HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC
Hệ thống xử lý khí thải bằng phương pháp hóa học là giải pháp hiệu quả nhằm loại bỏ các thành phần khí độc hại bằng cơ chế hấp thụ khí độc, trung hòa acid, và phản ứng hóa học. Hệ thống này sử dụng tháp xử lý khí, kết hợp dung dịch kiềm để đảm bảo khí thải đầu ra đạt chuẩn môi trường trong các ngành công nghiệp đốt than, đốt rác, sản xuất hóa chất…
Hệ thống xử lý khí thải bằng phương pháp hóa học là một tổ hợp thiết bị kỹ thuật dùng để loại bỏ các chất ô nhiễm trong dòng khí thải thông qua các phản ứng hóa học, hấp thụ hoặc trung hòa.
Các thành phần khí độc như SO₂, NOx, HCl, HF, NH₃, thường xuất hiện trong khí thải từ lò đốt rác, nồi hơi công nghiệp, dây chuyền sản xuất hóa chất.
Cơ chế vận hành dựa trên nguyên lý phản ứng giữa chất ô nhiễm với dung dịch kiềm hoặc acid yếu, tạo thành muối trung hòa dễ dàng loại bỏ khỏi dòng khí.
Hệ thống này thường sử dụng tháp xử lý khí (scrubber tower) kiểu đệm hoặc venturi, kết hợp các lớp lọc bụi, tách ẩm và giám sát SCADA.
Ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp nặng, hệ thống xử lý khí thải bằng phương pháp hóa học giúp doanh nghiệp đạt chuẩn khí sạch đầu ra, bảo vệ môi trường và giảm thiểu khiếu nại cộng đồng.
2.1 Cấu trúc hệ thống xử lý khí thải bằng phương pháp hóa học
Một hệ thống tiêu chuẩn bao gồm:
Bộ tách bụi sơ cấp
Dùng cyclone hoặc lọc túi nhằm loại bỏ hạt rắn trước khi đi vào giai đoạn hấp thụ khí độc.
Tháp xử lý khí (scrubber tower)
Loại tháp đệm hoặc venturi, có khả năng tạo tiếp xúc cao giữa dòng khí và dung dịch kiềm. Chất lỏng được phun lên tầng đệm, hòa trộn với khí thải và diễn ra phản ứng trung hòa acid.
Bơm tuần hoàn và bể hóa chất
Dung dịch xử lý gồm NaOH, Ca(OH)₂, Na₂CO₃… được lưu trữ và tuần hoàn qua hệ thống. Có thể gia nhiệt để tăng tốc phản ứng nếu cần.
Hệ thống đo pH và cảm biến lưu lượng
Giúp kiểm soát chính xác nồng độ dung dịch kiềm, lưu lượng khí, nhiệt độ và hiệu suất trung hòa acid.
Quạt hút và ống khói đầu ra
Đảm bảo vận chuyển khí ổn định qua toàn hệ thống và đẩy khí đã xử lý ra môi trường qua chụp khói cao ≥15m.
SCADA điều khiển và giám sát
Tự động hóa quá trình theo thời gian thực, cảnh báo khi pH lệch, lưu lượng vượt mức hoặc hóa chất tiêu hao nhanh.
2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống xử lý khí thải bằng phương pháp hóa học
Dòng khí thải sau khi được lọc bụi sẽ được đưa vào tháp xử lý khí.
Tại đây, dòng khí tiếp xúc với dung dịch kiềm (thường là NaOH hoặc Ca(OH)₂). Các phản ứng hóa học điển hình gồm:
SO₂ + 2NaOH → Na₂SO₃ + H₂O
HCl + NaOH → NaCl + H₂O
HF + NaOH → NaF + H₂O
Đối với NH₃, có thể dùng dung dịch HCl hoặc H₂SO₄ để trung hòa:
NH₃ + HCl → NH₄Cl
Phản ứng xảy ra trong môi trường ẩm, dưới áp suất thấp, với tốc độ dòng khí dao động từ 1.000 – 80.000 Nm³/h tùy ngành.
Sau khi phản ứng, dung dịch sẽ được thu hồi về bể chứa để tiếp tục sử dụng hoặc thay thế định kỳ.
Khí sạch đi ra từ đầu trên của tháp xử lý khí, sau đó được quạt hút đẩy ra ống khói. Hệ thống cảm biến sẽ ghi nhận nồng độ SO₂, NOx, HCl để giám sát hiệu quả xử lý theo thời gian thực.
3.1 Thông số kỹ thuật điển hình của hệ thống xử lý khí thải bằng phương pháp hóa học
| Hạng mục kỹ thuật | Giá trị tham chiếu |
| Lưu lượng khí xử lý | 2.000 – 100.000 Nm³/h |
| Hiệu suất hấp thụ khí độc SO₂ | ≥ 95% (với dung dịch kiềm NaOH 2–5%) |
| Hiệu suất trung hòa acid HCl, HF | ≥ 90% (với NaOH/Ca(OH)₂) |
| Hiệu suất xử lý NH₃ | ≥ 92% (với HCl/H₂SO₄ pha loãng) |
| Thời gian lưu khí trong tháp xử lý khí | 1.5 – 2.5 giây |
| Tốc độ dòng khí qua lớp đệm | 1.5 – 3.5 m/s |
| Tỷ lệ lỏng/khí (L/G) | 8 – 15 L/m³ khí |
| Dung dịch sử dụng | NaOH, Ca(OH)₂, Na₂CO₃, HCl, H₂SO₄ |
| pH tối ưu của dung dịch kiềm | 9 – 12 |
| Áp suất hoạt động hệ thống | -1000 đến -3000 Pa |
| Vật liệu thiết bị | FRP, PVC, HDPE, SUS304 (chống ăn mòn) |
| Tiêu hao hóa chất | 2.0 – 6.0 L/1.000 Nm³ khí |
| Tuổi thọ lớp đệm | 3 – 5 năm tùy loại vật liệu |
| Mức tiêu thụ điện | 1.0 – 2.5 kWh/1.000 Nm³ khí |
3.2 Tiêu chuẩn kỹ thuật và môi trường áp dụng
Hệ thống phải đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật, môi trường và vận hành khắt khe nhằm đảm bảo hiệu quả và an toàn:
Tiêu chuẩn quốc tế áp dụng:
EN 14791 – Đo nồng độ SO₂ bằng phương pháp hấp thụ ướt
EN 13211 – Đo khí HCl, HF bằng phương pháp hấp thụ trong dung dịch
EN 14181 – Hệ thống giám sát phát thải liên tục (CEMS)
ISO 14001 – Hệ thống quản lý môi trường
CE Marking – Chứng nhận thiết bị phù hợp tiêu chuẩn an toàn EU
ATEX 114 – Phòng chống cháy nổ cho môi trường khí dễ phản ứng
Tiêu chuẩn thiết kế thiết bị và vật liệu:
ASME B31.3 – Thiết kế hệ thống ống dẫn chịu hóa chất
ASTM D543 – Thử nghiệm hóa học cho vật liệu phi kim loại
ISO 9001 – Quản lý chất lượng tổng thể thiết bị và vận hành
3.3 Thương hiệu thiết bị theo phân khúc
Dưới đây là các thương hiệu quốc tế nổi bật cung cấp thiết bị cho hệ thống xử lý khí thải bằng phương pháp hóa học:
Tháp xử lý khí – Scrubber tower:
Phân khúc cao cấp – Dürr Clean Technology (châu Âu)
Chuyên cung cấp hệ thống xử lý khí độc hại, hấp thụ khí độc công suất lớn ≥ 100.000 Nm³/h, tích hợp SCADA, PLC, đạt chứng nhận CE, EN 14181.
Phân khúc trung cấp – Polltech Enviro Engineers (Nam Á)
Cung cấp tháp xử lý khí bằng vật liệu FRP, cấu hình linh hoạt, phù hợp với nhà máy hóa chất, xử lý HCl, HF, SO₂, hiệu suất trên 90%, giá hợp lý.
Phân khúc phổ thông – HCTech Vietnam
Sản phẩm dùng cho lò đốt rác quy mô nhỏ, nồi hơi công nghiệp dưới 15 tấn hơi/h, tích hợp sẵn bơm hóa chất và cảm biến pH, phù hợp ngân sách hạn chế.
Bơm hóa chất và thiết bị điều khiển:
Phân khúc cao cấp – Grundfos Dosing (châu Âu)
Cung cấp hệ thống định lượng dung dịch kiềm, HCl, H₂SO₄ chính xác đến ±0.5%, tích hợp cảm biến lưu lượng, áp lực, pH và SCADA giám sát.
Phân khúc trung cấp – SEKO Pumps (Ý – châu Á)
Đáp ứng yêu cầu trung hòa acid – kiềm tại các nhà máy sản xuất phân bón, thực phẩm, thép… với mức sai số <2%, bảo hành 24 tháng.
Phân khúc phổ thông – THT Vietnam
Bơm định lượng dùng trong các dự án xử lý khí cấp thấp – trung bình, vật liệu PVC, công suất từ 0.3–2.0 m³/h, dễ bảo trì, giá thành thấp.
4.1 Lợi ích vận hành của hệ thống xử lý khí thải bằng phương pháp hóa học
Triển khai hệ thống xử lý khí thải bằng phương pháp hóa học mang lại nhiều lợi ích vượt trội về môi trường, kỹ thuật và chi phí:
Đảm bảo tuân thủ các quy định môi trường khắt khe
Nồng độ SO₂, NOx, HCl, HF sau xử lý có thể giảm xuống dưới 50 mg/Nm³, đáp ứng tiêu chuẩn QCVN cũng như tiêu chí khí sạch tại khu công nghiệp xuất khẩu, nơi kiểm tra khí đầu ra thường xuyên.
Tăng độ an toàn cho người lao động và cộng đồng
Việc loại bỏ hiệu quả các hợp chất độc hại giúp giảm nguy cơ ngộ độc khí cấp tính hoặc tích tụ khí độc trong nhà máy – đặc biệt tại các dây chuyền trung hòa acid có nhiệt độ cao hoặc áp suất âm kéo dài.
Khả năng xử lý linh hoạt theo tải lượng khí thay đổi
Thông qua cảm biến lưu lượng và pH, hệ thống có thể tự động điều chỉnh lưu lượng dung dịch kiềm, tăng hiệu suất hấp thụ khí độc mà không cần can thiệp thủ công, tiết kiệm nhân công.
Chi phí vận hành tối ưu – dễ bảo trì
So với công nghệ đốt nhiệt hoặc xúc tác kim loại quý, phương pháp hóa học có chi phí hóa chất và bảo trì thấp hơn 25–35%. Vật tư chính (hóa chất, lớp đệm, bơm) sẵn có trên thị trường và thay thế nhanh chóng.
Thích hợp tích hợp với hệ thống lọc bụi, lọc NOx
Hệ thống xử lý khí thải bằng phương pháp hóa học có thể lắp nối tiếp với cyclone lọc bụi khô, hệ thống SCR/DeNOx hoặc hấp phụ than hoạt tính để đạt hiệu suất xử lý đa tầng.
4.2 Ứng dụng thực tiễn trong công nghiệp
Lò đốt chất thải y tế, chất thải công nghiệp nguy hại
Sinh nhiều khí HCl, HF, SO₂, NH₃ cần xử lý triệt để bằng tháp xử lý khí dùng dung dịch NaOH hoặc Ca(OH)₂. Hệ thống thường vận hành song song với tủ hấp, buồng đốt 2 cấp.
Nhà máy luyện kim, đúc nhôm – kẽm – sắt thép
Khí thải chứa bụi mịn, acid, hợp chất bay hơi, dễ ăn mòn thiết bị. Hệ thống xử lý dùng vật liệu PVC chịu hóa chất, tích hợp hấp thụ khí độc với bể phản ứng cưỡng bức.
Dây chuyền sản xuất hóa chất vô cơ – hữu cơ
Sản xuất HNO₃, HCl, Na₂CO₃, phân DAP thải ra nhiều hơi acid. Hệ thống trung hòa acid bằng phương pháp hóa học giúp bảo vệ thiết bị và giảm tải cho hệ thống làm mát.
Nồi hơi công nghiệp đốt dầu – than – biomass
Phát sinh lượng SO₂, NOx cao. Việc sử dụng tháp xử lý khí dạng venturi hoặc dạng tiếp xúc tầng đệm giúp giảm nồng độ khí độc xuống mức cho phép, cải thiện điểm số EIA.
Nhà máy sản xuất giấy, bột giấy, cao su
Phát thải khí kiềm, hơi mùi hữu cơ dễ gây phản ứng với môi trường bên ngoài. Áp dụng công nghệ acid neutralization từ HCl loãng trong tháp hấp thụ giúp ổn định pH dòng khí đầu ra.
Trạm xử lý khí thải tại kho chứa hóa chất lỏng
Thường phát sinh hơi bay hơi từ bể hóa chất, cần xử lý liên tục bằng hệ thống scrubber tower gắn liền với đường ống hút nổi, vận hành 24/7.
Là đơn vị tiên phong trong lĩnh vực môi trường công nghiệp, ETEK tự hào cung cấp hệ thống xử lý khí thải bằng phương pháp hóa học đạt tiêu chuẩn quốc tế, được ứng dụng thành công tại hàng trăm nhà máy trong nước và tại các khu vực như Đông Nam Á, Trung Đông, Bắc Phi.
5.1 Tư vấn thiết kế chuyên sâu – phù hợp từng loại khí thải
ETEK khảo sát thành phần khí đầu vào, nhiệt độ, lưu lượng, độ ẩm… để xây dựng mô hình trung hòa acid chính xác. Thiết kế chi tiết đến tỷ lệ L/G, đường kính tháp, số tầng đệm và bơm hóa chất phù hợp.
5.2 Thiết bị chịu ăn mòn cao – tuổi thọ 15–20 năm
Sử dụng vật liệu FRP phủ gelcoat chống acid kiềm, PVC đặc chịu nhiệt lên đến 90°C, phớt cơ khí làm bằng ceramic, giúp hệ thống vận hành bền bỉ trong môi trường hóa chất.
5.3 Điều khiển thông minh – cảnh báo sai số tức thì
ETEK tích hợp SCADA hoặc PLC để giám sát nồng độ khí, pH, lưu lượng, mức dung dịch… Cảnh báo tự động nếu thiếu hóa chất, áp suất giảm hoặc quá tải khí đầu vào.
5.4 Kinh nghiệm triển khai dự án quốc tế
ETEK đã thi công hệ thống hấp thụ khí độc và acid neutralization tại nhiều nhà máy ở khu vực Nam Á, Trung Đông, đạt yêu cầu vận hành liên tục >8.000 giờ/năm.
5.5 Dự phòng vật tư và bảo trì trọn gói
ETEK cung cấp sẵn than hoạt tính, hóa chất NaOH, HCl, Ca(OH)₂, bơm định lượng, lớp đệm cấu trúc cao, giúp thay thế nhanh trong vòng 48 giờ và rút ngắn thời gian dừng máy dưới 12 giờ.
Bài viết liên quan:
Hệ thống xử lý khi thải theo phương pháp xử lý
Hệ thống xử lý khí thải theo tính chất khí thải