Đề đồ án môn học Xử lý khí thải và tiếng ồn

Đề đồ án mơn học Xử lý khí thải tiếng ồn Nhóm Lớp 57MT Cho nguồn phát thải chất nhiễm khơng khí đốt nhiên liệu Số liệu nguồn cho bảng kèm theo 1- Dùng chương trình SPC3 tính tốn lượng phát thải nồng độ phát thải chất SO2, CO, CO2, NOx , BỤI; 2- Tính tốn tay để kiểm tra số liệu phát thải chất SO (mSO2, g/s) bụi (mBUI, g/s) Cho biết khối lượng đơn vị SO SO2 = 2,926 kg/m3 chuẩn; 3- Đối chiếu nồng độ phát thải tính SO BỤI với TCVN 59392005 sở SX loại B (mức phát thải cho phép SO 500 mg/m3 BỤI 200 mg/m 3) Nếu chất SO2 Bụi vượt TC cho phép cần xử lý; 4- Tính toán xử lý SO2 BỤI: a) Xử lý SO2 sữa vôi để đưa nồng độ phát thải mức cho phép Trình bày sơ đồ cơng nghệ xử lý tính tốn lượng đá vơi cần dùng lượng cặn thu được, cho biết độ đá vôi thương phẩm K=0,8 b) Nếu cần xử lý bụi tính tốn buồng lắng bụi để làm hồn tồn loại bụi có kích thước hạt từ 50 m trở lên với giả thiết độ phân cấp cỡ hạt bụi khói thải chiếm 50% khối lượng Cần áp dụng loại buồng lắng bụi nhiều tầng để giảm kích thước buồng lắng 5- Tính tốn khuyếch tán nhiễm từ nguồn điểm cao theo mơ hình Gauss - Cho biết: Khối lượng đơn vị bụi b=1000 kg/m3; Hệ số nhớt động lực khói thải nhiệt độ khói tính tốn theo cơng thức (5.14), trang 16 Tập Sách “Ơ nhiễm khơng khí xử lý khí thải” TG Trần Ngọc Chấn - NXB XD 2001; Tham khảo ví dụ tính tốn buồng lắng bụi trang 63 Sách nói trên.; Cần biện luận sau tính tốn hiệu lọc bụi kích thước (có khả thi khơng?) buồng lắng bụi để đạt tiêu chuẩn nồng độ phát thải bụi cho phép cần giải pháp Bảng số liệu ban đầu để tính tốn SPC Số TT Nhóm Nhóm Nhóm Nhóm Nhóm Nhóm Nhóm Loại NL B, kg/h Hs cháy không HT  Hs thừa kk  4020 2850 3210 4120 3860 2960 0.8 1.0 1.5 1.7 1.5 1.2 1.3 1.4 1.3 1.2 1.2 1.3 Hs bụi theo khói a 0.4 0.5 0.6 0.5 0.5 0.4 Nhiệt độ khói, o C 160 180 200 180 180 150 Ghi chú: Loại nhiên liệu: 1- Dầu FO; 3- Cam3QN; 4: Cam4QN; 5: Cam5QN; 6: Antraxit Nhóm 1: Thiết kế hệ thống xử lý khí sunfu đioxit SO2_ Nhóm 2: Thiết kế hệ thống xử lý khí Cacbon oxit CO Nhóm 3: Thiết kế hệ thống xử lý khí Nitơ oxit NOx_ Nhóm 4: Thiết kế hệ thống xử lý khí Hydro sunfua H2s Nhóm 5: Thiết kế hệ thống xử lý khí clo Cl Nhóm 6: Thiết kế hệ thống xử lý khí sunfu đioxit SO2_ Yêu cầu vẽ : khổ A1 - Bản vẽ công nghệ xử lý - Bản vẽ bố trí mặt hệ thống xử lý - Bản vẽ chi tiết thiết bị xử lý CÁC MƠ HÌNH TÍNH TỐN Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ I Phương trình để tính nồng độ chất nhiễm khí quyển: Khi mơ tả q trình khuyếch tán chất nhiễm khơng khí mơ hình tốn học mức độ nhiễm khơng khí thường đặc trưng trị số nồng độ chất ô nhiễm phân bố không gian biến đổi theo thời gian Trong trường hợp tổng quát, trị số trung bình nồng độ nhiễm khơng khí phân bố theo thời gian không gian mô tả từ phương trình chuyển tải vật chất (hay phương trình truyền nhiệt) biến đổi hố học đầy đủ sau: � C � C � C � C �� � C � �� � C � �� � C� � C u v w  � kx ky kz   C   C  wc � � � � � � t � x � y � z � x� � x�� y� � y�� z� � z� � z (1) Trong đó: C : Nồng độ chất nhiễm khơng khí x,y,z: Các thành phần toạ độ theo trục Ox, Oy, Oz t : Thời gian Kx, Ky, Kz : Các thành phần hệ số khuyếch tán rối theo trục Ox, Oy Oz u,v,w : Các thành phần vận tốc gió theo trục Ox, Oy, Oz Wc : Vận tốc lắng đọng chất nhiễm  : Hệ số tính đến liên kết chất ô nhiễm với phần tử khác mơi trường khơng khí  : Hệ số tính đến biến đổi chất nhiễm thành chất khác trình phản ứng hoá học xảy đường lan truyền Tuy nhiên pt (20) phức tạp hình thức mơ lan truyền nhiễm Trên thực tế để giải phương trình người ta phải tiến hành đơn giản hoá sở thừa nhận số điều kiện gần cách đưa giả thuyết phù hợp với điều kiện cụ thể sau: - Nếu hướng gió trùng với trục Ox thành phần tốc độ gió chiếu lên trục Oy 0, có nghĩa v = - Tốc độ gió thẳng đứng thường nhỏ nhiều so với tốc độ gió nên bỏ qua, có nghĩa w = Trong nhiều trường hợp, xét bụi nhẹ Ws = (trong trường hợp bụi nặng lúc ta cho Ws 0) - Nếu bỏ qua tượng chuyển pha (biến đổi hố học) chất nhiễm khơng xét đến chất ô nhiễm bổ sung trình khuyếch tán     Như sau giả thiết chấp nhận số điều kiện gần phương trình ban đầu viết dạng là: � C u � C  �� � C� ��k � C� k � � �z � (2) y � t � x � y� y� z� z� � � � � � � � Nếu giả sử hệ số k y , k z khơng đổi pt (2) viết lại : 2C � C u � C k � �2C  k z y � t � x � y2 � z2 (3) Trong trường hợp khơng tính đến thành phần phi tuyến u viết là: 2C � C  k �2C  k � z y � t � y2 � z2 � C phương trình (3) � x (4) Ta thấy phương trình (4) dạng phương trình truyền nhiệt chiều Tuỳ theo điều kiện ban đầu điều kiện biên mà ta có nghiệm giải tích khác Để tìm nghiệm giải tích phương trình (4), xét tốn truyền nhiệt chiều có dạng sau: � u  a2 �2u � x  � � t � x2 ,t=0 (5) � x  � Với điều kiện ban đầu : u ( x, t )   ( x)  ( x) : hàm liên tục Đặt u(x, t) = X(x)T(t) vào phương trình truyền nhiệt ta XT '  a X ''T X ''  T '    const X a2T hay ''  X  T ' a 2 2T  Từ suy : X Nghiệm phương trình (7) X1  C1ei x X  C2ei x (6) (7) (8) (Xem cách giải phương trình trang 53 [7]) Nghiệm phương trình (8) T  C3ea2 2t Xem cách giải phương trình (8) trang 262 [6] Khi nghiệm phương trình vi phân (5) có dạng (9) u ( x,t )  A( )e 2a2t �i x  số thực  �   � Vì ta chọn dấu dương phương trình (9) lập hàm số u( x,t )  � a2 2t i x d  A (  ) e � � (10) Nếu đạo hàm phương trình (5) tính cách vi phân thành phần dấu tích phân (10) có nghĩa phương trình (10) thoả mãn phương trình (5) hay phương trình (10) nngiệm phương trình (5) Ngồi ta cịn phải thoả mãn điều kiện ban đầu t = Khi ta có:  ( x, t )  � i x d  A( )e � � (11) Sử dụng công thức tính tích phân Fourier ngược ta � A( )  �  ( )ei d 2 � (12) thay (12) vào (10) ta � � � �  i  � u( x,t )   ( )e d � ea2 2t i xd  � � �� 2 ��� � � � �� � a2 2t i ( x ) �  �� e d   ( )d � � � 2 ��� � � Xét tích phân I Như Đặt  e 2 � u( x,t )  � e �2  a2t G( x, , t )  Ta có a2 2t i ( x  ) u( x,t )   a2t d   a2t ( x )2 e 4a2t ( x )2 4a2t  ( )d (13) ( x )2 e 4a2t � G( x, , t ) ( )d � � (14) Hàm số G ( x,  , t ) gọi nghiệm sở phương trình truyền nhiệt Hàm số thoả mãn phương trình truyền nhiệt theo biến (x,t) kiểm tra trực tiếp cách lấy đạo hàm:  e ( x   )2 Gx   x   2(a2t )3/2 4a2t � � ( x   )2 ( x   ) 1 � � Gxx    e � 3/2 5/2  � (a t ) 4a2t 4(a t ) � � � � a2 � Gt   3/2 2� � 2(a t ) Vậy Gt  a Gxx � ( x   )2 � ( x   )2 a �  e 5/2 4a2t 4(a t ) � � Trở lại với phương trình lan truyền ô nhiễm chiều () viết lại với nguồn thải Q x = � C  k �2C x � t � x2 (15) Đặt a  k x nghiệm phương trình (15) viết lại là: C ( x, t )  Q e  tkx1/2  x2 4tkx (16) Đây nghiệm cảu tốn lan truyền nhiễm chiều với nguồn thải Q Cùng với điều kiện biên x � � C � (Nồng độ nhiễm điểm giảm điểm tiến xa khỏi chân nguồn thải ) Đối với toán hai chiều ta có phương trình tương tự C ( x, y,t )  Q e 1/2 4( t )(kxk y ) � � � � � � � � � � � � � � � � � � y2 � � x �   �� � 4t kx k y � � � (17) � � � Đối với tốn chiều ta có: C ( x, y, z,t )  Q e 8( t )3/2 (kx k y kz )1/2 � � � � � � � � � � � � � � � � x  y2  z � � 1� � � 4t � k k k � x z �� y � (18) Trong công thức Q – lương phát thải chất ô nhiễm nguồn điểm tức thời, g kg II Công thức xác định phân bố nồng độ chất ô nhiễm theo luật phân phối chuẩn Gauss II.1 Công thức sở: Lượng chất nhiễm luồng khói xem tổng hợp vộ số khói tức thời, khối gió mang nở rộng khí xa ống khói giống ổ bánh mì cắt thành nhiều lát mỏng xếp chồng kề mép lên (hình 1) Lượng chất nhiễm lát mỏng luồng khói xem nhau, tức bỏ qua trao đổi chất từ lát sang lát kề bên trục x Từ cách lập luận đó, tốn lan truyền chất nhiễm tốn hai chiều ta chọn cơng thức (17) để áp dụng cho trường hợp này: a) c) u d) b) Hình 1:Biểu đồ luồng khói khối tức thời liên tục Nếu ta thiết lập cân vật chất “lát” khói có bề dày 1m theo chiều x vá chiều y, z vơ cực lát khói chuyển động với vận tốc gió u thời gian để lát qua khỏi ống khói m/u lượng chất nhiễm chứa “lát” khói Q = M x 1/u Ngoài ra, cấn lưu ý toán hai chiều chiều y z thay cho chiều x y cơng thức (17) Khi cơng thức (17) trở thành : C Đặt : M e 4 ut (k y kz )1/2 k y  0.5 y u x u kz  0.5 z x tx u � � � � � � � � � � � � � � �y � z2 � � 1�  � � � 4t �k y kz �� � (19) (20) (21) (22) Trong  y  z - gọi hệ số khuyếch tán theo phương ngang phương đứng, có thứ nguyên độ dài m Thay (20), (21), (22) vào (19) ta được: C M e 2 u y z � � � � � � � � � � � � � � � � � � 2 ��  y  z � � � � 2 y2 2 z2 � � �  � � � M e 2 u y z � � � � � � � � � � � � z2 �  y � � � � � 2� 2 y2 � � �2 z � e � � � (23) Đây công thức sở mơ hình lan truyền chất nhiễm theo luật phân phối chuẩn Gauss hay cịn gọi “mơ hình Gauss” sở II.2 Diễn giải cơng thức mơ hình Gauss c sở phương pháp phân tích thứ nguyên: Cơng thức (23) cịn diễn giải phương pháp phân tích thứ nguyên sau: Từ miệng ống khói chất nhiễm gío mang theo trục x trùng với hướng gió với vận tốc vận tốc gió u, m/s Nếu lượng phát thải chất nhiễm M, g/s khơng đổi theo thời gian mật độ chất ô nhiễm tất mặt cắt trực giao với trục gió (cũng trục luồng khói) M/u, g/m Cường độ phát thải M = đơn vị/s u = m/s u = m/s 4 Khoảng cách dọc theo trục gió (x), m Hình 2:Sơ đồ minh hoạ ảnh hưởng vận tốc gió đến nồng độ chất nhiễm nguồn phát thài liên tục số gây Nếu giả thiết chất nhiễm khơng có phản ứng hố học với khơng khí xung quanh tức khơng sản sinh khơng phân huỷ đi, mật độ chất ô nhiễm tất mặt cắt trực giao với trục gió khoảng cách x hình Nhưng nồng độ chất nhiễm luồng khói giảm dần khoảng cách x tăng có tượng khuyếch tán theo phương ngang (trục y) theo phương đứng (trục z) mà luồng khói lan rộng xung quanh trục luồng Càng xa khỏi trục luồng theo phương y z theo phương y z nồng độ giảm nhỏ, tức nồng độ nghịch biến với khoảng cách y z M Từ ta viết C : (24) uyz Bằng nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm người ta thấy phân bố nồng độ mặt cắt trực giao với trục luồng theo chiều ngang y theo chiều đứng z tn theo dạng hình chng luật phân phối chuẩn Gauss với sai phương chuẩn  Khi biểu thức phân phối chuẩn Gauss có dạng  ( )  e 2  2 2 (25) Áp dụng biểu thức (25) vào trường hợp cụ thể  y z hàm  ( y ) ,  ( z ) nghịch biến với |y| |z| Do biểu thức (24) ta viết thành: M C  M  ( y)  ( z )  u 2 u y z  y2  z2 2 e 2 y e 2 z (26)  y  z hệ số khuyếch tán theo phương ngang y phương đứng z hàm số khoảng cách x kể từ nguồn đến mặt cắt xem xét Các hệ số đ ược xác định thực nghiệm phụ thuộc vào khoảng cách x với điều kiện khác Chính dấu tỉ lệ biểu thức (24) thay dấu = đằng thức (26) Biểu thức (26) nghiệm cách giải phương trình vi phân đạo hàm riêng trình khuyếch tán II.3 Sự biến dạng mơ hình Gauss sơ: Điều cần lưu ý trước tiên công thức (19),(23), (26) toạ độ y z tính từ trục luồng khói Khi chuyển hệ trục x, y, z mà gốc O trùng với chân ống khói mặt đất y khơng thay đổi z phải thay z - H H – z (hình 3), cơng thức (26) trở thành:  y2 ( z  H )2 2 y M 2 z (27) C 2 u y z e e Ngoài tuỳ thuộc theo độ xa x luồng khói nở rộng chạm mặt đất mặt đất cản trở khơng cho luồng tiếp tục phát triển, ngược lại chiều hướng khuyếch tán bị mặt đất phản xạ ngược trở lên thể có nguồn ảo hồn tồn đối xứng qua mặt đất mặt đất xem gương phản chiếu (hình 3) Để kể đến ảnh hưởng mặt đất phản xạ khuyếch tán, nồng độ điểm A, B giả thiết hai nguồn giống hệt gây ra, có nguồn thực nguồn ảo hồn tồn đối xứng với qua mặt đất Nồng độ điểm xem xét (A B) nguồn thực gây tín cơng thức (27), cịn nguồn ảo gây tính biểu thức : C M 2 u y z  y2 ( z  H )2 2 e 2 y e 2 z (28) Nồng độ tổng cộng tính từ (27), (28) là:  y2 � ( z  H )2 ( z  H )2 � � � 2 y � 2 2z M �  z C e e e � � (29) 2 u y z � � � � � Đây cơng thức tính tốn khuyếch tán chất nhiễm từ nguồn điểm cao liên tục Khi tính tốn nồng độ nhiễm mặt đất z = cơng thức (29) trở thành: C M  u y z  y2 ( H )2 2 e 2 y e 2 z (30) Trường hợp tính phân bố nồng độ mặt đất dọc theo trục gió (trục x) , ta cho y = thu C II.4 M  u y z ( H )2 e 2 z (31) Hệ số khuyếch tán : Từ biểu thức (20) (21) ta có: 1 �2k x � �2k x � y � � z (32) � � y � z � � � u u � � � � � � Như  y  z phụ thuộc vào khoảng cách x, độ rối khí vận tốc gió Pasquill Gifford thực nghiệm thiết lập mối quan hệ hệ số  y ,  z phụ thuộc vào khoảng cách x xuôi theo chiều gió ứng với mức độ ổn định khí khác A, B, C, D, E F Mối quan hệ đuợc cho dạng biểu đồ (hình 3.9 hình 3.10 trang 83, 84 sách [1]) Tuy nhiên để thuận tiện tính tốn lập trình D.O.Martin đưa cơng thức tính  y ,  z sau:  y  ax0.894  z  bxc  d (33) Trong x – khoảng cách xi theo chiều gió kể từ nguồn, tính km Các hệ số a, b, c, d cho bảng Cấp định Bảng 2: Các hệ số a, b,c, d công thức (33) ổn x >1 km x  km a b c d b c d A B C D E F 213 440.8 1.941 9.27 459.7 2.094 -9.6 156 106.6 1.149 3.3 108.2 1.098 2.0 104 61 0.911 61 0.911 68 33.2 0.725 -1.7 44.5 0.516 -13.0 50.5 22.8 0.678 -1.3 55.4 0.305 -34.0 34 14.35 0.740 -0.35 62.6 0.180 -48.6 I.5 Các cấp ổn định khí quyển: Theo Pasquill Gifford cấp ổn định khí có liên quan chặt chẽ tới biến thiên nhiệt độ khơng khí theo chiều cao Tuỳ theo chiều hướng mức độ thay đổi theo chiều cao ta có trường hợp đẳng nhiệt, đoạn nhiệt, siêu đoạn nhiệt nghịch nhiệt (hình 3) 10 luồng khói nằm cách ống khói khoảng cách định xi theo chiều gió Khi đạt độ cao tức lúc động ban đầu luồng khói bị triệt tiêu nhiệt độ khói trở nên cân với nhiệt độ khí kết q trình hồ trộn với khơng khí xung quanh, luồng khói giữ phương nằm ngang song song với chiều gió Dựa kềt thực nghiệm Davidson W.F đưa công thức sau –cịn gọi cơng thức Brayant – Davidson 1.4 � � � � �   T � h  D � 1 ,m (34) � �u � � � T � � � � khoi � � Cơng thức phân biệt thành thành phần: Trong công thức trên: D - đường kính miệng ống khói, m;  - vận tốc ban đầu luồng khói miệng ống khói, m/s u - vận tốc gió , m/s; Tkhoi - Nhiệt độ tuyệt đối khói miệng ống khói, K; T - Chênh lệch nhiệt độ khói khơng khí xung quanh, oC K *Cơng thức tính  : L S (35) Trong L – lưu lượng khí thải (m3/s) S - Diện tích miệng ống thải (m2) Lúc chiều cao hiệu ống khói H = h + h ,m với h chiều cao thực ống khói IV Sự lắng đọng bụi q trình khuyếch tán khí thải từ nguồn điểm cao: Những cơng thức tính tốn khuyếch tán nêu áp dụng cho chất khí Đối với bụi nhẹ lơ lửng, cách gần xem vận tốc rơi chúng dướI tác dụng trọng lực không đáng kể mức độ khuyếch tán chúng gần khí, lúc ta áp dụng cơng thức để xác định nồng độ bụi mặt đất Tuy nhiên, khí thải có chứa bụi với thành phần cỡ hạt khác nhau, vận tốc rơi cỡ hạt bụi thô nặng kích thước   20  m đáng kể, chúng lắng đọng nhanh xuống mặt đất vùng gần chân khói xi theo chiều gió Như có khác biệt đáng kể nồng độ bụi nồng độ khí mặt đất Dựa vào mơ hình Gauss sở - tức mơ hình Gauss chưa kể đến phản xạ mặt đất chất ô nhiễm thể công thức (27) Đối với đa số chất ô nhiễm thể khí mặt đất khơng hấp thu mà phản xạ ngược trở lại vào khí Cịn bụi ta xem mặt đất vật hấp thụ hồn tồn Ngồi ra, chất nhiễm thể khí khơng chịu ảnh hưởng lực trọng trường, cịn bụi rơi khí với vận tốc vr định tuỳ thuộc vào kích thước hạt khối lượng đơn vị Do đại lượng H mơ hình Gauss cần hiệu chỉnh cách trừ bớt đoạn đường mà hạt bụi rơi khoảng thời gian t Đoạn đường vr t mà t = x/u vớI x khoảng cách dọc theo trục gió tính từ nguồn u – vận tốc gió Do đó, cơng thức (27) hiệu chỉnh thành:  y2 ( z H  vur x )2 Mb 2 (36) C  e y e 2 z b 2 u y z 12 Nồng độ bụi mặt đất dọc theo trục gió Cb( x)  Mb 2 u y z ( H  vur x )2 e 2 z (37) Trong đó: Cb : Nồng độ bụi tính theo g/m3 Mb: Lượng phát thảI bụi thuộc nhóm cỡ hạt cầt xem xét, g/s vr : Vận tốc rơi tới hạn trung bình nhóm cỡ hạt bụi xem xét m/s x : Khoảng cách dọc theo trục gió kể từ nguồn, m Cường độ lắng đọng bụi mặt đất dọc theo trục gió Gb(x) Khối lượng vận chuyển (Lưu lượng)(Nồng độ) Gb(x) = = Diện tích (Diện tích) = (Vận tốc) (Nồng độ) = vrCb(x) M bvr Gb( x)  2 u y z  ( H  vur x )2 e 2 z (38) Cơng thức tính vận tốc bụi: b g vr  18 (39) Với b - Khối lượng đơn vị bụI, kg/m3  - Đường kính hạt bụi, m  - Hệ số tính theo cơng thức (40), Pa.s Cơng thức tính  : 3/2 �273  t � 387 (40) � � toC  0o C � 387  t � 273 � � 6 với  0o C  17,17.10 Pa.s V Tính tốn khuyếch tán chất ô nhiễm từ nguồn điểm cao theo ph ương pháp BERLIAND M.E: Ở Liên Xô cũ, công trình nghiên cứu lý thuyết khuyếch tán tiến hành Đài Địa lý - Thiên văn Trung ương dựa phương trình vi phân trình khuyếch tán từ nguồn điểm cao viết dạng : � 2C � �� � � C � C � C� � � � u  w  �k y �  k   C (41) � �z � � � x � z � z z � � � y � � � � C - Nồng độ chất nhiểm u - Vận tốc gió  - Vận tốc theo phương thẳng đứng chất ô nhiễm kz ky - hệ thống trao đổI theo phương đứng phương ngang  - Hệ số xác định thay đổi nồng độ chất ô nhiễm phân huỷ hoá học gội mưa, sương 13 Các giả thiết ban đầu thừa nhận là: nguồn điểm đặt độ cao z = H (khi x = 0); có phản xạ hồn tồn chất nhiễm từ mặt đất ; nồng độ chất ô nhiễm tiến dần đến triệt tiêu khoảng cách tương đối xa so với nguồn V.1 Đối với khí bụi nhẹ: Với giả thiết trên, Berlaind chứng minh đưa kết sau: Nồng độ ô nhiễm mặt đất khí bụi nhẹ: C( x, y, z0)  M e 2(1 n)k1  k0 x � � � � � � � � � u H1n   y � k1(1 n)2 x 4k0 x � � � � (42) Nồng độ cực đại mặt đất:  n)2 M k1 Cmax  0.116(11.5(1 k0u1 u1H n) (43) u1H 1n X max  k1(1 n)2 (44) Khoảng cách từ XM từ nguồn đến vị trí có nồng độ max: Trong cơng thức : u1 – vận tốc gió độ cao z = 1m, m/s n = 0.15  0.2 k1= 0.1  0.2 m/s k0= 0.5  m 14  V.2 Cơng thức tính vận tốc độ cao z: �Z � uz  u10 � � 10 � � Với : uz - Vận tốc gió độ cao z u10 - Vận tốc gió độ cao 10m Đối với bụi nặng cỡ hạt đồng chất: Nồng độ bụI mặt đất: (45) MH  (1n)u 1 C( x, y,z 0)  e 2(1 n)12 (1  )(k1x)1  k0 x � � � � � � � � � u H1n   y � � (1n)2 k1x 4k0 x � � � (46) vr (1  n)k1 (47) Nồng độ bụi cực đại mặt đất: 0.063(1  n) M k1 (1.5   )1.5  Cmax  u1 H 1.5(1 n ) k0u1 e  (1   ) Khoảng cách từ nguồn đến vị trí có nồng độ max: (48) Trong  u1H 1n xM  (1 n)2 (1.5   )k1 (49) �( Rk � C )  �k � C  M  (r ) ( z  H )  r z R� r � r � z � z (50) Trong (1   ) hàm số Gamma (1   ) (xem phụ lục 2) V.3 Khuyếch tán chất ô nhiễm từ nguồn điểm cao điều kiện khơng gió: Các phương pháp tính tốn khuyếch tán chất ô nhiễm nêu áp dụng cho trường hợp trời có gió Để kể đến ảnh hưởng khuyếch tán rối trường hợp trời khơng gió, Berlaind Kurebin đưa phương trình sau hệ toạ độ trụ: Với điều kiện biên sau đây: � C  R  z � �: C � - Khi z = 0: k z � r - Sự phân bố nồng độ ô nhiễm mặt nằm ngang có tính đối xứng qua tâm � C 0 nguồn R  � � r Berlaind Kurebin giảI phương trình (50) vói nghiệm có dạng: 1n  z1n )  R a ( H M C ( R, z)  3/2 3/ 2 k1(1 n) � (1n)/2 (1n)/2 � � � (1n)/2 (1n)/2 a( H z )  R � �a(H z )  R� � � � � � (51) 15 a Trong 4k1 (1  n)2 (52) Nồng độ mặt đất: CR  M 2 k1(1 n)(aH 1n  R)2 (53) Nồng độ cực đại mặt đất (tại chân ống khói ) M (1  n ) Cmax  32 k13H 2(1n) (54) VI Tính tốn nồng độ trung bình chất nhiễm mặt đất nguồn thải gây ra: Khi tính tốn dự báo mức độ ô nhiễm địa điểm nguồn thải khác gây ra, ngồi việc xác định nồng độ ô nhiễm tức thời, ta cần phải dự báo phân bố nồng độ trung bình ngày đêm, trung bình tháng trung bình năm Trong trường hợp tính tốn nồng độ trung bình cho thời gian ngắn, trung bình ngày đêm ta đơn giản hố vấn đề cách giả thiết mùa định, hè đông, cấp ổn định khí thay đổI ngày đêm xung quanh cấp ổn định trung bình ta tính tốn với cấp ổn định Ngồi ra, cấp vận tốc gió thay trị số vận tốc gió trung bình uTB ( ) theo hướng  vớI tần suất xuất gió P( ) hướng  Ngồi tần suất hướng gió khác cịn có tần suất lặng gió P lặng Đó tỷ lệ thời gian khơng có gió hướng (u = 0)  Hệ số trung bình ứng với số liệu tần suất tần suất lặng gió: k  P � 1 Plang � (52) � � � � Trong P tần suất gió hướng  Plang tần suất lặng gió m - Số hướng gió thơng thường với Plang < m P  1  1 Cơng thức xác định nồng độ trung bình theo tần suất gió: Từ lập luận nêu đây, ta viết biểu thức xác định nồng độ trung bình ngày đêm chất nhiễm mặt đất vị trí tính tốn nguồn thải thứ i gây sau :  m Cxy (i)  Plang Clang (i)  �k C (i) (53)  1 Nồng độ tổng cộng trung bình điểm có toạ độ x, y n nguồn thải gây : n m i 1  1 Cxy (tong )  �(Plang Clang (i)  (1 Plang ) �k C (i ) ) (54) 16 Trong công thức trên: Cxy(i) - nồng độ trung bình vị trí có toạ độ x, y nguồn thứ i gây Cxy(tong) - nồng độ tổng cộng trung bình n nguồn thải gây điểm tính tốn Clang(i) - Nồng độ tức thời nguồn thải thứ i gây điểm tính tốn lặng gió (u = 0) C(i) - Nồng độ tức thời nguồn thải thứ i gây điểm tính tốn có gió thổi theo hướng  ứng với vận tốc gió trung bình hướng độ ổn định trung bình khí suốt khoảng thời gian tính tốn trị số trung bình (ngày đêm, tháng năm) VII Xác định nồng độ tương đối tổng cộng mặt đất nhiều nguồn điểm cao gây ra: Trong khí thải cơng nghiệp bao gồm khói thải từ lị nung, lị đốt, lị luyện thép v.v… ln có mặt đồng thời nhiều yếu tố độc hại khác : khí SO 2, CO, CO2, NOx, H2Sv.v…và bụi Khi khí thải lan toả môi trường xung quanh yếu tố độc hại nêu song song tồn khơng khí gây tác hại cách tổng hợp môi trường sống người sinh vật nói chung Tuy nhiên, từ trước đến xem xét đánh giá chất lượng mơi trường khơng khí khu vực đồ thị, nhà máy hay khu cơng nghiệp đó, người ta thường khảo sát đo đạc tính tốn nồng độ nhiễm yếu tố độc hại cách riêng rẽ mức độ nhiễm mơi trường khơng khí đánh giá cách độc lập chất ô nhiễm khác Mặc khác tiêu chuẩn môi trường Việt Nam đưa giới hạn nồng độ cho phép chất nhiễm riêng biệt khơng khí xung quanh khơng khí bên nhà mà chưa có qui định giới hạn cho phép nhiều chất nhiễm đồng thời có mặt khơng khí Điều dẫn đến thiếu xác bất hợp lý việc xem xét, đánh giá so sánh chất lượng môi trường nơi nơi khác, khu công nghiệp khu công nghiệp khác Cụ thể có hai khu vực khác nhau, khu vực môi trường bị ô nhiễm chất với nồng độ nồng độ giới hạn cho phép, lúc khu vực môi trường bị ô nhiễm đồng thời nhiều chất độc hại khác mà nồng độ chất đạt giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn hành, hai khu vực nói xem đạt yêu cầu chấp nhận nhau, thực tế, môi trường khu vực chắn gây ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ người nhiều khu vực Để kể đến tác dụng tổng hợp đồng thời nhiều chất gây ô nhiễm Người ta áp dụng khái niệm nồng độ tương đối tổng cộng C0 nhiều chất ô nhiễm tồn đồng thời mơi trường khơng khí Nồng độ C0 - đại lượng không thứ nguyên biểu diễn công thức: C0  C1 C    Cn Ccf (1) Ccf (2) Ccf (n) (55) Trong đó: C1, C2,…, Cn nồng độ thực tế đo tính tốn chất nhiễm 1, 2, 3, …,n, mg/m3 Ccf(1), Ccf(2) ,…, Ccf(3) : giới hạn nồng độ cho phép chất 1, 2,…,n 17 riêng biệt (xem phụ lục 3) Đại lượng C0 xem số tổng hợp đánh giá chất lượng mơi trường khơng khí mặt nhiễm hố học Nó cho phép ta đánh giá, so sánh chất lượng mơi trường khơng khí theo tiêu thống Thiết kế hệ thống xử lý khí sunfu đioxit SO2_ THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ MÙI, KHÍ THẢI SO2 CƠNG TY TNHH LONG SINH CƠNG SUẤT KHÍ 6600 M3/H I CÁC CƠNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI CHÍNH Xử lý khí thải, khói thải, bụi thải có phương pháp bản: - Phương pháp hấp phụ - Phương pháp hấp thụ - Phương pháp lọc bụi túi vải, Cyclone - Phương pháp ngưng tụ - Phương pháp đốt - Phương pháp xử lý sinh học Tuy nhiên mặt nhà máy chật hẹp vào thực tế, chọn phương án xử lý phương pháp hấp thụ kết hợp xử lý ozone Ưu điểm phương án lựa chọn: · Cơng nghệ đề xuất phù hợp với đặc điểm, tính chất nguồn khí thải 18 b · Nồng độ khí thải sau xử lý đạt QCVN 19:2009/BTNMT · Cấu tạo đơn giản · Hiêu suất lọc bụi mùi cao · Không gian lắp đặt nhỏ Nhược điểm: · Vận hành phức tạp, đòi hỏi nhân viên vận hành phải có trình độ chun mơn II · Địi hỏi phải tái sinh hóa chất, chất hấp thụ · Thường xuyên phải kiểm tra, bảo trì hệ thống ĐẶC TRƯNG Ô NHIỄM NGÀNH SẢN XUẤT BỘT CÁ Dây chuyền chế bột cá biến phổ biến theo công đoạn sau: Cá tươi nguyên liệu => Hấp chín liên tục => Vắt bớt nước liên tục => Sấy khô => Làm nguội lần => nghiền mịn => Làm nguội lần => Thành phẩm => Đóng bao => Bảo quản Thiết bị bao gồm: - Băng tải nạp liệu - Phòng hấp liên tục - Hệ thống sấy khô - Hệ thống làm nguội 19 - Hệ hống nghiền mịn - Lị - Hệt hống đóng bao Trong q trình sản xuất bột cá có phát sinh mùi hầu hết công đoạn Tuy nhiên, nguồn phát sinh mùi lớn từ hệ thống hấp, sấy khơ Dịng khí khỏi máy sấy có nhiệt độ khoảng 95 0C mang theo nước chất gây mùi đặc trưng Nồng độ mùi phụ thuộc lớn vào độ tươi ngun liệu đưa vào sấy Các loại khí gây nhiễm chủ yếu là: NH 3, H2S chất gây mùi hữu khác Bụi phát sinh chủ yếu cơng đoạn nấu, nghiền, vận chuyển, đóng bao,…Tuy nhiên, nồng độ bụi thải mơi trường cịn tùy thuộc vào trạng công nghệ trang bị Bụi vào phổi gây kích thích học phát sinh phản ứng xơ hóa phổi gây nên bệnh hơ hấp: viêm phổi, khí thủng phổi, ung thư phổi… Đối với thực vật, bụi lắng làm giảm khả quang hợp cây, làm giảm sức sống cản trở khả thụ phấn III QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ XỬ LÝ MÙI, BỤI SẢN XUẤT BỘT CÁ Hệ thống đường ống thu gom khí thải từ nồi hấp, sấy được phân làm đường ống thu gom inox 304 có đường kính 400mm, đường ống thu khí từ nồi hấp sấy quạt cao áp công suất 5,5 HP đưa đến tháp 20 hấp thụ để xử lý Trên tháp hấp thụ bố trí quạt đẩy với cơng suất 15 HP để tăng lưu lượng hút khí qua tháp sau xử lý Tổng cơng suất khí xử lý 6600 m3/h Đường ống thu gom khí thải nối với nắp nối hấp nhà xưởng Các chụp hút nối với hệ thống ống dẫn, tác dụng lực hút ly tâm từ quạt cao áp, khí thải theo hệ thống đường ống dẫn đẩy vào tháp hấp thụ Khơng khí thải lẫn bụi qua tầng vật liệu hấp thụ, chứa chất hấp thụ than đá, giá thể xúc tác hóa chất dung dịch kiềm NaOH bơm hóa chất bơm lên, tạo sương mù hịa trộn vào dịng khí thải Khơng khí chuyển động qua thiết bị, tiếp xúc với than hóa chất, xảy trình hấp thụ vật lý hấp thụ hóa học: kết mùi giữ lại pha rắn lỏng Sau xử lý hấp thụ, dịng khí lại xử lý lần cuối khí ozone máy phát ozone cơng suất 20g/h hịa trộn vào khí thải xử lý đầu tháp hấp thụ Hiệu xử lý mùi bụi hệ thống cao Hiệu lọc đạt tới 99,8% mùi bụi khí thải Hấp thụ khí SO2 đá vơi (CaCO3) vơi nung (CaO) Trong đó, phương pháp hấp thụ với dung dịch hấp thụ Ca(OH)2 hiệu suất xử lý q trình lên đến 85 – 90% việc loại bỏ SO2 Và phương pháp sử dụng rộng rãi q trình xử lý khí thải – Phương pháp hấp thụ xử lý khí lưu huỳnh đioxit (SO2)bằng đá vôi phương pháp áp dụng rộng rãi ngành cơng nghiệp hiệu xử lý cao, nguyên liệu rẻ tiền, có sẵn nhiều nơi – Các phản ứng hóa học xảy trình xử lý sau: CaO + SO2 CaSO3 + O2 CaCO3 + SO2 => => CaSO3 => CaSO4 CaCO3 + CO2 21 Hình Xử lý khí SO2 đá vơi Phương pháp hấp thụ xử lý khí thải chứa SO2 diễn sau: – Khí thải qua hệ thống xử lý- Tháp hấp thụ từ lên, chất ô nhiễm SO2 bụi bẩn bị giữ lại, khơng khí lên – Dung dịch hấp thụ (thường Ca(OH)2) hệ thống ống dẫn, bơm tuần hoàn bơm lên phần thân trụ phun hệ thống dàn phun sương, tưới dung dịch hấp thụ tháp – Dịng khí từ lên, dịng lỏng từ xuống chúng tiếp xúc với nhau, q trình hấp thụ diễn ra, SO2 bị giữ lại dung dịch hấp thụ, khơng khí ngồi – Q trình hấp thụ diễn theo phương trình sau: 2SO2 + Ca(OH)2 → Ca(HSO3)2 Ca(HSO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaSO3 + 2H2O 22 – CaSO3 chất rắn tan nên dễ dàng lắng xuống đáy tháp đem xử lý cách chơn lấp – Khí đỉnh tháp tách ẩm, sau đưa ngồi mơi trường Hình Xử lý khí SO2 đá vơi  Nguyên lý làm việc Khói thải sau lọc tro bụi vào scrubber số 1, xảy q trình hấp thụ khí SO2 dung dịch sữa vôi tưới lớp đệm vật liệu rỗng.Nước chứa acid chảy từ scrubber có chứa nhiều sunfit canxi sunfat dạng tinh thể: CaSO3.0,5H2O CaSO4.2H2O cịn tro bụi sót lại sau lọc tro bụi, ta cần tách tinh thể khỏi dung dịch phận tách tinh thể số Thiết bị số bình rỗng cho phép dung dịch lưu lại thời gian đủ để hình thành tinh thể sunfit sunfat canxi Sau phận tách tinh thể 2, dung dịch phần vào tưới cho Scrubber, lại qua bình lọc chân khơng số 3, tinh thể bị giữ lại dạng cặn bùn thải ngồi 23 Đá vơi đập vụn, nghiền thành bột cho vào thùng số để pha trộn với dung dịch loãng chảy từ lọc chân không số với lượng nước bổ sung dung dịch sữa vôi Hấp thụ SO2 sữa vôi đạt 98% Sức cản khí động hệ thống nhỏ 20 mm H2O Nguyên liệu vôi sử dụng cách hồn tồn, cặn từ hệ thống xử lý khí thải sử dụng làm chất kết dính xây dựng sau chuyển sunfit thành sunfat lị nung   Ưu điểm: cơng nghệ xử lý đơn giản, chi phí đầu tư cho ban đầu không lớn, thiết bị chế tạo vật liệu thông thường, không cần đến vật liệu chống axit khơng chiếm nhiều diện tích xây dựng Nhược điểm: thiết bị dễ bị đóng cặn tạo thành CaSO3, CaSO4, dễ gây tắc đường ống ăn mòn thiết bị IV QUY TRÌNH VẬN HÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ MÙI KHÍ THẢI Trước vận hành cần kiểm tra kỹ hệ thống điện pha, bồn hóa chất, quạt đẩy, quạt hút thiết bị lò sấy Nếu 1, đèn báo hiệu pha tủ điện tắt, phải kiểm tra lại điện pha, đủ pha vận hành hệ thống Kiểm tra đường ống thu gom khí thải van điều tiết đường hút quạt hút ly tâm Để toàn van điều tiết vị trí Mở để đảm bảo quạt ly tâm hút tồn khí thải lị sấy qua hệ thống xử lý, kể trường hợp số lò sấy khơng hoạt động Khi lị sấy hoạt động tiến hành khởi động hệ thống xử lý khí thải: Bật công tắc chuyển chế độ hoạt động tủ điện vị trí tự động (Auto), thiết bị hệ thống tự động làm việc Các máy bơm hóa chất máy phát ozone tự động luân phiên hoạt động, hệ h Nếu bật công tắc chuyển chế độ tự động sang vị trí tay (Man) thứ tự khởi động máy sau: Bật quạt hút số 1, sau 15 giây để quạt hoạt động ổn định bật tiếp quạt số 2, 3, quạt đẩy, bơm hóa chất máy ozone 24 Nếu hệ thống bị cố, cịi điện kêu để báo động, nhanh chóng nhấn nút dừng khẩn cấp, sau phải kiểm tra, sửa chữa trước vận hành lại Thường xuyên kiểm tra dung dịch hóa chất, bổ xung nước vào bồn hóa chất hàng ngày để bù lại lượng nước bay trình hệ thống hoạt động van điều tiết lượng nước vào bồn hóa chất Cứ tháng bổ xung chai NaOH dạng bột tinh khiết 500 gram vào bồn hóa chất tháng lần thay 300 kg than đá tháp hấp thụ Khi hết ca làm việc, lị sấy khơng hoạt động, tắt hệ thống xử lý khí thải, ngắt cầu dao điện, kiểm tra kỹ tình trạng máy móc, tủ điện, hóa chất DANH MỤC THIẾT BỊ MÁY MĨC HỆ THỐNG XỬ LÝ MÙI SO2 TT MÁY MĨC - CƠNG NGHỆ Quạt hút ly tâm Lưu lượng 2700m3/h, Áp lực 450mmAq, Moter Tatung Công suất 5,5HP, pha, 380 V Cánh inox 304 Quạt đẩy ly tâm Lưu lượng 7000m3/h, Áp lực 450mmAq, Moter Tatung Công suất 15HP, pha, 380 V Cánh inox 304 Tháp hấp phụ, đk 1,6m, thân cao 4m, dày 3mm, vật liệu inox 304, đầy đủ vật liệu hấp phụ, vịi phun hóa chất Chân đến chóp ống khói cao 15m Máy phát ozone 20mg/h Công suất điện 350W Việt Nam sản xuất Máy bơm góa chất trục ngang Ebara Model CDXM 90/10, 220V, 1HP Bồn chứa hóa chất PVC (1m 3) Đường ống hút khí, đường nước cơng nghệ Tủ điện điều khiển Linh kiện Hàn quốc Có hệ thống role XUẤT XỨ ĐVT SỐ LƯỢNG Đài Loan Cái Đài Loan Cái VN Bộ VN Máy Ý Cái VN Cái VN Bộ VN Cái 25 10 thời gian, còi báo động cố Lắp ráp Việt Nam Hệ thống đường điện kỹ thuật nối từ tủ điện đến thiết bị Cầu thang kiểm tra VN Bộ VN Bộ 26