Bài giảng Kĩ thuật môi trường đại cương

Nội dung text: Bài giảng Kĩ thuật môi trường đại cương

1. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙN COÂNG TOÂN ÑÖÙC THAÉNG KHOA MOÂI TRÖÔØNG VAØ BAÛO HOÄ LAO ÑOÄNG TAØI LIEÄU GIAÛNG DAÏY KYÕ THUAÄT MOÂI TRÖÔØNG ÑAÏI CÖÔNG CHÖÔNG 2. KIEÅM SOAÙT OÂ NHIEÃM KHOÂNG KHÍ THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH, THAÙNG 5 NAÊM 2006 MUÏC LUÏC Chöông 2. Kieåm soaùt oâ nhieãm khoâng khí 1 Taøi lieäu tham khaûo 54 MUÏC LUÏC 1 CAÙC BAÛNG 2 Caùc hình 2 1 2 2 CHÖÔNG 2. KIEÅM SOAÙT OÂ NHIEÃM KHOÂNG KHÍ 3 2.1 Chieán löôïc vaø kyõ thuaät kieåm soaùt oâ nhieãm khoâng khí – hieäu quaû daøi haïn 3 2.2 giaûm thieåu chaát thaûi 5 2.2.1 Giaûm thieåu oâ nhieãm taïi nguoàn 5 2.2.2 Quaù trình chaùy vaø vaán ñeà moâi tröôøng 7 2.3 Phaùt taùn oâ nhieãm trong khoâng khí 13 2.3.1 Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán söï khueách taùn oâ nhieãm trong moâi tröôøng khoâng khí 13 2.3.2 Phaân loaïi nguoàn oâ nhieãm ôû lôùp khí quyeån gaàn maët ñaát 15 2.3.3 Caùc moâ hình phaùt taùn oâ nhieãm trong khoâng khí 17 2.4 Caùc phöông phaùp xöû lí khí thaûi 27 2.4.1 Caùc phöông phaùp xöû lyù buïi 30 2.4.2 Caùc thieát bò xöû lyù khí, hôi 48 Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 1
2. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông CAÙC BAÛNG Baûng 1. Phaân caáp oån ñònh cuûa khí quyeån theo Turner 25 Baûng 2. Caùc heä soá a, c, d, f cuûa coâng thöùc Martin 25 Baûng 3. Baûng tính heä soá phaùt taùn theo coâng thöùc Martin 26 CAÙC HÌNH Hình 1. Ghi nghieâng 11 Hình 2. Loø ñoát taàng soâi 11 Hình 3. Heä thoáng ñoát thuøng quay 12 Hình 4. Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán söï phaùt taùn oâ nhieãm trong khoâng khí 14 Hình 5. Phaân loaïi phöông phaùp vaø thieát bò xöû lí khí thaûi 28 Hình 6. Buoàng laéng buïi 30 Hình 7. Buoàng laéng buïi quaùn tính 31 Hình 8. Thieát bò laéng buïi quaùn tính 31 Hình 9. Thieát bò laù xaùch 31 Hình 10. Keát caáu cuûa xyclon ñôn 32 Hình 11. Doøng vaät chaát trong xyclon 32 Hình 12. Xyclon coù caùnh höôùng doøng 33 Hình 13. Caùc daïng xiclon cô baûn (theo doøng khí) 33 Hình 14. Nhoùm xyclon 34 Hình 15. Xiclon toå hôïp 34 Hình 16. Thieát bò thu buïi kieåu gioù xoaùy 35 Hình 17. Maùy huùt buïi 36 Hình 18. Thieát bò loïc tay aùo 37 Hình 19. Caùc caùch phaân boá doøng khí qua lôùp vaûi loïc 38 Hình 20. Thieát bò loïc buïi vôùi lôùp haït vaät lieäu rôøi chuyeån ñoäng 39 Hình 21. Thaùp röûa khí traàn 40 Hình 22. Thieát bò röûa khí ñeäm 41 Hình 23. Thieát bò röûa khí vôùi lôùp ñeäm chuyeån ñoäng 42 Hình 24. Thieát bò röûa khí suûi boït 43 Hình 25. Thieát bò thu hoài buïi va ñaäp quaùn tính 44 Hình 26. Thaùp röûa khí ventury 45 Hình 27. Thieát bò thu buïi öôùt 45 Hình 28. Thieát bò loïc buïi tónh ñieän daïng oáng 46 Hình 29. Caùc daïng ñieän cöïc 47 Hình 30. Thieát bò haáp thuï daïng ñeäm 49 Hình 31. Sô ñoà thieát bò xöû lí khí thaûi coâng nghieäp baèng nhieät 53 1 Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 2
3. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông 2 CHÖÔNG 2. KIEÅM SOAÙT OÂ NHIEÃM KHOÂNG KHÍ 2.1 CHIEÁN LÖÔÏC VAØ KYÕ THUAÄT KIEÅM SOAÙT OÂ NHIEÃM KHOÂNG KHÍ – HIEÄU QUAÛ DAØI HAÏN Trong gaàn 20 – 30 naêm nay, hoaït ñoäng cuûa con ngöôøi thaûi nhieàu chaát oâ nhieãm nghieâm troïng, daãn tôùi vieäc laøm thuûng taàng ozon, taêng hieäu öùng nhaø kính, taêng thieân tai luõ luït, caùc beänh veà ñöôøng hoâ haáp cuõng taêng leân moät caùch nghieâm troïng. Tröôùc tình hình ñoù “Nghò trình theá kyû 21“ (do Hoäi nghò moâi tröôøng vaø phaùt trieån cuûa Lieân Hieäp Quoác hoïp taïi Rio de Janairo Braxin ngaøy 3 – 14 thaùng 6 naêm 1992 thoâng qua) ñaõ keâu goïi caàn quan taâm hôn ñeán nhöõng chaát coù theå laøm thay ñoåi khí haäu, laøm oâ nhieãm khoâng khí vaø phaù vôõ taàng ozon. Ñoàng thôøi, ñaët ra moät loaït caùc böôùc haønh ñoäng ñeå baûo veä taàng khoâng khí nhö: • Söû duïng nguoàn naêng löôïng ít oâ nhieãm vaø coù hieäu quaû hôn ñeå saûn xuaát, vaän chuyeån, phaân phoái vaø söû duïng, giaûm bôùt caùc ngaønh naêng löôïng aûnh höôûng coù haïi ñeán khí quyeån; thuùc ñaåy vieäc môû mang, nghieân cöùu vaø chuyeån nhöôïng, söû duïng nhöõng kyõ thuaät cao coù lieân quan vaø phöông phaùp thöïc duïng, chuyeån sang söû duïng moät heä thoáng nguoàn naêng löôïng voâ haïi môùi. • Thoâng qua vieäc naâng cao taøi nguyeân coâng nghieäp vaø hieäu suaát söû duïng toång hôïp vaät lieäu, aùp duïng kyõ thuaät phoøng choáng oâ nhieãm, duøng chaát thay theá chaát tieâu hao taàng ozon, môû mang kyõ thuaät vaø coâng ngheä saûn xuaát saïch, giaûm bôùt caùc chaát pheá thaûi, taêng cöôøng vieäc giaùm saùt caùc chaát oâ nhieãm vöôït qua bieân giôùi taàng khí quyeån, haïn cheá coâng nghieäp oâ nhieãm vaø aûnh höôûng coù haïi cuûa noù ñoái vôùi khí quyeån . • Xuùc tieán vieäc söû duïng taøi nguyeân luïc ñòa vaø ñaïi döông ñoàng thôøi söû duïng hôïp laø ñaát ñai, giaûm bôùt söï oâ nhieãm khoâng khí hay haïn cheá con ngöôøi thaûi ra caùc khí thaûi nhaø kính, baûo veä tính ña daïng cuûa sinh vaät, ñeå taêng cöôøng naêng löïc cuûa heä thoáng sinh thaùi choáng laïi söï bieán ñoåi cuûa khí haäu vaø oâ nhieãm taàng khí quyeån. Nhìn chung, chuùng ta caàn coù caùc bieän phaùp toång hôïp, thöïc hieän ñoàng thôøi nhieàu bieän phaùp töø giaùo duïc quaûng ñaïi nhaân daân, thöïc hieän luaät, nghò ñònh vaø caùc quy cheá baûo veä moâi tröôøng, quaûn lyù xaõ hoäi, ñeán vieäc ñaàu tö kinh phí vaø aùp duïng caùc bieän phaùp kyõ thuaät thích ñaùng môùi coù theå phoøng ngöøa ñöôïc oâ nhieãm vaø baûo veä moâi tröôøng. • Quaûn lyù nhaø nöôùc, phaùp luaät ¾ Nhaø nöôùc ta ban haønh Luaät baûo veä moâi tröôøng vaø nhieàu vaên baûn döôùi luaät veà baûo veä moâi tröôøng. ÔÛ nöôùc ta ñaõ thaønh laäp caùc cô quan chuyeân traùch veà quaûn lyù moâi tröôøng, caùc toå chöùc thanh tra vaø kieåm soaùt baûo veä moâi tröôøng, ñang hình thaønh maïng löôùi quan traéc moâi tröôøng vaø baùo ñoäng kòp thôøi veà tình traïng oâ nhieãm quaù giôùi haïn cho pheùp cho caùc cô quan quaûn lyù vaø cho nhaân daân bieát. Ñoù laø cô sôû phaùp lyù vaø toå chöùc neàn taûng raát quan troïng ñeå baûo veä moâi tröôøng. ¾ Moái quan taâm cuûa nhaø saûn xuaát laø lôïi ích kinh teá ñeán möùc hoï coù theå queân ñi nhöõng taùc haïi ñoái vôùi moâi tröôøng, vôùi söùc kheû con ngöôøi. Vì vaäy caàn phaûi tieán haønh vieäc kieåm soaùt, ñaêng kyù caùc nguoàn gaây oâ nhieãm moâi tröôøng (chaát thaûi, hìnht höùc thaûi, bieän phaùp phoøng traùnh, öùng cöùu söï coá) vaø aùp duïng caùc bieän phaùp xöû lyù ñoái vôùi caùc ñôn vò vi phaïm, khuyeán khích ñaàu tö vaø aùp duïng caùc coâng ngheä saûn xuaát saïch hôn. Ñaêng kyù nguoàn chaát thaûi seõ giuùp caùc cô quan quaûn lyù coù theå kieåm soaùt chaët cheõ Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 3
4. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông nhöõng chaát thaûi, ñoàng thôøi thuùc ñaåy caùc cô sôû saûn xuaát töï aùp duïng moïi bieän phaùp xöû lyù oâ nhieãm moâi tröôøng, töï kieåm soaùt moâi tröôøng, haïn cheá gaây oâ nhieãm. ¾ Kieåm soaùt chaët cheõ caùc phöông tieän giao thoâng veà soá löôïng, chaát löôïng phöông tieän vaän chuyeån, quy hoaïch ñöôøng giao thoâng cuõng seõ haïn cheá naïn oâ nhieãm moâi tröôøng khoâng khí. ¾ Quy hoaïch ñoâ thò vaø caùc khu coâng nghieäp. ƒ Ñaùnh giaù hieän traïng oâ nhieãm moâi tröôøng, thieát laäp baûn ñoà phaân boá chaát oâ nhieãm töøng ñòa phöông, khu vöïc laøm caên cöù ñeå quaûn lyù moâi tröôøng. Treân thöïc teá, phaùt trieån ñoâ thò vaø saûn xuaát luoân luoân thay ñoåi neân caàn ñieàu chænh vaø boå sung ñònh kyø caùc soáù lieäu ñieàu tra cô baûn vaø hieäu chænh caùc baûn ñoà oâ nhieãm theo thöïc teá. ƒ Boá trí maët baèng ñoâ thò vaø khu coâng nghieäp döïa treân cô sôû hieän traïng moâi tröôøng vaø döï baùo taùc ñoäng moâi tröôøng cuûa döï aùn. Phaûi coù vuøng caùch li veä sinh coâng nghieäp (vuøng ñeäm) giöõa caùc khu daân cö vaø khu coâng nghieäp, ñaûm baûo moâi tröôøng khoâng khí xung quanh khu daân cö khoâng bò oâ nhieãm ƒ Troàng caây xanh ñeå giaûm böùc xaï nhieät, giaûm nhieät ñoä khoâng khí, taêng ñoä aåm vaø laøm trong saïch moâi tröôøng khoâng khí. • AÙp duïng caùc kyõ thuaät baûo veä moâi tröôøng Coù ba phöông phaùp baûo veä moâi tröôøng khí quyeån caàn ñöôïc thöïc hieän ñoàng thôøi laøø giaûm thieåu chaát thaûi nhôø hoaøn thieän coâng ngheä, maùy moùc thieát bò vaø taän duïng chaát thaûi; xöû lyù khí thaûi; phaùt taùn chaát thaûi vaøokhí quyeån qua oáng khoùi cao. ¾ Giaûm thieåu khí thaûi Ñeå giaûm oâ nhieãm khoâng khí do chaát thaûi coâng nghieäp ta caàn hoaøn thieän caùc quaù trình coâng ngheä, baûo ñaûm ñoä kín tuyeät ñoái cho caùc thieát bò, öùng duïng phöông phaùp vaän chuyeån vaät lieäu trong oáng daãn khí baèng khí neùn vaø xaây döïng caùc heä thoáng xöû liù. Phöông höôùng hieäu quaû nhaát ñeå giaûm chaát thaûi laø saùng laäp caùc quaù trình coâng ngheä khoâng thaûi, trong ñoù öùng duïng caùc doøng khí kheùp kín. ¾ Xöû lyù chaát thaûi Cho ñeán nay, phöông tieän cô baûn ñeå giaûi quyeát chaát thaûi oâ nhieãm vaãn laø nghieân cöùu vaø öùng duïng caùc heä thoáng hieäu quaû laøm saïch khí. Keát quaû cuûa vieäc xöû lí laø phaûi thu ñöôïc khí ñaït tieâu chuaån chaát löôïng moâi tröôøng vaø chaát ñoäc haïi phaûi ñöôïc xöû lí trieät ñeå. Do ñoù xöû lí khí thaûi ñöôïc hieåu laø moät quaù trình saûn xuaát maø nguyeân lieäu laø khí bò oâ nhieãm, coøn saûn phaåm phaûi laø khí saïch vaø chaát oâ nhieãm ñöôïc thu ôû daïng thaønh phaåm coù theå öùng duïng tröïc tieáp hoaëc laøm nguyeân lieäu cho moät quaù trình coâng ngheä khaùc hoaëc ñöôïc chuyeån sang daïng khoâng ñoäc. Chaát oâ nhieãm ñaõ taùch khoûi doøng khí ñi chuyeån thaønh daïng khaùc (loûng hay raén) deã kieåm soaùt hôn, traùnh lan truyeàn trong moâi tröôøng. ¾ Phaùt taùn oâ nhieãm Chaát oâ nhieãm ñaõ ñöôïc giaûm löôïng phaùt thaûi vaø xöû lyù ñaït ñeán möùc ñoä cho pheùp thaûi. Sau ñoù, khí thaûi caàn ñöôïc phaùt taùn toát ñeå baûo ñaûm chaát löôïng khoâng khí ôû saùt maët ñaát khoâng bò oâ nhieãm. Trong phöông phaùp naøy, löôïng chaát oâ nhieãm phaùt thaûi khoâng giaûm maø Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 4
5. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông chæ laø ñöôïc pha loaõng trong khoâng khí nhaèm traùnh gaây taùc haïi cho con ngöôøi vaø moâi tröôøng xung quanh. 2.2 GIAÛM THIEÅU CHAÁT THAÛI 2.2.1 Giaûm thieåu oâ nhieãm taïi nguoàn Giaûm thieåu chaát thaûi laø giaûm chaát oâ nhieãm caàn phaûi xöû lyù ñi vaøo doøng chaát thaûi, nhaèm laøm giaûm bôùt chi phí xöû lyù, giaûm moái nguy hieåm khoâng chæ veà soá löôïng maø coøn caû ñaëc tính oâ nhieãm cuûa chuùng ñoái vôùi söùc khoeû coäng ñoàng vaø moâi tröôøng. Ñoái vôùi oâ nhieãm khoâng khí gaây ra do caùc nguoàn töï nhieân (nuùi löûa phun, chaùy röøng, gioù baõo ) giaûm thieåu oâ nhieãm khoâng theå thöïc hieän ñöôïc hay hieäu quaû raát thaáp, maø con ngöôøi chæ ñoái phoù vôùi söï oâ nhieãm baèng caùch che chaén hoaëc traùnh xa khu vöïc chòu aûnh höôûng cuûa khí oâ nhieãm. Ñoái vôùi oâ nhieãm khoâng khí gaây ra do caùc nguoàn nhaân taïo, con ngöôøi coù khaû naêng giaûm thieåu söï phaùt thaûi oâ nhieãm. Caùc giaûi phaùp nhö sau. 2.2.1.1 Giaûi thieåu oâ nhieãm do giao thoâng vaän taûi Ñoái vôùi nguoàn oâ nhieãm khoâng khí do giao thoâng vieäc xöû lyù coù khoù khaên. Do ñoù, giaûm thieåu chaát oâ nhieãm laø moät phöông aùn hieäu quaû. Caùc bieän phaùp thöïc hieän laø. • Naâng cao chaát löôïng ñöôøng giao thoâng seõ giaûm ñöôïc buïi boác leân khi coù xe löu thoâng, giaûm söï baøo moøn loáp xe treân maët ñöôøng vaø sinh buïi. Giaûm soá laàn döøngxe vaø taêng toác ñoä xe seõ giaûm löôïng phaùt thaûi khí oâ nhieãm. • AÙp duïng phöông phaùp veä sinh ñöôøng phoá ñuùng, buïi ñöôïc thu gom. • Thay nhieân lieäu. Söû duïng xaêng khoâng chì cho caùc xe gaén maùy hai baùnh. Thay daàu diesel baèng hoãn hôïp 40% metan (CH4) vaø khí hoùa loûng (LG). Hieän nay, ngöôøi ta ñang chuù yù ñeán caùc nhieân lieäu môùi laø metanol, etanol, khì töï nhieân, propan vaø hydro. • Naâng cao chaát löôïng ñoäng cô. Söû duïng xe coù tieáng oàn döôùi 70 dB, duøng ñoäng cô 4 thì thay cho ñoäng cô 2 thì. Söû duïng kieåu ñoäng cô naïp ñieän nhieàu taàng thöïc hieän quaù trình ñoát nhieàu baäc. • Kieåm soaùt heä thoáng thaûi cuûa xe. Caùc xe löu thoâng phaûi coù boä phaän xöû lyù khí thaûi nhaèm giaûm löôïng buïi vaø khí oâ nhieãm thoaùt ra ngoaøi. Caûi tieán boä phaän naøy cuõng mang laïi hieäu quaû giaûm löôïng chaát oâ nhieãm ñaùng keå. Boä phaän xöû lyù khí thaûi thöïc hieän nguyeân lyù phaûn öùng quay voøng khí thaûi vaø trao ñoåi xuùc taùc ñeå tieáp tuïc oxy hoaù monoxit cacbon (CO), hydrocacbon vaø oxit nitô (NOx). • Quy hoaïch maïng löôùi giao thoâng coâng coäng thuaän lôïi, giaûm löôïng xe hai baùnh caù nhaân. Söû duïng phöông tieän giao thoâng coâng coäng nhaèm giaûm toång löôïng phaùt thaûi oâ nhieãm do giaûm toång quaõng ñöôøng di chuyeån. • Quy hoaïch ñöôøng giao thoâng: troàng caây xanh hai beân ñöôøng hoaëc caùc töôøng chaén buïi, chaén aâm. Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 5
6. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông 2.2.1.2 Giaûm thieåu oâ nhieãm do saûn xuaát coâng nghieäp Ñoái vôùi s aûn xuaát coâng nghieäp coù theå thöïc hieän caùc höôùng giaûm thieåu oâ nhieãm nhö sau: • Quy hoaïch khu coâng nghieäp. ¾ Tính toaùn döï baùo taùc ñoäng cuûa coâng trình ñoái vôùi moâi tröôøng ñaûm baûo khi ñöa nhaø maùy vaøo hoaït ñoäng thì noàng ñoä chaát thaûi cuûa noù coäng vôùi noàng ñoä oâ nhieãm neàn cuûa khu vöïc khoâng ñöôïc vöôït tieâu chuaån cho pheùp. Boá trí nhaø maùy ôû cuoái höôùng gioù chính. Caùch li khu coâng nghieäp vôùi khu daân cö baèng vaønh ñai xanh. Kích thöôùc vuøng caùch li coâng nghieäp xaùc ñònh baèng khoaûng caùch töø nguoàn thaûi ñeán khu daân cö vaø ñöôïc xaùc ñònh ñaûm baûo noàng ñoä chaát oâ nhieãm taïi khu daân cö khoâng vöôït tieâu chuaån cho pheùp. ¾ Boá trí caùc coâng trình trong maët baèng chung cuûa khu coâng nghieäp yeâu caàu ñaûm baûo thoâng thoaùng caùc coâng trình, haïn cheá hay loaïi tröø söï lan truyeàn chaát oâ nhieãm töø coâng trình naøy sang coâng trình khaùc,khoâng gaây oâ nhieãm cho baûn thaân nhaø maùy. • Troàng caây xanh. ¾ Caây xanh giaûm böùc xaï nhieät, giaûm nhieät ñoä khoâng khí vì taïo beà maët trao ñoåi nhieät lôùn, caûn gioù, naâng cao chaát löôïng moâi tröôøng do taùc duïng taêng ñoä aåm, taêng löôïng oxy trong khoâng khí ñoàng thôøi giaûm noàng ñoä buïi vaø haáp thuï caùc chaát ñoäc trong kh6ng khí vaø döôùi ñaát. Ngoaøi ra, caây xanh coøn haáp thu tieáng oàn, ngaên caûn söï lan truyeàn oàn ra xung quanh. ¾ Toå chöùc heä thoáng caây xanh trong thaønh phoá goàm caùc heä thoáng vaønh ñai caây xanh – maët nöôùc xung quanh thaønh phoá coù chöùc naêng ñieàu hoaø khí haäu, cung caáp khoâng khí saïch, chaén gioù, taêng giaù trò thaéng caûnh; vaønh ñai caây xanh caùch veä sinh ñoái vôùi khu coâng nghieäp vaø ñöôøng giao thoâng; heä thoáng coâng vieân; caây trong haøng raøo coâng trình. • Giaûm thieåu löôïng nhieân lieäu hieän duøng: ¾ Taêng hieäu suaát söû duïng nhieân lieäu baèng caùc bieän phaùp caûi tieán coâng ngheä, ñaûm baûo vaän haønh ñuùng quy trình kyõ thuaät. ¾ Giaûm tieâu hao naêng löôïng baèng caùc bieän phaùp taêng cöôøng caùch nhieät, naâng cao hieäu suaát chieáu saùng daân duïng vaø ñöôøng phoá, naâng cao hieäu suaát caùc ñoäng cô. ¾ Söû duïng nguoàn naêng löôïng saïch nhö naêng löôïng maët trôøi, naêng löôïng gioù, thuyû ñieän, ñòa nhieät, naêng löôïng nguyeân töû ñeå giaûm söû nhieät nhieân lieäu than daàu caáp cho nhieät ñieän. • Giaûm thieåu chaát thaûi coâng nghieäp: ¾ Duøng nhieân lieäu coù löôïng löu huyønh thaáp hay giaûm bôùt haøm löôïng löu huyønh tröôùc khi ñoát. ¾ Caûi tieán quaù trình ñoát ñeå giaûm chaát thaûi. Trong ñoù, chuù yù ñeán caùc chaát oâ nhieãm laø buïi, SOx, NOx, CO. Caùc bieän phaùp nhö ñaõ neâu ôû phaàn treân. • AÙp duïng caùc phöông phaùp xöû lyù tröôùc khi thaûi. Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 6
7. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông 2.2.2 Quaù trình chaùy vaø vaán ñeà moâi tröôøng Caùc chaát oâ nhieãm khoâng khí sinh ra chuû yeáu do quaù trình ñoát caùc loaïi nhieân lieäu taïo naêng löôïng phuïc vuï cho saûn xuaát cuõng xöû lyù caùc loaïi chaát thaûi höõu cô (khí, loûng, raén) baèng phöông phaùp ñoát. Caùc thaønh phaàn oâ nhieãm chuû yeáu trong quaù trình ñoát laø buïi, COx, NOx, SOx, VOC 2.2.2.1 Nguyeân lyù chaùy Quaù trình chaùy cuaû nhieân lieäu laø quaù trình oxy hoaù nhanh ôû nhieät ñoä cao. Chaát chaùy trong nhieân lieäu chuû yeáu laø cacbon (C), hydro (H) vaø moät soá chaát khaùc tham gia phaûn öùng chaùy nhö nitô (N), löu huyønh (S) Chaát oxy hoaù trong phaûn öùng laø oxy (O2) ñöôïc caáp vaøo vuøng chaùy töø khoâng khí. Quaù trình chaùy trong loø ñoát phaûi ñaûm baûo caùc yeáu toá sau. - Chaát chaùy vaø chaát oxy hoaù phaûi tieáp xuùc toát vôùi nhau. - Tyû leä chaát oxy hoaù vaø chaát ñoát phaûi phuø hôïp (≥1 so vôùi löôïng caàn thieát, tính theo phöông trình löôïng hoùa hoïc). - Nhieät ñoä ñuû cao ñeå chaùy heát caùc thaønh phaàn nhieân lieäu vaø khoâng sinh ra caùc chaát oâ nhieãm ñoäc haïi ñaëc bieät. - Theå tích buoàng ñoát phaûi ñuû lôùn, ñaûm baûo thôøi gian löu cuûa nhieân lieäu trong loø ñeå chaùy hoaøn toaøn. • Ñoát chaát khí Chaát chaùy vaø chaát oxy hoaù ñeàu ôû theå khí, neân quaù trình naøy laø chaùy ñoàng theå (chaùy trong theå tích). Nhieân lieäu chaùy ngay khi hoaø troän khí ñoát vôùi khoâng khí. Chaát löôïng khí chaùy ñöôïc quyeát ñònh do tyû leä hoaø troän hôïp lyù giöõa khí ñoát vaø oxy khoâng khí vaø ñieàu kieän hoaø troän chuùng. Löôïng khoâng khí vaøo khoâng ñuû, thieáu oxy khí chaùy khoâng hoaøn toaøn, nhieät ñoä buoàng ñoát giaûm. • Ñoát chaát loûng Nhieân lieäu ôû daïng loûng, neân ñeå ñoát chuùng caàn phaân taùn chuùng thaønh daïng gioït loûng hoaëc phun söông (phun buïi). Taùc nhaân bieán buïi laø khoâng khí neùn, hôi nöôùc aùp suaát cao hay khoâng khí töø quaït litaâm cao aùp. Chaát bieán buïi coù aùp cao phaù vôõ ñoä beàn vöõng cuûa doøng chaát loûng laøm cho chuùng bò chia nhoû thaønh buïi. Sau khi doøng loûng ñaõ bieán buïi, ñeå taïo söï chaùy thaønh ngoïn löûa caàn qua caùc giai ñoaïn: - Hoaø troän giöõa buïi nhieân lieäu vaø oxy cuûa khoâng khí. - Saáy noùng hoãn hôïp vaø chaát loûng boác hôi. - Phaân huûy caùc hôïp chaát hydrocacbon. Quaù trình naøy taïo caùc haït muoäi than. - Phaûn öùng chaùy dieãn ra. • Ñoát chaát raén Khi ñoát nhieân lieäu raén, quaù trình chaùy dò theå xaûy ra giöõa moät chaát raén vaø chaát khí (oxy khoâng khí), ñoàng thôøi coù quaù trình chaùy ñoàng theå giöõa hai chaát khí laø chaáùt boác hôi vaø oxy khoâng khí. Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 7
8. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông Quaù trình chaùy cuûa nhieân lieäu raén trong buoàng ñoát goàm nhieàu giai ñoaïn. Ñaàu tieân khi than ñöôïc nung ñeán moät nhieät ñoä nhaát ñònh (ñoái vôùi than laø khoaûng 200oC), chaát boác ñöôïc thoaùt ra khoûi than nhö khí hydro (H2), monoxit cacbon (CO), metan (CH4), hydrocacbon (CnHm) hoaø troän vôùi oxy vaø chaùy ñaàu tieân. Khi keát thuùc quaù trình chaùy cuûa chaát boác thì cacbon baét ñaàu tieáp xuùc vôùi oxy vaø chaùy. Quaù trình chaùy cuûa cacbon sinh ra caùc khí oâ nhieãm laø CO vaø CO2 do caùc phaûn öùng sau. C + O2 = CO2. 2C + O2 = 2CO. C + CO2 = 2CO. C + H2O = CO2 + 2H2. CO + O2 = 2CO2. Moät soá giaû thuyeát cho laø CO vaø CO2 ñaõ xuaát hieän ñoàng thôøi theo phaûn öùng sau: C + 3O2 = 2CO2 + 2CO. Söï chaùy cuûa cacbon laâu hôn vaø quyeát ñònh thôøi gian chaùy cuûa nhieân lieäu. Toác ñoä chaùy nhieân lieäu raén phuï thuoäc vaøo toác ñoä khueách taùn oxy vaø toác ñoä taùch cacbon. Nhö vaäy, trong buoàng ñoát ñeå oxy (töø gioù) tieáp xuùc vôùi cacbon, caàn taïo cho gioù khoái löôïng vaø aùp suaát nhaát ñònh. Nhieân lieäu coù thaønh phaàn chaát boác cao thì chaát boác chaùy heát ñeå laïi nhieàu loã xoáp laøm taêng beà maët tieáp xuùc cuûa cacbon vôùi oxy neân coù theå giaûm aùp suaát gioù. 2.2.2.2 Giaûm thieåu oâ nhieãm töø quaù trình ñoát • Giaûm thieåu haøm löôïng buïi trong khoùi thaûi Khi nhieân lieäu ñöôïc nung noùng ñeán 500-600oC, hydrocacbon phöùc taïp bò phaân huûy thaønh hôïp chaát ñôn giaûn. Khi nhieät ñoä cao hôn 600oC thì hydrocacbon laïi taïo thaønh hydrocacbon naëng, cao phaân töû, hay boà hoùng. Thôøi gian löu cuûa hoãn hôïp khí buïi trong vuøng ñoát phaûi ñuû thì chuùng môùi kòp chaùy hoaøn toaøn. • Giaûm thieåu löôïng CO trong khoùi thaûi Löôïng oxy cung caáp cho quaù trình chaùy khoâng ñuû seõ laøm taêng thaønh phaàn khí CO trong khoùi thaûi. Nhieät ñoä vuøng chaùy giaûm hay aùp suaát buoàng ñoát giaûm laøm taêng löôïng khí CO sinh ra. CO laø hôïp chaát raát beàn, söï oxi hoùa CO thaønh CO2 trong ñieàu kieän töï nhieân xaûy ra sau 4 – 5 naêm. ÔÛ nhieät ñoä cao hôn 700oC CO môùi bò oxi hoùa baèng oxi trong khoâng khí thaønh CO2. • Giaûm thieåu löôïng NOx trong khoùi thaûi NOx hình thaønh trong khoùi thaûi chuû yeáu do oxi hoaù nitô trong nhieân lieäu (nitô nhieân lieäu), vaø moät phaàn do oxi hoaù nitô töø khoâng khí chaùy (nitô nhieät, ôû nhieät ñoä cao > 1100 o C). Ñeå tieát kieäm nhieân lieäu vaø giaûm löôïng NOx caàn giaûm löôïng khoâng khí chaùy, haï nhieät ñoä trong buoàng ñoát baèng caùc bieän phaùp: ñoát hai baäc, taêng cöôøng xaùo troän, tuaàn hoaøn khí chaùy. ¾ Ñoát nhieâu lieäu hai baäc. ÔÛ baäc thöù nhaát, nhieân lieäu ñöôïc ñoát vôùi löôïng khoâng khí nhoû hôn lyù thuyeát. Nhieân lieäu chaùy trong moâi tröôøng thieáu khoâng khí, nitô trong nhieân lieäu ñöôïc giaûi phoùng ra döôùi daïng khí nitô (N2). Sau ñoù, caùc caáu töû chöa chaùy Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 8
9. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông heát ñöôïc ñoát ôû baäc thöù hai vôùi löôïng khoâng khí dö. Löôïng NOx sinh ra giaûm 55- 40%. Caùc kieåu ñoát hai baäc coù theå thöïc hieän nhö sau. ƒ Moät phaàn khoâng khí ñöôïc cho vaøo cuøng vôùi nhieân lieäu (thieáu khoâng khí), phaàn coøn laïi cho vaøo vuøng ñoát boå sung (dö khoâng khí). ƒ Moät phaàn moû ñoát laøm vieäc vôùi löôïng khoâng khí thieáu, coøn phaàn khaùc chæ cho khoâng khí ñeå ñoát tieáp tuïc caùc caáu töû chöa kòp chaùy ôû phaàn tröôùc. ¾ Keát caáu moû ñoát. Moû ñoát coù keát caáu cho pheùp tuaàn hoaøn khí chaùy. Söï tuaàn hoaøn coù theå thöïc hieän do töï nhieân nhôø doøng khí chaùy chuyeån ñoäng vôùi vaän toác cao taïo aùp suaát aâm neân doøng khí ñöôïc tuaàn hoaøn moät phaàn. Do tuaàn hoaøn, nhieân lieäu ñöôïc khí hoaù nhanh vaø giaûm nhieät ñoä chaùy. Löôïng khoâng khí khoâng ñuû vaø nhieät ñoä thaáp neân löôïng NOx hình thaønh giaûm. Tuaàn hoaøn do cöôõng böùc thöïc hieän ñöôïc nhôø quaït thoåi khoâng khí vaø khí chaùy vaøo moû ñoát. Hieäu quaû giaûm NOx ñeán 30-35%. Moû ñoát taêng cöôøng xaùo troän nhieân lieäu vaø khoâng khí. Khoâng khí vaøo moû ñoát theo hai doøng. Nhieân lieäu ñöôïc troän tröôùc vôùi doøng khoâng khí thöù nhaát trong moû ñoát vaø chaùy ôû buoàng ñoát. Quaù trình chaùy ôû nhieät ñoä cao die64 ra nhanh, neân NOx chöa kòp taïo thaønh vôùi khoái löôïng lôùn. Phaàn chöa chaùy seõ ñöôïc ñoát tieáp vôùi doøng khoâng khí thöù hai coù xaùo troän tröôùc. Trong loø, hoãn hôïp khí noùng vaø khoâng khí troän chaäm, ngoïn löûa keùo daøi vaø nguoäi, löôïng NOx giaûm. • Giaûm thieåu SOx trong khí thaûi Ñeå giaûm löôïng SOx trong khí thaûi coù theå thöïc hieän caùc bieän phaùp kieåm soaùt tröôùc khi ñoát vaø caùc phöông phaùp ñoát xöû lyù löu huøynh oxit ngay trong loø. Thay theá nhieân lieäu laø than baèng daàu seõ giaûm ñöôïc löôïng phaùt thaûi SOx do haøm löôïng löu huyønh trong than (2 - 7% khoái löôïng) lôùn hôn trong daàu (≤ 3% khoái löôïng). Ngoaøi ra, ñoàng thôøi nhieät trò cuûa daàu (khoaûng 10.000 kCal/kg) cao hôn cuûa than (khoaûng 7.000 kCal/kg) neân löôïng daàu söû duïng seõ thaáp hôn. Kyõ thuaät ñoát than baèng giaøn ghi hoaù loûng coù giaù trò laøm saïch khí thaûi lôùn vaø taêng hieäu quaû ñoát than. Than ñöôïc nghieàn nhoû troän vôùi boät ñaù vôi thaønh huyeàn phuø vaø ñöôïc phun vaøo ñaùy loø ñoát ôø giaøn ghi cuøng vôùi khoâng khí. Löu huyønh oxit taïo thaønh trong quaù trình ñoát seõ phaûn öùng vôùi voâi ñeå taïo thaønh canxi sunfat raén vaø rôi xuoáng ñaùy loø nung. Tæ leä taùch löu huyønh baèng phöông phaùp naøy coù theå ñaït cao hôn 90%. 2.2.2.3 Caùc daïng loø ñoát • Loø ñoát chaát khí Boä phaän toå chöùc hoaø troän khí ñoát vaø khoâng khí laø moû ñoát (thieát bò ñoát). Phaân loaïi theo ñaëc ñieåm hoaø troän khí ñoát vaø khoâng khí trong thieát bò ñoát ta coù hai loaïi moû ñoát. ¾ Moû ñoát troän tröôùc (moû ñoát töï huùt). Khí ñoát vaø khoâng khí troän ngay trong thieát bò ñoát. Khi hoãn hôïp ra khoûi moû ñoát vaøo buoàng loø laø chaùy ngay. Heä soá tieâu hao khoâng khí nhoû (khoaûng 1,05). Nhieät ñoä chaùy cuûa khí cao. Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 9
10. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông ¾ Moû ñoát khoâng troän tröôùc khí ñoát vaø khoâng khí (moû ñoát loàng oáng). Quaù trình hoaø troän chuû yeáu thöïc hieän trong buoàng loø. Thôøi gian chaùy hoaøn toaøn nhieân lieäu laâu hôn, ngoïn löûa daøi. Heä soá tieâu hoaø khoâng khí laø 1,1 –1,2. Nhieät ñoä chaùy thaáp hôn neân thöôøng duøng vôùi khí ñoát coù nhieät trò cao (khi duøng cho loø ñoát coù söû duïng nhieät cho muïc ñích saûn xuaát). • Loø ñoát chaát loûng Moû phun thöïc hieän chöùc naêng bieán buïi nhieân lieäu loûng ñeå ñöa hoãn hôïp chaát bieán buïi vaø nhieân lieäu vaøo buoàng loø. Yeâu caàu ñoái vôùi moû phun: ¾ Bieán doøng nhieân lieäu thaønh buïi nhoû vaø hoaø troän vôùi khoâng khí ¾ Ñaûm baûo nhieân lieäu chaùy cho ngoïn löûa beàn vaø coù kích thöôùc xaùc ñònh. ¾ Moû phun coù caáu taïo ñôn giaûn, chaéc chaén, beàn vaø vaän haønh thuaän tieän. Caùc loaïi moû phun söû duïng trong loø ñoát chaát loûng goàm: ¾ Moû phun thaáp aùp. Chaát bieán buïi laø khoâng khí caáp töø quaït li taâm cao aùp. Taát caû khoân gkhi1 caàn ñeå chaùy nhieân lieäu ñeàu caáp qua moû phun. Nhieät ñoä nung tröôùc khoâng khí ≤300oC ñeå traùnh söï phaân huûy nhieân lieäu sinh boà hoùng laøm taéc moû phun. Nhieân lieäu vaøo moû phun qua oáng daãn (1), khoâng khí vaøo moû phun qua ñöôøng daãn (2). Nhieân lieäu vaø khoâng khí gaëp nhau ôû tröôùc cöûa ra cuûa moû phun. Taïi ñaây, nhieân lieäu ñöôïc bieán thaønh buïi, hoãn hôïp buïi nhieân lieäu vaø khoâng khí quan mieäng moû phun (3) vaøo buoàng ñoát ñeå chaùy trong loø. ¾ Moû phun cao aùp. Chaát bieán buïi laø khoâng khí neùn hay hôi nöôùc coù aùp suaát cao. Löôïng khoâng khí ñoát nhieân lieäu ñöa qua moû ñoát chieám khoaûng 7 – 12% toång löôïng khoâng khí ñoát nhieân lieäu. Löôïng khoâng khí coøn laïi seõ caáp vaøo buoàng loø baèng moät seõ ñöôïc daãn tröïc tieáp khoâng qua moû ñoát. OÁng daãn nhieân lieäu loûng (1) ôû trong, oáng daãn chaát bieán buïi (3) bao beân ngoaøi. Khi laøm vieäc, chaát bieán buïi vaøo moû phun, chuyeån ñoäng quanh oáng daãn nhieân lieäu vaø gaëp doøng loûng ôû ñaàu moû phun. Tieát dieän ra cuûa chaát bieán buïi quyeát ñònh löu löôïng chaát bieán buïi vaøo phaù vôõ doøng loûng ñöôïc ñieàu chænh baèng caùch dòch chuyeån oáng daãn loûng. Loø ñoát chaát thaûi loûng. Chaát thaûi daïng loûng ñöôïc ñoát tröïc tieáp trong loø ñoát baèng caùch phun vaøo vuøng ngoïn löûa hay vuøng chaùy cuûa loø phuï thuoäc vaøo nhieät trò chaát thaûi. Loø ñoát ñöôïc duy trì nhieät ñoä khoaûng treân 1000oC. Thôøi gian löu cuûa chaát thaûi loûng trong loø töø vaøi phaàn giaây ñeán 2,5 giaây. • Loø ñoát chaát raén ¾ Loø ñoát thuû coâng: ghi phaúng, ghi nghieâng. Nhieân lieäu ñöôïc xeáp moät lôùp daøy 200 – 250mm treân ghi loø. Phía döôùi ghi laø buoàng tích xæ, phía treân laø khoâng gian laøm vieäc cuûa buoàng ñoát. Khi laøm vieäc, gioù ñöôïc caáp vaøo loø qua cöûa (4) ñi qua lôùp than ñeå tham gia quaù trình chaùy. Buoàng ñoát ghi nghieâng goàm coù hai phaàn: phaàn treân laø khoâng gian laøm vieäc, phaàn döôùi laø khoâng gian chöùa xæ. Gioù ñöôïc caáp vaøo qua cöûa (4) ñeå ñoát chaùy nhieân lieäu. trong buoàng ñoát naøy duøng ghi nghieâng (2) laø chính. Ghi ñöôïc taïo bôûi caùc thanh gang coù chieàu roäng 200- 250mm, chieàu daøi baèng chieàu ngang buoàng ñoát. Caùc thanh ghi ñaët so le nhau vaø caùc nhau Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 10
11. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông 70-100mm ñeå taïo baäc. Toaøn boä ghi ñaët nghieâng 35-40o so vôùi maët phaúng chuaån. Trong buoàng ñoát cuõng coù duøng ghi phaúng (3) chuû yeáu laø ñeå höùng xæ cuûa phaàn ghi nghieâng thaûi xuoáng khoâng gian chöùa xæ, vieäc toå chöùa chaùy than laø chöùc naêng phuï cuûa ghi phaúng. Khi laøm vieäc, than töø pheã (6) nhôø cô caáu môû van (7) töï chaûy xuoáng ghi (2) taïo lôùp than (1) coù chieàu daøy yeâu caàu. Ñoàng thôøi gioù ñöôïc ñöa vaøo qua cöûa (4) vaø ñi qua caùc khe hôû giöõa caùc thanh ghi, tieáp xuùc vôùi than ñeå thöïc hieän quaù trình chaùy. Hình 1. Ghi nghieâng Buoàng ñoát ghi nghieâng ñöôïc öùng duïng khi löôïng nhieân lieäu lôùn, caùc loaïi chaát ñoát coù chaát boác lôùn vaø ñoä thieâu keát yeáu. ¾ Thieát bò ñoát phun buïi. Khi nhieân lieäu raén ôû daïng buïi kích thöôùc 0,05-0,07 mm, chaát boác thoaùt ra nhanh, xaùo troän maõnh lieät vôùi khoâng khí vaø chaùy. Coøn laïi cac bon bò coác hoaù vaø phaù vôõ thaønh haït nhoû hôn. Daïng ñoát naøy naøy taïo löôïng tro lôùn trong saûn phaåm chaùy neân thöôøng duøng vôùi nhieân lieäu ñoä tro ≤8%. Caùc daïng thieát bò ñoát thöôøng duøng laø buoàng xiclon, thieát bò taàng soâi, thuøng quay, loø phun buïi ƒ Loø taàng soâi Hình 2. Loø ñoát taàng soâi Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 11
12. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông Loø taàng soâi oáng truï coù voû boïc vaø löôùi phaân phoái khoâng khí. Treân löôùi ñoå lôùp caùt daøy 0,8-1 m (kích thöôùc haït 0,6-2,5mm). Taàng soâi ñöôïc taïo thaønh khi thoåi khí qua löôùi phaân phoái. Chaát raén ñöôïc cho vaøo loø troän maõnh lieät vôùi caùt noùng ñoû vaø chaùy. Quaù trình chaùy keùo daøi khoâng quaù 1-2 phuùt. ƒ Loø nhieàu ñaùy Loø nhieàu ñaùy loø oáng truï coù voû boïc ñöôøng kính 6-8m. Khoâng gian chaùy cuûa loø ñöôïc chia thaønh 7-9 ñaùy naèm ngang. ÔÛ taâm loø coù truïc quay ñöôïc gaén moät cô caáu caøo. Caën cho vaøo buoàng phía treân loø, chuyeån ñoäng xuoáng döôùi qua loã coù trong töøng ñaùy. ÔÛ buoàng treân caën ñöôïc saáy khoâ, coøn trong ngaên giöõa noù chaùy. Loø naøy coù ñaëc ñieåm laø vaän haønh ñôn giaûn, hoaït ñoäng beàn ñoái vôùi söï dao ñoäng chaát löôïng vaø soá löôïng cuûa caën xöû lí, buïi cuoán theo khí khoâng nhieàu. ƒ Loø ñoát thuøng quay Loø thuøng quay laø troáng quay nghieâng vôùi loø ñoát ñöôïc ñöa ra ngoaøi, ôû ñoù nhieân lieäu loûng hoaëc khí chaùy. Caën sau khi taùch nöôùc ñöôïc nhaäp töø ñaàu troáng ñoái dieän vôùi loø ñoát vaø seõ chaùy trong vuøng chaùy. Öu ñieåm cuûa loø laø khí thaûi ít oâ nhieãm buïi, coù khaû naêng ñoát caën vôùi ñoä tro vaø ñoä aåm lôùn. Hình 3. Heä thoáng ñoát thuøng quay Loø ñoát thuøng quay ñöôïc söû duïng ñeå xöû lyù caùc loaïi chaát thaûi ôû daïng raén, caën, buøn vaø cuõng coù theå ôû daïng loûng. Thuøng quay hoaït ñoäng ôû nhieät ñoä khoaûng 1100oC. Coù hai loaïi thuøng quay cô baûn: 1. Loaïi khoâng coù vaùch ngaên ôû hai ñaàu. Loaïi naøy coù theå chöùa ñöôïc löôïng chaát thaûi töø 5-10% theå tích thuøng quay, thôøi gan löu ngaén hôn 1 giôø. 2. Loaïi coù vaùch ngaên ôû hai ñaàu. Loaïi naøy coù theå chöùa ñöôïc löôïng chaát thaûi töø 15-20% theå tích thuøng quay, thôøi gan löu lôùn hôn 1 giôø. ƒ Loø xiclon vaø phun buïi Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 12
13. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông Loø xiclon vaø phun buïi ñöôïc öùng duïng ñeå ñoát caën loûng hoaëc raén phaân taùn cao trong traïng thaùi phun buïi. Caùc loø naøy hieän nay chöa ñöôïc phoå bieán roäng raõi. Nhöôïc ñieåm cuûa loø: 1. Loø nhieàu ñaùy - taûi nhieät rieâng phaàn thaáp, coù boä phaän quan troïng trong vuøng nhieät ñoä cao, chi phí ñaàu tö vaø vaän haønh lôùn. 2. Loø thuøng quay - taûi nhieät rieâng phaàn thaáp, taûi troïng theå tích ñoát thaáp, voû boïc hö hoûng trong quaù trình laøm vieäc, chi phí ñaàu tö vaø vaän haønh cao. 3. Loø phun buïi - naêng suaát thaáp, vaän haønh phöùc taïp, chi phí ñaàu tö lôùn. 4. Loø xiclon - caàn laép boä phaän thu boài buïi coâng suaát lôùn vaø thieát bò ñeå laáy xæ ra ngoaøi. 5. Loø taàng soâi - haït phaân boá khoâng ñeàu trong taàng soâi, caàn phaûi thu hoài buïi. 2.2.2.4 ÖÙng duïng phöông phaùp ñoát trong xöû lyù tieâu huûy chaát thaûi Quaù trình ñoát ñöôïc aùp duïng ñeå tieâu huûy chaát thaûi höõu cô ôû caùc daïng khí, loûng vaø raén. Trong coâng ngheä ñoát chaát thaûi raén sinh hoaït ngöôøi ta söû duïng l2 ñoát daïng ghi nghieâng. Coâng ngheä ñoát caën duøng baèng loø ñoát thuøng quay hoaëc taàng soâi. Phöông phaùp ñoát ñöôïc öùng duïng trong coâng ngheä ñoát nhöïa pheá thaûi, ñoát buøn hoaït tính d9 2.3 PHAÙT TAÙN OÂ NHIEÃM TRONG KHOÂNG KHÍ Vieäc xöû lí khí thaûi ñaït ñeán noàng ñoä cho pheùp trong moâi tröôøng xung quanh bò haïn cheá bôûi ñieàu kieän kó thuaät vaø neáu veà maët kó thuaät thöïc hieän ñöôïc thì veà maët kinh teá seõ voâ cuøng toán keùm, vì vaäy khí thaûi thöôøng ñöôïc xöû lí ñeán noàng ñoä cho pheùp (ñöôïc quy ñònh bôûi luaät phaùp) roài phaùt taùn vaøo khí quyeån qua oáng khoùi cao. Söï phaùt taùn oâ nhieãm laø söï pha loaõng chaát oâ nhieãm trong khí quyeån. Ñoäng löïc cuûa quaù trình laø do chuyeån ñoäng cuûa doøng chaát thaûi vaø doøng khoâng khí trong khí quyeån, söï cheânh leäch nhieât ñoä vaø söï cheânh leäch noàng ñoä chaát oâ nhieãm trong doøng thaûi vôùi khoâng khí xung quanh. 2.3.1 Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán söï khueách taùn oâ nhieãm trong moâi tröôøng khoâng khí Ngay sau khi thoaùt ra khoûi oáng khoùi khí thaûi chòu taùc ñoäng cuûa nhieàu yeáu toá nhö thaønh phaàn, tính chaát vaø ñaëc tính cuûa chính chaát thaûi; chieàu cao oáng khoùi, hình daïng vaø kích thöôùc coå oáng khoùi; vaän toác thaûi (ôû coå oáng khoùi); höôùng vaø vaän toác gioù; söï phaân taàng nhieät ñoä, möùc ñoä chaûy roái vaø caùc chæ soá traïng thaùi cuûa khí quyeån; möa; nhieät ñoä vaø ñoä aåm cuûa khoâng khí. Döï ñoaùn traïng thaùi cuûa khí thaûi trong khí quyeån laø baøi toaùn voâ cuøng phöùc taïp vaø vieäc giaûi noù caøng khoù hôn do caùc quaù trình trong khí quyeån khoâng oån ñònh va coù theå thay ñoåi raát nhanh theo thôøi gian. Phuï thuoäc vaøo ñieàu kieän khí quyeån, hình daïng beân ngoaøi cuûa khí thaûi raát ña daïng (theo höôùng gioù vaø coù chieàu daøi ñeán haøng chuïc kilomeùt), nhanh choùng lan toûa vaøo höôùng ngang vaø thaúng ñöùng, coù daïng soùng noái ñuoâi nhau Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 13
14. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông Söï coù maët cuûa Söï keát tuï haït Khoái löôïng rieâng Xöû lí vaø hình daïng haït taïp chaát khí caùc caáu töû naëng Söï laéng troïng löïc Söông muø Khueách taùn Möa Ñòa hình, beà maët coâng cuûa caùc phaàn töû Maây phaân töû trình xaây döïng Khí thaûi Ñieàu kieän thaûi Gioù Hieän töôïng Khueách taùn Söï phaân taàng nhieät nghòch ñaûo xoaùy roái ñoä khí quyeån Chieàu cao Kích thöôùc, hình Vaän toác thaûi ôû Hieäu nhieät ñoä khí quyeån oáng khoùi daïng coå oáng khoùi coå oáng khoùi vaø khoâng khí Hình 4. Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán söï phaùt taùn oâ nhieãm trong khoâng khí • Gioù. Gioù laø moät trong caùc yeáu toá quan troïng aûnh höôûng ñeán söï phaùt taùn chaát oâ nhieãm chaát thaûi. Khi vaän toác gioù nhoû ñoä döïng coät khoùi (∆H) taêng, nhöng coät khoùi giöõ caáu truùc daøy ñaëc laâu hôn vaø khoù lan truyeàn döôùi taùc ñoäng cuûa chæ moät mình khuyeách taùn khí quyeån, nhöng do coù höôùng chuyeån ñoäng leân treân neân noàng ñoä chaát oâ nhieãm trong lôùp khí quyeån gaàn maët ñaù6t nhoû. Khi gioù maïnh ∆H giaûm xuoáng gaàn baèng khoâng, nhöng ngoïn khoùi chòu söï taùc ñoäng maïnh cuûa khuyeách taùn khí quyeån neân noàng ñoä chaát oâ nhieãm trong lôùp khí quyeån gaàn maët ñaát cuõng thaáp. Toàn taïi vaän toác gioù maø khi ñoù luoàng khoùi giöõ caáu truùc daày ñaëc vaø chuyeån ñoäng theo phöong ngang, luùc naøy, noàng ñoä cöïc ñaïi cuûa chaát oâ nhieãm taïi maët ñaát do moät nguoài thaûi ra ñaït giaù trò lôùn nhaát vaø ñöôïc goïi laø vaän toác gioù nguy hieåm. • Möa. Möa noùi chung thuùc ñaåy söï loaïi chaát oâ nhieãm töø khí quyeån. Tuy nhieân, maët ngöôïc laïi, möa chuyeån chaát oâ nhieãm töø khí quyeån vaøo ñaát, nguoàn nöôùc vaø caây coái cuõng nhö caùc coâng trình nhaân taïo. Ñaëc bieät khi loâi cuoán caùc chaát aên moøn hoùa hoïc, nöôùc möa tuy chaäm nhöng phaù huyû taát caû nhöõng gì coù treân maët ñaát. • Söï phaân taàng nhieät ñoä cuûa khí quyeån. Xaùc ñònh traïng thaùi cuûa khí quyeån khoâng oån ñònh, trung hoøa, oån ñònh. Traïng thaùi khoâng oån ñònh thuaän lôïi nhaát cho vieäc phaùt taùn, vì noù keøm theo söï khuaáy troän maïnh khoâng khí theo höôùng thaúng ñöùng. Trong traïng thaùi trung hoøa söï phaùt taùn giaûm ñaùng keå. Coøn traïng thaùi oån ñònh laø baát lôïi nhaát cho söï phaùt taùn. • Söông muø daøy ñaëc vaø keùo daøi xaùc ñònh hieän töôïng laéng ñoïng trong lôùp khí quyeån taïi maët ñaát. Ñoù laø yeáu toá khí töôïng baát lôïi. Tröôùc heát chuùng goùp phaàn hình thaønh söï nghòch ñaûo nhieät ñoä, keá ñeán, chuùng coù theå laø nguyeân nhaân taïo thaønh khoùi muø - hoãn hôïp söông muø töï nhieân vôùi chaát thaûi coâng nghieäp bay (buïi, hôi ) . Ñaõ coù nhöõng tröôøng hôïp khoùi muø oån ñònh gaây tai naïn theâ thaûm cho daân cö. Vì vaäy taàn soá hình thaønh, maät ñoä vaø ñoä oån ñònh cuûa söông muø ôû ñòa phöông naøo ñoù caàn ñöôïc phaân tích caån thaän trong vieäc thieát keá caùc coâng trình xöû lí vaø thaûi khí. Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 14
15. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông • Söï nghòch ñaûo nhieät ñoä laø moät yeáu toá nguy hieåm ñaëc bieät Baûn chaát cuûa söï nghòch ñaûo nhieät ñoä laø nhieät ñoä khí quyeån khoâng giaûm theo ñoä cao nhö söï phaân taàng nhieät ñoä bình thöôøng cuûa khí quyeån maø ngöôïc laïi khoâng khí laïnh, daøy ñaëc vaø naëng ñöôïc giöõ laïi treân maët ñaát. Khi ñoù khoâng khí chöùa chaát oâ nhieãm chæ thöïc hieän dao ñoäng nhoû theo höôùng thaúng ñöùng vaø toàn taïi trong khoaûng cao ñoä töø 500 ñeán 600m. Hieän töôïng naøy lieân quan ñeán söï laøm laéng ñoïng khoâng khí, thöôøng xuaát hieän treân caùc nguoàn nöôùc lôùn, hoaëc sau caùc côn möa. Nghòch ñaûo nhieät ñoä luoân luoân nguy hieåm maëc daàu möùc ñoä nguy hieåm cuûa chuùng khaùc nhau. Lôùp nghòch ñaûo coù theå trieät tieâu hoaøn toaøn söï phaùt taùn oâ nhieãm. • Ñòa hình khoâng baèng phaúng Khi khoâng coù söï nghòch ñaûo nhieät ñoä vaø cheá ñoä gioù thuaän lôïi cho vieäc phaùt taùn chaát thaûi, bôûi vì noù thuùc ñaåy söï xoaùy roái khí quyeån theo phöông thaúng ñöùng. • Röøng caây Röøng caây aûnh höôûng ñeán söï lan truyeàn chaát thaûi nhöng ñoàng thôøi noù yeâu caàu ñöôïc baûo veä khoûi chaát oâ nhieãm khí quyeån. Röøng ñoùng vai troø loïc ngaên söï phaùt taùn caùc haït sol khí (aerosol) trong phaàn thaáp nhaát cuûa lôùp khí quyeån saùt maët ñaát. Tuy nhieân, vai troø loïc cuûa röøng khoâng cao. Röøng raäm, caây cao thuùc ñaåy söï xoaùy roái khoâng khí theo phöông ñöùng khi coù gioù. Ngöôïc laïi röøng caàn ñöôïc baûo veä. Ví duï khí thaûi chöùa HF coù theå tieâu dieät caây laù nhoïn trong baùn kính ñeán haøng chuïc kilomeùt. • Chieàu cao oáng khoùi Chieàu cao oáng khoùi H vaø ñoä döïng coät khoùi ∆H ñoùng vai troø quan troïng ñoái vôùi söï phaùt taùn chaát thaûi. Ñoä döïng coät khoùi ∆H phuï thuoäc hieäu nhieät ñoä khí thaûi vaø khí quyeån, vaän toác khí thaûi ôû ñaàu ra coå oáng khoùi ω0 vaø vaän toác gioù u. Löïc troïng tröôøng laøm giaûm ∆H phuï thöôïc vaøo khoái löôïng rieâng cuûa chaát oâ nhieãm. Neáu thaûi sol khí (aerosol), chieàu cao naâng haït phaân taùn coøn phuï thuoäc vaøo hình daïng cuûa chuùng. Haït boâng vaø keát tuï coù daïng khoâng ñoái xöùng ñöôïc naâng nhanh hôn caùc haït goïn, gaàn hình caàu. Caùc haït nhoû thì keát tuï vôùi nhau thaønh haït lôùn vaø deã daøng laéng trong baùn kính vaøi chuïc meùt caùch oáng khoùi (ví duï buïi xi maêng). Moãi caáu töû coù vaän toác laéng rieâng vaø coù noàng ñoä cöïc ñaïi rieâng trong lôùp khí quyeån saùt maët ñaát. • Söï ngöng tuï hôi Söï ngöng tuï hôi thuùc ñaåy quaù trình laéng, ngoaøi ra hôi coù theå ngöng thaønh loûng hoaëc thaønh haït raén. Ví duï chì coù trong khí thaûi cuûa luyeän kim maøu, ôû 300-400oC noù ôû traïng thaøi hôi, coøn khi laøm nguoäi noù nhöng tuï nhanh thaønh haït raén. 2.3.2 Phaân loaïi nguoàn oâ nhieãm ôû lôùp khí quyeån gaàn maët ñaát Nguoàn oâ nhieãm cuûa khu coâng nghieäp coù theå ñöôïc phaân loaïi theo caùc daáu hieäu khaùc nhau sau: • Theo heä thoáng thaûi chaát ñoäc haïi nguoàn thaûi ñöôïc chia ra thaønh hai loaïi. Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 15
16. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông ¾ Khí thaûi coâng ngheä laø phaàn ñuoâi cuûa khí coâng ngheä. Khí thaûi töø thieát bò coâng ngheä do thoåi veä sinh, do roø ræ qua choã hôû vaø naép noái bít. Khí thaûi coâng ngheä coù noàng ñoä chaát ñoäc haïi cao vaø caàn ñöôïc xöû lyù. ¾ Khí thaûi thoâng thoaùng laø khí thaûi do thoâng gioù chung töï nhieân hay baèng cô giôùi vaø khí thaûi cuûa thoâng thoaùng cuïc boä. Khí thaûi cuûa thoâng thoaùng chung coù ñaëc ñieåm laø noàng ñoä chaát ñoäc haïi thaáp vaø theå tích khí oâ nhieãm lôùn. Khí thaûi do thoâng thoaùng cuïc boä coù tính chaát gaàn vôùi khí thaûi coâng ngheä vaø cuõng caàn ñöôïc xöû lyù. • Theo söï phaân boá nguoàn trong doøng gioù, nguoàn thaûi ñöôïc chia ra laøm nguoàn cao vaø nguoàn thaáp. ¾ Nguoàn cao laø nguoàn ñieåm – oáng khoùi, cao hôn 3,5 laàn chieàu cao coâng trình gaàn oáng khoùi (Hn). Theo kinh nghieäm, ôû ñoä cao naøy coù theå boû qua aûnh höôûng ñeán söï lan truyeàn chaát oâ nhieãm cuûa bieán daïng doøng khí bôûi caùc coâng trình xaây döïng. Neáu chieàu cao hieäu duïng cuûa nguoàn thaûi trong khoaûng 2,2 Hn < He < 3,5Hn thì coù vuøng chuyeån tieáp. Trong vuøng naøy söï phaùt taùn chaát ñoäc haïi chòu aûnh höôûng cuûa xoaùy roái khí quyeån vaø xoaùy roái taïo ra do gioù thoåi qua maùi nhaø. Chieàu cao hieäu duïng (He) laø toång chieàu cao hình hoïc (H) vaø ñoä döïng coät khoùi (∆H) treân ñaàu oáng thaûi döôùi taùc duïng höôùng leân treân cuûa ñoäng löïc doøng chaûy vaø löïc naâng sinh ra do cheânh leäch khoái löôïng rieâng giöõa khí thaûi vaø khí quyeån. ¾ Nguoàn thaûi thaáp boùng rôïp laø caùc nguoàn coù chieàu cao thaûi hieäu duïng thaáp hôn vuøng tuaàn hoaøn, xuaát hieän ôû phía sau caùc coâng trình. Nguoàn thaûi seõ gaây oâ nhieãm vuøng quaån vaø noàng ñoä chaát oâ nhieãm ñaït cöïc ñaïi trong vuøng naøy. Caùc nguoàn thaûi naèm trong vuøng quaån phuï thuoäc vaøo vaän toác gioù coù theå laø nguoàn cao vaø thaáp. Khi vaän toác gioù lôùn, ñoä naâng coät khoùi khoâng ñaùng keå, khí thaûi ñöôïc thoåi bôûi gioù vaøo vuøng quaån. Tröôøng hôïp naøy nguoàn ñöôïc xem laø nguoàn thaáp. ƒ Nhoùm I: Theo möùc ñoä giaûm vaän toác gioù, ñoä döïng coät khoùi taêng vaø ôû vaän toác naøo ñoù khí thaûi ñöôïc lan truyeàn ngoaøi vuøng quaån. Caùc nguoàn thaáp nhö vaäy khi vaän toác gioù nhoû trôû thaønh nguoàn cao vaø coù yù nghóa lôùn ñoái vôùi vieäc baûo veä lôùp quyeån gaàn maët ñaát. ƒ Nhoùm II laø nguoàn thaáp trong vuøng boùng rôïp, maø caùc chaát oâ nhieãm trong ñoù (nhieät ñoä gaàn baèng nhieät ñoä khí quyeån) khi vaøo khí quyeån noù khoâng coù khuynh höôùng chuyeån ñoäng leân treân. Nguoàn thaûi nhoùm II laø nguoàn thaáp vaø khoâng chuyeån thaønh nguoàn cao khi vaän toác nhoû. Nhoùm naøy goàm nguoàn thaûi qua oáng khoùi, quaït thoåi, oáng daãn Caùc nguoàn naøy ñaëc bieät nguy hieåm ñoái vôùi lôùp khí quyeån gaàn maët ñaát khi vaän toác gioù nhoû. • Theo phöông phaùp thaûi khoâng khí oâ nhieãm vaøo khí quyeån, nguoàn thaûi chia ra ¾ Thaûi coù toå chöùc laø nguoàn thaûi qua oáng khoùi, haàm loø. Thaûi coù toå chöùc thöôøng ñöôïc kieåm soaùt vaø xöû lyù. ¾ Thaûi voâ toå chöùc laø thaûi qua cöûa soå, phaùt sinh chaát thaûi qua choã hôû cuûa thieát bò cuõng nhö bay hôi töø beà maët chaát loûng hôû. Vieäc kieåm soaùt vaø xöû lyù raát khoù. Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 16
17. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông o • Theo nhieät ñoä khí thaûi, nguoàn thaûi coù theå chia ra: Nguoàn noùng cao ∆t = tkt – tkq >100 C; nguoàn noùng 20 < ∆t < 100oC; nguoàn noùng thaáp 5 < ∆t < 20oC; nguoàn ñaúng nhieät ∆t ≈ 0 vaø nguoàn laïnh ∆t < 0. Nguoàn thaûi noùng cao laø khoùi loø, ngoïn ñuoác töø caùc nhaø maùy daàu khí, khoùi thaûi loø saáy cuõng nhö khoùi thaûi töø caùc thieát bò laøm vieäc ôû nhieät ñoä cao. Nguoàn thaûi noùng, noùng thaáp vaø ñaúng nhieät laø caùc nhaø maùy coâng nghieäp hoùa chaát. ÔÛ caùc nguoàn thaûi noùng, doøng khí thaûi ñöôïc naâng cao do cheânh leäch nhieät ñoä giöõa doøng khí thaûi vaø khí quyeån cao do ñoù söï phaùt taùn toát hôn. Khí thaûi laïnh laéng xuoáng töø maùi nhaø vaø saân xöôûng, chuùng phaùt taùn yeáu hôn raát nhieàu. • Theo cheá ñoä laøm vieäc cuûa saûn xuaát, nguoàn thaûi chia ra laøm lieân tuïc vaø giaùn ñoaïn hoaëc luaân phieân theo qui luaät xaùc ñònh hoaëc töùc thôøi. Nguoàn thaûi lieân tuïc caàn ñöôïc khaûo saùt kyõ hôn, coøn nguoàn töùc thôøi cho pheùp thaûi moät löôïng lôùn chaát ñoäc haïi. • Theo möùc ñoä taäp trung, nguoàn thaûi ñöôïc chia ra thaønh hai loaïi taäp trung vaø phaân taùn. ¾ Ñoái vôùi nguoàn thaûi phaân taùn, moãi thieát bò coâng ngheä coù oáng thaûi rieâng, thöôøng khoâng cao do ñoù goùp phaàn gaây oâ nhieãm khu vöïc saûn xuaát ñaùng keå. Ñoù laø caùc cöûa soå thoâng gioù, caùc thieát bò, bình chöùa cuõng nhö söï roø ræ chaát ñoäc haïi töø caùc choã hôû. ¾ Trong nguoàn thaûi taäp trung, taát caû caùc doøng khí thaûi ñöôïc gom chung vaø chæ thaûi vaøo khí quyeån qua 1 hoaëc 2 oáng khoùi. Nguoàn thaûi naøy thöôøng cao, chaát ñoäc haïi ñöôïc phaùt thaûi vaøo lôùp khí quyeån cao. ÔÛ ñoù heä soá xoaùy roái cao neân chaát oâ nhieãm ñöôïc phaùt taùn toát hôn. 2.3.3 Caùc moâ hình phaùt taùn oâ nhieãm trong khoâng khí Phöông trình vi phaân cô baûn theå hieän trò soá trung bình cuûa noàng ñoä chaát oâ nhieãm trong khoâng khí phaân boá theo thôøi gian vaø trong khoâng gian nhö sau: ∂C ∂C ∂C ∂C ∂ ⎛ ∂C ⎞ ∂ ⎛ ∂C ⎞ ∂ ⎛ ∂C ⎞ + u + v + w = ⎜σ x ⎟ + ⎜σ y ⎟ + ⎜σ z ⎟ + α1C − α 2C ∂t ∂x ∂y ∂z ∂x ⎝ ∂x ⎠ ∂y ⎝ ∂y ⎠ ∂z ⎝ ∂z ⎠ Trong ñoù: C: noàng ñoä chaát oâ nhieãm trong khoâng khí taïi ñieåm coù toaï ñoä (x,y,z); x,y,z: toïa ñoä ñieåm khaûo saùt trong khoâng gian. Goác toïa ñoä laø chaân oáng khoùi, truïc naèm ngang x truøng vôùi höôùng gioù, y laø toïa ñoä ngang vuoâng goùc vôùi truïc x, z laø truïc ñöùng; u, v, w: vaän toác gioù theo caùc höôùng x, y, z; t: thôøi gian; σx, σy, σz: caùc thaønh phaàn ngang vaø ñöùng cuûa heä soá khueách taùn chaát oâ nhieãm; α1: heä soá keå ñeán söï thaâm nhaäp theâm löôïng oâ nhieãm treân ñöôøng khueách taùn; α2 : heä soá keå ñeán söï bieán hoùa töø chaát oâ nhieãm naøy sang chaát oâ nhieãm khaùc do caùc phaûn öùng hoùa hoïc treân ñöôøng khueách taùn. Phöông trình phaùt taùn oâ nhieãm raát khoù giaûi maø neáu giaûi ñöôïc thì lôøi giaûi cuõng khoâng coù giaù trò thöïc tieãn vì nhö ñaõ noùi caùc ñieàu kieän phaùt taùn luoân thay ñoåi, maø lôøi giaûi chæ thích öùng vôùi moät ñieàu kieän töùc thôøi naøo ñoù. Ñoái vôùi caùc nhaø kó thuaät moâi tröôøng, hoï chæ caàn phöông phaùp tính phaùt taùn oâ nhieãm coù söï keát hôïp giöõa caùc tính chaát ñaëc tröng cuûa chaát thaûi vôùi traïng thaùi cuûa khí quyeån cho moät ñòa phöông cuï theå naøo ñoù trong khoaûng thôøi gian daøi. Moät soá phöông phaùp tính döïa treân cô sôû ñôn giaûn hoùa phöông trình phaùt taùn ñöôïc trình baøy sau ñaây Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 17
18. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông 2.3.3.1 Moâ hình cuaû Berliand (Nga) 2.3.3.1.1 Tính toaùn söï phaùt taùn chaát ñoäc haïi vaøo khí quyeån töø nguoàn thaûi cao • Noàng ñoä cöïc ñaïi Noàng ñoä chaát ñoäc haïi cöïc ñaïi trong lôùp khí quyeån gaàn maët ñaát Cmax ñoái vôùi khí thaûi noùng töø nguoàn ñôn trong ñieàu kieän khí töôïng baát lôïi ôû caùch nguoàn thaûi theo höôùng gioù ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc thöïc nghieäm sau: A.M.F.m.n Cmax = H 2 .3 V.∆T A- heä soá phuï thuoäc söï phaân boá nhieät ñoä trong khí quyeån vaø xaùc ñònh ñieàu kieän phaùt taùn thaúng ñöùng vaø theo phöông ngang cuûa chaát ñoäc haïi trong khí quyeån, s2/3.mg.K1/3/g. Ñoái vôùi khí haäu nhieät ñôùi coù theå nhaän A = 240 s2/3mgτ1/3/g. M - taûi löôïng chaát oâ nhieãm thaûi vaøo khí quyeån, g/s; H - chieàu cao nguoàn thaûi tính töø maët ñaát, m; V - löu löôïng theå tích khí thaûi, m3/s; ∆T – hieäu nhieät ñoä khí thaûi vaø khí quyeån, oK. Nhieät ñoä khí quyeån caàn laáy cho thaùng noùng nhaát trong naêm vaøo luùc 13 giôø. F - Heä soá voâ thöù nguyeân tính ñeán vaän toác laéng cuûa chaát oâ nhieãm trong khí quyeån. Heä soá F: ñoái vôùi chaát oâ nhieãm laø khí F = 1; ñoái vôùi chaát oâ nhieãm laø buïi: ¾ Neáu hieäu quaû xöû lyù η≥ 90% F = 2; ¾ Neáu hieäu quaû xöû lyù 75 ≤ η 100 3 2 10 ω0 D Vôùi f= . Trong ñoù, ωo – vaän toác thoaùt khí töø coå oáng khoùi, m/s; D – ñöôøng H 2∆T kính coå oáng khoùi, m. Heä soá n ñöôïc xaùc ñònh theo caùc coâng thöùc sau: n = 1 neáu Vm ≥ 2 2 n = 0,532 × Vm – 2,13 × Vm + 3,13 neáu 0,5 ≤ Vm < 2 n = 4,4 × Vm neáu Vm < 0,5 V.∆T Vôùi Vm = 0,65 3 H • Phaân boá chaát oâ nhieãm trong khoâng khí saùt maët ñaát Vaän toác gioù nguy hieåm laø vaän toác gioù maø khi ñoù noàng ñoä cöïc ñaïi cuûa chaát oâ nhieãm ôû lôùp khí quyeån gaàn maët ñaát ñaït giaù trò lôùn nhaát. Vaän toác gioù nguy hieåm (um) ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 18
19. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông um = 0,5 neáu Vm ≤ 0,5 um = Vm neáu 0,5 2 Vôùi vaän toác gioù nguy hieåm, noàng ñoä chaát oâ nhieãm ñaït cöïc ñaïi ôû khoaûng caùch Xm so vôùi chaân oáng khoùi ñöôïc tính theo coâng thöùc sau: Xm = d × H Vôùi d laø heä soá voâ thöù nguyeân, ñöôïc xaùc ñònh qua giaûn ñoà. Neáu vaän toác gioù khaùc vaän toác gioù nguy hieåm thì noàng ñoä chaát oâ nhieãm cöïc ñaïi ñaït ñöôïc laø: (Cmax )u = r.Cmax Khi ñoù, noàng ñoä ñaït cöïc ñaïi ôû khoaûng caùch (Xm)u so vôùi oáng khoùi laø: (Xm)u = p.Xm Vôùi caùc heä soá r vaø p xaùc ñònh theo giaûn ñoà. Söï phaân boá noàng ñoä caùc chaát oâ nhieãm theo höôùng gioù ôû caùc khoaûng caùch X khaùc nhau tính töø nguoàn ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: Cx = S1. Cmax Heä soá S1 ñöôïc xaùc ñònh theo ñoà thò phuï thuoäc tæ leä X/ Xm. Noàng ñoä chaát oâ nhieãm trong lôùp khí quyeån saùt maët ñaát theo phöông vuoâng goùc chieàu gioù ôû khoaûng caùch y ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc Cy = S2Cx Vôùi Cx - noàng ñoä chaát oâ nhieãm taïi truïc höôùng gioù; S2 - heä soá voâ thöù nguyeân xaùc ñònh theo ñoà thò. • Chieàu cao oáng khoùi Chieàu cao toái thieåu cuûa oáng khoùi baûo ñaûm noàng ñoä trong khí quyeån saùt maët ñaát baèng giôùi haïn cho pheùp theo tieâu chuaån moâi tröôøng khoâng khí xung quanh tính theo coâng thöùc: A.M.F.m.n H = 3 Ccp . V.∆T 3 Vôùi Ccp - noàng ñoä cho pheùp trong moâi tröôøng xung quanh, mg/m (TCVN 5938-1995). Neáu töø moät oáng khoùi thaûi ra nhieàu chaát oâ nhieãm khoâng coù aûnh höôûng coäng thì töø chieáu cao oáng khoùi (H) ñöôïc choïn theo giaù trò lôùn nhaát khí tính cho töøng chaát oâ nhieãm. Neáu taùc ñoäng cuûa chaát thaûi töø oáng khoùi ñöôïc toång coäng thì trong coâng thöùc caàn thay Ccp baèng −1 ⎡ k −1 ⎤ ⎢∑()Ccpi ⎥ , vôùi k laø soá chaát oâ nhieãm. ⎣⎢ i=1 ⎦⎥ Ngoaøi ra, chieàu cao oáng khoùi phaûi vöôït caùc nhaø daân ôû laân caän khoâng döôùi 2,5 laàn. Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 19
20. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông Giôùi haïn thaûi caùc chaát oâ nhieãm vaøo khí quyeån cho pheùp, khi ñoù noàng ñoä chaát oâ nhieãm ôû lôùp khoâng khí gaàn maët ñaát khoâng vöôït quaù tieâu chuaån cho pheùp Ccp ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: 2 3 CHcp V.∆T Ccpt = AFmn Caùc coâng thöùc ñöôïc tính trong tröôøng hôïp noàng ñoä phoâng cuûa chaát oâ nhieãm baèng khoâng neáu Cph ≠ 0 vaø Cph < Ccp thì trong caùc coâng thöùc phaûi thay Ccp baèng (Ccp - Cph). Noàng ñoä chaát oâ nhieãm ñaõ coù saün trong khoâng khí do caùc nguyeân nhaân khaùc tröôùc khi xuaát hieän nguoàn oâ nhieãm môùi. Khi coù nguoàn oâ nhieãm môùi thì caàn phaûi xaùc ñòh möùc ñoä xöû lí cho nguoàn oâ nhieãm naøy ñeå sao cho noàng ñoä trong moâi tröôøng xung quanh vaãn thoûa maõn tieâu chuaån cho pheùp. Neáu noàng ñoä phoâng gaàn hoaëc baèng giôùi haïn cho pheùp thì baát kì nguoàn thaûi naøo ñeàu khoâng ñöôïc pheùp vì hieäu quaû xöû lí 100% trong ñaïi ña soá caùc tröôøng hôïp ñeàu khoâng hieän thöïc (do haïn cheá veà maët kinh teá vaø kó thuaät). Trong caùc tröôøng hôïp naøy caùch giaûi quyeát ñuùng ñaén nhaát laø giaûm noàng ñoä phoâng baèng caùc bieän phaùp xöû lí taïi caùc nguoàn oâ nhieãm ñang hoaït ñoäng hoaëc phaûi choïn khu vöïc khaùc. 2.3.3.1.2 Phaùt taùn oâ nhieãm cho nguoàn goàm nhieàu oáng khoùi Neáu nguoàn oâ nhieãm khoâng phaûi laø moät oáng khoùi maø laø moät cuïm oáng khoùi (goàm vaøi oáng khoùi), coù theå tính söï phaùt taùn cho hai tröôøng hôïp. • Caùc nguoàn thaûi coù theå cho laø taäp trung taïi 1 ñieåm. Caùc oáng khoùi ñöôïc boá trí gaàn nhau vaø khoaûng caùch giöõa caùc oáng khoùi ngoaøi cuøng khoâng vöôït quaù 4 laàn chieàu cao oáng khoùi trung bình. Tröôøng hôïp naøy coù theå cho raèng caùc nguoàn thaûi taäp trung vaøo moät ñieåm trung taâm, dieän tích boá trí caùc nguoàn. Giaû söû khí thaûi phaân boá ñeàu cho caùc oáng khoùi (N oáng khoùi), caùc oáng khoùi naøy coù cuøng chieàu cao vaø ñöôøng kính thì noàng ñoä toái ña cuûa chaát oâ nhieãm trong lôùp khí quyeån gaàn maët ñaát laø: N AM'Fmn.3 V'∆T 3 Cmax = , mg/m . H 2 Vôùi M’ - toång taûi löôïng oâ nhieãm, g/s; V’ - toång löu löôïng theå tích khí thaûi, m3/s; N - soá nguoàn thaûi (soá oáng khoùi) V'∆T Vaän toác gioù nguy hieåm um trong tröôøng hôïp naøy ñöôïc tính laø: Vm = 0,65 3 . NH • Caùc nguoàn thaûi khoâng theå ñöa vaøo 1 ñieåm Tröôøng hôïp naøy, vieäc tính noàng ñoä cöïc ñaïi ñöôïc tieán haønh cho caùc toïa ñoä maïng löôùi ñaëc tröng cuûa taát caû moïi nguoàn thaûi. Khoái löôïng coâng vieäc raát lôùn neân thuaän lôïi nhaát laø aùp duïng maùy vi tính ñeå tính toaùn. 2.3.3.1.3 Ñoái vôùi nguoàn thaûi ñaúng nhieät hoaëc gia nhieät yeáu A.M.F.n C = .K max H 4/3 Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 20
21. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông Vôùi A laø heä soá coù ñôn vò mg.m1/3/g vaø ñaïi löôïng nhö ñoái vôùi coâng thöùc ñoái vôùi nguoàn thaûi noùng. ω.D Tham soá Vm ñöôïc tính theo coâng thöùc: V = 1,3. ; K ñöôïc xaùc ñònh theo coâng m H D 1 thöùc: K = = 8.V 7,1. ω.V Vaän toác gioù nguy hieåm tính nhö sau: Neáu Vm ≤ 0,5 m/s um = 0,5 m/s Neáu 0,5 2 m/s um = 2,2.Vm Coøn heä soá d ñöôïc tính nhö sau ¾ Neáu Vm ≤ 2 d = 11,4.Vm ¾ Neáu Vm > 2 d = 16,1 Vm 2.3.3.1.4 Söï phaùt taùn chaát oâ nhieãm töø nguoàn thaûi thaáp Nguoàn thaûi thaáp ñöôïc chia ra laøm 2 nhoùm: ¾ Nhoùm I: caùc nguoàn thaáp, khí thaûi thoaùt töø ñaùy ñi leân treân vôùi vaän toác xaùc ñònh ¾ Nhoùm II: caùc nguoàn thaáp, khí thaûi thoaùt ra töø noù khoâng coù höôùng leân treân Trong phaùt taùn chaát ñoäc haïi töø nguoàn nhoùm I coù 2 cheá ñoä caàn xem xeùt: ¾ Cheá ñoä thöù 1: coù doøng gioù chuyeån ñoäng vôùi vaän toác thuoäc vuøng > 0,5 m/s ¾ Cheá ñoä thöù 2: vaän toác gioù trong vuøng < 0,5 m/s Neáu xem quaù trình khueách taùn töø nguoàn ñieåm boá trí ôû ñoä cao H caùch maët ñaát thì ta coù coâng thöùc xaùc ñònh noàng ñoä trong lôùp khí quyeån ôû caùc ñieåm caùch xa nguoàn (r) vaø ôû ñoä cao Z caùch maët ñaát nhö sau: M ⎡ 1 1 ⎤ C= ⎢ + ⎥ 4πΑ 2 2 2 2 ⎣⎢ (Z − H) + r (Z + H) + r ⎦⎥ Noàng ñoä treân maët ñaát Z = 0 M C = 2πΑ H 2 + r 2 Trong ñoù, M: taûi löôïng chaát oâ nhieãm, mg/s; A: heä soá truyeàn khoái xoaùy roái, m2/s. Trong tính toaùn, A ñöôïc nhaän giaù trò nhoû nhaát baèng 0,05 m2/s, giaù trò nhoû hôn trong thöïc teá khoù xaûy ra. Theo coâng thöùc naøy ta coù theå tính noàng ñoä cöïc ñaïi chaát oâ nhieãm gaây ra do nguoàn nhoùm II trong ñieàu kieän khí quyeån baát lôïi. Bôûi vì noàng ñoä gaàn nguoàn khoâng theå lôùn hôn taïi nguoàn C0, neân coâng thöùc treân ñuùng ñoái vôùi caùc ñieåm coù baùn kính r0 caùch nguoàn. R0 ñöôïc xaùc ñònh töø ñieàu kieän C ≤ C0. Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 21
22. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông • Tính phaùt taùn chaát ñoäc haïi töø nguoàn thaáp boùng rôïp Noàng ñoä cöïc ñaïi ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc sau: K.M Cmax = 2 v.H n Vôùi: M – taûi löôïng chaát ñoäc haïi, mg/s; v – vaän toác gioù ôû ñoä cao 10m, m/s; Hn – chieàu cao nhaø, m; K – heä soá phuï thuoäc ñoä döïng coät khoùi treân nhaø xöôûng vaø phuï thuoäc tyû leä kích thöôùc nhaø xöôûng. K xaùc ñònh nhö sau: K = Kh . Kl Vôùi Kh – heä soá phuï thuoäc ñoä döïng coät khoùi treân nhaø xöôûng, Kh ñöôïc tính theo coâng -2 thöùc Kh = 2,05exp(-0,61he ); he: ñoä döïng coät khoùi höõu ích treân nhaø xöôûng; he = h1 − H n + ∆h ; h1: Chieàu cao oáng khoùi töø maët ñaát, m; ∆h: ñoä döïng coät khoùi, m; Kl – heä soá H n phuï thuoäc tyû leä kích thöôùc nhaø xöôûng (l/Hn). Coâng thöùc naøy khoâng chæ tính ñoä cao oáng khoùi maø coøn tính ñoä döïng coät khoùi do löïc quaùn tính, sinh ra do doøng khí thaûi chuyeån ñoäng leân treân vôùi vaän toác ω. Bôûi vì nhieät ñoä khí thoâng thoaùng thaûi vaøo khí quyeån thöôøng khoâng khaùc nhieät ñoä moâi tröôøng xung quanh neân ñeå ñôn giaûn hoùa vieäc tính toaùn coù theå boû qua löïc naâng do cheânh leäch nhieät ñoä, khi ñoù ta coù α.D.ω ∆h = ϕ.v Vôùi D laø ñöôøng kính coå oáng khoùi, m; ω laø vaän toác khí thoaùt ra töø oáng khoùi theo höôùng leân treân, m/s; ϕ laø heä soá vaän toác doøng gioù phuï thuoäc chieàu cao oáng khoùi treân nhaø xöôûng. h − H 0 0,25 0,50 0,75 1,00 1,20 h = 1 n H n ϕ 0,8 1,0 1,1 1,2 1,4 1,4 Ghi chuù: ñoái vôùi nhaø boá trí giöõa vaø ñoái vôùi caùc nhaø roäng coù cuøng chieàu cao ϕ = 1,2. ñoái vôùi nhaø naèm trong vuøng khoâng khí ñoäng ñöùng tröôùc nhaø hoaëc trong vuøng quaån ϕ = 0,6 α - heä soá tính ñeán söï xoaùy roái cuûa khí quyeån, xaùc ñònh baèng thöïc nghieäm. Trong khoaûng vaän toác gioù töø 2 ñeán 5 m/s giaù trò thöïc nghieäm α coù theå bieåu dieãn bôûi coâng thöùc sau vôùi ñoä chính xaùc cao: v α = 2,3 – 0,4 v o Vì vo = 2 m/s, neân α = 2,3 – 0,2.v Nhö vaäy: Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 22
23. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông h1 − H n α.D.ω α. D.ω h e = + = h + H n ϕ.v.H n ϕ.v h − H h = 1 n H n D D = H n 1,9.D.ω Neáu v < 2 m/s: he = h + ϕ.v (2,3 − 0,2).D.ω 0,2.D.ω 2,3.D.ω 2,3.D.ω Neáu 2 < v < 5 m/s: he = h + = h − + = h'+ ϕ.v ϕ ϕ.v ϕ.v 0,2.D.ω Vôùi h' = h − ϕ Keát hôïp caùc coâng thöùc ta coù 2 ⎛ 1,9.D.ω ⎞ −0,61⎜ h+ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ϕ.v ⎠ 2,05.M.K l .e Neáu v < 2 m/s: Cmax = 2 H n .v Laáy ñaïo haøm phöông trình theo v, cho noù baèng 0, giaûi phöông trình theo v ta thu ñöôïc coâng thöùc tính vaän toác gioù nguy hieåm 3,8.D.ω 1 3,8.D.ω v m = . = .B(h) ϕ.H 2 ϕ.H n h + 3,3 − h n 1 B()h = 2 h + 3,3 − h Neáu theo coâng thöùc, vaän toác gioù nguy hieåm lôùn hôn 2 m/s thì noàng ñoä cöïc ñaïi vaø vaän toác gioù nguy hieåm seõ tính theo coâng thöùc: 2 ⎛ 2,3.D.ω ⎞ −0,61⎜ h'+ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ϕ.v ⎠ 2,05.M.K l .e Cmax = 2 H n .v 4,6.D.ω 1 4,6.D.ω v m = . = .B(h') ϕ.H 2 ϕ.H n h' + 3,3 − h' n 1 B()h' = h'2 +3,3 − h' Neáu vaän toác gioù v = 2 m/s thì keát quaû tính theo caùc coâng thöùc treân laø nhö nhau Thay bieåu thöùc vaän toác gioù nguy hieåm vaøo coâng thöùc ta coù a.M.ϕ.E.K l Cmax = D.ω.Η n Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 23
24. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông Neáu v 2 m/s → a = 2,05 / 4,6 = 0,45; E – heä soá phuï thuoäc h neáu v 2 m/s 2 h + 3,3 − h E = 2 ⎛ 2 ⎞ 0,15.⎜ h +3,3−h ⎟ e ⎝ ⎠ Caùc giaù trò B( h ), B( h' ), E( h ), E( h' ) ñöôïc cho trong baûng Baûng giaù trò caùc heä soá B vaø E h hoaëc 0 0,05 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 h' B 0,55 0,57 0,58 0,62 0,65 0,68 0,72 0,77 0,81 0,85 0,89 0,93 0,97 1,02 E 1,11 1,04 1,00 0,88 0,78 0,68 0,59 0,51 0,44 0,37 0,31 0,26 0,22 0,18 Caùc heä soá KlT, KlF tính ñeán söï thay ñoåi noàng ñoä cöïc ñaïi trong lôùp khí quyeån saùt maët ñaát phuï thuoäc vaøo chieàu daøi töông ñoái cuûa nhaø xöôûng: l/Hn 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 KlT 1,2 1,3 1,15 2,0 0,8 0,65 0,5 0,35 0,28 0,23 KlF - 0,9 1,0 1,15 1,3 1,45 1,65 1,8 2,1 2,2 Ví duï: keát quaû tính vaän toác gioù nguy hieåm cho tröôøng hôïp thaûi chaát ñoäc haïi qua oáng khoùi treân nhaø xöôûng cao Hn = 10 m vôùi caùc chieàu cao oáng khoùi, ñöôøng kính vaø vaän toác thoaùt khí theo höôùng thaúng ñöùng khaùc nhau trình baøy trong baûng Hn D h ω ϕ vm 10 1 0,5 8 1,1 2,15 10 0,5 0,5 8 1,1 1,08 10 0,6 0,2 16 1,0 2,25 10 0,3 0,3 16 1,0 1,12 10 0,2 0,2 6 1,0 028 10 0,15 0,2 6 1,0 0,22 2.3.3.2 Moâ hình Gaussian • Moät soá giaû thieát khi laäp moâ hình: ¾ Löôïng thaûi chaát oâ nhieãm do nguoàn thaûi ra laø haèng soá theo thôøi gian ¾ Toác ñoä gioù khoâng ñoåi theo thôøi gian vaø theo ñoä cao veät khoùi ¾ Trong veät khoùi khoâng boå sung theâm oâ nhieãm, cuõng nhö khoâng xeùt ñeán tröôøng hôïp chaát oâ nhieãm giaûm ñi do phaûn öùng hoùa hôïp chuyeån thaønh chaát khaùc. ¾ Ñòa hình baèng phaúng khoâng coù vaät caûn. • Noàng ñoä chaát oâ nhieãm Vôùi caùc ñieàu kieän gaàn ñuùng naøy vaø phöông trình vi phaân moâ taû quaù trình phaùt taùn ta coù phöông trình tính noàng ñoä chaát oâ nhieãm ôû toaï ñoä (x, y, z) nhö sau: E ⎛ − y 2 ⎞ ⎛ − ()H − z 2 ⎞ ⎛ − ()H + z 2 ⎞ C = .⎜exp ⎟.⎜exp ⎟ + ⎜exp ⎟ ()x,y,z 2ππu σ ⎜ 2 ⎟ ⎜ 2 ⎟ ⎜ 2 ⎟ y z ⎝ 2σ y ⎠ ⎝ 2τ z ⎠ ⎝ 2τ z ⎠ Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 24
25. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông Phöông trình tính noàng ñoä chaát oâ nhieãm ôû toaï ñoä (x, 0, 0): E − H 2 C()x = .exp 2 πuσ y σ z 2σ z 3 Trong ñoù, C(x,y,z): noàng ñoä chaát oâ nhieãm taïi ñieåm coù toïa ñoä (x,y,z), mg/m ; C(x): noàng ñoä chaát oâ nhieãm taïi caùc ñieåm treân truïc x, y = z= 0, mg/m3; x: khoaûng caùch tôùi nguoàn thaûi theo phöông x, phöông gioù thoåi, m; y: khoaûng caùch töø ñieåm tính treân maët ngang theo chieàu vuoâng goùc vôùi truïc veät khoùi, caùch tim veät khoùi, m; z: chieàu cao ñieåm tính toaùn, m; E: löôïng thaûi chaát oâ nhieãm töø nguoàn thaûi (mieäng oáng khoùi ), mg/s; u: toác ñoä gioù trung bình ôû chieàu cao hieäu quaû cuûa oáng khoùi, m/s; σy: heä soá khueách taùn cuûa khí quyeån theo phöông ngang phöông y, m; σz: heä soá khueách taùn cuûa khí quyeån theo phöông ñöùng phöông z, m; • Tính heä soá phaùt taùn σy, σz Heä soá phaùt taùn phuï thuoäc vaøo ñoä oån ñònh cuûa khí quyeån. Phaân loaïi ñoä oån ñònh khí quyeån theo Turner nhö sau. Baûng 1. Phaân caáp oån ñònh cuûa khí quyeån theo Turner Toác ñoä gioù Ban ngaøy theo naéng chieáu Ban ñeâm theo ñoä maây (5) treân maët ñaát Maïnh (2) Trung bình (3) Yeáu (4) Nhieàu maây, Ít maây, ñoä (m/s) (1) ñoä maây ≥ 4/8 maây ≤ 3/8 6 D D D D D Ghi chuù: (1) Laø toác ñoä gioù ôû ñoä cao 10m so vôùi maët ñaát (2) Naéng muøa heø, khi maët trôøi coù goùc cao lôùn hôn 60o (3) Naéng muøa heø, khi baàu trôøi coù moät soá maûng maây vaø trôøi trong saùng, khi maët trôøi coù goùc cao 30 – 60o (4) Ñaëc tröng laø buoåi chieàu muûa thu hay ngaøy muøa heø coù maây, hoaëc muøa heø trong saùng, maët trôøi coù goùc cao 15 – 35o (5) Ñoä maây ñöôïc xaùc ñònh baèng möùc maây che phuû baàu trôøi. Caùc phöông phaùp xaùc ñònh heä soá phaùt taùn trình baøy laàn löôït ôû sau ñaây ¾ Xaùc ñònh caùc heä soá phaùt taùn baèng ñoà thò ¾ Duøng caùc coâng thöùc tính toaùn: coâng thöùc Martin: σ = a.x 0,894 y d σ z = c.x + f Baûng 2. Caùc heä soá a, c, d, f cuûa coâng thöùc Martin Caáp oån ñònh a x≤ 1 km x > 1 km khí quyeån c d f c d f A 213 440,8 1,941 9,27 459,7 2,094 -9,6 B 156 106,6 1,941 3,3 108,2 1,098 2,0 Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 25
26. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông C 104 61,0 0,911 0,0 61,0 0,911 0,0 D 68 33,2 0,725 -1,7 44,5 0,516 -13,0 E 50,5 22,8 0,678 -1,3 55,4 0,305 -34,0 F 34 14,35 0,740 -0,35 62,6 0,180 -48,6 ¾ Tra baûng Baûng 3. Baûng tính heä soá phaùt taùn theo coâng thöùc Martin Khoaûng Caáp oån ñònh khí queån vaø heä soá σy theo Caáp oån ñònh khí queån vaø heä soá theo σz caùch x caáp oån ñònh khí quyeån (Km) A B C D E F A B C D E F 0,2 51 37 25 16 12 8 29 20 14 9 6 4 0,4 94 69 46 30 22 15 84 40 26 15 11 7 0,6 135 99 66 43 32 22 173 63 38 21 15 9 0,8 174 128 85 56 41 28 295 86 50 27 18 12 1 213 156 104 68 50 34 450 110 61 31 22 14 2 396 290 193 126 94 63 1953 234 115 51 34 22 4 736 539 359 235 174 117 498 216 78 51 32 8 1367 1001 667 436 324 218 1063 406 117 70 42 16 2540 1860 1240 811 602 405 2274 763 173 95 55 20 3101 2271 1514 990 735 495 2904 934 196 104 59 2.3.3.3 Nhaän xeùt Treân cô sôû tính toaùn vaø thöïc teá coù theå ruùt ra moät soá keát luaän sau: 1. Noàng ñoä chaát oâ nhieãm töø nguoàn thaûi ñôn trong lôùp khí quyeån gaàn maët ñaát ñaït giaù trò cöïc ñaïi trong ñieàu kieän khí quyeån thuaän lôïi ôû ñieåm caùch oáng khoùi 12-20 laàn chieàu cao oáng khoùi theo höôùng gioù. 2. OÁng khoùi caøng cao noàng ñoä cöïc ñaïi caøng nhoû, noàng ñoä chaát oâ nhieãm trong lôùp khoâng khí gaàn maët ñaát caøng nhoû. 3. Caøng caùch xa oáng khoùi noàng ñoä chaát oâ nhieãm caøng nhoû. ÔÛ khoaûng caùch ñuû xa noàng ñoä chaát oâ nhieãm tieán ñeán khoâng. Nhö vaäy nhôø caùc coâng thöùc phaùt taùn ta coù theå xaùc ñònh ñöôïc vuøng naøo coù noàng ñoä cao hôn tieâu chuaån, vuøng naøo thaáp hôn. Taêng chieàu cao oáng khoùi laø bieän phaùp laøm noàng ñoä chaát oâ nhieãm taïi maët ñaát giaûm thaáp hôn tieâu chuaån cho pheùp. Nhö vaäy taêng oáng khoùi laø moät bieän phaùp höõu hieäu ñeå baûo veä lôùp khí quyeån gaàn maët ñaát. Tuy nhieân, caùc bieän phaùp naøy maëc duø laøm giaûm noàng ñoä chaát thaûi ôû khoaûng caùch gaàn nguoàn thaûi nhöng chuùng khoâng baûo veä moâi tröôøng khoûi caùc chaát oâ nhieãm. Caùc chaát thaûi cuûa nhaø maùy vaøo khí quyeån chöùa caùc chaát höõu cô ñoäc haïi ñöôïc phaùt hieän ôû khoaûng 200 - 1.000km caùch nguoàn thaûi. ÔÛ ñoä cao ñeán 2km phaàn lôùn chaát thaûi cuûa caùc khu coâng nghieäp ôû Anh quoác vaø Chaâu AÂu nhôø gioù vaän chuyeån ñi xa 1000 km vaø ñöôïc phaùt hieän ôû Thuïy Só vaø Nauy trong khoâng khí taïi maët ñaát. Vieäc xaây döïng caùc oáng khoùi cao ñeå cho khí ñoäc haïi vaøo thöôïng taàng khí quyeån laøm taêng thôøi gian chuyeån hoùa caùc khí axit thaønh axit vaø söï laéng caùc axit hình thaønh naøy cuøng Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 26
27. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông vôùi möa treân beà maët ñaát dieãn ra ôû haøng ngaøn km caùch oáng thaûi. Caùc möa axit aûnh höôûng xaáu ñeán muøa maøng, röøng, giaûm chaát löôïng nöôùc töï nhieân, laøm aên moøn nhaø cöûa ÔÛ caùc hoà cuûa Myõ (USA), Canada vaø Chaâu AÂu sau caùc côn möa axit caùc loaïi thöïc vaät döôùi nöôùc vaø caù ñaõ bò huûy dieät. [Anon - Coal age, 1979, v.84, N11, p.13]. Vì vaäy phöông phaùp höõu hieäu baûo veä khí quyeån khoûi caùc chaát oâ nhieãm khoâng phaûi laø phaùt taùn chaát thaûi baèng oáng khoùi cao maø phaûi trieät tieâu chaát thaûi tröôùc khi chuùng xaâm nhaäp vaøo khí quyeån. 2.3.3.4 ÖÙng duïng caùc moâ hình phaùt taùn oâ nhieãm trong khoâng khí Caùc moâ hình phaùt taùn oâ nhieãm trong khoâng khí ñöôïc öùng duïng ñeå tính vaø ñaùnh giaù caùc ñaïi löôïng sau: ¾ Xaùc ñònh chieàu cao oáng khoùi caàn thieát ñeå phaùt taùn khí thaûi. ¾ Xaùc ñònh phaïm vi oâ nhieãm vôùi chieàu cao oáng khoùi ñaõ coù. ¾ Ñaùnh giaù möùc ñoä oâ nhieãm taïi 1 ñieåm baát kyø xung quanh nguoàn thaûi ¾ Quy hoaïch vaø boá trí caùc nguoàn thaûi sao cho hôïp lyù veà maët moâi tröôøng, ít toán keùm veà maët kinh teá. 2.4 CAÙC PHÖÔNG PHAÙP XÖÛ LÍ KHÍ THAÛI Maëc daàu, neáu caùc phöông phaùp giaûm thieåu oâ nhieãm ñaõ ñöôïc thöïc hieän, löôïng chaát thaûi sinh ra giaûm ñaùng keå song khoâng theå trieät tieâu chuùng moät caùch hoaøn toaøn. Do ñoù cho ñeán nay phöông tieän cô baûn trong giaûi quyeát khí thaûi vaãn laø aùp duïng caùc heä thoáng hieäu quaû ñeå loaïi tröø caùc chaát oâ nhieãm. Caùc phöông phaùp xöû lyù khí thaûi ñöôïc löïa choïn phuï thuoäc chuû yeáu vaøo baûn chaát vaø traïng thaùi cuûa chaát oâ nhieãm. Caùc phöông phaùp xöû lyù toång quaùt trình baøy treân hình. Tuy nhieân caùc phöông phaùp naøy chæ gaàn ñuùng vì noù khoâng theå bao goàm heát taát caû caùc phöông phaùp vaø thieát bò xöû lí khí hieän coù. Sô ñoà caùc phöông phaùp xöû lyù khí thaûi trình baøy treân hình ôû trang sau. Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 27
28. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông KHÍ THAÛI Xöû lí Xöû lí söông muø vaø gioït Xöû lí Xöû lí buïi loûng taïp chaát khí taïp chaát hôi Phöông phaùp khoâ Phöông phaùp öôùt Phöông phaùp ñieän Phöông phaùp haáp thuï Phöông phaùp haáp phuï Phöông phaùp xuùc taùc Phöông phaùp nhieät Phöông phaùp ngöng tuï Laéng troïng löïc Thieát bò röûa khí: Loïc ñieän khoâ Thaùp haáp thu: Thaùp haáp phuï vôùi lôùp Thieát bò phaûn öùng Loø ñoát Thieát bò ngöng tuï • traàn, • maâm, tónh, ñoäng vaø taàng soâi ñeøn khoø Laéng quaùn tính, gioù • ñeäm, • ñeäm, xoaùy • maâm, Loïc ñieän öôùt • maøng, • va ñaäp, • phun • quaùn tính, Laéng li taâm: Xiclon • li taâm, Loïc söông • vaän toác lôùn Loïc: Löôùi thu gioït loûng Vaûi, Sôïi, Haït Hình 5. Phaân loaïi phöông phaùp vaø thieát bò xöû lí khí thaûi 28 Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi
29. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông Ñeå xöû lí caùc aerosol (buïi, khoùi, söông) ngöôøi ta söû duïng phöông phaùp khoâ, öôùt vaø tónh ñieän. Trong thieát bò khoâ buïi ñöôïc laéng bôûi troïng löïc, löïc quaùn tính vaø löïc li taâm hoaëc ñöôïc loïc qua vaùch ngaên xoáp. Trong thieát bò öôùt söï tieáp xuùc giöõa khí buïi vaø nöôùc ñöôïc thöïc hieän. Nhôø ñoù, buïi ñöôïc laéng treân caùc gioït loûng, treân beà maët boït khí hay treân caùc maøng chaát loûng. Trong thieát bò loïc tónh ñieän caùc aerosol ñöôïc tích ñieän vaø laéng treân ñieän cöïc. Ñeå xöû lí khí vaø hôi chaát ñoäc haïi, ngöôøi ta öùng duïng caùc phöông phaùp: haáp thuï (vaät lí vaø hoùa hoïc), haáp phuï, xuùc taùc, nhieät ñoä vaø ngöng tuï. Trong thöïc teá ngöôøi ta öùng duïng nöôùc, caùc dung moâi höõu cô, khoâng tham gia phaûn öùng vôùi caùc khí vaø caùc dung dòch nöôùc vôùi caùc chaát naøy ñeå haáp thuï vaät liù. Coøn khi haáp thuï hoùa hoïc, ngöôøi ta söû duïng dung dòch nöôùc muoái vaø kieàm, caùc chaát höõu cô vaø huyeàn phuø nöôùc vôùi caùc chaát khaùc nhau laøm chaát haáp thuï. Phöông phaùp haáp phuï döïa treân khaû naêng haáp thu caùc phaân töû khí, hôi bôûi caùc chaát raén xoáp. Treân thöïc teá, ngöôøi ta söû duïng than hoaït tính, silicagen vaø zeolit laøm chaát haáp phuï. Thôøi gian gaàn ñaây, trong luyeän kim maøu, ngöôøi ta söû duïng roäng raõi Al2O3 ñöôïc nghieàn mòn ñeå laøm chaát haáp phuï HF. Xöû lí baèng phöông phaùp xuùc taùc döïa treân söï bieán ñoåi hoaù hoïc caùc caáu töû ñoäc haïi thaønh khoâng ñoäc haïi treân beà maët xuùc taùc raén. Phöông phaùp naøy ñöôïc söû duïng ñeå xöû lí NOx, SOx, COx vaø caùc taïp chaát höõu cô. Phöông phaùp nhieät hay phöông phaùp ñoát chaùy tröïc tieáp ñöôïc öùng duïng ñeå xöû lí caùc chaát ñoäc deã bò oâxi hoùa vaø caùc taïp chaát coù muøi hoâi. Phöông phaùp naøy döïa treân söï chaùy cuûa caùc taïp chaát trong caùc loø hoaëc ñeøn xì. Phöông phaùp ñoát tröïc tieáp caùc chaát höõu cô cuûa khí thaûi ñöôïc öùng duïng trong caùc nhaø maùy hoùa daàu, nhaø maùy saûn xuaát metanol Phöông phaùp ngöng tuï döïa treân hieän töôïng giaûm aùp suaát baõo hoøa hôi khi giaûm nhieät ñoä. Phöông phaùp naøy duøng ñeå thu hoài dung moâi höõu cô. Ñeå quaù trình ngöng tuï xaûy ra caàn phaûi laøm laïnh khí chöùa dung moâi. Do thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa khí thaûi phöùc taïp vaø noàng ñoä chaát ñoäc cao neân thöôøng aùp duïng heä thoáng xöû lí nhieàu baäc, laø toå hôïp cuûa nhieàu phöông phaùp khaùc nhau. Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 29
30. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông 2.4.1 Caùc phöông phaùp xöû lyù buïi 2.4.1.1 Thieát bò thu hoài buïi khoâ Thieát bò hoaït ñoäng döïa treân caùc cô cheá laéng khaùc nhau: troïng löïc, quaùn tính, li taâm. Thieát bò thu hoài buïi khoâ coù öu ñieåm laø cheá taïo vaø vaän haønh ñôn giaûn. Chuùng ñöôïc öùng duïng phoå bieán trong coâng nghieäp, thöôøng ñoùng vai troø xöû lí sô boä. 2.4.1.1.1 Buoàng laéng buïi Sô ñoà thieát bò laéng buïi nhö sau. Trong thôøi gian khí ñi qua thieát bò, caùc haït buïi döôùi taùc duïng cuûa löïc haáp daãn laéng xuoáng phía döôùi vaø rôi vaøo bình chöùa hoaëc ñöôïc ñöa ra ngoaøi baèng vít taûi hay baêng taûi. 1 1 Khí nhieãm buïi Khí saïch Khí nhieãm buïi Khí saïch 3 Buïi 2 Buïi 2 a c 4 1 Khí nhieãm buïi Khí saïch b Hình 6. Buoàng laéng buïi a - buoàng laéng ñôn giaûn, b - buoàng laéng vôùi vaùch ngaên, c - buoàng laéng nhieàu taàng:1- thaân; 2- boàn chöùa; 3- vaùch ngaên; 4- caùc taàng. Yeâu caàu thôøi gian khí löu trong buoàng laéng phaûi ñuû lôùn ñeå laéng ñöôïc buïi coù kích thöôùc xaùc ñònh tröôùc. Thieát bò daïng naøy xöû lyù hieäu quaû cao ñoái vôùi haït coù kích thöôùc >50µm. 2.4.1.2 Thieát bò laéng quaùn tính Khi doøng khí thay ñoåi höôùng ñoät ngoät, caùc haït buïi döôùi taùc duïng cuûa löïc quaùn tính tieáp tuïc chuyeån ñoäng theo höôùng cuõ vaø taùch ra khoûi doøng khí, rôi xuoáng ngaên chöùa. Moät soá daïng thieát bò laéng quaùn tính trình baøy trong hình sau. Hieäu quaû xöû lyù cuûa thieát bò daïng naøy ñaït 65- 80% ñoái vôùi caùc haït buïi kích thöôùc 25-30µm. Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 30
31. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông Hình 7. Buoàng laéng buïi quaùn tính Khí saïch Khí saïch Khí buïi Khí saïch Khí Khí Khí saïch buïi buïi Khí buïi Buïi Buïi Buïi Buïi b c d a Hình 8. Thieát bò laéng buïi quaùn tính a- coù vaùch ngaên; b- vôùi choã quay khí nhaün; c- coù choùp môû roäng; d- nhaäp khí ngang hoâng. Thieát bò laù xaùch laø moät daïng buoáng laéng döïa Khí buïi treân nguyeân taéc quaùn tính. Khí ñi qua daõy laù chaén hoaëc caùc voøng chaén seõ ñoåi höôùng ñoät ngoät, caùc 1 haït buïi theo quaùn tính vaãn chuyeån ñoäng theo höôùng cuõ taùch ra khoûi doøng khí vaø va ñaäp vaøo caùc 2 taám chaén naèm nghieâng, laéng treân ñoù roài tröôït treân taám chaén maø rôi xuoáng doøng khí buïi. Doøng khí buïi coù noàng ñoä buïi cao (10% theå tích) ñöôïc huùt Khí saïch qua xiclon ñeå xöû lyù. Vaän toác doøng khí tröôùc maïng chaén thöôøng phaûi ñaït 15m/s. thieát bò thu huïi hieäu Khí buïi quaû ñoái vôùi haït kích thöôùc treân 20 µm. Nhöôïc ñieåm cuûa thieát bò laø bò maøi moøn cao, maët saøng coù Hình 9. Thieát bò laù xaùch theå bò buïi tích tuï bòt kín. 1 - thaân; 2 - maïng löôùi; 2.4.1.3 Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 31
32. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông Thieát bò gioù xoaùy - xiclon Khí vaøo xyclon töø oáng khí vaøo coù tieát dieän hình chöõ nhaät naèm tieáp tuyeán vôùi thaân thieát bò vaø thöïc hieän chuyeån ñoäng xoaén oác, dòch chuyeån xuoáng döôùi vaø hình thaønh doøng xoaùy ngoaøi. Caùc haït buïi döôùi taùc duïng cuûa löïc li taâm vaêng vaøo thaønh xyclon. Khi tieán gaàn ñeán ñaùy choùp, doøng khí baét ñaàu quay ngöôïc trôû laïi vaø chuyeån ñoäng leân treân, hình thaønh doøng xoaùy trong. Caùc haït buïi vaêng ñeán thaønh dòch chuyeån xuoáng döôùi nhôø löïc ñaåy cuûa doøng xoaùy vaø troïng löïc, töø ñoù ra khoûi thieát bò qua oáng xaû buïi. Caùc keát caáu cô baûn cuûa xiclon ñöôïc trình baøy treân hình sau. B De H L1 L3 D2 L2 Hình 10. Keát caáu cuûa xyclon ñôn a - xiclon ñôn: 1- oáng vaøo; 2- oáng ra; 3- buoàng hình truï; 4- buoàng hình choùp; 5- buoàng Dd laéng buïi. Doøng ra Doøng vaøo Coå taïo Khí saïch xoaùy Phaàn truï Thaân truï phần coân Khí buïi bộ ph ận Buïi xả bụi Doøng khí vaøo töø döôùi Hình 11. Doøng vaät chaát trong xyclon Khí saïch Khí saïch Khí buïi Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 32 Axial Inlet
33. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông Khí buïi Buïi a a - xiclon vôùi boä phaän ñònh höôùng kieåu “vít”. b - xiclon vôùi boä phaän ñònh höôùng kieåu “oå caém”. Hình 12. Xyclon coù caùnh höôùng doøng Khí saïch Khí saïch Khí saïch Khí saïch Khí buïi Khí buïi Khí buïi Khí buïi Khí buïi Buïi Khí saïch Buïi Buïi Buïi Buïi e a b c d Hình 13. Caùc daïng xiclon cô baûn (theo doøng khí) a- xoaén oác; b- tieáp tuyeán; c- coù ñöôøng xoaén; d,e- höôùng truïc. Öu ñieåm cuûa xiclon laø khoâng coù phaàn chuyeån ñoäng neân thieát bò beàn, coù theå laøm vieäc ôû nhieät ñoä cao (ñeán 500oC), trôû löïc khoâng lôùn vaø haàu nhö coá ñònh, naêng suaát cao, reû tieàn, coù theå thu hoài vaät lieäu coù tính maøi moøn cao. Nhöôïc ñieåm cuûa thieát bò naøy laø vaän haønh keùm khi haït huïi coù kích thöôùc nhoû hôn 5µm, khoâng theå thu hoài buïi keát dính. • Nhoùm xiclon: Khi löu löôïng khí lôùn ngöôøi ta öùng duïng nhoùm phoái hôïp caùc xiclon. Ñieàu ñoù cho pheùp khoâng taêng ñöôøng kính xiclon vaø do ñoù aûnh höôûng toát ñeán hieäu quaû xöû liù. Sô doà nhoùm xiclon treân hình sau. Khí nhieãm buïi ñi vaøo chung moät oáng, roài sau ñoù ñöôïc phaân phoái cho caùc xiclon thaønh phaàn. Tröôøng hôïp naøy caùc xylon thaønh phaàn laép song song, nhoùm xyclon coøn goïi laø xyclon chuøm. Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 33
34. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông Khí saïch 2 Khí buïi 3 1 4 5 6 Buïi Hình 14. Nhoùm xyclon 1- oáng vaøo; 2- buoàng chöùa khí saïch; 3- vaønh khueách taùn; 4- xiclon thaønh phaàn; 5- thuøng chöùa; 6- cöûa ngaên buïi. • Xiclon toå hôïp: laø lieân keát cuûa moät soá lôùn caùc xiclon nhoû vaøo moät nhoùm. Giaûm ñöôøng kính xiclon thaønh phaàn vôùi muïc ñích taêng hieäu quaû laøm saïch khí. Sô ñoà daõy xiclon treân hình sau. Caùc xiclon thaønh phaàn trong nhoùm coù ñöôøng kính 100, 150 hoaëc 250mm. Vaän toác toái öu trong xiclon thaønh phaàn naèm trong khoaûng 3,5 - 4,75m/s. Caùc xyclon thaønh phaàn laép noái tieáp vôùi nhau. Daõy xiclon cheá taïo phöùc taïp vaø ñaét. Tuy nhieân, chuùng coù kích thöôùc vaø dung löôïng kim loaïi nhoû. Khí saïch 2 1 Khí buïi 3 4 Buïi Hình 15. Xiclon toå hôïp 1 - thaân; 2 - buoàng phaân phoái; 3- væ oáng; 4- xiclon thaønh phaàn. • Keát caáu ñaàu xaû buïi Yeâu caàu ñaàu xaû buïi phaûi ñaûm baûo heä thoáng kín ñeå khoâng khí khoâng thoaùt ra theo ñaàu xaû buïi naøy. Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 34
35. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông 2.4.1.3.1 Thieát bò thu hoài buïi xoaùy Khí nhieãm buïi ñöôïc cho vaøo töø döôùi, ñöôïc xoaùy nhôø caùnh quaït, chuyeån ñoäng leân treân vaø chòu taùc ñoäng cuûa tia khí thöù caáp. Doøng khí thöù caáp chaïy ra töø voøi phun tieáp tuyeán ñeå taïo söï xoaùy hoã trôï cho khí. Döôùi taùc duïng cuûa löïc li taâm buïi vaêng ra phía ngoaøi, gaëp doøng khí xoaùy thöù caáp höôùng xuoáng döôùi, ñaåy chuùng vaøo khoaûng khoâng gian vaønh khaên giöõa caùc oáng. Khoâng gian vaønh khaên chung quanh oáng vaøo ñöôïc trang bò voøng ñeäm chaén ñeå buïi khoâng quay trôû laïi thieát bò. Doøng khí thöù caáp coù theå laø khoâng khí saïch hoaëc laø phaàn khí ñaõ xöû lí hoaëc khí nhieãm buïi. Thuaän lôïi nhaát laø duøng khí nhieãm buïi ñeå laøm khí thöù caáp vì ñieàu ñoù cho pheùp taêng naêng suaát thieát bò leân 40-65% maø khoâng aûnh höôûng maáy ñeán hieäu quaû xöû liù. 2 Khí saïch 2 Khí saïch Khí thöù caáp Khí thöù caáp ra Khí thöù caáp vaøo 3 8 1 4 1 4 Khí buïi Khí buïi 6 6 7 Buïi 5 7 Buïi 5 a b Hình 16. Thieát bò thu buïi kieåu gioù xoaùy Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 35
36. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông Öu ñieåm cuûa thieát bò thu hoài buïi xoaùy so vôùi caùc xiclon laøhieäu quaû thu hoài buïi phaân taùn cao hôn, beà maët trong thieát bò khoâng bò maøi moøn, coù theå xöû lyù khí coù nhieät ñoä cao hôn do coù söû duïng doøng khí thöù caáp laïnh, coù theå ñieàu chænh quaù trình phaân rieâng buïi baèng caùch thay ñoåi löôïng khí thöù caáp. Nhöôïc ñieåm cô baûn cuûa thieát bò thu hoài gioù xoaùy laø caàn coù cô caáu thoåi khí phuï trôï, vaän haønh phöùc taïp, coù boå sung doøng khí phuï trôï neân löôïng khí qua thieát bò lôùn. Hieäu quaû xöû lyù buïi ñaït 92,0-98,5% ñoái vôùi buïi 2,5-10,0µm. 2.4.1.3.2 Thieát bò thu hoài buïi kieåu ñoäng Thieát bò naøy ñöôïc duøng ñeå thu hoài Khí saïch buïi coù kích thöôùc >15µm. Nhôø söï cheânh 1 leäch aùp suaát ñöôïc taïo ra bôûi guoàng quay doøng khí nhieãm buïi ñi vaøo caùc raõnh Khí xoaén cuûa guoàng vaø thöïc hieän chuyeån nhieãm ñoäng cong. Caùc haït buïi vaêng ra vaønh buïi ñai nhôø löïc li taâm vaø cuøng vôùi 8-10% khí ñi vaøo xiclon, ñöôïc noái vôùi voû 2 guoàng xoaén. Coøn khí saïch qua cô caáu ñònh höôùng ñöôïc huùt vaøo taâm guoàng 3 xoaén roài sau ñoù ñöôïc thaûi vaøo oáng khoùi. Buïi Doøng khí saïch buïi töø xiclon cuõng ñöôïc quay trôû laïi taâm guoàng xoaén. Hình 17. Maùy huùt buïi 1- guoàng xoaén; 2 - xiclon; 3- bình chöùa buïi. Öu ñieåm cuûa thieát bò thu hoài buïi ñoäng so vôùi caùc thieát bò thu hoài buïi li taâm khaùc laø goïn, löôïng kim loaïi nhoû, keát hôïp maùy huùt buïi vaø xiclon vaøo cuøng moät thieát bò. Beân caïnh ñoù chuùng coù nhieàu nhöôïc ñieåm nhö caùnh quaït bò maøi moøn nhanh, coù khaû naêng taïo thaønh caùc traàm tích treân caùnh quaït, do ñoù laøm maát caân baèng phaàn quay, hieäu quaû thu hoài buïi d <10µm keùm vaø cheá taïo phöùc taïp. 2.4.1.4 Thieát bò loïc buïi Khi cho khí chöùa buïi qua vaùch ngaên xoáp, caùc haït raém ñöôïc giöõ laïi coøn khí ñi xuyeân qua noù hoaøn toaøn. Ñoù laø nguyeân lí cuûa thieát bò loïc buïi Trong quaù trình loïc buïi, caùc haït buïi khoâ tích tuï trong caùc loã xoáp hoaëc taïo thaønh lôùp buïi treân beà maët vaùch ngaên, vaø do ñoù chuùng trôû thaønh moâi tröôøng loïc ñoái vôùi caùc haït buïi ñeán sau. Tuy nhieân, buïi tích tuï caøng nhieàu laøm cho kích thöôùc loã xoáp vaø ñoä xoáp chung cuûa vaùch ngaên caøng giaûm, vì vaäy sau moät thôøi gian laøm vieäc naøo ñoù caàn phaûi phaù vôõ vaø loaïi lôùp buïi ra. Nhö vaäy, quaù trình loïc buïi phaûi keát hôïp vôùi quaù trình phuïc hoài vaät lieäu loïc. Trong quaù trình laøm saïch khí, caùc haït buïi tieán gaàn ñeán caùc sôïi hoaëc beà maët vaät lieäu haït, va chaïm vôùi chuùng vaø laéng xuoáng do taùc duïng cuûa löïc thaåm thaáu, quaùn tính vaø huùt tónh ñieän. Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 36
37. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông Thieát bò loïc ñöôïc chia laøm 3 loaïi, phuï thuoäc vaøo chöùc naêng vaø noàng ñoä buïi vaøo, ra: • Thieát bò tinh loïc (hieäu quaû cao): duøng ñeå thu hoài buïi cöïc nhoû vôùi hieäu quaû raát cao (> 99%) vôùi noàng ñoä ñaàu vaøo thaáp (< 1mg/m3) vaø vaän toác loïc <10 cm/s. Thieát bò loïc naøy öùng duïng ñeå thu hoài buïi ñoäc haïi ñaëc bieät, cuõng nhö ñeå sieâu loïc khoâng khí. Vaät lieäu loïc khoâng ñöôïc phuïc hoài. • Thieát bò loïc khoâng khí ñöôïc söû duïng trong heä thoáng thoâng khí vaø ñieàu hoøa khoâng khí. Chuùng ñöôïc duøng ñeå loïc khí coù noàng ñoä buïi nhoû hôn 50mg/m3, vôùi vaän toác loïc 2,5 - 3m/s. Vaät lieäu loïc coù theå ñöôïc phuïc hoài hoaëc khoâng phuïc hoài. • Thieát bò loïc coâng nghieäp (vaûi, haït, sôïi thoâ): ñöôïc söû duïng ñeå laøm saïch khí coâng nghieäp coù noàng ñoä buïi ñeán 60g/m3 vôùi kích thöôùc haït lôùn hôn 0,5µm, vaät lieäu loïc thöôøng ñöôïc phuïc hoài. 2.4.1.4.1 Thieát bò loïc vaûi Caùc thieát bò loïc vaûi phoå bieán nhaát. Ña soá thieát bò loïc vaûi coù vaät lieäu loïc daïng tay aùo hình truï, ñöôïc giöõ chaët treân löôùi oáng vaø ñöôïc trang bò cô caáu giuõõ buïi, coøn goïi laø thieát bò loïc buïi tay aùo. Theo soá lieäu thöïc nghieäm, noàng ñoä buïi coøn laïi sau loïc vaûi laø 10-50mg/m3 Hình 18. Thieát bò loïc tay aùo Vaûi loïc phaûi thoûa maõn caùc yeâu caàu sau ñaây: 1. Khaû naêng chöùa buïi cao vaø ngay sau khi phuïc hoài baûo ñaûm hieäu quaû loïc cao. 2. Giöõ ñöôïc khaû naêng cho khí xuyeân qua toái öu. 3. Ñoä beàn cô hoïc cao khi nhieät ñoä cao vaø moâi tröôøng aên moøn 4. Coù khaû naêng ñöôïc phuïc hoài 5. Giaù thaáp. Caùc vaät lieäu loïc hieän coù khoâng thoûa maõn taát caû caùc tính chaát neâu treân, neân trong töøng ñieàu kieän cuï theå phaûi löïa choïn chuùng. Vaät lieäu loïc phoå bieán nhaát laø vaûi boâng, len, vaûi toång hôïp vaø vaûi thuyû tinh. Vaûi boâng coù tính loïc toát vaø giaù thaáp nhöng khoâng beàn hoùa hoïc vaø nhieät, deã chaùy vaø chöùa aåm cao. Vaûi len coù khaû naêng cho khí xuyeân qua lôùn, baûo ñaûm ñoä saïch oån ñònh vaø deã phuïc hoài nhöng khoâng beàn hoùa vaø nhieät, giaù cao hôn vaûi boâng. Khi laøm vieäc laâu ôû nhieät ñoä cao sôïi len trôû neân gioøn. Chuùng laøm vieäc ñeán 900C. Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 37
38. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông Vaûi toång hôïp teflon, dacron beàn nhieät vaø hoùa, giaù reû hôn vaûi boâng vaø vaûi len. Trong moâi tröôøng axit ñoä beàn cuûa chuùng cao, coøn trong moâi tröôøng kieàm ñoä beàn giaûm. Ví duï nhö vaûi nitô ñöôïc öùng duïng khi nhieät ñoä khí 120-130oC trong coâng nghieäp hoùa chaát vaø luyeän kim maøu. Vaûi thuyû tinh beàn ôû 150-350oC. Chuùng ñöôïc cheá taïo töø thuyû tinh nhoâm silicat khoâng kieàm hoaëc thuyû tinh magezit. Theo ñoä buïi tích tuï, trôû löïc vaûi taêng vaø löu löôïng khí qua noù giaûm. Hình 19. Caùc caùch phaân boá doøng khí qua lôùp vaûi loïc Vaûi coù theå phuïc hoài baèng hai phöông phaùp cô baûn: ¾ Rung vaät lieäu loïc (cô hoïc, khí ñoäng hoïc). ¾ Thoåi ngöôïc vaät lieäu loïc baèng khí saïch hoaëc khoâng khí. Vaän toác phuïc hoài vaûi loïc coù theå tham khaûo trong caùc baûng tra. 2.4.1.4.2 Thieát bò loïc sôïi Thaønh phaàn loïc cuûa thieát bò loïc daïng naøy goàm moät hoaëc nhieàu lôùp, trong ñoù caùc sôïi vaûi ñöôïc phaân boá ñoàng nhaát. Trong thieát bò loïc sôïi buïi ñöôïc thu hoài vaø tích tuï theo chieàu daøy cuûa lôùp loïc. Vaät lieäu loïc laø caùc sôïi töï nhieân hoaëc nhaân taïo coù chieàu daøy töø 0,01 ñeán 100µm. Chieàu daøy cuûa lôùp loïc coù theå töø vaøi phaàn ngaøn meùt cho ñeán 2m (loïc ñeäm nhieàu lôùp ñeå söû duïng laâu daøi). Caùc thieát bò loïc naøy ñöôïc öùng duïng khi noàng ñoä pha phaân taùn 0,5-5mg/m3 vaø chæ vaät lieäu loïc laø sôïi thoâ môùi ñöôïc öùng duïng cho noàng ñoä 5-50mg/m3, khi ñoù kích thöôùc haït buïi chuû yeáu nhoû hôn 5-10µm. Quaù trình loïc trong thieát bò loïc sôïi bao goàm hai giai ñoaïn. ÔÛ giai ñoaïn moät (loïc oån ñònh) caùc haït buïi khoâng laøm thay ñoåi caáu truùc cuûa lôùp loïc, trong giai ñoaïn hai (loïc khoâng oån ñònh) trong vaät lieäu loïc xaûy ra söï bieán ñoåi caáu truùc lieân tuïc do löôïng buïi tích tuï lôùn. Do ñoù hieäu quaû xöû lí vaø trôû löïc lôùp loïc luoân thay ñoåi. Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 38
39. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông 2.4.1.4.3 Thieát bò loïc haït Thieát bò loïc haït ñöôïc öùng duïng ít hôn thieát bò loïc sôïi. Öu ñieåm cuûa loïc haït laø: vaät lieäu deã kieám, coù theå laøm vieäc ôû nhieät ñoä cao vaø trong moâi tröôøng aên moøn, chòu taûi löïc lôùn vaø ñoä giaûm aùp lôùn. Ngöôøi ta chia ra laøm hai daïng thieát bò loïc haït: ñeäm vaø lôùp loïc haït cöùng. • Thieát bò loïc ñeäm: trong thieát bò 2 daïng naøy thaønh phaàn loïc (haït, 3 cuïc ) khoâng lieân keát vôùi nhau. Ñoù laø lôùp ñeäm tónh: lôùp ñeäm Khí saïch chuyeån ñoäng vôùi söï dòch Khí buïi chuyeån cuûa vaät lieäu rôøi trong Vaät lieäu haït tröôøng troïng löïc; lôùp giaû loûng. Vaät lieäu Vaät lieäu ñeäm thöôøng laø caùt, haït 1 4 5 soûi, ñaù cuoäi, xæ than, than coác, grafit, nhöïa, cao su Vieäc Hình 20. Thieát bò loïc buïi vôùi lôùp haït vaät lieäu rôøi choïn vaät lieäu phuï thuoäc nhieät chuyeån ñoäng ñoä, tính aên moøn cuûa khí. 1- hoäp naïp vaät lieäu rôøi môùi; 2- boä naïp lieäu; 3- lôùp loïc; 4- cöûa chaén; 5- hoäp xuaát vaät lieäu rôøi. Thieát bò loïc ñeäm coù kích thöôùc haït 0,2 ÷ 2mm, chieàu daøy lôùp ñeäm 0,1 ñeán 0,15m. Khoâng khí thöôøng chuyeån ñoäng töø döôùi leân treân. Khi noàng ñoä buïi ôû ñaàu vaøo laø 1-20mg/m3 thì vaän toác loïc laø 2,5 ÷17,0 m3/m2.ph. Trôû löïc ban ñaàu cuûa thieát bò töø 50 ñeán 200 Pa. Vaät lieäu loïc coù theå ñöôïc phuïc hoài baèng phöông phaùp töôùi nöôùc hoaëc rung ngay trong thieát bò hoaëc coù theå phuïc hoài beân ngoaøi thieát bò baèng saøng hoaëc röûa. • Thieát bò loïc lôùp haït cöùng: Trong thieát bò loïc daïng naøy caùc haït lieân keát vôùi nhau nhô thieâu keát, daäp hoaëc daùn vaø taïo thaønh heä thoáng cöùng khoâng chuyeån ñoäng. Ñoù laø söù xoáp, kim loaïi xoáp, nhöïa xoáp. Lôùp loïc loaïi naøy beàn chaët, choáng aên moøn vaø chòu taûi lôùn. Chuùng ñöôïc öùng duïng ñeå loïc khí neùn. Nhöôïc ñieåm cuûa thieát bò daïng naøy laø: giaù cao, trôû löïc lôùn, khoù phuïc hoài. Phuïc hoài coù theå thöïc hieän baèng boán phöông phaùp sau: ¾ Thoåi khí theo chieàu ngöôïc laïi, ¾ Cho dung dòch loûng qua theo höôùng ngöôïc laïi, ¾ Cho hôi noùng qua, ¾ Goõ hoaëc nung löôùi vôùi thaønh phaàn loïc 2.4.1.5 Thieát bò loïc buïi baèng phöông phaùp öôùt Quaù trình thu hoài buïi (theo phöông phaùp) öôùt döïa treân söï tieáp xuùc cuûa doøng khí buïi vôùi chaát loûng, ñöôïc thöïc hieän baèng caùc bieän phaùp cô baûn nhö sau: ¾ Doøng khí buïi ñi vaøo thieát bò vaø ñöôïc röûa baèng chaát loûng. Caùc haït buïi ñöôïc taùch ra khoûi khí nhôø va chaïm vôùi caùc gioït nöôùc. ¾ Chaát loûng töôùi öôùt beà maët laøm vieäc cuûa thieát bò, coøn doøng khí tieáp xuùc vôùi beà maët naøy. Caùc haït buïi bò huùt bôûi maøng nöôùc vaø taùch ra khoûi doøng khí Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 39
40. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông ¾ Doøng khí buïi ñöôïc suïc vaøo nöôùc vaø bò chia ra thaønh caùc boït khí. Caùc haït buïi bò dính öôùt vaø loaïi ra khoûi khí. Do tieáp xuùc doøng khí nhieãm buïi vôùi chaát loûng hình thaønh beà maët tieáp xuùc pha. Beà maët naøy bao goàm caùc boït khí, tia khí, tia loûng, gioït loûng vaø maøng loûng. Trong ña soá thieát bò thu hoài buïi öôùt toàn taïi caùc daïng beà maët khaùc nhau, do ñoù buïi ñöôïc thu hoài theo nhieàu cô cheá khaùc nhau. Thieát bò loïc buïi öôùt coù caùc öu ñieåm vaø nhöôïc ñieåm so vôùi caùc thieát bò daïng khaùc nhö sau: Öu ñieåm 1. Hieäu quaû thu hoài buïi cao hôn 2. Coù theå öùng duïng ñeå thu hoài buïi coù kích thöôùc ñeán 0,1µm 3. Coù theå söû duïng khi nhieät ñoä vaø ñoä aåm cao 4. Nguy hieåm chaùy, noå thaáp nhaát 5. Cuøng vôùi buïi coù theå thu hoài hôi vaø khí. Nhöôïc ñieåm 1. Buïi thu ñöôïc ôû daïng caën do ñoù phaûi xöû lí nöôùc thaûi, laøm taêng giaù quaù trình xöû liù. 2. Caùc gioït loûng coù khaû naêng bò cuoán theo khí vaø cuøng vôùi buïi laéng trong oáng daãn vaø maùy huùt. 3. Trong tröôøng hôïp khí coù tính aên moøn caàn phaûi baûo veä thieát bò vaø ñöôøng oáng baèng vaät lieäu choáng aên moøn. 4. Chaát loûng töôùi thieát bò thöôøng laø nöôùc. Khi keát hôïp quaù trình thu hoài buïi vôùi xöû lí hoùa hoïc, chaát loûng ñöôïc choïn theo quaù trình haáp thuï 2.4.1.5.1 Thieát bò röûa khí traàn Thieát bò röûa khí traàn laø thaùp ñöùng coù thieát dieän hình truï hay nguõ giaùc maø trong ñoù coù söï tieáp xuùc giöõa khí vaø caùc gioït loûng (ñöôïc taïo ra bôûi caùc voøi phun). Theo höôùng chuyeån ñoäng cuûa khí vaø loûng thaùp traàn chia ra ngöôïc chieàu, cuøng chieàu vaø töôùi ngang. Vaän toác doøng khí trong thieát bò thöôøng khoaûng 0,6- 1,2m/s ñoái vôùi thieát bò khoâng coù boä taùch gioït vaø khoaûng 5-8m/s ñoái vôùi thieát bò coù boä taùch gioït. Trôû löïc cuûa thaùp traàn khoâng coù boä taùch gioït vaø löôùi phaân phoái khí 2 thöôøng khoâng quaù 250N/m . Hình 21. Thaùp röûa khí traàn Thaùp traàn ñaït hieäu quaû xöû lí cao ñoái vôùi haït buïi coù kích thöôùc d ≥ 10µm vaø keùm hieäu quaû khi buïi coù kích thöôùc d < 5µm. Chieàu cao thaùp (H) vaøo khoaûng 2,5 laàn ñöôøng kính. Ñöôøng kính thaùp (D) ñöôïc xaùc ñònh theo phöông trình löu löôïng. Chi phí nöôùc (m) ñöôïc choïn vaøo khoaûng 0,5-8 l/m3 khí. Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 40
41. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông 2.4.1.5.2 Thieát bò röûa khí ñeäm Khí saïch 1 2 3 4 5 Nöôùc Khí buïi Khí saïch Buïi 6 b Khí buïi a Caën vaø nöôùc Hình 22. Thieát bò röûa khí ñeäm a- Thaùp ñeäm ñöùng. b- thaùp ñeäm töôùi nöôùc ngang: 1- thaân; 2- voøi phun; 3- boä phaän töôùi nöôùc; 4- löôùi ñôõ; 5- ñeäm; 6- beå chöùa caën. Thaùp röûa khí ñeäm laø thaùp vôùi lôùp ñeäm ñoå ñoáng hoaëc ñöôïc saép xeáp theo traät töï xaùc ñònh. Chuùng ñöôïc thu hoài buïi deã dính öôùt, nhöng vôùi noàng ñoä khoâng cao vaø khi keát hôïp vôùi quaù trình haáp thuï do lôùp ñeäm hay bò bòt kín neân loaïi thieát bò naøy ít ñöôïc söû duïng. Ngoaøi thaùp ngöôïc chieàu, treân thöïc teá ngöôøi ta coøn öùng duïng thieát bò röûa khí vôùi söï töôùi ngang (hình treân). Ñeå ñaûm baûo ñoä dính öôùt cuûa beà maët lôùp ñeäm chuùng thöôøng ñöôïc ñeå nghieâng 7-100C veà höôùng doøng khí, löu löôïng loûng 0,15-0,5l/m3, hieäu quaû thu hoài buïi kích thöôùc d ≥ 2µm treân 90%. Khi noàng ñoä buïi baån ñaàu ñeán 10-12g/m3, trôû löïc 160-100 Pa/m ñeäm, vaän toác khí trong thieát bò ngöôïc chieàu vaøo khoaûng 1,5-2,0m/s, coøn löu löôïng nöôùc töôùi 1,3-2,6 l/m3. Hieäu quaû xöû lí phuï thuoäc nhieàu yeáu toá khaùc nhau nhö: cöôøng ñoä töôùi, noàng ñoä buïi, ñoä phaân taùn buïi. Thöïc teá haït coù kích thöôùc 2-5µm ñöôïc thu hoài 70% coøn haït lôùn hôn 80-90%. Trôû löïc thaùp ñeäm phuï thuoäc daïng vaät lieäu ñeäm vaø ñieàu kieän laøm vieäc, coù theå leân ñeán 1500N/m2. 2.4.1.5.3 Thieát bò röûa khí vôùi lôùp ñeäm chuyeån ñoäng Vaät lieäu ñeäm laø caùc quaû caàu laøm baèng polime, thuyû tinh hoaëc nhöïa xoáp. Khoái löôïng rieâng cuûa quaû caàu ñeäm khoâng ñöôïc lôùn hôn khoái löôïng rieâng cuûa chaát loûng. Thaùp vôùi lôùp ñeäm chuyeån ñoäng coù theå laøm vieäc theo caùc cheá ñoä khaùc nhau, nhöng cheá ñoä toái öu ñeå thu hoài buïi laø cheá ñoä giaû loûng hoaøn toaøn. Ñeå ñaûm baûo hieäu quaû thu hoài buïi cao caàn theo caùc thoâng soá sau: vaän toác khí 5-6m/s, nöôùc 2 2 töôùi 0,5-0,7 l/s, tieát dieän töï do cuûa maâm S0 = 0,4 m /m , chieàu roäng khe b = 4-6mm. Khi laøm saïch khí chöùa keo hoaëc buïi coù khuynh höôùng taïo traàm tích ngöôøi ta öùng duïng maâm vôùi tieát 2 2 dieän töï do lôùn S0 = 0,5-0,6m /m . D Khi choïn ñöôøng kính quaû caàu caàn theo tæ leä ≥ 10. Ñöôøng kính toái öu vaøo khoaûng 20- d 40mm vaø khoái löôïng rieâng ñoå ñoáng 200-300 kg/m3. Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 41
42. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông Chieàu cao tónh toái thieåu cuûa lôùp haït Ht laø 5-8 laàn ñöôøng kính quaû caàu, coøn chieàu cao toái H ña xaùc ñònh theo tæ leä t ≤ 1. D Thaùp röûa khí daïng choùp vôùi ñeäm quaû caàu chuyeån ñoäng. Ñeå baûo ñaûm söï hoaït ñoäng oån ñònh trong khoaûng vaän toác khí roäng, söï phaân phoái nöôùc ñoàng ñeàu vaø giaûm söï loâi cuoán caùc gioït nöôùc theo doøng khí ngöôøi ta aùp duïng thieát bò röûa khí daïng choùp vôùi quaû caàu ñeäm chuyeån ñoäng. Coù hai daïng thieát bò röûa khí vôùi lôùp ñeäm chuyeån ñoäng: thieát bò voøi phun vaø thieát bò kieåu bôm phun . Trong thieát bò kieåu bôm phun vieäc töôùi caùc quaû caàu ñeäm ñöôïc thöïc hieän baèng nöôùc huùt leân töø bình chöùa coù möïc nöôùc khoâng ñoài, baèng khí caàn xöû liù. Khoaûng hôû giöõa ñaùy döôùi phaàn choùp vaø möïc nöôùc phuï thuoäc naêng suaát cuûa thieát bò (khoaûng hôû caøng lôùn, naêng suaát caøng lôùn, xem hình veõ). Trong caùc thieát bò naøy ngöôøi ta öùng duïng quaû caàu polietilen ñöôøng kính 34- 3 40mm, khoái löôïng rieâng ñoå ñoáng 110-120Kg/m . Chieàu cao lôùp ñeäm Ht = 650mm, vaän toác khí ôû ñaàu vaøo cuûa lôùp ñeäm dao ñoäng trong khoaûng 6-10m/s, vaän toác ôû ñaàu ra 1-2m/s. Chieàu cao phaàn choùp laø 1m. Goùc môû phaàn choùp phuï thuoäc naêng suaát thieát bò, coù theå töø 10 ñeán 60o. Ñeå thu hoài caùc gioït loûng trong phaàn hình truï ngöôøi ta ñaët lôùp quaû caàu cao 150mm. Trong thieát bò voøi phun chi phí nöôùc cho 1m3 khí laø 4-6 l. Trôû löïc cuûa thieát bò voøi phun 900-1400N/m2, coøn thieát bò kieåm bôm phun 800-1400N/m2. Naêng suaát cuûa chuùng töø 3000 ñeán 40.000m3/h. Khí saïch 5 Khí saïch Nöôùc 4 4 5 2 Khí baån 3 1 2 2 7 Nöôùc 6 3 2 Khí baån Nöôùc 1 Caën Khí baån Caën a Caën b Hình 23. Thieát bò röûa khí vôùi lôùp ñeäm chuyeån ñoäng a- vôùi lôùp truï: 1- löôùi ñôõ; 2- ñeäm caàu; 3- löôùi giôùi haïn; 4- boä phaänc töôùi; 5- boä phaän thu hoài gioït loûng. b, c- vôùi lôùp ñeäm choùp, phun vaø bôm tia: 1- thaân; 2- löôùi ñôõ; 3- lôùp caàu; 4- boä phaän taùch gioït; 5- lôùp giôùi haïn; 6- voøi phun; 7- beå vôùi möïc nöôùc coá ñònh nöôùc. 2.4.1.5.4 Thieát bò röûa khí vôùi lôùp ñeäm dao ñoäng Trong thieát bò kieåu naøy caùc quaû caàu ñeäm döôùi taùc ñoäng cuûa doøng khí khoâng ôû traïng thaùi giaû loûng maø chæ dao ñoäng, coï saùt laãn nhau. Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 42
43. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông Khí nhieãm buïi tröôùc tieân ñi qua caùc tia nöôùc, roài sau ñoù qua lôùp ñeäm baèng quaû caàu thuyû tinh cao 155 mm. Vaän toác khí qua maët caét töï do cuûa thieát bò 2,4 ÷ 3,0m/s. Trôû löïc cuûa thieát bò töø 1.000 ñeán 1.500 Pa vôùi löu löôïng nöôùc töôùi töø 0,25 ñeán 0,55l/m3 khí. Thaùp röûa kieåu naøy coù hieäu quaû xöû lí ñeán 99% ñoái vôùi caùc haït coù kích thöôùc 2 µm vaø lôùn hôn. Thöïc teá trong thieát bò coù hai vuøng tieáp xuùc khí loûng. Vuøng thöù nhaát ôû daïng gioït loûng taïo thaønh tröôùc lôùp ñeäm, vuøng thöù hai hình thaønh döôùi daïng boït tröïc tieáp ôû trong vaø ôû treân lôùp ñeäm. 2.4.1.5.5 Thieát bò suûi boït Khí saïch Khí saïch Nöôùc 6 3 4 5 2 Nöôùc 1 2 Caën Khí buïi Khí buïi 1 Caën Caën a b Hình 24. Thieát bò röûa khí suûi boït a- vôùi maâm chaûy traøn; b- vôùi maâm chaûy suûi boït: 1 - thaân; 2- maâm; 3- hoäp nhaäp lieäu; 4 - thanh chaën; 5 - hoäp chaûy traøn; 6 - voøi töôùi. Phoå bieán nhaát laø thieát bò suûi boït vôùi ñóa chaûy suït vaø ñóa chaûy qua. Ñóa chaûy suït coù theå laø ñóa loã, ñóa raõnh. Chieàu daøy toái öu cuûa ñóa trong khoaûng 4-6mm, ñöôøng kính loã thöôøng töø 4 ñeán 8mm. Chieàu roäng cuûa raõnh 4-5mm, coøn dieän tích töï do dao ñoäng trong khoaûng 0,2 ÷ 0,25m2/m2. Buïi ñöôïc thu hoài bôûi lôùp boït ñöôïc hình thaønh do töông taùc cuûa khí vaø loûng. Quaù trình thu hoài buïi trong thieát bò suûi boït dieãn ra trong caùc giai ñoaïn sau: ¾ Thu hoài buïi trong khoâng gian döôùi löôùi do löïc quaùn tính, ñöôïc hình thaønh do doøng khí thay ñoåi höôùng chuyeån ñoäng khi ñi qua ñóa. Hieäu quaû cuûa giai ñoaïn naøy chæ lôùn ñoái vôùi buïi thoâ ñöôøng kính ≥ 10 µm. ¾ Laéng buïi töø tia khí, hình thaønh bôûi caùc loã hoaëc khe hôû cuûa ñóa, vôùi vaän toác cao ñaäp vaøo lôùp chaát loûng treân ñóa (cô cheá va ñaäp). ¾ Laéng buïi treân beà maët trong cuûa caùc boït khí theo cô cheá quaùn tính - roái. Hieäu quaû cuûa giai ñoaïn 2 vaø 3 lôùn hôn giai ñoaïn 1 nhieàu vaø ñaït ñeán 90% ñoái vôùi haït buïi 2-5µm. Thieát bò suûi boït coù öu ñieåm laø hieäu quaû thu hoài buïi cao ñoái vôùi haït coù kích thöôùc lôùn hôn 2µm vaø trôû löïc khoâng lôùn 300-1.000N/m2. Tuy nhieân noù coøn toàn taïi caùc yeáu ñieåm sau: 1. Haït coù kích thöôùc nhoû hôn 2µm khoâng ñöôïc thu hoài hoaøn toaøn, 2. Caàn coù boä phaän taùch gioït loûng, 3. Khoâng cho pheùp löu löôïng khí dao ñoäng lôùn vì nhö vaäy seõ phaù vôõ cheá ñoä taïo boït, 4. Khoâng cho pheùp noàng ñoä buïi trong khí dao ñoäng lôùn vì coù theå laøm baån ñóa. Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 43
44. Moân hoïc Kyõ thuaät Moâi tröôøng Ñaïi cöông Thieát bò suûi boït vôùi ñóa chaûy qua coù ñöôøng kính loã 3-8mm vaø tieát dieän töï do 0,15- 0,25m2/m2. Vaän toác khí trong thieát dieän töï do töø 1÷3m/s, löu löôïng nöôùc töôùi 0,2÷0,3l/m3, chieàu cao lôùp boït 80-100mm. 2.4.1.5.6 Thieát bò röûa khí va ñaäp, quaùn tính Trong caùc thieát bò naøy söï tieáp xuùc cuûa khí vôùi nöôùc ñöôïc thöïc hieän do söï va ñaäp cuûa doøng khí leân beà maët chaát loûng vaø do söï thay ñoåi höôùng ñoät ngoät cuûa doøng khí. Keát quaû cuûa söï va ñaäp laø caùc gioït loûng ñöôøng kính 300-400 µm ñöôïc taïo thaønh, laøm gia taêng quaù trình laéng buïi. Sô ñoà thieát bò ñôn giaûn nhaát ñöôïc trình baøy treân hình 3.15. Khí vôùi vaän toác lôùn ñi vaøo thaùp (vaän toác khí ñeán gaàn beà maët chaát loûng khoaûng 15m/s). Khi quay voøng 180o dieãn ra söï laéng buïi quaùn tính treân caùc gioït loûng. Ñoái vôùi thieát bò daïng naøy möïc nöôùc coá ñònh ñoùng vai troø quan troïng. Söï thay ñoåi nhoû cuûa möïc nöôùc cuõng coù theå laøm giaûm hieäu quaû thu hoài buïi hoaëc laøm taêng trôû löïc cuûa thieát bò. Nhôø khoâng coù caùc loã nhoû ñeå phaân phoái nöôùc vaø caùc boä phaän chuyeån ñoäng neân thieát bò daïng naøy coù theå xöû lí khí coù noàng ñoä buïi cao. Daïng thieát bò treân hình 15b ñöôïc öùng duïng roäng raõi, trong ñoù doøng khí ñi vaøo oáng ñöùng ñöôïc taêng toác ôû ñaàu ra nhôø thu heïp oáng ñeán 35- 55mm/s vaø ñaäp vaøo beà maët chaát loûng. Möïc nöôùc thaáp hôn ñaàu oáng ra khoaûng 2-3mm. Hieäu quaû cuûa thieát bò thu hoài va ñaäp quaùn tính ñeán 99,5% ñoái vôùi caùc haït buïi 3µm vaø lôùn hôn. Tieâu hao nöôùc ít 0,005-0,15 l/m3 khí. Trôû löïc vaøo khoaûng 1.500-4.000N/m2. Khí buïi Khí buïi Khí saïch Khí saïch Nöôùc Nöôùc Caën a Caën b Hình 25. Thieát bò thu hoài buïi va ñaäp quaùn tính a: 1- oáng vaøo; 2- beå chöùa nöôùc; 3- voøi phun. b: 1- oáng vaøo; 2- oáng choùp; 3- vaùch ngaên 2.4.1.5.7 Thieát bò röûa khí li taâm Thu hoài buïi trong thieát bò röûa khí li taâm dieãn ra döôùi taùc duïng cuûa hai löïc: löïc li taâm vaø löïc quaùn tính. Caùc thieát bò röûa khí li taâm ñöôïc öùng duïng trong thöïc teá, coù theå chia laøm hai daïng theo keát caáu: Thieát bò, trong ñoù doøng xoaùy ñöôïc thöïc hieän nhôø caùnh quaït quay ñaët ôû trung taâm. Thieát bò vôùi oáng khí vaøo theo phöông tieáp tuyeán. Nöôùc röûa khí chaûy qua voøi phun ôû trung taâm vaø chaûy thaønh maøng treân thaønh thieát bò. Ñaëc ñieåm cuûa thieát bò röûa khí li taâm laø chaát loûng ít bò cuoán theo khí, vì löïc li taâm laøm laéng caùc gioït loûng leân thaønh thieát bò. Giaûng Vieân: ThS. Traàn Minh Haûi 44