Tháp hấp thụ xử lý khí thải là gì? Ưu và nhược điểm của xử lý khí thải bằng phương pháp hấp thụ

Ô nhiễm không khí là một trong những vấn đề được quan tâm hàng đầu hiện nay bởi nó tác động trực tiếp đến chất lượng không khí gây ảnh hưởng đến sức khỏe của cộng đồng và mọi sinh vật sống trên hành tinh này. Chính vì thế, để hướng tới mục tiêu net zero emission các cơ quan và doanh nghiệp đã phối hợp nỗ lực tìm ra các giải pháp làm giảm nồng độ các chất ô nhiễm trong khí thải từ quy trình sản xuất của nhà máy. Và một trong số những phương pháp hiệu quả cao được ứng dụng phổ biến là sử dụng tháp hấp thụ để xử lý khí thải. 

Tháp hấp thụ là gì?

Tháp hấp thụ khí rỗng. Ảnh: Internet.

Tháp hấp thụ là thiết bị hình trụ thẳng đứng được tích hợp vào hệ thống xử lý khí thải. Các thiết bị này được thiết kế để hấp thụ khí, hơi và loại bỏ các chất ô nhiễm có trong khí thải bằng cách hấp thụ có chọn lọc với chất lỏng hấp thụ. Chất lỏng thường được sử dụng làm dung môi bao gồm: nước, dầu khoáng, dầu hydrocarbon không bay hơi và dung dịch nước (aqueous solutions). Quá trình hấp thụ xảy ra trên ranh giới giữa các môi trường, đó là lý do tại sao các thiết bị này có bề mặt truyền khối khí-lỏng tiên tiến.

Dựa vào phương pháp hình thành bề mặt truyền khối này, thiết bị hấp thụ được chia thành các loại sau:

• Kiểu phun sương: Là loại thiết bị hấp thụ đơn giản. Trong tháp phun, chất lỏng được phun sương theo hướng từ trên xuống, trong khi khí được lưu thông từ dưới lên. Điều này sẽ làm tăng diện tích tiếp xúc giữa chất lỏng và khí giúp làm tăng hiệu quả xử lý.
• Kiểu khay (đĩa chụp): Thiết bị này tạo ra sự chuyển động đối dòng của khí và chất lỏng qua từng bậc một. Chất lỏng liên tục chảy từ phía trên xuống đĩa phía dưới rồi tiếp tục chảy xuống đĩa tiếp theo, trong khi khí sẽ len lỏi di chuyển theo hướng ngược lại.
• Kiểu đệm: Tháp xử lý khí thải Scrubber là loại được ứng dụng phổ biến nhất hiện nay. Trong tháp, người ta thường nhồi nhét các vật liệu đệm làm từ chất liệu gốm sứ, kim loại, nhựa plastic, vụn than cốc,… nhằm làm tăng diện tích tiếp xúc, tạo điều kiện cho phản ứng hóa học, giảm tốc độ dòng chảy và phân tán đều dung dịch hấp thụ.
• Kiểu màng chất lỏng: Màng chất lỏng trong thiết bị hình tháp được tạo thành khi cho chất lỏng chảy thành màng theo các ống, tấm tĩnh hay đĩa quay được bố trí trong tháp. Chất lỏng theo màng di chuyển từ trên xuống và khí từ dưới lên. Ưu điểm của thiết bị hấp thụ này là tiết diện tiếp xúc lớn và có khả năng tách, thoát nhiệt tốt. Tuy nhiên, ngày nay chúng không còn được sử dụng phổ biến và chỉ được dùng trong trường hợp cần hấp thụ một số khí như HCl, NH3.

Sử dụng tháp hấp thụ có thể xử lý được nhiều loại khí thải khác nhau như: khí nitơ oxit (NOx), khí lưu huỳnh oxit (SOx), hydrocarbon (HC), và các chất gây ô nhiễm khác. Phương pháp này có thể làm sạch khí thải đến mức độ đạt tiêu chuẩn quy định về môi trường.

Cấu tạo và cách hoạt động của tháp hấp thụ

Tháp hấp thụ đệm scrubber. Ảnh: Internet.

1. Cấu tạo tháp hấp thụ

Tháp hấp thụ bao gồm các bộ phận khác nhau để thực hiện các chức năng khác nhau. Thông thường, cấu tạo của một tháp sẽ gồm các thành phần chính như sau: 

• Màng tách nước: là bộ phận dùng để ngăn chặn nước từ khay chứa nước ngưng trào ngược lên trên tháp, gây ảnh hưởng đến quá trình hấp thụ. Ngoài ra, chúng còn có chức năng khác là lọc các tạp chất, loại bỏ sương mù và lưới làm sạch nước.
• Giàn phun mưa: Dùng để phun dung dịch hấp thụ lên trên tháp, tạo ra một màng lỏng liên tục để tiếp xúc với khí thải.
• Vật liệu lọc: Dùng để tăng diện tích tiếp xúc giữa khí thải và dung dịch hấp thụ, cũng như làm tăng độ ổn định của màng lỏng. Vật liệu lọc có thể là các loại vật liệu khác nhau, như gạch, đá, nhựa, kim loại,...
• Đường ống dẫn dung dịch hấp thụ: là bộ phận dùng để dẫn dung dịch hấp thụ từ bể chứa đến giàn phun mưa, và từ tháp về bể chứa.
• Bể dung dịch hấp thụ: Dùng để chứa dung dịch hấp thụ, cũng như làm mát và tái sinh dung dịch hấp thụ khi cần thiết.
• Bể tản nhiệt, bể làm mát: là các bộ phận dùng để làm mát dung dịch hấp thụ, giúp tăng hiệu suất hấp thụ và giảm nhiệt độ khí thải.

2. Tháp hấp thụ hoạt động như thế nào?

Nguyên lý hoạt động của tháp liên quan đến việc hấp thụ tạp chất từ khí bay lên. Khí thải, chất ô nhiễm và dung môi sẽ được đưa vào thiết bị. Quá trình hấp thụ diễn ra khi dung môi hấp thụ chất ô nhiễm có trong khí thải.

Khí đã được làm sạch sau khi hấp thụ sẽ thoát khỏi thiết bị từ phía dưới. Quá trình này đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ chất ô nhiễm khỏi dòng khí thải, làm cho khí thải trở nên tinh khiết và sạch sẽ hơn.

Sau một khoảng thời gian, luồng khí có chứa dung môi sẽ được xử lý tiếp ở thiết bị hấp thụ 2. Việc này sẽ đảm bảo dung môi sẽ được tái sử dụng. Nhờ vậy hiệu suất của quá trình xử lý sẽ được tối ưu hóa hơn.

Nếu dung môi kết hợp với nước, chúng có thể được phân chia thông qua quá trình chưng cất. Quá trình này hỗ trợ việc tách biệt dung môi và nước, chuẩn bị dung môi cho bước hấp thụ tiếp theo một cách hiệu quả.

Khi bắt đầu quay về thiết bị hấp thụ 1, chất hấp thụ cần được thực hiện quá trình làm nguội và làm khô. Bước này giúp đảm bảo rằng dung môi đã được chuẩn bị một cách đầy đủ và có thể hoạt động hiệu quả trong quá trình hấp thụ tiếp theo.

Tốc độ của khí, sau khi đi qua lớp hấp thụ, thường biến động từ 0,1 m/s đến 0,5 m/s. Nếu thiết bị hấp thụ được trang bị theo hướng dọc thì nó có khả năng xử lý khí thải với lưu lượng từ 1,4 m3/s đến 2 m3/s. Trong khi đó, khi thiết bị được sử dụng theo hướng ngang, nó có thể xử lý khí với lưu lượng lớn lên đến 20 m3/s.

Xử lý khí thải bằng phương pháp hấp thụ có ưu và nhược điểm gì?

Tháp hấp thụ có ưu và nhược điểm gì?. Ảnh: Internet.

Ưu điểm

• Hiệu suất hấp thụ cao: Thiết kế của tháp hấp thụ nhằm đảm bảo hiệu suất cao trong việc loại bỏ chất ô nhiễm khỏi khí thải. Với cấu trúc và công nghệ phù hợp, nó có khả năng loại bỏ hiệu quả các chất ô nhiễm như hạt bụi, khí độc, và hợp chất hữu cơ.
• Dễ bảo hành và bảo trì: Tháp hấp thụ được thiết kế với cấu trúc đơn giản và tính dễ vận hành. Quá trình hấp thụ không yêu cầu sự giám sát và điều chỉnh phức tạp, điều này giúp giảm thiểu sự cố và thời gian dừng máy. Nhờ đó mà việc bảo trì cũng như sửa chữa trở nên đơn giản hơn so với một số hệ thống tháp xử lý khí thải phức tạp khác.
• Tiết kiệm diện tích: Tháp hấp thụ hiệu quả diện tích hơn so với các phương pháp xử lý khí thải khác như lọc bụi hoặc hấp phụ trực tiếp. Cấu trúc của tháp được tối ưu hóa để sử dụng diện tích một cách hiệu quả, vẫn đảm bảo hiệu suất xử lý khí thải.

Nhược điểm

• Chi phí đầu tư cao: Việc xây dựng và lắp đặt tháp hấp thụ đòi hỏi một khoản đầu tư ban đầu đáng kể, bao gồm chi phí cho việc mua sắm thiết bị, cấu trúc, công việc thi công và lắp đặt. Do đó, việc triển khai tháp hấp thụ có thể đối mặt với những thách thức, đặc biệt là đối với các doanh nghiệp nhỏ và vừa.
• Ảnh hưởng tới môi trường: Mặc dù tháp hấp thụ đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu khí thải ô nhiễm, quá trình hấp thụ và xử lý cũng có thể dẫn đến tạo ra một vài chất thải phụ, ví dụ như dung dịch hấp phụ chứa bụi và chất ô nhiễm.

Qua bài viết trên, có thể thấy việc lặp đặt tháp hấp thụ vào hệ thống xử lý khí thải được coi là giải pháp tối ưu của các doanh nghiệp trong việc sản xuất và kinh doanh bền vững. Nếu cần thêm thông tin vui lòng liên hệ KPTCHEM để được tư vấn và giải đáp các thắc mắc nhanh chóng!