Các phương pháp phổ biến trong xử lý khí thải

1. Phương pháp Hấp phụ

Nguyên lý hoạt động:

Trong phương pháp này, khí thải được dẫn qua một vật liệu hấp phụ có khả năng hấp thụ các chất ô nhiễm. Các chất ô nhiễm được giữ lại trên bề mặt của vật liệu hấp phụ thông qua các quá trình hóa học hoặc vật lý.

Cấu trúc:

Vật liệu hấp phụ: Thường là than hoạt tính, zeolite, hoặc các loại hạt có bề mặt lớn và khả năng hấp phụ cao.

Hệ thống quạt gió: Đưa khí thải qua vật liệu hấp phụ một cách đồng đều.

Ưu điểm:

Hiệu quả cao: Loại bỏ hiệu quả các chất ô nhiễm từ khí thải.

Đơn giản và dễ vận hành: Không yêu cầu công nghệ phức tạp.

Nhược điểm:

Cần thay thế hoặc tái sinh vật liệu hấp phụ: Khi vật liệu bão hòa hoặc bị ô nhiễm.

Không phù hợp cho một số loại chất ô nhiễm: Nhất là những chất không dễ hấp phụ hoặc phân hủy.

2. Phương pháp Oxy hóa Nâng cao (AOPs)

Nguyên lý hoạt động:

AOPs sử dụng các tác nhân oxy hóa mạnh như ozon (O3), hydroxyl radicals (•OH), hoặc ánh sáng UV để phân hủy các chất ô nhiễm trong khí thải thành các sản phẩm không độc hại và dễ phân hủy.

Cấu trúc:

Reactor Oxy hóa: Nơi tiến hành các quá trình oxy hóa nâng cao. Có thể là các hệ thống dạng bể, bể xốp hoặc các loại reator phức tạp hơn như reator điện hóa.

Ưu điểm:

Loại bỏ hiệu quả các chất ô nhiễm khó phân hủy: Bao gồm cả các chất không hòa tan và khó hấp phụ.

Tính linh hoạt và hiệu quả cao: Có thể điều chỉnh và tối ưu hóa theo nhu cầu cụ thể của quá trình xử lý.

Nhược điểm:

Chi phí vận hành cao: Do sử dụng các tác nhân oxy hóa mạnh và cần đầu tư cho các thiết bị oxy hóa phức tạp.

Yêu cầu quản lý chất lượng nước và chất lượng khí thải: Do quá trình oxy hóa có thể tạo ra các sản phẩm phụ gây ô nhiễm.

Kết hợp Hấp phụ và AOPs

Quy trình kết hợp:

Giai đoạn đầu (Hấp phụ): Khí thải được đưa qua vật liệu hấp phụ để loại bỏ các chất ô nhiễm dễ hấp phụ hoặc hóa học.

Giai đoạn sau (AOPs): Khí thải đã qua giai đoạn hấp phụ được đưa vào reactor oxy hóa để xử lý các chất ô nhiễm còn lại, đặc biệt là các chất khó phân hủy và không hòa tan.

Lợi ích của sự kết hợp:

Tăng hiệu quả xử lý: Kết hợp các ưu điểm của cả hai phương pháp để đạt hiệu quả xử lý tối ưu.

Đa dạng hóa quá trình xử lý: Đối với các chất ô nhiễm phức tạp và đa dạng.

3. Phương pháp cơ học (xử lý bụi)

Phương pháp cơ học chủ yếu dùng để loại bỏ các hạt bụi, tạp chất rắn có kích thước lớn ra khỏi dòng khí. Các thiết bị thường gặp gồm buồng lắng bụi, cyclone, lọc túi vải và lọc tĩnh điện.
Buồng lắng bụi hoạt động dựa trên nguyên lý trọng lực, cho phép bụi có kích thước lớn lắng xuống. Cyclone tách bụi bằng lực ly tâm, thích hợp cho khí thải có nồng độ bụi cao. Với yêu cầu xử lý nghiêm ngặt hơn, người ta dùng thiết bị lọc túi vải hoặc lọc tĩnh điện, có thể đạt hiệu suất trên 95–99%.

4. Phương pháp ướt (hấp thụ – rửa khí)

Phương pháp ướt sử dụng dung dịch lỏng, thường là nước hoặc dung dịch kiềm/axit, để hòa tan hoặc trung hòa các khí độc hại. Thiết bị phổ biến là tháp rửa khí (scrubber), trong đó dòng khí đi qua lớp dung dịch được phun mịn để loại bỏ SO₂, HCl, NH₃, hoặc hơi Cl₂.
Ưu điểm của phương pháp này là có thể xử lý đồng thời cả bụi và khí độc. Tuy nhiên, nhược điểm là tạo ra lượng nước thải thứ cấp cần được xử lý tiếp theo.

5. Phương pháp hóa học

Phương pháp này dựa trên phản ứng hóa học giữa chất ô nhiễm trong khí thải và dung dịch hoặc chất rắn xử lý. Ví dụ, khí SO₂ có thể được trung hòa bằng vôi Ca(OH)₂, tạo thành muối CaSO₃. Ngoài ra, các phản ứng oxy hóa – khử cũng được áp dụng để xử lý NOx hoặc các khí độc khác.
Phương pháp hấp phụ hóa học bằng than hoạt tính tẩm hóa chất (như KMnO₄) cũng mang lại hiệu quả cao trong việc xử lý H₂S, mùi hôi và hợp chất hữu cơ bay hơi (VOC).

6. Phương pháp đốt (oxy hóa nhiệt)

Phương pháp đốt sử dụng nhiệt độ cao (thường từ 700–1200°C) để phân hủy hoặc oxy hóa hoàn toàn các khí độc và hợp chất hữu cơ bay hơi. Có hai dạng chính là buồng đốt nhiệt và buồng đốt xúc tác.
Buồng đốt nhiệt phù hợp với khí thải có nồng độ cao, còn buồng đốt xúc tác sử dụng chất xúc tác như Pt, Pd để giảm nhiệt độ vận hành, tiết kiệm năng lượng. Phương pháp này thường được dùng trong các nhà máy sơn, in ấn, hoặc xử lý rác thải y tế.

7. Phương pháp sinh học

Phương pháp sinh học sử dụng vi sinh vật để phân hủy các hợp chất hữu cơ trong khí thải. Khí thải được dẫn qua các lớp vật liệu có chứa vi sinh vật như than bùn, mùn cưa hoặc đá bọt – đây gọi là lọc sinh học (biofilter) hoặc tháp đệm sinh học (biotrickling filter).
Phương pháp này thân thiện với môi trường, chi phí thấp, phù hợp cho xử lý mùi hôi từ nhà máy thực phẩm, trại chăn nuôi hoặc trạm xử lý nước thải. Tuy nhiên, nó cần diện tích lớn và điều kiện sinh học ổn định để vi sinh vật phát triển.