Xử lý khí thải NOx: Giải pháp bảo vệ môi trường và sức khỏe

Khí thải NOx là một trong những loại khí thải ô nhiễm môi trường phổ biến nhất hiện nay. Khí thải NOx được tạo ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu ở nhiệt độ cao, bao gồm các loại nhiên liệu hóa thạch như than đá, dầu mỏ, khí đốt, và các nhiên liệu sinh học như gỗ, rơm rạ,… Bài viết cung cấp tổng quan về các phương pháp xử lý khí thải NOx, bao gồm định nghĩa, thành phần, nguồn phát sinh, tác động của khí thải NOx đến môi trường, các phương pháp xử lý phổ biến, ưu điểm và nhược điểm của từng phương pháp, quy định về xử lý khí thải NOx.

Giới thiệu chung về khí thải NOx

– Định nghĩa: Khí thải NOx là các hợp chất của nitơ và oxy, bao gồm NO, NO2, N2O,…

– Thành phần: Khí thải NOx thường chứa chủ yếu là NO và NO2, với tỷ lệ NO/NO2 khoảng 1/2.

– Nguồn phát sinh: Khí thải NOx được tạo ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu ở nhiệt độ cao, bao gồm các loại nhiên liệu hóa thạch như than đá, dầu mỏ, khí đốt, và các nhiên liệu sinh học như gỗ, rơm rạ,…

– Tác động của khí thải NOx đến môi trường: Khí thải NOx có thể gây ra nhiều tác động xấu đến môi trường và sức khỏe con người, bao gồm:

• Gây ô nhiễm không khí, làm giảm tầm nhìn, ảnh hưởng đến sức khỏe hô hấp
• Gây mưa axit, làm ảnh hưởng đến môi trường đất, nước, cây cối
• Gây hiệu ứng nhà kính, góp phần làm biến đổi khí hậu

Các phương pháp xử lý khí thải NOx

Các phương pháp xử lý khí thải NOx là các phương pháp nhằm giảm lượng khí NOx xả ra môi trường, do sự đốt cháy của hỗn hợp nitơ và oxi trong nhiệt độ cao. Khí NOx là loại khí thải độc hại, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người, gây hiện tượng hiệu ứng nhà kính và mưa axit.

Có nhiều phương pháp xử lý khí NOx, bao gồm các phương pháp hấp thụ, khử, phân hủy, vv. Một số phương pháp xử lý khí NOx phổ biến hiện nay là:

• Hấp thụ bằng nước: dùng nước hoặc dung dịch oxy già loãng để phản ứng với các oxit nitơ, tạo ra những chất dưới dạng lòng.
• Hấp thụ bằng kiềm: dùng dung dịch kiềm như NaOH, KOH, Ca(OH), vv để hấp thụ các oxit nitơ, tạo ra các muối nitrat hoặc nitrit.
• Hấp thụ chọn lọc: dùng các chất hấp thụ có tính chọn lọc cao, như các hợp chất của sắt, mangan, đồng, vv để hấp thụ NO và NO2, tạo ra các hợp chất phức tạp.
• Khử oxit nitơ có xúc tác và nhiệt độ cao: dùng các chất khử như khí metan, khí dầu mỏ, vv để phản ứng với các oxit nitơ ở nhiệt độ cao, tạo ra các chất như N2, CO2, H2O.
• Khử NOx với xúc tác chọn lọc (SCR): dùng các chất khử như NH3, ure, vv để phản ứng với các oxit nitơ trong mặt phẳng của xúc tác, tạo ra các chất như N2, H2O.
• Phân hủy NOx bằng chất khử dị thể: dùng các chất khử như CO, H2, CH4, vv để phản ứng với các oxit nitơ trong mặt phẳng của chất mang, tạo ra các chất như N2, CO2, H2O.
• Phân hủy NOx bằng chất khử đồng thể và dị thể không có xúc tác: dùng các chất khử như CO, H2, CH4, vv để phản ứng với các oxit nitơ trong môi trường không có xúc tác, tạo ra các chất như N2, CO2, H2O.
• So sánh công nghệ xử lý khí NOx bằng SCR với SNCR: là phương pháp xử lý khí NOx bằng cách so sánh ưu nhược điểm của hai công nghệ khử NOx với xúc tác chọn lọc (SCR) và khử NOx không có xúc tác (SNCR).

Công nghệ xử lý khí thải NOX

Công nghệ xử lý khí thải NOx là các công nghệ nhằm giảm lượng khí NOx xả ra môi trường, do sự đốt cháy của hỗn hợp nitơ và oxi trong nhiệt độ cao. Khí NOx là loại khí thải độc hại, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người, gây hiện tượng hiệu ứng nhà kính và mưa axit.

Có nhiều phương pháp xử lý khí NOx, bao gồm các phương pháp hấp thụ, khử, phân hủy, vv. Một số công nghệ xử lý khí NOx phổ biến hiện nay là:

• Hấp thụ bằng nước: dùng nước hoặc dung dịch oxy già loãng để phản ứng với các oxit nitơ, tạo ra những chất dưới dạng lỏng.
• Hấp thụ bằng kiềm: dùng dung dịch kiềm như NaOH, KOH, Ca(OH), vv để hấp thụ các oxit nitơ, tạo ra các muối nitrat hoặc nitrit.
• Hấp thụ chọn lọc: dùng các chất hấp thụ có tính chọn lọc cao, như các hợp chất của sắt, mangan, đồng, vv để hấp thụ NO và NO2, tạo ra các hợp chất phức tạp.
• Khử oxit nitơ có xúc tác và nhiệt độ cao: dùng các chất khử như khí metan, khí dầu mỏ, vv để phản ứng với các oxit nitơ ở nhiệt độ cao, tạo ra các chất như N2, CO2, H2O.
• Khử NOx với xúc tác chọn lọc (SCR): dùng các chất khử như NH3, ure, vv để phản ứng với các oxit nitơ trong mặt phẳng của xúc tác, tạo ra các chất như N2, H2O.
• Phân hủy NOx bằng chất khử dị thể: dùng các chất khử như CO, H2, CH4, vv để phản ứng với các oxit nitơ trong mặt phẳng của chất mang, tạo ra các chất như N2, CO2, H2O.
• Phân hủy NOx bằng chất khử đồng thể và dị thể không có xúc tác: dùng các chất khử như CO, H2, CH4, vv để phản ứng với các oxit nitơ trong môi trường không có xúc tác, tạo ra các chất như N2, CO2, H2O.
• So sánh công nghệ xử lý khí NOx bằng SCR với SNCR: là phương pháp xử lý khí NOx bằng cách so sánh ưu nhược điểm của hai công nghệ khử NOx với xúc tác chọn lọc (SCR) và khử NOx không có xúc tác (SNCR).

Tác động của khí thải NOx đên môi trường

Khí thải NOx là nhóm các khí thải nitơ oxit, gồm NO, NO2, N2O, N2O3, N2O4, N2O51. Khí thải NOx có tác động xấu đến môi trường và sức khỏe con người, như sau:

• Gây tổn thương phổi và hệ tim mạch: Khí thải NOx kích thích và gây viêm đường hô hấp, làm suy giảm chức năng phổi, trầm trọng thêm bệnh hen suyễn, COPD, và các bệnh về tim mạch. Nếu hít phải không khí có chứa 1% nồng độ NO2 có thể gây tử vong chỉ trong vài phút.
• Tạo ra khí ozone và các tạp chất dạng hạt: Khí thải NOx kết hợp với các chất khác trong không khí tạo ra khí ozone trên mặt đất và các tạp chất dạng hạt1. Khí ozone và các tạp chất dạng hạt gây ô nhiễm không khí, làm giảm tầm nhìn, gây kích ứng mắt, mũi, họng, và gây hại cho thực vật và động vật.
• Gây ra mưa axit và ảnh hưởng đến hiệu ứng nhà kính: Khí thải NOx hòa tan vào nước mưa tạo ra các axit như HNO3, HNO2, vv. Mưa axit gây ăn mòn các công trình kiến trúc, làm chết các sinh vật sống trong nước, và làm suy thoái đất đai. Khí thải NOx cũng là một trong những khí thải gây ra hiệu ứng nhà kính, làm tăng nhiệt độ trái đất và gây ra các biến đổi khí hậu.

Quy định về xử lý khí thải NOx

Tại Việt Nam, quy định về xử lý khí thải NOx được quy định tại Thông tư số 05/2022/TT-BTNMT ngày 17 tháng 01 năm 2022 của Bộ Tài nguyên và Môi trường quy định về quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng môi trường không khí xung quanh. Theo quy định này, các nguồn thải khí thải NOx thuộc đối tượng phải lắp đặt hệ thống xử lý khí thải NOx bao gồm:

• Nhà máy nhiệt điện
• Nhà máy sản xuất xi măng
• Nhà máy sản xuất thép
• Nhà máy sản xuất phân bón
• Nhà máy sản xuất hóa chất
• Nhà máy sản xuất giấy
• Nhà máy sản xuất vật liệu xây dựng
• Nhà máy sản xuất sản phẩm nhựa
• Nhà máy sản xuất sản phẩm dệt
• Nhà máy sản xuất sản phẩm thủy tinh

Các nguồn thải khí thải NOx phải đảm bảo đạt tiêu chuẩn chất lượng môi trường không khí xung quanh theo quy định của Bộ Tài nguyên và Môi trường.

Kết luận

Khí thải NOx là một loại khí thải ô nhiễm môi trường phổ biến, có thể gây ra nhiều tác động xấu đến môi trường và sức khỏe con người. Để giảm thiểu tác động của khí thải NOx, cần phải có các biện pháp xử lý khí thải NOx hiệu quả. Có nhiều phương pháp xử lý khí thải NOx, mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Việc lựa chọn phương pháp xử lý khí thải NOx cần căn cứ vào các yếu tố như nguồn thải, quy mô nguồn thải, yêu cầu về hiệu quả xử lý, chi phí đầu tư và vận hành,…

Hiện nay, phương pháp khử xúc tác chọn lọc (SCR) là phương pháp xử lý khí thải NOx hiệu quả nhất, được ứng dụng rộng rãi tại các nhà máy nhiệt điện, nhà máy sản xuất xi măng,…