SO2 trong khí thải là gì? Quy chuẩn và giải pháp xử lý hiệu quả

SO2 trong khí thải là một trong những thông số ô nhiễm cần được kiểm soát tại nhiều nhà máy, lò hơi, cơ sở đốt nhiên liệu và các ngành sản xuất có sử dụng nguyên liệu chứa lưu huỳnh. Khi nồng độ SO2 trong dòng khí thải cao, doanh nghiệp không chỉ phải đối mặt với nguy cơ ảnh hưởng đến môi trường mà còn cần kiểm soát để đáp ứng các yêu cầu về phát thải.

QCVN 19:2024/BTNMT hiện quy định giới hạn cho phép của SO2 cùng nhiều chất ô nhiễm khác trong khí thải công nghiệp. Tuy nhiên, xử lý SO2 và xử lý bụi trong khí thải là hai bài toán khác nhau. Vì vậy, việc lựa chọn thiết bị cần dựa trên thành phần thực tế của dòng khí thay vì chỉ dựa vào lưu lượng.

Cụm ống khói và tháp giải nhiệt của nhà máy công nghiệp

SO2 trong khí thải là gì?

SO2, hay lưu huỳnh đioxit, là hợp chất khí gồm lưu huỳnh và oxy. SO2 trong khí thải thường hình thành khi đốt nhiên liệu hoặc nguyên liệu có chứa lưu huỳnh. Đây là một chất ô nhiễm dạng khí, khác với bụi và các hạt rắn/lỏng lơ lửng trong dòng khí.

SO2 là gì và có đặc điểm như thế nào?

SO2 là khí có khả năng tham gia các phản ứng hóa học trong khí quyển và có thể gây kích ứng đối với hệ hô hấp khi con người tiếp xúc ở nồng độ cao.

Trong hoạt động sản xuất, SO2 trong khí thải thường được quan tâm cùng với các thông số khác như bụi tổng, CO, NOx, H2S hoặc các hợp chất hữu cơ tùy thuộc vào ngành nghề và công nghệ sản xuất.

Một điểm quan trọng là SO2 tồn tại chủ yếu ở thể khí, do đó phương pháp xử lý phải hướng đến quá trình hấp thụ, phản ứng hoặc chuyển hóa khí SO2. Đây cũng là lý do không nên đồng nhất thiết bị lọc bụi với thiết bị khử SO2.

SO2 trong khí thải phát sinh từ đâu?

Nguồn phát sinh SO2 trong khí thải phổ biến gồm:

• Lò hơi sử dụng nhiên liệu dầu hoặc nhiên liệu rắn.
• Nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch.
• Các công đoạn luyện kim, nung, đốt và gia nhiệt.
• Sản xuất hóa chất và axit sunfuric.
• Nhà máy lọc hóa dầu.
• Một số quá trình sử dụng nhiên liệu hoặc nguyên liệu có chứa lưu huỳnh.

QCVN 19:2024/BTNMT cũng phân loại giới hạn SO2 theo nhiều loại thiết bị, trong đó có lò hơi, thiết bị phát điện, thiết bị sản xuất kim loại, sản xuất axit sunfuric, sản phẩm dầu mỏ và nhiều nguồn phát thải khác.

SO2 ảnh hưởng như thế nào đến môi trường và sức khỏe?

Nếu SO2 trong khí thải được phát tán với nồng độ cao, chất này có thể góp phần làm suy giảm chất lượng không khí và hình thành các hợp chất có tính axit trong khí quyển.

Đối với hệ thống sản xuất, SO2 cũng cần được kiểm soát vì đây là một trong những thông số có thể được quy định trong hồ sơ môi trường và yêu cầu kiểm soát khí thải của cơ sở.

Do đó, việc đánh giá SO2 trong khí thải cần được thực hiện dựa trên nguồn phát sinh, nồng độ đo thực tế và quy chuẩn áp dụng cho cơ sở thay vì chỉ dựa trên cảm quan hoặc mùi.

SO2 trong khí thải công nghiệp theo QCVN 19:2024/BTNMT

QCVN 19:2024/BTNMT là quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp, quy định giá trị giới hạn cho phép của các thông số ô nhiễm khi khí thải công nghiệp được xả ra môi trường không khí. Quy chuẩn có hiệu lực từ ngày 01/07/2025 theo Thông tư 45/2024/TT-BTNMT.

Khí thải công nghiệp cần được kiểm soát trước khi xả ra môi trường

QCVN 19:2024 quy định SO2 như thế nào?

Trong QCVN 19:2024/BTNMT, lưu huỳnh đioxit (SO2) được quy định tại Bảng 1 với đơn vị tính là mg/Nm³.

Giới hạn SO2 trong khí thải không có một con số chung cho tất cả nhà máy. Giá trị cho phép phụ thuộc vào loại thiết bị, loại nhiên liệu, công suất và vùng áp dụng Cột A, B hoặc C.

QCVN quy định:

• Cột A: cơ sở nằm trong vùng bảo vệ nghiêm ngặt.
• Cột B: cơ sở nằm trong vùng hạn chế phát thải.
• Cột C: các trường hợp không thuộc hai nhóm trên.

Vì vậy, khi đánh giá SO2 trong khí thải, doanh nghiệp cần xác định đúng loại nguồn và phân vùng trước khi đối chiếu kết quả quan trắc.

Giới hạn SO2 trong khí thải theo từng nguồn phát sinh

Một số giá trị tiêu biểu trong QCVN 19:2024/BTNMT như sau:

Nguồn phát thải	Cột A	Cột B	Cột C
Lò hơi nhiên liệu lỏng ≥20 tấn hơi/giờ	≤200	≤300	≤350
Lò hơi nhiên liệu lỏng <20 tấn hơi/giờ	≤250	≤350	≤400
Lò hơi nhiên liệu rắn ≥20 tấn hơi/giờ	≤200	≤300	≤350
Lò hơi nhiên liệu rắn <20 tấn hơi/giờ	≤250	≤350	≤400
Nhiên liệu sinh khối dạng rắn	≤130	≤200	≤250
Nhiên liệu khí	≤90	≤120	≤150
Nhiên liệu biogas	≤250	≤300	≤350

Đơn vị: mg/Nm³.

Đây chỉ là một số nhóm nguồn phổ biến. QCVN 19:2024 còn quy định các mức khác cho thiết bị phát điện, luyện kim, sản xuất axit sunfuric, lọc hóa dầu, lò cốc, lò đốt chất thải và các thiết bị khác.

Điều này cho thấy không thể trả lời câu hỏi “SO2 trong khí thải cho phép bao nhiêu?” bằng một con số duy nhất nếu chưa xác định nguồn phát thải.

Cách hiểu đơn vị mg/Nm³ và Cột A, B, C

Nm³ là mét khối khí thải chuẩn ở nhiệt độ 25°C và áp suất tuyệt đối 760 mmHg theo định nghĩa của QCVN 19:2024/BTNMT.

Do đó, khi đánh giá SO2 trong khí thải, doanh nghiệp không nên lấy một kết quả đo bất kỳ rồi so sánh trực tiếp với giới hạn mà không xem xét điều kiện và phương pháp đo.

QCVN 19:2024 cũng quy định các phương pháp thử nghiệm SO2 như TCVN 11306:2016, TCVN 6750:2005 và một số phương pháp US EPA.

Vì sao SO2 trong khí thải vượt giới hạn cho phép?

Tình trạng SO2 trong khí thải vượt giới hạn thường xuất phát từ cả nguồn nhiên liệu lẫn hệ thống xử lý.

SO2 trong khí thải phát sinh từ quá trình đốt nhiên liệu

Nhiên liệu chứa hàm lượng lưu huỳnh cao

Khi nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh cao được đưa vào quá trình đốt, lượng SO2 sinh ra có xu hướng tăng. Vì vậy, kiểm soát chất lượng nhiên liệu là một trong những bước đầu tiên để kiểm soát SO2 trong khí thải.

Điều kiện và công nghệ đốt

Điều kiện vận hành lò hơi, nhiệt độ, tỷ lệ nhiên liệu – không khí và chế độ tải đều có thể ảnh hưởng đến thành phần khí sau quá trình đốt.

Với các hệ thống có nhiều nguồn phát thải, cần xác định riêng từng nguồn để biết SO2 trong khí thải phát sinh chủ yếu ở công đoạn nào.

Hệ thống xử lý SO2 chưa phù hợp

Nếu nguồn phát sinh có nồng độ SO2 cao nhưng hệ thống chỉ tập trung vào xử lý bụi thì kết quả cuối cùng vẫn có thể không đáp ứng yêu cầu.

Đây là điểm đặc biệt quan trọng khi lựa chọn thiết bị: thiết bị lọc bụi và thiết bị xử lý SO2 không nhất thiết là cùng một công nghệ.

Các phương pháp xử lý SO2 trong khí thải phổ biến

Để kiểm soát SO2 trong khí thải, doanh nghiệp có thể kết hợp nhiều giải pháp tùy thuộc vào nồng độ, lưu lượng, nhiệt độ, thành phần khí và mức giảm SO2 cần đạt.

Kiểm soát SO2 từ nguồn phát sinh

Giải pháp đầu tiên là kiểm soát ngay từ nguồn:

• Sử dụng nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh phù hợp.
• Tối ưu chế độ vận hành lò.
• Kiểm soát tỷ lệ nhiên liệu và không khí.
• Hạn chế biến động tải quá lớn.
• Theo dõi định kỳ thành phần khí thải.

Biện pháp này giúp giảm tải cho hệ thống xử lý phía sau nhưng thường không thay thế hoàn toàn thiết bị xử lý khi yêu cầu phát thải nghiêm ngặt.

Xử lý SO2 bằng tháp hấp thụ và scrubber

Scrubber là một trong những nhóm công nghệ phổ biến để xử lý SO2 trong khí thải.

Về nguyên lý, dòng khí tiếp xúc với dung dịch hoặc chất hấp thụ. SO2 được hấp thụ và tiếp tục phản ứng với tác chất phù hợp để chuyển thành các dạng hợp chất khác.

Các hệ thống wet scrubber có thể sử dụng dung dịch kiềm hoặc huyền phù hấp thụ. EPA xác định FGD và scrubber là công nghệ kiểm soát SO2 dựa trên quá trình hấp thụ và phản ứng với chất hấp thụ.

Công nghệ khử lưu huỳnh FGD

FGD, hay Flue Gas Desulfurization, là nhóm công nghệ khử lưu huỳnh trong khí thải. Hệ thống có thể sử dụng quy trình ướt, khô hoặc bán khô tùy thuộc vào đặc điểm của dự án.

EPA cho biết scrubber FGD có thể được ứng dụng cho các nguồn đốt nhiên liệu cố định như lò hơi công nghiệp, lò đốt và một số quy trình công nghiệp khác.

Việc lựa chọn công nghệ FGD cần dựa trên lưu lượng khí, nồng độ SO2 trong khí thải, hiệu suất xử lý mong muốn, nhiệt độ, độ ẩm, chất hấp thụ và điều kiện vận hành.

Kết hợp nhiều công đoạn xử lý

Trong thực tế, một hệ thống xử lý khí thải có thể cần nhiều thiết bị nối tiếp nhau.

Ví dụ:

Nguồn phát sinh → thu gom → xử lý SO2 → xử lý bụi → quạt → ống khói

Trong cấu hình này, thiết bị xử lý SO2 đảm nhiệm việc kiểm soát khí SO2, còn thiết bị lọc bụi có nhiệm vụ xử lý các hạt rắn/lỏng trong dòng khí.

Cách tiếp cận này phù hợp với những hệ thống mà SO2 trong khí thải xuất hiện đồng thời với bụi, khói hoặc hạt dầu.

Máy lọc tĩnh điện có xử lý SO2 trong khí thải không?

Đây là vấn đề cần làm rõ trước khi lựa chọn thiết bị.

Khí thải nhà máy nhiệt điện là nguồn phát sinh SO2 lớn

ESP xử lý thành phần nào trong khí thải?

Máy lọc tĩnh điện, hay ESP, hoạt động dựa trên việc tích điện cho các hạt trong dòng khí rồi hút chúng về các bề mặt thu bụi mang điện tích trái dấu.

EPA mô tả ESP là thiết bị loại bỏ các hạt khỏi dòng khí bằng cách tích điện cho hạt và thu giữ chúng trên các bề mặt thu điện. Công nghệ này chủ yếu được sử dụng để kiểm soát bụi/PM.

Do đó, SO2 trong khí thải ở dạng khí không phải là đối tượng xử lý trực tiếp của máy lọc tĩnh điện thông thường.

Vì sao không nên dùng ESP như công nghệ xử lý SO2 trực tiếp?

Nếu dòng khí chứa SO2 vượt giới hạn, việc chỉ lắp ESP không đồng nghĩa với việc nồng độ SO2 sẽ được xử lý xuống mức yêu cầu.

Đây là hai bài toán khác nhau:

Thành phần cần xử lý	Công nghệ thường được xem xét
SO2 dạng khí	Scrubber/FGD, hấp thụ hóa học
Bụi, PM	ESP, lọc túi và các thiết bị lọc bụi khác
Khói, hạt dầu	ESP hoặc công nghệ phù hợp với đặc tính dòng khí
Nhiều chất ô nhiễm đồng thời	Hệ thống xử lý nhiều công đoạn

Vì vậy, nếu SO2 trong khí thải cao, doanh nghiệp cần thiết kế công đoạn khử SO2 phù hợp trước hoặc kết hợp với các công đoạn xử lý bụi.

Vai trò của ESP trong hệ thống xử lý khí thải tổng thể

Dù không phải thiết bị khử SO2 trực tiếp, ESP vẫn có thể đóng vai trò quan trọng trong hệ thống xử lý khí thải có nhiều chất ô nhiễm.

Ví dụ, một dòng khí sau công đoạn xử lý SO2 vẫn có thể chứa bụi hoặc các hạt dạng aerosol cần được thu giữ. Khi đó, ESP có thể được bố trí như một công đoạn xử lý bụi trong hệ thống tổng thể.

Đây cũng là hướng tiếp cận phù hợp khi doanh nghiệp đồng thời phải kiểm soát SO2 trong khí thải và bụi tổng.

Giải pháp lọc tĩnh điện cho khí thải tại mayloctinhdien.com

Với những nguồn khí thải có SO2 trong khí thải đồng thời phát sinh bụi, khói hoặc hạt dầu, nhóm thiết bị lọc tĩnh điện của mayloctinhdien.com có thể được xem xét cho công đoạn xử lý bụi, thay vì sử dụng như thiết bị khử SO2 trực tiếp.

Tháp hấp thụ xử lý SO2 trong khí thải

Nion 4000 cho nguồn khí thải lưu lượng nhỏ

có lưu lượng xử lý 4.000 m³/h, được website giới thiệu cho các ứng dụng xử lý khói, bụi và khí thải với lưu lượng dưới 4.000 m³/h. Thiết bị sử dụng phin lọc tĩnh điện để thu giữ các hạt trong dòng khí.

Nếu một nguồn khí có SO2 trong khí thải nhưng đồng thời chứa lượng lớn bụi hoặc khói, Nion 4000 có thể được cân nhắc cho phần xử lý hạt khi được thiết kế phù hợp với toàn bộ hệ thống.

Dr.Air FLIX ECO cho các dòng khí thải chứa bụi

là dòng máy lọc tĩnh điện được website giới thiệu cho các ứng dụng xử lý khí thải công nghiệp, bụi mịn và nhiều nguồn phát sinh khác nhau. Phiên bản FLIX ECO có nhiều mức lưu lượng để lựa chọn theo nhu cầu xử lý.

Trong hệ thống có SO2 trong khí thải, thiết bị có thể đảm nhiệm phần xử lý bụi nếu công nghệ khử SO2 được bố trí thành một công đoạn riêng.

Nion 32000 và các hệ thống công suất lớn

Đối với nguồn khí thải có lưu lượng lớn, có lưu lượng xử lý 32.000 m³/h. Website cho biết hệ thống có thể được cấu thành từ các module nhỏ hơn hoặc sử dụng dạng nguyên khối tùy yêu cầu dự án.

Việc lựa chọn thiết bị cho hệ thống có SO2 trong khí thải cần dựa trên cả lưu lượng, thành phần khí, nhiệt độ, nồng độ bụi và yêu cầu đầu ra. Không nên lựa chọn máy chỉ dựa trên một thông số riêng lẻ.

Kết luận

SO2 trong khí thải là một thông số quan trọng cần kiểm soát tại nhiều cơ sở sản xuất, đặc biệt là những nguồn sử dụng nhiên liệu hoặc nguyên liệu chứa lưu huỳnh. QCVN 19:2024/BTNMT quy định giới hạn SO2 theo từng nhóm thiết bị, loại nhiên liệu và phân vùng môi trường, vì vậy doanh nghiệp cần xác định đúng nguồn phát thải trước khi đánh giá mức độ đáp ứng.

Đối với SO2 trong khí thải, các công nghệ hấp thụ, scrubber và FGD thường được xem xét để xử lý thành phần khí này. Trong khi đó, máy lọc tĩnh điện chủ yếu đảm nhiệm việc thu giữ bụi và các hạt trong dòng khí. EPA cũng xác định ESP là công nghệ kiểm soát particulate matter, còn FGD/scrubber là nhóm công nghệ kiểm soát SO2.

Vì vậy, với những hệ thống vừa phát sinh SO2 trong khí thải vừa có bụi, khói hoặc hạt dầu, phương án phù hợp thường là thiết kế hệ thống xử lý nhiều công đoạn, trong đó công nghệ khử SO2 và thiết bị lọc tĩnh điện đảm nhiệm những chức năng khác nhau. mayloctinhdien.com có thể cung cấp các dòng ESP như Nion 4000, Dr.Air FLIX ECO và Nion 32000 cho công đoạn xử lý bụi theo đặc điểm từng nguồn khí thải.