h. Hấp thụ CO
3.3.3.Thiêu đốt khí thả
Cĩ nhiều các hợp chất ơ nhiễm khơng thể xử lý bằng phương pháp hấp thụ, hấp phụ hoặc cĩ hiệu suất rất thấp khi áp dụng các biện pháp này. Thơng thường đĩ là các chất hữu cơ khĩ phân hủy, chúng thường cĩ cấu tạo mạch vịng khá phức tạp ví dụ dioxyn,
furan, các hợp chất dung mơi từ các quá trình sơn, … Để xử lý các chất ơ nhiễm này, phương pháp thiêu đốt là thích hợp nhất.
Để cho quá trình cháy được hồn tồn, phải cĩ đủ lượng ơxy cung cấp cho quá trình cháy, nhiệt độ, sự xáo trộn, thời gian cháy phù hợp.
+ Ơxy: là yếu tố rất cần cho quá trình cháy xảy ra. Những sản phẩm cuối cùng của quá trình cháy phụ thuộc vào việc cung cấp ơxy. Ví dụ khi metal cháy mà khơng đủ ơxy chúng sẽ tạo ra dạng cacbon rắn và dạng bụi khĩi và bồ hĩng. Nếu đủ ơxy, cacbon sẽ cháy hồn tồn và tạo ra cacbon dioxit.
+ Nhiệt độ cháy: phải luơn luơn giữ ở nhiệt độ bốc cháy (nhiệt độ để gia nhiệt cho quá trình cháy phải lớn hơn nhiệt độ bốc cháy, đủ để bù vào lượng nhiệt mất mát do tổn thất nhiệt ra xung quanh). Nhiệt độ cháy của quá trình cháy vật chất thường theo một khoảng rộng. Ví dụ: sulfur 470oF, metan 1.170 - 1380oF, CO 1.130 - 1.215oF. Lớp cách nhiệt trong lị đốt được thiết kế để chống thất thốt nhiệt ra bên ngồi. Một ống khĩi cĩ chiều cao và đường kính ống khĩi thích hợp sẽ giúp cho nhiệt độ khí trong ống khĩi cao hơn nhiệt độ khơng khí xung quanh, tạo điều kiện cho việc phát tán vào khí quyển đạt tới mức cao nhất vào khí quyển.
+ Sự xáo trộn: nhằm tạo cho hỗn hợp ơxy và và dịng khí chứa chất ơ nhiễm được
đồng đều trong suốt thời gian cháy. Cĩ thể dùng vách ngăn hoặc vịi phun để tạo ra độ khuấy động cần thiết. Hình dạng và chiều cao của ống khĩi của cũng là yếu tố tạo ra sự khuấy động giúp cho pha lỗng khơng khí.
+ Thời gian cháy: Hiệu quả của quá trình cháy phụ thuộc vào kích cỡ thích hợp
của buồng cháy. Tăng độ cao ống khĩi, tăng thời gian cháy sẽ hạn chế được lượng khĩi bốc ra. Thời gian cháy phụ thuộc vào từng loại chất ơ nhiễm, tuy nhiên thời gian tối thiểu lưu khí trong buồng đốt là 2 giây sẽ đảm bảo cho quá trình phân hủy các chất ơ nhiễm để chuyển chúng về các chất ít bị ơ nhiễm hay dễ xử lý hơn là CO2 và hơi nước.
Quá trình cháy các chất ơ nhiễm cần cung cấp thêm năng lượng từ quá trinh đốt nhiên liệu. Các loại nhiên liệu thường sử dụng cho các lị đốt là dầu FO, DO hoặc gas. Thành phần của các loại nhiên liệu rắn, lỏng, khí hầu hết đều chứa C, H, O, S, độ tro (A) và hơi nước (W), khi cháy sẽ tạo ra bụi, CO2, CO, SO2 và H2O và sản phẩm khơng cháy HC.
Nếu tập hợp các yếu tố như oxy, thời gian cháy, độ khuấy động, nhiệt độ cháy được cung cấp thích hợp thì 1lb (450g) cacbon cháy sinh ra năng lượng 14.600Btu, đốt cháy 1lb hydro sẽ sinh ra một lượng nhiệt ẩn trong hơi nước tương đương với 62.000Btu. Đốt cháy 1lb sulfur sinh ra sản phẩm sulfur dioxt tương đương với 4.050Btu. Điều đĩ chỉ cho ta thấy rằng trong thành phần của than đá, sulfur khi cháy chỉ tạo ra một năng lượng rất nhỏ. Bởi vậy việc làm sạch sulfur trước khi đốt nhiên
liệu cũng làm giảm năng lượng phát ra khơng đáng kể. Hơn nữa, tách sulfur ra khỏi than đá làm cho quá trình cháy của cacbon dễ dàng hơn, đồng thời giảm lượng chất ơ nhiễm do sulfur oxit. Các quá trình cháy cĩ thể phân loại ra như cháy trong lị đốt, cháy tự do nhờ ngọn lửa, cháy nhờ xúc tác.
+ Lị đốt cháy:
Thơng thường các lị đốt khí thải thường kết hợp với các quá trình xử lý chất thải rắn bằng phương pháp đốt, đơi khi chúng cũng cĩ thể chỉ sử dụng để đốt các loại khí thải sinh ra. Do vậy lị đốt cĩ thể được thiết kế dạng lị một hoặc hai cấp. Với các lị đốt sử dụng để đốt chất thải nguy hại ở buồng đốt sơ cấp các chất thải nguy hại sẽ đốt cháy các chất thải rắn nguy hại và sản phẩm của chúng là bụi, các loại khí gas cĩ thể cháy được. Ở buồng đốt sơ cấp thường áp dụng quá trình đốt nhiệt phân với nhiệt độ khoảng 450 – 6000C. Dịng khí chứa các khí gas sẽ được thiêu đốt ở buồng đốt thứ cấp với nhiệt độ trong khoảng 1.000 – 1.2000C để phân hủy hết các chất ơ nhiễm cần xử lý. Thời gian lưu khí trong buồng thứ cấp tối thiểu là 2 giây.
Hình 3.7 giới thiệu sơ đồ đơn giản của một buồng đốt khí thải, thực chất đây là quá trình ơxy hĩa nhờ tác dụng của nhiệt.
Hình 3.7: Nguyên tắc cấu tạo buồng đốt khí thải
Khí ơ nhiễm sau khi được ơxy hĩa ở nhiệt độ cao sẽ trở nên sạch và được thải vào trong khí quyển. Loại lị đốt này thường sinh ra ngọn lửa màu vàng, trong hình 3.8 cĩ trình bày kỹ thuật này.
Lị đốt cũng cĩ thể được dùng để xử lý methyl mercaptan, H2S, mùi methyl sulfid từ trong các quá trình chế biến bột giấy, xử lý hơi sơn, hơi vani từ các nồi nấu, mùi sinh ra từ rang cà phê, hơi bụi từ các lị sưởi trong gia đình. Trong lị sưởi nhiên liệu đốt phụ được sử dụng làm chất tác động cho xảy ra quá trình cháy hồn tồn dịng khí bốc lên và dùng một buồng lắng để thu hồi lượng bụi sinh ra. Hình 3.9 trình bày những khoang đốt, nhiên liệu phụ và buồng lắng.
+ Đốt cháy bằng lửa: Đơi khi cĩ trường hợp thích hợp với đốt trực tiếp, nĩ được
thực hiện bằng cách hịa trộn trực tiếp khí cần đốt và khơng khí rồi đốt bằng lửa. Một thiết bị đánh lửa đặt trên đỉnh của ống khĩi được dùng để đánh lửa. Ngọn lửa được hình thành khi ơxy trong khơng khí xung quanh được tiếp xúc với khí hydrocacbon khuếch tán tới. Loại này áp dụng cho tất cả các nhà máy chế biến cĩ phát sinh ra hydrocacbon, hydro, amoniắc, hydroxyanua hoặc một số loại chất khác. Với một vài loại chất khác tuỳ thuộc vào mức độ nguy hiểm, cần phải được kiểm tra trực tiếp nhằm phát hiện kịp thời để bảo vệ cho cộng đồng con người và động, thực vật. Đốt cháy trực tiếp nhờ ngọn lửa là cách tốt nhất để xử lý chất ơ nhiễm.
+ Đốt xúc tác: là cách đốt lượng khí bốc ra ở nhiệt độ thấp, cách này được dùng
khi khí phải đốt cĩ nhiệt độ thấp và sạch, tức là khí chỉ chứa hơi và chất ơ nhiễm cĩ thể cháy (mà hầu như khơng chứa bụi). Quá trình đốt cháy khí thường ở khoảng nhiệt độ 350 – 4500C, cĩ thể đốt cháy trực tiếp hoặc thơng qua chất xúc tác. Về nhiệt độ thì nĩ làm tăng và đẩy mạnh quá trình ơxy hĩa bằng cách đốt cháy hoặc phá hủy các yếu tố cần thiết cĩ trong khí. Chất xúc tác cĩ tác dụng đẩy mạnh quá trình ơxy hĩa các chất cháy trong dịng khí và cĩ thể làm giảm thấp nhiệt độ yêu cầu, kỹ thuật này địi hỏi một mức độ tiêu thụ nhiên liệu chậm. Hợp kim platin, một vài loại oxit hoặc vanadi pentoxit là những loại thường dùng làm chất xúc tác, nhờ cĩ chúng mà chỉ cần một nhiệt độ thấp cũng đủ thực hiện quá trình cháy. Một vài ứng dụng của kỹ thuật này là đốt hỗn hợp khí từ quá trình in thạch bản, phun sơn, nhà máy sản xuất acid nitric, nhà máy chế biến dầu mỡ, chất béo. Hình 3.9 minh họa hệ thống đốt cháy xúc tác.
Hình 3.9: Thiết bị đốt xúc tác 3.3.4. Các hệ thống kiểm sốt ơ nhiễm khác
Trong các kho chứa các thùng dầu lửa, nơi cĩ nhiều dầu bay hơi, cĩ thể thu hồi và ngưng tụ hơi hydrocacbon vào một thùng được treo trên mái, nhằm ngăn chặn chúng lan toả vào trong khí quyển.
Trong việc kiểm sốt mùi, việc bao kín và trung hịa cĩ thể được thực hiện bằng cách thêm vào một yếu tố thích ứng với mùi, đủ để át hết mùi ở nồng độ cao hoặc trộn hai loại mùi cĩ nồng độ tương đương, do đĩ chúng sẽ tự khử nhau. Một điều đáng lưu ý là mùi dùng để trung hịa phải là khơng độc, khơng gây cháy, khơng gây dị ứng hoặc ăn mịn. Ví dụ, khi muốn át mùi cho xử lý nước thải người ta phun vani vào, hơi vani sẽ thay thế vị trí của hơi H2S và metal. Cĩ nhiều chất cĩ thể gây ra mùi tồn tại ở dạng lỏng trong điều kiện khơng khí xung quanh. Làm lạnh hơi cĩ thể xử lý được những mùi do làm ngưng tụ các hơi. Trong các lị tái chế và các cơ sở nghiền thực phẩm cĩ thể ứng dụng của kỹ thuật này. Nhiều loại khí hữu cơ và hơi sinh ra các mùi cĩ thể được khử bớt mùi bằng việc tạo ra quá trình ơxy hĩa làm chuyển chúng sang dạng cĩ ít mùi hơn, hĩa chất dùng làm chất ơxy
hĩa là clo, ozon, thuốc tím (KMnO4).
Biện pháp khử mùi trong các nhà máy chế biến các loại thịt cĩ thể ứng dụng biện pháp xử lý mùi bằng phương pháp ơxy hĩa nhờ hố chất.