Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ BỞI SO2

Không khí là một thành phần môi trường quan trọng, có ý nghĩa sống còn để duy trì sự sống trên Trái đất. Một người có thể sống nhiều ngày mà không cần thức ăn, một vài ngày không cần nước uống nhưng nếu thiếu không khí, con người sẽ chết trong vòng chỉ vài phút. Sự thay đổi môi trường không khí không những sẽ tác động đến sức khỏe, sự sống của con người, các sinh vật mà còn ảnh hưởng đến sự phát triển kinh tế và xã hội.

LỜI MỞ ĐẦU Không khí thành phần môi trường quan trọng, có ý nghĩa sống để trì sống Trái đất Một người sống nhiều ngày mà không cần thức ăn, vài ngày không cần nước uống thiếu không khí, người chết vòng vài phút Sự thay đổi môi trường không khí tác động đến sức khỏe, sống người, sinh vật mà ảnh hưởng đến phát triển kinh tế xã hội Xã hội ngày phát triển, nhà máy công nghiệp ngày nhiều, khu đô thị hóa ngày phát triển với quy mô lớn môi trường nói chung môi trường không khí nói riêng ngày bị ô nhiễm Vấn đề ô nhiễm không khí vấn đề giới không riêng quốc gia Ở Việt Nam, công nghiệp hóa, đô thị hoá phát triển với quy mô dân số đô thị ngày cao, tốc độ gia tăng phương tiện cá nhân ngày lớn, với phát triển sở hạ tầng, hoạt động khai thác khoáng sản, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp làng nghề đẩy mạnh thiếu bền vững, chưa có quy hoạch bảo vệ môi trường mối đe doạ môi trường Trong lượng SO2 người thải môi trường không khí ngày gia tăng nguyên nhân chủ yếu từ hoạt động công nghiệp TỔNG QUAN 1.1 Lưu huỳnh dioxit môi trường không khí - - 1.1.1 Khí Khí bầu không khí bao quanh trái đất, có chiều dày vào khoảng 120-140 km lên cao không khí loãng Có thể chia khí làm tầng theo chiều cao: • Tầng đối lưu có chiều cao khoảng 10-12 km, giới hạn phạm vi tượng thời tiết mây, mưa, bão, gió … • Tầng bình lưu nằm tầng đối lưu, có giới hạn độ cao khoảng 12-50 km, tập trung chủ yếu khí Ozone • Tầng trung gian nằm tầng bình lưu giới hạn độ cao khoảng 50-85 km, nhiệt độ giảm độ cao tăng • Tầng nhiệt nằm độ cao 85 km đến khoảng 700-800 km, nhiệt độ tang độ cao tăng Không khí thường chứa 1-3% thể tích nước Loại khí N2 O2 Ar2 CO2 CH4 NO2 O3 Vv… Nồng độ ppm 780.840 209.460 9.340 330 1.2 0.02 0.01-0.04 - % ~78 ~21 Nồng độ số chất không khí khô lớp sát bề mặt trái đất - - 1.1.2 Ô nhiễm không khí Ô nhiễm không khí thay đổi thành phần không khí mà có xu hướng có hại cho đời sống người, động vật, thực vật tài sản: • Thay đổi thành phần không khí (định tính, định lượng) • Mức độ thay đổi đủ lớn • Thời gian thay đổi đủ dài  Ô nhiễm không khí Ô nhiễm không khí chủ yếu xảy tầng đối lưu 1.1.3 SO2 - Lưu huỳnh dioxit Lưu huỳnh dioxit hợp chất hóa học với công thức SO2 Là sản phẩm trình đốt nhiên liệu than, dầu Đây chất góp phần gây lắng đọng axit Thời gian tồn môi trường từ 20 phút đến ngày - SO2 sản phẩm đốt cháy hợp chất lưu huỳnh SO2 thường mô tả "mùi hôi lưu huỳnh bị đốt cháy" S + O2 (to) > SO2 - SO2 khí vô không màu, mùi kích thích mạnh, nặng không khí = - - ≈ 2.2 SO2 dễ hòa tan nước (ở điều kiện bình thường 20ºC, thể tích nước hòa tan 40 thể tích SO2) Khi hòa tan nước tạo thành dung dịch sunfurơ tồn dạng: chủ yếu SO2.nH2O phần nhỏ H2SO3 • SO2 + nH2O = SO2.nH2O • SO2 + H2O = H2SO3 SO2 có điểm nóng chảy -72.4ºC điểm sôi -10ºC 1.2 Hiện trạng phát thải SO2 giới Việt Nsm 1.2.1 Phát thải SO2 giới Hiện giới, SO2 phát sinh từ nhiều nguồn khác chủ yếu hoạt động người mà cụ thể từ giao thông ngành công nghiệp Nguồn gốc phát thải SO2 nước thành viên EEA (Khu vực kinh tế châu Âu European Economic Area) - số liệu năm 2010 - Các nước thành viên EEA có hành động để giảm thiểu phát thải khí SO2 năm gần đưa mục tiêu năm tới X u hướng phát thải SO2 (các nước thành viên EEA, 27 nước thành viên EU) - Ở nước phát triển (ví dụ Hoa Kỳ) nước phát triển (như Trung Quốc), ngành công nghiệp nhà máy điện phát thải SO2 nhiều lĩnh vực giao thông phát thải SO2 Phát thải SO2 lĩnh vực Trung Quốc Hoa Kỳ Khu vực - Giao thông Công nghiệp Sản xuất điện Các lĩnh vực khác - Trung Quốc 3% 85% - 12% 1.2.2 Phát thải SO2 Việt Nam Hoa Kỳ - 5% 26% 67% 2% Hiện Việt Nam, tốc độ đô thị hoá diễn nhanh, mạnh gây gia tăng nguồn gây ô nhiễm không khí, phát thải lượng lớn khí SO2 vào môi trường gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng môi trường không khí Nhìn chung ô nhiễm không khí Việt Nam thường tập trung chủ yếu số thành phố lớn khu công nghiệp Các thành phố lớn khu công nghiệp Việt Nam so với nhiều nước giới quy mô tầm cỡ chưa tình trạng ô nhiễm môi trường nói chung ô nhiễm môi trường không khí nói riêng tương đối cao, có nơi ô nhiễm mức nghiêm trọng Theo tính toán tổng lượng khí SO2 từ nguồn thải Hà Nội năm 1996 7.000 tấn, đến năm 2003 tăng thêm 1.000 tấn, đến năm 2006 số 9.000 a Đô thị Môi trường không khí đô thị chịu ảnh hưởng tổng hợp từ nhiều nguồn thải Phát thải khí SO2 đô thị chủ yếu từ giao thông (đốt than dầu chứa lưu huỳnh ví dụ xe buýt) phần nhỏ từ sinh hoạt khu dân cư Theo kết quan trắc định kỳ, đo vào thời điểm định ngày giai đoạn từ 2008 – 2012 cho thấy nồng độ SO có xu hướng giảm hầu hết tỉnh thành toàn quốc So sánh đô thị cho thấy, tỉnh thành chịu tác động tổng hợp từ nhiều nguồn ô nhiễm, ví dụ tỉnh thành phát triển giao thông có ngành công nghiệp phát triển mạnh nồng độ khí SO môi trường không khí xung quanh thường cao Nồng độ SO2 nút giao thông thành phố Hà Nội cao tiêu chuẩn cho phép Theo tính toán tổng lượng khí SO2 từ nguồn thải Hà Nội năm 1996 7.000 tấn, đến năm 2003 tăng thêm 1.000 tấn, đến năm 2006 số 9.000 Diễn biến nồng độ SO2 trung bình năm không khí xung quanh số tuyến đường đô thị khu dân cư giai đoạn 2008 – 2012 Từ đồ thị thấy đô thị lớn có xu hướng bị ô nhiễm cao đô thị vừa nhỏ mức độ ô nhiễm trục giao thông thường cao so với khu dân cư từ - lần Diễn biến thông số SO2 trung bình tháng năm 2013 trạm quan trắc ven đường Kết quan trắc liên tục khí SO theo tháng vị trí cạnh trục giao thông năm 2013 nhìn chung thấp b Khu công nghiệp Nhìn chung, nồng độ SO2 xung quanh khu công nghiệp thấp Khi so sánh với QCVN 05:2013 trung bình 24 trung bình năm hầu hết điểm đo, nồng độ SO2 nằm ngưỡng cho phép Tại hầu hết khu công nghiệp tập trung khu vực Hà Nội, nồng độ SO2 dao động mức 0,05 - 0,11 mg/m3 thấp so với tiêu chuẩn cho phép (0,3mg/m 3) Tuy nhiên, số khu công nghiệp nồng độ SO2 cao tiêu chuẩn có thời điểm lên tới 20 mg/m3 Gần khu vực nhà máy nhiệt điện, nhà máy lọc dầu, lò đốt công nghiệp có công suất lớn, nồng độ SO2 tăng cao rõ rệt so với khu vực khác Năm 2010, nhiều vị trí xung quanh nhà máy lọc dầu Dung Quất, nồng độ SO đo vượt quy chuẩn cho phép, chí vượt 100% (Trung tâm Kỹ thuật quan trắc môi trường, Ban quản lý Khu kinh tế Dung Quất, 2010) Diễn biến nồng độ SO2 xung quanh số KCN địa bàn nước từ năm 2008 – 2012 Nồng độ khí SO2 đo xung quanh khu công nghiệp miền Bắc cao hẳn so với khu vực xung quanh khu công nghiệp tỉnh phía Nam Nguyên nhân loại hình sản xuất công nghiệp khu vực miền Bắc miền Nam khác Nếu miền Bắc tập trung nhiều nhà máy nhiệt điện, sản xuất thép, xi măng,… sử dụng nhiều nguyên liệu hóa thạch, tiêu tốn nhiều lượng công nghệ sản xuất lạc hậu miền Nam loại hình sản xuất hóa chất, điện tử, dệt may lại phát triển c Làng nghề Cùng với đời khu, cụm, điểm công nghiệp, làng nghề thủ công truyền thống có phục hồi phát triển mạnh mẽ Việc phát triển làng nghề có vai trò quan trọng phát triển kinh tế - xã hội giải việc làm địa phương Tuy nhiên, hậu môi trường hoạt động sản xuất làng nghề đưa lại đáng lo ngại Tình trạng ô nhiễm không khí làng nghề không giảm, mà có xu hướng gia tăng theo thời gian, chủ yếu nhiên liệu sử dụng làng nghề than (phổ biến than chất lượng thấp), sử dụng nguyên vật liệu hóa chất dây chuyền công nghệ sản xuất Nồng độ TSP số làng nghề Hà Nội năm 2010 Nồng độ SO2 làng nghề tái chế nhựa, đúc đồng tương đối cao, vượt nhiều lần giới hạn cho phép Một số kết quan trắc môi trường không khí làng nghề Hà Nội - - Kết đo đạc không khí năm 2009 làng nghề sản xuất hàng mỹ nghệ cho thấy hàm lượng SO2 làng nghề sơn mài Hạ Thái lược sừng Thụy Ứng (Thường Tín) vượt quy chuẩn 1,3 - 1,6 lần Làng nghề lương thực thực phẩm Yên Viên làng nghề chế biến biến nông sản thực phẩm Dương Liễu thời điểm quan trắc có tiêu SO2 vượt 1,4 - 1,8 lần d Nông thôn Chất lượng môi trường không khí khu vực nông thôn tốt, nhiều vùng chưa có dấu hiệu ô nhiễm Nồng độ chất ô nhiễm hầu hết nằm ngưỡng cho phép theo QCVN 05:2013 Môi trường không khí chủ yếu bị tác động cục hoạt động sản xuất làng nghề, hoạt động sản xuất, xây dựng nhỏ lẻ, đốt rơm rạ sau vụ mùa, từ hoạt động đốt rác thải, đun nấu bị ảnh hưởng từ hoạt động khu, cụm công nghiệp lân cận Chất lượng khu vực nông thôn bị ảnh hưởng từ việc sử dụng phân bón, thuốc bảo vệ thực vật tràn lan, không liều lượng gây phát tán lượng hóa chất độc hại vào không khí Tại số tuyến đường nội thị, thị trấn, địa điểm dân cư nâng cấp, hoàn chỉnh mật độ tham gia giao thông lớn làm gia tăng nồng độ SO2 số chất bụi, tiếng ồn, NO 2, … không khí Tại số địa phương, chất lượng không khí điểm ven đô thị, điểm gần khu vực nông thôn tốt có xu hướng gia tăng mức độ ô nhiễm TÁC HẠI CỦA SO2 - Khí SO2 chất khí ô nhiễm điển hình SO2 có khả hòa tan nước cao khí gây ô nhiễm khác nên dễ phản ứng với quan hô hấp người động vật - Độc tính chung SO2 thể rối loạn chuyển hóa protein đường, - thiếu vitamin B C, ức chế enzyme oxydaza - Khi hàm lượng thấp, SO2 làm sưng niêm mạc Khi liều lượng cao ( > 0,5 mg/m 3) SO2 gây tức thở, ho, viêm loét đường hô hấp Nếu hít phải SO nồng độ cao gây tử vong - Khí SO2 khí độc hại không sức khỏe người, động thực vật mà tác động lên vật liệu xây dựng, công trình kiến trúc,làm thiệt hại mùa màng, nhiễm độc trồng SO2 xâm nhập vào thể người qua quan hô hấp quan tiêu hóa sau hòa tan nước bột Và cuối chúng xâm nhập vào hệ tuần hoàn Khi tiếp xúc với bụi, SO tạo hạt axit nhỏ, hạt xâm nhập vào các tuyến huyết mạch kích thước chúng nhỏ – µm SO xâm nhập vào thể người qua da gây chuyển đổi hóa học, kết hàm lượng kiềm máu giảm, ammoniac bị thoát qua đường tiểu có ảnh hưởng đến tuyến nước bột Hầu hết dân cư sống quanh khu vực nhà máy khu công nghiệp có nồng độ SO2 mắc bệnh đường hô hấp - Khí SO2 khí gặp chất oxy hóa tác động nhiệt độ, ánh sáng chúng chuyển thành SO3 Khi gặp nước SO3 + H2O  H2SO4 nguyên nhân gây nên mưa axit gây thiệt hại lớn, ảnh hưởng xấu đến phát triển thực vật Khi tiếp xúc với môi trường có chứa hàm lượng SO từ – ppm vài có - thể gây thương tổn Đối với loại thực vật nhạy cảm nấm, địa y, hàm lượng 0,15 – 0,3 ppm gây độc tính cấp Sự có mặt SO2 không khí ẩm tác nhân gây ăn mòn kim loại, bê tông công trình kiến trúc SO làm hư hỏng, làm thay đổi tính vật lý, làm thay đổi màu sắc vật liệu xây dựng đá vôi đá hoa cương, đá cẩm thạch, phá hoại tác phẩm điêu khắc, tượng đài Sắt, thép kim loại khác môi trường khí ẩm, nóng bị nhiễm SO2 bị han gỉ nhanh SO2 làm hư hỏng giảm tuổi thọ sản phẩm vải, nylon, tơ nhân tạo, đồ da giấy… Phạm vi nồng độ gây độc triệu chứng biểu nhiễm khí SO2: Nồng độ SO2 khí SO2 0,0008 – 0,013 0,020 – 0,030 Tác hại gây độc Có thể ngửi thấy mùi Có kích thích cổ họng 0,05 Kích thích mạnh cổ họng gây ho 0,130 – 0,260 Chịu đựng khoảng 0,5 đến 1,000 – 1,200 Trong thời gian ngắn gây nhiễm độc nặng 2.1 Đối với sức khỏe người - SO2 chất có tính kích thích, nồng độ định gây co giật trơn khí quản Ở nồng độ lớn gây tăng tiết dịch niêm mạc đường khí quản Khi tiếp xúc với mắt, chúng tạo thành axit - SO2 xâm nhập vào thể người qua quan hô hấp quan tiêu hóa sau hòa tan nước bọt Cuối cùng, chúng xâm nhập vào hệ tuần hoàn - Khi tiếp xúc với bụi, SO2 tạo hạt axit nhỏ có khả xâm nhập vào huyết mạch kích thước chúng nhỏ 2-3 μm - SO2 xâm nhập vào thể qua da gây chuyển đổi hóa học Kết hàm lượng kiềm máu giảm, ammoniac bị thoát qua đường tiểu có ảnh hưởng đến tuyến nước bọt - Trong máu, SO2 tham gia nhiều phản ứng hóa học, gây rối loạn chuyển hóa đường protein, gây thiếu vitamin B C, ức chế enzyme oxydaza, tạo methemoglobine để chuyển Fe2+ (hòa tan) thành Fe3+ (kết tủa) gây tắc nghẽn mạch máu làm giảm khả vận chuyển oxy hồng cầu, gây co hẹp dây quản, khó thở 10 - Bên cạnh đó, Chính phủ Mỹ Canada đặt tiêu chuẩn khí thải tàu biển cỡ lớn Theo từ năm 2015, tàu biển phải giảm 96% lượng SO2 so với Tương tự, tàu biển đóng sau năm 2016 phải cắt giảm 80% lượng khí thải NO - Quy định tài nguyên môi trường nồng độ khí thải số ngành công nghiệp Tên nguồn thải Đơn vị Khí thải ngành công nghiệp Lò đốt chất thải công nghiệp Nhà máy nhiệt điện mg/Nm Giá trị C mg/Nm3 mg/Nm3 A 1500 B 500 300 1500 250 Dầu 500 Than 500 Khí 300 A : Cột A quy định nồng độ C bụi chất vô làm sở tính nồng độ tối đa cho phép khí thải công nghiệp sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ công nghiệp hoạt động trước ngày 16 tháng 01 năm 2007 với thời gian áp dụng đến ngày 31 tháng 12 năm 2014 B: Cột B quy định nồng độ C bụi chất vô làm sở tính giá trị tối đa cho phép khí thải công nghiệp đối với: + Các sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ công nghiệp hoạt động kể từ ngày 16 tháng 01 năm 2007; + Tất sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ công nghiệp với thời gian áp dụng kể từ ngày 01 tháng 01 năm 2015 4.2 Giải pháp kỹ thuật 4.2.1 Giải thiểu từ nguồn - Thay nguyên liệu, nhiên liệu loại có chất độc hại thay dầu F.O có hàm lượng lưu huỳnh cao chất đốt gas - Tái sử dụng khí thải đến chừng mực dùng lại khí hệ thống vận chuyển khí ép; tận dụng khí thải nhà máy nhiệt điện để sản xuất thạch cao, CaCO3… - Làm kín công đoạn, thiết bị phát sinh khí độc để kiểm soát dễ dàng, không để bụi, khí độc lan tràn vào môi trường khí 4.2.2 Giải pháp công nghệ 4.2.2.1 Phương pháp ướt 15 Hấp thụ SO2 nước Hấp thu nước phương pháp đơn giản áp dụng sớm để loại bỏ khí SO2 khí thải, khói từ loại lò công nghiệp Quá trình xảy theo phản ứng: SO2 + H2O ↔ H+ + HSO3− Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 nước gồm giai đoạn: - Hấp thụ SO2 cách phun nước vào dòng khí thải cho khí thải qua lớp vật liệu đệm ( vật liệu rỗng ) cod tưới nước – scrubơ - Giải thoát khí SO2 khỏi chất hấp thụ để thu hồi SO2 (nếu cần) nước Mức độ hòa tan khí SO2 nước giảm nhiệt độ nước tăng cao, nhiệt độ nước cất vào hệ thống hấp thụ khí SO2 phải đủ thấp Còn để giải thoát khí SO2 khỏi nước nhiệt độ nước phải cao Cụ thể 1000C SO2 bốc cách hoàn toàn khí thoát có lẫn nước Bằng phương pháp ngưng tụ người ta thu khí SO2 với độ đậm đặc ≈ 100% để dùng vào mục đích sản xuất axit sunfuric Lượng nước thực tế phải lớn so với lượng nước lý thuyết nước sau khỏi thiết bị hấp thụ đạt tới mức bão hòa khí SO2 Để giải hấp thụ cần phải đun nóng lượng nước lớn tức phải có nguồn cấp nhiệt công suất lớn Ngoài ra, để sử dụng lại nước cho trình hấp thụ phải làm nguội nước xuống gần 10 0C – tức phải cần đến nguồn cấp lạnh Đây vấn đề không đơn giản tốn Từ vấn đề phương pháp hấp thụ khí SO2 nước áp dụng khi: + + + + Nồng độ ban đầu khí SO2 khí thải tương đối cao Có sẵn nguồn cấp nhiệt (hơi nước) với giá rẻ Có sẵn nguồn nước lạnh Có thể xả nước có chứa nhiều axit song ngòi 16 + Có thể xả nước có chứa nhiều axit sông Sơ đồ xử lý khí SO2 nước 1- tháp hấp thu; - tháp giải thoát khí SO2 ; - thiết bị ngưng tụ 4,5 - thiết bị trao đổi nhiệt; – bơm  Trường hợp khí thải giàu SO2 công đoạn nấu quặng sunfua kim loại công nghiệp luyện kim (nồng độ SO2 khí thải đạt ÷ 12%) Người ta xử lý nước kết hợp vơi trình oxy hóa SO2 chất xúc tác vanadi (V)  Quá trình thực thành hai giai đoạn: • Khí SO2 kết hợp với oxy nhờ có mặt chất xúc tác vanadi để biến thành anhidrit sunfuric (SO3), phản ứng có tỏa nhiệt xảy mạnh nhiệt độ thấp, cần thực trình qua nhiều tầng xúc tác, sau tầng làm nguội • Dùng nước tưới scruber để anhidrit sunfuric kết hợp với nước tạo thành axit sunfuric (H2SO4) 17 Sơ đồ xử lý khí SO2 nước kết hợp oxy hóa chất xúc tác 1-xiclon; 2-tháp oxy hóa nhiều tầng xúc tác; 3-thiết bị làm nguội; 4-scrubơ rửa khí Xử lý khí SO2 đá vôi (CaCO3) vôi nung (CaO) - Xử lý SO2 sữa vôi phương pháp áp dụng rộng rãi công nghiệ hiệu xử lý cao, nguyên liệu rẻ tiền có sẵn nơi Khí SO2 thu hồi tháp rữa sữa vôi, sữa vôi có tác dụng với SO2 theo phản ứng: SO2 + Ca(OH)2 = CaSO3 + H2O • Sơ đồ công nghệ 18 Sơ đồ xử lý SO2 sữa vôi 1-scrubo; 2-bộ phận tách tinh thể; 3- lọc chân không; 4;5- máy bơm; 6- thùng hòa trộn dung dịch hấp thụ (sữa vôi - dạng huyền phù); 7- máy đập; 8- máy nghiền đá vôi Khói thải sau lọc tro bụi vào scubơ 1,trong xảy trình hấp thụ khí SO2 dung dịch sữa vôi tưới lớp đệm vật liệu rỗng.Nước chua (chứa axit) chảy từ scubơ bổ sung thường xuyên sữa vôi mới.Trong nước chảy từ scubơ có chứa nhiều sufit canxi sunfat dạng tinh thể:CaSO3x0,5 H2O,CaSO4 x2H2O tro bụi sót lại sau lọc tro bụi,do cần tách cách tinh thể nói khỏi dung dịch phận tách tinh thể 2.Thiết bị số bình rỗng cho phép dung dịch lưu lại thời gian đủ để hình thành tinh thể sunfit sunfat canxi Sau phận tách tinh thể 2,dung dịch phần vào tưới cho scubơ,phần lại qua bình lọc chân không 3,ở tinh thể giữ lại dạng cắn bùn thải ngoài.Đá vôi đập vụn nghiền thành bột thiết bị 7,8 cho vào thùng để pha trộn với dung dịch loãng chảy từ lọc chân không số với lượng nước bổ sung để dung dịch sữa vôi  Hệ thống xử lý khí SO2 với sản phẩm thu hồi thạch cao thương phẩm Sơ đồ công nghệ: 19 Sơ đồ xử lý SO2 sữa vôi thu hồi thạch cao 1; 3; 4- scrubo; 2- thiết bị làm nguội; 5- thùng chứa; 6- thùng cô đặc; 7thùng pha chế sữa vôi mới; 8- thùng chứa trung gian có khuấy; 9- thùng oxy hóa (sục không khí); 10- máy vắt khô ly tâm Phương pháp áp dụng Nhật Bản Với sản phẩm cuối thu thạch cao thuong phẩm - Nguyên lý: Khói thải đưa vào tháp làm nguội làm bụi scrubo sau qua cấp lọc thô xiclon công đoạn trước Khói thải làm nguộn đến nhiệt độ t= 600C, sau phần lớn vào tháp hấp thụ tưới dung dịch bisunfit – sunfat canxi mà dung duchj luôn bỏ sung sữa vôi Phần khói lại vào thiết bị làm nguội để hạ nhiệt độ xuống 400C vào scrubo tưới dung dịch bisunfit- sunfat lấy từ scrubo Dung dịch tưới cho scrubo 1; lấy từ bể chứa Nước thùng cô đặc đưa sang bể số để chuẩn bị sữa vôi Từ thùng chứa sữa cô đặc đưa sang thùng oxy hóa 9, trình oxy hóa diễn không khí thổi có áp Kết tinh thể thạch cao hình thành Tiếp theo, thạch cao loãng thùng đưa sang máy vắt khô ly tâm 10 để lọc thạch cao tinh chất CaSO4.0,5H2O Sản phẩm thạch cao có độ cao, cường độ chịu kéo đạt 17kG/cm2 Đây công nghệ 20 - Ưu điểm bật phương pháp công nghệ đơn giản, chi phí đầu tư ban đầu không lớn, chế tạo thiết bị vật liệu thông thường, không cần vật liệu chống axit không chiếm nhiều diện tích xây dựng Nhược điểm phương pháp sau thời gian vận hành hệ thống xuất cặn lớp đệm Bảo dưỡng cách tháo rửa đệm Phương pháp kiềm kép Để tránh tượng đóng cặn lớp đệm đáy tháp hấp thụ sử dụng sữa vôi để xử lý SO2 người ta nghĩ đến phương pháp kiềm kép Đó sử dụng NaOH có tính kiềm điều kiện làm việc tháp pH = 4-6 để tránh NaOH tác dụng với CO2 Khí thải Ca(OH)2 NaO H Thạch cao Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 phương pháp kiềm kép kết hợp thu hồi tạo sản phẩm thạch cao 1- Thiết bị trao đổi nhiệt; 2- Xiclon; 3- tháp đệm hấp thụ; 4- bể oxy hóa (thổi không khí có áp) kết hợp phản ứng tạo thạch cao; 5- bể lắng đứng; 6;9- bơm; 7- máy vắt khô ly tâm; 8- bể chứa NaOH 21 2Khí thải giảm nhiệt độ qua thiết bị trao đổi nhiệt (sử dụng nhiệt độ khói thải cao để hạ nhiệt độ dòng khí xuống 60-700C) tách bụi xiclon 2, phần khí thải lại tiếp tục vào tháp hấp thụ 3, xảy trình hấp thụ vật lý hóa học dung dịch NaOH SO2 Khí thoát ngoài, phần dung dịch tưới đưa xuống bể oxy hóa (thổi không khí có áp) kết hợp phản ứng tạo thạch cao Dung dịnh từ bể chứa NaOH CaSO4 (kết tủa-dạng huyền phù) lắng bể lắng đứng Phần lỏng chuyển đến bể chứa 8, Phần bùn bơm hút đến máy vắt khô ly tâm thu thạch cao có độ tinh khiết cao, nước đưa đến bể chứa Bơm hút dung dịch bể chứa cho trình hấp thụ tháp hấp thụ Ưu điểm phương pháp sử lý SO2 nồng độ cao, hiệu suất xử lý cao, sản phẩm thu hồi thạch cao thương phẩm Không đóng cặn đệm đáy tháp Nhược điểm phương pháp phải đầu tư trang thiết bị dung môi ban đầu lớn, áp dụng với sở sản xuất có quy mô lớn Khử SO2 dimetylanilin- Quá trình ASARCO (American Smelting and Refining Company) Qúa trình nghiên cứu áp dụng nhiều nhà máy luyện kim thuộc Bang Washington Mỹ Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 theo trình ASARCO 22 1– tháp hấp thụ; 2; 3; 5- bể chứa; 4; 7- bể phân ly; 6- thiết bị làm nguội; 8- tháp giải hấp thụ; 9- thùng ngưng tụ; 10- scrubo; 11- thiết bị cấp nhiệt (đun nóng); 12- bề mặt trao đổi nhiệt Khí thải sau lọc bụi giọi sương axit sunfuric lọc tĩnh điện scrubo đưa vào tháp hấp thụ xảy ba trình sau đây: 1- Hấp thụ khí SO2 dimethyl-anilin khan 2- Khử SO2 lại khí dung dịch natri cacbonat loãng để thu sunfit bisunfit natri dung cho giai đoạn 3- Hấp thụ dimethyl-anilin axit sunfuric loãng thu sunfat dimethylanilin Phần tháp hấp thụ chia thành tầng tưới dung dịch Lượng nhiệt tỏa trình hấp thụ SO2 dimethyl-anilin khử thiết bị làm nguội 6: dung dịch sau tưới tầng chảy làm nguội đưa xuống tưới cho tầng dưới; tầng tưới dung dịch tuần hoàn Dần dần chấp hấp thụ bị bão hòa khí SO2 màu thay đổi từ vàng nhạt sang đỏ thẫm Phần tháp hấp thụ gồm tầng tưới dung dịch natri cacbonat loãng Phần tháp chia thành 14 tầng dung axit sunfuric loãng để tưới Chất hấp thụ bão hòa từ tháp hấp thụ đun nóng bề mặt trao đổi nhiệt 12 nhờ lượng nhiệt thân chat hấp thụ hoàn nguyên từ tháp giải hấp thụ để tưới vào phần (phần bốc hơi) tháp Khí SO2, dimethyl-anilin nước bôc lên tháp đưa vào thùng ngưng tụ 9, nước dimethyl-anilin ngưng tụ lại, SO2 tiếp sang tháp rửa cuối số 10 để dung nước khử dimethyl-anilin tạo thành sunfit dimethyl-anilin nhờ có mặt SO2 Dung dịch hình thành với nước ngưng từ thùng ngưng tụ dung để tưới vào phần tháp Chất hấp thụ (dimethyl-anilin) hoàn nguyên với nước ngưng từ phía phần bốc làm nguội sơ bề mặt trao đổi nhiệt 12 tiếp tụcđược làm nguội sâu thiết bị vào bể phân ly 5, dimethyl-anilin tách khỏi nước chảy vào bể để tưới cho tháp hấp thụ Một phần nước tách từ thùng phân ly vào bể chứa dùng để tưới vào phần gọi phần hoàn nguyên tháp giải hấp thụ phục vụ cho việc hoàn nguyên dimethyl-anilin Phần nước lại với dung dịch hấp thụ chảy từ phần phần tháp hấp thụ vào bể chứa Dung dịch bể có chứa lượng nhỏ dimethyl-anilin dạng lơ lửng đưa vào bể phân ly dung dịch loãng số 7, sau phần nước chảy vào vể chứa chất lơ lửng đậm đặc tiếp bể phân ly Phần nước bể có chứa chất sau: - Axit sulfuric loãng dung dịch sunfat dimethyl-anilin từ phần tháp hấp thụ - Dung dịch natri cacbonat loãng có chứa sunfit bisunfit natri - Dung dịch sunfit dimethyl-anilin loãng từ phần bốc tháp hấp thụ Từ bể chứa nước dùng để tưới vào phần tháp giải hấp thụ Tại dòng nước, sunfit dimethyl-anilin phân giải thành dimethyl-anilin 23 khí SO2, chúng theo nước bốc lên Cũng đây, nhiệt độ hoàn nguyên, sunfat dimethyl-anilin tác dụng với sunfit bisunfit natri tạo thành dimethyl-anilin tự do, khí SO2 natri sunfat Hỗn hợp khí SO2, dimethyl-anilin nước bốc lên thoát khỏi tháp giải hấp thụ, dung dịch natri sunfat thải Ở phía phần bốc phần hoàn nguyên tháp dung dịch đun nóng đốt 11 Dung dịch thải không chứa dimethyl-anilin Độ pH dung dịch thải giữ mức 5-6 cách điều chỉnh Natri cacbonat tưới vào phần tháp hấp thụ Sau số liệu kỹ thuật hệ thống thực tê hoạt động theo trình ASARCO: Năng suất thu hồi SO2 hệ thống: 18,15 t/ngày Nồng độ ban đầu SO2 khí thải: 5% thể tích Mức độ khử SO2: 99% Lượng vật liệu tiêu hao cho SO2 + + + + + + dimethyl-anilin natri cacbonat axit sunfuric nước nước làm nguội (180C) chi phí điện 0,55 kg 17,75 kg 20 kg 1200 kg 82 m3 160 kWh 4.2.2.2 Phương pháp khô Hấp phụ khí SO2 than hoạt tính Trước người ta cho xử lý khí SO theo phương pháp hấp phụ than hoạt tính hiệu Tuy nhiên, năm gần đây, người ta thấy phương pháp áp dụng tốt để xử lý khói thải từ nhà máy nhiệt điện, nhà máy luyện kim sản xuất acid sunfuric với hiệu kinh tế đáng kể Sử dụng than hoạt tính để hấp phụ khí SO2 có sơ đồ hệ thống đơn giản áp dụng cho trình công nghệ có thải khí SO cách liên tục hay gián đoạn Ngoài ra, hệ thống xử lý cho phép làm việc với khí thải có nhiệt độ cao, 100oC Nhược điểm phương pháp tùy thuộc vào trình hoàn nguyên tiêu hao nhiều vật liệu hấp phụ sản phNm thu hồi – khí SO có nồng độ thấp, có lẫn nhiều acid sunfuric tận dụng kho khăn, phải xử lý tiếp sử dụng 24 Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 PP hấp phụ than hoạt tính 1- phễu chứa vật liệu hấp phụ; 2- TB định lượng; 3-Tháp hấp phụ nhiều tầng; 4-Xiclon; 5-Bunke; 6- Tháp giải hấp phụ; 7- TB cấp nhiệt; 8- Quạt; 9- Máy sàng Theo sơ đồ trên, khói thải vào tháp hấp phụ gồm nhiều tầng, khí SO bị giữ lại lớp than hoạt tính tầng hấp phụ, sau khí qua xiclon để lọc tro, bụi trước thải khí Than hoạt tính sau hoàn nguyên với lượng than bổ sung chuyển lên phễu chứa để cấp vào tháp hấp phụ qua phận khống chế liều lượng Than rơi từ tầng xuống tầng tháp nhờ hệ thống cào - đảo Sau bão hòa khí SO2, than hoạt tính từ tầng tháp chảy xuống bunke để vào thiết bị giải hấp phụ (hoàn nguyên) Tại lượng nhiệt cấp từ bên để nâng nhiệt độ than lên 400-450oC nhờ thiết bị cấp nhiệt quạt Để thúc đNy trình hoàn nguyên người ta thổi khí trơ nóng nước vào thiết bị hoàn nguyên Khí SO2 thoát từ trình hoàn nguyên có nồng độ 40-50% đạt khoảng 9697% lượng khí SO2 có khói thải trước vào hệ thống lọc Sau hoàn nguyên, than hoạt tính sàng chọn lại qua máy sàng để loại bỏ phần than vụn nát bổ sung thêm than để đưa lên phễu Xử lý khí SO2 than hoạt tính có tưới nước – trình LURGI Xử lý khí SO2 than hoạt tính có tưới để thu acid sunfuric công ty Lurgi Đức ngiên cứu áp dụng Theo phương pháp này, khí thải làm cho bão hòa nước nhiệt độ 100oC qua lớp than hoạt tính có tưới nước làm Nm thiết bị hấp phụ Khí SO2 giữ lại lớp than hoạt tính oxy hóa thành SO nhờ có oxy 25 khí thải Tiếp theo SO3 kết hợp với H2O biến thành acid sunfuric theo nước chảy vào thùng chứa Acid sunfuric thùng với nồng độ 20-25% trích phần để làm nguội làm Nm khí thải cần xử lý Quá trình thực scrubơ Venturi 1, acid loãng dòng khí chuyển động rối với vận tốc lớn xé nhỏ thành giọt mịn, nhiệt độ khí giảm xuống nhờ có nước bốc hơi, acid loãng trở nên đậm đặc Sau srcubơ Venturi, tro bụi acid tách khỏi dòng khí xiclon chảy xuống bể chứa 4, khí tiếp vào thiết bị hấp phụ Để trình xử lý liên tục cần lắp đặt hai bình hấp phụ luân phiên để hoạt động, theo chu kỳ hấp phụ, theo chu kỳ hoàn nguyên Việc sử dụng acid thu từ trình phụ thuộc vào mức độ nhiễm bNn tro bụi độ đậm đặc xử lý khí thải lọc bụi, nồng độ acid thu đạt 65-70% Acid bị nhiễm bNn nặng phân giải theo phương pháp thông dụng để thu khí SO2 dùng vào việc điều chế acid sunfuric lưu huỳnh đơn chất Hệ thống thử nghiệm ban đầu với lưu lượng khói thải 1000-1500m3/h N ồng độ ban đầu SO2 khói đốt nhiên liệu mazút 0,1-0,15% Hiệu khử SO đạt 98-99% Chất hấp phụ làm việc năm liên tục mà hoạt tính không bị giảm sút Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 than hoạt tính có tưới nước (quá trình LURGI) 1- Scrubơ venturi ; 2- Xiclon; 3- Tb hấp phụ; 4- Bể chứa axit sunfuric; 5- Bơm; 6- Than hoạt tính Xử lý SO2 vôi dolomit trộn vào than nghiền Từ lâu người ta biết kim loại kiềm có phản ứng với SO2 để tạo muối sunfat Tuy nhiên trình đốt nhiên liệu than nghiền có trộn bột vôi đolomit 26 để khử khí SO2 áp dụng năm gần tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện Phản ứng vôi CaO dolomit CaCO3.MgCO3 với SO2 : 2CaO + 2SO2 + O2 =2CaSO4 2CaCO3.MgCO3 + 2SO2 + O2 = 2CaSO4 + 2MgO + 4CO2 Phản ứng vôi SO2 xảy mạnh nhiệt độ 760-1040oC, phản ứng dolomit SO2 nhiệt độ 600-1200oC Có thể nói phương pháp kết hợp trình cháy với trình khử khí SO2 thành trình thống buồng đốt lò mà không đòi hỏi phải lắp đặt thêm nhiều thiết bị phụ trợ khác Sơ đồ lò với lớp than “giả hóa lỏng” 1- ghi phân phối không khí; 2- vách ống; 3- dàn ống chìm lớp than; 4- dàn ống chắn; 5- dán ống nhận nhiệt đối lưu; 6- dàn ống tận dụng nhiệt; 7- xiclon lọc thô; 8- thiết bị lọc tinh Than nghiền với cỡ hạt kích thước 6mm trộn với bột kích thước 1,6-6mm đổ thành lớp dầy bên đĩa phân phối khí Không khí thổi từ lên với vận tốc 0,6-4,6m/s Không khí xuyên qua lớp than cháy nhiệt độ 760-1040oC làm cho hạt nhiên liệu vôi chuyển động, hạt to nặng bốc lên rơi xuống, hạt mịn bay theo sản phNm cháy Lớp than buồng đốt sôi động người ta gọi trình đốt than “giả hóa lỏng” “giả sôi” Buồng đốt bao quanh vách ống để hấp thu nhiệt xạ, lưu thông nước N goài ra, lớp than “giả hóa lỏng” có 27 thể bố trí dãy ống xoắn để nhận nhiệt trực tiếp từ lớp than cháy Bên lớp than bốt trí dãy ống nằm ngang để vừa nhận nhiệt, vừa để cản trở không cho hạt than bốc lên cao theo khói Trên đường khói có bố trí dàn ống nhận nhiệt đối lưu dàn ống tận dụng nhiệt khói thải để hâm nóng nước trước cấp vào dàn ống Khói thải khỏi lò có chứa tro, hạt vôi đolomit than lọc bụi cấp thô xiclon để thu hồi than chưa cháy hết, lọc tinh lọc thải khí Lớp than bên phần lớn tro, chất trơ, vôi sunfat có lẫn than chưa cháy hết thải nhiên liệu chất hấp phụ SO đuợc bổ sung vào buồng đốt qua đĩa phân phối khí qua cửa cấp than vách lò 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO National emissions reported to the Convention on Long-range Transboundary Air Pollution (LRTAP Convention) provided by United Nations Economic Commission for Europe (Environment and Human Settlements Division, UNECE EEA aggregated and gap-filled air emission dataset, based on 2009 officially reported national total and sectoral emissions to UNECE LRTAP Convention, the EU NEC Directive and EU-MM/UNFCCC 2010 NEC Directive projections data: EEA Directive status report 2008 (EEA Technical report No 11/2009) Trạm QT&PTMT đất liền 3, 2008-2012 Cục Kiểm soát ô nhiễm, TCMT, 2009-2012 Cục Kiểm soát ô nhiễm, Tổng cục Môi trường, 2009 – 2012 SULPHUR DIOXIDE http://www2.dmu.dk/1_Viden/2_miljoetilstand/3_luft/4_adaei/pollutant_en.asp?pol_id=001 Trần Ngọc Chấn (6/2004), Ô Nhiễm Không Khí & Xử Lý Khí Thải, Nhà xuất khoa học kỳ thuật -Tài liệu kỹ thuật công ty môi trường Ngọc Lân http://xulymoitruong.com/tac-hai-cua-o-nhiem-khong-khi-1883/ ngày truy cập 10/5/2015 -tiểu luận mưa axit http://tailieu.vn/doc/mua-axit-tac-hai-va-cach-phong-ngua-1453606.html ngày truy cập 10/5/2015 29 [...]... ngành luyện kim sinh ra lượng SO2 rất lớn Tuy nhiên việc kiểm soát SO2 ở đây không phức tạp như trong các ngành khác vì nồng độ SO2 tạo ra rất lớn nên người ta có thể thu hồi SO2 để sản xuất H2SO4 Ước tính tải lượng một số thông số ô nhiễm không khí từ hoạt động sản xuất công nghiệp trong cả nước năm 2009 Nguồn: Ngân hàng Thế giới 2010 Ngoài ra còn rất nhiều nguồn phát sinh ra SO2 như khai thác và chế biến... khí trong hệ thống vận chuyển khí ép; tận dụng khí thải nhà máy nhiệt điện để sản xuất thạch cao, CaCO3… - Làm kín các công đoạn, thiết bị phát sinh hơi khí độc để có thể kiểm soát dễ dàng, không để bụi, hơi khí độc lan tràn vào môi trường khí 4.2.2 Giải pháp công nghệ 4.2.2.1 Phương pháp ướt 15 1 Hấp thụ SO2 bằng nước Hấp thu bằng nước là phương pháp đơn giản được áp dụng sớm nhất để loại bỏ khí SO2. .. xử lý khí SO2 bằng nước kết hợp oxy hóa bằng chất xúc tác 1-xiclon; 2-tháp oxy hóa nhiều tầng xúc tác; 3-thiết bị làm nguội; 4-scrubơ rửa khí 2 Xử lý khí SO2 bằng đá vôi (CaCO3) hoặc vôi nung (CaO) - Xử lý SO2 bằng sữa vôi là phương pháp được áp dụng rộng rãi trong công nghiệ vì hiệu quả xử lý rất cao, nguyên liệu rẻ tiền và có sẵn ở mọi nơi Khí SO2 được thu hồi trong tháp rữa bằng sữa vôi, sữa vôi có... QT&PTMT đất liền 3, 2008-2012 Cục Kiểm soát ô nhiễm, TCMT, 2009-2012 Cục Kiểm soát ô nhiễm, Tổng cục Môi trường, 2009 – 2012 SULPHUR DIOXIDE http://www2.dmu.dk/1_Viden/2_miljoetilstand/3_luft/4_adaei/pollutant_en.asp?pol_id=001 7 Trần Ngọc Chấn (6/2004), Ô Nhiễm Không Khí & Xử Lý Khí Thải, Nhà xuất bản khoa học và kỳ thuật 8 -Tài liệu kỹ thuật của công ty môi trường Ngọc Lân http://xulymoitruong.com/tac-hai-cua-o-nhiem-khong-khi-1883/... dụng với SO2 theo phản ứng: SO2 + Ca(OH)2 = CaSO3 + H2O • Sơ đồ công nghệ 18 Sơ đồ xử lý SO2 bằng sữa vôi 1-scrubo; 2-bộ phận tách tinh thể; 3- bộ lọc chân không; 4;5- máy bơm; 6- thùng hòa trộn dung dịch hấp thụ (sữa vôi - dạng huyền phù); 7- máy đập; 8- máy nghiền đá vôi Khói thải sau khi được lọc sạch tro bụi đi vào scubơ 1,trong đó xảy ra quá trình hấp thụ khí SO2 bằng dung dịch sữa vôi tưới trên... của khí SO2 trong khí thải tương đối cao Có sẵn nguồn cấp nhiệt (hơi nước) với giá rẻ Có sẵn nguồn nước lạnh Có thể xả được nước có chứa ít nhiều axit ra song ngòi 16 + Có thể xả được nước có chứa ít nhiều axit ra sông Sơ đồ xử lý khí SO2 bằng nước 1- tháp hấp thu; 2 - tháp giải thoát khí SO2 ; 3 - thiết bị ngưng tụ 4,5 - thiết bị trao đổi nhiệt; 6 – bơm  Trường hợp khí thải giàu SO2 như trong công... trong khí thải, nhất là trong khói từ các loại lò công nghiệp Quá trình xảy ra theo phản ứng: SO2 + H2O ↔ H+ + HSO3− Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 bằng nước gồm 2 giai đoạn: - Hấp thụ SO2 bằng cách phun nước vào dòng khí thải hoặc cho khí thải đi qua lớp vật liệu đệm ( vật liệu rỗng ) cod tưới nước – scrubơ - Giải thoát khí SO2 ra khỏi chất hấp thụ để thu hồi SO2 (nếu cần) và nước sạch Mức độ hòa tan của khí. .. với động cơ diezen tạo ra 0,47g SO2/ km đường đi Tỷ lệ phát thải các chất gây ô nhiễm do các phương tiện cơ giới đường bộ toàn quốc năm 2011 • Giao thông đường thủy Do sử dụng dầu chứa nồng độ lưu huỳnh khá cao nên giao thông đường thủy thải ra SO2 tương đối lớn Theo thống kê thì ngành giao thông đường thủy đóng góp tới 11% tổng phát thải SO2 hàng năm và hầu như người ta không kiểm soát được chúng Biện... chân không 3,ở đó các tinh thể được giữ lại dưới dạng cắn bùn và được thải ra ngoài.Đá vôi được đập vụn và nghiền thành bột ở các thiết bị 7,8 rồi cho vào thùng 6 để pha trộn với dung dịch loãng chảy ra từ bộ lọc chân không số 3 cùng với 1 lượng nước bổ sung để được dung dịch sữa vôi mới  Hệ thống xử lý khí SO2 với sản phẩm thu hồi được là thạch cao thương phẩm Sơ đồ công nghệ: 19 Sơ đồ xử lý SO2 bằng... dầy bên trên đĩa phân phối khí 1 Không khí được thổi từ dưới lên với vận tốc 0,6-4,6m/s Không khí xuyên qua lớp than cháy ở nhiệt độ 760-1040oC làm cho các hạt nhiên liệu và vôi chuyển động, những hạt to và nặng bốc lên rồi rơi xuống, còn các hạt mịn bay theo sản phNm cháy Lớp than trong buồng đốt sôi động và do đó người ta gọi là quá trình đốt than “giả hóa lỏng” hoặc “giả sôi” Buồng đốt được bao quanh