Tiểu luận Môi trường công nghiệp và xử lý chất phát thải
Tiểu luận môn học Phần một Các vần đề cơ bản về ô nhiễm không khí 1. Các vấn đề cơ bản về không khí. 1.1 Vai trò của không khí. Không khí là một trong các yếu tố quan trọng mà con người sống trong đó suốt cả cuộc đời, làm việc, nghỉ ngơi. Sức khỏe và cảm ứng của con người, sự sinh trưởng và phát triển của tất cả các loài động, thực vật phụ thuộc rất nhiều vào: thành phần hỗn hợp của không khí, độ trong sạch và đặc tính lý hóa của nó. Có thể nói, không khí vô cùng quan trọng và không thể thiếu được trong đời sống, sự sinh trưởng và phát triển của tất cả các loài động, thực vật nói chung và con người nói riêng. Hàng ngày, một người trung bình phải hít, thở khoảng trên dưới 15 kg không khí để phục vụ cho sự sống. Chính vì thế, yêu cầu quan trọng đối với không khí đó là sự trong sạch của nó. Thời xa xưa, nếu không kể đến các hiện tượng thiên nhiên xảy ra như động đất, núi lửa, bão cát sa mạc hay dịch phấn hoa thì môi trường thiên nhiên vốn là trong sạch, yên tĩnh, không bị ô uế. Nó rất thuận lợi và tiện nghi cho con người cũng như các loài sinh vật khác. Một cách tương đối, có thể coi không khí đó là “không khí sạch”. Từ đây, ta thống nhất gọi không khí sạch là không khí để tiện sử dụng. 1.2 Thành phần không khí: Không khí là hỗn hợp của không khí khô và hơi nước. Người ta có thể gọi không khí nêu trên là không khí ẩm, vì thành phần của chúng ngoài các chất khí ra, chúng còn chứa một lượng hơi nước nhất định tùy thuộc vào nhiệt độ và áp suất của khí quyền. Ở điều kiện bình thường, không khí chưa bị ô nhiễm có các thành phần chính sau đây. Bảng 1.1. Thành phần các chất trong không khí khô chưa bị ô nhiễm. Thành phần các nThành phần vật chất theo thể tích của không khí khô được liệt trên trong Bảng 1.1 trên. Trong thực tế, không khí còn chứa nhiều loại vật chất khác như: hơi nước (một số nơi chiếm tới 1% thể tích), phấn hoa, vi khuẩn, bào tử thực vật, bụi bẩn,… 1.3 Phân loại không khí. Không khí trong khí quyển mà chúng ta đang hít thở là một hỗn hợp các chất ở dạng khí có thể tích hầu như không đổi và hơi nước. Căn cứ vào các thành phần chính đã trình bày ở bảng 1, có thể phân loại không khí ra làm hai loại như sau: ♦ Không khí khô: Không khí khô là hỗn hợp của một số loại khí, thành phần chủ yếu như ở bảng 1.1 đã trình bày. Nhóm 1- Đ4 Nhiệt 1 Tên vật chất Công thức phân tử Tỷ lệ theo thể tích Tổng trọng lượng trong khí quyển (Triệu tấn) Nito N2 78.09 3.850.000.000 Oxy O2 20.95 1.180.000.000 Dioxit Cacbon CO2 0.035 2.500.000 Neon Ne 1.8x10-3 64.000 Heli He 5.4x10-4 3.700 Methan CH4 2.2x10-4 3.700 Argon Ar 0.93 65.000.000 Kripton Kr 1.5x10-4 15.000 Oxit Nito N2O 1x10-4 1.900 Hydro H2 5x10-5 180 Xelen Xe 8x10-6 1.800 Tiểu luận môn học ♦ Không khí ẩm: Ngoài các thành phần khô nêu trong bảng 1.1, trong không khí còn chứa một lượng hơi nước nhất định. Thông thường, hơi nước tồn tại trong không khí dưới dạng “hơi quá nhiệt”, tức là chúng ở trạng thái chưa bão hòa. Không khí có thể nhận thêm hơi nước để trở về trạng thái bão hòa. Nồng độ bão hoà của hơi nước trong không khí phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ. Lượng hơi nước bão hòa theo nhiệt độ có thể tham khảo Bảng 1.2 sau đây. Bảng 1.2. Nồng độ bão hòa hơi nước phụ thuộc vào nhiệt độ Nhiệt độ (t o C) Nồng độ hơi nước bão hòa (%) 0 0.6 10 1.2 20 2.3 25 3.1 30 4.2 Lượng hơi nước chứa trong không khí có ảnh hưởng rất lớn đến vấn đề ô nhiễm môi trường. Cùng với các yếu tố khác của khí quyển, chúng có thể là môi trường tạo nên các phản ứng hóa học giữa các chất ô nhiễm với nhau đặc biệt là với các chất có tính “háo nước” dễ tạo thành các axit, đây là nguyên nhân tạo nên các trận mưa axit mà chúng ta thường nhắc đến. 1.4 Các thông số đặc trưng của không khí: Trạng thái của không khí được xác định bởi nhiều thông số trạng thái, các thông số đó là: nhiệt độ, áp suất, độ ẩm tuyệt đối và độ ẩm tương đối. Sự thay đổi những thông số này có tác động trực tiếp đến đời sống cong người, sự sinh trưởng và phát triển của tất cả các loại động thực vật,… 2. Ô nhiễm không khí và các nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí. 2.1 Ô nhiễm không khí: Ô nhiễm không khí là sự có mặt của một chất lạ hoặc một sự biến đổi quan trọng trong thành phần không khí, làm cho không khí không sạch hoặc gây ra sự tỏa mùi, có mùi khó chịu, giảm tầm nhìn xa (do bụi). Không khí bị ô nhiễm có thành phần khác với không khí sạch, sự khác biệt về thành phần các yếu tố được so sánh qua bảng sau: Bảng 1.3: So sánh thành phần không khí sạch và không khí bị ô nhiễm. Yếu tố Không khí sạch Không khí bị ô nhiễm Các hạt vật chất 10-20 μg /m 3 260-3200 μg /m 3 Sunfua Dioxit – SO2 0.001-0.1 ppm (*) 0.02-3.2 ppm Cacbon Dioxit – CO2 300-330 ppm 350-700 ppm Cacbon Monoxit – CO 1 ppm 2-300 ppm Oxit của Nito 0.001-0.1 ppm 0.3-3.5 ppm Các hydrocacbon 1 ppm 1-20 ppm Các chất oxi hóa 0.01 ppm 0.01 – 1 ppm Ghi chú: (*) 1ppm = 0.0001 % thể tích; 1ppm = M/22,4 mg/m 3 Vấn đề ô nhiễm không khí về cơ bản có thể chia thành 3 quá trình riêng biệt sau: Nhóm 1- Đ4 Nhiệt 2 Tiểu luận môn học - Nguồn ô nhiễm: Nguồn ô nhiễm là nguồi thải ra các chất ô nhiễm. Ví dụ: khí thải từ ống khói, khí từ xe cộ, bụi từ các máy mài, khí độc bốc lên từ các bể xi mạ,… - Khí quyển: Khí quyển là môi trường trung gian để vận chuyển chất ô nhiễm từ nguồn gốc gây ô nhiễm tới nguồn tiếp nhận chất ô nhiễm. - Nguồn tiếp nhận chất ô nhiễm: Nguồn tiếp nhận chất ô nhiễm là con người, động thực vật và các đồ vật, công trình và cảnh quan môi trường,… Hệ thống ô nhiễm được xem đầy đủ bao gồm các thành phần sau: Theo sơ đồ trên, chất thải từ nguồn ô nhiễm phải được khống chế tại chỗ trước khi thải vào khí quyển. Khi chất ô nhiễm thải vào môi trường, dưới tác dụng của các yếu tố tại nguồn gây ô nhiễm (tải lượng ô nhiễm, nhiệt độ của khí thải, chiều cao của nguồn, đường kính của nguòn…) các yếu tố về khí tượng thủy văn (tốc độ gió, nhiệt độ, độ ẩm không khí, bức xạ Mặt Trời, độ che mây phủ…), các yếu tố về địa hình (kích thước của các công trình lân cận…), các chất ô nhiễm bắt đầu chuyển động, phát tán, pha loãng, biến đổi hóa học. Sau một thời gian chất ô nhiễm sẽ đến nguồn tiếp nhận. Tại nguồn tiếp nhận, nếu nồng độ chất ô nhiễm vượt quá giới hạn cho phép thì thông qua hệ thống điều khiển tự động hoặc phản ánh của dân cư, các cơ sở sản xuất phải có biện pháp xử lý hoặc có các phản ứng lại các cơ quan chức năng về kiểm soát môi trường. 2.2 Nguồn gây ô nhiễm: Để nghiên cứu vấn đề ô nhiễm không khí, cần biết rõ tất cả các nguồn phát sinh ra chất ô nhiễm, từ đó ta mới có thể đề xuất các giải pháp giảm thiểu và xử lý ô nhiễm một cách có hiệu quả. Nguồn gây ô nhiễm không khí có thể phân thành hai loại: nguồn ô nhiễm tự nhiên và nguồn ô nhiễm nhân tạo. 2.2.1. Nguồn ô nhiễm tự nhiên (thiên nhiên): Nguồn tự nhiên gây ô nhiễm môi trường không khí có thể được liệt kê ra như sau: ♦ Ô nhiễm do hoạt động của núi lửa: Nhóm 1- Đ4 Nhiệt 3 Nguồn ô nhiễm Khống chế ô nhiễm tại nguồn Khí quyển Thiết bị giám sát Khống chế ô nhiễm tại nơi tiếp nhận Người, động thực vật, vật liệu, đồ vật,… Phản ứng lại Phản ứng lại Tiểu luận môn học Khi hoạt động núi lửa phun ra một lượng khổng lồ các chất ô nhiễm như tro bui, các chất khí sunfua đioxit SO2, hydro sunfua H2S và metan CH4, tác động môi trường của các đợt phun trào núi lủa là rất nặng nề và lâu dài. ♦ Ô nhiễm do cháy rừng: Nạn cháy rừng có thể xảy ra do các nguyên nhân tự nhiên như hạn hán kéo dài, khí hậu khô và nóng khắc nghiệt làm cho thảm cỏ khô bị bốc cháy khi gặp tia lửa và có va chạm ngẫu nhiên, từ đó lan rộng ra thành đám cháy lớn. Tuy nhiên nạn cháy rừng rất dễ xảy ra do hoạt động vô ý thức và vụ lợi các nhân của con người. Khi rừng bị cháy, nhiều chất độc hại bốc lên và lan toản ra một khu vực rộng lớn, nhiều khi vượt ra khỏi biên giới của quốc gia có rừng bị cháy. Những chất độc hại đó là: khói, tro bụi, các hydrocacbon không cháy, khí SO2, CO, Nox. Một số biện pháp phòng chống cháy rừng được áp dụng khá phổ biến là tạo các dải đất trống (không cây cối) giữa các khu rừng liền kề nhau. ♦ Ô nhiễm do bão cát: Hiện tượng bão cát thường xảy ra ở những vừng đất trơ và khô không được che phủ bởi thảm thực vật, đặc biệt là các vùng sa mạc. Gió mạnh làm bốc cát bụi từ những vùng hoang hóa, sa mạc và mang đi rất xa gây ô nhiễm bầu khí quyển trong một khu vực rộng lớn, ảnh hưởng đồng thời đến nhiều nước trong khu vực chịu tác động. Ngoài việc gây ô nhiễm không khí, bão cát còn làm cho tầm nhìn bị giảm, từ đó có thể gây ra nhiều tác hại to lớn. Chỉ có mưa kéo dài nhiều giờ hoặc nhiều ngày mới gội sạch được bụi trong không khí do bão cát gây ra. ♦ Ô nhiễm do đại dương: Sương mù từ mặt biển bốc lên và bụi nước do sóng đập vào bờ được gió từ đại dương thổi vào đất liền có chứa nhiều tinh thế muối, chủ yếu là NaCl (khoảng 70%), còn lại là các hợp chất muối của Clo khác. Tổng khối lượng các loại tinh thể muối khoáng do đại dương bốc lên ước tính khoảng 2 tỉ tấn một năm. Loại ô nhiễm này đóng vai trò chủ yếu trong việc gây han gỉ vật liệu, phá hủy công trình xây dựng… ♦ Ô nhiễm do thực vật: Ngoài tác dụng rất hữu ích- không thể thiếu được đối với cuộc sống của loài người, thực vật cũng là nguồn gây ô nhiễm không khí đáng kể. Chất ô nhiễm do thực vật sản sinh ra và lan tỏa vào khí quyển là: - Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi – hydrocacbon; - Các bào tử thực vật, nấm mà nồng độ cực đại trong không khí thường có vào mùa hè. - Phấn hoa có kích thước từ 10 đến 50µm. Các chất ô nhiễm nói trên do thực vật tỏa ra ước tính khoảng 15t/km 2 . Năm. Các chất này thường gây ra các bệnh dị ứng, bệnh đường hô hấp đối với cơ thể con người. ♦ Ô nhiễm do vi khuẩn, vi sinh vật. Trong không khí xung quanh chúng ta có rất nhiều vi khuẩn, vi sinh vật, đặc biệt ở những nơi tập trung đông người như nhà ga, cửa hàng, phòng khán giả rạp hát… Các sản phẩm lên men và bị phân hủy là môi trường tốt cho sự sinh sôi và hoạt động của vi sinh vật. Những hợp chất hữu cơ có gốc nitơ cũng là môi trường tốt để phát triển các loại vi khuẩn hiếu khí và kỵ khí với sự chuyển biến từng giai đoạn kế tiếp nhau để phát Nhóm 1- Đ4 Nhiệt 4 Tiểu luận môn học sinh ra các mùi hôi thối không bền vững (quá trình thối rữa); sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy là: amoniac, mùn, CO 2 , CH 4 và sunfua. ♦ Ô nhiễm do các chất phóng xạ: Trong lòng đất có một số lượng khoáng sản và quặng kim loại có khả năng phóng xạ. Cường độ phóng xạ càng mạnh và càng gây nguy hiểm cho cuộc sống con người khi những vật chất phóng xạ ấy có mặt trong môi trường không khí xung quanh. ♦ Ô nhiễm có nguồn gốc từ vũ trụ: Có rất nhiều hạt vật chấy bé nhỏ từ vũ trụ thâm nhập vào bầu khí quyển của Trái Đất một cách thường xuyên liên tục. Trung bình hàng ngày bầu khí quyển của Trái Đất nhận từ vũ trụ hàng ngàn tấn vật chất bé nhỏ, kích thước của chúng thay đổi từ vài centimet đến vài ba phần mười của micromet. Nguồn gốc của loại bụi vũ trụ này là từ các thiên thạch cũng như từ các đám mây hoàng đạo mà cũng có thể là từ chính Mặt Trời. Bảng 1.4: Lượng phát thải các chất ô nhiễm chủ yếu từ các nguồn thiên nhiên và nhân tạo Chất ô nhiễm chủ yếu Nguồn gây ô nhiễm Tải lượng chất ô nhiễm 10 6 t/năm Nguồn nhân tạo chủ yếu Nguồn thiên nhiên Nhân tạo Thiên nhiên Sunfua dioxit SO 2 -Đốt nhiên liệu than đá và dầu mỏ - Chế biến quặng có chứa S Núi lửa 146 6-12 Hyđrosunfua -H 2 S -Công nghiệp hóa chất. -Xử lý nước thải - Núi lửa - Các quá trình sinh hóa trong đầm lầy. 3 300-1000 Cacbon oxit CO - Đốt nhiên liệu - Khí thải của oto - Cháy rừng. - Các phản ứng hóa học âm ỉ. 300 Trên 3000 Nito Dioxit NO 2 - Đốt nhiên liệu - Hoạt động sinh học của vi sinh vật trong đất 50 60-270 Amoniac NH 3 - Chế biến phế thải - Phân hủy sinh hóa 4 100-200 Dinitơ Oxit N 2 O - Gián tiếp, khi sử dụng phân bón gốc nitơ. - Quá trình sinh hóa trong đất Trên 17 100-450 Hydrocacbon - Đốt cháy nhiên liệu, khí thải, các quá trình hóa học. - Các quá trình sinh hóa 88 CH: 300- 1600 Trepen: 200 Cacbonic CO 2 - Đốt nhiên liệu - Phân hủy sinh học 1,5.10 4 15.10 4 Bảng trên là số liệu phát thải hàng năm các chất ô nhiễm không khí từ các nguồn thiên nhiên. Trong bảng 1.4 cũng cho các số liệu phát thải chất ô nhiễm không khí từ các nguồn nhân tạo, chủ yếu là từ sản xuất công nghiệp mà ta sẽ xem xét đến một số ngành công nghiệp chủ yếu trong mục tiếp theo. 2.2.2. Nguồn ô nhiễm nhân tạo. 2.2.2.1 Ô nhiễm do đốt nhiên liệu. Trong cuộc sống hàng ngày ta thấy quá trình đốt cháy nhiên liệu xảy ra ở khắp mọi nơi mọi chỗ. Trong sản phẩm cháy do nhiên liệu sản sinh ra khi cháy có chứa nhiều kim loại Nhóm 1- Đ4 Nhiệt 5 Tiểu luận môn học độc hại cho sức khỏe con người, nhất là khi quá trình cháy không hoàn toàn. Các loại khí độc hại đó là: SO 2 , CO, CO 2 , NO x , hydrocacbon và tro bụi Người ta phân biệt các nguồn gây ô nhiễm do đốt nhiên liệu thành các nhóm: - Ô nhiễm do các phương tiện giao thông; - Ô nhiễm do đun nấu; - Ô nhiễm do các nhà máy nhiệt điện; - Ô nhiễm do đốt các loại phế thải đô thị và sinh hoạt (rác thải). Các hoạt động giao thông vận tải của các loại xe cộ, tàu hỏa, máy bay, tàu thủy… cũng gây ảnh hưởng rất lớn đến ô nhiễm môi trường. Thông thường, các loại phương tiện này cũng sử dụng các loại nhiên liệu như xăng, đặc biệt là dầu FO, DO, mazut. Một vài hiện tại còn sử dụng than đá. Thành phần và tính chất của các chất gây ô nhiễm trong khói thải của các phương tiện cũng giống như trong các quá trình đốt các loại nhiên liệu tương tự như trên. Ngoài ra, tiếng ồn cũng là một vấn đề làm đau đầu các nhà quản lý và giám sát môi trường. Lượng khí thải sinh ra tùy thuộc vào chế độ vận hành, thí dụ lúc khởi động, chạy nhanh, chạy chậm, khi phanh. Bảng 1.5. Thành phần khí độc hại trong khói thải của động cơ ô tô. Thành phần khí độc hại (%) Chế độ làm việc của động cơ Chạy chậm Tăng tốc độ Ổn định Giảm tốc độ Etxang Diezen Etxang Diezen Etxang Diezen Etxang Diezen Khí CO 7,0 Vết 2,5 0,1 1,8 Vết 2,0 Vết Hydrocacbon 0,5 0,04 0,2 0,02 0,1 0,01 1,0 0,03 NO x (ppm) 30 60 1050 850 650 250 20 30 Aldehyde 30 10 20 20 10 10 300 30 Các chất độc hải thải ra khí quyển do đốt nhiên liệu ở các nhà máy nhiệt điện cũng tương tự như quá trình đốt nhiên liệu nói chung. Điểm khác biệt ở đây là lượng nhiên liệu tiêu thụ ở các trung tâm nhiệm điện thường rất lớn. Do đó lượng khói thải cũng như các chất độc hại thải vào môi trường hàng ngày là rất lớn. Khi xem xét vấn đề ô nhiễm không khí do đốt nhiên liệu, điều quan trọng là cần biết được tương quan của lượng chất ô nhiễm từ các nguồn thải khác nhau: nguồn đốt trong (động cơ) và nguồn đốt ngoài (lò nung, lò nhiệt điện). So sánh lượng phát thải độc hại của các nguồn đốt trong với nguồn đốt ngoài trong bảng dưới đây. Bảng 1.5. So sánh lượng phát thải độc hại do đốt nhiên liệu, kg/t nhiên liệu. Chất ô nhiễm Các nguồn đốt trong Các nguồn đốt ngoài Động cơ ôtô Động cơ điezen Nhiên liệu lỏng Than đá Nhiệt điện Sinh hoạt và công nghiệp Nhiệt điện Sinh hoạt và công nghiệp Cacbon oxit CO 395 9 0.005 0.025 0.25 25 Nhóm 1- Đ4 Nhiệt 6 Tiểu luận môn học Nito oxit NO x 20 33 14 140 10 4 Sunfu dioxit SO 2 1.55 6 20,8S p 20,8S p 19S p 19S p CH 24 20 0,42 0,26 0,1 5 Andehit và các hợp chất hữu cơ 1,4 6,1 0,08 0,25 0,0025 0,0025 Bụi khói 2* 16 1,3** 1-12** 8A p *** 2,8A p *** Ghi chú: - S p và A P lần lượt là thành phần lưu huỳnh và tro trong nhiên liệu tình theo phần trăm trọng lượng. - Khi lò được trang bị thiết bị lọc bụi thì lượng phát thải tro bụi bằng 1-10% đại lượng cho ở bảng 1.5. * Chỉ khoảng 20% của đại lượng này là chì trong xăng. ** Tro bụi trong nhiên liệu lỏng bao gồm cả sắt oxit và vanadi oxit. *** Tro bụi bao gồm các clorua và sunfat kim loại (Ca, Mn, Fe,…)- thành phần không cháy trong nhiên liệu. 2.2.2.2 Ô nhiễm không khí trong công nghiệp gang thép Trong công nghiệp sản xuất gang thép những chất ô nhiễm chủ yếu là: - Bụi với cỡ hạt rất khác nhau từ 10 đến 100µm. - Khói nâu gồm những hạt bụi oxit sắt rất mịn. - Khí SO 2 sản sinh ra từ thành phần lưu huỳnh có trong nhiên liệu và quặng. - Trong 1 số trường hợp có các khí cacbon oxit CO và các hợp chất chứa flo. 2.2.2.3 Ô nhiễm không khí trong luyện kim màu. Trong quá trình luyện kim màu- nung chảy quặng đồng, chì, kẽm… có tỏa nhiều khí SO 2 và CO 2 theo các phản ứng sau: - Nung quặng đồng: Cu 2 S + O2 = 2CU + SO2 2CuO + Cu2S = 4Cu + SO2 - Nung quặng kẽm: 2ZnS + 3O2 = 2 ZnO + 2SO2 2ZnO + C = 2Zn + CO2 Quá trình sản sinh SO 2 và CO 2 tương tự đối với các loại quặng kim loại khác. Khí thải từ lò luyện kim màu có chứa nhiều SO 2 cho nên trong nhiêu trường hợp người ta có thể tận dụng khí thải để điều chế axit sunfuric hoặc lưu huỳnh lỏng đơn chất. Có trường hợp cho axit sunfuric kết hợp với amoniac kết hợp với axit sunfuric để thu amoni sunfat làm phân bón hoặc axit sunfuric kết hợp với quặng photpho để chế tạo phân supephotphat; hoặc có thể thải vào khí quyển qua ống khói có độ cao lên tới 200m để tránh gây ảnh hưởng cho môi trường. Nhóm 1- Đ4 Nhiệt 7 Tiểu luận môn học 2.2.2.4 Ô nhiễm không khí trong công nghiệp sản xuất xi măng. Chất ô nhiễm chủ yếu trong công nghiệp sản xuất xi măng là bụi. Bụi thoát ra môi trường xung quanh từ các công đoạn sau đây: Bảng 1.7. Nồng độ bụi trong khí thải ở các thiết bị khác nhau của nhà máy xi măng. TT Thiết bị Không khí hoặc khí thải Bụi Thể tích, m 3 tc/kg Nhiệt độ, 0 C Nồng độ trong khí thải g/m 3 Bụi lơ lửng (<10μm) trong khí thải % 1 Sấy hình trống 0,8-2,0 70-150 30-90 20-70 2 Sấy nhanh với máy xúc 0,5-1,5 70-150 30-70 30-70 3 Nghiền kết hợp sấy 0,5-1,5 70-150 200-1000 20-50 4 Lò quay: Nung ầm Phun bùn Có thiết bị sấy bùn Nung khô với thiết bị trao đổi nhiệt 3,3-4,5 3,3-4,5 3,3-4,5 1,6-2,0 120-220 150-250 120-190 280-350 2,0-25,0 30-150 20-80 40-70 40-60 40-60 40-60 90-99 5 Lò đứng 2,0-3,5 50-190 2,0-8,0 15-30 6 Làm nguội trên ghi trong lò quay nung khô 1,2-1,8 200-350 0,7-10,0 0-10 7 Nghiền xi măng 0,2-1,0 70-120 50-250 20-50 2.2.2.5 Ô nhiễm không khí trong công nghiệp hóa chất. Công nghiệp hóa chất bao gồm rất nhiều loại nhà máy, sản xuất ra nhiều loại sản phẩm khác nhau và do đó về khía cạnh ô nhiễm không khí cũng có nhiều vấn đề chuyên môn riêng biệt, đa dạng. Sau đây chỉ giới hạn ở một số loại công nghiệp hóa học điển hình. a. Công nghiệp sản xuất axit sunfuric. Axit sunfuric H 2 SO 4 có thể được sản xuất từ lưu hùynh đơn chất (ví dụ như S thu được từ khí đốt thiên nhiên) hoặc từ sunfat sắt- quặng pirit FeS 2 . Phản ứng xảy ra như sau: - Từ lưu huỳnh: S + O 2 = SO 2 - Từ quặng pirit: 4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 Sunfua dioxit thu được từ quá trình nung đốt trên đây thường có hàm lượng khoảng 8- 44% được cho tiếp xúc với chất xúc tác ở nhiệt độ 450 o C để oxit hóa SO 2 , sản phẩm sau đó được hấp thụ bởi axit H 2 SO 4 loãng để đạt được độ đậm đặc yêu cầu. b. Công nghiệp sản xuất axit nitric Phương pháp điều chế axit nitric được áp dụng phổ biến nhất là đốt có xúc tác amoniac trong không khí. Chất ô nhiễm phát thải vào khí quyển là khí thải có chứa nhiều NO 2 với nồng độ thoát ra ở ống khói dao động trong khoảng 1500-3000 ppm. Công nghệ tiên tiến hiện nay cho phép hạ nồng độ phát thải khí NO x xuống còn 300ppm. Nhóm 1- Đ4 Nhiệt 8 Tiểu luận môn học 2.2.2.6 Công nghiệp sản xuất lưu huỳnh Lưu hùynh S được sản xuất trên cơ sở điện phân các muốn alclin (Kim loại kiềm: liti, natri, kali,…) trong dung dịch nước hoặc ở trạng thái nung chảy. Nguy cơ gây ô nhiễm không khí tương đối ít ngoại trừ trường hợp chế độ vận hạnh kém hiệu quả làm cho Cl 2 hoặc HCl không thu hồi hết và bị thải ra ống khói. 2.2.2.7 Công nghiệp sản xuất phân bón (phân đạm, phân supephotphat) Công nghiệp sản xuất phân bón gốc nito cũng gây ô nhiễm không khí tương tự như công nghiệp điều chế axit nitric. 2.2.2.8 Công nghiệp sản xuất giấy Chất ô nhiễm chủ yếu thoát ra từ công nghiệp sản xuất giấy là khí SO 2 , H 2 S và mùi hôi thối gây buồn nôn. Giấy là sản phẩm thu được bằng cách ép các lớp sợi xenlulozơ. Nguyên liệu làm giấy là gỗ. Dăm gỗ được ngâm và nấu dưới áp suất cao trong xút (NaOH) và natri sunfua (NaS). Kết quá thu được dung dịch bột giấy màu đen có chứa một lượng nhỏ chất H 2 S và các hợp chất sunfua hữu cơ tạo ra mùi hôi thối khó chịu. Ngoài ra khi hoàn nguyên dung dịch nấu bột giấy để tái sử dụng bằng cách cho bốc hơi, cặn bã được đôt trong các lò đặc biệt tạo thành tro natri sunfit Na 2 SO 3 và natri cacbonat Na 2 CO 3 . Trong quá trình này thoát ra nhiều khí H 2 S và các chất metylmercaptan CH 3 HS, đimetylmercaptan (CH 3 ) 2 S 2 có mùi rất khó chịu đặc trưng cho công nghiệp giấy. 2.2.2.9 Công nghiệp sản xuất đồ nhựa Các loại công nghiệp sản xuất gia công đồ nhựa là những nguồn ô nhiễm không lớn song rất đa dạng do sự khác nhau trong nguyên liệu sản xuất, máy móc thiết bị công nghệ. Khi rửa các loại thùng chứa, đồ đựn polime có thể làm bốc ra một số hơi, khí có mùi khó chịu gây dị ứng, nhất là đối với công nhân làm việc tại các công đoạn này. Công đoạn ép khuôn: để sản phẩm có chất lượng cao, người ta phải trộn vào nhựa polime nhiều phụ gia có tính độc hại cao đối với cơ thể con người ví dụ như các khoáng chất có gốc chìm cadimi. Hít thở hoặc tiếp xúc với loại vật liệu này rất nguy hiểm đối với sức khỏe. 2.2.2.10 Ô nhiễm không khí trong công nghiệp lọc dầu. Phần lớn nhiên liệu sử dụng trên thế giới là sản phẩm chế biến từ dầu mỏ. Dầu thô đó là hỗn hợp của các hydrocacbon lỏng có chứa 1-4% tạp chất, lưu huỳnh và nhiều hợp chất (kim loại) vô cơ khác. Khí thải vào khí quyển từ nhà máy lọc dầu chia làm 4 loại: - Hơi hydrocacbon rò rỉ từ các khe hở nắp đậy không kín của thiết bị, thùng chứa… - Khí thải từ các lò nung, bếp đun, vòi đốt sử dụng trong quá trình chưng cất, trong đó có chứa SO 2 do đốt các tạp chất có lưu huỳnh; - Khí có chứa các hợp chất của lưu huỳnh như H 2 S và SO 2 thoát ra từ các tầng của tháp chưng cất khi thải các hợp chất lưu huỳnh từ phần cất được. Ở nhiều nhà máy lọc dầu, người ta tận dụng khí thải ở công đoạn này để sản xuất lưu huỳnh hoặc điều chế axit sunfuric. - Bụi với thành phần cỡ hạt rất mịn thoát ra từ quá trình hoàn nguyên các chất xúc tác. Đây là chất ô nhiễm chủ yếu của nhà máy lọc dầu. Nhóm 1- Đ4 Nhiệt 9 Tiểu luận môn học 2.3 Chất ô nhiễm không khí. 2.3.1. Khái niệm về chất ô nhiễm: Như đã trình bày ở trên: 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 phát triển, sinh trưởng của động, thực vật, phá hủy vật liệu, làm giảm cảnh quan môi trường… đề là các chất ô nhiễm. Ví dụ các loại bụi, hơi khí độc, mùi hôi các chất ô nhiễm thải ra từ các nguồn ô nhiễm thường rất đa dạng, chúng tồn tại ở nhiều dạng khác nhau (dạng hạt, khí, hơi dung môi…), với các nồng độ khác nhau tùy hteo các quá trình công nghệ, việc sử dụng nguyên vật liệu, hóa chất, tình trạng máy móc thiết bị và tay nghề của công nhân… Có thể phân loại các chất ô nhiễm theo các cách sau đây. 2.3.2. Phân loại chất ô nhiễm. c. Dựa vào nguồn gốc sử dụng nguyên vật liệu. Theo cách phân loại này, các chất ô nhiễm được chia ra các loại sau đây: - Chất ô nhiễm từ quá trình đốt: khí thiên nhiên, dầu, củi, trấu, phục vụ cho các quá trình cung cấp nhiệt cho máy phát điện, nồi hơi, các quá trình sưởi ấm, sấy nóng hoặc các quá trình khác. - Các chất ô nhiễm sinh ra từ các quá trình công nghệ khác nhau: do sử dụng các loại nguyên liệu có sinh ra các chất ô nhiễm trong quá trình sản xuất hoăc sản phẩm của chúng là các chất dễ gây ô nhiễm môi trường. d. Dựa vào nguồn gốc phát sinh: Có thể chia chất ô nhiễm thành hai loại như sau: - Chất ô nhiễm sơ cấp: là các chất ô nhiễm được thải trực tiếp từ nguồn ô nhiễm. Ví dụ các chất SO x , NO x , bụi… thải ra từ các quá trình đốt nhiên liệu. - Chất ô nhiễm thứ cấp: là các chất ô nhiễm được tạo thành từ các chất ô nhiễm sơ cấo do các quá trình biến đổi hóa học trong khí quyển. Ví dụ: H 2 SO 4 sinh ra từ quá trình hấp thụ hơi nước trong khí quyển của SO x là chất ô nhiễm thứ cấp. e. Phân loại theo tính chất vật lý: Theo tính chất vật lý có thể phân ra các loại chất ô nhiễm không khí như sau: - Chất ô nhiễm không khí ở thể rắn: ví dụ các loại bụi. - Chất ô nhiễm không khí ở thể khí: ví dụ các loại hơi khí độc. - Chất ô nhiễm khôngkhí ở thể lỏng: ví dụ các loại hơi dung môi. 3. Ảnh hưởng của ô nhiễm không khí: 3.1 Ảnh hưởng của ô nhiễm không khí tới con người. Vấn đề ô nhiễm không khí gắn liền với hoạt động của con người. Mỗi người vừa là nạn nhân vừa là thủ phạm gây ô nhiễm không khí. Bầu không khí bị ô nhiễm gây ảnh hưởng tới sức khoẻ con người, làm thay đổi khí hậu, thời tiết, làm giảm chất lượng nước, làm chua đất, làm cạn kiệt thuỷ sản, làm giảm diện tích rừng, phá huỷ các công trình xây dựng và vật liệu, gây ăn mòn kim loại, làm giảm mỹ quan. Vì những tác hại nêu trên mà vấn đề ô nhiễm không khí không chỉ mang tính chất cục bộ mà là vấn đề có quy mô toàn cầu. Một số vấn đề ô nhiễm không khí được cả thế giới quan tâm là “Hiệu ứng nhà kính”, quá trình làm mỏng hay làm thủng tầng ôzôn và quá trình mưa axít. Ô nhiễm môi trường không khí là một vấn đề bức xúc đối với môi trường đô thị, khu công nghiệp và một số làng nghề ở nước ta. Ô nhiễm môi trường không khí có tác dụng xấu đối với sức khỏe con người, có ảnh hưởng xấu đến các hệ sinh thái và gây biến đổi khí hậu. Chính vì thế mà vấn đề tập trung nghiên cứu tìm ra những nguyên nhân, ảnh hưởng của các Nhóm 1- Đ4 Nhiệt 10 [...]... độ CO2 trong khí quyển vào khoảng 280ppm Công nghiệp và mức sống phát triển, nhu cầu năng lượng ngày càng cao thì nồng độ CO2 trong khí quyển càng tăng và đạt mức khoảng 350ppm ở giai đoạn hiện nay Hình 3.4 Sự thay đổi nồng độ CO2 và lượng phát thải CO2 qua các năm Nồng độ CO2 Đo trực tiếp Đo dựa vào lõi băng Phát thải CO2 Đốt nhiên liệu Tổng lượng phát thải Bảng 3.2 Lượng phát thải CO2 từ của các loại... độc và tiếng ốn không thể không kể đến các chất gây mùi hôi thối khó chiuk Thực chất các chất gây mùi đều là các loại hơi khí độc Các chất gây mùi đều phát sinh từ các quá trình thiên nhiên và hầu hết các hoạt động kinh tế xã hội Các chất gây mùi xuất hiện hầu hết mọi nơi do trực tiếp thải ra từ các nguồn và quá trình phát tán chất ô nhiễm trong khí quyển ♦ Khí SOx Khí axit SOx khi tiếp xúc với oxy và. .. thư phổi và bệnh tim Khi bị nhiễm chất ô nhiễm mạnh hoặc thời gian ô nhiễm kéo dài tuy với nồng độ thấp, chất nhầy bị bão hoà, chất ô nhiễm sẽ vào sâu trong hệ hô hấp và gây hại nhiều hơn Bụi mịn rất hại vì có thể vào sâu mang theo các chất độc gắn vào các bề mặt của phế quản hay phế bào Nhiễm khói thuốc lâu dài và các chất ô nhiễm khác như ozone, SO2, NO2 làm hủy hoại tiêm mao Do đó vi khuẩn và các... mắt giống như loại ô tiện vận tải, công nghiệp hóa nhiễm sinh ra từ quá trình quang hóa chất, đốt cháy chất thải công giữa nitro oxit và ozone nghiệp Acid Clohydric Sản phẩm phụ từ quá trình Hít vào gây ho, khó thở, gây loét hệ chế tạo các chất clorua hữa thống hô hấp phía trên, làm mờ giác cơ, đốt cháy than đá, đốt cháy mạc ổ mắt nhựa,… Nhóm 1- Đ4 Nhiệt 16 Tiểu luận môn học H2S Từ xác sinh vật thối... clo, các môi chất lạnh… VOCs nhạy cảm với các phản ứng quang hóa ở trong khí quyển kết hợp với NO x trong ánh sáng tạo nên các chất oxi hóa quang hóa bao gồm ozone O3 và PAN VOC + ánh sáng + NO2 + O2 → O3 + NO + CO2 + H2 - Nồng độ cao của hai chất này trong không khí có liên quan đến quá trình công nghiệp hóa và quá trình vận chuyển - Quá trình công nghiệp hóa và quá trình vận chuyển tạo ra những chất. .. số chất ô nhiễm phi sinh học lên cơ thể con người Bảng 3.9 Nguồn gốc và tác động của một số chất ô nhiễm phi sinh học Chất ô nhiễm Nguồn gốc Tác động Aldehyde Khí thải từ động cơ, từ đốt Kích thích mắt, da và hệ thống hô hấp cháy khí thải, đốt cháy nhiên bởi mùi đặc trưng liệu, phản ứng quang hóa Amoniac Công nghiệp hóa chất, luyện Phá hủy màng nhầy bảo vệ, hư hỏng than cốc, luyện kim, chăn mắt và. .. Đ4 Nhiệt 23 Tiểu luận môn học a b c Bước sóng (µm) Nhóm 1- Đ4 Nhiệt 24 Tiểu luận môn học Hình 3.2 (a) Phổ bức xạ của Mặt Trời và Trái Đất (b) Tổng hệ số bức xạ và hấp thụ của các chất khí nhà kính (c) Hệ số hấp thụ bức xạ của một số chất khí nhà kính phổ biến 1 Khí CO2 – Cacbon Dioxit: CO2 là chất khí đóng vai trò chính trong việc gây nên hiện tượng hiệu ứng nhà kính Ở thời kì tiền công nghiệp, nồng... mất khả năng đàn hồi và có thể bị rách, làm giảm diện tích cần thiết để O2 vào máu Bệnh nhân có thể chết vì suy tim hay nghẹt thở Bệnh khí thủng giết chết nhiều người nhiều hơn ung thư và các bệnh nan y khác 3.1.1.4 Ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của con người Chất độc da cam- dioxin và rất nhiều các chất ô nhiễm khác cũng gây ảnh hưởng rất lớn đến sự sinh trưởng và phát triển của con người,... Loại nhiên liệu Lượng Loại nhiên liệu phát thải (g/ 106 J) Khí thiên nhiên 50,3 LPG Propan 59,76 Nhiên liệu hàng không Nhiên liệu đốt trong 67,07 Dầu hỏa Dầu thô 69,22 Nhiên liệu dẩn xuất Gỗ 83,83 Than Nhóm 1- Đ4 Nhiệt Lượng phát thải (g/ 106 J) 59,76 65,78 68,36 81,26 88,13 25 Tiểu luận môn học Bảng 3.3 10 nước phát thải CO2 nhiều nhất, số liệu năm 2008 Lượng phát thải % toàn thế giới Nước (Nghìn tấn)... được sử dụng để làm môi chất lạnh trong các hệ thống máy lạnh, máy điều hòa không khí từ hơn 50 năm qua nhờ những tính chất nhiệt động học rất phù hợp và ổn định của chúng Trong công nghiệp, người ta còn sử dụng CFC để chế tạo chất xốp cứng làm vật liệu các nhiệt, làm chất tẩy rửa,… Hai chất CFC được sử dụng rộng rãi nhất trong kỹ thuật lạnh ngay từ thời kỳ đầu là CFC-11 (CCl3F) và CFC-12 (CCl2F2 Trong . thủng tầng ôzôn và quá trình mưa axít. Ô nhiễm môi trường không khí là một vấn đề bức xúc đối với môi trường đô thị, khu công nghiệp và một số làng nghề ở nước ta. Ô nhiễm môi trường không khí. hoặc có thể thải vào khí quyển qua ống khói có độ cao lên tới 200m để tránh gây ảnh hưởng cho môi trường. Nhóm 1- Đ4 Nhiệt 7 Tiểu luận môn học 2.2.2.4 Ô nhiễm không khí trong công nghiệp sản. lên men và bị phân hủy là môi trường tốt cho sự sinh sôi và hoạt động của vi sinh vật. Những hợp chất hữu cơ có gốc nitơ cũng là môi trường tốt để phát triển các loại vi khuẩn hiếu khí và kỵ