PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ DIOXIN VÀ FURAN: 

2 CHẤT ĐỘC HẠI TỪ KHÍ THẢI LÒ ĐỐT CHẤT THẢI RẮN

 

Hiện nay, đốt chất thải rắn là phương pháp được đánh giá cao hơn nhiều so với phương pháp chôn lấp truyền thống bởi hiệu quả xử lý nhanh chóng và tiết kiệm diện tích. Nhưng đổi lại, nếu hành động này không được kiểm soát chặt chẽ, nó sẽ dẫn tới những hậu quả nghiêm trọng không chỉ với môi trường không khí mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe của con người.

Bên cạnh những khí thải lò đốt phát sinh như CO₂, CO, NO_x, SO_x, Bụi…dioxin và furan lại là những chất đáng lưu tâm hơn cả. Không chỉ bởi mức độ độc hại của nó mà còn do yêu cầu phải được kiểm soát khó khăn và nghiêm ngặt.

Vậy dioxin và furan có gì nguy hiểm? Cơ chế phát sinh của dioxin và furan là gì? Phải làm thể nào để kiểm soát và xử lý chúng? Hãy cùng Thiên Long tìm hiểu qua bài viết bên dưới.

 

1. Lò đốt chất thải rắn

 

1.1. Khái niệm

 

Lò đốt chất thải rắn là phương pháp sử dụng nhiệt độ cao để đốt cháy các loại chất thải rắn để chuyển trả các chất này về dạng ban đầu là CO₂ và nước và các thành phần không cháy được.

Chất thải rắn + nhiệt --> CO₂ + H₂O + nhiệt + các chất không cháy được (tro, xỉ) + các khí độc hại (nếu không được kiểm soát)

Các chất thải rắn này có thể là chất thải rắn sinh hoạt, chất thải rắn công nghiệp, chất thải rắn y tế, chất thải rắn nguy hại.

Quá trình đốt này giúp giảm khối lượng và thể tích chất thải rắn, đồng thời tiêu diệt vi khuẩn, virus và một số chất gây ô nhiễm khác. Nếu quá trình đốt không được kiểm soát chặt chẽ và không có phương pháp đúng đắn, các sản phẩm sau khi đốt cháy sẽ bao gồm khí thải độc hại như dioxin và furan, NOₓ, SO₂ và các hạt bụi mịn. Do đó, cần có phương pháp vận hành lò đốt đúng cách và có hệ thống xử lý khí thải phù hợp trước khí xả thải ra môi trường.

 

>>> Xem thêm: Lò đốt chất thải rắn nguy hại, công nghệ tiên tiến và hiện đại số một ngày nay

 

1.2. Cơ chế đốt thất thải rắn

 

Quy trình đốt chất thải rắn gồm các giai đoạn:

 

• Sấy khô: giúp loại bỏ độ ẩm khỏi chất thải, từ đó quá trình cháy sẽ hiệu quả hơn và giảm lượng khí thải phụ.
• Buồng đốt sơ cấp - Khí hóa (nhiệt phân): Tại giai đoạn này, với nhiệt độ từ 850 – 1.100^OC, xảy ra trong điều kiện thiếu oxy, các hợp chất hữu cơ sẽ phân hủy thành các chất khí dễ cháy (CO, H₂, CH₄), dầu và than đá. Đây là bước đầu để tại ra các sản phẩm trung gian, giúp quá trình đốt cháy diễn ra nhanh và đồng đều.  
• Buồng đốt thứ cấp - Đốt cháy (oxy hóa): Sau khi phân hủy, các khí dễ cháy sẽ hòa trộn với khí đốt và không khí (oxy) được cấp vào lò, giúp đốt cháy hoàn toàn chất thải và chuyển hóa thành CO₂, H₂O, nhiệt và tro xỉ. Để quá trình đốt cháy diễn ra tối ưu và hạn chế phát sinh các khí độc hại như dioxin và furan, cần kiểm soát chặt chẽ về nhiệt độ >1.100^oC và tỷ lệ không khí, thời gian lưu cháy.
• Quá trình thu hồi và trao đổi nhiệt: Nhiệt sinh ra trong quá trình đốt được thu hồi thông qua các hệ thống để tái sử dụng cho các hoạt động khác như lò hơi, phát điện …

 

2. Dioxin và furan: 2 chất độc hại từ lò đốt chất thải rắn

 

2.1. Dioxin và furan là gì?

 

Dioxin và furan là tên gọi chung của một nhóm các hợp chất Clo độc hại được hình thành trong quá trình đốt không hoàn toàn các chất chứa Clo như rác thải, nhiên liệu hóa thạch hay trong các quá trình nhiệt phân công nghiệp.

 

2.2. Ảnh hưởng của dioxin và furan đến sức khỏe con người

 

Dioxin và furan là các chất vô cùng độc hại, có khả năng tồn tại lâu dài và tích tụ trong chuỗi thức ăn, sẽ gây nguy cơ mắc các bệnh ung thư cao, rối loạn miễn dịch hay đột biến gen, cụ thể:

 

• Cơ chế tác động: Dioxin và furan dễ tích tụ trong mô mỡ của động vật và con người thông qua chuỗi thức ăn. Khi tích tụ theo thời gian, nồng độ các chất này có thể đạt mức gây hại. Các chất này có khả năng kích thích hoặc ức chế hoạt động của nhiều enzyme và protein, dẫn đến rối loạn chức năng tế bào.
• Tác động cấp tính: Nếu tiếp xúc dioxin và furan nồng độ cao trong thời gian ngắn, có thể gây dị ứng da như mụn nước, viên da. Tác động trực tiêp lên hệ miễn dịch, giảm khả năng chống lại các bệnh tật.
• Tác động mãn tính: Nếu tiếp xúc với dioxin và furan trong thời gian dài có thể gây nên ung thư như ung thư tuyến giáp, ung thư gan…Gây rối loạn hệ thần kinh và não bộ, gây nhiễu loạn hormone, ảnh hưởng đến quá trình phát triển của trẻ nhỏ và chức năng sinh sản, có thể gây nên tình trạng dị tật ở trẻ sơ sinh.

 

 

2.3. Cấu tạo hóa học của dioxin và furan

 

Dioxin

• Dioxin tên hóa học đầy đủ là Polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDDs).
• Có cấu trúc cơ bản bao gồm 2 vòng benzen (C₆H₆) liên kết với nhau qua 2 nguyên tử Oxy, tạo thành một vòng dị hợp trung tâm chứa oxy (vòng dioxin). Hidro trên 2 vòng benzen có thể được thay thế bởi Cl.
• Dioxin là hợp chất thơm, bền. Không tan trong nước và tan trong môi trường hữu cơ như Toluen, Benzen.

 

Furan

• Furan có tên hóa học đầy đủ là Polychlorinated dibenzofuran (PCDFs)
• Có cấu trúc gồm 2 vòng benzen liên kết với nhau nhưng khác Dioxin có 2 Oxy, furan chỉ có một nguyên tử oxy (O) tạo thành vòng viền cạnh vòng tròn (vòng furan). Các hydro nguyên tử trên vòng benzen có thể được thay thế bởi clo ở các vị trí khác nhau.
• Cũng chính bởi sự khác biệt này mà furan cũng có mức độ độc thấp hơn dioxin.
• Furan cũng là hợp chất thơm, bền trong môi trường, ít tan trong nước và tan trong các dung môi hữu cơ.

2.4. Nguồn gốc phát sinh dioxin và furan

 

Nguồn gốc phát sinh dioxin và furan là từ các quá trình nhiệt phân và đốt không hoàn toàn các chất chứa Clorua, các quá trình cụ thể như:

 

• Đốt chất thải rắn: Khi đốt các loại rác thải, đặc biệt là những chất chứa Clorua như nhựa PVC, các rác thải y tế, chất thải công nghiệp, nếu nhiệt độ và không khí cấp cho quá trình đốt cháy không đủ, các phản ứng xảy ra không hoàn toàn có thể tạo ra dioxin và furan.

-> Ví dụ: Tại các lò đốt rác cũ, chưa được nâng cấp dẫn đến không có khả năng đảm bảo đủ điều kiện xử lý triệt để chất thải, khi đốt rác có chứa Cl như nhựa PVC sẽ dẫn đến việc hình thành nên dioxin và furan.

 

• Qúa trình đốt nhiên liệu hóa thạch: Khi đốt các nhiên liệu hóa thạch chứa lưu huỳnh và clorua như than, dầu mỏ, hoặc các hợp chất chứa Clo, các phản ứng nhiệt phân có thể tạo ra dioxin và furan nếu nhiệt độ đốt cháy và lượng oxy không đủ.
• Quá trình công nghiệp nhiệt phân: Các qúa trình nhiệt phân như trong công nghiệp sản xuất giấy, chế biến hóa chất và các quá trình nhiệt phân khác có thể tạo ra dioxin và furan nếu điều kiện vận hành không đảm bảo (nhiệt độ và không khí).

-> Ví dụ: Trong công nghiệp sản xuất giấy, việc tẩy trắng giấy cần sử dụng clo để loại bỏ màu sắc có thể tạo ra các hợp chất chứa clorua. Nếu chất thải này sau đó được xử lý bằng phương pháp nhiệt mà không có các biện pháp kiểm soát chặt chẽ và đủ các yêu cầu về nhiệt độ, oxy thì dioxin và furan có thể hình thành gây ô nhiễm môi trường.

 

2.5. Cơ chế hình thành dioxin và furan

 

• Qúa trình tạo thành chất trung gian: Khi các chất thải hoặc nhiên liệu chứa Cl được đốt cháy, chúng sẽ phân hủy trước hết thành các hợp chất trung gian như chlorophenols, chlorobenzenes và các gốc tự do có chứa clo.
• Qúa trình tái kết hợp: Trong vùng khí thải có nhiệt độ thấp hơn (từ 200 - 500^oC), các phản ứng diễn ra chậm hơn cho phép các hợp chất nhỏ trung gian đã hình thành như cacbon và các hợp chất clo trên có kết hợp lại với nhau theo cách tạo thành các cấu trúc vòng benzen liên kết qua nguyên tử oxy.  
• Hình thành dioxin và furan: Trong quá trình kết hợp, nếu có 2 nguyên tử oxy nối giữa hai vòng benzen, ta có cấu trúc của dioxin. Nếu chỉ có một nguyên tử oxy nối hai vòng benzen, ta có cấu trúc của furan.

 

Đồng thời, trong vùng nhiệt độ trung bình này, các hạt than bay hơi và các oxit kim loại (như đồng, sắt) có thể hoạt động như chất xúc tác, làm thúc đẩy các phản ứng kết hợp tạo thành dioxin và furan diễn ra hiệu quả hơn.

 

2.6. Các điều kiện cần thiết để hình thành nên dioxin và furan

 

Để tạo nên dioxin và furan trong quá trình đốt, nhiệt phân cần có các điều kiện cụ thể như:

 

• Vật liệu cháy chứa clo: Các chất thải rắn như nhựa PVC, giây mực in, nhiên liệu hóa thạch chứa clo…là yếu tố cần thiết để hình thành nên các hợp chất chứa clo trung gian.
• Nhiệt độ cấp cho quá trình đốt cháy không đạt yêu cầu: Khi nhiệt độ cấp cho quá trình đốt cháy không đủ cao, thường là dưới 850^oC, phản ứng oxy hóa sẽ không xảy ra hoàn toàn. Khi nhiệt độ trong lò cháy thất thường và thời gian lưu lại trong khoảng nhiệt độ trung bình này đủ lâu thì này cũng sẽ tạo điều kiện thích hợp cho các phản ứng trung gian và quá trình xúc tác xảy ra.
• Lượng oxy cung cấp không đủ: Trong điều kiện thiếu oxy, hay do cung cấp không đủ không khí, quá trình đốt thiếu khí này sẽ cháy không hoàn toàn và hiển nhiên là tạo điều kiện thích hợp cho sự hình thành dioxin và furan.

 

Do đó, quá trình thiết kế lò đốt và vận hành nó đều vô cùng quan trọng, các hệ thống lò đốt lỗi thời hoặc vận hành không đúng kỹ thuật sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến việc duy trì nhiệt độ và cung cấp oxy hợp lý, từ đó quyết định việc có hay không tạo thành dioxin và furan.

 

2.7. Các phương pháp xử lý dioxin và furan

 

Cung cấp đủ nhiệt độ và oxi

Phương pháp này giúp ngăn chặn khả năng hình hành nên dioxin và furan, đồng thời cũng là phương pháp tối ưu và hiệu quả nhất, tiết kiệm được chi phí xử lý khí thải này.

Nhiệt độ cần thiết cho quá trình này tại buồng đốt thứ cấp là >850^oC, và tối ưu là 1100^oC với thời gian lưu cháy là 2s.  

 

Oxy hóa xúc tác

Đây là phương pháp sử dụng các chất xúc tác cho quá trình cháy giúp tăng tốc độ phản ứng oxy hóa, giảm nhiệt độ cần thiết để ngăn ngừa, phá hủy sự hình thành dioxin và furan.

Các chất xúc tác dùng cho quá trình này thường có thể là:

 

• Kim loại quý: như platinum (Pt), palladium (Pd) và rhodium (Rh) có hiệu suất cao nhưng chi phí cũng tương đối đắt đỏ.
• Oxit kim loại: như Oxit vanadi (V₂O₅), oxit mangan, oxit đồng và oxit cobalt. Các chất này được ứng dụng rộng rãi vì khả năng hoạt động tốt ở nhiệt độ tương đối thấp và hiệu quả trong việc chuyển đổi các hợp chất độc hại.

 

Hấp phụ bằng than hoạt tính

Đây là phương pháp xử lý dioxin và furan có trong khí thải, thường được áp dụng sau cùng của hệ thống xử lý khí thải, khi mà các chất độc hại cuối cùng còn sót lại trong khí thải không thể xử lý bằng các phương pháp trước đó như hấp thụ. Tại đây dioxin và furan sẽ bị loại bỏ hoàn toàn.

Phương pháp này áp dụng nguyên lý hấp phụ của than hoặc các vật liệu hấp phụ khác để loại bỏ dioxin và furan khỏi khí thải.

Trên đây là tất cả nội dung Thiên Long muốn truyền tải về dioxin và furan, mong rằng các bạn đã có được phần nào đó thông tin hữu ích liên quan đến vấn đề này đồng thời nâng cao kiến thức, ý thức bảo vệ môi trường.

 

Nếu bạn thấy thích bài viết này, hãy nhấn đăng kí theo dõi trang của chúng tôi để có thể cập nhật sớm nhất những bài viết chất lượng của Thiên Long trong thời gian tới nhé.

 

>>>Xem thêm: Xử lý khí thải lò đốt chất thải rắn công nghiệp, sinh hoạt và nguy hại.

 

Dịch vụ xử lý môi trường – Công ty TNHH Đầu Tư Phát triển TMXD

Thiên Long

 

Nếu quý doanh nghiệp còn đang băn khoăn lựa chọn nhà thầu xử lý khí thải lò đốt chất thải rắn uy tín và chất lượng, hãy đến với Thiên Long chúng tôi. Với phương châm “Uy tín tạo nên chất lượng” mỗi sản phẩm, mỗi dự án lắp đặt cho khách hàng đều được Thiên Long thực hiện bằng cả tâm huyết. Chúng tôi cam kết tất cả sản phẩm Thiên Long được làm từ nguyên liệu chất lượng, ứng dụng công nghệ và giải pháp tiên tiến nhất hiện nay. Khách hàng mang đến Thiên Long bài toán môi trường của mình, Thiên Long gửi lại lời giải tiết kiệm và tối ưu nhất cho khách hàng.

Qúy doanh nghiệp có nhu cầu hợp tác công ty để thi công lắp đặt hệ thống xử lý khí thải lò đốt chất thải rắn hoặc quan tâm đến các hạng mục khác, hãy liên hệ với chúng tôi qua HOTLINE: 0965 565 579.