Đặc điểm và phương pháp kiểm soát khí thải từ lò gạch

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

TIỂU LUẬN
Môn: Kĩ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí
ĐỀ TÀI: Đặc điểm và phương pháp kiểm soát khí thải từ lò gạch
Giảng viên hướng dẫn: Lý Bích Thủy

Nhóm sinh viên thực hiện:
1.

Vu Sơn Tung

20134463

2.

Nguyên Quôc Nam 20132683

3.

Lê Văn Đô

4.

Nguyên Văn Trung 20134179

20130938


I. MỞ ĐẦU……………………………………………………………………….1

1.Đặt vấn đề………………………………………………………………………1
2.Mục tiêu đề tài…..................................................................................................2
II .CÔNG NGHỆ NUNG GẠCH TRONG LÒ HOFFMAN…………………...3
1. Quy trình sản xuất gạch……………………………………………………….3
2. Thuyết minh quy trình công nghệ sản xuất………………………………….3
III. CÁC KHÍ GÂY Ô NHIỄM TỪ LÒ GẠCH………………………………..5
IV. ẢNH HƯỞNG CỦA KHÍ THẢI LÒ GẠCH TỚI ĐỜI SỐNG, SỨC KHỎE
CON NGƯỜI VÀ MÔI TRƯỜNG XUNG QUANH…………………7
1. Ảnh hưởng của các khí tới đời sống sức khỏe con người……………………7
1.1 Ảnh hưởng khí NOx tới đời sống sức khỏe con người………………………..7
1.2 Ảnh hưởng của SOx tới đời sống sức khỏe con người………………………..7
1.3 Ảnh hưởng CO tới đời sống sức khỏe con người…………………………….8
1.4 Ảnh hưởng của CO2 đến đời sống sức khỏe con người………………………..8
1.5 Ảnh hưởng của bụi đối với đời sống sức khỏe con người……………………..8
2.Ảnh hưởng của khí lò gạch tới môi trường xung quanh……………………...10
V. CÁC BIỆN PHÁP GIẢM Ô NHIỄM………………………………………..12
1. Nguyên tắc của các quá trình xử lý khí độc hại…………………………….12
2. Cơ sở lý thuyết của phương pháp hấp thụ…………………………………..12
3. Cơ sở lý thuyết của phương pháp hấp phụ………………………………….14
4. Các phương pháp xử lý SO2………………………………………………….16
5. Các phương pháp xử lý NOx…………………………………………………19
6. Phương pháp xử lý CO………………………………………………………..20


VI.Hiện trạng…………………………………………………………………….21
Danh mục tài liệu tham khảo……………………………………………………25


I. MỞ ĐẦU
1.Đặt vấn đề

Gạch nung, gạch đỏ hay thường gọi đơn giản là gạch là một loại vật liệu xây dựng
được làm từ đất sét nung. Lịch sử sản xuất và sử dụng gạch vẫn là một điều gây
tranh cãi, nhưng đã được loài người sử dụng hàng ngàn năm trước Công nguyên. Do
đặc tính bền bỉ theo thời gian, gạch đã được sử dụng cho các công trình xây dựng có
tuổi thọ hàng ngàn năm.
Bên cạnh những đóng góp tích cực về lợi ích kinh tế, lò gạch cũng làm ô nhiễm
môi trường do khí đốt, rác thải. Điều này tác động xấu tới môi trường sinh thái, sinh
quyển cũng như ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe của người dân sinh sống xung
quanh các lò gạch.
Theo thống kê, hiện nay cả nước có khoảng hơn 9.000 xí nghiệp sản xuất gạch
ngói. Các tỉnh thành đều đang tồn tại và duy trì mô hình sản xuất gạch ngói. Nhiều
địa phương còn phát triển mạnh nghề này. Bình quân, mỗi năm các cơ sở sản xuất
trên 110 triệu viên gạch ngói các loại, tiêu biểu là các tỉnh miền Đông Bắc Bộ, Trung
Bộ, Tây Nguyên và một số tỉnh Tây Bắc…
Tuy nhiên, thực trạng đang diễn ra thường xuyên, đó là gạch ngói sản xuất theo
quy trình công nghệ cũ, lạc hậu. Đa số các lò gạch đang được sử dụng đều là lò thủ
công, chỉ dùng than đá và củi để đốt. Điều này gây nên khói, bụi làm ô nhiễm môi
trường nặng nề.
Hiện nay một số vùng nông thôn đang có tình trạng nông dân bán ruộng để các chủ
lò khai thác đất làm gạch ngói. Việc làm này khiến cảnh quan môi trường bị phá vỡ.
Cả ngày lẫn đêm, khói bụi từ các lò gạch, sức nóng hầm hập tỏa ra không khí tạo
nồng độ chất CO2 rất cao, đem theo mùi hăng, khét khó chịu. Hiện nay, ngoài khí
thải từ khói đốt gây ô nhiễm môi trường, các lò gạch thường còn đổ tro hoặc gạch
vụn ra đường gây bụi. Ngoài ra, xe chở làm vương vãi đất trên mặt đường đang là
vấn đề gây bức xúc cho nhiều người dân. Ngoài việc phải chịu đựng bụi bẩn từ xe cộ
cày phá đường sá, họ còn phải hứng trọn khói bụi từ các lò gạch đốt.
Những ống khói trông như đầu thuốc lá khổng lồ đua nhau nhả khói đen kín mịt
bầu trời, mùi than bốc lên nồng nặc, không khí ngột ngạt, khó thở khiến nhiều người
dân sinh sống xung quanh khu vực lò gạch không chỉ thường xuyên đau ốm, bệnh tật
mà còn điêu đứng vì mùa màng thất thu.

4


Thực tế ở nhiều địa phương, việc duy trì sản xuất lò gạch thủ công đã biến hàng
trăm ha đất nông nghiệp có hàm lượng chất đất tốt sang dạng hoang hóa. Bên cạnh
đó, nhiều thửa lúa, nương ngô, nương khoai bị đốt vàng sạm. Để tránh hít phải khí
than, người dân thường xuyên phải đeo khẩu trang, kể cả lúc ở trong nhà đóng kín
cửa. Sức khỏe của bà con, trong đó chủ yếu là người già, trẻ em và phụ nữ bị ảnh
hưởng. Nhiều người mắc các chứng bệnh tức ngực, đau đầu, ho khan, suy hô hấp
thậm chí có người đã tử vong vì bị ung thư phổi.
2.Mục tiêu đề tài
-Tìm hiểu đặc điểm các khí thải phát sinh từ lò gạch nung và ảnh hưởng của nó đến
đời sống con người , môi trường.
- Đề xuất các mô hình công nghệ , phương pháp kiểm soát ô nhiễm khí thải lò
gạch.

5


II .CÔNG NGHỆ NUNG GẠCH TRONG LÒ HOFFMAN
1. Quy trình sản xuất gạch:

2. Thuyết minh quy trình công nghệ sản xuất:
Đất sau khi được khai thác, được xe xúc đưa vào bãi ủ đất, sau khi ủ, đất
được xe xúc đưa vào thùng lường để pha trộn đất với tỉ lệ 50% đất vàng và 50%
đất đỏ, và cho thêm than cám để tạo cấu trúc của gạch trong khi nung.
Đất sẽ được băng tải đưa vào máy tách đá, máy tách đá này được cấu tạo
gồm 02 ru lô, 1 ru lô có bề mặt nhẵn, 1 ru lô có bề mặt sọc âm và có hướng xoắn
6

vít tải để tải đá, gỗ, đất cứng ra ngoài, đồng thời nghiền sơ bộ đất trước khi
chuyển qua máy nghiền mịn
Đất sau khi được tách đá, để đất có độ dẽo và đồng đều các thành phần pha
trộn ban đầu, đất được đưa qua máy đùn một trục, máy đùn một trục là một ru lô
có hình dạng vít xoắn sẽ cuốn đất vào đường rãnh của vít và đẩy đất vào đường
ống và đưa qua máy nghiền mịn, tại máy nghiền mịn có 2 ru lô có đường kín
bằng nhau và tốc độ quay không đều nhau nhằm tạo độ cán chênh lệch để cho đất
mịn và 2 ru lô có độ hở không quá 2mm.
Đất sau khi được nghiền mịn được băng tải đưa qua máy nhào lọc, cấu tạo
vỏ máy bằng thép dày 5mm nữa hình trụ, trong máy gồm hai trục dài 3m, trên
trục có gắn tay lùa đất và được lắp nghiên theo chiều xoắn vít nhằm vừa đảo trộn
vừa lùa đất đi, phía cuối có gắn 3 vít tải Ø 500 để ép đất ra lưới lọc để lọc cỏ, rác
có trong đất, trên máy có gắn vòi phun nước để tạo độ ẩm cho phù hợp.
Đất sẽ được băng tải chuyển qua máy ép đùn và qua khuôn để tạo ra hình
dạng của gạch, sau đó chuyển qua bàn cắt, chiều dài gạch được cắt sẽ ứng với
từng loại gạch sau đó gạch được đóng dấu nhãn hiệu lên thành viên gạch.
Gạch trong giai đoạn này được gọi là gạch mộc, gạch mộc sẽ được phơi
sấy tự nhiên tại bãi phơi khoảng từ 4 đến 7 ngày, tùy thuộc vào nhiệt độ của môi
trường hoặc cho lên xe gòong cùng với nhiên liệu để đưa vào lò sấy với nhiệt độ
tăng dần từ nhiệt độ môi trường tại cửa lò sấy đến khu vực sấy nhiệt độ đạt
khoảng 800C, nhiệt sấy được lấy từ nhiệt thừa của quá trình ngung. Sau đó gạch
sẽ được nung, tại đây gạch sẽ được sấy thêm ở nhiệt độ là 2000C nhằm tạo độ
khô thêm toàn bộ bề mặt của gạch, sau đó qua giai đoạn đốt nóng ở nhiệt độ 800
– 900 0C, tại thời điểm này gạch sẽ bắt đầu phân hủy và giải phóng CO 2 theo
phản ứng :

FeCO3 --> Fe2O3 +

CO2

Cũng tại thời điểm này, các muối cacbonat (CaCO3) cũng bị phân hủy sẽ
làm phân hóa các chất có trong sét.
Sau đó gạch mộc sẽ được đưa qua giai đoạn nung, tại giai đoạn này nhiệt
độ lên tới 900 – 1.0500C, với thời gian lưu nhiệt từ 3 đến 5 giờ. Trong thời gian
này các o xýt kim loại kiềm, kiềm thổ (K 2O, CaO, Na2O,...) bị phân hóa làm cho
7


gạch giảm độ xốp.
Sau khi nung nhiệt độ xuống còn 500 – 5500C ta tiến hành hạ nhiệt độ
xuống với tốc độ hạ nhiệt 120 – 1250C/giờ để đạt nhiệt độ từ 80 – 500C và cấu
trúc của sản phẩm có đủ thời gian sắp xếp và kết khối không gây ra ứng suất lớn
làm nứt sản phẩm, thời gian làm nguội từ khoảng 1,5 giờ.
Sau khi nung, đốt xong gạch sẽ được công nhân đưa ra ngoài lò bằng xe
gòong và công nhân sẽ tiến hành lựa chọn và phân loại gạch trước khi phân phối.

III. CÁC KHÍ GÂY Ô NHIỄM TỪ LÒ GẠCH
+ Bụi : là các phần tử chất rắn thể rời rạc (vụn) có thể được tạo ra trong các quá
trình nghiền, ngưng kết và các phản ứng hóa học khác nhau, dưới tác dụng của dòng
khí hoặc không khí chúng chuyển thành trạng thái lơ lửng.
Nguồn phát thải bụị trong quá trình sản xuất gạch ở các công đoạn nghiền đất , máy
cán đất , từ quá trình đốt nhiên liệu trong lò nung
+SO2: Lưu huỳnh oxit (SOx): bao gồm 6 hợp chất khác nhau của lưu huỳnh,đó là :
SO (lưu huỳnh monoxit),SO2 (lưu huỳnh dioxit),SO3 (lưu huỳnh tridoxit),SO4 (lưu
huỳnh tetroxit),S2O3 (lưu huỳnh seskioxit) và S2O7 (lưu huỳnh heptoxic),trong đó
SO2 và SO3 là quan trọng hơn và có thể đại diện cho SOx .
Lưu huỳnh dioxit (SO2) Còn gọi là anhidrit sunfurơ,hay đơn giản – khí sunfua, là
chất khí không màu,có mùi hắc và vị cay,khó cháy nổ, là chất khí không màu,có mùi
hắc và vị cay,khó cháy .

Nguồn phát sinh SO2 cũng từ quá trình đốt nhiên liệu than, dầu.
+NOx: bao gồm NO,NO2,NO3,N2O,N2O3,N2O4 và N2O5,chỉ có N2O (dinitơ oxit),NO
(nitơ monoxit) và NO2 (nitơ dioxit) là có thể đánh giá được lượng tạo thành của
chúng trong khí quyển.NO và NO2 thường đi với nhau và chúng có thể đặc trưng và
đại diện cho NOx. NOx hình thành trong quá trình nung gạch và đốt nhiên liệu.
+HF: không màu, độc, khối lượng riêng 0.98g/cm3 (ở 120 oC).
Tan vô hạn trong nước tạo thành acid flohidric..

8


HF được cấu tao từ hidro và flo, liên kết được tạo thành là liên kết cộng hóa trị, HF
sinh ra từ sự giải phóng F- trong đất sét.
+CO: Là chất khí không màu,không mùi,không vị,nhẹ hơn không khí,nhiệt độ sôi
– 192 ºC, Nguồn ô nhiễm chủ yếu do đốt nguyên liệu (trong quá trình đốt than , dầu
), khói thải các động cơ chạy dầu diesel ..
+ CO2 : phát sinh trong quá trình đốt nhiên liệu chủ yếu là đốt than , quá trình nung
gạch
Phần lớn các Doanh nghiệp chưa xây dựng hệ thống xử lý khí thải cho lò nung,
khí thải thoát trực tiếp ra môi trường bên ngoài qua ống khói cao 15m.
Tiến hành lấy mẫu khí tại tại ống khói lò nung. Kết quả phân tích như sau:

9


So sánh các thông số phân tích với QCVN 19:2009/BTNMT (cột B) với Kp = 1;
Kv = 1,2 cho thấy: Thông số bụi vượt 2,24 lần, HF vượt 2,53 lần và CO vượt 4,44
lần.

IV. ẢNH HƯỞNG CỦA KHÍ THẢI LÒ GẠCH TỚI ĐỜI

SỐNG, SỨC KHỎE CON NGƯỜI VÀ MÔI TRƯỜNG XUNG
QUANH
Các khí sinh từ quá trình đốt gạch chủ yếu là COx , NOx ,SO2 …..
10


1. Ảnh hưởng của các khí tới đời sống sức khỏe con người
1.1 Ảnh hưởng khí NOx tới đời sống sức khỏe con người
Tác hại: Oxit nitơ có nhiều dạng, do nitơ có 5 hoá trị từ 1 đến 5. Do ôxy hoá không
hoàn toàn nên nhiều dạng oxit nitơ có hoá trị khác nhau hay đi cùng nhau, được gọi
chung là NOx. Có độc tính cao nhất là NO2 , khi chỉ tiếp xúc trong vài phút với nồng
độ NO2 trong không khí 5 phần triệu đã có thể gây ảnh hưởng xấu đến phổi, tiếp xúc
vài giờ với không khí có nồng độ NO2 khoảng 15-20 phần triệu có thể gây nguy
hiểm cho phổi, tim, gan; nồng độ NO2 trong không khí 1% có thể gây tử vong trong
vài phút
NOx bị ôxy hoá dưới ánh sáng mặt trời có thể tạo khí Ôzôn gây chảy nước mắt và
mẩn ngứa da, NOx cũng góp phần gây bệnh hen, thậm chí ung thư phổi, làm hỏng
khí quản.
1.2 Ảnh hưởng của SOx tới đời sống sức khỏe con người
- Tác hại: Khí SO2 xâm nhập vào cơ thể qua đường hô hấp hoặc hoà tan với nước
bọt, từ đó qua đường tiêu hoá để ngấm vào máu. SO2 có thể kết hợp với các hạt nước
nhỏ hoặc bụi ẩm để tạo thành các hạt axít H2SO4 nhỏ li ti, xâm nhập qua phổi vào hệ
thống bạch huyết. Trong máu, SO2 tham gia nhiều phản ứng hoá học để làm giảm dự
trữ kiềm trong máu gây rối loạn chuyển hoá đường và protêin, gây thiếu vitamin B
và C, tạo ra methemoglobine để chuyển Fe2+ (hoà tan) thành Fe3+(kết tủa) gây tắc
nghẽn mạch máu cũng như làm giảm khả năng vận chuyển ôxy của hồng cầu, gây co
hẹp dây thanh quản, khó thở.
- Nguồn phát sinh: SO2 phát sinh khi đốt mọi thứ nguyên liệu hàng ngày (than đá,
khí, gỗ và các chất hữu cơ khác như phân khô, rơm rác…ở trong lò gạch). Khi nồng
độ SO2 đạt đến 5 phần triệu thì các hội chứng bệnh lý ở người tiếp xúc bắt đầu xuất

hiện.
1.3 Ảnh hưởng CO tới đời sống sức khỏe con người
Tác hại: Khi hít phải, CO sẽ đi vào máu, chúng phản ứng với Hemoglobin (có
trong hồng cầu) thành một cấu trúc bền vững nhưng không có khả năng tải ôxy,
khiến cho cơ thể bị ngạt. Nếu lượng CO hít phải lớn, sẽ có cảm giác đau đầu, chóng
mặt, mệt mỏi. Nếu CO nhiều, có thể bất tỉnh hoặc chết ngạt rất nhanh. Khi bị ôxy
11


hoá, CO biến thành khí cacbonic (CO2). Khí CO2 cũng gây ngạt nhưng không độc
bằng CO.
1.4 Ảnh hưởng của CO2 đến đời sống sức khỏe con người.
Khói bụi từ các lò gạch, sức nóng hầm hập tỏa ra không khí tạo nồng độ chất CO2
rất cao, đem theo mùi hăng, khét khó chịu. Hiện nay, ngoài khí thải từ khói đốt gây ô
nhiễm môi trường, các lò gạch thường còn đổ tro hoặc gạch vụn ra đường gây bụị

1.5 Ảnh hưởng của bụi đối với đời sống sức khỏe con người
Có thể gây ra một số bênh sau:
-Bệnh phổi nhiễm bụi :
Bệnh phổi nhiễm bụi là do người hít thở trong bầu không khí có bụi amiang .
người sẽ bị sơ phồi , suy giảm chức năng hô hấp

-Bệnh đường hô hấp:
Tùy theo nguồn gốc các loại bụi gây ra bệnh viêm mũi , họng phế quản .
Bụi vô cơ rắn có cạnh góc sắc nhọn đâm vào niêm mạc gây viêm mũi, lúc đầu
thường gây ra viêm mũi làm cho liêm mạc dày lên, tiết nhiều liêm dịch, hít thở
khó.Sau vài năm chuyển thành mũi teo , giảm chức năng lọc giữ bụi của mũi gây
bệnh phổi nhiễm bụi.
-Bệnh ngoài da :
Bụi đồng gây ra bệnh nhiễm trùng da rất khó chữa.Bụi tác động vào tuyến nhờn

làm cho da bị khô gây các bênh như trứng cá, viêm da. Loại bệnh này thợ đốt lò hơi
hay bị mắc phải.
12


Bụi gây kích thích da , sinh mụn nhọt nở loét
-Bệnh về mắt:
Gây chấn thương mắt, viêm màng tiếp hợp, viêm mi mắt
Làm giảm thị lực nặng hơn có thể bị mù
-Bệnh đường tiêu hóa:
Đối với động thực vật có thể gây bị vàng lá , rụng lá, giảm hoa quả , làm teo hạt
giảm năng xuất. Thậm chí có loại câu bị tiêu diệt.
Ngoài ra còn bị ảnh hưởng ở mốt số khí khác HF ………….

2.Ảnh hưởng của khí lò gạch tới môi trường xung quanh

13


( Ảnh hưởng của khói lò gạch tại huyện quế võ tỉnh bắc ninh năm 2012.)
Lắng đọng axit được tạo thành trong điều kiện khí quyển bị ô nhiễm do sự phát
thải quá mức các khí SO2 , NOx , CO. Các khí này từ các nguồn thải sẽ ngưng tụ
trong khí quyển và phản ứng với hơi nước và các chất khác có trong bầu khí quyển
tạo ra các chất lỏng và khí có tính axit, khi gặp điều kiện thuận lợi sẽ quay ngược trở
lại bề mặt đất. Chính vì vậy, có thể nguồn phát thải từ quốc gia này song lại có ảnh
hưởng tới nhiều quốc gia lân cận do quá trình tuần hoàn diễn ra liên tục trong bầu
khí quyển. Lắng đọng axit có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng như: ảnh hưởng tới
sức khỏe con người, hư hại mùa màng, giảm năng suất cây trồng, phá hủy các rừng
cây, đe dọa cuộc sống của các loài sinh vật, phá hủy, làm giảm tính bền vững của các
công trình kiến trúc, xây dựng. Mưa axit là do sự kết hợp của các oxit phi kim và

nước. Nước có sẵn trong tự nhiên, còn các oxit được thải ra từ hoạt động của con
người, đặc biệt là việc sử dụng các loại nhiên liệu như than đá, dầu mỏ và các nhiên
liệu tự nhiên khác... (phần lớn lượng oxit phi kim đến từ khí thải của các nhà máy
công nghiệp), dẫn đến kết quả là những cơn mưa chứa đầy chất axit. Mưa axít sẽ
biến nước ao, hồ thành axit loãng, làm cho cá và các sinh vật bị chết. Độ chua trong
mưa axit lớn, lại hòa tan được một số bụi kim loại và oxit kim loại có trong không
khí như oxit chì… làm thành thứ nước cực kỳ độc hại đối với cây trồng, vật nuôi và
con người; trực tiếp gây ra sự thay đổi về lá của cây, phá huỷ cây trồng, rừng, ô
nhiễm sông hồ và hệ sinh thái, phá huỷ các công trình xây dựng, kiến trúc, cầu
14


cống… Nông nghiệp bị ảnh hưởng nặng vì đất bị trung hòa, giảm độ màu mỡ. Rễ
cây bị phá hoại, ức chế sự sinh trưởng và phát triển, làm giảm năng suất và sản
lượng. Đặc biệt khi xảy ra hiện tượng mù hoặc mây, lượng axit còn cao gấp 10 lần
nước mưa bình thường.

Ảnh hưởng khói lò gạch tại xã An Thượng, Hoài Đức, Hà Nội.
Ống khói các lò gạch tại xã An Thượng, Hoài Đức nhả khói đen, mùi than bốc lên
nồng nặc, không khí ngột ngạt, khó thở khiến nhiều người dân trong làng không chỉ
thường xuyên đau ốm, bệnh tật mà còn điêu đứng vì mùa màng thất thu. Với tổng
diện tích 20.000 m2 , ước tính mỗi năm thu hoạch hàng trăm triệu đồng nhưng 7 năm
trở lại đây, năm nào cây trái cũng mất mùa dẫn đến kinh tế tổn hại nặng nề. Năm
2011, vào đúng mùa hoa bưởi nhưng khói độc khiến hoa rụng hết, không kết trái.
Mặc dù đã có nhiều biện pháp phòng tránh nhưng mỗi lần đốt lò, lượng khói tỏa ra
từ lò gạch khiến gần 600 cây bưởi đang kì trổ hoa có những biểu hiện lạ như lá héo
úa, thân cây còi cọc, hoa rụng... Nhiều cây khác như chuối, nhãn, đu đủ…cũng đang
“chết mòn”, thậm chí gà vịt cũng bị mắc bệnh hen rồi chết .

V. CÁC BIỆN PHÁP GIẢM Ô NHIỄM

1. Nguyên tắc của các quá trình xử lý khí độc hại:
15


Các biện pháp kỹ thuật nhằm hạn chế sự hình thành và phát thải các chất ô nhiễm
thể khí tại các nguồn thải có thể được phân chia thành hai cấp sau đây:
•
•

Cải tiến các quá trình cơ bản để tạo ra công nghệ : “sạch hơn”
Xử lý làm sạch khí thải trước khi thải vào bầu khí quyển.

Sự lựa chọn các giải pháp kỹ thuật cho các vấn đề nêu trên phụ thuộc vào đặc điểm
của chất ô nhiễm, quá trình phát sinh chất ô nhiễm và mức độ xử lý. Khi xem xét
quá trình đốt cháy nguyên liệu, ta có thể phân biệt 3 loại ô nhiễm.
•
•
•

Sản phẩm của quá trình cháy không hoàn toàn như các hydrocarbon, oxyt
carbon, các bụi dầu chưa cháy hết.
Các chất ô nhiễm trong sản phẩm cháy như SO2, NOx do thành phần lưu
huỳnh và nitơ chứa trong nhiên liệu gây ra.
Oxyt nitơ từ phản ứng nhiệt độ cao của Nitơ và oxy.

Cải tiến các quá trình công nghệ đóng vai trò chủ yếu trong việc loại trừ phát thải
chất ô nhiễm thuộc loại 1 và 3, nhưng bằng cách thực hiện các quá trình cháy hiệu
quả cao hơn và thay đổi mối quan hệ giữa thời gian - nhiệt độ của hỗn hợp cháy.
Thay thế nhiên liệu ít sạch bằng nhiên liệu sạch hơn là biện pháp chiến lược số một
khi cần giải quyết các chất ô nhiễm loại 2.

Xử lý làm sạch khí thải về nguyên tắc là giải pháp cơ bản bắt buộc với các chất ô
nhiễm thuộc cả 3 loại nêu trên. Xử lý khí thải có thể thực hiện bằng ba phương pháp
sau :
•
•
•

Hấp thụ các khí độc hại bằng chất lõng
Hấp phụ các chất ô nhiễm trên bề mặt vật liệu rắn.
Biến đổi hoá học các chất ô nhiễm bằng quá trình thiêu đốt.

2. Cơ sở lý thuyết của phương pháp hấp thụ:
Hấp thụ khí bằng chất lỏng là quá trình hoà tan chất khí trong chất lỏng khi chúng
tiếp xúc nhau. Hấp thụ dựa trên cơ sở của qúa trình truyền khối nghĩa là phân chia
pha, phụ thuộc vào sự tương tác giữa chất hấp thụ và chất bị hấp thụ trong pha khí,
phương pháp hấp thụ chia làm hai loại : hấp thụ vật lý và hấp thụ hoá học. Cơ cấu
của quá trình này được chia ra thành ba bước :

16


•
•
•

Khuếch tán các phân tử chất ô nhiễm thể khí trong khối khí thải đến bề mặt
của chất hấp thụ.
Thâm nhập và hoà tan chất khí vào bề mặt của chất hấp thụ.
Khuếch tán chất khí đã hoà tan trên bề mặt ngăn cách vào sâu trong lòng
khối chất lõng hấp thụ.

Khi chuyển từ pha khí vào pha lỏng, năng lượng phân tử của cấu tử phân tán giảm.
Vì vậy quá trình hấp thu sẽ kèm theo sự tỏa nhiệt và làm tăng nhiệt độ của hệ thống.
Ngoài ra tổng thể tích của hệ thống trong quá trình hấp thụ sẽ giảm do thể tích của
pha khí bị giảm. Do đó theo nguyên lý của Le Chartelier, độ hoà tan của chất khí
trong chất lõng sẽ tăng nếu tăng áp suất và giảm nhiệt độ của quá trình.
Qúa trình hấp thụ trong điều kiện đẳng nhiệt và hấp thụ đẳng áp. Trường hợp đẳng
áp cơ cấu thiết bị được đơn giản hoá nhưng điều kiện cân bằng không tốt. Ngoài ra,
hấp thụ đẳng nhiệt có thể xảy ra với nồng độ chất khí ban đầu nhỏ hay lưu lượng
chất lõng lớn. Khi đó, sự thay đổi nhiệt độ của chất lõng là không đáng kể.
Trong quá trình hấp thụ, chất ô nhiễm hoà tan thường được tách khỏi dòng khí thải
có lưu luợng lớn tức là nồng độ phần mol rất nhỏ. Nếu nồng độ phần mol của chất ô
nhiễm hoà tan trong chất lõng hấp thụ cũng thấp, áp suất riêng phần cân bằng của
chất ô nhiễm hoà tan được biểu diễn bằng Định luật Henry :
P* = H.x (1)
Trong đó: P* - áp suất riêng phần của chất hoà tan trong pha khí cân pha lõng.
x - nồng độ phần mol của chất hoà tan trong chất lõng.
H - hệ số Henry Áp suất riêng phần p được định nghĩa bằng tích số của phần mol
pha khí y và áp suất tổng cộng P:
p = y.P (2)
Dùng giá trị : p* =y*.P (=H.x) (3)
Suy ra y* = (H/P).x = m.x
Trong đó: y* - Nồng độ phần mol của chất hoà tan trong pha khí cân bằng pha
lõng.

17


m = H/P - Hệ số thứ nguyên có giá trị không đổi cho một hệ lõng khí.
Mặt khác theo định luật Raoult ta có :

p* = P0. x (4)
Trong đó : p* - áp suất riêng phần của chất hoà tan trong hỗn hợp khí cân bằng với
pha lõng
P0 – Áp suất hơi bão hoà của cấu tử nguyên chất.
x - nồng độ mol của chất hoà tan trong chất lõng, kmolA/kmolB
Thay p* trong phương trình (4) vào phương trình (2) ta được :
Y* = (P0/P).x
Phương trình cân bằng của quá trình hấp thụ có thể được biểu diễn như sau:
Y* = H/P = m.x = (P0/P).x
Phương trình này chỉ đúng cho dung dịch loãng và các thành phần không phản ứng
với nhau. Đây là phương trình đường thẳng với hệ số góc là m. Trong trường hợp
các chất khí ô nhiễm phảnứng hay phân ly trong dung dich hấp thụ, đường cân là
đường cong và được thiết lập dựa trên các thông số thực nghiệm.
3. Cơ sở lý thuyết của phương pháp hấp phụ:
Hấp phụ :
Hấp phụ là quá trình phân ly chất khí dựa trên ái lực của một số chất rắn đối với
một số loại khí, trong quá trình đó các chất khí ô nhiễm trong khí thải bị giữ lại trên
bề mặt của vật liệu rắn. Vật liệu rắn sử dụng trong quá trình này được gọi là chất hấp
phụ, còn chất khí bị giữ lại trong chất hấp phụ gọi là chất bị hấp phụ. Vật liệu dùng
để hấp phụ là các vật liệu xốp với bề mặt bên trong lớn, được tạo thành do tổng hợp
nhân tạo hoặc do tự nhiên. (Ô nhiễm không khí và xử lí khí thải Tập 3 – GS.TS Trần
Ngọc Chấn).
Qúa trình hấp phụ được áp dụng rất phù hợp trong những trường hợp sau :
•
•

Chất khí ô nhiễm không cháy được hoặc khó đốt cháy.
Chất khí cần khử có giá trị và cần thu hồi.
18

•

Chất khí ô nhiễm có nồng độ thấp thấp trong khí thải mà các quá trình khử
khí khác không áp dụng được.

Trình hấp phụ được phân chia thành hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học:
Hấp phụ vật lý : các phân tử khí bị hút vào bề mặt của chất hấp phụ nhờ có lực liên
kết giữa các phân tử. Hấp phụ là quá trình toả nhiệt. Ưu điểm của hấp phụ vật lý là
quá trình thuận nghịch, tốc độ hấp phụ diễn ra rất nhanh.
Hấp phụ hoá học : là kết qủa của các phản ứng hóa học giữa chất bị hấp phụ và vật
liệu hấp phụ. Lượng nhiệt toả ra lớn, Chi phí ít năng lượng cho phản ứng là cơ sở để
giải thích hiệu quả của chất xúc tác bằng bề mặt chất rắn trong việc thúc đẩy nhanh
một số quá trình hoá học tong công nghiệp hoá chất. Một điểm quan trọng trong hấp
phụ hoá học là tính chất không thuận nghịch.
Vật liêu hấp phụ thường là các vật liệu dạng hạt từ 6-10mm xuống đến cỡ 200µm
có độ rỗng được hình thành do những mạch mao quản li ti nằm bên trong khối vật
liệu. Các vật liệu hấp phụ trong công nghiệp cơ bản là : than hoạt tính, silicagen, keo
nhôm, zeolit, ionit.
Yêu cầu đề ra khi thiết kế hoặc chọn thiết bị hấp phụ là :
Đảm bảo thời gian chu kỳ làm việc thích hợp.
Có xử lý sơ bộ đối với khí thải để loại các chất không thể hấp phụ được.
Xử lý làm giảm bớt nồng độ ban đầu của chất cần khử trong khí thải để bảo vệ lớp
vật liệu hấp phụ khỏi bị quá tải.
Phân phối dòng khí đi qua lớp vật liệu hấp phụ một cách đều đặn.
Đảm bảo khả năng thay thế mới hoặc hoàn nguyên vật liệu hấp phụ sau khi đạt
trạng thái bão hoà.

4. Các phương pháp xử lý SO2:
Hấp thụ khí SO2 bằng nước và thu hồi khí SO2

19


Hấp thụ khí SO2 bằng nước là phương pháp đơn giản được áp dụng sớm nhất để
loại bỏ khí SO2 trong khí thải, nhất là trong khói của các loại lò công nghiệp. Sơ đồ
hệ thống xử lý khí SO2 bằng nước gồm 2 giai đoạn:
Hấp thụ khí SO2 bằng cách phun nước vào dòng khí thải hoặc cho khí thải di qua
lớp vật liệu đệm (vật liệu rỗng) có tưới nước – scrubơ.
Giải thoát khí SO2 ra khỏi chất hấp thụ để thu hồi SO2 (nếu cần) và nước sạch.
Phương pháp hấp thụ khí SO2 bằng nước chỉ áp dụng được khi:
Nồng độ ban đầu của khí SO2 trong khí thải tương đối cao;
Có sẵn nguồn cấp nhiệt (hơi nước) và cấp lạnh với giá rẻ;
Xử lý khí SO2 bằng đá vôi (CaCO3) hoặc vôi nung:
Xử lý khí SO2 bằng vôi là phương pháp được áp dụng rất rộng rãi trong công
nghiệp vì hiệu quả xử lý cao, nguyên liệu rẻ tiền và sẵn có ở mọi nơi.
CaCO3 + SO2 = CaSO3 + CO2 (3.1)
CaO + SO2 = CaSO3 (3.2)
2CaSO3 + O2 = 2CaSO4 (3.3)
Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là: công nghệ đơn giản, chi phí đầu tư ban
đầu không lớn, có thể chế tạo thiết bị bằng vật liệu thông thường, không cần đến vật
liệu chống axit và không chiếm nhiều diện tích xây dựng.
Nhược điểm: đóng cáu cặn trong hệ thống.
Xử lý khí SO2 bằng amoniac:
Amoniac và khí SO2 trong dung dịch nước có phản ứng với nhau và tạo ra muối
trung gian amoni sunfit, sau đó muối amoni sunfit lại tác dụng tiếp với SO2 và H2O
để tạo ra muối amoni bisunfit theo phản ứng sau:
SO2 + 2NH3 = (NH4)2SO3 (3.4)
(NH4)2SO3 + SO3 + H2O = 2NH4HSO3 (3.5)

20

Lượng bisunfit tích tụ dần dần có thể hoàn nguyên bằng cách nung nóng trong
chân không 2NH4HSO3 nung nóng
(NH4)2SO3 + SO2 + H2O (3.6)
Ưu điểm của phương pháp này là có thể áp dụng để khử khói thải có chứa nhiều
bụi và ở nhiệt độ cao. Hệ thống có thể làm việc với lưu lượng khói thải rất lớn.
Nhược điểm chủ yếu của phương pháp này là lượng phế thải nhiều, gây khó chịu
cho người vận hành do mùi.
Xử lý khí SO2 bằng magie oxit (MgO):
Phương pháp này dựa trên các phản ứng
MgO + SO2 = MgSO3 (3.7)
MgSO3 + SO2 + H2O = Mg(HSO3)2 (3.8)
Một phần Magie Sunfit tác dụng oxy trong khói thải để tạo thành sunfat
2MgSO3 + O2 = 2MgSO4 (3.9)
Magie bisunfit có thể bị trung hòa bằng cách bổ sung thêm MgO mới
Mg(HSO3)2 + MgO = 2MgSO3 + H2O (3.10)
Ưu điểm của phương pháp này là hiệu quả xử lý cao có thể đạt 95-99%, áp dụng
được cho trường hợp khói thải có nhiệt độ cao, chứa nhiều bụi mà không cần phải
làm nguội và lọc bụi trước khi đi vào hệ thống xử lý SO2.
Nhược điểm: gây ra cáu cặn cho hệ thống bỡi các tinh thể không tan.
Xử lý khí SO2 bằng dung dịch sôđa (Na2CO3):
Phương pháp này có ưu điểm là không đóng cáu cặn trên đường ống. Có thể hấp
thụ ở bất kỳ nồng độ nào và chúng có khả năng hấp thụ rất lớn.
Phương trình xảy ra như sau:
Na2CO3 + SO2 = Na2SO3 + CO2 (3.11)
Na2SO3 + SO2 + H2O = NaHSO3 (3.12)
21

Xử lý khí SO2 bằng kẽm oxit ZnO:
Là phương pháp dùng phản ứng giữa SO2 với kẽm oxit để thu các muối sunfit và
bisunfit, sau đó dùng nhiệt để phân ly thành SO2 và ZnO.
Ưu điểm chính cuả phương pháp này là quá trình phân ly kẽm sunfit ZnSO3 thành
SO2 và ZnO xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn đáng kể.
Nhược điểm của phương pháp này là đòi hỏi phải lọc sạch tro bụi trong khí thải
trước khi đưa vào hệ thống xử lý, tiêu hao nhiều nhiên liệu kẽm oxit và hệ thống xử
lý khá phức tạp.
Xử lý khí SO2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ:
Được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp luyện kim màu. Chất hấp thụ khí SO2
được sử dụng phổ biến là các amin thơm như anilin C6H5NH2, toluidin CH3C6H4NH2,
xylidin (CH3)2C6H3NH2 và dimetyl-anilin C6H5N(CH3)2 .
Ưu điểm: hiệu quả cao.
Nhược điểm: phải làm nguội khí thải và lọc sạch trước khi vào hệ thống, vận hành
phức tạp, kinh phí đầu tư lớn.
Xử lý khí SO2 bằng các chất hấp phụ thể rắn:
Hấp phụ khí SO2 bằng than hoạt tính, nhôm oxit kiềm hóa, mangan oxit (MnO), ..
Ưu điểm của các phương pháp này là không cần hạ thấp nhiệt độ khói thải, thiết bị
đơn giản, kinh phí đầu tư thấp.
Nhược điểm: chi phí vận hành lớn do việc hoàn nguyên vật liệu.

5. Các phương pháp xử lý NOx:
Hấp thụ khí NOx bằng nước:

22


Các loại khí thải có chứa oxít nitơ với nồng độ thấp thường được xử lý bằng các
phương pháp dùng nước để rửa khí trong các thiết bị như scrubơ, thiết bị sục khí sủi
bọt, ống venturi,...

Nitơ đioxit và đinitơ tetraoxit ( NO2 và N2O4) kết hợp với nước tạo thành axit nitrơ.
Tiếp theo, axit nitrơ có thể bị oxy hóa thành đioxit nitơ mà đến lược mình nó sẽ kết
hợp với nhiều nước hơn. Các phản ứng sảy ra như sau:
2NO2 (hoặc N2O4) + H2O = HNO3 + HNO2 (3.13)
2HNO2 = NO + NO2 (hoặc ½ N2O4 + H2O ) (3.14)
NO + ½ O2 = NO2

(3.15)

2NO2 = N2O4

(3.16)

Phản ứng (3.13) xảy ra trên lớp màng ngăn cách giữa pha khí và pha lỏng. Quá
trình oxy hóa của oxit nitơ xảy ra tương đối chậm nhưng thực hiện đến cùng. Còn
các phản ứng (3.13) và (3.14) không thực hiện đến cùng khi có mặt của axit nitric
đậm đặc, tuy nhiên chúng cũng đi đến hoàn thành khi tiếp xúc với nước sạch
Nhược điểm: Hiệu quả khử NOx theo các phương pháp nêu trên thường không
cao, tối đa đạt 50%
Hấp thụ khí NOx bằng dung dịch amoni cacbonat:
Atsukawa M. và cộng sự ở Hãng Công nghiệp nặng Mitsubishi ( Nhật Bản ) đã
nghiên cứu quá trình xử lý khí NOx bằng amoni cacbonat (NH4)2CO3 trong tháp hấp
phụ đường kính 0,4m và cao 2,6m được đệm bằng khâu Raschig 25mm. Hiệu quả
hấp thụ đạt 65% và phù hợp với kết quả nghiên cứu của nhiều tác giả khác. Hiệu quả
của quá trình hấp thụ còn được nâng cao đáng kể khi dùng các tấm nhựa polyvinyl
gợn sóng làm lớp đệm trong lớp hấp thụ ( hiệu quả đạt đến 95,1%).
Hấp thụ khí NOx bằng silicagel, alumogel, than hoạt tính…
Khí thải có chứa 1 đến 1,5% NOx có thể xử lý bằng các phương pháp hấp phụ như
silicagel, alumogel, than hoạt tính…

23


Khi trong chất hấp phụ có chứa dioxit nitơ thì nó trở thành chất xúc tác để oxy hóa
các oxit nito thành nito dioxit. Nito dioxit bị hấp thụ vào các chất nêu trên và thể
tách ra khỏi chúng bằng cách nung nóng.
Khả năng hấp phụ NOx của các chất rắn trên nói chung là rất thấp. Do đó muốn yêu
cầu khử NOx một cách triệt để cần lắp đặt hệ thống với nhiều tầng hấp phụ nối tiếp
nhau, dẫn đến tiêu hao nhiều năng lượng để thắng sức cản khí động của hệ thống.
Mặt khác, bụi trong khí thải cũng làm giảm khả năng hấp phụ cần được lọc sạch tro
bụi. Tuy nhiên, bên cạnh những nhược điểm kể trên, sử dụng chất hấp phụ để khử
NOx cũng có ưu điểm của nó là có khả năng thu hồi NO2 nồng độ cao để điều chế
axit nitric phục vụ cho nhiều nhu cầu khác trong công nghiệp.
6. Phương pháp xử lý CO:
Xử lý ô nhiễm bằng quá trình thiêu đốt hoặc còn gọi là quá trình đốt cháy sau được
áp dụng khá phổ biến trong trường hợp khí thải lớn mà nồng độ chất ô nhiễm cháy
được lại rất bé.
Một số phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình thiêu đốt: Quá trình thiêu đốt rất
thích dụng với các chất ô nhiễm cháy được, đó là những hợp chất của cacbon, hydro,
oxy, nito, lưu huỳnh. Những hợp chất trên khi cháy sẽ tạo thành các sản phẩm cháy
không hoặc ít độc hại hơn so với bản thân chúng.
Ví dụ ta có một chất ô nhiễm và phản ứng cháy của chúng như sau:
CO + 1/2O2 = CO2

(3.25)

C6H6 + 7O2 = 6CO2 + 3H2O (3.26)
H2S + O2 = SO2 + H2O

(3.27)

Trong phản ứng (3.25) oxit cacbon là khí độc rất quen với con người đã được biến
thành CO2 ít độc hại hơn.

24


Về mặt biện pháp thực hiện, quá trình thiêu đốt chất ô nhiễm có thể được phân
chia thành ba dạng khác nhau:
•
•
•

Thiêu đốt bằng ngọn lửa trực tiếp trong không khí
Thiêu đốt có buồng đốt
Thiêu đốt có xúc tác

VI.Hiện trạng:
Hàng loạt lò gạch thủ công ở giữa các khu dân cư trên địa bàn tỉnh Quảng
Ngãi đang gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.

Một lò gạch thủ công ở xã Hành Phước, huyện Nghĩa Hành vẫn liên tục hoạt động
mấy chục năm nay gây ảnh hưởng nghiêm trọng môi trường
Đi dọc ven sông Vệ thuộc thị trấn Sông Vệ, xã Nghĩa Mỹ, xã Nghĩa Hà (Tư
Nghĩa); xã Hành Phước (Nghĩa Hành); xã Nghĩa Dõng (tp. Quảng Ngãi), xã Đức
Nhuận (Mộ Đức),… từ xa đã thấy khói bay lên từ hàng chục lò gạch thủ công. Mỗi
lò gạch có đến hơn hai mươi nhân công làm các công việc như làm đất, ra lò, vô lò,
phơi gạch, cộ gạch, đổ than,… Đến giai đoạn nung gạch, khói bay mù mịt, ô nhiễm
môi trường người dân ở xung quanh ai nấy đều không chịu nỗi.
Chị Nguyễn Thị Thanh Nga, người dân ở xã Hành Phước cho biết: “Suốt 20 năm

qua, tôi phải sống chung với khói bụi từ các lò gạch xung quanh. Tôi thấy hầu hết
25