các phương pháp xử lí ô nhiễm không khí

Trình bày một cáh khái quát về thực trạng, tính cấp thiết của sự ô nhiễm môi trường không khí hiên nay

A MỞ ĐẦU

Hiện nay, ô nhiễm môi trường không khí đang là một vấn đề cấp bách

và quan trọng không chỉ của riêng một quốc gia mà còn là vấn đề của toànnhân loại Hàng năm con người khai thác và sử dụng hàng tỉ tấn than đá, dầu

mỏ, khí đốt và thải vào môi trường một khối lượng lớn các chất thải khácnhau như: chất thải sinh hoạt, chất thải từ các nhà máy và xí nghiệp làm chohàm lượng các loại khí độc hại tăng lên nhanh chóng

Theo thống kê cho thấy hàng năm con người thải ra môi trường tới:

và mỗi thập kỷ sẽ tăng 0,30°C.Theo các tài liệu khí hậu quốc tế, trong vònghơn 130 năm qua nhiệt độ Trái Đất tăng 0,40°C Tại hội nghị khí hậu tạiChâu Âu được tổ chức gần đây, các nhà khí hậu học trên thế giới đã đưa ra

dự báo rằng đến năm 2050 nhiệt độ của Trái Đất sẽ tăng thêm 1,5 – 4,50°Cnếu như con người không có biện pháp hữu hiệu để khắc phục hiện tượnghiệu ứng nhà kính Thế nhưng ô nhiễm môi trường nói chung và ô nhiễmkhông khí nói riêng chỉ tác động tới thiên nhiên mà nó còn ảnh hưởng trựctiếp đến sức khoẻ của con người

Ngày nay, công nghiệp hoá phát triển ngày càng mạnh mẽ, quátrình đô thị hoá càng được mở rộng thì nguồn thải gây ô nhiễm không khícàng nhiều, áp lực làm biến đổi chất lượng không khí theo chiều hướng xấucàng lớn.Yêu cầu bảo vệ môi trường không khí càng quan trọng

Trước những vấn đề nêu trên, việc kiểm soát ô nhiễm không khí càngtrở nên cấp thiết hơn.Vấn đề ô nhiễm không khí trở thành vấn đề phải nhanhchóng và sớm được giải quyết

Xuất phát từ những lý do trên dây, nhóm chúng em quyết định chọn

đề tài báo cáo của mình là “các phương pháp xử lí ô nhiễm không khí”nhằm:

- Trình bày một cáh khái quát về thực trạng, tính cấp thiết của sự ônhiễm môi trường không khí hiên nay Qua đó giúp mọi người hiểu rõ hơn

về thực trạng, nguyên nhân, tác hại của ô nhiễm môi trường không khí đốivới sự sống của nhân loại Để từ đó mọi người có ý thức hơn trong việc bảo

vệ môi trường không khí

- Đồng thời đưa ra một số kiến nghị , giải pháp nhằm làm giảm thiểu,

xử lý, khắc phục tình trạng ô nhiễm môi trường nói chung và ô nhiễm môitrường không khí nói riêng hiện nay

B NỘI DUNG

I Ô nhiễm môi trường không khí

1 Khái niệm: Ô nhiễm không khí là sự xuất hiện 1 hoặc nhiều chất có

nồng độ đủ lớn và thời gian tồn tại đủ dài làm biến đổi môi trưòng không khítheo hướng bất lợi cho sức khỏe con người , sự sinh trưởng và phát triển củađộng thực vật

2 Chất gây ô nhiễm môi trường không khí: Là những chất mà sự có

mặt của nó trong không khí gây ra những ảnh hưởng xấu đến sức khỏe conngười, sự sinh trưởng và phát triển của động thực vật…

+ Chất ô nhiễm sơ cấp: Là chất ô nhiễm xâm nhập trực tiếp vào môitrường từ nguồn phát sinh : SO2, CO2, CO, bụi …

+ Chất ô nhiễm thứ cấp: Là chất thâm nhập vào môi trường thông quaphản ứng giữa các chất ô nhiễm sơ cấp và phản ứng thông thường của khíquyển: so3 sinh ra từ SO2 + O2 ; H2SO4 sinh ra từ : SO2 + O2 + H2O…

3 Các dạng ô nhiễm môi trường không khí:

4 Các loại nguồn gây ô nhiễm không khí

a Nguồn tự nhiên:

- Núi lửa: Núi lửa phun ra những nham thạch nóng và nhiều khói bụigiàu sunfua, mêtan và những loại khí khác Không khí chứa bụi lan toả đi rất

xa vì nó được phun lên rất cao

- Cháy rừng: Các đám cháy rừng và đồng cỏ bởi các quá trình tự nhiênxảy ra do sấm chớp, cọ sát giữa thảm thực vật khô như tre, cỏ Các đám cháynày thường lan truyền rộng, phát thải nhiều bụi và khí

- Bão bụi gây nên do gió mạnh và bão, mưa bào mòn đất sa mạc, đấttrồng và gió thổi tung lên thành bụi Nước biển bốc hơi và cùng với sóngbiển tung bọt mang theo bụi muối lan truyền vào không khí

- Các quá trình phân huỷ, thối rữa xác động, thực vật tự nhiên cũngphát thải nhiều chất khí, các phản ứng hoá học giữa những khí tự nhiên hìnhthành các khí sunfua, nitrit, các loại muối v.v Các loại bụi, khí này đều gây

ô nhiễm không khí

b Nguồn nhân tạo: Nguồn gây ô nhiễm nhân tạo rất đa dạng, nhưng

chủ yếu là do hoạt động công nghiệp, đốt cháy nhiên liệu hoá thạch, hoạtđộng của các phương tiện giao thông và hoạt động sinh hoạt của conngười…

• Ô nhiễm do hoạt động sản xuất công nghiệp

Đây là nguồn gây ô nhiễm lớn nhất của con người Các quá trình gây

ô nhiễm là quá trình đốt các nhiên liệu hóa thạch: than đá, dầu, khí đốt tạora: CO2, CO, SO2, NOx…., các chất hữu cơ chưa cháy hết: muội than, bụi, quátrình thất thoát, rò rỉ trên dây truyền công nghệ, các quá trình vận chuyển cáchóa chất bay hơi, bụi

Đặc điểm: nguồn công nghiệp có nồng độ chất độc hại cao,thường tậptrung trong một không gian nhỏ Tùy thuộc vào quy trình công nghệ, quy mô

sản xuất và nhiên liệu sử dụng thì lượng chất độc hại và loại chất độc hại sẽkhác nhau.

Các ngành công nghiệp chủ yếu gây ô nhiễm không khí bao gồm:nhiệt điện; vật liệu xây dựng; hoá chất và phân bón; dệt và giấy; luyện kim;thực phẩm; Các xí nghiệp cơ khí; Các nhà máy thuộc ngành công nghiệpnhẹ;

• Ô nhiễm từ hoạt động giao thông vận tải:

Đây là nguồn gây ô nhiễm lớn đối với không khí đặc biệt ở khu đô thị

và khu đông dân cư Các quá trình tạo ra các khí gây ô nhiễm là quá trìnhđốt nhiên liệu động cơ: CO, CO2, SO2, NOx, Pb Các bụi đất đá cuốn theotrong quá trình di chuyển Nếu xét trên từng phương tiện thì nồng độ ônhiễm tương đối nhỏ nhưng nếu mật độ giao thông lớn và quy hoạch địahình, đường xá không tốt thì sẽ gây ô nhiễm nặng cho hai bên đường

• Ô nhiễm từ hoạt động sinh hoạt sinh hoạt của con người

Là nguồn gây ô nhiễm tương đối nhỏ, chủ yếu là các hoạt động đunnấu sử dụng nhiên liệu, đốt rác thải sinh hoạt nhưng đặc biệt gây ô nhiễmcục bộ trong một hộ gia đình hoặc vài hộ xung quanh Tác nhân gây ô nhiễmchủ yếu: CO, bụi…Ngoài ra hút thốc lá cũng là nguồn gây ô nhiễm môitrương không khí rất lớn Trong khói thuốc có hàn nghìn chất độc, và chấtgây ung thư không những cho người nghiện mà cho cả những người xungquanh

4 Tác hại của ô nhiễm môi trường không khí

• Đối với sức khỏe con người :

Không khí ô nhiễm có thể giết chết nhiều cơ thể sống trong đó có conngười Ô nhiễm không khí có thể gây những bệnh về đường hô hấp, bệnhtim mạch, viêm vùng họng, đau ngực, tức thở… Hiện nay, trên thế giới ônhiễm không khí gây ra xấp xỉ 14.000 cái chết mỗi ngày

• Đối với hệ sinh thái

Điôxít lưu huỳnh và các ôxít Nitơ có thể gây mưa axít làm giảm độ

pH của đất Đất bị ô nhiễm có thể trở nên cằn cỗi, không thích hợp cho câytrồng Điều này sẽ ảnh hưởng đến các cơ thể sống khác trong lưới thức ăn

Khói lẫn sương làm giảm ánh sáng mặt trời mà thực vật nhận được đểthực hiện quá trình quang hợp

Các loài xâm lấn có thể cạnh tranh chiếm môi trường sống và làmnguy hại cho các loài địa phương, từ đó làm giảm đa dạng sinh học

Khí CO2 sinh ra từ các nhà máy và các phương tiện qua lại còn làmtăng hiệu ứng nhà kính Trái Đất ngày một nóng dần lên Phá hủy dần cáckhu du lịch tự nhiên mà nó sẵn có

• Gây một số ảnh hưởng toàn cầu

+ Lắng đọng axít và mưa axít: Mưa axít là hiện tượng mưa mà nước

mưa có độ pH dưới 5,6 Đây là hậu quả của quá trình phát triển sản xuất conngười tiêu thụ nhiều than đá, dầu mỏ và các nhiên liệu tự nhiên khác Quátrình đốt sản sinh ra các khí độc hại như :lưu huỳnh đioxit (SO2) và nitơđioxit (NO2) Các khí này hòa tan với hơi nước trong không khí tạo thànhcác axit sunfuric (H2SO4) và axit nitric(HNO3) Khi trời mưa, các hạt axitnày tan lẫn vào nước mưa, làm độ pH của nước mưa giảm Nếu nước mưa

có độ pH dưới 5,6 được gọi là mưa axit Do có độ chua khá lớn, nước mưa

có thể hoà tan được một số bụi kim loại và ôxit kim loại có trong không khí

như ôxit chì, làm cho nước mưa trở nên độc hơn nữa đối với cây cối, vậtnuôi và con người Mưa axit ảnh hưởng xấu tới đất do nước mưa ngầmxuống đất làm tăng độ chua của đất, hoà tan các nguyên tố trong đất cầnthiết cho cây như canxi (Ca), magiê (Mg), làm suy thoái đất, cây cối kémphát triển Lá cây gặp mưa axit sẽ bị "cháy" lấm chấm, mầm sẽ chết khô,làm cho khả năng quang hợp của cây giảm, cho năng suất thấp Mưa axitcòn phá huỷ các vật liệu làm bằng kim loại như sắt, đồng, kẽm, làm giảmtuổi thọ các công trình xây dựng, làm lở loét bề mặt bằng đá của các côngtrình.

+ Hiệu ứng nhà kính: là hiện tượng nhiệt độ bề mặt trái đất được tạo

nên do sự cân bằng giữa năng lượng mặt trời đến bề mặt trái đất và nănglượng bức xạ của trái đất vào khoảng không gian giữa các hành tinh Nănglượng mặt trời chủ yếu là các tia sóng ngắn dễ dàng xuyên qua cửa sổ khíquyển Trong khi đó, bức xạ của trái đất với nhiệt độ bề mặt trung bình+16oC là sóng dài có năng lượng thấp, dễ dàng bị khí quyển giữ lại Các tácnhân gây ra sự hấp thụ bức xạ sóng dài trong khí quyển là khí CO2, bụi, hơinước, khí mêtan, khí CFC v.v

"Kết quả của sự của sự trao đổi không cân bằng về năng lượng giữa trái đấtvới không gian xung quanh, dẫn đến sự gia tăng nhiệt độ của khí quyển tráiđất Hiện tượng này diễn ra theo cơ chế tương tự như nhà kính trồng cây vàđược gọi là Hiệu ứng nhà kính"

Sự gia tăng tiêu thụ nhiên liệu hoá thạch của loài người đang làm chonồng độ khí CO2 của khí quyển tăng lên Sự gia tăng khí CO2 và các khí nhàkính khác trong khí quyển trái đất làm nhiệt độ trái đất tăng lên Theo tínhtoán của các nhà khoa học, khi nồng độ CO2 trong khí quyển tăng gấp đôi,thì nhiệt độ bề mặt trái đất tăng lên khoảng 3oC Các số liệu nghiên cứu chothấy nhiệt độ trái đất đã tăng 0,50 C trong khoảng thời gian từ năm 1885 đến

năm 1940 do thay đổi của nồng độ CO2 trong khí quyển từ 0,027% đến0,035% Dự báo, nếu không có biện pháp khắc phục hiệu ứng nhà kính,nhiệt độ trái đất sẽ tăng lên 1,5 - 4,50C vào năm 2050

Vai trò gây nên hiệu ứng nhà kính của các chất khí được xếp theo thứ

tự sau: CO2 => CFC => CH4 => O3 =>NO2 Sự gia tăng nhiệt độ trái đất dohiệu ứng nhà kính có tác động mạnh mẽ tới nhiều mặt của môi trường tráiđất

Nhiệt độ trái đất tăng sẽ làm tan băng và dâng cao mực nước biển.Như vậy, nhiều vùng sản xuất lương thực trù phú, các khu đông dân cư, cácđồng bằng lớn, nhiều đảo thấp sẽ bị chìm dưới nước biển

Sự nóng lên của trái đất làm thay đổi điều kiện sống bình thường của cácsinh vật trên trái đất Một số loài sinh vật thích nghi với điều kiện mới sẽthuận lợi phát triển Trong khi đó nhiều loài bị thu hẹp về diện tích hoặc bịtiêu diệt

Khí hậu trái đất sẽ bị biến đổi sâu sắc, các đới khí hậu có xu hướngthay đổi Toàn bộ điều kiện sống của tất cả các quốc gia bị xáo động Hoạtđộng sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp, thuỷ hải sản bị ảnh hưởng nghiêmtrọng

Nhiều loại bệnh tật mới đối với con người xuất hiện, các loại dịchbệnh lan tràn, sức khoẻ của con người bị suy giảm

+ Suy giảm và thủng tầng Ôzôn

Quá trình hình thành và phân hủy tầng ôzôn diễn ra đồng thời nên chutrình tồn tại của nó trong khí quyển rất ngắn Lượng ôzôn cao nhất ở tầngbình lưu ở độ cao 25 km, với nồng độ khoảng 5 – 10 ppm Tầng ôzôn bị suygiảm là do các khí thải vào bầu khí quyển có sự hiện diện của khí trơ Dướitác dụng của của tia hồng ngoại chúng phân ly thành các nguyên tử tự do.Các nguyên tử này sẽ tạo nên phản ứng với ôzôn và biến ôzôn thành oxy

Một số chất khác có khả năng tham gia vào các phản ứng phân hủy ôzônnhư: CO, CH4, NOx… và các hợp chất hữu cơ Như vậy, sự suy giảm tầngôzôn ở các cực của trái đất mà các nhà khoa học ghi nhận được là do cácchất sinh ra từ hoạt động của con người như CH4, NOx, HCL, Cl2…

Như chúng ta đã biết, tác dụng của tầng ôzôn là bảo vệ cho ọi sinh vậttránh khỏi tai họa do bức xạ của tia tử ngoại chiếu từ mặt trời xuống trái đấtcủa chúng ta Nếu như tầng ôzôn bị suy giảm thì nó sẽ gây ra thảm họa đốivới con người và mọi hệ sinh thái trên trái đất

II Một số biện pháp nhằm kiểm soát và giảm thiểu ô nhiễm môi trường không khí

1 BIỆN PHÁP CẢI TIẾN CÔNG NGHỆ

Biện pháp cải tiến công nghệ ngày nay được xem là có hiệu quả caonhất về kinh tế và kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu suất lao động, tăng năng suất

và giảm sự phát thải chất ô nhiễm môi trường Nội dung chủ y?u của côngviệc là:

- Cơ giới và tự động hoá các công đoạn phát sinh nhiều buị và hơi khíđộc Khi thay thế các công đoạn thủ công bằng cơ giới, diện toả chất ônhiễm sẽ hẹp hơn nên dễ dàng có thể khống chế nguồn toả chất ô nhiễm

- Thay thế nguyên, liệu nhiên liệu bằng các loại có ít chất độc hại nhưthay dầu F.O có hàm lượng lưu huỳnh cao bằng chất đốt gas

- Tái sử dụng khí thải đến chừng mực có thể được như dùng lại khítrong hệ thống vận chuyển khí ép; tận dụng khí thải nhà máy nhiệt điện đểsản xuất thạch cao CaCO3

- Làm kín các công đoạn, thiết bị phát sinh hơi khí độc để có thể kiểmsoát dễ dàng, không để bụi hơi khí độc lan tràn vào môi trường không khí

2 BIỆN PHÁP THẾT LẬP HỆ THỐNG THU BẮT TẠI NGUỒN

Khi thuật thông gió chống bụi và hơi khí độc: kỹ thuật thông gió làmôn khoa học và kỹ thuật về tổ chức trao đôi và xử lí không khí nhằm tạođược môi trường không khí như mong muốn

2.1 Hệ thống thông gió chung

Thông gió chung là một khái niệm rất rộng chỉ sự cấp không khí vào

và hút không khí ra khỏi một khu vực, một không gian nhất định có thể làmột ph ̣òng, một phân xưởng hoặc một khối nhà

Hệ thống thông gió chung có thể là hệ thống thông gió cơ khí khinguồn lực cho các khối không khí lưu chuyển là quạt gió hoặc hệ thốngthông gió tự nhiên khi tận dụng các nguồn lực tự nhiên như nhiệt, sức gió đểlưu chuyển các khối không khí

Thông gió chung có tác dụng hoà lõang các chất gây ô nhiễm do việccấp không khí sạch từ bên ngoài hoà trộn với không khí bị ô nhiễm bêntrong nhà nhằm mục đích kiểm soát các chất có khả năng ảnh hưởng đến sứckhoẻ con người, có nguy cơ gây cháy nổ hoặc gây mùi như nhiệt, bụi, cácloại hơi và khí Thông gió chung chỉ áp dụng khi lượng chất ô nhiễm phátsinh không quá lớn trải trên diện rộng, vị trí thao tác của người lao động phảicách đủ xa nguồn ô nhiễm hoặc nồng độ chất ô nhiễm mà nguời lao độngtiếp xúc phải thấp hơn tiêu chuẩn cho phép, mức độ độc hạii của chất ônhiễm phải thấp, sự lan toả của các chất ô nhiễm phải tương đối đồng đều

Lưu lượng thông gió hòa loãng được xác định trên cơ sở đảm bảogiảm được các chất độc hại phát sinh (nhiệt thừa, bụi, hơi kh? độc) xuốngdưới mức cho phép

Đối với nhà dân dụng, các công trình công cộng hoặc một số phân xưởngkhông có các nguồn ô nhiễm đáng kể, có thể sử dụng khái niệm “Bội số traođổi không khí” để tính toán lưu lượng trao đổi không khí Hệ số này được

xác định bằng tỷ lệ giữa lưu lượng không khí trao đổi và thể tích nhà cầnthông gió Thông qua hệ số trao đổi không khí này, có thể dễ dàng xác địnhđược lưu lượng không khí cần hút ra, hoặc thổi vào, hoặc kết hợp cả hút ra

và thổi vào khu vực

Các hệ thông thông gió cơ khí chung thường có lưu lượng rất lớn nênhay dùng các loại quạtt hút hay thổi hướng trục

Thông gió tự nhiên là sự trao đổi không khí từ trong ra ngoài và từngoài vào trong nhà khi có sự chênh lệch áp suất giữa bên trong và bênngoài do tác dụng của sự chênh lệch nhiệt độ hoặc của gió lên các mặt tường

và mái nhà Thông gió tự nhiên có ý nghĩa đối với việc thông gió cho cáckhông gian lớn các phân xưởng có nguồn nhiệt lớn, nhưng nó cũng có nhiềuhạn chế do không đảm bảo được lượng trao đổi không khí cần thiết và liêntục

Các hệ thống thông gió chung chỉ thường được dùng chống nóng chonhà xưởng, thải nhiệt thừa ra khỏi nhà Đôi khi cũng được dùng cho nhàxưởng toả ít bụi và ít độc trên diện rộng

2.2 Hệ thống thông gió cục bộ

Khi nguồn gây ô nhiễm ít, rất tập trung và lượng phát sinh tuơng đốilớn; hoặc khi phân xưởng rộng lớn, số người làm việc ít th́ì việc tổ chứcthông gió cục bộ sẽ có hiệu quả và kinh tế hơn Hầu hết các hệ thông thônggió cục bộ là hệ thống thông gió cơ khí( có khi dùng quạt gió)

Sơ đồ hệ thống hút chất gây ô nhiễm

2.2.1 Hệ thống hút bụi cục bộ

Đây là những hệ thống hút cơ khí,, thu gom bụi ngay tại nguồn phátsinh, có xử lí (hoặc không xử lí) trước khi thải ra môi trường bên ngoài.Một hệ thống thông gió hút bụi cục bộ tốt thường bao gồm các chụp thu bắtcác bụi tại nguồn toả bụi ra như máy nghiền, sàng, mài, trộn, trên các đầubăng tải, gầu tải ; Hệ thống đường ống dẫn bằng tôn, thi?t b? lọc bụi vàquạt hút

Hệ thống thông gió hút bụi cục bộ tốt phải có hiệu quả thu bắt bụicao, làm giảm nồng độ bụi tại chỗ làm việc Hiệu quả thu bắt bụi có ý nghĩaquyết định tới việc bảo vệ sức khỏe người lao động

Hệ thống thông gió hút bụi cục bộ tốt còn phải có hiệu quả lọc sạchbụi trong không khí cao trước khi thải ra ngoài trời

2.2.2 Hệ thống hút hơi khí độc cục bộ

Tương tự như hệ thống hút bụ cục bộ, đây là những hệ thống hút cơkhí, thu gom hơi khí độc ngay tại nguồn phát sinh, có xử lý (hoặc không xửlý) trước khi thải ra môi trường bên ngoài

Một hệ thống thông gió hút hơi khí độc cục bộ tốt cũng bao gồm cácchụp thu bắt hơi khí độc các tại nguồn tỏa ra như máy trộn, bể mạ, máy chiếtchai…; Hệ thống dường ống dẫn có thể bằng tôn hay INOX, thiết bị lọc hơikhí độc và quạt hút

Hệ thống thông gió hút hơi khí độc cục bộ tốt còn phải có hiệu quả lọcsạch hơi khí độc cao, ngăn chặn triệt để hơi khí độc tràn lan vào môi trườnglao động, làm giảm hơi khí độc tại chỗ làm việc xuống dưới mức cho phép

Hệ thống thông gió hút hơi khí độc cục bộ tốt còn phải có hiệu quả lọcsạch hơi khí độc trong không khí hút cao trước khi thải ra ngoài trời

2.2.3 Vài lưu ý chung cho hệ thống hút cục bộ

Tố chức hút bắt các chất ô nhiễm tốt, ngay tại nguồn phát sinh không

để chúng lan tỏa rộng là biện pháp cơ bản để ngăn chặn sự lan tỏa chất ônhiễm, ngăn chặn sự tiếp xúc giữa chất ô nhiễm và người lao động và tạođiều kiện thuận lợi cho quá trình lọc sạch

Để thu bắt chất ô nhiễm tốt có hiệu quả cao, cần đảm bảo các nguyêntắc sau đây:

• Càng chụp kín nguồn tỏa chất ô nhiễm càng tốt

• Miệng hút càng gần nguồn tỏa chất ô nhiễm càng tốt

• Vận tốc hút bắt phải lớn để hút được hết các chất ô nhiễm phát ra.

• Không khí chứa chất ô nhiễm đi vào chụp hút không được đi qua

vùng thở của người thao tác

Cơ cấu bắt là các dạng chụp hút, tủ hút, khe hút bề mặt, bàn làm việc

có gắn miệng hút trước mặt hay dưới gầm… Tùy vào các tính chất hóa lýcủa các chất ô nhiễm, phương thức phát sinh, tổng lượng phát sinh các yếu

tố kinh tế - xã hội cụ thể mà các nhà kỹ thuật lựa chọn cơ cấu bắt, thiết bị xử

lý và quạt vận chuyển phù hợp

Hiệu quả lọc chất ô nhiễm là đánh giá về khả năng tách lọc chất ônhiễm ra khỏi dòng không khi nhằm trả lại sự trong lành cho không khítrước khi thải vào môi trường Do vậy, hiệu quả lọc chất ô nhiễm có ý nghĩaquan trọng tới việc bảo vệ môi trường chung cho toàn cộng động và hệ sinhthái Nồng độ chất ô nhiêm trong khí thải phải dưới mức cho phép và chiềucao ống thải phải cao hơn mái nhà tối thiểu 0,7 lần chiều cao nhà Chắc chắnnhất là phải kiểm tra nồng độ chất ô nhiễm do ống thải gây ra cho vùng lâncận dưới hướng gió theo mô hình toán GAUSS do các nhà chuyên môn tiếnhành

3 NHỮNG BIỆN PHÁP LỌC BỤI KHÍ THẢI

3.1 Các thông số của bụi

• Kích thước hạt bụi

Trong không khí, bụi tồn tại dưới dạng một tập hợp số các hạt rắn cókích thước khác nhau cùng khuếch tán trong không khí Duy chỉ có các loạibụi có nguồn gốc từ hơi ngưng tụ lại sẽ cho loại bụi có kích thước thuầnnhất

Tùy thuộc vào kích thước và trọng lương riêng, hạt bụi có thể tồn tại lâuhay mau trong không khí Kích thước hạt bụi được xác định bằng kính hiển

vi, bằng thiết bị sàng lưới, sàng khí động trên máy Ba - Cô, lắng trong dungmôi theo phương pháp Pi - Pet…

Thông số đánh giá kích thước bụi: đường kính là đường kính của hạtbụi mà trọng lượng các hạt bụi lớn hơn và nhỏ hơn là bằng nhau Và độ lệchquân phương trung bình lgσ của hàm phân bố các hạt bụi

• Trọng lượng riêng các hạt bụi:

Phụ thuộc vào bản chất hóa học mà mỗi loại bụi có trọng lượng riêngkhác nhau Cần phải phân biệt:

Trọng lượng riêng đặc là trọng lượng riêng của khối vật liệu đặc Trọng lượng riêng xốp của tập hợp các hạt bụi lắng là tỷ số của trọnglượng khối bụi với thể tích khối bụi lắng

• Khối các thông số khác

+ Độ ẩm ướt

+ Hình dạng hạt bụi

+ Độ dẫn điện

3.2 Các loại thiết bị lắng bụi

Thiết bị lắng bụi là các loại thiết bị mà trong nó, hạt bụi tách ra khỏidòng không khí do tác dụng của một trường lực nào đó như: lực trọng lượng,lực ly tâm, lực quán tính, trường tĩnh điện…

trên toàn mặt cắt ngang Thông thường tốc độ dòng khí không vượt quá0,3m/s trên toàn mặt cắt ngang Điều kiện để 1 hạt bụi lắng trong buồng bụilà:

L >

u - tốc độ dòng khí trong buồng lắng

v - tốc độ treo của hạt bụi

H - chiều cao khoảng lắng trong buồng

L - chiều dài khoảng lắng trong buồng

Để giảm bớt kích thướcbuồng lắng người ta có thể chia buồng lắngthành nhiều ngăn theo phương ngang để giảm chiều cao tính toán H

Buồng lắng bụi có hiệu suất thấp, chỉ thu được các hạt bụi lớn nênthường chỉ dùng để thu lại phế liệu như cát, phôi bào, mùn cưa…

3.2.2 Lắng trong trường lực ly tâm (Lọc xoáy)

Lực ly tâm là lực phát sinh khi vật thể tham gia vào một chuyển độngquay Lực ly tâm có xu hướng đẩy vật thể đi ra xa tâm quay Độ lớn của lực

ly tâm tỉ lệ thuận với trọng lượng vật thể và tốc độ quay quanh trục của vậtthể

(hinh ve)

Người ta lợi dụng nguyên lý này để chế tạo ra thiết bị Cyclon lắngbụi Cấu tạo Cyclon như sau: Cyclon là thiết bị hình trụ tròn có miệng dẫnkhí vào ở phía trên Không khí vào cyclon sẽ chảy xoáy theo đường xoắn ốc

dọc bề mặt trong của vỏ hình trụ Xuống tới phần phễu, dòng khí sẽ chuyểnđộng ngược lên trên theo đường xoắn ốc và qua ống tâm thoát ra ngoài Hạt bụi trong dòng không khí chảy xoáy sẽ bị cuốn theo dòng khí vàochuyển động xoáy Lực ly tâm gây tác động làm hạt bụi sẽ rời xa tâm quay

và tiến về vỏ ngoài cyclon Đồng thời, hạt bụi sẽ chịu tác động của sức cảnkhông khí theo chiều ngược với hướng chuyển động, kết quả là hạt bụi dịchchuyển dần về vỏ ngoài của cyclon, va chạm với nó, sẽ mất động năng và rơixuống phễu thu Ở đó, hạt bụi đi qua thiết bị xả đi ra ngoài

Giải các phương trình toán về chuyển động của hạt bụi đơn lẻ trongcyclon, người

ta có được các công thức tính sau:

Đường kính hạt bụi nhỏ nhất thu lại trong cyclon là

n- số vòng quay của hạt bụi trong cyclon

và - trọng lượng riêng của bụi và không khí (kg/m3)

R1- Bán kính ống tâm (m.)R2- Bán kính phần hình trụ của cyclone (m)

Các công thức trên chỉ có tính lý thuyết, cho tới nay vẫn không có đủcác công thức chỉ rõ mối liên hệ lý thuyết đủ để tính hết các kích thước cấutạo nên Cyclon Vì thế, trong thực tế, người ta không thiết kế cyclon theo lýthuyết mà tính chọn cyclon theo các loại cyclon chuẩn đã được chế tạo, thửnghiệm và đo đạc các thông số cần thiết Các loạiCyclon của Liên Xô thiết

kế thử nghiệm có tốc độ khí trên cửa vào từ 15 25 m/s, và thường được dùnglọc bụi có đường kính d = 6 ÷ 10 µm với hiệu suất 75 ÷ 85% và lọc bụi cóđường kính d >20 µm với hiệu suất 92 ÷ 95% Các loại Cyclon thường cóđường kính phần hình trụ D = 400; 500; 630 và 800 mm Các kích thướchình học khác của cyclon tỷlệ với đường kính phần hình trụ D Đường đặctuyến làm việc của Cyclon có dạng đường thẳng trên biểu đồ có thang chiatheo hàm logarit biểu thị quan hệ giữa lưu lượng và trở lực của dòng khí quaCyclon Cyclon thường làm việc trong khoảng trở lực 140 ÷ 170 kg/m2với vận tốc tối ưu cho mỗi loại cyclon

Bảng: Vận tốc trung bình trên mặt cắt ngang phần hình trụ của vài loại cyclon

• Chú ý: V- (vận tốc trung bình quy ước) được tính theo đường kính

thân hình trụ của cyclone

Các nghiên cứu cho thấy các Cyclon đường kính càng lớn thì hiệu quảcàng giảm thấp vì nhiều lý do Vì thế người ta đã thiết kế các loại cyclon tiêu

chuẩn đường kính 250 mm và ghép nhiều cyclon làm việc song song để lọclượng khí thải lớn Khi này hiệu suất lọc hạt bụi ≤ 5 µm đạt tới 85 ÷ 90%.Các loại cyclon này thường có cánh xoắn ở miệng vào với góc nghiêng25~30o Đường kính ống tâm d=158133 mm vận tốc trung bình trong mắtcắt ngang v = 3,54,75 m/s.

Cyclon màng nước: Một trong những khuyết điểm của cyclon là dovận tốc xoáy trong thiết bị lớn nên dễ gây ra hiện tượng cuốn trở lại vàodòng không khí các hạt hụi đã lắng trên thành thiết bị Vì vậy , trên mặttrong thành thiết bị Cyclon màng nước, người ta tạo ra một lớp màng nướcchảy để cuốn theo các hạt bụi lắng, ngăn không cho chúng bị cuốn vào dòngkhí Cyclon màng nước có khả năng lọc sạch 90% các hạt có kích thước1,5µm

Cấu tạo loại Cyclon thường có cửa cho khívà bụi vào ở phía dưới vàthoát ra ở cửa phía trên thân hình trụ, với phương tiếp tuyến với mặt trongthân hình trụ Trước cửa ra có bố trí các vòi phun nước vào mặt trong thànhthiết bị tạo màng nước chảy từ trên xuống Lượng nước tiêu hao làm ướtthành thiết bị trong khoảng 0,1 ÷ 0,2 lít/m3 khí Lượng nước này thườngđược lắng sơ bộ và dùng tuần hoàn, định kỳ xả qua hệ thống xử lý nước Cyclon màng nước thường được dùng với vận tốc dòng khí ở cửa vào

Vv = 1625 m/s và vận tốc trung bình quy ước V = 4.57m/s Chiều dài thânhình trụ H = 55,2 D (Thậm chí tới 10D)

3.3 Các loại thiết bị lọc bụi

Lọc bụi là đưa dòng không khí lẫn bụi đi xuyên qua lớp vật liệu lọc,các hạt bụi sẽ bị giữ lại trong lớp vật liệu lọc, không khí sạch đi qua lớp vậtliệu lọc và được thải rangoài

3.3.1 Lọc bằng vật liệu có lỗ rỗng

Loại thiết bị này thường được làm thành các block và khi sử dụngphải ghép song song nhiều block với nhau để có được diện tích cần thiết.Mỗi block là một hình hộp chữ nhật, dày khoảng 100 mm, hai mặt được lợplưới kim loại Bên trong, giữa 2 lớp lưới người ta nhồi đầy lớp vật liệu xốpnhư khâu rỗng, hạt nhựa, sợi cước hay phoi nhôm… các loại vật liệu nàyđược tẩm dầu để tăng độ bám dính các hạt bụi

Các khe hở trong lớp vật liệu sẽ tạo ra lối đi quanh co cho dòng khí.Khí thải dễ dàng đi qua lớp lọc còn các hạt bụi do có

quán tính lớn nên va chạm với bề mặt vật liệu thấm dầu nên bị giữ lại Cácvật liệu càng nhỏ thì kích thước khe càng bé và trở lực cho dòng khí đi quacàng lớn, lỗ xốp càng mau bị bít lại do bụi

Khi sử dụng 1 thời gian, sức cản của lớp lọc tăng cao nên phải thaybằng block khác.Vật liệu lọc có thể lấy ra rửa sạch, tẩm dầu và sử dụng lại.Hiệu lọc sạch của lớp khâu kim loại 13 x 13 x 1 mm là 99% Tải trọngkhông khí trong khoảng 4.000 ~ 5000 m/h Loại thiết bị này dùng để lọc bụitrong không khí nhiệt độ không cao và nồng độ không lớn

Để lọc khí nóng va nồng độ bụi cao, người ta dùng thiết bị lọc bằngcác khâu sứ và có phun nước làm ướt liên tục Bụi bị màng nước trên cáckhâu sứ thu lại sẽ chảy theo nước xuống thùng chứa Qua lắng lọc sơ bộ,nước được phun trở lại vào thiết bị lọc Hàng ngày xả bỏ nước phun vào hệthống xử lí nơớc thải và thay nước mới Cấu tạo thiết bị giống như tháp đệm

3.3.2 Lọc bụi bằng vải lọc

Nguyên lí lọc bụi của vải như sau: cho không khí lẫn bụi đi qua mộttấm vải lọc, ban đầu các hạt bụi lớn hơn khe giữa các sợi vải sẽ bị giữ lạitrên bề mặt vải theo nguyên lí rây,các hạt nhỏ hơn bám dính trên bề mặt sợivải lọc do va chạm, lực hấp dẫn và lực hút tĩnh điện, dần dần lớp bụi thu

được dày lên tạo thành lớp màng trợ lọc, lớp màng này giữ đơợc cả các hạtbụi có kích thước rất nhỏ Hiệu quả lọc đạt tới 99,8% và lọc được các hạt rấtnhỏ là nhờ có lớp trợ lọc Sau một khoảng thời gian lớp bụi sẽ rất dày làmsức cản của màng lọc quá lớn, ta phải ngưng cho khí thải đi qua và tiến hànhloại bỏ lớp bụi bám trên mặt vải Thao tác này được gọi là hoàn nguyên khảnăng lọc.

Vải lọc có thể là vải dệt hay vải không dệt, hay hỗn hợp cả hai loại

Nó thường được làm bằng sợi tổng hợp để ít bị ngấm hơi ẩm và bền chắc.Chiều dày vải lọc càng cao thì hiệu quả lọc càng lớn

Loại vải thường dùng các loại sợi có độ xe thấp, đường kính sợi lớn,dệt với chỉ số cao theo kiểu dệt đơn Chiều dày tấm vải thường trong khoảng0,3mm.Trọng lượng khoảng 300 ~ 500g/m2

Loại vải không dệt thường làm từ sợi len hay bông thô Người ta trảisợi thành các màng mỏng và đưa qua máy định hình để tạo ra các tấm vảithô có chiều dày 3 ~ 5mm

Loại vải hỗn hợp là loại vải dệt, sau đó được xử lí mặt bằng keo haysợi bông mềm là loại vải nhập ngoại thông dụng hiện nay Chúng có chiềudày 1,2 ~ 5 mm

Sơ đồ nguyên lí của thiết bị lọc bụi túi vải tròn làm bằng rung rũ

Vải lọc thường được may thành túi lọc hình tròn đường kínhD=125~250 mm hay lớn hơn và có chiều dài 1,5 đến 2m.Cũng có khi maythành hình hộp chữ nhật có chiều rộng b = 20 ~ 60mm; dài 1 = 0,6 ~ 2m.Trong một thiết bị có thể có hàng chục tới hàng trăm túi lọc

Với túi lọc tr ̣òn - dài, người ta thường may kín một đầu túi, đầu kia đểtrống Khi làm việc, đầu để trống được liên kết với cổ dẫn khí lọc vào túitrên mặt sàng phân cách của buồng lọc bụi Khi cho không khí trước khi lọc

đi vào trong túi qua cổ d ̣òng khí đi xuyên qua túi vải ra khoang khí sạch và

thoát ra ngoài.Chiều đi này sẽ làm túi vải tự căng ra thành bề mặt lọc hìnhtrụ tr ̣òn Với sơ đồ này, miệng túi nối với mặt sàng thường được quay xuốngphía dưới để tháo bụi ra khỏi túi khi làm sạch mặt vải.

Khi cho không khí đi theo chiều từ bên ngoài vào bên trong túi, trongtúi phải có khung căng túi làm từ kim loại để túi không bi xẹp lại khi làmviệc.Với sơ đồ này, miệng túi nối với mặt sàng thơờng được quay lên phíatrên

Với túi lọc hình hộp chữ nhật, chỉ có một sơ đồ là cho không khí đi từbên ngoài vào bên trong túi, và bên trong túi buộc phải có khung căng túivải Khoảng cách giữa các túi chọn từ 30 ~ 100 mm

Việc hoàn nguyên bề mặt lọc có thể tiến hành sau khi ngưng chokhông khí đi qua thiét bị và làm sạch bụi trên mặt vải bằng 2 cách:

- Rung rũ bằng cơ khí nhờ một cơ cấu đặc biệt

- Thổi ngược lại bằng khí nén hay không khí sạch

Vì có đặc điểm là chu kì làm việc gián đoạn xen kẽ với chu kì hoànnguyên nên thiết bị này bao giờ cũng có hai hay nhiều ngăn (hay nhiều blocktrong cùng một ngăn) để có thể ngừng làm việc từng ngăn (hay từng block)

mà rũ bụi Tải trọng không khí của vải lọc thông thường là 150~200m/h.Trở lực của thiết bị khoảng 120~150kg/m2 Chu kì rũ bụi là 2~3 h

Sơ đồ thiết bị lọc bụi bằng túi vải tròn thổi bụi bằng khí nén

Tính toán sơ bộ thiêt bị như sau:

Tổng diện tích túi lọc bụi yêu cầu: F=Q/(150~180) (m2)

Diện tích của một túi: Túi tròn f=π x d x l (m2)

Túi hộp chữ nhật f=2 x (a+b) x l (m2)

Số túi trong một ngăn lọc: n = F/f (lấy tròn) (túi).Với: Q - Lưu lượng khí thải cần lọc

D - Đường kính túi lọc hình trụ tròn (m)

a,b,l - Chiều rộng,chiều dày và chiêu dài túi hộp chỡ nhật (m)

3.4 Lắng trong từ trường tĩnh điện

Nguyên lí làm viêc của thiêt bị như sau: khi cho dòng không khí lẫnbụi đi qua điện trường một chiều đủ mạnh, chất khí sẽ bị ion hoá bám vào bềmặt hạt bụi làm bề mặt hạt bụi nhiễm điện Do tác dụng của lực điện trường,