BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM
-----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
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM
-----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
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
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:
Họ và tên
Chức danh Hội Đồng
TT
GS.TS. Hoàng Hưng
1
Chủ tịch
PGS.TS. Phạm Hồng Nhật
2
Phản biện 1
PGS.TS. Huỳnh Phú
3
Phản biện 2
TS. Nguyễn Quốc Dũng
4
Ủy viên
TS. Nguyễn Hoài Hương
5
Ủy viên, Thư ký
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
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
PHÒNG QLKH - ĐTSĐH
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
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
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)
(Họ tên và chữ ký)
i
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
ii
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
iii
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.
iv
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 standards
QCVN 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.
v
MỤC LỤC
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
MỞ ĐẦU
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 1: TỔNG QUAN
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
CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ Ở CÔNG TY TNHH THÉP TRUNG NGUYÊN
vi
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
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
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI
vii
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
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
KHÔNG KHÍ
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................... 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO
viii
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
ix
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
x
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
STT CHỮ VIẾT TẮT
NỘI DUNG VIẾT TẮT
1 ASTM
American Society for Testing and Materials: Hiệp Hội Vật Liệu và Thử Nghiệm Koa Kỳ
BTNMT
Bộ Tài Nguyên Môi Trường
2
BYT
Bộ Y Tế
3
CSAG
4
Canadian Standards Association: Hiệp Hội Tiêu Chuẩn Canada
Cơ sở sản xuất
CSSX
5
EUROFER
The European Steel Association: Tổ chức Thép Châu Âu
6
Hệ thống xử lý khí thải
7 HTXLKT
ISO
8
International Organization for Standardization: Tổ chức Tiêu chuẩn hoá Quốc Tế
Quy chuẩn Việt Nam
9 QCVN
Tiêu chuẩn Việt Nam
10 TCVN
Tiêu chuẩn vệ sinh
11 TCVS
Trách nhiệm hữu hạn
12 TNHH
TT
Thông tư
13
SXSH
Sản xuất sạch hơn
14
1
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
2
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.
3
+ 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.
4
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,
Bảng 1: Phương pháp phân tích và thiết bị thu mẫu khí thải
Phương pháp
Thiết bị thu mẫu
Stt
Chỉ tiêu
2. Nhiệt độ
Máy đo nhanh WakLAB.
Kỹ thuật YHLĐ & VSMT 2002
3. Lưu lượng
Đơn vị oC m3/giờ
Testo 350-XL
TCVN 5977:2005
US EPA method 5
mg/Nm3
US EPA method 17
4. Bụi
High Volume Air Sampler HVS 500 (Nhật). Cân phân tích: Sartorius BP 211D, độ nhạy 1x10-5 gr (Đức).
ISO 10155
AS 4323.2:1995
TCVN 6750:2005 TCVN 7246:2003
US EPA method 6
mg/Nm3
5. SO2
Thiết bị đo trực tiếp nguồn thải bằng TESTO- 350 (Đức).
US EPA method 8
US EPA method 8A
1IS K 0103:2011
đo đạc và phân tích phải tuân theo các quy định trong quy chuẩn Việt Nam.
5
6. NO2
7. CO
mg/Nm3 TCVN 6137-2009 (ISO 6768-1985) mg/Nm3 TCVN 7242:2003 mg/Nm3 TCVN 5293-1995
HCl
mg/Nm3 US EPA method 15
8. H2S
mg/Nm3
9. HCl
Desaga 312 (Đức); Spectrophotometer “Spectronic genesys-5” (Mỹ), đo bổ trợ bằng Multilog - 2000 (Mỹ).
TCVN 7244:2003 US EPA method 26 US EPA method 26A JIS K 0107:2012
mg/Nm3
11 Pb
TCVN 7557:2005 US EPA method 29
mg/Nm3
12 Zn
Desaga 312 (Đức); Hấp thụ nguyên tử (AAS) Varian (Mỹ) và Spectrophotometer “Spectronic genesys-5” (Mỹ); Quang phổ phát xạ nguyên tử Plasma.
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
6
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.
7
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.
8
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.
9
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
nghìn tấn [11].
1.2. Một số nghiên cứu về ảnh hưởng sản xuất tôn mạ kẽm đến môi trường
1.2.1. Tình hình nghiên cứu về môi trường ở nước ngoài đối với sản xuất tôn
mạ kẽm
Ở nước ngoài việc nghiên cứu các công nghệ xử lý môi trường nói chung và
việc nghiên cứu công nghệ xử lý khí thải nói riêng đã được triển khai được áp dụng
trong phạn vi công nghiệp từ lâu. Các nghiên cứu trên chủ yếu tập trung vào việc
làm rõ những ảnh hưởng nghiêm trọng của sản xuất mạ kẽm nhúng nóng gây ảnh
hưởng như thế nào đến các thành phần môi trường xung quanh và con người.
10
“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
11
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
12
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
13
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
14
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
Bảng 1.1: Vật liệu đầu vào và phát thải của quá trình mạ kẽm
Nguyên liệu đầu vào
Phát thải nước
bột màu, làm vật liệu sản xuất gốm, làm nhựa đường [28].
Phát thải không khí
Phát thải chất thải rắn
Phôi thép, kiềm
Cặn
VOCs
Quá trình
Hơi axit
Cặn
Tẩy dầu mỡ
Dung dịch tẩy rỉ (axit picking, HCl, H2SO4)
Nước, hơi nước
Tẩy rỉ
Kẽm và cặn kim loại
Nước thải chứa dầu mỡ, chất rắn hòa tan Nước thải chứa axid Muối kim loại, axit, bazơ, chất hòa tan
Rửa nước
Kẽm và cặn kim loại
Kẽm ammonium cloride (ZnCl2 + NH4OH)
Trợ dung
Phôi thép, kẽm,hợp kim, muối kim loại, axit
Xỉ oxit kẽm, cặn kim loại
NH4Cl, NH3, ZnCl2 Bụi, HCl, H2SO4, NH3, NH4Cl, ZnO, PbO, CuO, Cl2
ZnO
Mạ kẽm
Cặn kẽm và kim loại
Sodium dicromate (Na2Cr2O7)
Nước thải chứa axit, kim loại, kẽm, cromium (VI) Cr6+ Nước thải chứa axit, kim loại, kẽm, cromium (VI) Cr6+
Nguồn: [36].
Thụ động hóa
1.4. Tổng quan công nghệ xử lý khí thải
Bảng 1.2: Phương pháp xử lý bụi
Phương pháp
Ưu điểm
Nhược điểm
- Cấu tạo đơn giản
- Chỉ lọc được bụi có kích thước tương đối lớn
- Độ bền cao, dễ vận hành
- Giá thành thấp
Buồng lắng bụi
- Để lắng được các hạt nhỏ kích thước của buồng lắng phải rất lớn → Chiếm nhiều diện tích không gian lắp đặt thiết bị.
- Chi phí năng lượng không lớn và có thể lọc được bụi có tính mài mòn
- Hiệu quả lọc đối với các hạt nhỏ hơn 5µm thậm chí trong các buồng lắng kích
- Ngoài ra hoạt động của
1.4.1. Phương pháp xử lý bụi đã áp dụng của một số công ty sản xuất tôn mạ.
15
thước lớn hầu như bằng 0.
- Hiệu suất xử lý thấp (40 – 60%)
buồng lắng không chịu ảnh hưởng của nhiệt độ và bảo đảm lắng được bụi thô.
- Cấu tạo đơn giản
- Chỉ lọc được bụi có kích thước tương đối lớn .
Cyclon
- Hiệu suất cao 60 - 80% - 95% (cyclone khô); 80 (cyclone ướt)
- Với xử lý lưu lượng lớn, chiếm nhiều diện tích không gian lắp đặt thiết bị.
- Trở lực cao
Lọc bụi ống
- Hiệu suất cao 90 – 95%
- Chỉ dùng được với bụi khô, nhiệt độ tương đối thấp (< 100o C)
tay áo
- Giá thành thiết bị cao.
- Tốn năng lượng và không áp dụng được với các loại khí có khả năng cháy, nổ
Lọc tĩnh điện
- Hiệu suất cao 95 – 99%
- Giá thành thiết bị cao.
- Dễ chế tạo, giá thành thấp,
- Năng lượng lớn.
nhưng hiệu quả lọc bụi cao
- 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.
- 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
Lọc ướt
- Lượng nước khổng lồ khoảng 0,05- 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.
- 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.
Nguồn: [3],[9],[14].
16
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
17
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.
18
Bảng 1.3: Chất hấp thụ điển hình
Khí ô nhiễm
Oxit nitơ: N2O, O2, N2O5
Nitơ oxit NO
SO2
H2S CO
CO2
Chất hấp thụ 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. Dung dịch FeCl2, FeSO4, NaSO3, Na2S2O3, NaHCO3, NaHSO3. Nước, Dung dịch NaOH, CaOH, CaCO3, K2CO3, Na2CO3 (15-20%), KOH… Dung dịch Na2CO3 + Na2AsO4 Nitơ lỏng, dung dịch [Cu(NH3)]n, COCH Dung dịch Na2CO3, NaOH, KOH, K2CO3, Ca(OH)2
Nước, dung dịch: NaOH, KOH, Ca(OH)2
Các hóa chất chứa Flo: HF, SiF4 Cl2
Hơi sương, HCl
dung dịch: NaOH, KOH, Ca(OH)2 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
19
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.
20
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%.
21
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].
22
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 2- được hình thành bằng cách thêm chất hóa học của O2. SO3 không hủy sunfat SO4
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
23
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
24
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 SO3
nhờ 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
25
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
26
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
27
lượng cao hơn trong chất thải. Đồng là một trong các yếu tố hình thành một hợp
chất dễ bay hơi ổn định trong buồng đốt, nhưng rất ít hiện diện trong các phần phân
đoạn hơi.
Pb và Zn là hai kim loại lớn khác phát hiện trong chất thải. Mặc dù chì và kẽm rất
dễ bốc hơi như clorua hiện trong chất thải khi đốt, nghiên cứu cho thấy rằng một số
lượng dấu vết của những kim loại đã được phát hiện trong pha hơi. Phần lớn lượng
chì và kẽm được tìm thấy vẫn còn trong tro đáy và túi lọc. Theo nghiên cứu này,
thiết bị lọc túi vải kiểm soát khí ô nhiễm cung cấp một phương pháp điều trị và
quản lý chất thải rắn này nhà máy đốt rác.
Phản ứng hấp thụ hóa học giữa hơi kim loại và một loạt các chất hấp thụ ở
mức nhiệt độ cao đã được quan sát thấy trong thiết bị hấp thụ tầng sôi.
Để chứng minh thêm phản ứng kim loại chất hấp thụ, một số kết quả mô
phỏng được lựa chọn được hiển thị nơi cân bằng Pb ở nhiệt độ cao trong sự hiện
diện của SiO2 và Al2O3 được hiển thị. Những mô phỏng liên quan đến một nhiên
liệu đặc trưng với các thành phần sau đây: carbon 71,3% khối lượng; hydro 5,2%
khối lượng; nitơ 1,4% trọng lượng; oxy 7,8% trọng lượng; lưu huỳnh 4,6% trọng
lượng; tro 9,6% trọng lượng, và kim loại 0,1% (1000ppm). Lượng chất hấp thụ
Hình 1.1: Biểu diễn nồng độ phản ứng Pb với lưu huỳnh và silic trong quá trình cháy
được sử dụng là 20% so với các nhiên liệu, và tỷ lệ khí dư được sử dụng là 50%.
28
Kết quả thể hiện trong hình 1.4 cho thấy chì sẽ phản ứng với cả lưu huỳnh và
silic trong quá trình cháy. Ở nhiệt độ dưới 900ºC, PbSO4 là nhiệt động lực học ưu
tiên hợp chất của chì; Tuy nhiên, giữa 930ºC và 960ºC, Pb2SiO4 là hợp chất ưa
thích; và trên 960ºC, PbO là chất thống trị. Tuy nhiên, mặc dù không được hiển thị,
sự tồn tại của lưu huỳnh sẽ ảnh hưởng đến quá trình giữ, đặc biệt là tại nhiệt độ dưới 930oC
1.5. Độc tính của hóa chất sử dụng
Những hóa chất được sử dụng trong quá trình sản xuất tôn mạ kẽm là HCl,
NaOH, ZnCl, NH4Cl, Zn. Tùy thuộc vào liều lượng, thời gian tiếp xúc mà các hóa
chất này có ảnh hưởng khác nhau đến con người và môi trường xung quanh.
Axit HCl là một chất khí không màu có mùi khai, hơi axit HCl có tác hại đến
đường hô hấp và niêm mạc mắt, hít phải hơi có thể bị nhiễm độc. Do tác dụng kích
thích cục bộ, HCl sẽ gây bỏng, sưng tấy, tụ máu, trường hợp nặng có thể dẫn đến hiện tượng bị mọng nước. Thực tế, nồng độ trong không khí đạt 3,5ppm (10mg/m3)
con người có thể ngửi thấy mùi. Làm việc lâu trong môi trường có HCl đường hô
hấp và màng mắt bị kích thích mạnh, ho nhiều, chảy nước mắt nhiều, nguy hiểm
hơn gây viêm phế quản kích thích, phù phổi. Axit HCl là một chất có tính ăn mòn
cao và nguy hiểm và phải được xử lý cẩn thận, nhân viên phải được đào tạo đúng
trong việc xử lý HCl và phải luôn luôn mặc trang phục bảo vệ thích hợp. Là chất rất
ăn mòn da, màng nhầy và có thể gây bỏng nặng tới bất kỳ phần nào của cơ thể. Các
giác mạc của mắt là đặc biệt nhạy cảm với HCl, tiếp xúc trực hiếp hay qua hơi axit
ngay lập tức gây kích ứng nặng, nhanh chóng xử lý bằng cách rửa bằng nước nếu
không một phần hoặc toàn bộ thị lực suy giảm hoặc mù [6].
NaOH là chất rắn màu trắng đục, dễ chảy rửa trong không khí, tác dụng ăn
mòn mạnh và có tên là xút. Cả chất rắn và dung dịch của xút là chất ăn mòn rất
mạnh đối với tế bào cơ thể và triệu chứng rất hiển nhiên. Gây bỏng rất sâu, rất khó
lành và khi lành để lại sẹo. Tiếp xúc với dung dịch loãng lâu ngày cũng gây hư da,
viêm da, không khôi phục được. Hít phải dung dịch xút hoặc hơi xút làm gây đường
29
hô hấp gây tổn thương phổi. Khi bị bỏng bởi xút dùng vòi nước rửa sạch xút nhưng
tránh làm hủy hoại thêm vết thương. Nếu bị văng vào mắt thì phải rửa sạch bằng
nước ấm trong khoảng 15 phút sau khi sơ cứu phải đưa đi bệnh viện cấp cứu.
NH4Cl là một hợp chất vô cơ có tính axit, ở dạng tinh tể màu trắng, hòa tan tốt
trong nước, chất bay hơi giải phóng NH3 là chất có khả năng gây nổ và gây kích
thích mạnh cho mặt da và những nơi tiếp xúc, ăn mòn rất mạnh khi bị tiếp xúc phải
rửa ngay bằng nước sạch. Gây các bệnh về đường hô hấp, da, mắt và niêm mạc
phổi. Dấu hiệu và triệu chứng khi tiếp xúc là ngứa mắt, niêm mạc, sưng mí mắt,
ngứa mũi, cổ họng, ho, ói và khó thở các mụn nhỏ ở giác mạc mắt có thể xảy ra khi
bị văng dung dịch amoniac vào mắt [3].
Kẽm oxit ZnO, kẽm clorua ZnCl2 là chất có tính ăn mòn và tòa tan tốt trong
nước, chất ít độc nhưng khi hít phải khói của oxit kẽm thì bị mắc bệnh gọi là “cảm
đồng thau”, nếu hít phải các loại khói của kẽm clorua sẽ bị bị tổn thương phổi. Giới hạn cho phép trong môi trường làm việc 8 tiếng đối với ZnCl2 là 1mg/m3, tiếp xúc ngắn hạn là 2 mg/m3.
Theo nghiên cứu của Đại học Nông nghiệp Wageningen, Hà Lan, 1978. Các
hóa chất tham gia vào sản xuất tôn mạ kẽm như ZnCl2, HCl, ZnO nếu tiếp xúc lâu
ngày gây ra hiện tượng xối mòn răng ở công nhân lao động. Nghiên cứu được tiến
hành đánh giá trong 38 công nhân được phân tích thông tin nền như tuổi tác, hiện
trạng răng ban đầu, thời gian tiếp xúc hóa chất. Kết quả kết luận rằng tất cả người
lao động có tiếp xúc cao nhất với các chất trên, trong mỗi người lao động tối đa là 8
răng (răng cửa) được phân loại bị ảnh hưởng từ cấp độ 1 đến cấp độ 2.
Trong một thí nghiệm nhà kính, nghiên cứu “ The effects of acid rainfall and
heavy metal particulaters on a boreal forest ecosystem near the sudbury smelting
region of Canada” của tác giả T.C. Hutchinson and L.M. Whitby [35]. Trồng nhiều
loại cây khác nhau trên những vùng đất bị ô nhiễm kim loại được thu thập ở các
vùng lân cận lò nấu kim loại ở Sudbury. Quan sát thấy rằng, sự sinh sản và tăng
trưởng thân của tất cả các loài thử nghiệm sinh học đều bị giảm đáng kể. Một hàm
lượng kim loại nặng được phát hiện trong đất cạnh lò nấu kim loại. Trong đó kẽm
30
Zn là nhiều nhất, tới 16.000 – 20.000 (1,6 – 20%) trong đất hữu cơ bề mặt ở những
nơi trong khoảng 0,3km quanh nguồn ô nhiễm, so với < 200ppm tại những vùng đối
chứng ở bên ngoài từ 7 - 9km. Độ pH đất tại những nơi quan sát nguồn ô nhiễm
tăng cao do sự bảo hòa khả năng hấp thị cation của keo đất. Ảnh hưởng lớn nhất
trên cây cỏ, gây suy thoái cho các loại cây thông, cây bulô mọc sát nguồn ô nhiễm,
đồng thời làm giảm các lớp vỏ địa y và rêu ( <1,0% xung quanh, so với 25 – 90% ở
vùng đối chứng).
31
CHƯƠNG 2
HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ Ở CÔNG TY TNHH THÉP TRUNG NGUYÊN
2.1. Công ty TNHH Thép Trung nguyên
Công ty TNHH Thép Trung Nguyên là đơn vị hoạt động trong lĩnh vực sản
xuất tôn tráng kẽm nằm ở lô 1/3 khu công nghiệp Phan Thiết, Bình Thuận. Được
thành lập năm 1999, phát triển đến nay Công ty có đội ngủ nhân viên 230 người.
Công ty có 100% vốn đầu tư trong nước với sản lượng 60.000 tấn/năm đạt chất
lượng ISO 9001:2000.
Trong những năm qua, Công ty TNHH Thép Trung Nguyên đã đạt được
nhiều thành tựu đáng khích lệ, thực hiện phân phối các sản phẩm từ tôn Mạ kẽm
trên toàn lãnh thổ Việt Nam và xây dựng các trung tâm bán lẻ chuyên nghiệp. Công
ty đã mở rộng quan hệ cả trong và ngoài nước, trở thành đối tác lâu năm của một số
hãng cung cấp tôn nổi tiếng như: Nhật Bản, Ấn Độ…
Để tạo nên những sản phẩm chất lượng, phục vụ cho mọi nhu cầu của khách
hàng, nguyên liệu được sử dụng đóng vai trò hàng đầu. Thép nền cho sản phẩm mạ
kẽm là thép cuộn cán nguội nhập ngoại có xuất xứ từ Nhật Bản, Hàn Quốc, sử dụng
loại kẽm chất lượng cao do các nước phát triển sản xuất như: Nhật Bản, Mỹ, Hàn
Quốc. Với việc duy trì nhiệt độ đảm bảo sự nóng chảy 24/24 và 365 ngày/năm của
bể kẽm kèm theo tỉ lệ các loại phụ gia thích hợp giúp loại bỏ hoàn toàn những hạt
nhỏ trên bề mặt sản phẩm.
Trong quá trình hoạt động sản xuất, kinh doanh Công ty luôn quan tâm đến
công tác bảo vệ môi trường, tổ chức thực hiện đầy đủ công tác giám sát môi trường
định kỳ theo quy định, xây lắp các hệ thống xử lý (HTXL) môi trường cho các công
đoạn phát sinh ô nhiễm. Nguồn phát sinh ô nhiễm của công ty chủ yếu từ các công
đoạn: đốt nhiên liệu cung cấp nhiệt cho chảo nấu kẽm, hơi thoát ra từ chảo nấu kẽm
và từ khâu tẩy rửa bề mặt, hơi khí thoát ra từ khâu làm nóng bề mặt tôn, nước thải
32
của hệ thống xử lý khí và nước thải sinh hoạt. Công ty đã xây dựng hệ thống xử lý
khí thải cho lò nấu kẽm và hơi hóa chất cho khu vực tẩy rửa bề mặt tôn và hơi thoát
ra từ bề mặt chảo nấu kẽm, HTXL nước thải sinh hoạt (hầm tự hoại). Các HTXL
môi trường được vận hành mỗi khi có hoạt động phát sinh chất ô nhiễm.
Công ty đã phối hợp với sự hỗ trợ tư vấn về chuyên môn của Viện Kỹ thuật
Nhiệt đới và Bảo vệ Môi trường (VITTEP) nhằm đánh giá hiện trạng và hiệu quả
của các công trình thu gom, xử lý chất thải của nhà máy.
Hiện nay công ty đã tạm ngừng hoạt động, trong thời gian còn hoạt động
Công ty TNHH Trung Nguyên để xảy ra tình trạng phát tán khí thải nặng mùi gây
ảnh hưởng đến môi trường không khí xung quanh, mắc phải nhiều vụ kiện tụng và
đơn thư khiếu nại của người dân xung quanh.
2.2. Công nghệ sản xuất tôn mạ kẽm của Công ty
2.2.1. Quy trình công nghệ sản xuất
Đến thời điểm này, Công ty đang tổ chức sản xuất với công nghệ thuộc thế
hệ mới do Đài Loan chế tạo. Theo đó, công nghệ mới ngoài những ưu điểm về năng
suất, chất lượng sản phẩm còn là công nghệ thân thiện với môi trường, sử dụng
phương pháp mạ kẽm nhúng nóng. Mạ tôn theo nguyên lý Dao gió sử dụng Gas và
dầu FO cho công đoạn đốt lò nấu. Với 2 dây chuyền sản xuất thay đổi hoạt động với
sản lượng 60.000 tấn/năm. Nguyên liệu đầu vào là thép cuộn cán nguội cứng (CRC
Full Hard) có độ dày 1,15 zem; có khổ rộng từ 0,97m; tốc độ chạy 40m/phút. Sử
dụng kẽm có độ tinh khiết cao 99%.
33
Thép cuộn nguyên liệu
Hàn cao tầng
Tháp bù
m 0 5 o a c
i ó h k g n Ố
HTXL khí thải
Tẩy và làm sạch bề mặt
Hơi kiềm, nhiệt dư, SO2, NOx, CO,CO2
HCl, NaOH + nhiệt tận dụng
Sấy
HTXL Dung dịch tuần hoàn
ZnCl2, NH4Cl
Mạ kẽm
Hơi kẽm, NH4Cl
m 0 3
Dầu FO
o a c i ó h k g n Ố
Lò cấp nhiệt cho chảo kẽm
Bụi, SO2, NOx, CO, CO2
Giao gió
Thụ động hóa cromate
Tháp bù
Trục thu cuộn
Sản phẩm
Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất và dòng thải phát sinh
34
Thuyết minh quy trình công nghệ sản xuất
Cấp nguyên liệu liên tục vào dây chuyền và hàn cao tầng
Sau khi nguyên liệu đã đạt tiêu chuẩn để sản xuất, nguyên liệu được đưa vào
thiết bị xả cuộn và nối vào cuộn cũ bằng thiết bị hàn cao tầng để cấp thép phôi liên
tục cho dây chuyền.
Tháp bù căng băng tôn lần 1
Tháp bù tạo sức căn cho tôn, làm cho tôn chạy đều và không bị dùn tạo điều
kiện lán bóng cho cuộn phôi không bị nhăn.
Tẩy dầu mỡ và rỉ sét
Trước khi tôn được đưa vào mạ phải qua công đoạn tẩy dầu mỡ và rỉ sét. Tẩy
dầu mỡ với dung dịch tẩy hóa chất 170g/l NaOH hoặc nước nóng cung cấp từ nồi
hơi nếu thép phôi ta nhập hàng trong nước trong vòng 10 - 15 phút: Trước tiên băng
tôn được đi qua buồng phun, được phun bằng hệ thống bơm nước áp lực cao lên cả
hai mặt của băng tôn và dùng cặp trục chà bằng cước để tẩy sạch phần dầu mỡ trên
bề mặt tôn. Sau khi đã đi qua buồng phun, băng tôn tiếp tục qua 1 buồng phun nước nóng ở nhiệt độ từ 60oC – 80oC khoảng 3 phút để rửa sạch dầu mỡ cùng hóa chất
trên băng tôn.
Tẩy rỉ sét được thực hiện với các nguyên liệu ta nhập từ nước ngoài: băng tôn được đi vào 1 bể dung dịch HCl với nồng độ từ 10 – 20%, nhiệt độ 65oC, thời
gian từ 20-60 phút tuỳ theo mức độ rỉ sét của tôn để tiến hành tẩy rỉ sét. Lúc này
băng tôn tiếp tục đi qua 1 bể nước lạnh để tráng rửa thành phần axít còn lại.
Gia nhiệt băng tôn trước khi xuống chảo
Sau khi tẩy rửa sạch sẽ bề mặt, băng tôn được đưa qua một lò sấy nhiệt trực tiếp nhằm mục đích nâng nhiệt độ băng tôn lên khoảng 2000C để tránh sự mất nhiệt
gây hại cho chảo mạ.
Quá trình mạ kẽm - Đây là công đoạn quan trọng nhất của dây chuyền.
35
Bể mạ có 2 ngăn với 3 lớp như sau: chất trợ dung Ammonium Chloride 150 -
180g/l ZnCl2 và 70 - 150g/l NH4Cl.
Băng tôn sau khi đạt đến nhiệt độ 180-2000C sẽ đi qua ngăn chứa chất trợ
dung trong khoảng 2-3 phút để tẩy sạch bề mặt, loại bỏ các ion muối, sắt và màng
oxit, làm tăng độ bóng sáng của bề mặt kẽm và cơ tính lớp mạ kẽm...Sau đó băng tôn đi qua ngăn chứa kẽm ở nhiệt độ 450 - 5000C thời gian từ 2-5 phút. Cuối cùng
là đi qua cụm thiết bị dao gió để hoàn tất quá trình mạ kẽm. Độ dày mỏng của lớp
mạ kẽm được kiểm soát thông qua cụm thiết bị dao gió này. Khi băng tôn được mạ
phủ một lớp kẽm theo yêu cầu, lúc này băng tôn còn nóng và được làm nguội nhờ
hệ thống ống gió và quạt nguội gắn ở phía trên dàn làm nguội. Sau khi qua công
đoạn làm nguội bằng gió.
Thụ động hoá bề mặt bằng cromate
Tại đây băng tôn được nhúng trong bể dung dịch dicromate kali với nồng độ (3-7%) là 20g/l K2Cr2O7, nhiệt độ từ 55 – 650C trong thời gian 30 giây. Băng tôn đã
mạ kẽm khi đi qua bể thụ động được phủ một lớp cromate vô định hình trên bề mặt
tôn để tăng khả năng chống gỉ cho bề mặt tôn, sau đó được vắt khô nhờ cặp trục cao
su trước khi qua công đoạn làm khô.
Tháp bù căng tôn lần 2 và thu cuộn
Có tác dụng tạo lực căn làm phẳng cho tôn thành phẩm trước khi qua trục thu
cuộc theo yêu cầu của khách hàng.
Tôn sau khi đã mạ kẽm xong sẽ được phân loại theo tiêu chuẩn chất lượng
sản phẩm quy định. Sau khi ra cuộn, tôn cuộn được đem đi cân, dán nhãn và chuyển
về kho bàn giao lại cho bộ phận kho. Đối với các cuộn không phù hợp, tiến hành lập
báo cáo theo thủ tục kiểm soát sản phẩm không phù hợp.
2.2.2. Nhu cầu về nguyên liệu và nhiên liệu
Với sản lượng 60.000 tấn sản phẩm/năm, có đội ngủ nhân viên 230 người,
nguyên liệu đầu vào công ty 1 nửa sử dụng từ nguồn trong nước, còn lại được nhập
từ nước ngoài chủ yếu là Nhật Bản và Trung Quốc.
36
Các hóa chất sử dụng cho sản xuất được mua trong nước, chủ yếu là: NaOH,
ZnCl2, NH4Cl. Nhiên liệu sử dụng cho hoạt động sản xuất là Gas và dầu FO. Năng
Bảng 2.1: Nhu cầu nguyên và nhiên liệu
Stt
Nguyên liệu và hóa chất
Số lượng (tấn/năm)
Nguồn gốc
1
Phôi tôn
60.000
Việt Nam, Nhật Bản
2
Kẽm (Zn)
6.000
Nhật + Trung Quốc
3
410
Trung Quốc
Ammonium Cloride NH4Cl
4
HCl
9,3
Việt Nam Việt Nam
5
NaOH
3,1
Việt Nam
6
Dầu FO
3.000
Việt Nam
7
Gas
247
Nguồn: [17].
lượng chính sử dụng cho sản xuất là điện lưới Quốc gia.
2.3. Khảo sát hiện trạng môi trường của Công ty
Bên cạnh việc tiêu thụ năng lượng và nước lớn, sản xuất tôn mạ kẽm còn sử
dụng rất nhiều loại hóa chất như axit, các dung môi hữu cơ chứa kiềm, và các hóa
chất độc hại… Một lượng lớn các hóa chất này xuất hiện trong dòng thải ở nhiều
công đoạn xử lý.
Để giảm thiểu ô nhiễm môi trường trong quá trình sản xuất, Công ty đã thay
đổi công nghệ mạ nhúng truyền thống thành công nghệ mạ nhúng giao gió sử dụng
nhiên liệu là Gas. Mục đích làm giảm sự cuốn theo dung dịch chất trợ dung có
NH4Cl xuống 30% và dung dịch kẽm nấu gây ô nhiễm cho khu vực sản xuất và ảnh
hưởng đến công nhân lao động. Giảm được 1 công đoạn làm nguội sản phẩm bằng
nước, giảm phát sinh nước thải, giảm sự phát sinh khí thải ô nhiễm.
Trong nghiên cứu tập trung vào vấn đề môi trường không khí. Các vấn đề
môi trường còn lại như nước và chất thải rắn sẽ được nêu sơ lược.
37
2.3.1. Hiện trạng phát sinh và quản lý nước thải
Các nguồn phát sinh nước thải từ sinh hoạt, sản xuất và nước mưa chảy tràn.
Theo số liệu thống kê của công ty, nước thải sinh hoạt phát sinh chủ yếu từ
khi vực nhà ăn, vệ sinh của công nhân viên công ty với lưu lượng khoảng 6 m3/ngày gồm các thông số gây ô nhiễm cơ bản như tổng nitơ, tổng photpho, BOD,
COD, SS, dầu mở động thực vật, coliform, pH.
Nước thải rửa tôn trước khi mạ phát sinh từ quá trình làm sạch tôn trước khi
mạ (tại đầu của dây chuyền sản xuất). Hóa chất sử dụng tại đây là NaOH công
nghiệp dạng cục. Ô nhiễm nước thải chủ yếu là pH cao, chất thải rắn (SS), sắt (Fe), dầu mỡ khoáng. Lưu lượng nước thải khoảng 3 m3/ngày.
Nước thải rửa khí trong quá trình mạ phát sinh từ quá trình rửa khí tại hệ
thống xử lý khí bốc lên của lò mạ. Nước thải rửa khí được sử dụng tuần hoàn và bổ
sung dung dịch NaOH thường xuyên. Ô nhiễm chủ yếu cho nước thải loại này là NH4Cl, Zn, SS. Lưu lượng nước thải ra 1 lần/tuần khoảng 6m3.
Nước mưa chảy tràn qua các xưởng sẽ cuốn theo dầu mỡ rơi vãi, chất cặn bả, đất
cát. So với nước thải sản xuất và sinh hoạt thì nước mưa cháy tràn khá sạch và có
thể thải ra môi trường.
Giải pháp kiểm soát nước thải công ty đang sử dụng.
Nước mưa chảy tràn: nhà máy đã xây dựng hệ thống mương bê tông và bố trí
các hố ga lắng cát để thu gom nước mưa chảy tràn và thoát vào hệ thống thu gom
nước mưa của khu công nghiệp Phan Thiết sau đó thoát ra môi trường.
Nước thải sinh hoạt từ nhà ăn, nhà vệ sinh được thu gom và xử lý trong các
bể tự hoại không ngăn lọc dưới khu vệ sinh nhà máy trước khi thải ra hệ thống thu
gom chung của khu công nghiệp.
Nước thải sản xuất bao gồm nước thải công nghiệp từ quá trình tẩy rửa tôn và nước thải từ thiết bị xử lý khí thải với lưu lượng 8 m3/ngày được xử lý bằng cách
38
qua bể tách dầu mỡ để loại bỏ dầu mỡ nổi lên bằng vật liệu thấm dầu đặt trong bể.
Sau đó qua bể keo tụ - lắng với kích thước 3,7 x 2,5 x 1,6m với chất keo tụ là phèn
nhôm Al2(SO4)3 liều lượng 200 mg/lít, tại đây nước thải được xử lý theo mẻ, mỗi mẻ xử lý khoảng 8 m3 nước thải, sau đó điều chỉnh pH về 7 - 7,5 bằng Na2CO3,
khuấy đều để tạo thành bông cặn và lắng xuống đáy bể. Nước sau xử lý được xả vào
hệ thống thoát nước thải của khu công nghiệp.
Căn lắng được bơm bùn về sân phơi bùn, định kỳ 1 lần/tuần bùn từ sân phơi
Bể tập trung
Tách dầu mỡ
(Al2(SO4)3
Bể keo tụ/ tạo bông
Điều chỉnh pH
Na2CO3
Đấu nối về HTXL NT KCN
Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống thu gom, xử lý nước thải
bùn sẽ được lấy ra và thuê đơn vị có chức năng thu gom và xử lý .
2.3.2. Hiện trạng phát sinh và quản lý chất thải rắn.
Tất cả các chất thải của quy trình sản xuất được lưu trữ bên trong khu vực
nhà máy và tách riêng để tiến hành phân loại, hoặc xử lý phù hợp. Khu vực lưu trữ
hóa chất được dán nhãn để phân loại rõ và có thể kiểm tra trực quan thường xuyên.
39
Rác thải sinh hoạt trung bình khoảng 100 kg/ngày, chủ yếu là từ nhà ăn phục
vụ cho công nhân với thành phần là vỏ trái cây, thức ăn thừa, bao bì, nylon, giấy
carton. Lượng rác thải sinh hoạt của công ty được đội vệ sinh chuyên nghiệp của
công ty thu gom, đựng trong các thùng có nắp đậy kín do công ty môi trường đô thị
cung cấp, hằng ngày có xe chở rác của đội vệ sinh công cộng đến lấy theo hợp đồng.
Chất thải rắn công nghiệp do hoạt động sản xuất của nhà máy gồm thép vụn,
vỏ bọc nguyên liệu từ công đoạn đập dập cắt thép tấm. Các loại bao bì sau sử dụng
như đai sắt, giấy, giẻ lau chứa nhớt, thùng phuy nhựa và sắt…Từ hoạt động sản xuất
phát sinh ra chất thải rắn công nghiệp như kẽm cát 4500 kg/tháng, bao bì bavia 800
kg/tháng, và dung dịch ZnCl2 từ khâu mạ tráng kẽm thường gọi nước đen 9250
kg/tháng, bùn từ hệ thống xử lý nước thải.
Đối với chất thải rắn công nghiệp phát sinh do sản xuất, công ty ký hợp đồng
bán định kỳ 2 lần/tháng. Phế liệu như catton, bao bì nhựa được thu gom bán phế
liệu. Bao bì bavia 800 kg/tháng bán cho công ty tư nhân làm nguyên liệu sản xuất.
Nước đen 9250 kg/tháng được thu gom chứa trong các thùng phuy bán cho
cơ sở sản xuất kẽm oxit. Bùn lắng từ bể xử lý nước thải được phơi khô và ký hợp
đồng thu gom với công ty thuốc trừ sâu.
Trong quá trình nấu kẽm, trên bề mặt hỗn hợp chất lỏng nhiêt độ cao tạo
thành lớp bọt. Lớp bọt này không có ích cho việc mạ kẽm trên tôn nên nó được vớt
ra liên tục và thải bỏ. Đó chính là chất thải chính của tôn mạ kẽm, thường gọi là xỉ
kẽm (8100 kg/tháng). Xỉ kẽm thực chất là hổn hợp gồm ZnCl2 + NH4Cl + tạp chất, chủ yếu là Fe3+ hình thành và lắng xuống đáy của bể mạ, đây chính là chất thải cần
được thu gom và tái chế. Nó được chứa vào các thùng phy kim loại rồi theo định kỳ
được thu gom chở đi tái chế. Xỉ kẽm là mặt hàng tiêu thụ nhanh trên trị trường được
thu gom và bán cho công ty nấu kẽm tư nhân.
40
2.4. Hiện trạng phát sinh và quản lý khí thải
2.4.1. Hiện trạng phát sinh khí thải
Bụi phát sinh vào môi trường từ các phương tiện vận chuyển ra vào Công ty
là các loại xe ô tô, xe tải vận chuyển nguyên vật liệu sản xuất, sản phẩm và các
phương tiện vận chuyển, xếp dỡ trong nội bộ Công ty. Nhiên liệu sử dụng của các
loại phương tiện trên chủ yếu là xăng, dầu diezel, các nhiên liệu này khi đốt cháy sẽ
sinh ra khói thải chứa các chất gây ô nhiễm không khí. Thành phần các chất ô
nhiễm trong khí thải trên chủ yếu là SOx, NOx, COx, cacbonhydro, aldehyde và bụi.
Trong quá trình hoạt động, các chất gây ô nhiễm hơi khí độc phát sinh từ các
nguồn chủ yếu như tẩy rỉ bề mặt tôn, nấu chảo kẽm, tráng kẽm, làm nóng bề mặt tôn
khỏi các vết bẩn và rỉ sét bám dính trên bề mặt tôn là oxit sắt.
Trong dây chuyền sản xuất bụi sinh ra từ chảo mạ, ở nhiệt độ 450-500oC một
phần chì và kẽm có khả năng hóa hơi và thoát vào khí quyển bị oxi hóa thành oxit
kim loại (ZnO, PbO) ở dạng các hạt rắn. Tuy quá trình thụ động hóa tạo ra chất khí
gây ô nhiễm là Cromate, tuy nồng độ giám sát được không cao nhưng đây cũng là 1 nguồn gây ô nhiễm. Lưu lượng khí thải trung bình từ 7000 – 8000m3/h.
Quá trình tẩy bề mặt tôn sử dụng NaOH, do tận dụng một phần nhiệt trích từ
khí thải lò nấu kẽm nên sẽ phát sinh hơi NaOH bị lôi cuốn theo cùng với bụi, SO2,
NOx, CO, CO2 và VOC. Sau khi rửa bằng dung dịch axit HCl tôn tiếp tục được rửa
bằng nước. Do đặc trưng của axit HCl là loại axit dể bay hơi nên trong quá trình sản
xuất ngoài lượng axit tham gia phản ứng thì còn 1 lượng nhỏ bay hơi và phát tán ra không khí. Lưu lượng khí thải khu vực bể tẩy khoảng 3000m3/h.
Phát sinh khí thải từ lò đốt dầu nấu chảo kẽm, nguyên liệu dầu FO và gas nên
sẽ phát sinh bụi, dioxit lưu huỳnh (SO2), Nitro oxit (NOx), Cacbon monoxit (CO), Cacbon dioxit (CO2). Lưu lượng trung bình khoảng 11.000m3/h.
41
Mạ kẽm sử dụng chất trợ dung là ZnCl2, cùng một lượng nhỏ NH4Cl ở nhiệt
độ cao sinh ra các chất ô nhiểm bụi, SO2, NH3, NH4Cl, Zn. Quá trình tạo hoa bởi
công nghệ dao gió sử dụng nhiệt đốt Gas sẽ phát sinh SO2, NOx, CO, CO2 và VOC.
2.4.2. Hiện trạng hệ thống xử lý khí thải
Hiện tại trong quá trình sản xuất, Công ty có 3 nguồn phát sinh khí thải chính
là khu vực tẩy bề mặt, khu vực chảo mạ và khu lò đốt dầu cấp nhiệt cho chảo mạ.
Có 2 khu vực chảo mạ và khu tẩy rửa bề mặt là được trang bị hệ thống hút khí ô
nhiễm xử lý. Khu vực còn lại khí ô nhiễm được phán tán tự do ra môi trường. Ngoài
ra quá trình tạo hoa bởi công nghệ dao gió sử dụng nhiệt từ đốt gas được phát tán ra
ngoài theo ống khói.
Nhà máy trình bày trong Báo cáo giám sát môi trường năm 2014 không còn
thực hiện quá trình thụ động hóa trong sản xuất tôn mạ kẽm, vì đa phần sản phẩm
của công ty cung cấp cho các doanh nghiệp mạ màu. Khảo sát thực tế cho thấy hơi
ô nhiễm từ khu vực thụ động hóa bằng dung dịch K2Cr2O7 đã không còn phát sinh.
Tại thời điểm khảo sát Nhà máy có một hệ thống thu gom, xử lý khí thải cho
quá trình: tẩy rửa bề mặt, tráng kẽm. Sơ đồ hệ thống thu gom, xử lý chất thải mô tả
tóm tắt trên hình 2.3 sau. Diện tích đất được bố trí cho việc xây dựng hệ thống xử lý
có chiều rộng 4m, chiều dài 10m.
Khí thải từ chảo mạ kẽm và bể tẩy rửa được hút tập trung vào chụp hút cánh
đặt ở phía cuối bể mạ, dưới áp lực của quạt hút công xuất 55Kw, khói thải chứa bụi
và các hơi khí độc được dẫn vào thiết bị xử lí khí thải là 1 đường ống dài có đường
kính là 700mm, khu vực xử lý có chiều ngang và rộng 3,6m; cao 3,4m xây dựng lớp
ngoài bằng gạch chịu nhiệt, bên trong bằng thép không rỉ.
Bố trí 1 hệ thống phun sương nước với dung dịch NaOH nằm trên ống khói
gồm 6 vòi phun mắc chéo nhau trong hình tròn, sau đó khí thải sẽ đi ra môi trường
qua ống khói cao 50m. Bể chứa dung dịch hấp thụ có 2 ngăn, 1ngăn chứa dung dịch
42
hấp thụ, 1 ngăn chứa dung dịch sau rửa khí được lọc qua 1 lớp than hoạt tính và tuần hoàn lại hệ thống phun sương, lượng nước tuần hoàn là 6 m3/lần/tuần. Hàm
lượng NaOH cung cấp cho bể chứa dung dịch hấp thụ khoảng 100g/l. Hệ thống
Giàn phun dung dịch
đường ống bơm dung dịch hấp thụ bằng vật liệu nhựa PVC, đường kính 40mm.
Làm sạch bề mặt
dd NaOH
Lớp than
Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống thu gom, xử lý khí thải
Bề mạ
Một nguồn khí thải nữa từ hoạt động sản xuất là khí thải phát sinh từ lò cấp
nhiệt cho chảo mạ. Hiện tại lò đốt đang sử dụng nhiên liệu dầu FO với các thành
phần ô nhiễm như sau: bụi, SO2, NOx, CO. Khí thải từ lò cấp nhiệt cho nồi nấu chảy
kẽm được trích lại một phần để tận dụng nhiệt cho công đoạn tẩy bề mặt tôn. Phần
còn lại được quạt hút thu gom và cho thoát thẳng theo ống khói cao 30m đường
kính là 60cm. Phần đế ống khói được xây bằng gạch chịu nhiệt với chiều cao vùng
lưu khí 4,5m; ngang 4m.
43
m 0 3 o a c i ó h k g n Ố
Thu hồi một phần khí nóng để đun sơ bộ nước ở bể ngâm tôn sau khi mạ
Lò đốt dầu để cấp nhiệt cho chảo mạ kẽm
Hình 2.4: Sơ đồ hệ thống thu gom khí thải tại lò cấp nhiệt
Theo kết quả điều tra khảo sát, trước năm 2012 khí thải từ lò cấp nhiệt cho
chảo nấu kẽm có đi qua 1 hệ thống xử lý khí thải nhưng không đạt hiệu quả.
Sơ đồ hệ thống được thiết kế đơn giản, do chủ nhà máy tự tìm hiểu công nghệ từ
nhiều nguồn khác nhau xử lý.
Than hoạt tính Khí thải ống khói
Khí thải được thu gom, đi qua ngăn xử lý có chứa than hoạt tính, sau khi xử
lý được thải ra ngoài qua ống khói. Nhiệt độ khí thải của lò cấp nhiệt thường có nhiệt độ trong khoảng 350 – 500oC, nhiệt độ cao làm cho than hoạt tính bị cháy,
không thể xử lý được.
Lần thứ 2, Công ty thiết kế thêm 1 hệ thống phun sương làm giảm nhiệt độ
khí thải trước khi qua ngăn chứa than hoạt tính, do diện tích đường ống khí thải nhỏ
nên không giảm nhiệt độ khí thải đáng kể và gây ra vấn đề ngập lục trên đường ống.
Không thể xử lý được.
44
Theo báo cáo của công ty, trước năm 2014 khí thải từ lò cấp nhiệt được xử lý
chung với hệ thống xử lý khí thải bể mạ và bể tẩy. Mục đích làm giảm nhiệt độ của dòng khí xử lý ra môi trường, lưu lượng khí thải lên đến 20.000 m3/giờ làm cho hệ
thống xử lý không đạt hiệu quả, kết quả phân tích môi trường cao hơn quy chuẩn
cho phép.
Để giảm sự ô nhiễm do quá trình đốt nhiên liệu dầu. Năm 2013 nhà máy
chuyển đổi nhiên liệu đốt từ dầu FO sang DO, trong thời gian thay đổi đã giảm
thiểu được vấn đề ô nhiễm cho khu vực. Do giá thành dầu DO lên cao, nhà máy lại
quay sang sử dụng dầu FO và tiếp tục phát thải khí ô nhiễm. Khói thải đốt dầu FO
có màu đen, với mắt nhìn cảm quan, người dân xung quanh cho rằng nhà máy đã
gây ô nhiễm. Đây là một trong những nguyên nhân chính gây ra các vấn đề kiện
tụng về môi trường giữa người dân sống xung quanh với Công ty.
2.5. Phương pháp lấy mẫu và phân tích khí thải
2.5.1. Chuẩn bị thực hiện đo khí
Quá trình chuẩn bị: trước khi tiến hành lấy mẫu, các thiết bị được vệ sinh,
kiểm tra, lắp ráp và hiệu chuẩn để đảm bảo độ chính xác cao trong quá trình lấy
mẫu. Đối với thiết bị lấy mẫu bụi: nhiệt độ và tốc độ khí được đo để lựa chọn vật
liệu lọc và kích thước đầu lấy mẫu phù hợp. Đối với thiết bị đo nhanh chất lượng
khí thải: kiểm tra các bộ phận, ống nối để đảm bảo không có không khí xâm nhập
vào đường ống.
Tiến hành nghiên cứu thực nghiệm tại nhà máy sản xuất tôn mạ kẽm Công ty
TNHH Thép Trung Nguyên. Đo đạc mẫu khí thải và mẫu khí môi trường xung
quanh khi nhà máy hoạt động bình thường. Chương trình khảo sát môi trường
không khí xung quanh tại 1 điểm là phía ngoài cách công ty 20m về hướng cổng
khu công nghiệp Phan Thiết.
Vị trí thu mẫu không khí và đo tiếng ồn trong xưởng sản xuất gồm có 4
điểm, tại các khu vực khác nhau.
45
Bảng 2.2: Ký hiệu vị trí lấy mẫu Vị trí
Stt 1 2 3 4
Ký hiệu K1 K2 K3 K4
Khu vực bể tẩy Khu vực lò mạ Khu vực dập sóng tôn Khu vực trung tâm xưởng
Khí thải sản xuất đo và thu mẫu trực tiếp nguồn thải (ống khói) gồm 2
nguồn: khí thải lò nhiệt nấu chảy kẽm, sau hệ thống xử lý khí thải từ bể mạ. Chiều
Vị trí
Stt 1 2
Ký hiệu E1 E2
Sau ống khói 50m của chảo mạ Sau ống khói 30m của lò cấp nhiệt
cao lấy mẫu kể từ mặt sàn 1,5m. Các chỉ tiêu giám sát được đo 01 lần tại một điểm.
2.5.2. Phương pháp phân tích và thiết bị thu mẫu
Phương pháp thu mẫu, bảo quản và phân tích các thông số ô nhiễm không
khí được tiến hành theo quy chuẩn Việt Nam quy định trong Thông tư TT
40/2015/TT-BTNMT: quy trình kỹ thuật quan trắc khí thải.
Các dụng cụ và thiết bị khác của phòng thí nghiệm tại Viện Kỹ Thuật Nhiệt
Đới và Bảo Vệ Môi Trường. Sử dụng các phần mềm máy tính như Excel để xử lý
số liệu.
46
2.6. Kết quả phân tích môi trường không khí tại Công ty
Bảng 2.3: Kết quả khảo sát các yếu tố vi khí hậu, độ ồn
Tiếng ồn (dB)
stt
Vị trí thu mẫu
Độ ẩm (%)
Nhiệt độ (oC)
Tốc độ gió (m/s)
Lmax
L90
LEQA
42,7
1 K1
Khu vực bể tẩy
34,8
0,5-1,0
93,6
80,5
82
47,6
2 K2
Khu vực lò mạ
34,8
0,5-1,3
95,3
83,7
84,5
54,5
3 K3
Khu vực dập sóng tôn
31,5
0,5-1,0
98
82,3
86,8
≤ 34
≤ 80
≤ 2,0
≤ 115
-
≤ 85
TCVS 3733/2002/QĐ-BYT: trong CSSX
Lmax : Độ ồn cao nhất trong thời gian đo LEQA : Độ ồn trung bình trong thời gian đo L90 : Độ ồn tích phân nếu thời gian tiếp xúc không quá 8h CSSX: cơ sở sản xuất
2.6.1. Kết quả khảo sát các yếu tố vi khí hậu, độ ồn trong khu vực nhà máy
Tại thời điểm khảo sát, thời tiết ban ngày nắng ráo, nhiệt độ không phí Phan Thiết vào 34oC. Kết quả khảo sát điều kiện vi khí hậu trong môi trường lao động khi
nhà máy hoạt động bình thường cho thấy:
Nhiệt độ có giá trị từ 31,5 - 34,8oC so với tiêu chuẩn vệ sinh TCVS 3733/2002/QĐ-BYT: Tiêu chuẩn vệ sinh lao động trong cơ sở sản xuất vượt 0,8oC,
giá trị này không vượt đáng kể vì so với nhiệt độ không khí lúc khảo sát thì tương
đương. Có thể thấy rõ được sự chênh lệch nhiệt độ giữa khu vực dập sóng tôn với khu đặt dây chuyền mạ kẽm là 3,5oC. Điều này cho thấy hoạt động của dây chuyền
mạ kẽm tỏa ra sức nóng ảnh hưởng đến môi trường làm việc, đây là vấn đề cần khắc
phục bằng cách gắn thêm hệ thống quạt gió làm thông thoáng xưởng và hạ nhiệt độ
làm việc. Độ ẩm 42,7 - 54,5% ; tốc độ gió từ 0,5 - 1,3m/s điều đạt tiêu chuẩn điều
kiện vi khí hậu của Bộ Y Tế.
Kết quả khảo sát độ ồn cho thấy bên trong khu vực nhà máy độ ồn có giá trị
trung bình từ 82,5 – 86,8dB đa số các điểm lấy mẫu đều dưới tiêu chuẩn cho phép,
chỉ có vị trí dập sóng tôn là độ ồn cao hơn tiêu chuẩn cho phép. Gía trị ồn tích phân
cực đại cao nhất là 98dB vẫn đạt tiêu chuẩn vệ sinh môi trường lao động, chỉ tiêu
47
tiếng ồn ở khu vực chảo mạ sắp xỉ tiêu chuẩn cho phép, điều này chắc chắn sẽ ảnh
hưởng không tốt đến sức khỏe của người lao động theo ca 8h/ngày.
Bảng 2.4: Kết quả phân tích không khí xung quanh nhà xưởng
Stt
Chỉ tiêu
Đơn vị Kết quả lần
Kết quả lần 2
1
QCVN 05:2013/BTNMT 0,3
Bụi
0,24
0,32
4.
0,33
0,22
SO2
0,35
5.
NO2
6.
0,06
0,07
CO
7.
0,2 30
1,9 0,005
2 0,004
H2S
8.
0,042
HCl
9.
0,06
Pb
0,003 0,05
0,003 0,05
10.
-
Zn
mg/Nm3 mg/Nm3 mg/Nm3 mg/Nm3 mg/Nm3 mg/Nm3 mg/Nm3 mg/Nm3
0,001
0,001
11.
-
2.6.2. Kết quả phân tích không khí xung quanh nhà xưởng
Từ kết quả đo đạc không khí xung quanh nhà máy cho thấy: nhìn tổng thể tất
cả các chỉ tiêu phân tích môi trường đều không vượt QCVN 05:2013/BTNMT: quy
chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng không khí xung quanh.
Đối với hai lần đo thì các kết quả có sự chênh lệch không cao như: bụi từ 0,24 - 0,32mg/Nm3 lần đo thứ 2 chỉ tiêu này vượt quy chuẩn 0,02 mg/Nm3 do vị trí
đo ở cổng khu công nghiệp Phan Thiết giao tiếp với đường giao thông từ quốc lộ 28
có nhiều phương tiện lưu thông qua lại. Đây cũng là lý do khiến cho nồng độ CO từ 1,9 – 2mg/Nm3 cao hơn mức bình thường tuy chưa vượt quy chuẩn. Ngoài ra, nồng độ SO2 từ 0,22 – 0,33mg/Nm3 là chỉ tiêu sắp xỉ với quy chuẩn cho phép.
Chỉ tiêu về kim loại Pb, Zn không có quy định trong quy chuẩn những vẫn
được phân tích để xem xét mức độ ảnh hưởng của ngành sản xuất đối với môi trường xung quanh như thế nào, nồng độ dao động 0,001 - 0,05mg/Nm3 là rất nhỏ.
48
Bảng 2.5: Kết quả phân tích không khí khu vực làm việc
Stt
Chỉ tiêu
Đơn vị
Kết quả lần 1
Kết quả lần 2
TCVS 3733/2002/QĐ-BYT
Bụi
0,48
8
0,49
1
0,09
5
0,09
SO2
2
NO2
3
0,07
5
0,06
CO
4
20
3,7 0,1
3,8 0,1
H2S
5
15
HCl
6
0,2
7,5
0,2
Pb
7
0,01
0,1
0,01
Zn
mg/Nm3 mg/Nm3 mg/Nm3 mg/Nm3 mg/Nm3 mg/Nm3 mg/Nm3 mg/Nm3
8
0,1
10
0,1
2.6.3. Kết quả phân tích không khí khu vực làm việc nhà xưởng
Theo kết quả cho thấy trong khu vực nhà máy tất cả các chỉ tiêu phân tích
không khí đều không vượt tiêu chuẩn vệ sinh TCVS 3733/2002/QĐ-BYT.
Tính chất sản xuất ở nhà xưởng có nhiều cửa ngỏ lớn để tiện cho việc di
chuyển vật liệu nhưng vẫn không đủ thoáng để phát tán các khí này ra bên ngoài.
Đây là nguyên nhân lớn làm ảnh hưởng đến sức khỏe lao động. Nguyên nhân thứ 2
là do chụp hút ở bể mạ không đủ công xuất làm cho khí thải khu vực này thất thoát
vào nhà xưởng.
Hàm lượng bụi 0,48 – 0,49 mg/Nm3 không chênh lệnh trong 2 lần đo và kết
quả này ở mức trung bình khi đo trong khu vực sản xuất có nhiều công nhân thực
hiện các công đoạn đi chuyển sản phẩm tạo ra sự xáo trộn không khí và bụi.
Kết quả của SO2 0,09 mg/Nm3; CO từ 3,7 – 3,8 mg/Nm3; H2S 0,1 mg/Nm3
đều không vượt tiêu chuẩn vệ sinh, không có sự chệnh lệnh giữa 2 lần đo và số liệu
này cho giá trị cao hơn mức trung bình vì 1 lượng nhỏ khí thải nóng lò cấp nhiệt
tuần hoàn cho nối hơi cung cấp cho khu tẩy rửa bị rò rỉ ra ngoài.
Chỉ tiêu HCl đạt 0,2 mg/Nm3, đây là chất cần được thu gom và xử lý, làm
ảnh hưởng đến sức khỏe của công nhân và là nguyên nhân gây ăn mòn. Hai chỉ tiêu
49
kim loại đều không cao, vì Zn 0,1 mg/Nm3 được sử dụng là kim loại chính nên kết
quả gấp nhiều lần so với kim loại Pb.
2.6.4. Kết quả phân tích khí thải sản xuất
Đối với mẫu khí thải đo được ở hai vị trí là ống khói của lò đốt cấp nhiệt
dùng dầu FO và ống khói hệ thống xử lý khí thải hiện thời của Công ty, so sánh với
(cột B) quy chuẩn QCVN 19:2009/BTNMT: quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí
Bảng 2.6: Kết quả phân tích khí thải tại hệ thống xử lý khí thải
Kết quả lần 1
Kết quả lần 2
Stt Chỉ tiêu
Đơn vị
QCVN 19:2009/BT NMT(cột B)
Trước HTXLKT
Sau HTXLKT
Trước HTXLKT
Sau HTXLKT
oC
44
115
45
-
110
8800
9000
8900
-
8900 255
80
255
82
200
160
40
172
37
500
850
120
36
127
37
1000
170
85
171
87
50
22
42
23
42 1,2
7,5
0,7
1,2
0,7
50
22
12
23
12
30
1 Nhiệt độ 2 Lưu lượng m3/giờ mg/Nm3 3 Bụi mg/Nm3 4 SO2 mg/Nm3 5 NOx mg/Nm3 6 CO mg/Nm3 7 NH3 mg/Nm3 8 H2S mg/Nm3 9 HCl mg/Nm3 10 Zn
4,5
1,2
4,5
1,3
thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ.
Khí thải trước hệ thống xử lý có nồng độ các chất ô nhiễm đặc trưng là hàm
lượng bụi, ZnO, PbO, NH3, HCl rất cao. Hàm lượng bụi chưa xử lý dao động 255 m3/giờ, so sánh với quy chuẩn vượt 0,3 lần.
Đối với kết quả sau 2 lần phân tích khí thải sau hệ thống xử lý khí thải cho
công đoạn mạ kẽm, tất cả các chỉ tiêu đều không vượt ngưỡng quy chuẩn cho phép.
Không vượt quy chuẩn nhưng hàm lượng bụi, SO2, HCl, NH3 còn ở mức cao. Kết
quả cho thấy hệ thống xử lý khí thải ở khu vực này xử lý hiệu quả. Hiệu quả xử lý
50
đối với bụi là 68%, SO2 là 78%, NOx 70%, CO 50%, H2S 42%, NH3 50%, HCl
Bảng 2.7: Kết quả phân tích khí thải tại lò cấp nhiệt
Kết quả lần 1 Kết quả lần 2
Stt
Chỉ tiêu
Đơn vị
QCVN 19:2009/BTNMT
Lò cấp nhiệt
Lò cấp nhiệt
oC
573
(cột B) -
1
568
10260
-
2
Bụi
10300 379
383
200
3
3217
3150
500
SO2
4
850
NOx
5
780
775
Nhiệt độ Lưu lượng m3/giờ mg/Nm3 mg/Nm3 mg/Nm3 mg/Nm3
CO
1000
6
476
482
50%, Zn 70%.
Đối với kết quả phân tích khí thải sau ống khói của lò cấp nhiệt, các chỉ tiêu
có kết quả chênh lệch khi so sánh với quy chuẩn cho phép. Điểm quan trọng là khí
thải ở khu lò đốt chưa qua hệ thống xử lý được phát thải ra môi trường.
Nồng độ bụi từ 379 – 383 mg/Nm3 cao hơn quy chuẩn cho phép 200
mg/Nm3 gần gấp 2 lần.
Chỉ tiêu có sự chệnh lệch rõ nhất là SO2 dao động 3150 – 3217 mg/Nm3, nồng độ này cao gấp 6,4 lần so với quy chuẩn cho phép, nguyên nhân là do sử dụng
dầu FO làm nhiên liệu cho lò đốt cấp nhiệt, đây là ô nhiễm đặc trưng của dầu đốt FO. Ngoài ra đây cũng là nguyên nhân các chỉ tiêu NOx từ 775 – 780 mg/Nm3 và CO từ 476 – 482 mg/Nm3; H2S 3,2 mg/Nm3 có nồng độ cao sắp xỉ bằng quy chuẩn.
2.6.5. Nhận xét
So sánh kết quả phân tích các mẫu khí thải tại hiện trường với các kết quả
phân tích khí thải trong Báo cáo giám sát môi trường của Công ty vào tháng 04
năm 2013, tháng 01, 07 năm 2014, các giá trị không chênh lệch và đều nằm trong
quy chuẩn cho phép.
51
Từ kết quả quá trình khảo sát tại thực địa và kết quả phân tích mẫu không khí
môi trường xung quanh, không khí khu vực làm việc và khí thải sản xuất cho thấy
môi trường không khí của Công ty còn mắc phải các vấn đề sau:
Tại thời điểm đo, môi trường không khí xung quanh nhà máy ở trạng thái
bình thường không ô nhiễm. Nhưng tại sao lại ảnh hưởng đến người dân xung
quanh và gây ra khiếu nại, ý kiến cho rằng nhà máy đã chuẩn bị khi gặp cơ quan
kiểm tra bằng cách sử dụng nhiên liệu dầu DO và hạn chế xả thải ra môi trường để
kết quả giám sát không ô nhiễm.
Chất lượng không khí trong khu vực nhà xưởng đều nằm trong giới hạn cho
phép của tiêu chuẩn vệ sinh TCVS 3733/2002/QĐ-BYT, các chỉ tiêu ô nhiễm cần
được kiểm soát và xử lý để nồng độ các chỉ tiêu giảm xuống, giảm thấp nhất ảnh
hưởng đến sức khỏe công nhân lao động. Thực tế nhà xưởng được xây dựng với
chiều cao 10m, có 2 cửa rộng thông thoáng tốt, giữa khu vực sản xuất và kho chứa
nguyên vật liệu không giao nhau. Đây là điều kiện tốt không mang bụi từ kho qua
khu vực sản xuất.
Khí thải tại khu vực bể mạ, bể tẩy rửa, tẩy rỉ được thu gom và xử lý đạt quy
chuẩn QCVN 19:2009/BTNMT nhưng tình hình hoạt động không thường xuyên và
hiệu quả. Nhiều thiết bị như quạt hút, chụp hút bị xuống cấp và rỉ sét.
Khí thải từ lò đốt cấp nhiệt cho chảo mạ và nồi hơi sử dụng dầu FO, có các
chỉ tiêu như bụi cao gấp 0,3 lần, SO2 cao gấp 6,4 lần quy chuẩn QCVN
19:2009/BTNMT và chỉ tiêu NOx, H2S, CO có nồng độ cao gần sắp xỉ với quy
chuẩn. Hiện tại khí thải tại khu vực này chưa xử lý, được thu gom và phát thải ra
môi trường qua ống khói.
52
2.7. Đánh giá hệ thống xử lý khí thải đang hoạt động
2.7.1. Đánh giá hệ thống xử lý khí thải tại bể mạ và bể tẩy
Đây là mẫu công nghệ điển hình, thiết kế đơn giản. Xử lý khí thải theo
phương pháp hấp thụ, với dung dịch hấp thụ là dung dịch kiềm NaOH, thiết bị xử lý
theo kiểu tháp phun rỗng theo nguyên lý xoáy và ướt sử dụng dung dịch kiềm để
rửa khí nằm bên trong ống khói.
Than hoạt tính không đặt trong thiết bị hấp thụ để làm vật liệu đệm, không
nằm trên đường ống, được thiết kế nằm tại đáy bể chứa dung dịch hấp thụ để lọc
chất ô nhiễm trong bể và tuần hoàn dung dịch NaOH.
Quạt hút ở đây là quạt công nghiệp thổi làm mát cho công nhân bình thường,
không tham gia vào hệ thống thiết bị xử lý. Ống khói cao 50m có khả năng phát tán
các chất ô nhiễm rất tốt vào môi trường, tránh được hiện tượng ô nhiễm cục bộ
trong khu vực lân cận trong điều kiện khí thải không khuyết tán được.
Theo khảo sát thực tế thì hệ thống xử lý khí thải đang sử dụng có nguy cơ
xuống cấp, hệ thống chụp hút và đường ống thu gom khí quá cũ và bị rỉ sét do tính
chất ăn mòn có trong khí thải cao. Chụp hút không đảm bảo công xuất hút hết lượng
khói thải phát sinh. Hệ thống xử lý thường xuyên ngừng hoạt động do gặp phải các
vấn đề về kỹ thuật nên không đảm bảo tính ổn định.
Hệ thống sử dụng loại quạt hút công nghiệp có công xuất 55Kw đối với lưu lượng khí thải khoảng 9000 m3/h là không phù hợp. Làm cho vận tốc khí thải đi
trong ống nhanh, thời gian lưu lại để xử lý ô nhiễm thấp nên hiệu quả xử lý không
đảm bảo.
Trên hệ thống không có lớp tách lỏng. Với vận tốc dòng khí đi nhanh, khi
gặp dung dịch NaOH rửa khí, chất ô nhiễm phản ứng tạo thành các chất độc hại như
NH4Cl, (NH4)2SO4, NH4NO3,…có tính ăn mòn rất cao ở dạng giọt nhỏ, không được
giữ lại và thoát ra ngoài.
Để xác định nguyên nhân dẫn đến các vụ kiện tụng và mâu thuẫn môi trường
của các hộ dân xung quanh với Công ty. Tiến hành khảo sát mái tôn trên mái nhà
của các hộ dân sống xung quanh, phía ngoài khu công nghiệp Phan Thiết 200m vừa
53
mới lắp đặt cho thấy, khả năng ăn mòn trong thời gian 6 tháng khoảng 35 – 40%,
nhanh hơn nhiều so với các khu vực dân cư khác (ngược hướng gió) ở xa khu công
nghiệp (nội thành Thành Phố Phan Thiết). Điều này chứng tỏ, các chất ô nhiễm
phản ứng ở dạng giọt với tính ăn mòn cao không được giữ lại trong hệ thống xử lý
là nguyên nhân làm hư hại mái tôn, đây cũng là nguyên nhân sảy ra các vụ kiện
tụng về môi trường của Công ty với người dân sống xung quanh.
Hiện tại chưa có quy chuẩn quy định nồng độ về các chất có tính axit mạnh
như NH4Cl, (NH4)2SO4, NH4NO3 trong khí thải, khi tiến hành đo đạc tại nhà máy
thì các chỉ tiêu đều đạt quy chuẩn QCVN 19:2009/BTNMT. Nhưng hiện trạng ăn
mòn các công trình xây dựng của người dân vẫn tồn tại. Đến thời gian hiện tại thì
vấn đề này vẫn chưa được giải quyết.
2.7.2. Đánh giá hệ thống xử lý khí cho công đoạn đốt dầu để lấy nhiệt cấp cho
chảo mạ
Công nghệ xử lý khí thải ở khu vực lò cấp nhiệt đa phần là do công ty tự tìm
hiểu và đề xuất xử lý, chưa qua tư vấn của các trung tâm tư vấn môi trường có
chuyên môn và kinh nghiệm. Đây là lý do hệ thống xử lý không đúng phương pháp
và không đạt hiệu quả, tốn kém chi phí đầu tư xây dựng, gây ra các vấn đề môi
trường không khí không đạt quy chuẩn. Sau nhiều lần thay đổi công nghệ xử lý
không thành công thì hiện tại khí thải tại khu vực này tạm thời chưa được xử lý và
thải ra môi trường.
Lò đốt thường xuyên thay đổi nhiên liệu dầu đốt, từ sử dụng dầu DO sang
FO. Hiện nay đang dùng dầu FO, nguyên nhân làm cho việc xây dựng hệ thống xử
lý khí thải cho khu vực lò đốt bị trì hoảng nhiều lần. Sau khi đốt khí thải được thoát
trực tiếp qua ống khói cao 30m, đường kính 60cm, không có ống nối sang khu vực
xử lý hơi mạ kẽm. Ống khói cao 30m có thể phát tán khí thải tốt
Khí thải đốt dầu có nhiệt độ rất cao 350 -500oC, tại đây không có quạt hoặc
các thiết bị giảm nhiệt để hạ nhiệt độ khí thải. Phần khí trích lại để cấp nhiệt cho
công đoạn tẩy bề mặt tôn cùng với hơi kiềm từ bể tẩy và khí thải phát sinh từ chảo
mạ được 2 chụp hút thu gom về HTXL khí thải.
54
CHƯƠNG 3
NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI
3.1. Cơ sở lựa chọn công nghệ tính toán thiết kế
Nồng độ các chất ô nhiễm ở hệ thống xử lý được lấy giá trị lớn nhất giữa 2
lần đo trước khi qua xử lý. Nồng độ các chất ô nhiễm tại lò cấp nhiệt được lấy giá
trị lớn nhất của 2 lần đo. Kết quả nồng độ các chất ô nhiễm của phương án 1 được
Bảng 3.1: Kết quả phân tích khí thải tại hệ thống xử lý khí thải
Stt
Chỉ tiêu
Đơn vị HTXLKT
Lò cấp nhiệt
Hệ thống chung
QCVN 19:2009/BTNMT (cột B)
1
oC
115
573
344
-
2
9000
10300
19300
-
3
Bụi
255
383
638
200
4
172
3217
3389
500
SO2
5
127
780
907
850
NOx
6
CO
171
482
653
1000
7
42
-
42
50
NH3
8
1,2
-
1,2
7,5
H2S
9
HCl
23
-
23
50
10
Nhiệt độ Lưu lượng m3/giờ mg/Nm3 mg/Nm3 mg/Nm3 mg/Nm3 mg/Nm3 mg/Nm3 mg/Nm3 mg/Nm3
Zn
4,5
-
4,5
30
tổng hợp bằng cách tính tổng giá trị từ 2 nguồn trên.
3.2. Phân tích lựa chọn công nghệ xử lý khí thải
3.2.1. Nguyên tắc lựa chọn công nghệ
Các yếu tố làm căn cứ để lựa chọn công nghệ xử lý thích hợp.
- Thành phần, tính chất, lưu lượng và nhiệt độ của khí thải
- Quy định môi trường hiện hành: QCVN 19:2009/BTNMT (cột B)
- Yếu tố phù hợp kinh tế cho Công ty: đơn giản, rẻ tiền, gọn nhẹ, dễ vận hành
- Đáp ứng đúng kỹ thuật: xử lý đạt quy chuẩn cho phép
55
- Diệt tích đất đai đáp ứng cho xử lý
Nguồn phát sinh khí thải sẽ chia làm 2 nguồn chính để tiến hành thu gom và xử lí:
(A) Hơi từ bể bề mặt + hơi từ bể mạ kẽm
(B) Khí thải từ lò cấp nhiệt
(C) Nguồn chung (A) + (B)
3.2.2. Phương pháp xử lý khí thải
Xử lý hơi hóa chất độc hại, những hợp chất vô cơ như hơi axit HCl, SOx,
NOx, HF…sử dụng phương pháp trung hòa bằng dung dịch kiềm trong tháp hấp thụ
là phương pháp đơn giản, rẻ tiền và thông dụng nhất. Còn các hợp chất hữu cơ như
các hơi dung môi độc hại Toluen, benzen, piridin, aceton, mùi và hơi các chất
kháng sinh betalactam…người ta sử dụng phương pháp hấp phụ để xử lý với các
chất hấp phụ hiện đại.
Mạ kim loại là một ngành công nghiệp đang có xu hướng phát triển nhanh tại
Việt Nam với các chất ô nhiễm không khí điển hình là hơi axit HCl, khí NH3, H2S,
bụi kẽm ZnO, các khí từ quá trình đốt nhiêu liệu nấu lò kẽm là bụi, SO2, NOx. Công
nghệ xử lý khí thải cho ngành công nghiệp này là sử dụng phương pháp hấp thụ đạt
hiệu quả cao.
3.2.3. Thiết bị hấp thụ
Phần lớn các thiết bị hấp thụ được sử dụng trong xử lý khí thải công nghiệp
là tháp đệm, tháp mâm, và tháp phun dạng tia. Đặc tính của khí thải và lưu lượng
khí thải lựa chọn thiết bị hấp thụ là tháp phun dạng rỗng cho khí thải nguồn (B), và
tháp phun có thêm lớp đệm đối với nguồn (C).
Tháp hấp thụ là tháp rửa khí dạng phun là phù hợp với điều kiện kinh tế và
kỹ thuật. Tháp được sử dụng để kết hợp lọc sạch bụi và hơi khí độc bằng dung dịch
phun. Người ta đưa dòng khí thải có lẫn bụi và hơi khí độc vào một đầu buồng phun
qua một thiết bị có thể phân đều dòng khí thải theo toàn bộ tiết diện ngang của
buồng. Trong không gian buồng phun có bố trí hệ thống ống phun để phun dung
56
dịch thành chùm các hạt nước nhỏ ngược chiều dòng khí thải. Hơi khí độc bị dung
dịch hấp thụ qua bề mặt các hạt dung dịch. Sau đó khí thải có thể được thải thẳng
vào khí quyển hay đưa qua bộ sấy nóng trước khi thải để giảm độ ẩm tương đối của
dòng khí. Dung dịch nước phun được thu hồi đưa qua thiết bị lắng cặn và xử lý
trước khi được phun trở lại. Sau một khoảng thời gian làm việc, dung dịch phun
được thải vào hệ thống xử lý nước thải.
Thiết bị hấp thụ thùng rỗng có ưu điểm là đơn giản, đầu tư thấp, lực cản thủy
động nhỏ và có thể sử dụng đối với khí thải có độ nhiễm bẩn cao, chất lỏng dùng để
hấp thụ có thể được tuần hoàn xử lý nên tiết kiệm được chất hấp thụ. Nhược điểm
của thiết bị thùng rỗng là khí thường phân bố không đều trong toàn bộ tháp làm
giảm hiệu suất xử lý. Tuy nhiên để khí phân bố đều người ta đã tạo ra các bộ phận
phân phối khí như phân phối qua miệng thắt, phân phối thông qua màng phán phối
xốp hay phân phối khí theo dòng xoáy kiểu cyclon...
- Lượng nước phun trung bình trên đơn vị khí thải là: μ = 1,2 - 7 kg/kg.
- Các vòi phun dung dịch hấp thụ thường là vòi phun góc có lưu lượng 250 l/h.
- Đường kính lổ phun 2,5 - 3,5mm. - Áp suất dung dịch phun nhỏ nhất là 2,5 kg/cm3.
- Tốc độ dòng khí không được quá lớn (phải nhỏ hơn 1m/s) để tránh hiện
tượng chất lỏng bị cuốn theo khí ra ngoài. Vận tốc khí thải vào tháp khoảng
0,6 - 1,2 m/s.
- Thời gian lưu của dòng khí trong thiết bị là 8s.
- Đường kính giọt lỏng tối ưu là 0,5 – 1mm.
- Trở lực qua tháp: 10 – 50mm cột nước.
- Nếu nhiệt độ khí thải cao thì lượng dung dịch hấp thụ cần tiêu tốn 8 – 10
lít/m3 khí thải.
57
3.2.4. Dung dịch hấp thụ
Dung môi hấp thụ đóng vai trò quan trọng trong quá trình hấp thụ và có ảnh
hưởng trực tiếp đến hiệu suất quá trình, chất lượng sản phẩm và chi phí vận hành,
đầu tư thiết bị. Vì vậy, việc lựa chọn dung môi hấp thụ là vấn đề quan trọng trong
thực tế thiết kế, vận hành các thiết bị hấp thụ. Nhìn chung, dung môi sử dụng cho
một quá trình hấp thụ phải đáp ứng được các yêu cầu cơ bản sau:
- Có khả năng hoà tan tốt chất bị hấp thụ, khả năng bay hơi thấp để giảm tối đa
mất mát trong quá trình hoạt động và dễ dàng tái sinh với độ tinh khiết cao.
- Có độ nhớt thấp để giảm tổn thất áp suất và nâng cao tốc độ truyền nhiệt,
chuyển khối trong tháp hấp thụ.
- Có khả năng hoà tan mang tính chất chọn lọc chất bị hấp thụ.
- Không độc hại, không dễ cháy nổ, không gây ăn mòn thiết bị.
- Giá thành phải rẻ hoặc ở mức chấp nhận được, dễ tái sinh và sử dụng được
nhiều lần.
Để xử lý khí thải có chứa các thành phần ô nhiễm chính như bụi, SO2, HCl,
NOx, NH4Cl. Có 2 dung dịch hấp thụ được đề xuất là dung dịch kiềm Natri hidroxit
NaOH và Natri carbonate Na2CO3.
Natri hidroxit NaOH là chất rắn màu trắng, hút ẩm mạnh, dễ chảy, không mùi,
hút ẩm mạnh, sinh nhiệt khi hòa tan vào nước. Có tính kiềm mạnh, có thể xử lý
được khí thải mang tính axit. Hiệu quả xử lý lên đến 90%, hệ thống xử lý cần làm
bằng vật liệu chịu được môi trường kiềm cao như inox, composite…
Natri Cacbonate Na2CO3 là chất bột màu trắng, hút ẩm, tan nhiều trong nước.
Hiệu quả xử lý 90%, quá trình pha chế dung dịch dễ dàng không nguy hiểm cho lao
động.
58
Tuần hoàn nước lần thứ nhất 1 phần chất hấp thụ đã tan, khi dùng lại dung dịch
để tuần hoàn xử lý về mặt lý thuyết sẽ giảm hiệu quả hấp thụ khi đầu vào khí thải
vẫn không thay đổi, nhưng thực tế khi tính toán thì phải tính dư lượng chất hấp thụ.
Với tính chất khí thải để xử lý các khí SO2, HCl. pH càng cao thì hấp thụ sẽ
càng tốt, nhưng thường duy trì ở mức pH = 9 - 11 khi đó tính kiềm càng mạnh hấp
thụ hòa tan axit càng tốt, nếu pH cao quá sẽ tạo ra trở lực và tăng nhiệt độ trong
tháp ảnh hưởng đến thiết bị. Trong quá trình vận hành không để cho pH ở mức thấp
hơn 7, sẽ là nguyên nhân cho khí thải ăn mòn vật liệu.
3.2.5. Vật liệu xây dựng hệ thống
Khi chọn vật liệu chế tạo thiết bị ta cần chú ý các tính chất cơ bản sau: tính
bền cơ lý, tính bền nhiệt, tính bền hóa học, thành phần và cấu trúc vật liệu, giá
thành và mức độ khan hiếm của vật liệu. Cần biết chính xác điều kiện làm việc,
nhiệt độ, áp xuất, nồng độ của các chất ô nhiễm để quyết định khả năng ứng dụng
vật liệu này hay vật liệu khác.
Với đặc điểm trong khí thải có tính ăn mòn cao, và chịu được môi trường
nhiệt độ cao, việc lựa chọn vật liệu chế tạo hệ thống xử lý khí thải cũng như đường
ống thu gom khí cần được cân nhắc kỹ lưỡng.
Do phải chịu tác dụng hoá học với khí thải dựa vào tài liệu “Sổ tay quá trình
và thiết bị công nghệ hóa chất” TS. Trần Xoa et al. [16]. Vật liệu chế tạo tháp hấp
thụ và các đường ống dẫn khí được chọn là thép hợp kim đặc biệt thuộc nhóm thép
không gỉ, bền nhiệt và chịu nhiệt, chúng có tính chống ăn mòn cao trong điều kiện
làm việc của thiết bị.
Vật liệu được lựa chọn để xây dựng thiết bị hấp thụ là loại thép không gỉ có
ký hiệu X18H10T ( C < 0,1%, Cr 18%, Ni 10%, Ti 1 – 1,5%).
59
Thiết bị phụ trợ
Quạt hút được thiết kế bằng vật liệu: SUS 316 dày 1,2mm. Quạt được đặt
trước tháp hấp thụ nên khả năng ăn mòn từ khí thải rất cao.
Bể chứa dung dịch hấp thụ được thiết kế bằng vật liệu bêtông cốt thép, lớp
ngoài bọc thêm cao su dùng lót 1976-M. Ống dẫn dung dịch hấp thụ bằng vật liệu
nhựa PVC, dày 14mm.
Lớp tách lỏng thường được đặt ở phía trên cùng của tháp, được sử dụng để
giữ giọt sương bị cuốn theo khí đã xử lý ra ngoài, để đảm bảo hiệu quả của thiết bị
xử lý. Được sử dụng bằng vật liệu sợi phôi Inox. Thông thường ở Việt Nam thường
dùng các loại vật liệu cho lớp tách lỏng như nhựa, gốm sứ, kim loại. Phân tích so
sánh ưu và nhược điểm của từng loại vật liệu thì hiệu quả xử lý của phôi inox là cao
nhất. Khối lượng nhẹ, có độ xốp cao không tạo trở lực cho tháp, hiệu quả lưu giữ cao đến 98%. Kích thước sợi 0,19mm; diện tích bề mặt 484 m2/m3; độ xốp 0,977;
cấu trúc hình đĩa lưới khối, trung bình bề dày 100mm sẽ có 32 vòng sợi được ghép.
Chọn vật liệu đệm là vòng sứ được giữ cố định. Lớp đệm có chiều cao ngang với chiều cao vật liệu, tức là chỉ sử dụng 1 lớp đệm với kích thước: 50 x 50 x 5mm.
Dùng máng hút inox đặt dọc theo bể tẩy rỉ có tiết diện lớn để thu hơi và mù
axit bốc lên. Máng được nối với quạt hút có công suất lớn bằng hệ thống dẫn khí.
Hệ thống hút khí bể mạ kẽm nóng: dùng máng (thép đen) cao 0,8m đặt dọc theo bể.
Ống khói bao gồm ống dẫn khí thải, chiều dài ống dẫn khí trong ống khói lần lượt là
70m, 50m và 30m, bề dày thành ống là 4mm. Bên ngoài ống dẫn khí có xây ống trụ
bằng bê tông cốt thép, bề dày 200mm. Đường kính chân ống khói là 8m, đường
kính miệng ống khói 2m.
3.3. Đề xuất công nghệ thích hợp để xử lý khí thải
Hiện trạng của Hệ thống xử lý khí thải cũ đã bị xuống cấp, thường xuyên không
đảm bảo hoạt động xử lý. Công ty sẽ tiến hành cải tạo lại hệ thống cũ, và tiến hành
xây dựng một hệ thống xử lý mới cho tất cả các nguồn phát sinh ô nhiễm khí thải
khác. Để đảm bảo các hoạt động môi trường không khí đều đạt quy chuẩn cho phép
60
của nhà nước, không làm ô nhiễm môi trường không khí xung quanh, đồng thời tạo
ra các sản phẩm thân thiệt với môi trường.
Trong tương lai nhà máy sẽ có 1 bước thay đổi nhỏ trong quy trình công nghệ
sản xuất. Không thực hiện quá trình tẩy rỉ cho thép phôi bằng dung dịch HCl, tất cả
hoạt động của xử lý bề mặt sẽ sử dụng 1 dung dịch NaOH. Mục đích để hạn chế sự
phát sinh ô nhiễm môi trường không khí, đặc biệt giảm sự ảnh hưởng của hóa chất
chứa gốc Cl tới sức khỏe người lao động.
3.3.1. Cải tiến hệ thống xử lý khí thải cho nguồn (A)
Công nghệ xử lý khí thải đang vận hành có lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm đo đạc hiện tại 9000 m3/giờ, nhiệt độ khí thải 115oC. Khí thải được xuất phát
từ 3 nguồn chính là hơi từ bể tẩy rửa, bể tẩy rỉ và từ chảo mạ. Công nghệ đang sử
dụng hiện tại đã đảm bảo khí thải sau xử lý đạt được quy chuẩn QCVN
19:2009/BTNMT. Đề xuất công ty sử dụng công nghệ xử lý khí thải đang sử dụng,
với các cải tiến:
Tôn trước khi đi vào mạ kẽm được xử lý bề mặt bằng dd NaOH và axit HCl,
quá trình này được tăng hiệu quả bằng việc gia nhiệt. Hơi phát sinh từ công đoạn
trên được thu gom bằng hệ thống chụp hút và đường dẫn. Hai dòng thải hơi acid và
hơi kiềm được thu gom về chung trên một đường ống sẽ tự trung hòa lẫn nhau một
phần. Hơi bốc lên từ chảo kẽm, được gom bằng hệ thống chụp hút phía trên chảo
kẽm, sau đó cũng được dẫn đấu nối về ống trung tâm.
Sử dụng quạt hút khí thải với lưu lương khí 9000 m3/h chọn loại quạt hút ly
tâm có công xuất từ 15HP đường kính cánh 520 mm, cột áp 300 mmH2O.
Sử dụng thêm lớp tách lỏng sử dụng vật liệu là phôi inox, các chất phản ứng
sau khi khí thải được tiếp xúc với dung dịch hấp thụ sẽ được giữ lại. Đường kính
ống khói hiện tại là 0,78m và chiều cao là 50m. Ta chọn lớp tách ẩm dày 100mm.
Xử lý bằng phương pháp hấp thụ với dd hấp thụ NaOH. Thiết bị xử lý khí
theo kiểu tháp phun rỗng theo nguyên lý xoáy và ướt. Chất cần xử lý như NH4Cl tan
61
vô hạn trong nước nên giải pháp này đảm bảo chất lượng xử lý, các oxit Zn và các
hợp chất của kẽm (thường dạng hạt/bụi) sẽ được giữ lại, và lắng lại trong bể chứa,
dòng khí sạch sẽ được thải ra môi trường qua ống khói.
3.3.2. Đề xuất công nghệ xử lý khí thải lò cấp nhiệt nguồn (B)
Khí thải lò cấp nhiệt có lưu lượng 10300m3/giờ và nhiệt độ 573oC. Kết quả
phân tích cho thấy 2 chỉ tiêu bụi và SO2 quá cao vượt quy chuẩn, đề xuất sử dụng
phương pháp có hiệu quả cao và cân nhắc về lợi ích kinh tế. Bụi ở đây là loại bụi
không cần thu hồi, công nghệ xử lý có hiệu xuất khoảng 80-90% là khí thải đầu ra đạt
quy chuẩn. Sử dụng phương pháp hấp thụ để xử lý. Dạng tháp hấp thụ này quạt hút
khí được lắp đặt sau tháp hấp thụ. Đây là dạng tháp hay sử dụng nhất tại Việt Nam.
Vấn đề đầu tiên cần được giải quyết đó là nhiệt độ khí thải phải được hạ xuống 200oC thì mới sử dụng được phương pháp hấp thụ. Nhiệt độ quá cao trước
khi tiến hành xử lý sẽ qua bộ trao đổi nhiệt bằng khí hoặc nước, để hạ nhiệt độ khí
thải. Dùng nước trao đổi nhiệt, tận dụng nước cấp cho bể tẩy bề mặt. Dùng khí trao
đổi nhiệt tận dụng để hâm nóng dầu trước khi đốt.
Khí thải được hút qua tháp hấp thụ, tưới bằng dung dịch Na2CO3. Đối với
dòng khí này do yêu cầu hiệu suất xử lý đạt 95% và trong hỗn hợp khí chứa thành
phần ô nhiễm chính là bụi, SO2, NOx, CO nên dung dịch hấp thụ được chọn dung
dịch Na2CO3. Trong tháp, dung dịch hấp thụ phân tán vào thể tích tháp nhờ bơm,
khí thải đi vào tháp từ phía dưới lên. Trong quá trình tiếp xúc, chất thải tro bụi và
chất ô nhiễm chính tương tác với dung dịch sẽ được tách khỏi dòng khí, rơi xuống
đáy tháp và được xả vào bể chuẩn bị chất hấp thụ.
Dung dịch hấp thụ tuần hoàn trong hệ thống nhờ bơm. Hóa chấy này sẽ được
bổ sung liên tục vào bể chứa bù lại phần nước bay hơi và kiềm đã phản ứng. Chu kỳ
bổ sung dựa vào pH của dung dịch, thông thường pH để kiểm soát bể từ 9 - 11.
Khí thải sau khi đã xử lý được dẫn qua bộ tách lỏng để giữ lại các chất ô nhiễm ở
dạng giọt sương trước khi qua quạt hút thải ra môi trường qua ống khói 30m. Theo
phương pháp này, SO2 được xử lý đạt hiệu quả đến 85%.
62
6
5
2
1
3
Khí thải
Na2CO3
4
Cặn
Hình 3.1: Sơ đồ công nghệ xử lý khí thải lò cấp nhiệt
1. Bộ trao đổi nhiệt; 2. Tháp hấp thụ; 3. Bơm hút; 4. Bể chứa dung dịch kiềm;
5. Quạt hút; 6. Ống khói.
3.3.3. Đề xuất hệ thống xử lý khí thải nguồn (C)
Từ kết quả tổng hợp ở Bảng 3.1 cho thấy lưu lượng và nồng độ các chất ô
nhiễm có giá trị cao hơn quy chuẩn cho phép nhiều lần. Với lưu lượng là 19300 m3/giờ, bụi= 638 mg/Nm3 gấp 3,19 lần quy chuẩn, SO2 = 3389 mg/Nm3 gấp 6,8 lần, NOx = 957 mg/Nm3 gấp 1,06 lần, ngoài ra các giá trị như CO, NH3, H2S, Zn, HCl tuy chưa vượt quy chuẩn nhưng vẫn phải xử lý để không làm ảnh hưởng đến môi
trường xung quanh khu vực.
Khí thải được thu từ 3 nguồn với 3 chụp hút và đường ống thu gom riêng.
Khí thải từ chảo kẽm và lò cấp nhiệt sẽ được thu gom chung qua Cyclon, đường
ống hút khí từ bể tẩy rửa sẽ được bắt vào đường ống khí thải sau Cyclon và vào
tháp hấp thụ. Do tính chất ẩm, khí thải ở 2 bể tẩy bề mặt sẽ làm cho Cyclon giảm
hiệu quả xử lý.
Nhiệt độ khí thải đã được trung hòa khoảng 350oC. Nhiệt độ giảm xuống khoảng 200oC và xử lý được hàm lượng bụi trước, khí thải sẽ được lọc bụi bằng
63
Cyclon khô dạng lỗi xoắn, có thể làm việc với khí thải nhiệt độ cao và lọc được loại
bụi có kích thước lớn hơn 5µm. Dòng khí thải được đưa vào theo ống hút dạng khối
chữ nhật được lắp tiếp tuyến với thân Cyclon, khí chuyển động trong thân hình trụ
có hình xoắn ốc xuống đáy, dưới tác dụng của lực ly tâm văng vào thành cyclone,
mất động năng rơi xuống phễu chứa. Dòng khí tiếp tục được đưa lên phía trên qua
ống trung tâm.
Sau đó dùng phương pháp hấp thụ kiểu phun có thêm lớp vật liệu đệm bằng
vòng sứ được xếp cố định, mục đích tăng thời gian tiếp xúc giữa dung dịch hấp thụ
và chất ô nhiễm, dung dịch hấp thụ là Na2CO3 loại bỏ các chất ô nhiễm khác. Quạt
Khí sạch Khí saïch
5
6
2
1
Khí thải tẩy bề mặt
3
Khí thải chảo mạ + lò cấp nhiệt
Na2CO3 Na CO
4
Cặn
Hình 3.2: Sơ đồ công nghệ xử lý khí thải
hút khí thải được lắp sau tháp hấp thụ.
1. Cyclon khô; 2. Tháp hấp thụ; 3. Bơm hút; 4. Bể chứa dung dịch kiềm;
5. Quạt hút; 6. Ống khói.
Lợi ích của quá trình xử lý khí thải chung cho các nguồn ô nhiễm khí thải là có thể giảm được nhiệt độ khí thải ở 573oC xuống còn 344oC, giảm được diện tích đất
xây dựng hệ thống. Nhược điểm của hệ thống gây ra tổn thất áp lực lớn phải sử
64
dụng quạt hút công xuất lớn, tính chất khí thải ở 2 nguồn khác nhau, khó kiểm soát
được lưu lượng khí thải.
3.4. Tính toán công nghệ xử lý
3.4.1. Bộ trao đổi nhiệt ống chùm
Hiệu suất xử lý SO2 phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ của khí thải, để quá trình hấp thụ đạt trên 95% thì yêu cầu nhiệt độ khí thải phải nhỏ hơn 200oC. Trong thiết bị
trao đổi nhiệt ống chùm, ta chọn tác nhân làm nguội khí là không khí sạch để tận
dụng nguồn nhiệt của khí thải cung cấp không khí nóng cho buồng đốt của lò cấp
nhiệt. Khí thải đi trong ống để hạn chế tổn thất nhiệt ra môi trường, không khí sạch
chuyển động cắt ngang bên ngoài ống. vì thiết bị làm việc ở nhiệt độ cao, nên ta
chọn ống trao đổi nhiệt làm bằng thép Crom Mangan có hệ số dẫn nhiệt λ = 22 W/m2K, có đường kính ống d2/d1 = 53/50 mm, trong đó d2, d1 lần lượt là đường
kính ngoài và đường kính trong của ống.
- Lưu lượng khí vào: 10300 m3/h. - Tổng diện tích trao đổi nhiệt: 397 m2
- Số ống trao đổi nhiệt: 397 ống
- Chiều dài của 1 ống: 9,4 m
- Đường kính trong của thiết bị: 1,5m
3.4.2. Cyclon khô
Chọn Cyclon để xử lý bụi vì thiết bị này có chế tạo đơn giản, giá thành rẻ, năng xuất xử lý cao, có thể làm việc ở nhiệt độ khí thải cao đến 500oC, khí thải có tính ăn
mòn cao.
- Vận tốc khí vào cyclon: v = 20 m/s - Lưu lượng khí thải: Q = 19300 m3/s
- Đường kính ống khái thải vào bằng đường kính ống ra D = 0,83 m
- Đường kính ống đứng: Dđ = 0,4 m
- Chiều cao ống vỏ: L1 = 1,66m = 1,7m
65
- Chiều cao phần nón: L2 = 1,7m
- Chiều cao cửa vào: H = 0,4m
- Chiều rộng cửa vào: B = 0,2m
- Chiều cao ống ra: L3 = 0,3m
3.4.3. Tháp hấp thụ
3.4.3.1. Nguồn (A)
Số liệu thiết kế hệ thống xử lý khí thải hiện tại của công ty.
- Đường kính vùng xử lý: D = 3,6m
- Chiều cao vùng xử lý: H = 2,9m
- Đường kính ống khói :d = 780mm
- Chiều cao ống khói: h = 50m
- Đường ống khí thải: 700mm - Dung dịch NaOH tiêu hao là 0,8 – 1,0 lít/m3 khí thải. Sử dụng quạt hút khí thải có công xuất, với lưu lương khí 9000 m3/h chọn loại
quạt hút ly tâm có công xuất từ 15HP đường kính cánh 520mm, cột áp 300mmH2O.
3.4.3.2. Nguồn (B)
- Dung tích sử dụng trong quá trình hấp thụ là huyền phù CaCO3, với tỷ lệ về
khối lượng (R/L = 1/10)