Tại sao phải xử lý khí thải lò nấu đồng ? Công nghệ xử lý như thế nào ?

Đặc tính dòng khói bụi

Khói bụi có nhiệt độ tương đối cao, khoảng 500 – 700ºC.

Do nấu ở nhiệt độ cao nên thành phần khói bụi còn lẫn một phần bụi oxit đồng.

Ngoài ra trong khói bụi còn chứa một phần nhỏ các khí CO, NO₂,SO₂  và các kim loại như Mg, Pb, Si…, do các phản ứng cháy tạo thành và thành phần nguyên liệu đồng đầu vào. Các thông số thành phần khí thải nấu đồng được thể hiện ở bảng phía dưới.

Bảng nồng độ các thành phần trong khói bụi phát sinh ở lò nấu đồng

Qua bảng số liệu khói bụi sinh ra ở trên đưa ra có thể dễ dàng thấy nồng độ các chất phát thải trong thành phần khí thải nấu bụi  đều vượt QCVN 19:2009/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ.Với sự phát thải như trên sẽ ảnh hưởng rất nghiêm trọng trực tiếp đến người làm việc và vận hành trong nhà máy, xí nghiệp và ảnh hưởng đến mọi người xung quanh khu vực sản xuất đồng thời ảnh hưởng đến hệ sinh thái xung quanh.  Vì vậy cần xây dựng hệ thống xử lý khí thải nấu đồng trước khi xả ra ngoài môi trường.

Quy trình công nghệ xử lý khí thải

Sau khi nghiên cứu đặc điểm, tính chất của nguồn khí thải nấu đồng đưa ra nguyên lý công nghệ để xử lý khí thải nấu đồng như sau:

Hình ảnh sơ đồ công nghệ thiết bị hệ thống xử lý khí thải lò nấu đồng

Để xử lý triệt để các thành phần ô nhiễm trong khí thải nấu đồng áp dụng công nghệ kết hợp . So với các phương pháp khác, tháp đệm hấp thụ có các ưu điểm nổi bật sau:

• Thiết bị gọn, nhẹ, dễ chế tạo.
• Hiệu suất xử lý cao.
• Vận hành và bảo dưỡng đơn giản.
• Chi phí vận hành thấp.

Giới thiệu chung về tháp đệm trong xử lý khí thải nấu đồng

Cấu tạo tháp hấp thụ xử lý khí thải lò nấu đồng (Cu phần tử khối 64)

Tháp đệm hấp thụ gồm thân tháp rỗng bên trong đổ đầy đệm làm từ vật liệu khác nhau ( gỗ nhựa, kim loại, gôm, …) với những hình dạng khá nhau ( trụ, cầu, tấm, yên ngựa, lò xo …) , lưới đỡ đệm, ống dẫn khí và lỏng ra vào.

https://www.youtube.com/watch?v=GvvSvJTy1Wc


 

Hình ảnh tháp đệm hấp thụ khí thải

 Để phân phối đều chất lỏng lên khối đệm chứa trong tháp , người ta dùng bộ phận phân phối dạng : lưới phân phối ( lỏng đi trong ống – khí ngoài ống ; lỏng và khí trong cùng ống ); màng phân phối , vòi phun hoa sen (dạng trụ , bán cầu , khe …); bánh xe quay ( ống có lỗ, phun quay , ổ đỡ …)

Các phần tử đệm được đặc trưng bằng dường kính d, chiều cao h , bề dày δ . khối đệm được đặc trưng bằng các kích thước : bề mặt riêng a , thể tích tự do, đường kính tương đương , tiết diện tự do S . Khi chọn đệm cần lưu ý : thấm ướt tốt chất lỏng ; trở lực nhỏ , thể tích tự do và tiết diện ngang lớn ; có thể làm việc với tải trọng lớn của lỏng và khí , khối lượng riêng nhỏ ; phân phối đều chất lỏng ; có tính chịu ăn mòn cao; rẻ tiền; dễ kiếm…

Nguyên lý hoạt động

Chất lỏng chảy trong tháp theo đệm dưới dạng máng nên bề mặt tiếp xúc pha là bề mặt thấm ướt của đệm .

Ưu, nhược điểm

• Ưu điểm : cấu tạo đơn giản; trở lực theo pha khí (hoạt động ở chế độ màng/quá độ) nhỏ.
• Nhược điểm: hoạt động kém ổn định, hiệu suất thấp; dễ bị sặc; khó tách nhiệt, khó thấm ướt.

Ứng dụng

• Dùng trong các trường hợp năng suất thấp: tháp hấp thụ khí, tháp chưng cất,…
• Dùng trong các hệ thống trở lực nhỏ (như hệ thống hút chân không,…)

Thuyết minh dòng khí thải

Khí thải sinh ra trong lò nấu đồng và các công đoạn liên quan sẽ được thu hồi triệt để bằng các chụp hút bụi. Khói bụi được dẫn theo đường ống đến tháp hấp thụ dạng đệm. Tại đây khí thải được làm nguội, các thông số ô nhiễm bị giữ lại trong dung dịch hấp thụ và đệm hấp thụ, theo dòng nước đi ra ngoài. Khí đi ra khỏi đỉnh tháp được 01 quạt hút vào ống khói và thải ra ngoài môi trường. Khí thoát ra đạt cột B QCVN 19 : 2009/ BTNMT về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ, áp dụng đối với các nhà máy, cơ sở đang hoạt động.

Một số đặc điểm lưu ý khi thiết kế hệ thống    

Thiết kế các van đóng mở tại các nhánh để tối ưu hóa quá trình hút khói và bụi khi nấu đồng cũng như khi cần bảo dưỡng.

Công suất vận hành của hệ thống được điều chỉnh tăng giảm tương ứng với công suất hoạt động của hệ thống để giảm thiểu tối đa chi phí vận hành.

Xử lý bụi của khí thải nấu đồng

Hình ảnh xử lý bụi của quá trình nấu đồng bằng Cyclon

Dòng khí thải nhờ quạt hút thu gom và đi về thiết bị tách bụi Cyclon. Bụi theo đường ống dẫn đi vào cửa vào khu vực gần đỉnh của thiết bị. Sau đó, luồng khí chứa bụi đi vào thân của Cyclon theo phương tiếp tuyến với thân Cyclon ở phần trên rồi xoáy xuống dần gặp phần ống hình phễu. Quạt hút giúp cho bụi đi theo chiều xoắn ốc. Bụi dưới tác dụng của lực ly tâm nên bị văng vào thành Cyclon. Bụi dần mất vận tốc rơi xuống đáy Cyclon. Dòng khí sau khi được loại bỏ bụi đi theo đường ống lên trên sang tháp hấp thụ để xử lý các thành phần khí trong dòng khí sau khi tách bụi.

Xử lý các chất khí trong khí thải nấu đồng

Hình ảnh mô hình công nghệ xử lý khí thải nấu đồng

 Khí thải đi từ đáy lên đỉnh của tháp, nước chứa chất hấp thụ là NaOH được bơm và phân phối đều lên bề mặt lớp đệm được phân thành hai tầng trong tháp xử lý, hấp thụ các chất độc hại trong khí thải.  Quá trình xử lý khí thải nấu đồng trải qua 4 giai đoạn

Các giai đoạn xử lý khí thải nấu đồng

Khói bụi chứa đồng, các hợp chất của đồng và một số chất độc hại khác sinh ra trong quá trình nấu đồng và các công đoạn liên quan sẽ được thu hồi bằng các chụp hút bụi.

Khí mang theo khói bụi từ các chụp hút sẽ được thu về tháp hấp thụ dạng đệm nhờ quạt hút khí đặt sau tháp để tránh dòng khí ở nhiệt độ cao làm hư hỏng quạt hút. Tại đây, khí được dẫn vào từ đáy tháp, dung dịch hấp thụ được phun từ trên xuống. Khí thải tiếp xúc với dung dịch hấp thụ, và lớp đệm hấp thụ trong tháp, chất cần xử lý được giữ lại, đồng thời nhiệt độ khí thải giảm. Dung dịch hấp thụ chứa chất thải được thu lại bằng đường th thoát dưới đáy tháp, khí sạch đạt cột B QCVN 19 : 2009/ BTNMT về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ, theo ống khói thoát ra môi trường.

Như vậy việc nấu các hợp kim nói chung và đồng nói riêng phát thải ra môi trường rất nhiều chất độc hại với nồng độ vượt ngưỡng cho phép.Vì vậy cần áp dụng  và xây dựng hệ thống xử lý khí thải để đảm bảo nồng độ các chất ô nhiễm đạt ngưỡng cho phép, tránh gây ảnh hưởng đến môi trường xung quanh và sức khỏe con người.