Tháp Xử Lý Khí Thải scrubber

Đối với các quy trình công nghiệp hiện đại, việc kiểm soát khí thải là một yếu tố quan trọng để bảo vệ môi trường, sức khỏe con người và duy trì hiệu suất doanh nghiệp. Trong đó, tháp xử lý khí thải scrubber được đánh giá là thiết bị đem lại hiệu quả cao. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn cái nhìn tổng quan về tháp scrubber, từ cấu tạo, nguyên lý hoạt động đến phân loại phổ biến hiện nay.

Scrubber là gì?

Scrubber, còn gọi là tháp rửa khí hay tháp hấp thụ, là hệ thống xử lý khí thải công nghiệp. Thiết bị này sử dụng một dung dịch lỏng để “rửa” và loại bỏ các chất ô nhiễm, bụi, hoặc khí độc hại khỏi dòng khí trước khi thải ra môi trường.

Nguyên lý hoạt động chính của scrubber là cho dòng khí thải tiếp xúc trực tiếp với dung dịch hấp thụ. Khí thải thường được dẫn vào từ đáy tháp và đi lên, trong khi dung dịch được phun sương từ đỉnh tháp xuống. Quá trình này giúp hòa tan hoặc trung hòa các chất ô nhiễm.

Hệ thống scrubber có khả năng xử lý hiệu quả nhiều loại khí thải có tính axit hoặc bazơ, chẳng hạn như:

• Ôxít lưu huỳnh (SOx​)
• Ôxít nitơ (NOx​)
• Axit clohydric ($HCl$)
• Hydro sunfua (H2​S)
• Axit sunfuric (H2​SO4​)
• Khí Clo (Cl2​)
• Các hợp chất hữu cơ bay hơi (VOCs)

Scrubber được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như hóa chất, luyện kim, xi mạ, lò đốt rác và các nhà máy phát sinh khí thải ăn mòn.

Cấu tạo của tháp xử lý khí thải scrubber

Tháp xử lý khí thải scrubber có cấu tạo gồm nhiều bộ phận chính, phối hợp với nhau để làm sạch dòng khí. Cấu trúc cụ thể có thể thay đổi tùy vào ứng dụng, nhưng hầu hết đều bao gồm:

• Thân tháp: Là vỏ ngoài của hệ thống, thường có dạng hình trụ đứng. Bộ phận này được chế tạo từ vật liệu có độ bền cao và khả năng chống ăn mòn hóa học tốt như nhựa PP, composite (FRP), hoặc thép không gỉ (Inox).
• Lớp vật liệu đệm: Gồm các vật thể có hình dạng đặc biệt (ví dụ: vòng Pall, vòng Raschig) xếp chồng lên nhau. Chúng có tác dụng làm tăng diện tích tiếp xúc giữa khí thải và dung dịch hấp thụ, qua đó cải thiện hiệu suất xử lý.
• Hệ thống phun: Bao gồm các béc phun (nozzles) được bố trí ở đỉnh tháp. Các béc phun này có nhiệm vụ phân tán đều dung dịch lỏng thành dạng sương mịn, tối đa hóa khả năng tiếp xúc với khí thải.
• Bộ tách sương: Lắp đặt ở lối ra của khí sạch. Bộ phận này giữ lại các hạt dung dịch lỏng bị cuốn theo dòng khí, đảm bảo chỉ có khí đã qua xử lý thoát ra ngoài.
• Bơm tuần hoàn: Bơm dung dịch hấp thụ từ bồn chứa tuần hoàn trở lại các béc phun, giúp duy trì hoạt động liên tục và ổn định cho tháp.
• Bồn chứa dung dịch: Nơi chứa dung dịch hấp thụ. Tùy thuộc vào chất ô nhiễm cần xử lý, dung dịch này có thể là nước hoặc các hóa chất pha loãng như xút ($NaOH$), vôi (Ca(OH)2​), hoặc axit (H2​SO4​).
• Quạt hút: Tạo ra áp lực để hút dòng khí thải đi qua toàn bộ hệ thống tháp xử lý.

>>>Xem thêm: Tháp xử lý khí thải dạng ướt hiệu quả trong công nghiệp

Vật liệu chế tạo tháp hấp thụ xử lý khí thải scrubber

Vì phải tiếp xúc trực tiếp với khí thải có tính chất ăn mòn cao và các hóa chất. Vậy nên, vật liệu chế tạo nên tháp scrubber phải đảm bảo về khả năng chống chịu được những tác động khắc nghiệt nhất từ môi trường. 

Có thể kể đến 1 số vật liệu phổ biến trong sản xuất tháp xử lý khí thải scrubber như:

• Inox SUS 304, SUS 316: Phù hợp hoạt động trong các môi trường có độ ẩm cao, chống han gỉ tốt.
• Nhựa PP, PVC, composite FRP: Có khả năng chịu hóa chất ăn mòn mạnh, bền bỉ với các môi trường có tính chất ăn mòn.
• Thép CT3, inox 201, inox 430: Áp dụng cho hệ thống hấp thụ khí thải có yêu cầu thấp hơn về khả năng chống ăn mòn.

Tìm hiểu thêm :Tháp hấp thụ Nopotech

Nguyên lý hoạt động của tháp xử lý khí thải scrubber

Nguyên lý hoạt động của tháp xử lý khí thải scrubber dựa trên quá trình hấp thụ và phản ứng hóa học, diễn ra theo các bước sau:

1. Dẫn khí thải vào tháp: Quạt hút công nghiệp đưa dòng khí thải chứa chất ô nhiễm (như SO2​, $HCl$, bụi) vào từ đáy tháp và di chuyển theo hướng đi lên.
2. Phun dung dịch hấp thụ: Cùng lúc đó, dung dịch xử lý được bơm tuần hoàn và phun từ đỉnh tháp xuống dưới dạng sương mù. Dòng khí và dòng lỏng di chuyển ngược chiều nhau để tăng hiệu quả tiếp xúc. Tùy vào thành phần khí thải, dung dịch có thể là nước, dung dịch kiềm (như $NaOH$, Ca(OH)2​) hoặc dung dịch axit.
3. Hấp thụ và phản ứng: Khí thải đi qua lớp vật liệu đệm (packing media). Lớp đệm này giúp tăng diện tích bề mặt, cho phép dung dịch hấp thụ tối đa các chất ô nhiễm hoặc phản ứng hóa học để trung hòa chúng. Ví dụ, khí SO2​ độc hại sẽ phản ứng với dung dịch $NaOH$ tạo thành muối Natri sulfit (Na2​SO3​) và nước, là các chất ít gây hại hơn.SO2​+2NaOH→Na2​SO3​+H2​O
4. Tách lỏng và khí: Sau khi được làm sạch, dòng khí tiếp tục đi lên qua bộ tách sương (demister). Bộ phận này có chức năng giữ lại các giọt dung dịch bị cuốn theo, đảm bảo chỉ có không khí sạch thoát ra ngoài.
5. Thu hồi dung dịch: Dung dịch đã phản ứng sẽ rơi xuống đáy tháp, được thu hồi để tái sử dụng hoặc đưa đi xử lý và thay thế khi đã bão hòa.

Tìm hiểu : 7 phương pháp xử lý khí thải được lựa chọn nhiều nhất

Đặc điểm của tháp xử lý khí thải Scrubber

Tháp xử lý khí thải Scrubber có những đặc điểm chính sau:

• Hiệu suất xử lý cao: Hệ thống có khả năng loại bỏ hiệu quả nhiều loại chất ô nhiễm, bao gồm bụi, khí axit (SOx​, NOx​, $HCl$), và các hợp chất hữu cơ bay hơi (VOCs). Hiệu suất xử lý có thể đạt trên 95% tùy thuộc vào thiết kế và điều kiện vận hành.
• Thiết kế linh hoạt: Scrubber có nhiều loại khác nhau như tháp hấp thụ dạng ướt (wet scrubber) và dạng khô (dry scrubber). Kích thước và cấu trúc của tháp được thiết kế riêng để phù hợp với lưu lượng và thành phần hóa học của từng loại khí thải.
• Kết cấu bền vững: Vỏ tháp thường được chế tạo từ các vật liệu chịu ăn mòn hóa học tốt như nhựa Polypropylene (PP), composite (FRP), hoặc thép không gỉ (Inox). Điều này đảm bảo hệ thống có thể hoạt động bền bỉ trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt.
• Vận hành tự động: Hầu hết các hệ thống scrubber hiện đại đều được trang bị hệ thống điều khiển tự động. Hệ thống này giám sát liên tục các thông số quan trọng như lưu lượng khí, áp suất, và nồng độ pH của dung dịch để tối ưu hóa hiệu quả và đảm bảo an toàn.
• Phát sinh chất thải thứ cấp: Quá trình xử lý sẽ tạo ra sản phẩm phụ, thường là nước thải hoặc bùn thải chứa các chất ô nhiễm đã được tách ra. Lượng chất thải này phải được thu gom và xử lý theo đúng quy định về môi trường.
• Yêu cầu bảo trì định kỳ: Hệ thống cần được kiểm tra, vệ sinh và bảo dưỡng thường xuyên. Các công việc này bao gồm làm sạch béc phun, lớp vật liệu đệm, và kiểm tra bơm tuần hoàn để duy trì hiệu suất hoạt động và kéo dài tuổi thọ thiết bị.

Ưu và nhược điểm của tháp xử lý khí thải scrubber

Ưu điểm

• Xử lý hiệu quả nhiều loại khí thải: Scrubber loại bỏ tốt bụi, các dòng khí có tính axit và kiềm (như SO2​, $HCl$, NH3​) và một số hợp chất hữu cơ bay hơi (VOCs), đảm bảo khí đầu ra đạt tiêu chuẩn.
• Chi phí vận hành hợp lý: Hệ thống tiêu thụ ít năng lượng. Khả năng tuần hoàn dung dịch hấp thụ giúp giảm lượng hóa chất tiêu thụ và tiết kiệm chi phí.
• Vận hành ổn định, an toàn: Các hệ thống hiện đại phần lớn được tự động hóa, hoạt động ổn định và giảm thiểu rủi ro, ngay cả với dòng khí dễ cháy nổ.
• Thiết kế linh hoạt: Cấu trúc tháp có thể được tùy chỉnh để phù hợp với các không gian lắp đặt khác nhau, kể cả các nhà máy có diện tích hạn chế.

Nhược điểm

• Chi phí đầu tư ban đầu cao: Việc xây dựng và lắp đặt một hệ thống scrubber hoàn chỉnh, đặc biệt với công suất lớn, đòi hỏi vốn đầu tư đáng kể.
• Phát sinh chất thải thứ cấp: Quá trình xử lý tạo ra nước thải hoặc bùn thải chứa nồng độ chất ô nhiễm cao, cần có quy trình xử lý riêng biệt và tốn kém trước khi thải bỏ.
• Rủi ro ăn mòn và tắc nghẽn: Môi trường ẩm ướt và chứa hóa chất có thể gây ăn mòn thiết bị theo thời gian. Bụi và các hạt rắn trong khí thải cũng có thể gây tắc nghẽn lớp đệm hoặc béc phun, đòi hỏi bảo trì định kỳ.
• Hiệu quả hạn chế với một số chất: Scrubber kém hiệu quả đối với một số chất ô nhiễm trơ, khó hấp thụ hoặc các hợp chất hữu cơ phức tạp như Dioxin/Furan.

>>>Xem thêm: Xử lý khí thải bằng phương pháp ướt hiệu quả và tối ưu nhất

Tiêu chí lựa chọn tháp scrubber phù hợp

Để lựa chọn một hệ thống tháp scrubber hiệu quả và kinh tế, cần đánh giá các tiêu chí kỹ thuật và vận hành cốt lõi sau đây:

1. Đặc tính của dòng khí thải Đây là yếu tố quan trọng nhất, quyết định đến thiết kế và công nghệ của tháp.

• Thành phần hóa học: Xác định rõ các chất ô nhiễm cần xử lý (ví dụ: khí axit như SO2​,HCl; khí kiềm như NH3​; bụi; hay các hợp chất hữu cơ) để lựa chọn loại scrubber (ướt, khô) và dung dịch hấp thụ phù hợp.
• Lưu lượng khí thải: Đo bằng m3/h, yếu tố này quyết định kích thước và công suất của tháp.
• Nồng độ chất ô nhiễm: Nồng độ đầu vào (đo bằng mg/m3 hoặc ppm) ảnh hưởng trực tiếp đến yêu cầu về hiệu quả xử lý.
• Nhiệt độ và áp suất: Các thông số này ảnh hưởng đến việc lựa chọn vật liệu chế tạo và thiết kế cơ khí của tháp.

2. Yêu cầu về hiệu suất xử lý Phải xác định rõ hiệu suất loại bỏ mong muốn (tính bằng %). Mục tiêu là đảm bảo khí thải sau xử lý phải tuân thủ các quy chuẩn môi trường quốc gia hiện hành (ví dụ: QCVN 19:2009/BTNMT).

3. Chi phí toàn diện Cần đánh giá tổng chi phí sở hữu, không chỉ riêng giá mua.

• Chi phí đầu tư (CAPEX): Bao gồm chi phí thiết bị, vận chuyển và lắp đặt.
• Chi phí vận hành (OPEX): Bao gồm chi phí năng lượng (cho bơm, quạt), hóa chất, nước, nhân công, và chi phí xử lý chất thải thứ cấp (bùn, nước thải).

4. Vật liệu chế tạo và độ bền Lựa chọn vật liệu có khả năng chống ăn mòn và chịu được điều kiện vận hành khắc nghiệt. Các vật liệu phổ biến bao gồm nhựa PP, composite (FRP), hoặc thép không gỉ (Inox 304, 316), tùy thuộc vào tính chất hóa học của khí thải.

5. Điều kiện lắp đặt và vận hành Xem xét các yếu tố thực tế tại nhà máy như diện tích mặt bằng và chiều cao cho phép để lắp đặt tháp. Ngoài ra, cần đảm bảo nguồn cung cấp tiện ích như điện, nước, và khu vực lưu trữ hóa chất an toàn.

6. Năng lực của nhà cung cấp Chọn đơn vị có kinh nghiệm trong lĩnh vực xử lý khí thải, có năng lực kỹ thuật đã được chứng minh. Cần ưu tiên các nhà cung cấp có dịch vụ tư vấn, thiết kế, lắp đặt và bảo hành, bảo trì chuyên nghiệp.

>>>Xem thêm: Tìm hiểu về hệ thống xử lý khí thải công nghiệp

Hướng dẫn vận hành và bảo trì tháp scrubber

Để đảm bảo tháp scrubber hoạt động hiệu quả, bạn cần tuân thủ các bước sau trong quá trình vận hành và bảo trì:

• Vận hành: Kiểm tra các bộ phận của tháp trước khi vận hành. Đảm bảo nguồn nước hoặc dung dịch hóa chất luôn đầy đủ và sạch.
• Quản lý dung dịch/Chất xúc tác: Tháp scrubber thường sử dụng dung dịch để loại bỏ khí thải ô nhiễm. Do đó, việc quản lý dung dịch trong quá trình vận hành là rất quan trọng. Dung dịch được lưu trữ và xử lý an toàn để đảm bảo hiệu quả của hệ thống.
• Bảo trì định kỳ: Làm sạch các bộ lọc và kiểm tra các ống dẫn khí để đảm bảo không bị tắc nghẽn.
• Kiểm tra hệ thống điện và quạt: Đảm bảo quạt và các hệ thống điện hoạt động bình thường, không có hiện tượng hư hỏng.

Báo giá và chi phí lắp đặt tháp xử lý khí thải scrubber

Chi phí thiết kế, sản xuất và lắp đặt tháp xử lý khí thải scrubber phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm kích thước, loại tháp, vật liệu sử dụng, và công suất xử lý. 

Trung bình, chi phí lắp đặt một hệ thống tháp scrubber có thể dao động từ vài chục triệu đến hàng trăm triệu đồng. Để có báo giá chính xác, quý khách hãy liên hệ đến hotline: 0982818711 của NOPOTECH để nhận được tư vấn và báo giá phù hợp với nhu cầu sử dụng cụ thể.

Hy vọng bài viết đã cung cấp đầy đủ thông tin về tháp xử lý khí thải scrubber. Nếu bạn cần thêm thông tin chi tiết, đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi để được tư vấn và hỗ trợ tốt nhất.