Sơn là thành phần không thể thiếu dùng để phủ bên ngoài sản phẩm. Sơn giúp cho bề mặt của sản phẩm bền, đẹp và bắt mắt hơn bởi sự đa dạng về chất liệu mà màu sơn. Hiện nay, sơn được sử dụng rất rộng rãi trong hầu hết các ngành công nghiệp.
Thành phần của sơn bao gồm: bột màu, bột phụ trợ, chất tạo màng, dung môi hữu cơ, chất phụ gia. Chúng tạo nên một hỗn hợp đồng nhất giữa chất tạo màng và các chất màu có tính chất bám dính.
Chất tạo màng: chất tạo mạng thường được sử dụng là các hợp chất polyme hữu cơ hay còn gọi là nhựa (resin). Loại nhựa này có thể tan trong nước và một số dung môi khác
Phụ gia: đây là thành phần quan trọng trong sơn để tăng thêm một số tính năng của màng sơn. Các chất phụ gia bao gồm: chất hóa dẻo, chất làm khô, chất chống bọt, chống rêu mốc, chất dàn, chất chống lắng…
Bột màu: Là thành phần không thể thiếu được trong các sản phẩm sơn màu. Nhiệm vụ chính là tạo màu sắc, tạo độ phủ, tăng các tính năng cơ học của màng sơn. Bột màu thường dùng bao gồm bột màu vô cơ và bột màu hữu cơ
Dung môi là thành phần không thể thiếu trong sơn, dung môi là chất lỏng hoặc khí giúp cho quá trình hòa tan các chất khác trong một thể tích và nhiệt độ xác định. Dung môi hữu cơ sử dụng để làm sạch khô trước khi phun sơn, giúp pha loãng sơn,… dung môi hữu cơ có đặc điểm chung là dễ cháy, dễ bay hơi, hoặc có một số phát nổ. Dung môi hữu cơ nặng hơn không khí, chìm xuống đáy và di chuyển trong một khoảng cách lớn và gần như không bị pha loãng
Các nhóm dung môi thường được sử dụng bao gồm:
Dung môi có chứa nhân thơm (toluene, xylen..) 30%
Dung môi dạng mạch thẳng 27%
Dung môi gốc xeton (methyl ethyl xeton-MEK, MIBK) 17%
Dung môi gốc alcohol (butyl alcohol, ethyl alcohol..) 17%
Dung môi loại khác 14%
Trong ngành sản xuất sơn, yếu tố gây ô nhiễm môi trường đáng lo ngại nhất chính là Bụi sơn và Nước thải từ dung môi hữu cơ
- Bụi sơn
Bụi sơn được hình thành trong quá trình trộn, nghiền nhiên liệu. Đây là bụi tổng hợp gồm nhiều thành phần hóa học. Phát tán nhiều trong không khí, làm mất mỹ quan của xưởng và gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của con người làm việc tại xưởng. Một số thành phần có trong bụi sơn gây ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động là:
Kim loại nặng, đặc biệt là chì. Chì trong sơn giúp chống gỉ, làm tươi màu sơn, làm quá trình khô sơn nhanh hơn.
Khi hít phải hơi chì, nó sẽ di chuyển vào phổi rồi nhanh chóng chuyển sang máu và từ máu di chuyển đến các cơ quan như gan, thận, não, cơ bắp, tim. Nặng hơn, hơi chì sẽ gây độc cho hệ thần kinh trung ương, hệ thần kinh ngoại biên.
Chì tác động lên enzym làm con người bị rối loạn các chức năng ảnh hưởng trực tiếp đến tủy xương gây ung thư.
- Hơi thủy ngân
Thủy ngân trong sơn giúp bảo quản và chống nấm mốc. Khi hít phải hơi thủy ngân con người sẽ bị khó thở, sốt, viêm miệng, co giật nôn, viêm ruột. Hơi thủy ngân ảnh hưởng trực tiếp đến phổi, suy hô hấp. Ngoài ra, khi hít quá nhiều hơi thủy ngân sẽ khiến rối loạn hệ thần kinh.
- Bột màu
Bột màu là thành phần không thể thiếu, trong đó bột màu cơ bản thông dụng nhất là titan dioxit (Ti2O) tạo màu trắng (65%), các bột màu vô cơ (33%) trong đó chủ yếu 27% là oxit sắt, oxit kẽm, kẽm bột, nhôm dạng nhão (paste), bột màu hữu cơ sử dụng với lượng nhỏ (2%). Màu vàng: sử dụng cromate kẽm, cromat chì. Bên cạnh bột màu là bột độn, loại thường được sử dụng là thạch cao, CaCO3, bột tan, đất sét… Lượng bột màu và bột độn sử dụng là khoảng 30-200kg/tấn sơn. Bột màu thải ra môi trường dưới dạng bụi nhỏ li ti, bay và dễ phát tán trong không khí, gây ảnh hưởng trực tiếp đến hệ hô hấp, gây viêm loét. Khi ngấm vào trong cơ thể sẽ ảnh hưởng đến các bộ phận khác như tuần hoàn máu, hệ thần kinh
- Dung môi hữu cơ ( Nước thải )
Dung môi hữu cơ hay còn gọi là VOC là thành phần được thải ra môi trường dưới dạng khí và lỏng trong quá trình phun sơn.
Có hai loại dung môi gây ảnh hưởng nhiều nhất đến môi trường không khí là hơi dung môi toluene và xylen.
Khi bị nhiễm độc VOC con người sẽ bị ảnh hưởng trực tiếp đến hệ thần kinh, tổn hại khả năng sinh sản, tổn thương đến gan, than, suy hô hấp, ung thư và viêm da.
Vì dung môi có đặc điểm di chuyển trong một khoảng cách khá lớn nên vấn đề dung môi hữu cơ ngấm vào lòng đất và nước.
Biện pháp xử lý nước thải phun sơn
Tính chất nước thải phun sơn
- Nước thải ngành công nghiệp sử dụng sơn và các chất phụ gia như keo … chứa những thành phần ô nhiễm rất khó xử lý, nồng độ của các thông số ô nhiễm cao, tỷ lệ BOD/COD khá thấp.
- Thành phần ô nhiễm của nước thải còn phụ thuộc vào công nghệ vệ sinh thiết bị, số lần tái sử dụng nước để vệ sinh thiết bị. Các thông số ô nhiễm đặc trưng của nước thải sản xuất sơn là: COD , SS , BOD . ( BOD5: 300MG/L, COD: 8000MG/L, SS: 3000MG/L, TN:25MG/L, TP:6MG/L)
Nếu xử lý nước thải phun sơn theo phương pháp truyền thống, thì sau quá trình kết tủa, phần chất hữu cơ hòa tan còn lại thiếu các chất dinh dưỡng cần thiết tương ứng nên rất khó thực hiện quá trình xử lý hóa sinh, cần bổ sung dung dịch dinh dưỡng chứa N, P, K … và chi phí cao.
Phương pháp xử lý nước thải phun sơn kết hợp nước thải sinh hoạt
- Nước thải phun sơn có hàm lượng SS, COD rất cao nên việc xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý (oxy hóa sử dung phản ứng fenton) sẽ đạt hiệu quả xử lý cao. Nước thải sau công đoạn tiền xử lý này, có thể đi vào hệ thống kết hợp xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ sinh học.
- Nước thải sinh hoạt chủ yếu chứa các thông số ô nhiễm đặc trưng là COD, BOD, nito, amoniac, coliform … khả năng phân hủy sinh học tốt, nếu thải trực tiếp mà không qua xử lý có thể gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.
- Nước thải sau xử lý đạt QCVN 40:2011/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải công nghiệp, giúp chủ đầu tư tiết kiệm chi phí điện, hóa chất và nhân công vận hành.
Thuyết minh công nghệ
Bể Gom
- Nước thải từ quá trình sản xuất được dẫn qua lưới chắn rác để loại bỏ rác và tạp chất có trong nước thải. Sau đó nước được đưa vào bể thu gom.
- Bể thiết kế 2 ngăn, có tác dụng tách 1 phần cặn bùn lắng giữ lại, phần nước chảy tràn sang ngăn bên cạnh, được 2 bơm chìm nước thải đưa về bể Điều hòa.
Bể Điều hòa
- Trong bể điều hòa có bố trí hệ thống thổi khí nhằm xáo trộn hoàn toàn nước thải không cho cặn lắng trong bể, đồng thời cung cấp oxy để giảm một phần BOD.
Bể phản ứng
- Nước thải từ bể Điều hòa được bơm lên bể phản ứng để diễn ra phản ứng feton, oxi hóa các chất hữu cơ khó phân hủy, mạch dài thành các hợp chất đơn giản, dễ phân hủy. Các hóa chất FeSO4.7H 2 O, H 2 O 2 và HCl được bơm vào bể để duy trình pH =3 – 4, quá trình phản ứng sinh ra Fe3+ đóng vai trò như là chất keo tụ.
Bể tạo bông
- Nước ra khỏi bể feton được dẫn qua bể tạo bông để điều chỉnh pH về trung tính (pH > 7), để diễn ra quá trình keo tụ , tạo các bông cặn có kích thước lớn. Công đoạn này các hóa chất NaOH, polymer anion được thêm vào bể.
Bể Lắng hóa lý
- Nước thải tiếp tục được dẫn qua bể lắng 1 để lắng các bông cặn, loải bỏ SS và các hợp chất hữu cơ khó phân hủy.
Bể Trung gian 1
- Nước từ bể lắng 1 được dẫn qua bể trung gian để chứa nước và sục khí để loại bỏ các sản phẩm của quá trình phân hủy feton. Đồng thời, nước thải dẫn từ hệ thống thu gom nước thải sinh hoạt cũng được đưa về bể Trung gian này. Bể có tác dụng như bể điều hòa cả về lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm. Nước từ bể trung gian được bơm lên hệ thống xử lý sinh học.
Bể sinh học Thiếu khí
- Nước thải được đưa sang bể Thiếu Khí (Anoxic), trong bể có đặt máy khuấy chìm tạo dòng xáo trộn liên tục với tốc độ không quá cao, tạo môi trường thiếu khí cho vi sinh vật phân giải Nito và Phopho, thông qua 2 phản ứng Nitrat hóa và Photpho-rit.
* Quá trình Nitrat hóa:
- Hai chủng vi khuẩn chính tham gia vào quá trình này là 2 loại vi sinh vật tự dưỡng Nitrosomonas và Nitrobacter. Trong môi trường thiếu oxy, các loại vi khuẩn này sẽ khử Nitrat (NO 3- ) và Nitrit (NO 2 -) theo chuỗi chuyển hóa:
NO 3 - => NO 2 - = > N 2 O => N 2 (bay hơi)
* Quá trình Photphorit hóa:
- Các hợp chất hữu cơ chứa Photpho sẽ được hệ vi khuẩn Acinetobacter chuyển hóa thành các hợp chất mới không chứa Photpho và các hợp chất có chứa Photpho nhưng dễ phân hủy.
Bể sinh học Hiếu khí
- Bể Hiếu Khí sử dụng kĩ thuật bùn vi sinh kết hợp với hệ thống phân phối khí dạng đĩa, cung cấp khí dạng bọt mịn, giúp oxy hòa tan vào trong nước thải. Tại ngăn này, xảy ra phản ứng oxy hóa phân hủy các chất hữu cơ thành sản phẩm H 2 O, CO 2 ; và chuyển hóa Amoni thành Nitrat nhờ quá trình lên men hiếu khí của bùn hoạt tính.
- Ngoài ra, trong ngăn hiếu khí có một lượng khá lớn các vi sinh hiếu khí dạng lơ lửng MBBR, hiệu quả xử lý của bể sinh học hiếu khí: BOD giảm 85 ÷ 95%, Nitơ tổng giảm: 80 ÷ 85%, lượng Phospho tổng giảm 70 ÷ 75%…
CHC( Chất hữu cơ) + VSV hiếu khí à H 2 O + CO 2 + Sinh khối mới.
Các quá trình diễn ra trong bể hiếu khí:
Oxy hóa các chất hữu cơ:
C x H y O z + (x+y/4 – z/2) O 2 → x CO 2 + y/2 H 2 O
Tổng hợp sinh khối tế bào:
n(C x H y O z ) + n NH 3 + n(x+y/4 –z/2-5) O 2 → (CH 7 NO 2 ) n + n(x-5) CO 2 + n(y-4)/2 H 2 O
Tự oxy hóa vật liệu tế bào (phân hủy nội bào):
(C 5 H 7 NO 2 ) n + 5n O 2 → 5n CO 2 + 2n H 2 O + n NH 3
Bể Lắng sinh học
- Hỗn hợp bùn và nước thải từ bể Hiếu khí sang bể lắng 2 để lắng bùn vi sinh. Bùn vi sinh lắng ở đáy được hồi lưu lạ bể hiếu khí để duy trì nồng độ vi sinh trong bể thích hợp. Phần bùn dư được thải về bể chứ bùn. Phần nước trong được dẫn qua bể khử trùng để loại bỏ các vi sinh vật có hại trong nước thải. Nước từ bể khử trùng được bơm ra cống thoát nước thải của KCN.
Bể Trung gian 2
- Nước sau qúa trình lắng sinh học, tách bùn phần nước thu được phía trên chảy sang ngăn chứa trung gian , chuẩn bị cho quá trình lọc áp lực.
Lọc áp lực
- Nước tại bể chứa nước trung gian được bơm lọc hút đưa lên thiết bị lọc áp, đi qua lớp vật liệu lọc , phần cặn còn lại trong nước thải được giữ lại .
- Sau 1 thời gian lọc, phần cặn bám trong vật liệu lọc làm giảm hiệu quả lọc, vì vậy cần có quá trình rửa ngược giúp loại bỏ cặn bám trong vật liệu lọc, nước rửa lọc được dẫn về bể Thiếu khí.
Bể bùn
- Chứa 1 phần bùn vi sinh và bùn sinh ra từ bể Lắng hóa lý được bơm về bể chứa bùn, bùn chứa thành phần hóa lý là chất nguy hại. Định kỳ bùn trong bể chứa được máy ép bùn xử lý, tách nước, đơn vị vận chuyển có chức năng thu gom xử lý theo quy định.
Biện pháp xử lý khí thải
Tính chất khí thải phun sơn
Sơn là một vật liệu phủ bên ngoài bề mặt sản phẩm để bảo vệ sản phẩm khỏi các tác động từ môi trường ngoài và đáp ứng tính thẩm mỹ. Sơn là sản phẩm không thể thiếu cho các ngành gia công cơ khí, thiết bị… Tuy nhiên, sơn cũng là một chất được tổng hợp từ các loại hóa chất độc hại, nếu không được xử lý sẽ dẫn đến gây ảnh hưởng xấu đến môi trường không khí và sức khỏe con người.
Chính vì vậy, nhằm bảo vệ sức khỏe cho người lao động cũng như môi trường việc đầu tư xây dựng một hệ thống xử lý khí thải phòng sơn đạt chuẩn là điều rất quan trọng.
Sơn có thành phần chính bao gồm chất tạo màng, nhiệm vụ của chất này là tạo sự kết dính, liên kết các thành phần trong sơn, khi quét hoặc phun lên bề mặt vật liệu sẽ tạo độ rắn và giúp sơn có độ phủ. Thành phần tiếp theo là chất bay hơi, có thể có nhiều chất bay hơi khác nhau như nước, dung môi hữu cơ, dung môi hòa tan…
Bụi sơn
Bụi sơn là loại bụi hóa học tổng hợp, rất độc hại đối với cơ thể. Trong bụi sơn có nhiều thành phần độc hại như:
Chì có chức năng chống gỉ, làm cho màu sắc tươi hơn (nhất là các màu đỏ, cam, vàng và trắng) và đẩy nhanh quá trình làm khô mặt sơn.
Thủy ngân thì có tác dụng bảo quản, chống vi khuẩn và rêu mốc.
Dung môi hữu cơ và một phần dung môi được thải ra môi trường dưới dạng khí và lỏng.
Bên cạnh đó, việc sử dụng bột màu có chứa các oxit kim loại trong đó có các kim loại nặng độc hại cũng sinh ra, phát thải ra môi trường dưới dạng bụi.
Quá trình sản xuất sơn tiêu thụ nhiều dung môi hữu cơ và một phần dung môi được thải ra môi trường dưới dạng khí và lỏng
Chính vì vậy cần có hệ thống xử lý khí thải giúp làm sạch môi trường làm việc tạo bầu không khí trong lành cho người lao động, qua đó cải thiện đáng kể tinh thần làm việc cũng như giảm nguy mắc các loại bệnh do hít phải bụi công nghiệp cho người lao động. Do đó các doanh nghiệp phải xây dựng hệ thống xử lý bụi sơn để đảm bảo sức khỏe người lao động và sức khỏe của người dân xung quanh. Giảm nồng độ các tác nhân gây ô nhiễm xuống dưới tiêu chuẩn cho phép.
Công nghệ xử lý khí thải phòng phun sơn:
Công việc quan trọng nhất trong việc xử lý khí thải phun sơn là công đoạn thu gom khí thải, thông thường có 2 dạng phun sơn cơ bản:
Phun sơn tại các buồng phun sơn ướt: tại đây có bố trí vị trí phun sơn cố định có sẵn lớp màng nước nhằm giữ lại sơ bộ các thành phần bụi sơn, khí thải sau khi đi qua màng nước đã được thu gom bằng quạt hút.
Phun sơn tại các buồng phun sơn khô, tại các vị trí trong nhà xưởng. Đối với hình thức phun sơn này việc bố trí các chụp hút, lựa chọn công suất quạt, bố trí hệ thống đường ống thu khí . Nếu không thiết kế hợp lý sẽ ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng môi trường, quá trình hoạt động sản xuất tại vị trí phun sơn.
Dựa vào các đặc tính của sơn dưới đây sẽ đưa ra quy trình công nghệ
Phương án 1
Sơ đồ xử lý khí thải phun sơn 1 tháp
Thuyết minh công nghệ xử lý khí thải phòng sơn
Để xử lý triệt để khí thải phong sơn cần tiến hành xử lý bụi sơn và các chất còn lại tron khí thải phòng sơn sau khi loại bụi sơn.
Xử lý bụi sơn
Khí thải bụi sơn từ các phòng sơn sẽ được thu gom và đưa về hệ thống lọc thô. Hệ thống lọc thô sử dụng phương pháp xử lý bằng vật liệu khô – rắn, nhằm giữ lại hơi dung môi, sơn có tỉ trọng và kích thước lớn. Vật liệu lọc sẽ được thay thế định kỳ.
Khí thải sau hệ thống xử lý lọc thô sẽ được quạt hút đẩy khí qua tháp xử lý chính. Quạt hút khí nhằm mục đích đưa khí qua tháp xử lý, giúp cho khí thải có độ thoát theo thiết kế, tránh trường hợp “ng h ẽn khí, om khí”. Khí thải và bụi phát sinh từ quá trình phun sơn , sản phẩm được hệ thống quạt hút thu gom lại và theo đường ống dẫn khí vào tháp xử lý.
Xử lý các thành phần còn lại trong khí thải phòng sơn
Sau khi được loại bỏ bụi, khí thải sẽ được hệ thống quạt hút chuyển sang tháp xử lý để xử lý các thành phần ô nhiễm còn lại trong khí thải phòng sơn . Tại tháp xử lý xảy ra các quá trình sau:
+ Quá trình rửa rỗng bằng lớp mù trong tháp.
+ Quá trình hấp thụ diễn ra trên bề mặt lớp vật liệu đệm .
+ Quá trình tách mù: tách nước ra khỏi dòng khí thải.
Quy trình xử lý khí tại tháp hấp thụ
Khí thải thoát ra được đi từ dưới lên qua 02 lớp vật liệu đệm được bố trí trong tháp. Dung dịch hấp thụ được bơm cấp vào trong tháp qua hệ thống các Bép phun bố trí đều trong tháp. Dung dịch hấp thụ sau khi đi qua bép phun sẽ tạo thành lớp sương mù trong toàn bộ không gian của tháp. Quá trình hấp thụ sẽ diễn ra tại lớp vật liệu đệm, hiệu quả hấp thụ được quyết định bởi lượng nước và chiều dày lớp vật liệu đệm trong tháp. Dung dịch NaOH được bơm liên tục từ đỉnh tháp xuống các lớp vật liệu đệm tiếp xúc, khí thải được dẫn từ dưới lên . Quá trình tiếp xúc giữa pha khí và pha nước giúp quá trình hấp thụ được diễn ra dễ dàng. Sau khi hấp thụ, dung dịch NaOH sẽ được tuần hoàn và tái sử dụng lại. Trước khi đi ra khỏi tháp, dòng khí được tách mù nhờ lớp tách mù được bố trí trên đỉnh tháp.
Khí thải đi qua tháp hấp thụ tiếp tục được đưa qua tháp hấp phụ. Tại đây, dòng khí được hấp phụ bằng than hoạt tính nhằm xử lý triệt để các thành phần ô nhiễm còn lại trong khí thải. Dung dịch NaOH, các loại khí độc hại sinh ra từ quá trình phun sơn sẽ được hấp thụ lại. Sau khi ra khỏi thiết bị xử lý khí, dòng khí đưa vào ống khói thải cao để tiếp tục phân tán vào khí quyển và đạt quy chuẩn cho phép QCVN 19:2009/BTNMT. Hiệu quả xử lý có thể đạt 99.5% xử lý được các chất độc 88% như phenol, H2S,…
Ưu điểm của công nghệ
Tiết kiệm chi phí đầu tư ban đầu.
Tiết kiệm chi phí vận hành, bảo trì hệ thống.
Hệ thống đảm bảo hoạt động tự động, liên tục.
Vận hành đơn giản, hiệu quả.
Danh mục thiết bị
Tháp xyclon
Quạt hút, quạt đẩy
Thiết bị quang phân UV
Thiết bị hấp phụ than hoạt tính xử lý bậc ba)
Thuyết minh công nghệ
Quy trình xử lý khí thải sơn: sơn khí thải → tủ màn nước → tháp xử lý khí thải phun nước → thiết bị quang phân UV → thiết bị hấp phụ than hoạt tính → quạt ly tâm → xả thải vào môi trường
Trong quá trình phun khí thải, sơn lỏng tạo thành các hạt bụi nguyên tử hóa và triphenyl dễ bay hơi thai và chất cơ hữu cơ khác dưới tác dụng của áp suất không khí. Nồng độ cao và kích thước hạt nhỏ, hầu hết có kích thước dưới 10 μm có tác dụng làm sạch và phân huỷ tốt lớp sơn sau đó đi qua chùm tia cực tím năng lượng cao. Trong quá trình xử lý ozon hóa , chùm tia UV năng lượng cao và ôzôn được sử dụng để đồng thời phân hủy và ôxy hóa các khí có mùi, do đó các chất khí có mùi bị phân hủy thành các hợp chất có trọng lượng phân tử thấp, nước và khí cacbonic . Khí thải sau quá trình oxy hóa quang xúc tác đi vào tháp hấp phụ than hoạt tính , còn khí hữu cơ được hấp phụ bởi than hoạt tính ở tầng than hoạt tính thích hợp với khí thải hữu cơ có lưu lượng lớn và nồng độ thấp. Than hoạt tính thông qua hoạt tính dạng hạt cacbon, và diện tích bề mặt riêng (diện tích hấp phụ) cao tới 500. -1500m 2 / g. Diện tích bề mặt riêng lớn nên có khả năng hấp phụ và than hoạt tính bề mặt cao. Khi thải đạt QCVN19/2009 được thải qua ống khói.
Thành phần của sơn bao gồm: bột màu, bột phụ trợ, chất tạo màng, dung môi hữu cơ, chất phụ gia. Chúng tạo nên một hỗn hợp đồng nhất giữa chất tạo màng và các chất màu có tính chất bám dính.
Chất tạo màng: chất tạo mạng thường được sử dụng là các hợp chất polyme hữu cơ hay còn gọi là nhựa (resin). Loại nhựa này có thể tan trong nước và một số dung môi khác
Phụ gia: đây là thành phần quan trọng trong sơn để tăng thêm một số tính năng của màng sơn. Các chất phụ gia bao gồm: chất hóa dẻo, chất làm khô, chất chống bọt, chống rêu mốc, chất dàn, chất chống lắng…
Bột màu: Là thành phần không thể thiếu được trong các sản phẩm sơn màu. Nhiệm vụ chính là tạo màu sắc, tạo độ phủ, tăng các tính năng cơ học của màng sơn. Bột màu thường dùng bao gồm bột màu vô cơ và bột màu hữu cơ
Dung môi là thành phần không thể thiếu trong sơn, dung môi là chất lỏng hoặc khí giúp cho quá trình hòa tan các chất khác trong một thể tích và nhiệt độ xác định. Dung môi hữu cơ sử dụng để làm sạch khô trước khi phun sơn, giúp pha loãng sơn,… dung môi hữu cơ có đặc điểm chung là dễ cháy, dễ bay hơi, hoặc có một số phát nổ. Dung môi hữu cơ nặng hơn không khí, chìm xuống đáy và di chuyển trong một khoảng cách lớn và gần như không bị pha loãng
Các nhóm dung môi thường được sử dụng bao gồm:
Dung môi có chứa nhân thơm (toluene, xylen..) 30%
Dung môi dạng mạch thẳng 27%
Dung môi gốc xeton (methyl ethyl xeton-MEK, MIBK) 17%
Dung môi gốc alcohol (butyl alcohol, ethyl alcohol..) 17%
Dung môi loại khác 14%
Trong ngành sản xuất sơn, yếu tố gây ô nhiễm môi trường đáng lo ngại nhất chính là Bụi sơn và Nước thải từ dung môi hữu cơ
- Bụi sơn
Bụi sơn được hình thành trong quá trình trộn, nghiền nhiên liệu. Đây là bụi tổng hợp gồm nhiều thành phần hóa học. Phát tán nhiều trong không khí, làm mất mỹ quan của xưởng và gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của con người làm việc tại xưởng. Một số thành phần có trong bụi sơn gây ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động là:
Kim loại nặng, đặc biệt là chì. Chì trong sơn giúp chống gỉ, làm tươi màu sơn, làm quá trình khô sơn nhanh hơn.
Khi hít phải hơi chì, nó sẽ di chuyển vào phổi rồi nhanh chóng chuyển sang máu và từ máu di chuyển đến các cơ quan như gan, thận, não, cơ bắp, tim. Nặng hơn, hơi chì sẽ gây độc cho hệ thần kinh trung ương, hệ thần kinh ngoại biên.
Chì tác động lên enzym làm con người bị rối loạn các chức năng ảnh hưởng trực tiếp đến tủy xương gây ung thư.
- Hơi thủy ngân
Thủy ngân trong sơn giúp bảo quản và chống nấm mốc. Khi hít phải hơi thủy ngân con người sẽ bị khó thở, sốt, viêm miệng, co giật nôn, viêm ruột. Hơi thủy ngân ảnh hưởng trực tiếp đến phổi, suy hô hấp. Ngoài ra, khi hít quá nhiều hơi thủy ngân sẽ khiến rối loạn hệ thần kinh.
- Bột màu
Bột màu là thành phần không thể thiếu, trong đó bột màu cơ bản thông dụng nhất là titan dioxit (Ti2O) tạo màu trắng (65%), các bột màu vô cơ (33%) trong đó chủ yếu 27% là oxit sắt, oxit kẽm, kẽm bột, nhôm dạng nhão (paste), bột màu hữu cơ sử dụng với lượng nhỏ (2%). Màu vàng: sử dụng cromate kẽm, cromat chì. Bên cạnh bột màu là bột độn, loại thường được sử dụng là thạch cao, CaCO3, bột tan, đất sét… Lượng bột màu và bột độn sử dụng là khoảng 30-200kg/tấn sơn. Bột màu thải ra môi trường dưới dạng bụi nhỏ li ti, bay và dễ phát tán trong không khí, gây ảnh hưởng trực tiếp đến hệ hô hấp, gây viêm loét. Khi ngấm vào trong cơ thể sẽ ảnh hưởng đến các bộ phận khác như tuần hoàn máu, hệ thần kinh
- Dung môi hữu cơ ( Nước thải )
Dung môi hữu cơ hay còn gọi là VOC là thành phần được thải ra môi trường dưới dạng khí và lỏng trong quá trình phun sơn.
Có hai loại dung môi gây ảnh hưởng nhiều nhất đến môi trường không khí là hơi dung môi toluene và xylen.
Khi bị nhiễm độc VOC con người sẽ bị ảnh hưởng trực tiếp đến hệ thần kinh, tổn hại khả năng sinh sản, tổn thương đến gan, than, suy hô hấp, ung thư và viêm da.
Vì dung môi có đặc điểm di chuyển trong một khoảng cách khá lớn nên vấn đề dung môi hữu cơ ngấm vào lòng đất và nước.
Biện pháp xử lý nước thải phun sơn
Tính chất nước thải phun sơn
- Nước thải ngành công nghiệp sử dụng sơn và các chất phụ gia như keo … chứa những thành phần ô nhiễm rất khó xử lý, nồng độ của các thông số ô nhiễm cao, tỷ lệ BOD/COD khá thấp.
- Thành phần ô nhiễm của nước thải còn phụ thuộc vào công nghệ vệ sinh thiết bị, số lần tái sử dụng nước để vệ sinh thiết bị. Các thông số ô nhiễm đặc trưng của nước thải sản xuất sơn là: COD , SS , BOD . ( BOD5: 300MG/L, COD: 8000MG/L, SS: 3000MG/L, TN:25MG/L, TP:6MG/L)
Nếu xử lý nước thải phun sơn theo phương pháp truyền thống, thì sau quá trình kết tủa, phần chất hữu cơ hòa tan còn lại thiếu các chất dinh dưỡng cần thiết tương ứng nên rất khó thực hiện quá trình xử lý hóa sinh, cần bổ sung dung dịch dinh dưỡng chứa N, P, K … và chi phí cao.
Phương pháp xử lý nước thải phun sơn kết hợp nước thải sinh hoạt
- Nước thải phun sơn có hàm lượng SS, COD rất cao nên việc xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý (oxy hóa sử dung phản ứng fenton) sẽ đạt hiệu quả xử lý cao. Nước thải sau công đoạn tiền xử lý này, có thể đi vào hệ thống kết hợp xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ sinh học.
- Nước thải sinh hoạt chủ yếu chứa các thông số ô nhiễm đặc trưng là COD, BOD, nito, amoniac, coliform … khả năng phân hủy sinh học tốt, nếu thải trực tiếp mà không qua xử lý có thể gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.
- Nước thải sau xử lý đạt QCVN 40:2011/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải công nghiệp, giúp chủ đầu tư tiết kiệm chi phí điện, hóa chất và nhân công vận hành.
Thuyết minh công nghệ
Bể Gom
- Nước thải từ quá trình sản xuất được dẫn qua lưới chắn rác để loại bỏ rác và tạp chất có trong nước thải. Sau đó nước được đưa vào bể thu gom.
- Bể thiết kế 2 ngăn, có tác dụng tách 1 phần cặn bùn lắng giữ lại, phần nước chảy tràn sang ngăn bên cạnh, được 2 bơm chìm nước thải đưa về bể Điều hòa.
Bể Điều hòa
- Trong bể điều hòa có bố trí hệ thống thổi khí nhằm xáo trộn hoàn toàn nước thải không cho cặn lắng trong bể, đồng thời cung cấp oxy để giảm một phần BOD.
Bể phản ứng
- Nước thải từ bể Điều hòa được bơm lên bể phản ứng để diễn ra phản ứng feton, oxi hóa các chất hữu cơ khó phân hủy, mạch dài thành các hợp chất đơn giản, dễ phân hủy. Các hóa chất FeSO4.7H 2 O, H 2 O 2 và HCl được bơm vào bể để duy trình pH =3 – 4, quá trình phản ứng sinh ra Fe3+ đóng vai trò như là chất keo tụ.
Bể tạo bông
- Nước ra khỏi bể feton được dẫn qua bể tạo bông để điều chỉnh pH về trung tính (pH > 7), để diễn ra quá trình keo tụ , tạo các bông cặn có kích thước lớn. Công đoạn này các hóa chất NaOH, polymer anion được thêm vào bể.
Bể Lắng hóa lý
- Nước thải tiếp tục được dẫn qua bể lắng 1 để lắng các bông cặn, loải bỏ SS và các hợp chất hữu cơ khó phân hủy.
Bể Trung gian 1
- Nước từ bể lắng 1 được dẫn qua bể trung gian để chứa nước và sục khí để loại bỏ các sản phẩm của quá trình phân hủy feton. Đồng thời, nước thải dẫn từ hệ thống thu gom nước thải sinh hoạt cũng được đưa về bể Trung gian này. Bể có tác dụng như bể điều hòa cả về lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm. Nước từ bể trung gian được bơm lên hệ thống xử lý sinh học.
Bể sinh học Thiếu khí
- Nước thải được đưa sang bể Thiếu Khí (Anoxic), trong bể có đặt máy khuấy chìm tạo dòng xáo trộn liên tục với tốc độ không quá cao, tạo môi trường thiếu khí cho vi sinh vật phân giải Nito và Phopho, thông qua 2 phản ứng Nitrat hóa và Photpho-rit.
* Quá trình Nitrat hóa:
- Hai chủng vi khuẩn chính tham gia vào quá trình này là 2 loại vi sinh vật tự dưỡng Nitrosomonas và Nitrobacter. Trong môi trường thiếu oxy, các loại vi khuẩn này sẽ khử Nitrat (NO 3- ) và Nitrit (NO 2 -) theo chuỗi chuyển hóa:
NO 3 - => NO 2 - = > N 2 O => N 2 (bay hơi)
* Quá trình Photphorit hóa:
- Các hợp chất hữu cơ chứa Photpho sẽ được hệ vi khuẩn Acinetobacter chuyển hóa thành các hợp chất mới không chứa Photpho và các hợp chất có chứa Photpho nhưng dễ phân hủy.
Bể sinh học Hiếu khí
- Bể Hiếu Khí sử dụng kĩ thuật bùn vi sinh kết hợp với hệ thống phân phối khí dạng đĩa, cung cấp khí dạng bọt mịn, giúp oxy hòa tan vào trong nước thải. Tại ngăn này, xảy ra phản ứng oxy hóa phân hủy các chất hữu cơ thành sản phẩm H 2 O, CO 2 ; và chuyển hóa Amoni thành Nitrat nhờ quá trình lên men hiếu khí của bùn hoạt tính.
- Ngoài ra, trong ngăn hiếu khí có một lượng khá lớn các vi sinh hiếu khí dạng lơ lửng MBBR, hiệu quả xử lý của bể sinh học hiếu khí: BOD giảm 85 ÷ 95%, Nitơ tổng giảm: 80 ÷ 85%, lượng Phospho tổng giảm 70 ÷ 75%…
CHC( Chất hữu cơ) + VSV hiếu khí à H 2 O + CO 2 + Sinh khối mới.
Các quá trình diễn ra trong bể hiếu khí:
Oxy hóa các chất hữu cơ:
C x H y O z + (x+y/4 – z/2) O 2 → x CO 2 + y/2 H 2 O
Tổng hợp sinh khối tế bào:
n(C x H y O z ) + n NH 3 + n(x+y/4 –z/2-5) O 2 → (CH 7 NO 2 ) n + n(x-5) CO 2 + n(y-4)/2 H 2 O
Tự oxy hóa vật liệu tế bào (phân hủy nội bào):
(C 5 H 7 NO 2 ) n + 5n O 2 → 5n CO 2 + 2n H 2 O + n NH 3
Bể Lắng sinh học
- Hỗn hợp bùn và nước thải từ bể Hiếu khí sang bể lắng 2 để lắng bùn vi sinh. Bùn vi sinh lắng ở đáy được hồi lưu lạ bể hiếu khí để duy trì nồng độ vi sinh trong bể thích hợp. Phần bùn dư được thải về bể chứ bùn. Phần nước trong được dẫn qua bể khử trùng để loại bỏ các vi sinh vật có hại trong nước thải. Nước từ bể khử trùng được bơm ra cống thoát nước thải của KCN.
Bể Trung gian 2
- Nước sau qúa trình lắng sinh học, tách bùn phần nước thu được phía trên chảy sang ngăn chứa trung gian , chuẩn bị cho quá trình lọc áp lực.
Lọc áp lực
- Nước tại bể chứa nước trung gian được bơm lọc hút đưa lên thiết bị lọc áp, đi qua lớp vật liệu lọc , phần cặn còn lại trong nước thải được giữ lại .
- Sau 1 thời gian lọc, phần cặn bám trong vật liệu lọc làm giảm hiệu quả lọc, vì vậy cần có quá trình rửa ngược giúp loại bỏ cặn bám trong vật liệu lọc, nước rửa lọc được dẫn về bể Thiếu khí.
Bể bùn
- Chứa 1 phần bùn vi sinh và bùn sinh ra từ bể Lắng hóa lý được bơm về bể chứa bùn, bùn chứa thành phần hóa lý là chất nguy hại. Định kỳ bùn trong bể chứa được máy ép bùn xử lý, tách nước, đơn vị vận chuyển có chức năng thu gom xử lý theo quy định.
Biện pháp xử lý khí thải
Tính chất khí thải phun sơn
Sơn là một vật liệu phủ bên ngoài bề mặt sản phẩm để bảo vệ sản phẩm khỏi các tác động từ môi trường ngoài và đáp ứng tính thẩm mỹ. Sơn là sản phẩm không thể thiếu cho các ngành gia công cơ khí, thiết bị… Tuy nhiên, sơn cũng là một chất được tổng hợp từ các loại hóa chất độc hại, nếu không được xử lý sẽ dẫn đến gây ảnh hưởng xấu đến môi trường không khí và sức khỏe con người.
Chính vì vậy, nhằm bảo vệ sức khỏe cho người lao động cũng như môi trường việc đầu tư xây dựng một hệ thống xử lý khí thải phòng sơn đạt chuẩn là điều rất quan trọng.
Sơn có thành phần chính bao gồm chất tạo màng, nhiệm vụ của chất này là tạo sự kết dính, liên kết các thành phần trong sơn, khi quét hoặc phun lên bề mặt vật liệu sẽ tạo độ rắn và giúp sơn có độ phủ. Thành phần tiếp theo là chất bay hơi, có thể có nhiều chất bay hơi khác nhau như nước, dung môi hữu cơ, dung môi hòa tan…
Bụi sơn
Bụi sơn là loại bụi hóa học tổng hợp, rất độc hại đối với cơ thể. Trong bụi sơn có nhiều thành phần độc hại như:
Chì có chức năng chống gỉ, làm cho màu sắc tươi hơn (nhất là các màu đỏ, cam, vàng và trắng) và đẩy nhanh quá trình làm khô mặt sơn.
Thủy ngân thì có tác dụng bảo quản, chống vi khuẩn và rêu mốc.
Dung môi hữu cơ và một phần dung môi được thải ra môi trường dưới dạng khí và lỏng.
Bên cạnh đó, việc sử dụng bột màu có chứa các oxit kim loại trong đó có các kim loại nặng độc hại cũng sinh ra, phát thải ra môi trường dưới dạng bụi.
Quá trình sản xuất sơn tiêu thụ nhiều dung môi hữu cơ và một phần dung môi được thải ra môi trường dưới dạng khí và lỏng
Chính vì vậy cần có hệ thống xử lý khí thải giúp làm sạch môi trường làm việc tạo bầu không khí trong lành cho người lao động, qua đó cải thiện đáng kể tinh thần làm việc cũng như giảm nguy mắc các loại bệnh do hít phải bụi công nghiệp cho người lao động. Do đó các doanh nghiệp phải xây dựng hệ thống xử lý bụi sơn để đảm bảo sức khỏe người lao động và sức khỏe của người dân xung quanh. Giảm nồng độ các tác nhân gây ô nhiễm xuống dưới tiêu chuẩn cho phép.
Công nghệ xử lý khí thải phòng phun sơn:
Công việc quan trọng nhất trong việc xử lý khí thải phun sơn là công đoạn thu gom khí thải, thông thường có 2 dạng phun sơn cơ bản:
Phun sơn tại các buồng phun sơn ướt: tại đây có bố trí vị trí phun sơn cố định có sẵn lớp màng nước nhằm giữ lại sơ bộ các thành phần bụi sơn, khí thải sau khi đi qua màng nước đã được thu gom bằng quạt hút.
Phun sơn tại các buồng phun sơn khô, tại các vị trí trong nhà xưởng. Đối với hình thức phun sơn này việc bố trí các chụp hút, lựa chọn công suất quạt, bố trí hệ thống đường ống thu khí . Nếu không thiết kế hợp lý sẽ ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng môi trường, quá trình hoạt động sản xuất tại vị trí phun sơn.
Dựa vào các đặc tính của sơn dưới đây sẽ đưa ra quy trình công nghệ
Phương án 1
Sơ đồ xử lý khí thải phun sơn 1 tháp
Thuyết minh công nghệ xử lý khí thải phòng sơn
Để xử lý triệt để khí thải phong sơn cần tiến hành xử lý bụi sơn và các chất còn lại tron khí thải phòng sơn sau khi loại bụi sơn.
Xử lý bụi sơn
Khí thải bụi sơn từ các phòng sơn sẽ được thu gom và đưa về hệ thống lọc thô. Hệ thống lọc thô sử dụng phương pháp xử lý bằng vật liệu khô – rắn, nhằm giữ lại hơi dung môi, sơn có tỉ trọng và kích thước lớn. Vật liệu lọc sẽ được thay thế định kỳ.
Khí thải sau hệ thống xử lý lọc thô sẽ được quạt hút đẩy khí qua tháp xử lý chính. Quạt hút khí nhằm mục đích đưa khí qua tháp xử lý, giúp cho khí thải có độ thoát theo thiết kế, tránh trường hợp “ng h ẽn khí, om khí”. Khí thải và bụi phát sinh từ quá trình phun sơn , sản phẩm được hệ thống quạt hút thu gom lại và theo đường ống dẫn khí vào tháp xử lý.
Xử lý các thành phần còn lại trong khí thải phòng sơn
Sau khi được loại bỏ bụi, khí thải sẽ được hệ thống quạt hút chuyển sang tháp xử lý để xử lý các thành phần ô nhiễm còn lại trong khí thải phòng sơn . Tại tháp xử lý xảy ra các quá trình sau:
+ Quá trình rửa rỗng bằng lớp mù trong tháp.
+ Quá trình hấp thụ diễn ra trên bề mặt lớp vật liệu đệm .
+ Quá trình tách mù: tách nước ra khỏi dòng khí thải.
Quy trình xử lý khí tại tháp hấp thụ
Khí thải thoát ra được đi từ dưới lên qua 02 lớp vật liệu đệm được bố trí trong tháp. Dung dịch hấp thụ được bơm cấp vào trong tháp qua hệ thống các Bép phun bố trí đều trong tháp. Dung dịch hấp thụ sau khi đi qua bép phun sẽ tạo thành lớp sương mù trong toàn bộ không gian của tháp. Quá trình hấp thụ sẽ diễn ra tại lớp vật liệu đệm, hiệu quả hấp thụ được quyết định bởi lượng nước và chiều dày lớp vật liệu đệm trong tháp. Dung dịch NaOH được bơm liên tục từ đỉnh tháp xuống các lớp vật liệu đệm tiếp xúc, khí thải được dẫn từ dưới lên . Quá trình tiếp xúc giữa pha khí và pha nước giúp quá trình hấp thụ được diễn ra dễ dàng. Sau khi hấp thụ, dung dịch NaOH sẽ được tuần hoàn và tái sử dụng lại. Trước khi đi ra khỏi tháp, dòng khí được tách mù nhờ lớp tách mù được bố trí trên đỉnh tháp.
Khí thải đi qua tháp hấp thụ tiếp tục được đưa qua tháp hấp phụ. Tại đây, dòng khí được hấp phụ bằng than hoạt tính nhằm xử lý triệt để các thành phần ô nhiễm còn lại trong khí thải. Dung dịch NaOH, các loại khí độc hại sinh ra từ quá trình phun sơn sẽ được hấp thụ lại. Sau khi ra khỏi thiết bị xử lý khí, dòng khí đưa vào ống khói thải cao để tiếp tục phân tán vào khí quyển và đạt quy chuẩn cho phép QCVN 19:2009/BTNMT. Hiệu quả xử lý có thể đạt 99.5% xử lý được các chất độc 88% như phenol, H2S,…
Ưu điểm của công nghệ
Tiết kiệm chi phí đầu tư ban đầu.
Tiết kiệm chi phí vận hành, bảo trì hệ thống.
Hệ thống đảm bảo hoạt động tự động, liên tục.
Vận hành đơn giản, hiệu quả.
Danh mục thiết bị
Tháp xyclon
Quạt hút, quạt đẩy
Thiết bị quang phân UV
Thiết bị hấp phụ than hoạt tính xử lý bậc ba)
Thuyết minh công nghệ
Quy trình xử lý khí thải sơn: sơn khí thải → tủ màn nước → tháp xử lý khí thải phun nước → thiết bị quang phân UV → thiết bị hấp phụ than hoạt tính → quạt ly tâm → xả thải vào môi trường
Trong quá trình phun khí thải, sơn lỏng tạo thành các hạt bụi nguyên tử hóa và triphenyl dễ bay hơi thai và chất cơ hữu cơ khác dưới tác dụng của áp suất không khí. Nồng độ cao và kích thước hạt nhỏ, hầu hết có kích thước dưới 10 μm có tác dụng làm sạch và phân huỷ tốt lớp sơn sau đó đi qua chùm tia cực tím năng lượng cao. Trong quá trình xử lý ozon hóa , chùm tia UV năng lượng cao và ôzôn được sử dụng để đồng thời phân hủy và ôxy hóa các khí có mùi, do đó các chất khí có mùi bị phân hủy thành các hợp chất có trọng lượng phân tử thấp, nước và khí cacbonic . Khí thải sau quá trình oxy hóa quang xúc tác đi vào tháp hấp phụ than hoạt tính , còn khí hữu cơ được hấp phụ bởi than hoạt tính ở tầng than hoạt tính thích hợp với khí thải hữu cơ có lưu lượng lớn và nồng độ thấp. Than hoạt tính thông qua hoạt tính dạng hạt cacbon, và diện tích bề mặt riêng (diện tích hấp phụ) cao tới 500. -1500m 2 / g. Diện tích bề mặt riêng lớn nên có khả năng hấp phụ và than hoạt tính bề mặt cao. Khi thải đạt QCVN19/2009 được thải qua ống khói.