Các kỹ thuật xử lý và kiểm soát khí thải

Trong lò đốt, quá trình đốt cháy gồm 2 quá trình xảy ra đồng thời như vật liệu dễ bay hơi được giải phóng và bị oxy hóa/cacbon hóa cố định bị oxy hóa. Trong đó, vật liệu dễ bay hơi giải phóng bằng phản ứng nhiệt phân chuyển chất thải thành khí như hydro, CO, hydrocacbon nhẹ.

Trong môi trường nhiệt độ cao, hydro phản ứng tức thời với oxy để tạo thành hơi nước. Và CO sẽ bị oxy hóa thành CO2 với tốc độ chậm hơn. Còn hydrocacbon phản ứng hình thành khí hydro và cacbon và sau đó cũng bị oxy hóa. Vì thế mà việc kiểm soát quá trình đốt cháy rất quan trọng để giảm thiểu sự hình thành và thải ra sản phẩm của quá trình đốt cháy không hoàn toàn như dioxine và furan.

1. Công nghệ đốt chất thải hoạt động như thế nào?

Lò đốt chất thải được xây dựng và xử lý nhiệt chất thải để giảm thể tích, tiêu hủy chất độc hại và mầm bệnh. Hiện nay có 2 loại lò đốt phổ biến gồm:

• Lò đốt chất thải theo mẻ: nạp chất thải theo một cửa và đóng sau khi được đốt cháy. Phần tro còn lại sẽ nguội và loại bỏ một cách an toàn. Thời gian vận hành hệ thống này được tính theo giờ. Do vận tốc thấp nên hệ thống này ít tạo ra tro bay hơn.
• Lò đốt chất thải vận hành liên tục: tiếp nhận chất thải và tro định kỳ trong suốt quá trình hoạt động.

Hiện nay, các lò đốt hoạt động liên tục có trang bị thêm hệ thống kiểm soát và xử lý khí thải lò đốt ô nhiễm để loại bỏ khí nóng ra khỏi thiết bị thu hồi nhiệt. Sau đó, các khí này được làm mát bằng nước phun nhỏ giọt kiểu sương mù có tác dụng kiểm soát ô nhiễm và bảo vệ lò đốt khỏi nhiệt độ cao.

2. Hệ thống kiểm soát ô nhiễm không khí

Đối với hệ thống giảm thiểu tác nhân ô nhiễm bằng tháp làm mát bay hơi và máy lọc khô được khuyến khích áp dụng trong các lò đốt. Bởi vì:

• Vì tính chất không liên tục của quá trình đốt chất thải theo mẻ, nhiệt độ sẽ thay đổi từ môi trường xung quanh đến mức vận hành cao nhất là 1.200 độ C. Trong điều kiện môi trường thấp, hiện tượng ngưng tụ sẽ xảy ra và ăn mòn hệ thống.
• Ngoài ra vì tính chất lắp đặt hệ thống thu hồi nhiệt còn gặp nhiều hạn chế như không có quá trình làm mát ban đầu của dòng khí và nhiệt độ cao sẽ gây hư hỏng hệ thống. Vì thế cần yêu cầu lắp thêm thiết bị làm mát nhanh điều này đòi hỏi cần sử dụng nguồn nước lớn, tiêu thụ nhiều axit clohydric và các khí có tính chất axit khác. Trong khi đó nhiều khu vực còn hạn chế về việc cấp và xử lý nước còn là thách thức lớn.

Hệ thống xử lý khí thải này làm tăng áp suất toàn hệ thống dẫn đến sử dụng quạt hút. Và việc thông gió cảm ứng và hệ thống kiểm soát ô nhiễm này sẽ tiêu tốn nguồn năng lượng lớn.

3. Công nghệ xử lý xúc tác oxy hóa xử lý khí thải lò đốt

Kỹ thuật xử lý khí thải này có mục đích là xử lý và chuyển hóa chất gây ô nhiễm thành hợp chất không độc hại trước khi đưa vào không khí.

3.1. Những yêu cầu về xúc tác xử lý khí thải lò đốt rác

• Có tính hoạt hóa cao: chuyển hóa trên 90% chất ô nhiễm trong khí thải.
• Có độ bền với nhiệt độ cao: không bị ăn mòn.
• Thiết bị hoạt động ổn định với tuổi thọ kéo dài.
• Không bị chi phối bởi khí lưu huỳnh hay bụi.
• Có khả năng tái sinh khi hoạt tính suy giảm.
• Hạn chế những trở lực khi có dòng khí xúc tác đi qua.
• Cần chú ý đến các điều kiện khác như nhiệt độ, chất xúc tác, tốc độ dòng khí phải ổn định và được quản lý/kiểm soát nghiêm ngặt.

3.2. Các loại xúc tác chính

• Xúc tác oxy hóa: chuyển hóa hoàn toàn chất ô nhiễm thành CO2 và H2O.
• Xúc tác khử: chuyển hóa NOx thành nito và oxy có sự tham gia của các chất khử như CO, HCl, H2, alcohol,…
• Xúc tác 3 hướng: kết hợp đồng thời 2 quá trình trên, nó chủ yếu ứng dụng để xử lý khí thải từ các phương tiện giao thông. Cần lưu ý trong quá trình đốt rác, có thể tạo ra lượng khí SO2, P2O5 và HCl phát sinh từ nhiên liệu hoặc hợp chất hữu cơ trong rác thải chứa nhiều khí lưu huỳnh, photpho và Clo. Vì thế cần xử lý triệt để các khí này bằng phương pháp hấp thụ hoặc hấp phụ.

Như vậy, xúc tác 3 hướng không thích hợp xử lý khí thải lò đốt và là loại xúc tác rất đắt tiền, vì thế mà giải pháp kết hợp một cách hợp lý giữa xúc tác oxy hóa – khử mang tính khả thi và hiệu quả hơn nhiều.

Nếu Quý Doanh nghiệp có nhu cầu thiết kế hệ thống xử lý khí thải công nghiệp thì hãy liên hệ ngay Công ty môi trường Hợp Nhất theo Hotline 0938.857.768 để được tư vấn miễn phí nhé!