4 Chuong 4 Su phat tan chat thai vao khi quyen

CHƯƠNG SỰ PHÁT TÁN CHẤT THẢI VÀO KHÍ QUYỂN 4.1 SỰ BIẾN ðỔI CỦA CÁC CHẤT TRONG KHÍ QUYỂN - Chất nhiễm sau khỏi nguồn thải vào khí tầng xáo trộn (vài trăm mét tới 2000m) - Trong trình vận chuyển khí (q trình phát tán chất nhiễm khí quyển), chất nhiễm bị biến đổi lượng chuyển thành chất khác trình: pha lỗng, sa lắng (sa lắng khơ sa lắng ướt), chất phản ứng với - Quá trình pha lỗng: chất nhiễm bị pha lỗng khơng khí - Q trình sa lắng: + Sa lắng khơ: trình lọc cách hấp thu chất bề mặt trái ñất nhờ thảm thực vật, hòa tan chất nước mặt (sơng , hồ, ao, nước biển) + Sa lắng ướt: lọc nhờ mưa lọc mây CÁC PHẢN ỨNG TRONG KHÍ QUYỂN - Phản ứng hóa học thơng thường: + Phản ứng kết hợp + Phản ứng trao ñổi + Phản ứng oxi hóa-khử… Các phản ứng xảy pha ñồng thể dị thể - Phản ứng quang hóa khí 4.2 PHÁT TÁN KHÍ THẢI VÀO KHÍ QUYỂN - Mức độ nhiễm khơng khí tầng sát mặt đất xác định phân bố nhiệt độ chất theo khơng gian thời gian Mà lại phụ thuộc vào q trình phát tán chất nhiễm khí - Sự phát tán chất nhiễm khơng khí vào khí q trình vật lý phức tạp, phụ thuộc vào ñiều kiện sau: + Các tượng biến đổi chất khí (như thành phần, tính chất đặc tính chất thải) + ðiều kiện thời tiết, khí hậu: hướng gió, vận tốc gió, nhiệt độ, độ ẩm, mưa, số trạng thái khí quyển) + Yếu tố địa hình: địa hình phẳng, gồ ghề, miền núi, đồng bằng, thành phố, nơng thơn… có ý nghĩa lớn + Chiều cao ống khói, hình dạng kích thước miệng ống khói; vận tốc dòng khí thải miệng ống khói, tải lượng thải, nhiệt độ khí thải… Dự báo trạng thái phát tán khí thải khí tốn vơ phức tạp việc giải khó q trình khí khơng ổn định va thay đổi nhanh theo thời gian 4.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ðẾN SỰ PHÁT TÁN 4.3.1 NHIỆT ðỘ KHƠNG KHÍ - Nhiệt độ khơng khí có ảnh hưởng trực tiếp đến qúa trình phát tán chuyển hóa chất nhiễm khí - Nhiệt độ khơng khí cao tốc độ phản ứng hóa học khí lớn thời gian lưu chất ô nhiễm không khí nhỏ - Hơn nhiệt độ khơng khí ảnh hưởng đến qúa trình bay dung mơi hữu cơ, q trình trao ñổi nhiệt sức khỏe người lao ñộng 4.3.2 ðỘ ẨM KHƠNG KHÍ ðộ ẩm khơng khí có ảnh hưởng đến qúa trình chuyển hóa chất khơng khí Khi độ ẩm lớn hạt bụi lơ lửng khơng khí liên kết với thành hạt to rơi nhanh xuống mặt ñất ðộ ẩm lớn tạo ñiều kiện cho vi sinh vật phát triển, phát tán vào không khí dễ bám vào hạt bụi phát tán xa, phát tán bệnh tật… 4.3.3 GIĨ - Gió ảnh hưởng đến q trình lan truyền chất khí - Khi Vgió lớn, khả lan truyền chất nhiễm xa có tác dụng pha lỗng nhanh với khơng khí - Vgió phụ thuộc vào chênh lệch áp suất khí Khi xây dựng nhà máy, cần phải có đầy đủ số liệu tần suất gió, tốc độ gió theo hướng, mùa năm khu vực xây dựng cơng trình - Khi Vgió nhỏ, ∆h tăng, cột khói giữ cấu trúc dày đặc lâu khó lan truyền khí - Khi gió mạnh ∆h giảm xuống gần khơng - Tồn Vgió mà nồng độ cực đại chất nhiễm mặt ñất nguồn thải ñạt giá trị lớn gọi Vgió nguy hiểm C max C max C max C max C max 4.3.4 ðỘ BỀN VỮNG KHÍ QUYỂN Tốc độ Bức xạ ban ngày ðộ che phủ ban đêm gió Mạnh Trung bình Yếu Ít mây Nhiều mây (m/s) (biên độ >60) (biên ñộ 35-60) (biên ñộ 15-35) < 3/8 > 4/8 6 C D D D D Chiều Cao Chiều Cao Nhiệt Độ Chiều Cao Nhiệt Độ Nhiệt Độ Ảnh hưởng phân tầng nhiệt độ đến phát tán Chiều Cao Chiều Cao N hiệt Độ Chiều Cao N hiệt Độ N hiệt Độ Ảnh hưởng nghịch đảo nhiệt ñộ ñến phát tán 4.3.5 ẢNH HƯỞNG CỦA ðỊA HÌNH KHƠNG BẰNG PHẲNG - Bề mặt địa hình ảnh hưởng đến tốc độ gió hướng gió (gió đất gió biển) - Thơng thường, vào buổi sáng, khơng có chênh lệch áp suất khơng có gió (hình 4.3a ) - Vào buổi chiều, lớp khơng khí bề mặt vùng dun hải nóng lớp khơng khí ngồi đại dương, lớp khơng khí bên di chuyển phiá đại dương lớp khơng khí bên di chuyển từ ngồi đại dương vào, ta có gió biển (hình 4.3b ) - Vào ban đêm, nhiệt độ lớp khơng khí sát mặt đất nguội nhanh chóng gió thổi theo chiều ngược lại, ta có gió đất (hình 4.3c) - Với địa hình núi - thung lũng, ngày lớp khơng khí gần sườn núi nóng nhanh lớp khơng khí có độ cao so với mực nước biển xa núi ðiều gây trường áp suất phía núi khơng khí đẩy phía sườn núi tạo gió Vào buổi chiều ngược lại, gió từ sườn núi thổi phía thung lũng Chùm khói khỏi ống khói đặt thung lũng bị giữ lại thung lũng, nồng độ chất nhiễm tập trung cao (hình 4.4) 4.3.6 ẢNH HƯỞNG CỦA NHÀ CAO TẦNG ðẾN PHÁT TÁN - ðối với nhà có bề ngang hẹp, ñứng ñộc lập (b < 2,5h): Hgh = 0,36.l + 2,5.h - ðối với nhà có bề ngang rộng, ñứng ñộc lập (b≥ 2,5h): Hgh = 0,36.l + 1,7.h - ðối với nhóm nhà: Hgh = 0,36.(l + x) + h Với b: bề dài nhà theo chiều gió thổi h: chiều cao nhà l: khoảng cách từ mép tường sau nhà tới nguồn ô nhiễm x: khoảng cách hai nhà Những nguồn gây nhiễm có chiều cao lớn Hgh gọi nguồn cao, ngược lại gọi nguồn thấp 4.4 PHƯƠNG TRÌNH PHÁT TÁN Ơ NHIỄM 4.4.1 PHƯƠNG TRÌNH PHÁT TÁN Ô NHIỄM ∂Ci ∂C ∂C ∂C ∂  ∂Ci  ∂  ∂C i  ∂  ∂C i   +  Dz = −u i − v i − ω i +  Dx  +  Dy  + ∑ α jC i ∂τ ∂x ∂y ∂x ∂x  ∂x  ∂y  ∂y  ∂z  ∂z  C - nồng độ chất nhiễm điểm có tọa độ (x,y,z) τ - thời gian U, v, ω - vận tốc gió theo hướng x, y, z Dx, dy, dz - hệ số khuếch tán xoáy rối theo hướng trục x, y, z Trục x hướng theo hướng gió, trục y hướng ngang vng góc với hướng gió, trục z hướng từ lên α1: hệ số kể đến bổ sung c.ơ.n từ bên ngồi vào vệt khói α2: hệ số kể đến biến đổi chất nhiễm q trình phản ứng hóa học chất nhiễm q trình di chuyển 4.4.2 PHƯƠNG PHÁP GAUSS - Xét nguồn ô nhiễm nguồn ñiểm, hệ tọa ñộ không gian ba chiều ñược gắn vào nguồn thải với: gốc tọa ñộ nguồn thải, trục x hướng theo chiều dài vệt khói (chiều hướng gió), trục y vng góc với hướng gió, trục z theo chiều thẳng đứng - ðể giải tốn phát tán theo mơ hình gauss, ta chấp nhận số ñiều kiện sau: + Lượng thải chất ô nhiễm nguồn thải số theo thời gian, = + Tốc ñộ gió khơng đổi theo thời gian theo độ cao vệt khói, u = const + Trong vệt khói khơng có bổ sung thêm chất nhiễm khơng có biến đổi hóa học chuyển hóa thành chất khác q trình chất nhiễm di chuyển, α1=α2 = + ðịa hình phẳng, khơng có vật cản, z = const + Xem phân bố nồng độ chất nhiễm theo hướng gió tốc độ gió chiếu trục y khơng có,tức v = 0, chất nhiễm khí bụi nhẹ nên ω = + Sự phân bố nồng ñộ mặt cắt trực giao với trục gió theo phương ngang y phương ñứng z tuân theo ñịnh luật phân phối (xác suất ) chuẩn gauss + Có phản xạ tuyệt ñối bề mặt ñất ñối với luồng khói, tức khơng có tượng hấp thụ chất ô nhiễm   y 2    z − H 2    z + H    Q    + exp  −    Ci (x, y, z) H = exp −    exp −   σz    σz      σ y    2.πσ y σ z u         Q: tải lượng chất ô nhiễm, g/s σy,σz: ñộ lệch chuẩn theo hướng ngang dọc, m σy = Dy x & & u& σz = Dz x & & u& & & &: vận tốc gió, m/s u& Dy, Dz: hệ số khuếch tán pha khí Q & 2πσ yσ z& u& : Nồng độ chất nhiễm trục theo chiều gió   y 2  exp −      σ y     : ðộ lan truyền bên theo phương ngang    z − H 2    z + H 2   exp  −    + exp  −     : ðộ lan truyền bên theo phương ñứng   σ z     σ z     NỒNG ðỘ CHẤT Ô NHIỄM TẠI MẶT ðẤT Trong trường hợp Z = 0: CA(x,y,0)|H =  1 y exp  −   2σ πσ yσ z u   y Q       2    exp  −  H       σ z         H 2   exp  −     πσ yσ z u    σ z     Q Trong trường hợp Z = VÀ Y = 0: CA(x,0,0)|H = Q Trong trường hợp Z = 0, Y = 0, VÀ H = 0: C(x,0,0)|H = πσ yσ z u - Trong q trình tính tốn, việc xác định hai thành phần σy, σz thơng qua tính hệ số khuếch tán Dy, Dz theo lý thuyết truyền khối phức tạp, tính σy, σz - theo công thức martin (1976) sau: σy = a.x0.894 σz = c.xd + f Với hệ số a, c, d, f tương ứng với cấp ổn định khí Lưu ý khoảng cách x tới nguồn tính km, hệ số σy, σz tính m Các hệ số a,c ,d ,f theo martin, 1976 Cấp ổn x ≤ km x > km a ñịnh c d f c d f A 213 440,8 1,941 9,27 459,7 2,094 -9,6 B 156 106,6 1,941 3,3 108,2 1,098 2,0 C 104 61,0 0,911 0,0 61,0 0,911 0,0 D 68 33,2 0,725 -1,7 44,5 0,516 -13,0 E 50,5 22,8 0,678 -1,3 55,4 0,305 -34,0 F 34 14,35 0,740 -0,35 62,6 0,180 -48,6 4.4.3 PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 4.4.3.1 NGUỒN ðƠN Nồng ñộ Cmax, (mg/m3) từ nguồn thải ñơn ñiều kiện khí bất lợi xác định theo cơng thức: Cmax = AQFmn H V ∆T A - hệ số phụ thuộc phân bố nhiệt ñộ theo chiều cao khí quyển, chọn cho điều kiện khí tượng nguy hiểm Trong tính tốn nhận a = 200 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 khí tkk,OC Nhiệt độ khí quyển, tkk, cần lấy cho tháng nóng năm vào lúc 13h F - hệ số khơng thứ ngun tính đến vận tốc lắng chất nhiễm khí chất nhiễm thể khí: f = 1; ñối với bụi hiệu xử lý ≥ 90% f=2, hiệu xử lý < 90% f=2,5 m, n - hệ số không thứ nguyên tính đến điều kiện khí thải từ cổ ống khói m xác định theo cơng thức sau: m = (0,67 + 0,1Ưf + 0,34.3Ưf )-1 với f 100 103ω02 D H ∆T ω0 - vận tốc khí từ cổ ống khói, m/s f= D - đường kính cổ ống khói (m) vm ≥ n=1 n = 0,532vm2 - 2,13 vm + 3,13 0,5≤ vm < n = 4,4 vm vm < 0,5 Với vm = 0,65 V ∆T H Vận tốc gió nguy hiểm Um vận tốc gió mà nồng độ chất nhiễm lớp gần mặt ñất ñạt giá trị lớn nhất, ñược xác ñịnh theo sau: um = 0,5 vm ≤ 0,5 um = vm 0,5 < vm ≤ um = vm vm > Với vận tốc gió nguy hiểm Um, nồng độ chất nhiễm đạt cực ñại khoảng cách cách ống khói: Xm = d.H Ơû đây, d - hệ số khơng thứ ngun, xác ñịnh theo Vm F nhờ giản ñồ: 20 30 15 25 10 20 15 10 0.5 1.5 2 Nếu vận tốc gió khác vận tốc gió nguy hiểm, nồng độ chất nhiễm cực đại tính theo cơng thức: (Cm)u = r.Cm với r phụ thuộc tỉ lệ U Um 4.0 Khi đó, nồng độ cực đại khoảng cách cách ống khói 3.0 (XM)u = P.XM 2.0 1.0 0.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 Sự phân bố nồng ñộ chất ô nhiễm theo hướng gió khoảng cách x khác tính từ nguồn xác định theo cơng thức: C = S1 C m Với S1 - ñại lượng vơ thứ ngun xác định theo tỉ lệ X/Xm X/Xm 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 2,25 2,50 S1 0,27 0,70 0,95 1,00 0,95 0,87 0,80 0,73 067 0,6 X/Xm 2,75 3,00 3,25 3,50 3,75 4,00 4,25 4,50 4,75 5,00 S1 0,55 0,52 0,48 0,43 0,40 0,38 0,34 0,30 0,27 0,25 ðồ thị xác ñịnh ñại lượng S1 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 0 10 12 Nồng độ chất nhiễm lớp khí sát mặt đất theo phương vng góc chiều gió khoảng cách y xác ñịnh theo công thức: C y = S2 C C - nồng độ chất nhiễm trục hướng gió S2 - hệ số vơ thứ ngun xác định theo ñồ thị S2 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 Y/X 0 0.1 0.2 0.3 0.4 ðối với nguồn ô nhiễm đơn (một ống khói khu sản xuất) chiều cao ống khói tối thiểu bảo đảm nồng độ khí sát mặt đất giới hạn cho phép ñược xác ñịnh công thức: AMFmn Ccp V ∆T H= Với Ccp - nồng ñộ cho phép mơi trường xung quanh, mg/m3 (TCVN 5938-1995) Các đại lượng m n phụ thuộc H, phép tính gần lần cho m,n=1 Sau theo cơng thức tính H, tính f cơng thức xác định lại m,n xác Cuối theo giá trị m,n tìm ta xác ñịnh lại giá trị xác H Nếu từ ống khói thải nhiều chất nhiễm khơng có ảnh hưởng cộng từ chiếu cao ống khói H chọn theo giá trị lớn khí tính cho chất nhiễm Nếu tác động chất thải từ ống khói tổng cộng cơng thức cần thay Ccp bằng: −1 −1  k  C ∑ với k số( chất cpi ) ô nhiễm  i =1  Ngoài ra, chiều cao ống khói phải vượt nhà dân lân cận khơng 2,5 lần Giới hạn thải chất ô nhiễm vào khí cho phép, nồng độ chất nhiễm lớp khơng khí gần mặt đất khơng vượt tiêu chuẩn cho phép Ccp ñược xác ñịnh theo công thức: Ccp = Ccp H V ∆T AFmn Các cơng thức tính trường hợp nồng độ phơng chất nhiễm khơng Cph ≠ Cph < Ccp công thức phải thay Ccp (Ccp - Cph) Nồng độ chất nhiễm có sẵn khơng khí (phông môi trường) nguyên nhân khác trước có nguồn nhiễm Khi có nguồn nhiễm cần phải xác định mức độ xử lý cho nguồn nhiễm để cho nồng độ môi trường xung quanh thỏa mãn tiêu chuẩn cho phép Nếu nồng độ phơng gần giới hạn cho phép nguồn thải khơng phép Bởi hiệu xử lý 100% đại đa số trường hợp khơng thực (do hạn chế mặt kinh tế kỹ thuật) Trong trường hợp cách giải ñúng ñắn giảm nồng ñộ phông biện pháp xử lý nguồn nhiễm hoạt ñộng phải chọn khu vực khác 4.4.3.2 TÍNH PHÁT TÁN Ơ NHIỄM CHO NGUỒN GỒM NHIỀU ỐNG KHĨI 1) Các ống khói bố trí gần khoảng cách ống khói ngồi khơng vượt q lần chiều cao ống khói trung bình Trường hợp cho nguồn thải tập trung vào điểm trung tâm, diện tích bố trí nguồn Ngồi ra, khí thải phân bố cho ống khói ống khói có chiều cao, đường kính nồng độ tối đa tổng cộng chất nhiễm lớp gần mặt đất tính theo cơng thức: Cm = AM ' Fmn H2 N V ' ∆T 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 trường hợp tính theo tham số um = 0, 65 V ' ∆T NH 2) Các nguồn thải khơng thể đưa vào điểm ðây trường hợp tổng qt đặc trưng cho diện tích rộng Việc tính Cm tiến hành cho tọa độ mạng lưới ñặc trưng tất nguồn thải Khối lượng công việc lớn nên thuận lợi áp dụng máy vi tính để tính tốn 4.4.3.3 TÍNH PHÂN BỐ CHẤT Ơ NHIỄM DO CÁC NGUỒN ðIỂM CĨ ðỘ CAO THẤP Các phương pháp tính tốn trình bày ñược áp dụng cho nguồn ñiểm cao Những nguồn điểm thấp phát tán gặp cơng trình nhà cửa làm thay đổi trường vận tốc luồng khơng khí mang chất nhiễm Ở phía sau cơng trình, vận tốc dòng khơng khí giảm xuống tạo vùng gió quẩn (còn gọi bóng khí động) làm lỗng khơng khí tạo vùng có áp lực âm Nồng độ chất nhiễm khơng khí đằng sau cơng trình gió thổi vng góc với cơng trình có bề ngang rộng hẹp khác ðối với nhà có bề ngang hẹp bóng khí động mái sau nhà nối liền thành vùng quẩn chung với chiều rộng khoảng lần chiều cao cơng trình (6H) chiều cao 1,8H Nếu nhà có chiều ngang rộng có vùng khí động mái tách riêng với chiều dài 2,5H chiều cao xấp xỉ 1H Khi gió thổi vào hai dãy nhà sinh vùng gió quẩn Nếu dãy nhà phía đầu gió có chiều ngang hẹp chiều rộng vùng gió quẩn khoảng 8H Khi khoảng cách cơng trình lớn 10H xem chúng dãy nhà độc lập riêng rẽ Những nguồn nhiễm thấp gây nhiễm trầm trọng vùng gió quẩn Chiều cao giới hạn nguồn nhiễm có ảnh hưởng với vùng khí động xác định theo cơng thức sau: ðối với nhà có bề ngang hẹp, ñứng ñộc lập (B < 2,5H): Hgh = 0,36.L + 2,5.H ðối với nhà có bề ngang rộng, ñứng ñộc lập (B≥ 2,5H): Hgh = 0,36.L + 1,7.H ðối với nhóm nhà: Hgh = 0,36.(L + x) + H Với B: bề dài nhà theo chiều gió thổi H: chiều cao nhà L: khoảng cách từ mép tường sau nhà tới nguồn ô nhiễm x: khoảng cách hai nhà Nếu khoảng cách hai nhà x ≤ 8H nhà đầu gió rộng x ≤ 10H nhà đầu gió hẹp phải tính chúng cụm cơng trình Những khoảng cách xa xem nhà độc lập Những nguồn gây nhiễm có chiều cao lớn Hgh gọi nguồn cao, ngược lại gọi nguồn thấp Tính tốn lý thuyết trao đổi chất phạm vi bóng khí động mơi trường xung quanh phức tạp khó khăn Vì vậy, người ta thường phải mơ hình hóa tiến hành thí nghiệm ống khí động để tìm cơng thức thực nghiệm gần ñúng V.M Elterman ñã kiến nghị cơng thức thực nghiệm để tính khuếch tán chất ô nhiễm ñối với nguồn thấp nhà máy ñứng ñộc lập có bề ngang hẹp sau: ñiểm ñạt cực ñại chất ô nhiễm nằm hướng gió (hướng gió vng góc với mặt nhà), cách mặt sau nhà khoảng 2,5 lần ñộ cao nhà Nồng độ chất nhiễm mặt sau nhà khoảng 60% nồng ñộ cực ñại Khi nguồn thải ống khói (nguồn điểm) đặt mái nhà nằm bóng khí động nồng độ chất ô nhiễm cực ñại 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 gió, m/s k: hệ số phụ thuộc chiều cao ống khói h, chiều cao nhà H chiều dài nhà L h/H Hệ số k L/H ≤ 4,0 4,1 - 8,0 8,0 - 10,0 ≤ 1,2 0,57 0,36 0,20 1,3 - 1,5 0,49 0,30 0,15 1,6 - 2,0 0,30 0,20 0,10 Khi nguồn thải cửa mái mà chiều dài băng cửa không nhỏ lần chiều cao nhà (nguồn ñường): Cmax = k1.k2 m , mg / m3 H v Với m: lượng thải khí nhiễm nguồn, tính mét chiều dài cửa mái m= Lkk C0 E = , mg / m lc lc L/H 10 11 12 k2 0,82 0,91 1,00 1,16 1,31 1,48 1,68 1,88 2,18 2,40 2,74 3,10 ðiểm có nồng độ chất nhiễm cực đại cách nguồn khoảng 2,5.H Nồng độ chất nhiễm điểm cách ñiểm có nồng ñộ cực ñại ñoạn x nằm trục hướng gió nguồn điểm thấp là: C x = Cmax EXP (−0,1 x − 2, 5) H 4.4.4 MƠ HÌNH KHUẾCH TÁN CỦA NGUỒN ðƯỜNG Trong thực tế thường gặp tốn khuếch tán chất nhiễm nguồn đường gây Nguồn đường nguồn có chiều dài vơ hạn liên tục phát thải chất nhiễm vào khí Ví dụ dòng xe chạy liên tục đường dài nguồn thải nhiều ống khói khu công nghiệp xếp gần trải dài hàng trăm kilơmét ðể đơn giản, ta xét nguồn đường dài vơ hạn độ cao gần mặt đất, gió thổi vng góc với nguồn đường Từ phương trình tính tốn phát tán chất ô nhiễm theo phương pháp Gauss, Sutton cải biên thành mơ hình tính tốn phát tán chất nhiễm nguồn đường phát thải liên tục sau:   ( z + h )2   ( z − h )2   EXP − + EXP  −    σ  z   2.σ z       C = 0,8.E σ z u Với C: nồng độ chất nhiễm khơng khí, mg/m3 E: lượng thải, mg/m.s z: độ cao điểm tính tốn so với mặt nguồn đường, m σz: trị số khuếch tán chất ô nhiễm theo phương z, hàm số khoảng cách theo phương gió thổi (x) u: tốc độ gió trung bình, m/s h: độ cao mặt nguồn ñường so với mặt ñất xung quanh, m ðể xây dựng ñường cong ñồng mức nồng độ chất nhiễm khơng khí, cần thể tính tốn với điểm có toạ độ theo trục x biến thiên khoảng m toạ ñộ theo trục z biến thiên khoảng 0,5m Nối ñiểm có nồng ñộ nhau, ta ñược ñường cong đồng mức nồng độ chất nhiễm So sánh giá trị với tiêu chuẩn cho phép biết mức độ nhiễm nguồn đường gây ñối với nhà cao tầng khu dân cư hai bên đường 4.4.5 MƠ HÌNH KHUẾCH TÁN CỦA NGUỒN MẶT ðối với trường hợp nguồn phân tán diện tích rộng, coi nguồn ô nhiễm nguồn mặt, bốc chất ô nhiễm từ mặt hồ, bốc bụi từ cát, bãi than rộng coi nguồn ô nhiễm mặt Nếu số lượng nguồn hợp thành nguồn mặt khơng nhiều sử dụng cơng thức tính phát tán chất nhiễm theo mơ hình Gauss để tính cho nguồn đơn, sau dùng phương pháp cộng tác dụng để tính nồng ñộ tổng cộng nguồn mặt gây Hoặc sử dụng cơng thức Gauss cho nguồn đường ñể tính cách tiếp cận khác nguồn mặt Lúc xem nguồn mặt tập hợp gồm nhiều đường song song Sau cộng tác dụng lại cho kết nguồn mặt Trường hợp đơn giản sử dụng mơ hình hộp khơng khí để tính nồng độ chất nhiễm diện tích rộng, ví dụ thành phố, với kích thước hộp chiều dài L, chiều cao H, chiều rộng W Hình hộp có cạnh đáy song song với hướng gió, độ cao H xác định theo điều kiện khí coi độ cao xáo trộn khí Lượng thải Es (mg/m2.s) tính đơn vị diện tích Nguồn mặt, Es Tốc độ gió Cvào C W H L Với mơ hình hộp, ta giả sử số ñiều kiện sau: Giả thiết khơng khí vào hộp từ phía đầu gió có nồng ñộ chất ô nhiễm Cvào Chất ô nhiễm không khuếch tán qua mặt song song với hướng gió, tạo nồng độ chất nhiễm đồng hộp Chất ô nhiễm không sinh không tự đi, tức khơng có phản ứng hóa học làm biến đổi chất nhiễm xảy bên hộp, chất nhiễm bên ngồi khơng vào hộp mặt bên Chất nhiễm khỏi hộp theo chiều gió thổi vào hộp Tính với quần thể chất ô nhiễm hộp, lượng chất nhiễm hộp tích số lưu lượng khơng khí nhân với nồng độ chất nhiễm hộp, tức L.W.H.C Mức ñộ tăng trưởng chất ô nhiễm hộp hiệu số lượng ô nhiễm ñi khỏi hộp W.H.u.C ñi vào hộp W.H.u.Cvào Theo định luật cân bảo tồn vật chất: Mức độ thay đổi chất nhiễm hộp L.H W Với = Tổng mức độ chất nhiễm hộp dC = Es L.W+W.H u.Cvào − W.H u.C dt C: nồng độ chất nhiễm hộp, mg/m3 Cvào: nồng độ chất nhiễm khơng khí vào hộp, mg/m3 Es: lượng phát thải nhiễm tính ñơn vị diện tích, mg/m2.s H: chiều cao xáo trộn, m Mức độ chất nhiễm khỏi hộp L: chiều dài hộp, m W: chiều rộng hộp, m u: tốc độ gió trung bình, thổi vng góc cạnh hộp, m/s Nếu khơng khí vào hộp nồng độ chất nhiễm ổn định tỉ lệ thuận với lượng phát thải tỉ lệ nghịch với hệ số thơng thống (tích số chiều cao xáo trộn tốc độ gió) Nếu khơng khí vào khơng thì phải cộng thêm tác dụng gió làm tăng nồng độ chất nhiễm hình hộp u t u t − −   E s L  L C (t ) =  + Cvaøo  1 − e  + C0 e L u H    Với C(t): nồng độ chất nhiễm thời điểm t C0: nồng độ chất nhiễm thời điểm ban ñầu, t = t= L u Khi e-ut/L = e-1, nồng độ chất nhiễm lúc xấp xỉ 63% giá trị nồng ñộ cuối Trị số ñược gọi số thời gian, bội số thơng gió thời gian lưu trú chất ô nhiễm Khi xét nồng ñộ chất ô nhiễm thời điểm vơ tận, tức t → ∞, C∞ = E s L + Cvào u H Lúc xem nồng độ chất nhiễm hộp cân ổn định BỐ TRÍ NGUỒN THẢI VÀ ðỐI TƯỢNG CẦN BẢO VỆ - Nguồn Thải - Ống Dẫn Khí - Ống Khói ... 213 44 0,8 1, 941 9,27 45 9,7 2,0 94 -9,6 B 156 106,6 1, 941 3,3 108,2 1,098 2,0 C 1 04 61,0 0,911 0,0 61,0 0,911 0,0 D 68 33,2 0,725 -1,7 44 ,5 0,516 -13,0 E 50,5 22,8 0,678 -1,3 55 ,4 0,305 - 34, 0 F 34. .. 067 0,6 X/Xm 2,75 3,00 3,25 3,50 3,75 4, 00 4, 25 4, 50 4, 75 5,00 S1 0,55 0,52 0 ,48 0 ,43 0 ,40 0,38 0, 34 0,30 0,27 0,25 ðồ thị xác ñịnh ñại lượng S1 1.2 0.8 0.6 0 .4 0.2 0 10 12 Nồng ñộ chất nhiễm lớp... 44 ,5 0,516 -13,0 E 50,5 22,8 0,678 -1,3 55 ,4 0,305 - 34, 0 F 34 14, 35 0, 740 -0,35 62,6 0,180 -48 ,6 4. 4.3 PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 4. 4.3.1 NGUỒN ðƠN Nồng ñộ Cmax, (mg/m3) từ nguồn thải ñơn ñiều kiện