kỹ thuật xử lý khí thải và tiếng ồn

Sự hiện diện trong khí quyển một hay nhiều chấtô nhiễm như bụi, khói, khí, chất bay hơi, … làm thayđổi thành phần không khí sạch có tác hại tới sứckhỏe cộng đồng, có nguy cơ gây tác hại

1 Trần Ngọc Chấn, Tập 1 - Ô nhiễm không khí và Tính

toán khuếch tán chất ô nhiễm, nhà xuất bản Khoa học

và Kỹ thuật, 1999.

2 Trần Ngọc Chấn, Tập 2 - Cơ học về bụi và Phương

pháp xử lý bụi, nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 1999.

3 Trần Ngọc Chấn, Tập 3 - Lý thuyết tính toán và công

nghệ xử lý khí độc hại, nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 1999.

4 Nguyễn Đinh Tuấn, Kiểm soát ô nhiễm không khí, nhà

xuất bản Đại học Quốc Gia, 2007.

5 Nguyễn Hải, Âm học và Kiểm tra tiếng ồn, nhà xuất

bản Giáo Dục, 1997.

1

6 Trần Ngọc Chấn, Kỹ thuật thông gió, Nhà xuất bản

Xây dựng, 2011.

7. Randall F Barron, Industrial Noise Control and

Acoustics, Marcel Dekker, 2003.

8 Miroslav Radojevik, Vladimir N Bashkin, Practical

Environmental Analysis, RSoC, 1999.

 Vấn đề 9: Giảm âm phản hồi

 Vấn đề 10: Lập kế hoạch kiểm soát tiếng ồn

3

I ĐẠI CƯƠNG VỀ KHÍ QUYỂN

II Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

III TIÊU CHUẨN CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG

KHÔNG KHÍ XUNG QUANH VÀ KHÍ THẢI

5

 Nội dung

1 Đặc điểm của khí quyển

2 Thành phần không khí sạch

 Khối lượng xấp xỉ 5x10 15 tấn, trong đó 99% nằm ở lớp

• Đặc trưng bằng sự giảm nhiệt độ theo chiều cao (6,4 o C/km)

• Hầu như các hiện tượng khí quyển chi phối đặc điểm thời tiết đều xảy ra ở đây.

• Nhiệt độ không đổi theo chiều cao (-55 o C)

Tropopause

• Nằm trên tropopause, cách mặt đất khoảng 15 –

50 km

• Nhiệt độ tăng theo độ cao, đạt 0 o C tại 55 km

• Thành phần không khí có 2 điểm khác biệt chính so với lớp khí quyển tại mực nước biển là:

• Nồng độ hơi nước tại tầng bình lưu thấp hơn từ

1000 đến 10 000 lần (khoảng 2 – 3 ppm)

• Nồng độ ozone cao hơn 1000 lần so với ở mực nước biển (10 ppm) Tầng này có tên gọi là tầng ozone

Tầng bình lưu

(Statosphere)

• N hiệt độ giảm theo chiều cao

• Tầng trên cùng của khí quyển.

• Nhiệt độ tăng theo chiều cao, đạt 1200 o C

 Không khí ẩm

Không khí ẩm là hỗn hợp của không khí khô và hơi nước.

Có thể chia không khí ẩm làm 2 loại:

 Không khí ẩm bão hòa.

 Không khí ẩm chưa bão hòa.

Nồng độ bão hòa của hơi nước trong không khí ẩm phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ.

Nhiệt độ ( o C) Nồng độ hơi nước bão hòa (%)

 Nội dung

1 Ý nghĩa của không khí

2 Định nghĩa về ô nhiễm không khí

3 Nguồn ô nhiễm

4 Chất ô nhiễm không khí

5 Tác động của sự ô nhiễm không khí

13

Không khí có ý nghĩa vô cùng to lớn đối với tất cảcác loài sinh vật, trong đó có con người.

Trạng thái Lít/phút Lít/ngày Kg/ngày Lb/ngày

Sự hiện diện trong khí quyển một hay nhiều chất

ô nhiễm như bụi, khói, khí, chất bay hơi, … làm thayđổi thành phần không khí sạch có tác hại tới sứckhỏe cộng đồng, có nguy cơ gây tác hại tới độngthực vật, vật liệu

Sơ đồ tóm tắt sự ô nhiễm không khí:

15

Chất ô nhiễm Khuấy trộn và chuyển hóa Nguồn thải Khí quyển Nguồn tiếp nhận

Nguồn ô nhiễm là nguồn thải ra các chất ô nhiễm.

Một số cách phân loại thông dụng:

3.1 Phân loại dựa vào nguồn gốc phát sinh:

 Nguồn tự nhiên: là khí thoát ra từ các hoạt động tự nhiên của núi lửa, động đất, bụi tạo thành do bão cát, sự phân tán của phấn hoa, mùi hôi của các quá trình phân hủy sinh học.

 Ô nhiễm do hoạt động

của núi lửa

 Nguồn tự nhiên (tt):

 Ô nhiễm do cháy rừng

 Ô nhiễm do bão cát

17

 Nguồn tự nhiên (tt):

 Ô nhiễm do đại dương:

 Ô nhiễm do phân hủy các chất hữu cơ trong tự

nhiên

 Nguồn nhân tạo: Nguồn ô nhiễm do hoạt độngcủa con người tạo nên bao gồm các nguồn cố định

và nguồn di động

19

Nguồn cố định: Ô nhiễm do sản xuất công nghiệp và

tiểu thủ công nghiệp, hoạt động nông nghiệp sử dụng phân bón, phun thuốc bảo vệ thực vật, sử dụng các loại máy móc chạy bằng xăng dầu.

Nguồn di động: Ô nhiễm giao thông do khí thải ô tô, xe

máy, tàu thủy, xe lửa, máy bay…

Có thể chia thành 4 nhóm chính:

 Ô nhiễm do quá trình hoạt động sản xuất: công

nghiệp, nông nghiệp, tiểu thủ công nghiệp

 Ô nhiễm do giao thông: khí thải xe cộ, tàu

thuyền, máy bay

 Ô nhiễm do sinh hoạt: do đốt nhiên liệu phục vụ

sinh hoạt, phục vụ vui chơi giải trí

 Ô nhiễm do các quá trình tự nhiên: bão, núi lửa,

do sự phân hủy tự nhiên các chất hữu cơ gây mùi

hôi thối…, do bụi phấn hoa

 Điểm ô nhiễm: ống khói nhà máy, các thiết bị sản xuất

cố định.

 Đường ô nhiễm: các quá trình hoạt động của các

phương tiện giao thông vận tải

 Vùng ô nhiễm: khu công nghiệp, khu tập trung các cơ

sở sản xuất.

21

 Nguồn thải thấp: gồm nguồn mặt, nguồn đường, nguồn điểm (ống khói nằm dưới vùng bóng dợp khí động).

 Nguồn thải cao: ống khói nằm trên vùng bóng dợp khí động.

Bất kỳ một chất nào được thải vào không khí với nồng độ đủ để ảnh hưởng tới sức khỏe con người, gây ảnh hưởng xấu tới sự sinh trưởng và phát triển của động thực vật, phá hủy vật liệu, làm giảm cảnh quan môi trường … đều là các chất ô nhiễm.

Các tác nhân gây ô nhiễm có thể ở dạng rắn, lỏng, khí hoặc các dạng năng lượng như nhiệt độ, tiếng ồn.

23

một số đại lượng sau:

 Nồng độ khối lượng Cp: là tỷ số giữa khối lượng chất ô

nhiễm (mp) với khối lượng của không khí sạch (ma) và khối lượng chất ô nhiễm.

a Phân loại theo nguồn gốc phát sinh

 Chất ô nhiễm sơ cấp: là các chất ô nhiễm được thải trực tiếp

từ nguồn ô nhiễm.

 Chất ô nhiễm thứ cấp: là các chất ô nhiễm được tạo thành từ

các chất ô nhiễm sơ cấp do các quá trình biến đổi hóa học trong khí quyển.

25

Loại Chất ô nhiễm sơ cấp Chất ô nhiễm thứ cấp

Hợp chất chứa lưu huỳnh SO2, H2S SO3, H2SO4, MeSO4

Hợp chất chứa nitơ NO, NH3 NO2, HNO3

Hợp chất chứa cacbon C1 – C2 Các andehyde, xeton,

axit hữu cơ

-b Phân loại dựa vào trạng thái vật lý:

 Khí: SO2, H2S, NO, NH3, CO, CO2, NO2, …

 Hơi (lỏng): hơi dung môi hữu cơ

 Bụi: các hạt bụi, khói, thường có kích thước từ 0,1

– 200 µm

Tùy thuộc vào kích thước hạt chất ô nhiễm đượcchia thành phân tử ( hỗn hợp khí – hơi) và aerosol(gồm các hạt rắn, lỏng)

Aerosol được chia thành bụi, khói và sương:

 Bụi thô (Dust):

 Khói nhiên liệu (Smoke) sinh ra từ quá trình đốt nhiên

liệu, có kích thước từ 1 đến 5 µm, màu sắc phụ thuộc vào bản chất nhiên liệu.

 Khói hóa chất (Fumes) có kích thước nhỏ hơn 1 µm, sinh

ra do quá trình bay hơi, ngưng tụ từ các quá trình sản xuất hóa chất, luyện kim, …

27

4.3 1 Tác hại của Bụi:

 Ô nhiễm bụi gây tác hại đến sức khỏe, đặc biệt nếu

bụi chứa các hoá chất độc hại.

 Nồng độ bụi trong bộ máy hô hấp phụ thuộc:

 Kích thước

 Hình dạng

 Mật độ hạt bụi

 Cá nhân từng người.

 Nồng độ bụi cùng với thành phần hóa học và thời

gian tiếp xúc là các yếu tố ảnh hưởng đến các cơ quan nội tạng của con người.

29

 Bụi có kích thước lớn chủ yếu được giữ lại ở mũi,

gây viêm mũi, viêm xoang cấp hoặc mãn tính.

 Bụi ≥10 µm được loại ra khỏi cơ thể nhờ các dịch

nhầy ở các tuyến phế quản, gây ảnh hưởng đến hệ hô hấp trong khoảng thời gian đang tồn lưu trong phế quản.

 Bụi nhỏ hơn 0,5 µm tác động đến phổi nhưng lại có

khả năng thoát ra ngoài không khí cùng với hơi thở.

 Đa số bụi có kích thước 2 – 4 µm sẽ tồn lưu trong phổi,

làm suy giảm chức năng của phổi, cùng với những thành phần độc hại bụi vào phổi gây kích thích cơ học,

xơ hóa phổi dẫn đến các bệnh hô hấp.

 Gây bệnh ngoài da như: khô da, viêm trứng cá,

làm lở loét da, …

 Gây tổn thương mắt: bụi bắn vào mắt gây kích

thích màng tiếp hợp, viêm mí mắt, sinh ra mộngmắt, … bụi còn làm giảm thị lực, bỏng giác mạc,thậm chí gây mù mắt

 Gây một số bệnh đối với hệ tiêu hóa như sâu

răng, hỏng men răng, làm tổn thương niêm mạc dadày, gây rối loạn tiêu hóa, gây ngộ độc,

 Không chỉ ảnh hưởng tới con người, bụi còn gây

ảnh hưởng đến động thực vật và gây ăn mòn vậtliệu

31

SOx, NOx là các chất kích thích, khi tiếp xúc

H2SO4, H2SO3)

 SOx, NOx vào cơ thể qua đường hô hấp hoặc

hòa tan vào trong nước bọt rồi vào đường tiêu hóa, sau đó phân tán vào máu tuần hoàn.

bụi lơ lửng có tính axit, nếu kích thước vào khoảng 2 – 4 µm sẽ vào tới phế nang, bị đại thực

 Độc tính chung của SO2 thể hiện ở rối loạn chuyển hóa protein và đường, thiếu vitamin B, C, ức chế enzym oxydaza.

150 – 200 3 – 5 tuần Viêm xơ cuống phổi

300 – 400 2 – 10 ngày Gây viêm phổi và chết

Oxit cacbon CO kết hợp với hemoglobin trong máu thành hợp chất bền vững là cacboxy hemoglobin (HbCO) làm cho máu giảm khả năng vận chuyển oxy, dẫn đến thiếu oxy trong máu.

Triệu chứng nhiễm độc theo nồng độ CO

 NH3 là khí không màu, mùi hôi, tan trong nước gây

ăn mòn kim loại màu như kẽm, đồng và các hợp kim của đồng.

 Tác hại chủ yếu của NH3 là làm viêm da và đường hô

hấp Ở nồng độ 150 – 200 ppm gây khó chịu, cay mắt.

 Ở nồng độ 400 – 700 ppm gây viêm mắt, mũi, tai và

họng một cách nghiêm trọng

 Khi tiếp xúc với NH3 ở nồng độ > 2000 ppm da bị

cháy bỏng, ngạt thở và tử vong trong vòng vài phút.

37

 H2S là khí không màu, dễ cháy và có mùi trứng thối.

 Khi hít thở phải khí H2S gây xuất tiết nước nhầy và

viêm toàn bộ tuyến hô hấp.

 Ngưỡng nhận biết bằng mùi của khí H2S dao động

trong khoảng 0,0005 – 0,13ppm.

 Ở nồng độ 10 – 20ppm, khí H2S làm chảy nước mắt,

viêm mắt

 Khi nồng độ khí H2S trong không khí ≥ 150ppm sẽ

gây tê liệt cơ quan khướu giác.

Clo là loại khí màu vàng xanh, có mùi hăng cay và

gây hại đối với mắt, da và đường hô hấp

39

Nồng độ khí Cl trong

không khí, ppm

Tác hại đối với cơ thể người

0,5 Có mùi nhẹ, không tác hại

1 – 3 Mùi khó chịu; gây chảy nước mắt, nước

mũi; gây viêm mắt, mũi

40 – 60 Tiếp xúc trực tiếp trong 30 – 60 phút có

thể dẫn đến tổn thương phổi nghiêm trọng

100 Có thể gây chết người

1000 Gây chết người sau vài nhịp thở

5.1 Sự đe dọa đối với đa dạng sinh học trên Trái đất5.2 Tác hại đối với vật liệu

5.3 Hậu quả toàn cầu

5.3.1 Hiệu ứng nhà kính 5.3.2 Sự suy giảm ozone trên tầng bình lưu 5.3.3 Mưa axit

The ozone mass deficit over Antarctica in the period 21-30 September based on the multi-sensor re-analysis (MSR) total ozone in the period 1979-2008.

 Thông tư số 16/2009/TT-BTNMT ngày 7/10/2009 Quy định Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường

 QCVN 05: 2009/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng không khí xung quanh (National Technical Regulation on Ambient Air Quality)

 QCVN 06: 2009/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về một số chất độc hại trong không khí xung quanh (National Technical Regulation on Hazardous Substances in Ambient Air

 QCVN 02: 2008/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải lò đốt chất thải rắn y tế (National Technical Regulation

on the emission of health care solid waste incinerators)

 QCVN 19: 2009/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ (National Technical Regulation on Industrial Emission of Inorganic Substances and Dusts)

43

 QCVN 20: 2009/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia

về khí thải công nghiệp đối với một số chất hữu cơ (National Technical Regulation on Industrial Emission of Organic Substances)

 QCVN 21: 2009/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia

về khí thải công nghiệp sản xất phân bón hóa học (National Technical Regulation on Emission

of Chemical Fertilizer Manufacturing Industry)

 QCVN 22: 2009/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia

về khí thải công nghiệp nhiệt điện (National Technical Regulation on Emission of Thermal Power industry)

 QCVN 23: 2009/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia

về khí thải công nghiệp sản xuất xi măng (National Technical Regulation on Emission of Cement Manufacturing Industry )

Môn học: Xử lý khí thải và tiếng ồn

Ngô Phương Linh – Email: linhn87@gmail.com

I Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ TỪ QUÁ TRÌNH ĐỐT

II SỰ BIẾN ĐỔI CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ QUYỂN

III PHƯƠNG PHÁP GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ

IV BIỆN PHÁP KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

 Quá trình đốt nhiên liệu thải vào khí quyển nhữngchất độc hại gây hại trực tiếp cho sức khỏe conngười và sinh vật nói chung như SO2, NOx, CO vàmột số các khí hydro cacbon.

 Hiện tại nồng độ khí CO2 trong khí quyển khoảng

300 ppm và tốc độ tăng hàng năm vào khoảng1ppm

 94% - 95% thành phần lưu huỳnh trong nhiên liệusau khi cháy sẽ chuyển hóa thành SO2 và H2SO4.

 1% - 2% SO2 phát thải sẽ chuyển hóa thành H2SO4

 Thành phần nhiên liệu rắn và lỏng gồm có: cacbon(CP); hydro (HP), Nitơ (NP); Oxy (OP); lưu huỳnh(SP); độ tro (AP) và độ ẩm (WP).

 Như vậy tổng của toàn bộ các thành phần:

CP + HP + NP + OP + SP + AP + WP =100% (1)

 Trong số các thành phần của nhiên liệu đốt, chỉ cócacbon, lưu huỳnh và hydro là cháy được và tạo ranhiệt năng của nhiên liệu

49

1 Đối với cacbon:

 Khi cháy hoàn toàn:

 Khi cháy không hoàn toàn:

2 Đối với hydro:

3 Đối với lưu huỳnh:

51

thức Mendeleev xác định nhiệt năng:

Tính toán lượng sản phẩm cháy ở điều kiện thực tế:

Tính toán lượng khói thải và tải lượng các chất ô nhiễm

trong khói ứng với lượng nhiên liệu tiêu thụ B, kg/h:

53

1 Đối với nhiên liệu rắn (than đá):

2 Đối với nhiên liệu lỏng (dầu):

3 Đối với nhiên liệu khí

Tính toán nồng độ phát thải các chất ô nhiễm:

55

 Các chất khí thường trực trong khí quyển: O2, N2, Ar,

Ne, He, Kr, thời gian tồn lưu trong khoảng 10 3 – 107

năm.

 Các chất khí biến thiên: CO2, CH4, H2, NO2, thời gian

tồn lưu trong khoảng 5 – 100 năm.

 Các chất khí biến thiên mạnh: H2O, CO, O3, NO2, NH3,

SO2 , thời gian tồn lưu trong vài ngày.

 Quá trình biến đổi chất ô nhiễm trong khí quyển:

◦ Chất ô nhiễm sau khi thoát ra khỏi nguồn thải đi vào

khí quyển ở tầng xáo trộn (từ vài trăm mét tới 2000

mét).

◦ Trong quá trình vận chuyển trong khí quyển (quá

trình phát tán), các chất ô nhiễm có thể bị biến đổi về

lượng hoặc cũng có thể chuyển thành chất khác là do

 Quá trình sa lắng:

- Sa lắng khô ( Dry deposition): là quá trình thanh lọc

bằng cách hấp thu các chất ở bề mặt trái đất nhờ thảm

thực vật, hòa tan các chất trong nước mặt (sông, hồ,

ao, nước biển).

- Sa lắng ướt (Deposition): là quá trình thanh lọc nhờ

mưa hoặc thanh lọc trong mây.

1 Sa lắng khô ( Dry deposition):

Sa lắng khô các chất được xem xét qua hai giai đoạn:

- Giai đoạn dịch chuyển: là quá trình dịch chuyển

các chất tới bề mặt

- Giai đoạn hấp thu

Cơ chế gây ra quá trình lắng đọng khô:

- Do lắng đọng của lực trọng trường

- Do quá trình hút hoặc phản ứng trên bề mặt trái đất

59

2 Sa lắng ướt (deposition):

 Biến đổi hóa học (Chemical transformation)

Các loại phản ứng trong khí quyển bao gồm:

1 Phản ứng hóa học trong khí quyển

- Phản ứng kết hợp

- Phản ứng trao đổi

- Phản ứng oxy hóa - khử

Các phản ứng có thể xảy ra ở các pha đồng thể hoặc dị thể.

2 Phản ứng quang hóa trong khí quyển

61

 Phản ứng quang hóa cơ bản tạo nguyên tử oxi

 Biến đổi hóa học (Chemical transformation)

 Cơ chế sự hình thành khói quang hóa:

63

1 Phương pháp giám sát không khí xung quanh

 Ý nghĩa:

 Xác định được hàm lượng hay nồng độ của các chất

ô nhiễm không khí trong khí quyển theo không gian

và thời gian (hiện trạng môi trường không khí) ở khu vực giám sát.

 Phát hiện ra tình trạng ô nhiễm không khí từ đó kịp

thời đưa ra các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm.

 Phục vụ công tác quy hoạch môi trường.

→ Nhằm bảo vệ sức khỏe cộng đồng và đảm bảo sự

phát triển bền vững.

65

1 Phương pháp giám sát không khí xung quanh

 Phân loại:

 Theo cách giám sát:

- Giám sát liên tục

- Giám sát không liên tục (ngẫu nhiên)

 Theo thời gian giám sát:

- Giám sát trung bình năm

- Giám sát trung bình tháng

- Giám sát trung bình giờ

1 Phương pháp giám sát không khí xung quanh

 Các vấn đề chung cần xem xét khi thực hiện:

a) Mục đích của giám sát:

- Đánh giá tiêu chuẩn hiện hành và có cơ sở để hiệu

chỉnh, điều chỉnh tiêu chuẩn cũ đã đưa ra trước đây

có phù hợp hay không trong điều kiện thực tế.

- Theo dõi diễn biến chất lượng không khí (có xu

hướng thay đổi) hàng ngày, hàng tháng, hàng năm của một khu vực, một lãnh thổ, một quốc gia, …

- Giám sát để xác định phông môi trường trước khi

xây dựng một dự án.

- Giám sát để đánh giá hiện trạng môi trường, đánh

giá quá trình biến đổi chất trong khí quyển.

67