụ trong quá trình nhả hấp sẽ được đưa tới hệ thống xử lý nước thải.

Tháp hấp thụ, giải pháp hiệu quả xử lý khí thải ngành sơn

Sau mỗi mẻ hấp phụ, hệ thống tự động thay đổi vị trí của các van của các cột. Các cột không di chuyển chỉ có hệ thống đường ống di chuyển. Cột 1 đã hấp phụ nhiều VOC sẽ trở thành cột tái sinh cột 2 hấp phụ ít trở thành cột 1, cột 3 vừa được tái sinh trở thành cột 2.