Giáo trình kỹ thuật xử lý khí thải word

Chất ơ nhiễm - Bên cạnh các thành phần chính của khơng khí, bất kỳ một chất nào ở dạng rắn, lỏng, khí được thải vào khơng khí với nồng độ vừa đủ gây ảnh hưởng tới sức khỏe con người, gây

LỜI NĨI ĐẦU

Ôâ nhiễm không khí, tiếng ồn và kỹ thuật xử lý là giáo trình được biên soạn dựa trênsự tổng hợp và chọn lọc của các tài liệu: Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải tập 1,2,3 ( TrầnNgọc Chấn); Điều hòa không khí ( Võ Chí Chính) và nhiều giáo trình nước ngoài khác, cùngvới những kinh nghiệm thực tế Vì thế giáo trình này rất phù hợp cho các kỹ sư trong việctính toán cũng như thuyết minh một đồ án kỹ thuật

Giáo trình môn học Ô nhiễm không khí, tiếng ồn và kỹ thuật xử lý được biên soạndành cho sinh viên ngành Môi trường và cũng là tài liệu tham khảo cho các sinh viên ngànhCông nghệ sinh học và Cơ khí Do đặc thù môn học này có 3 tín chỉ Tác giả không có thamvọng giới thiệu thật đầy đủ và chi tiết, mục đích giáo trình này nhằm hướng đến cho sinh viênngành Môi trường có thể ứng dụng những lý thuyết đã học vận dụng ngay được vào thực tế

Ngoài những phần lý thuyết, bài giảng còn đưa ra những mô hình thực tế trong chuyênngành nhằm giúp sinh viên dễ hiểu hơn

Trong thời gian biên soạn, tác giả chân thành cảm ơn sự giúp đở của Ts Phạm TiếnDũng, PGS-TS Hồng Hải Vý và TS Nguyễn Văn Thành

Do kiến thức và thời gian có hạn, tài liệu tham khảo rất hiếm cho nên giáo trình khôngtránh những thiếu sót Rất mong sự đóng góp chân thành của các bạn đồng nghiệp và sinhviên

Tác giả

Th.s Phan Tuấn Triều 091.57.58.062

CHƯƠNG 1

KHÍ QUYỂN & Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

1.1 ĐẶC ĐIỂM VÀ CẤU TRÚC CỦA KHÍ QUYỂN.

- Khí quyển là lớp không khí trên bề mặt trái đất, không có giới hạn

- Khối lượng của khí quyển: 5 x 1015tấn, 99% khối lượng ở lớp dưới 30 km

- Có khoảng 50 hợp chất hoá học

- Dựa vào biến thiên nhiệt độ theo chiều cao  khí quyển được chia thành các tầng:

1.1.1 TẦNG ĐỐI LƯU (TROPOSPHERE)

- Từ 0 - 15 km, chiếm 70% khối lượng

- Đặc trưng bằng sự giảm nhiệt độ theo chiều cao (6,40C/km)

- Trên lớp đối lưu là lớp chuyển tiếp: nhiệt độ không đổi theo chiều cao (-550C)

1.1.2 TẦNG BÌNH LƯU (STATOSPHERE)

- Từ 15 – 50km, tăng nhiệt độ từ -56 đến -20 C

- Có hai điểm khác biệt chính là:

+ Nồng độ hơi nước tại tầng bình lưu thấp hơn tầng đối lưu từ 1000 đến 10.000lần (khoảng 2-3 ppm)

+ Nồng độ ôzôn (10 ppm) cao hơn 1.000 lần so với ở mực nước biển

1.1.3 TẦNG TRUNG GIAN (MESOSPHERE)

Từ 50 –85 km, nhiệt độ từ -2 đến – 920C Tầng này ngăn cách với tầng bình lưubằng lớp tạm dừng, nhiệt độ giảm theo chiều cao

1.1.4 TẦNG NHIỆT (THERMOSPHERE)

Tầng này còn được gọi là tầng ion, ở độ cao từ 85 –100km, nhiệt độ từ –92 đến

12000C

2

1.4.5 TẦNG NGOÀI HAY TẦNG ĐIỆN LY (EXOSPHERE).

Tầng này bao quanh trái đất ở độ cao trên 800km Nhiệt độ tầng này tăngnhanh tới khoảng 17000C Tầng này có mặt các ion ôxy o+, heli he+, hydro h+

1.2 THÀNH PHẦN KHÔNG KHÍ SẠCH – KHÔ.

Bảng 1.1 Thành phần khơng khí sạch khơCông thức Thành phần (ppm) Thời gian lưu ở tầng đối lưu (năm)

-1.3 Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

1.3.1 Ý NGHĨA CỦA KHÔNG KHÍ

Bảng 1.2 Nhu cầu không khí với con ngườiTRẠNG THÁI LÍT/PHÚT LÍT/NGÀY KG/NGÀY

NGHỈ NGƠILAO ĐỘNG NHẸLAO ĐỘNG NẶNG

7,42843

10.60040.40062.000

124569

1.3.2 Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

1.3.2.1 Sự ô nhiễm không khí

- Sự hiện diện trong khí quyển một hay nhiều chất ơ nhiễm như bụi, khĩi, khí, chất bayhơi…làm thay đổi thành phần khơng khí sạch cĩ tác hại tới sức khỏe cộng đồng, cĩ nguy

cơ gây tác hại tới động thực vật, vật liệu

- Hoặc ơ nhiễm khơng khí là sự hiện diện trong khí quyển những chất khơng mong muốn

ở nồng độ cĩ thể tạo ra các ảnh hưởng cĩ hại Những chất khơng mong muốn này cĩ thểgây tác hại tới sức khỏe con người, động thực vật, tài sản và cĩ thể gây ra các mùi khĩchịu…

1.3.2.2 Chất ơ nhiễm

- Bên cạnh các thành phần chính của khơng khí, bất kỳ một chất nào ở dạng rắn, lỏng, khí

được thải vào khơng khí với nồng độ vừa đủ gây ảnh hưởng tới sức khỏe con người, gâyảnh hưởng xấu đến sự sinh trưởng, phát triển của động, thực vật, phá hủy vật liệu, làmgiảm cảnh quang mơi trường được gọi là chất ơ nhiễm

- Chất ơ nhiễm khơng khí bao gồm bụi, khĩi, sương mù, khĩi thuốc lá, hơi nước, khí đốt

và nhiều hợp chất của chúng Sự hiện diện trong khí quyển một hay nhiều chất ơ nhiễmnhư bụi, khĩi, khí,chất bay hơi… làm thay đổi thành phần khơng khí sạch cĩ tác hại tớisức khỏe cộng đồng, cĩ nguy cơ gây tác hại tới động thực vật, vật liệu

1.3.3 QUÁ TRÌNH Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ.

NGUỒN THẢI  CHẤT Ô NHIỄM  VÀO KHÍ QUYỂN  NGUỒN TIẾP NHẬN

4

- Nguồn gây ô nhiễm gồm các nguồn di động (tàu thuyền, ô tô, xe gắn máy, máy bay)và cố định (ống khói nhà máy, lò đốt chất thải) thải ra các chất ô nhiễm.

- Khí quyển là môi trường trung gian để vận chuyển, pha loãng, chuyển hóa chất ônhiễm

- Nguồn tiếp nhận chất ô nhiễm là con người, động thực vật, vật liệu

1.4 PHÂN LOẠI CÁC CHẤT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

1.4.1 THEO NGUỒN GỐC PHÁT SINH – ĐỘC TÍNH

Bảng 1.3 Phân loại các chất gây ô nhiễm không khíLoại Chất gây ô nhiễm sơ cấp Chất gây ô nhiễm thứ cấpHợp chất chứa lưu huỳnh SO2, H2S SO3,H2SO4, MeSO4,Hợp chất chứa nitơ NO, NH3 NO2, HNO3

Hợp chất chứa các bon C1 - C5 Các andehyde, xetôn, axit hữucơ Các oxit các bon CO, CO2 không

Hợp chất halogen HF, HCl không

1.4.2 DỰA VÀO TRẠNG THÁI VẬT LÝ

- Dựa vào trạng thái vật lý các chất ô nhiễm được chia thành 3 nhóm:

+ Dạng khí: SO2 , NO, H2S, NH3, CO, NO2, SO3

+ Dạng hơi (lỏng) như hơi dung môi hữu cơ, hơi axit

+ Dạng rắn: các hạt như bụi, khói, thường có kích thước từ 0,1 đến 100 mm.Ngoài ra còn phải kể tới:

- Ô nhiễm vật lý: nhiệt độ, độ ồn, rung, ánh sáng, độ ẩm, tốc độ gió , ô nhiễm chấtphóng xạ

- Vi sinh vật: vi trùng, vi rút, nấm mốc…

1.4.3 CÁCH BIỂU THỊ NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT ÔNKK

mg/m3; mg/l; mg/m3, g/m3 ; ppm(phần triệu thể tích); ppb, % (V)

- Quan hệ giữa ppm và mg/m3

Ở 25 0C và 1 atm (1,0133 bars)

mg/m3 = ppm x (M /24.45)

Ở 0 0C và 1 atm (1,0133 bars)

mg/m3 = ppm x (M /22.4)

M là trọng lượng phân tử của chất khí

- Hiệu chỉnh nồng độ các chất trong khí thải

- Nồng độ chuẩn theo ôxy

Pn = Pđođược x (21 – n)/(21 – y)

trong đó : Pn = nồng độ đã hiệu chuẩn theo n% O2 (n = 3,5,7,9,11…)

y = nồng độ O2 đo được trong khí thải

- Nồng độ chuẩn theo 12% CO2

p12 = pm x 12/[CO2]m

P12 = nồng độ chất ô nhiễm ở 12% CO2

Pm = nồng độ đo được trong điều kiện lấy mẫu

[CO2]m = CO2 đo được khi thu mẫu

1.5 TIÊU CHUẨN CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ

STT Số hiệu tiêu chuẩn Tên tiêu chuẩn

TCVN 5937-2005 Chất lượng không khí - Tiêu chuẩn chất lượng khôngkhí xung quanhTCVN 5938-2005 Chất lượng không khí - Nồng độ tối đa cho phép củamột số chất độc hại trong không khí xung quanhTCVN 5939-2005 Chất lượng không khí - Tiêu chuẩn khí thải côngnghiệp đối với bụi và các chất vô cơ

6

TCVN 5940-2005 Chất lượng không khí - Tiêu chuẩn khí thải côngnghiệp đối với các chất hữu cơTiêu Chuẩn Của Bộ Y Tế, Aùp Dụng Cho Môi Trường Làm Việc - Tiêu Chuẩn ChấtLượng Môi Trường Không Khí Trong Khu Vực Sản Xuất (Số 3733/2002/Qđ-Byt)

1.6 LỊCH SỬ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

Địa điểm, thời gian Hoàn cảnh Ô nhiễm Tác hại

Thung lũng Meuse

(Bỉ), 12.1930 Mùa đông, sương mù,thung lũng, yên tĩnh

Bụi, SOx, COSương axit sunfuric

Nhói ngực

60 người chếtDonora (Hoa Kỳ),

11.1948

Mùa đông, sương mù,lòng chảo

Bụi, SOx, COSương axit sunfuric

Nhói ngực

22 người chết

LosAngeles (Hoa

Kỳ) mùa hè 1951

Mùa hè , yên tĩnh, lòng

chảo

NOx,các chấtoxihóa, hydrocacbon

400 người chết.Ngứa mắt dữ dội

Luân Đôn (Anh),

12.1952

Mùa đông, sương mù,lòng chảo, không gió

Bụi, SOx, COSương axit sunfuric

4000 người chết.Bệnh nhân bị nhói

ngực

Luân Đôn (Anh),

12.1962 Mùa đông, sương mù,lòng chảo, không gió

Bụi, SOx, COSương axit sunfuric

Bệnh nhân bị nhóingực tăng cao

Tokyo (Nhật Bản)

7.1970 Mùa hè, yên tĩnh

NOx,các chấtoxihóa, hydrocacbon

Bệnh nhân bị ngứamắt dữ dội tăng cao11.540 ngườiBhopal (Aán Độ)1984 Liên Hiệp Sản XuấtPhân Bón Khí Methyl isocyanat

khoảng 2 triệungười bị nhiễm độc,

5 nghìn người chết

1.7 NGUỒN GỐC GÂY Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

1.7.1 CĂN CỨ VÀO NGUỒN PHÁT SINH

1.7.1.1 NGUỒN TỰ NHIÊN

- Ô nhiễm do hoạt động của núi lửa: hoạt động của núi lửa phun ra một lượng khổnglồ các chất ô nhiễm như tro bụi, khí SOx NOx, có tác hại nặng nề và lâu dài tới môitrường

- Ô nhiễm do cháy rừng: cháy rừng do các nguyên nhân tự nhiện cũng như các hoạtđộng thiếu ý thức của con người, chất ô nhiễm như khói, bụi, khí SOx NOx, CO, THC

- Ô nhiễm do bão cát: hiện tượng bão cát thường xảy ra ở những vùng đất trơ và khôkhông có lớp phủ thực vật ngoài việc gây ra ô nhiễm bụi, nó còn làm giảm tầm nhìn

- Ô nhiễm do đại dương: Do quá trình bốc hơi nước biển có kéo theo một lượng muối(chủ yếu là NaCl) bị gió đưa vào đất liền không khí có nồng độ muối cao sẽ có táchại tới vật liệu kim loại

- Ô nhiễm do phân hủy các chất hữu cơ trong tự nhiên: Do quá trình lên men các chấthữu cơ khu vực bãi rác, đầm lầy sẽ tạo ra các khí như metan (CH4), các hợp chất gâymùi hôi thối như hợp chất nitơ (ammoniac – NH3), hợp chất lưu huỳnh ( hydrosunfua –

H2S, mecaptan) và thậm chí có cả các vi sinh vật

1.7.1.2 CÁC NGUỒN NHÂN TẠO

Nguồn ô nhiễm do hoạt động của con người tạo nên bao gồm:

1 Ô nhiễm do sản xuất công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp: ví dụ các nhà máy sảnxuất hóa chất, sản xuất giấy, luyện kim loại, nhà máy nhiệt điện (sử dụng các nhiênliệu than, dầu …)

2 Hoạt động nông nghiệp: sử dụng phân bón, phun thuốc trừ sâu diệt cỏ

3 Dịch vụ thương mại: chợ buôn bán

4 Sinh hoạt: nấu nướng phục vụ sinh hoạt hàng này của con người (gia đình, côngsở…)

5 Vui chơi, giải trí: khu du lịch, sân bóng … Các nguồn trên có thể coi là các nguồn cốđịnh

Tùy vào các nguồn gây ô nhiễm mà trong quá trình hoạt động thải vào môitrường các tác nhân ô nhiễm không khí khác nhau về thành phần cũng như khối lượng

1.7.2 DỰA VÀO TÍNH CHẤT HOẠT ĐỘNG

Dựa vào tính chất hoạt động có thể chia thành 4 nhóm chính:

8

- Ô nhiễm do quá trình hoạt động sản xuất : công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, nôngnghiệp.

- 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 quá trình tự nhiên: bão, núi lửa, do sự phân hủy tự nhiên các chất hữu cơgây mùi hôi thối bụi phấn hoa

1.7.3 DỰA VÀO ĐẶC TÍNH HÌNH HỌC

- Điểm ô nhiễm : ống khói nhà máy

- Đường ô nhiễm: đường giao thông

- Vùng ô nhiễm: khu công nghiệp, khu tập trung các cơ sở sản xuất

1.7.4 DỰA VÀO TÍNH CHẤT KHUẾCH TÁN

- Nguồn thải thấp: gồm nguồn mặt, nguồn đường, nguồn điểm (ống khói nằm dướivùng bóng rợp khí động)

- Nguồn thải cao: ống khói nằm trên vùng bóng rợp khí động

Bảng 1.4 Các nguồn thải ra các chất ô nhiễm đặc trưng

Ngành sản xuất Các chất ô nhiễm đặc trưngNhà máy nhiệt điện, lò nung,

nồi hơi đốt bằng nhiên liệu

Bụi, SOX, NOX, COX,hydrocacbon aldehyt

Chế biến thực phẩm Sản xuất nước đá

Chế biến hạt điều

Bụi, mùiOàn, NH3 (nếu dùng gasammoniac)Bụi, mùi hôi, các phenolThuốc lá Bụi, mùi hôi, nicôtinDệt, nhuộm Bụi, hợp chất hữu cơGiấy Bụi, mùi hôiSản xuất hóa chất

Axit sunfuric SOX

Superphotphat

Amoniăc

Keo, sơn, vecni

Xà bông, bột giặt

Sành sứ, thuỷ tinh, vật liệu

xây dựng Bụi, THC, CO

X , SOX , NOX ,HF

Luyện kim, lò đúc Bụi, SO2 , COX , NOX ,

Nhựa, cao su, chất dẻo Bụi, mùi hôi, d.môi h.cơ, SO2

Thuốc trừ sâu Bụi, mùi hôi, dung môi hữucơ, TBVTV

Thuộc da sunlfua, mecaptan, amoniac)Mùi hôi (do các hợp chất

Bao bì Mùi hôi, d.môi h.cơ, bụi

Khí thải giao thông Bụi, chì, NOX , SOX , COX ,

hợp chất hữu cơ

Khí thải do đốt phục vụ sinh

hoạt Bụi, THC, COX , SOX , NOX

CHƯƠNG 2

ẢNH HƯỞNG CỦA Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

10

Các chất ô nhiễm phát xuất từ nhiều nguồn khác khau; ô nhiễm không khí rấtkhó phân tích vì chất ô nhiễm thay đổi nhiều do điều kiện thời tiết và địa hình; nhiềuchất còn phản ứng với nhau tạo ra chất mới rất độc

=> ảnh hưởng đến môi trường đa dạng và phong phú

2.1 ẢNH HƯỞNG CỦA Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ ĐỐI VỚI CON NGƯỜI

2.1.1 TÁC HẠI CỦA BỤI

- Thành phần hĩa học, thời gian tiếp xúc là các yếu tố ảnh hýởng đến các cơ quan nộitạng

- Mức độ bụi trong bộ máy hơ hấp phụ thuộc vào kích thước, hình dạng, mật độ hạt bụi và

cá nhân từng người

- Bụi vào phổi gây kích thích cơ học, xơ hĩa phổi dẫn đến các bệnh về hơ hấp như khĩthở, ho và khạc đờm, ho ra máu, đau ngực

- TCVN 2005 qui định bụi tổng cộng trong khơng khí xung quanh 0,5 mg/m3

- Bụi đất đá khơng gây ra các phản ứng phụ: tính trõ, khơng cĩ tính gây độc Kích thướclớn (bụi thơ), nặng, ít cĩ khả năng đi vào phế nang phổi, ít ảnh hưởng đến sức khỏe

- Bụi than: thành phần chủ yếu là hydrocacbon đa vịng (VD: 3,4-benzenpyrene), cĩ độctính cao, cĩ khả năng gây ung thư, phần lớn bụi than cĩ kích thước lớn hơn 5 micromet bịcác dịch nhầy ở các tuyến phế quản và các lơng giữ lại Chỉ cĩ các hạt bụi cĩ kích thướcnhỏ hơn 5 mm vào được phế nang

- SO2, NOX là chất kích thích, khi tiếp xúc với niêm mạc ẩm ướt tạo thành axít (HNO3,

H2SO3, H2SO4) Các chất khí trên vào cơ thể qua đường hơ hấp hoặc hịa tan vào nước bọtrồi vào đường tiêu hố, sau đĩ phân tán vào máu tuần hồn

- Kết hợp với bụi => bụi lơ lửng cĩ tính axít, kích thước < 2-3µm sẽ vào tới phế nang, bịđại thực bào phá hủy hoặc đưa đến hệ thống bạch huyết

- SO2 nhiễm độc qua da làm giảm dự trữ kiềm trong máu, đào thải amoniac ra nước tiểu

và kiềm ra nước bọt

- Độc tính chung của SO2 thể hiện ở rối loạn chuyển hĩa protein và đường, thiếu vitamin

B và C, ức chế enzym oxydaza

12

- Giới hạn phát hiện thấy bằng mũi SO2 từ 8 - 13 mg/m3

- Giới hạn gây độc tính của SO2 là 20 - 30 mg/m3, giới hạn gây kích thích hô hấp, ho là50mg/m3

- Giới hạn gây nguy hiểm sau khi hít thở 30 - 60 phút là từ 130 đến 260mg/m3

- Giới hạn gây tử vong nhanh (30’ – 1h) là 1.000-1.300mg/m3

- Tiêu chuẩn cho phép của Bộ Y Tế Việt Nam đối với SO2, SO3, NO2 týõng ứng là 0,5;0,3 và 0,085 mg/m3 (nồng độ tối đa 1 lần nhiễm)

2.1.4 TÁC HẠI CỦA CO

- Ôxít cacbon (CO) kết hợp với hemoglobin (Hb) trong máu thành hợp chất bền vững làcacboxy hemoglobin (HbCO) làm cho máu giảm khả năng vận chuyển ôxy dẫn đến thiếuôxy trong máu rồi thiếu ôxy ở các tổ chức

- Mối liên quan giữa nồng độ CO và triệu chứng nhiễm độc tóm tắt dưới đây:

2.1.5 AMONIAC (NH 3 )

- NH3 không ăn mòn thép, nhôm; tan trong nước gây ăn mòn kim loại màu: kẽm, đồng vàcác hợp kim của đồng NH3 tạo với không khí một hỗn hợp có nồng độ trong khoảng từ

16 đến 25% thể tích sẽ gây nổ

- NH3 là khí độc có khả năng kích thích mạnh lên mũi, miệng và hệ thống hô hấp

- Ngưỡng chịu đựng đối với NH3 là 20 - 40 mg/m3

- Tiếp xúc với NH3 với nồng độ 100 mg/m3 trong khoảng thời gian ngắn sẽ không để lạihậu quả lâu dài

- Tiếp xúc với NH3 ở nồng độ 1.500 - 2.000 mg/m3 trong thời gian 30’ sẽ nguy hiểm đốivới tính mạng

- Phát hiện dễ dàng nhờ vào mùi đặc trưng

- Xâm nhập vào cơ thể qua phổi, H2S bị oxy hoá => sunfat, các hợp chất có độc tính thấp.Không tích lũy trong cơ thể Khoảng 6% lượng khí hấp thụ sẽ được thải ra ngoài qua khíthở ra, phần còn lại sau khi chuyển hóa được bài tiết qua nước tiểu

- Ở nồng độ thấp, H2S có kích thích lên mắt và đường hô hấp

- Hít thở lượng lớn hỗn hợp khí H2S, mercaptan, ammoniac gây thiếu oxy đột ngột, cóthể dẫn đến tử vong do ngạt

- Dấu hiệu nhiễm độc cấp tính: buồn nôn, rối loạn tiêu hóa, tiêu chảy, mũi họng khô và cómùi hôi, mắt có biểu hiện phù mi, viêm kết mạc nhãn cầu, tiết dịch mủ và giảm thị lực

- Sunfua được tạo thành xâm nhập hệ tuần hoàn tác động đến các vùng cảm giác - mạch,vùng sinh phản xạ của các thần kinh động mạch cảnh

- Thường xuyên tiếp xúc với H2S ở nồng độ dưới mức gây độc cấp tính có thể gây nhiễmđộc mãn tính Các triệu chứng có thể là: suy nhược, rối loạn hệ thần kinh, hệ tiêu hóa, tínhkhí thất thường, khó tập trung, mất ngủ, viêm phế quản mãn tính

2.1.7 TÁC HẠI CỦA HYDROCACBON

- Hơi dầu có chứa các chất hydrocacbon nhẹ như metan, propan, butan, sunfua hydro

- Giới hạn nhiễm độc của các khí như sau:

- Tiêu chuẩn của Bộ Y Tế Việt Nam năm 1977 qui định tại nơi lao động: dầu xăng nhiênliệu là 100mg/m3, dầu hỏa là 300mg/m3 TCVN 5938-2005 qui định nồng độ xăng dầutrong không khí xung quanh tối đa trong 1 giờ là 5mg/m3.

- Nồng độ hơi xăng, dầu từ 45% (thể tích) trở lên sẽ gây ngạt thở do thiếu ôxy Triệuchứng nhiễm độc như say, co giật, ngạt, viêm phổi, áp xe phổi

- Dầu xăng ở nồng độ trên 40.000 mg/m3 có thể bị tai biến cấp tính với các triệu chứngnhư tức ngực, chóng mặt, rối loạn giác quan, tâm thần, nhức đầu, buồn nôn, ở nồng độtrên 60.000 mg/m3 sẽ xuất hiện các cơn co giật, rối loạn tim và hô hấp, thậm chí gây tửvong

- Người nhạy cảm xăng dầu: tác động trực tiếp lên da (ghẻ, ban đỏ, eczema, bệnh nốt dầu,ung thư da)

- Các hydrocacbon mạch thẳng như dung môi naphta; các hydrocacbon mạch vòng nhưcyclohexan; các hydrocacbon mạch vòng thơm như benzen, toluen, xylen; các dẫn xuấtcủa hydrocacbon như cyclohexanol, butanol, axeton, etyl acetat, butyl acetat, metyletylxeton (MEK) và các dẫn xuất halogen

- Các hợp chất hữu cơ bay hơi (THC): Dưới ánh sáng mặt trời, các THC với NOx tạothành ozon hoặc những chất oxy hóa mạnh khác Các chất này có hại tới sức khỏe (rốiloạn hô hấp, đau đầu, nhức mắt), gây hại cho cây cối và vật liệu

2.1.8 TÁC HẠI CỦA FORMALDEHYDE

- Formaldehyde với nồng độ thấp kích thích da, mắt, đường hô hấp, ở liều cao có tác độngtoàn thân, gây ngủ

- Nhiễm theo đường tiêu hoá với liều lượng cao hơn 200mg/ngày sẽ gây nôn, choángváng

- Người bị nhiễm độc mãn tính có tổn thương rất đặc trưng ở móng tay: móng tay màunâu, mềm ra, dễ gẫy, viêm nhiễm ở xung quanh móng rồi mưng mủ

- Nồng độ tối đa cho phép của hơi formaldehyde trong không khí là 0,012mg/m3 (TCVN5938-1995), trong khí thải là 6 mg/m3

- Tổ chức Y tế Thế giới: nồng độ giới hạn formandehyde là 100 mg/m3 trong không khívới thời gian trung bình 30phút

2.2 ẢNH HƯỞNG CỦA Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ ĐỐI VỚI ĐỘNG THỰC VẬT

- Ô nhiễm không khí gây ảnh hưởng tai hại cho tất cả sinh vật

- Thực vật rất nhạy cảm đối với ô nhiễm không khí

- SO2, NO2, ozon, fluor, chì gây hại trực tiếp cho thực vật khi đi vào khí khổng, làm hưhại hệ thống giảm thoát nước và giảm khả năng kháng bệnh

- Ngăn cản sự quang hợp và tăng trưởng của thực vật; giảm sự hấp thu thức ăn, làm lávàng và rụng sớm

- Đa số cây ăn quả rất nhạy đối với HF Khi tiếp xúc với nồng độ HF lớn hơn 0,002 mg/

m3 thì lá cây bị cháy đốm, rụng lá

- Mưa acid còn tác động gián tiếp lên thực vật và làm cây thiếu thức ăn như Ca và giếtchết các vi sinh vật đất Nó làm ion Al được giải phóng vào nước làm hại rễ cây (lônghút) và làm giảm hấp thu thức ăn và nước

- Ðối với động vật, nhất là vật nuôi, thì fluor gây nhiều tai họa hơn cả Chúng bị nhiễmđộc do hít trực tiếp và qua chuỗi thức ăn

2.3 ẢNH HƯỞNG ĐỐI VỚI TÀI SẢN

- Làm han gỉ kim loại

- Ăn mòn bêtông

- Mài mòn, phân huỷ chất sõn trên bề mặt sản phẩm

- Làm mất màu, hư hại tranh

- Làm giảm độ bền dẻo, mất màu sợi vải

- Giảm độ bền của giấy, cao su, thuộc da

2.4 PHÚ DƯỠNG NGUỒN NƯỚC VÀ ĐẤT

2.4.1 KHÁI NIỆM

Phú dưỡng hóa xuất phát từ Hy lạp có nghĩa là “thừa dinh dưỡng”, dùng để mô tảhiện tượng các ao hồ, hồ chứa nước có bùng nổ và phát triển rong tảo, cuối cùng có thểdẫn đến suy giảm nghiêm trọng chất lượng môi trừơng nước Hiện tượng phú dưỡng làhiện tượng đáng quan tâm nhất là đối với ao hồ, trong môi trường nước, làm cho rong tảophát triển mạnh tạo nên ô nhiễm nguồn nước

2.4.2 NGUYÊN NHÂN

Các chất oxít Nitơ (NO, N2O, NO5… viết tắt là NOx) xuất hiện trong khí quyển quaquá trình đốt nhiên liệu ở nhiệt độ cao Trong khí quyển các oxit nitơ sẽ chuyển hóa thànhnitrat rồi theo nước mưa xuống đất Nitrat nằm trên mặt đất theo nước mưa xuống đất vàtheo nước mưa chảy tràn hay vào cống thóat nước để vào môi trường nước Các chất tẩyrửa dùng trong sinh hoạt là nguồn cung cấp phospho chính cho nước thải Hai chất nitơ vàphospho thường là nguyên nhân chính trong việc gây ra hiện tượng phú dưỡng làm bùng

nổ sự phát triển thực vật

Phospho là 1 trong những nguồn dinh dưỡng cung cấp cho các thực vật dưới nước,gây ô nhiễm và góp phần thúc đẩy hiện tượng phú dưỡng ở các ao hồ làm rong tảo pháttriển.Nước giàu chất dinh dưỡng là cho thực vật quang hợp và phát triển mạnh, sinh ra 1

16

lượng sinh khối lớn Khi chúng chết đi thì tích tụ lại ở đáy hồ, phân hủy từng phần tiếptục giải phĩng các chất dinh dưỡng như CO2, phospho, nitơ, calci Nếu hồ khơng sâu lắm,lồi thực vật cĩ rễ ở đáy bắt đầu phát triển làm tăng quá trình tích tụ các chất rắn, saucùng đầm lầy được hình thành và phát triển thành rừng

2.5 ẢNH HƯỞNG TOÀN CẦU CỦA Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

- Mưa axit

- Hiệu ứng nhà kính

- Sự suy giảm tầng ôzôn

- Biến đổi nhiệt độ

CHƯƠNG 3

ĐO ĐẠC Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ VÀ TÍNH TỐN LƯỢNG

PHÁT THẢI

3.1 CÁC KỸ THUẬT GIÁM SÁT

- Phương pháp giám sát chất lượng không khí xung quanh

- Giám sát nguồn thải

3.2 MỤC TIÊU CỦA ĐO ĐẠC

- Đo đạc để đánh giá chất lượng khơng khí ở một khu vực nào đĩ

- Đo đạc để đánh giá tác động của nguồn thải lên chất lượng khơng khí xung quanh

- Đánh giá phản ứng của cơ thể (hoặc của hệ sinh học) khi tiếp xúc với chất ONKK

- Theo dõi xu hướng biến đổi chất lượng khơng khí, phục vụ dự báo chất lượng mơitrường

- Phục cho cơng tác qui hoạch mơi trường

- Tính tốn phát thải, tải lượng…

3.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐẠC

Phương pháp ngẫu nhiên và liên tục

- Các nhân tố cần xem xét khi lấy mẫu:

+ Vị trí đặt thiết bị

+ Khoảng thời gian lấy mẫu

+ Kích thước mẫu

+ Tốc độ lấy mẫu

- Các bước chuẩn bị lấy mẫu:

+ Thiết bị lấy mẫu

+ Hố chất, vật lưu giữ mẫu

18

MÔ HÌNH THIẾT BỊ THU MẪU BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ

3.4 TÍNH TOÁN TẢI LƯỢNG KHÔNG KHÍ

Có thể xác định thành phần và tải lượng chất ô trong sản xuất công nghiệp bằng cách:

- Căn cứ vào phản ứng hóa học, cân bằng vật chất;

- Đo đạc trực tiếp;

- Dựa vào hệ số ô nhiễm không khí (Emission Factor)

CHƯƠNG 4

SỰ PHÁT TÁN CHẤT THẢI VÀO KHÍ QUYỂN

4.1 SỰ BIẾN ĐỔI CỦA CÁC CHẤT TRONG KHÍ QUYỂN

- Chất ô nhiễm sau khi thoát ra khỏi nguồn thải đi vào khí quyển ở tầng xáo trộn ( vàitrăm mét tới 2000m)

- Trong quá trình vận chuyển trong khí quyển (quá trình phát tán các chất ô nhiễmtrong khí quyển), các chất ô nhiễm có thể bị biến đổi về lượng hoặc cũng có thểchuyển thành các chất khác là do các quá trình: pha loãng, sa lắng (sa lắng khô và salắng ướt), các chất phản ứng với nhau

- Quá trình pha loãng: chất ô nhiễm bị pha loãng bởi không khí sạch

- Quá trình sa lắng:

+ Sa lắng khô: là quá trình thanh lọc bằng cách hấp thu các chất ở bề mặt tráiđất nhờ thảm thực vật, hòa tan các chất trong nước mặt (sông , hồ, ao, nước biển)

+ Sa lắng ướt: là thanh lọc nhờ mưa hoặc thanh lọc trong mây

CÁC PHẢN ỨNG TRONG KHÍ QUYỂN

- Phản ứng hóa học thông thường:

+ Phản ứng kết hợp

+ Phản ứng trao đổi

+ Phản ứng oxi hóa-khử…

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

- Phản ứng quang hóa trong khí quyển

4.2 PHÁT TÁN KHÍ THẢI VÀO KHÍ QUYỂN

- Mức độ ô nhiễm không khí tầng sát mặt đất xác định bằng sự phân bố nhiệt độ củacác chất theo không gian và thời gian Mà nó lại phụ thuộc vào quá trình phát tán củacác chất ô nhiễm trong khí quyển

- Sự phát tán chất ô nhiễm không khí vào khí quyển là quá trình vật lý rất phức tạp,phụ thuộc vào các điều kiện sau:

20

+ Các hiện tượng biến đổi chất trong khí quyển (như thành phần, tính chất vàđặc tính của chính chất thải)

+ Điều kiện thời tiết, khí hậu: hướng gió, vận tốc gió, nhiệt độ, độ ẩm, mưa, cácchỉ số trạng thái của khí quyển)

+ Yếu tố địa hình: địa hình bằng phẳng, gồ ghề, miền núi, đồng bằng, thànhphố, nông thôn… có ý nghĩa lớn

+ Chiều cao ống khói, hình dạng và kích thước miệng ống khói; vận tốc dòngkhí thải ở miệng ống khói, tải lượng thải, nhiệt độ khí thải…

Dự báo trạng thái phát tán của khí thải trong khí quyển là bài toán vô cùngphức tạp và việc giải nó càng khó hơn do các quá trình trong khí quyển không ổn định

va có thể thay đổi rất nhanh theo thời gian

4.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ PHÁT TÁN

4.3.1 NHIỆT ĐỘ KHÔNG KHÍ

- Nhiệt độ không khí có ảnh hưởng trực tiếp đến các qúa trình phát tán và chuyển hóacác chất ô nhiễm trong khí quyển

- Nhiệt độ không khí càng cao thì tốc độ phản ứng hóa học trong khí quyển càng lớnvà thời gian lưu các chất ô nhiễm trong không khí càng nhỏ

- Hơn nữa nhiệt độ không khí còn ảnh hưởng đến qúa trình bay hơi các dung môi hữu

cơ, quá trình trao đổi nhiệt và sức khỏe của người lao động

4.3.2 ĐỘ ẨM KHÔNG KHÍ

Độ ẩm không khí có ảnh hưởng đến qúa trình chuyển hóa các chất trong khôngkhí Khi độ ẩm lớn các hạt bụi lơ lửng trong không khí có thể liên kết với nhau thànhcác hạt to hơn và rơi nhanh hơn xuống mặt đất Độ ẩm lớn cũng tạo điều kiện cho các

vi sinh vật phát triển, phát tán vào không khí và dễ bám vào các hạt bụi phát tán đi

xa, phát tán bệnh tật…

4.3.3 GIÓ

- Gió ảnh hưởng đến quá trình lan truyền các chất trong khí quyển

- Khi Vgió lớn, khả năng lan truyền các chất ô nhiễm xa và có tác dụng pha loãngnhanh với không khí sạch

- Vgió phụ thuộc vào chênh lệch áp suất khí quyển Khi xây dựng nhà máy, cần phảicó đầy đủ số liệu về tần suất gió, tốc độ gió theo từng hướng, từng mùa trong năm tạikhu vực xây dựng công trình.

- Khi Vgió nhỏ, h tăng, nhưng cột khói giữ cấu trúc dày đặc lâu hơn và khó lantruyền trong khí quyển

- Khi gió mạnh h giảm xuống gần bằng không

- Tồn tại Vgió mà khi đó nồng độ cực đại của chất ô nhiễm tại mặt đất do một nguồnthải đạt giá trị lớn nhất và được gọi là Vgió nguy hiểm

4.3.4 ĐỘ BỀN VỮNG KHÍ QUYỂN

gió Mạnh Trung bình Yếu Ít mây Nhiều mây(m/s) (biên độ >60) (biên độ 35-60) (biên độ 15-35) < 3/8 > 4/8

22

Aûnh hưởng của sự nghịch đảo nhiệt độ đến phát tán

4.3.5 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỊA HÌNH KHÔNG BẰNG PHẲNG

- Bề mặt của địa hình ảnh hưởng đến tốc độ gió và hướng gió (gió đất và gió biển)

- Thông thường, vào buổi sáng, không có sự chênh lệch áp suất và do đó cũng khôngcó gió (hình 4.3a )

- Vào buổi chiều, lớp không khí trên bề mặt của vùng duyên hải nóng hơn lớp khôngkhí ở ngoài đại dương, do đó lớp không khí bên trên di chuyển ra phiá đại dương vàlớp không khí bên dưới di chuyển từ ngoài đại dương vào, ta có gió biển (hình 4.3b )

- Vào ban đêm, nhiệt độ lớp không khí sát mặt đất nguội đi nhanh chóng và gió thổitheo chiều ngược lại, ta có gió đất (hình 4.3c)

- Với địa hình núi - thung lũng, trong một ngày lớp không khí gần sườn núi nóng nhanhhơn lớp không khí có cùng độ cao so với mực nước biển nhưng ở xa núi hơn Điều nàygây ra một trường áp suất về phía núi và không khí được đẩy về phía sườn núi tạo ragió Vào buổi chiều thì ngược lại, gió từ sườn núi sẽ thổi về phía thung lũng Chùm

24

khói phụt khỏi ống khói đặt trong thung lũng sẽ bị giữ lại trong thung lũng, nồng độchất ô nhiễm tập trung cao hơn (hình 4.4)

Aûnh hưởng của địa hình núi - thung lũng

Aûnh hưởng của địa hình đại dương - đất liền

Gió Biển a)

4.3.6 ẢNH HƯỞNG CỦA NHÀ CAO TẦNG ĐẾN PHÁT TÁN

- Đối với nhà có bề ngang hẹp, đứng độc lập (b < 2,5h):

Với b: bề dài của nhà theo chiều gió thổi

h: chiều cao nhà

l: khoảng cách từ mép tường sau của nhà tới nguồn ô nhiễm

x: khoảng cách giữa hai nhà

Những nguồn gây ô nhiễm có chiều cao lớn hơn Hgh được gọi là nguồn cao, ngược lạigọi là nguồn thấp

4.4 PHƯƠNG TRÌNH PHÁT TÁN Ô NHIỄM

4.4.1 PHƯƠNG TRÌNH PHÁT TÁN Ô NHIỄM

i j

i z

i y

i x i

i i

z

CDzy

CDyx

CDxx

Cy

Cvx

Cu

Dx, dy, dz - hệ số khuếch tán xoáy rối theo hướng trục x, y, z Trục x hướngtheo hướng gió, trục y hướng ngang vuông góc với hướng gió, trục z hướng từdưới lên trên.

1: hệ số kể đến sự bổ sung c.ô.n từ bên ngoài vào vệt khói

2: hệ số kể đến sự biến đổi chất ô nhiễm do quá trình phản ứng hóa học củachất ô nhiễm trong quá trình di chuyển

4.4.2 PHƯƠNG PHÁP GAUSS

- Xét một nguồn ô nhiễm là nguồn điểm, hệ tọa độ không gian ba chiều được gắn vàonguồn thải với: gốc tọa độ tại nguồn thải, trục x hướng theo chiều dài của vệt khói(chiều hướng gió), trục y vuông góc với hướng gió, trục z theo chiều thẳng đứng

- Để giải bài toán phát tán theo mô hình gauss, ta chấp nhận một số điều kiện như sau:

+ Lượng thải chất ô nhiễm do nguồn thải ra là hằng số theo thời gian, = 0

+ Tốc độ gió không đổi theo thời gian và theo độ cao của vệt khói, u = const.+ Trong vệt khói không có bổ sung thêm chất ô nhiễm cũng như không có biếnđổi hóa học chuyển hóa thành các chất khác trong quá trình chất ô nhiễm di chuyển,

1=2 = 0

+ Địa hình bằng phẳng, không có vật cản, z = const

+ Xem phân bố nồng độ chất ô nhiễm theo hướng gió thì tốc độ gió chiếu trêntrục y không có,tức là v = 0, chất ô nhiễm là khí hoặc bụi nhẹ nên  = 0

+ Sự phân bố nồng độ trên mặt cắt trực giao với trục gió theo phương ngang yvà phương đứng z là tuân theo định luật phân phối (xác suất ) chuẩn gauss

+ Có sự phản xạ tuyệt đối của bề mặt đất đối với luồng khói, tức là không cóhiện tượng hấp thụ chất ô nhiễm

2 z

2

y z

y H

i

H

z2

1expH

z2

1exp

y2

1expu

2

Q)

Q: tải lượng chất ô nhiễm, g/s

y,z: độ lệch chuẩn theo hướng ngang và dọc, m

y = 2D x y z =

u

2D x z u

 

u

 : vận tốc gió, m/s

Dy, Dz: hệ số khuếch tán trong pha khí

: nồng độ chất ô nhiễm trên trục chính theo chiều gió

: Độ lan truyền bên theo phương ngang

: Độ lan truyền bên theo phương đứng

NỒNG ĐỘ CHẤT Ô NHIỄM TẠI MẶT ĐẤT

Trong trường hợp Z = 0: CA(x,y,0)|H =

Trong trường hợp Z = 0 VÀ Y = 0: CA(x,0,0)|H =

Trong trường hợp Z = 0, Y = 0, VÀ H = 0: C(x,0,0)|H =

- Trong quá trình tính toán, việc xác định hai thành phần y, z thông qua tính hệ số khuếch tán Dy, Dz theo lý thuyết truyền khối rất phức tạp, do đó có thể tính y, z theo công thức của martin (1976) như sau:

y = a.x0.894 và z = c.xd + fVới các hệ số a, c, d, f tương ứng với mỗi cấp ổn định của khí quyển Lưu ý rằngkhoảng cách x tới nguồn tính bằng km, các hệ số y, z tính bằng m

Các hệ số a,c ,d ,f theo martin, 1976

  

28

Q - tải lượng ô nhiễm, g/s

H - chiều cao ống khói, m

V - lưu lượng khí thải, m3/s

t - hiệu nhiệt độ khí thải tkt và khí quyển tkk,OC Nhiệt độ khí quyển, tkk, cầnlấy cho tháng nóng nhất trong năm vào lúc 13h

F - hệ số không thứ nguyên tính đến vận tốc lắng chất ô nhiễm trong khí quyển.đối với chất ô nhiễm ở thể khí: f = 1; đối với bụi nếu hiệu quả xử lý  90% thì f=2,nếu hiệu quả xử lý < 90% thì f=2,5

m, n - các hệ số không thứ nguyên tính đến điều kiện thoát khí thải từ cổ ốngkhói

m được xác định theo công thức sau:

max 2 3

AQFmn C

H V T





m = (0,67 + 0,1Ưf + 0,34.3Ưf )-1 với f <=100

m = (1,47.3Ưf )-1 với f > 100

f =

0 - vận tốc thoát khí từ cổ ống khói, m/s

D - đường kính cổ ống khói (m)

(Cm)u = r.Cm với r phụ thuộc tỉ lệ

Khi đó, nồng độ cực đại ở khoảngcách cách ống khói

Sự phân bố nồng độ các chất ô nhiễm theo hướng gió ở các khoảng cách x khác nhautính từ nguồn được xác định theo công thức:

C - nồng độ chất ô nhiễm tại trục hướng gió

S2 - hệ số vô thứ nguyên xác định theo đồ thị

0.4

0.6

0.8

1 1.2

Đối với nguồn ô nhiễm đơn (một ống khói trong khu sản xuất) chiều cao ốngkhói tối thiểu bảo đảm nồng độ trong khí quyển sát mặt đất bằng giới hạn cho phépđược xác định bằng công thức:

Với Ccp - nồng độ cho phép trong môi trường xung quanh, mg/m3 (TCVN5938-1995)

Các đại lượng m và n phụ thuộc H, vì vậy trong phép tính gần đúng lần đầu tiêncho m,n=1 Sau đó theo công thức tính H, tiếp theo tính f bằng công thức rồi xác địnhlại m,n chính xác hơn Cuối cùng theo giá trị m,n tìm được ta xác định lại giá trị chínhxác của H

Nếu từ một ống khói thải ra nhiều chất ô nhiễm không có ảnh hưởng cộng thì từchiếu cao ống khói H được chọn theo giá trị lớn nhất khí tính cho từng chất ô nhiễm.Nếu tác động của chất thải từ ống khói được tổng cộng thì trong công thức cần thayCcp bằng:

với k là số chất ô nhiễm

Ngoài ra, chiều cao ống khói phải vượt các nhà dân ở lân cận không dưới 2,5 lần

Giới hạn thải các chất ô nhiễm vào khí quyển cho phép, khi đó nồng độ chất ônhiễm ở lớp không khí gần mặt đất không vượt quá tiêu chuẩn cho phép Ccp được xácđịnh theo công thức:

3

cp

AMFmn H

1

k cpi i

C H V T C

AFmn





3 ' 2

V T m

AM Fmn C

Nồng độ chất ô nhiễm đã có sẵn trong không khí (phông môi trường) do cácnguyên nhân khác trước khi có nguồn ô nhiễm mới Khi có nguồn ô nhiễm mới thì cầnphải xác định mức độ xử lý cho nguồn ô nhiễm này để sao cho nồng độ trong môitrường xung quanh vẫn thỏa mãn tiêu chuẩn cho phép Nếu nồng độ phông gần hoặcbằng giới hạn cho phép thì bất kì nguồn thải nào đều không được phép Bởi vì hiệuquả xử lý 100% trong đại đa số các trường hợp đều không hiện thực (do hạn chế vềmặt kinh tế và kỹ thuật) Trong các trường hợp này cách giải quyết đúng đắn nhất làgiảm nồng độ phông bằng các biện pháp xử lý tại các nguồn ô nhiễm đang hoạt độnghoặc phải chọn khu vực khác

4.4.3.2 TÍNH PHÁT TÁN Ô NHIỄM CHO NGUỒN GỒM NHIỀU ỐNG KHÓI

1) Các ống khói được bố trí gần nhau và khoảng cách giữa các ống khói ngoài cùngkhông vượt quá 4 lần chiều cao ống khói trung bình Trường hợp này có thể cho rằngcác nguồn thải tập trung vào một điểm trung tâm, diện tích bố trí các nguồn

Ngoài ra, nếu khí thải phân bố đều cho các ống khói và ống khói có cùng chiềucao, cùng đường kính thì nồng độ tối đa tổng cộng của chất ô nhiễm trong lớp gần mặtđất có thể tính theo công thức:

Với M’ - tổng tải lượng ô nhiễm, g/s

V’ - tổng lưu lượng thể tích khí thải, m3/s

N - số nguồn thải (số ống khói)

Vận tốc gió nguy hiểm um trong trường hợp này được tính theo tham số

2) Các nguồn thải không thể đưa vào một điểm Đây là trường hợp tổng quát đặc trưngcho diện tích rộng Việc tính Cm được tiến hành cho các tọa độ mạng lưới đặc trưngcủa tất cả mọi nguồn thải Khối lượng công việc rất lớn nên thuận lợi nhất là áp dụngmáy vi tính để tính toán

4.4.3.3 TÍNH PHÂN BỐ CHẤT Ô NHIỄM DO CÁC NGUỒN ĐIỂM CÓ ĐỘ CAO THẤP

3 '0,65

m

V T u

NH





34

Các phương pháp tính toán trình bày ở trên được áp dụng cho các nguồn điểmcao Những nguồn điểm thấp khi phát tán gặp các công trình nhà cửa sẽ làm thay đổitrường vận tốc của luồng không khí mang chất ô nhiễm Ở phía sau công trình, vận tốccủa dòng không khí giảm xuống và tạo một vùng gió quẩn (còn gọi là bóng khí động)làm loãng không khí và tạo ra vùng có áp lực âm Nồng độ chất ô nhiễm trong khôngkhí đằng sau công trình khi gió thổi vuông góc với công trình có bề ngang rộng và hẹprất khác nhau Đối với nhà có bề ngang hẹp thì bóng khí động trên mái và sau nhà nốiliền nhau thành một vùng quẩn chung với chiều rộng bằng khoảng 6 lần chiều caocông trình (6H) và chiều cao bằng 1,8H Nếu nhà có chiều ngang rộng thì có vùng khíđộng trên mái tách riêng với chiều dài 2,5H và chiều cao xấp xỉ 1H

Khi gió thổi vào giữa hai dãy nhà thì cũng sinh ra vùng gió quẩn Nếu dãy nhàphía đầu gió có chiều ngang hẹp thì chiều rộng vùng gió quẩn bằng khoảng 8H Khikhoảng cách công trình lớn hơn 10H thì có thể xem chúng như những dãy nhà độc lậpriêng rẽ Những nguồn ô nhiễm thấp sẽ gây ô nhiễm trầm trọng đối với các vùng gióquẩn này

Chiều cao giới hạn của các nguồn ô nhiễm có ảnh hưởng với vùng khí độngđược xác định theo công thức sau:

Đối với nhà có bề ngang hẹp, đứng độc lập (B < 2,5H):

Với B: bề dài của nhà theo chiều gió thổi

H: chiều cao nhà

L: khoảng cách từ mép tường sau của nhà tới nguồn ô nhiễm

x: khoảng cách giữa hai nhà Nếu khoảng cách giữa hai nhà x £ 8H nếu nhàđầu gió rộng và x £ 10H nếu nhà đầu gió hẹp thì phải tính chúng là cụm công trình.Những khoảng cách xa hơn thì xem như nhà độc lập

Những nguồn gây ô nhiễm có chiều cao lớn hơn Hgh được gọi là nguồn cao,ngược lại gọi là nguồn thấp

Tính toán lý thuyết về sự trao đổi chất trong phạm vi bóng khí động đối với môitrường xung quanh rất phức tạp và khó khăn Vì vậy, người ta thường phải mô hìnhhóa và tiến hành thí nghiệm trong các ống khí động để tìm ra các công thức thựcnghiệm gần đúng

V.M Elterman đã kiến nghị các công thức thực nghiệm để tính khuếch tán chất

ô nhiễm đối với nguồn thấp của các nhà máy đứng độc lập và có bề ngang hẹp nhưsau: điểm đạt cực đại của chất ô nhiễm nằm trên hướng gió (hướng gió vuông góc vớimặt nhà), cách mặt sau của nhà một khoảng bằng 2,5 lần độ cao nhà Nồng độ chất ônhiễm ở mặt sau của nhà bằng khoảng 60% nồng độ cực đại

Khi nguồn thải là ống khói (nguồn điểm) đặt trên mái nhà nằm trong bóng khíđộng thì nồng độ chất ô nhiễm cực đại là:

Cmax = k.E/(v.H2), mg/m3

Với E: tổng lượng chất thải, g/s

H: chiều cao nhà, m

v: vận tốc trung bình của gió, m/s

k: hệ số phụ thuộc chiều cao ống khói h, chiều cao nhà H và chiều dài của nhàL

., /

L/H 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12k2 0,82 0,91 1,00 1,16 1,31 1,48 1,68 1,88 2,18 2,40 2,74 3,10Điểm có nồng độ chất ô nhiễm cực đại cách nguồn khoảng 2,5.H.

Nồng độ chất ô nhiễm ở điểm cách điểm có nồng độ cực đại một đoạn x nằm trên trụchướng gió đối với nguồn điểm thấp là:

4.4.4 MÔ HÌNH KHUẾCH TÁN CỦA NGUỒN ĐƯỜNG

Trong thực tế còn thường gặp bài toán về khuếch tán chất ô nhiễm do nguồnđường gây ra Nguồn đường là những nguồn có chiều dài vô hạn và liên tục phát thảichất ô nhiễm vào khí quyển Ví dụ như các dòng xe chạy liên tục trên đường dài hoặclà nguồn thải của rất nhiều ống khói trong khu công nghiệp xếp gần nhau trải dàihàng trăm kilômét Để đơn giản, ta xét nguồn đường dài vô hạn ở độ cao gần mặt đất,gió thổi vuông góc với nguồn đường

Từ phương trình tính toán phát tán chất ô nhiễm theo phương pháp Gauss,Sutton đã cải biên thành mô hình tính toán phát tán chất ô nhiễm do nguồn đường phátthải liên tục như sau:

Với C: nồng độ chất ô nhiễm trong không khí, mg/m3

E: lượng thải, mg/m.s

z: độ cao của điểm tính toán so với mặt nguồn đường, m

z: trị số khuếch tán chất ô nhiễm theo phương z, là hàm số của khoảng cáchtheo phương gió thổi (x)

u: tốc độ gió trung bình, m/s

h: độ cao của mặt nguồn đường so với mặt đất xung quanh, m

Để xây dựng các đường cong đồng mức về nồng độ các chất ô nhiễm trongkhông khí, cần thể tính toán với các điểm có toạ độ theo trục x biến thiên mỗi khoảng

2 m và toạ độ theo trục z biến thiên mỗi khoảng 0,5m Nối các điểm có nồng độ bằngnhau, ta được một đường cong đồng mức nồng độ chất ô nhiễm So sánh các giá trịnày với tiêu chuẩn cho phép sẽ biết được mức độ ô nhiễm do nguồn đường gây ra đốivới các nhà cao tầng hoặc các khu dân cư ở hai bên đường

4.4.5 MÔ HÌNH KHUẾCH TÁN CỦA NGUỒN MẶT

Đối với trường hợp nguồn phân tán trên một diện tích rộng, có thể coi nguồn ônhiễm là nguồn mặt, hoặc sự bốc hơi của chất ô nhiễm từ mặt hồ, sự bốc bụi từ bàicát, bãi than rộng cũng có thể coi là nguồn ô nhiễm mặt

Nếu số lượng các nguồn hợp thành nguồn mặt không nhiều lắm thì có thể sửdụng công thức tính phát tán chất ô nhiễm theo mô hình Gauss để tính cho từng nguồnđơn, sau đó dùng phương pháp cộng tác dụng để tính nồng độ tổng cộng do nguồn mặtgây ra Hoặc cũng có thể sử dụng công thức Gauss cho nguồn đường để tính như mộtcách tiếp cận khác của nguồn mặt Lúc này xem như nguồn mặt là một tập hợp gồmnhiều đường song song Sau đó cộng tác dụng lại sẽ cho kết quả của nguồn mặt

Trường hợp đơn giản nhất là sử dụng mô hình hộp không khí để tính nồng độchất ô nhiễm trên một diện tích rộng, ví dụ như ở một thành phố, với kích thước hộp làchiều dài L, chiều cao H, và chiều rộng W Hình hộp này có một cạnh đáy song songvới hướng gió, độ cao H được xác định theo điều kiện khí quyển và có thể coi như độcao xáo trộn của khí quyển Lượng thải Es (mg/m2.s) được tính trên một đơn vị diệntích

38

Với mô hình hộp, ta giả sử một số điều kiện như sau:

Giả thiết rằng không khí vào hộp từ phía đầu gió có nồng độ chất ô nhiễm làCvào

Chất ô nhiễm không khuếch tán qua các mặt song song với hướng gió, tạo ranồng độ chất ô nhiễm đồng nhất trong hộp

Chất ô nhiễm không sinh ra cũng không tự mất đi, tức là không có phản ứnghóa học làm biến đổi chất ô nhiễm xảy ra bên trong hộp, các chất ô nhiễm bên ngoàikhông đi vào hộp ở các mặt bên

Chất ô nhiễm chỉ đi ra khỏi hộp theo chiều gió thổi vào hộp

Tính với một quần thể chất ô nhiễm trong hộp, lượng chất ô nhiễm trong hộp làtích số của lưu lượng không khí nhân với nồng độ chất ô nhiễm trong hộp, tức làL.W.H.C Mức độ tăng trưởng chất ô nhiễm trong hộp là hiệu số của lượng ô nhiễm đi

ra khỏi hộp W.H.u.C và đi vào hộp W.H.u.Cvào Theo định luật cân bằng và bảo toànvật chất:

ào

.W.dC s .W+W v W

L H E L H u C H u C

Với C: nồng độ chất ô nhiễm trong hộp, mg/m3

Cvào: nồng độ chất ô nhiễm trong không khí vào hộp, mg/m3

Es: lượng phát thải ô nhiễm tính trên đơn vị diện tích, mg/m2.s

H: chiều cao xáo trộn, m

L: chiều dài hộp, m

W: chiều rộng hộp, m

u: tốc độ gió trung bình, thổi vuông góc một cạnh của hộp, m/s

Nếu không khí đi vào hộp là sạch thì nồng độ chất ô nhiễm ổn định sẽ tỉ lệthuận với lượng phát thải và tỉ lệ nghịch với hệ số thông thoáng (tích số của chiều caoxáo trộn và tốc độ gió) Nếu không khí đi vào không sạch thì thì phải cộng thêm tácdụng của gió làm tăng nồng độ chất ô nhiễm trong hình hộp

Mức độ thay đổi chất ô

nhiễm trong hộp

Tổng mức độ chất ô

=

Vụựi C(t): noàng ủoọ chaỏt oõ nhieóm taùi thụứi ủieồm t.

C0: noàng ủoọ chaỏt oõ nhieóm ụỷ thụứi ủieồm ban ủaàu, t = 0

Khi thỡ e-ut/L = e-1, noàng ủoọ chaỏt oõ nhieóm luực naứy xaỏp xổ 63% giaự trũ noàng ủoọcuoỏi cuứng Trũ soỏ naứy ủửụùc goùi laứ haống soỏ thụứi gian, hoaởc boọi soỏ thoõng gioự hoaởc thụứigian lửu truự cuỷa chaỏt oõ nhieóm

Khi xeựt noàng ủoọ chaỏt oõ nhieóm ụỷ thụứi ủieồm voõ taọn, tửực t đắ Ơ, ào

s v

E L

u H

Ơ 

Luực naứy xem nhử noàng ủoọ chaỏt oõ nhieóm trong hoọp laứ caõn baống vaứ oồn ủũnh

BOÁ TRÍ NGUOÀN THAÛI VAỉ ẹOÁI TệễẽNG CAÀN BAÛO VEÄ