Bụi và sự lan truyền xa của bụi

Bụi và sự lan truyền xa của bụi

Tiểu luận môn học: Môn kỹ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí MỤC LỤC MỤC LỤC .1 MỞ ĐẦU .3 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ BỤI .4 1.Bụi là gì? .4 2.Nguồn gốc của bụi 4 3.Phân loại bụi .5 4.Tác hại của bụi đối với môi trường và sức khỏe con người .6 5.Hiện trạng ô nhiễm môi trường do bụi ở Việt Nam .7 1)Khả năng lan truyền xa của bụi 8 2)Quan trắc bụi 8 a)Lấy mẫu bụi chủ động trong không khí xung quanh 9 b)Lấy mẫu bụi thụ động trong không khí xung quanh 10 c)Lấy mẫu bụi trong ống khói .10 3)Các mô hình đánh giá sự lan truyền của bụi 12 a)Mô hình phát tán .12 b)Mô hình nơi tiếp nhận 14 CHƯƠNG III: XỬ LÝ BỤI 17 1)Các phương pháp khô xử lý bụi ống khói 17 a)Buồng lắng .17 b)Xyclon 18 c)Lắng tĩnh điện ESP .19 d)Lọc bụi .20 2)Các phương pháp ướt xử lý bụi ống khói .21 a)Tháp rửa: 21 b)Xyclon ướt: .22 c)Ventury: 23 Lớp Kỹ thuật môi trường 2008 - 2010 Page 1 Tiểu luận môn học: Môn kỹ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí 3)Một số phương pháp sử dụng vật liệu để kiểm soát bụi đường .23 a)Dùng nước chống bụi .24 b)Dùng một số muối vô cơ 24 c)Dùng polyme 26 d)Phương pháp dùng chất hoạt động bề mặt .27 KẾT LUẬN .28 TÀI LIỆU THAM KHẢO .29 Lớp Kỹ thuật môi trường 2008 - 2010 Page 2 Tiểu luận môn học: Môn kỹ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí MỞ ĐẦU Môi trường Trái đất là kết quả của hàng triệu năm biến đổi của Trái đất, bao gồm từ những thay đổi trong chính khí quyển đến những thay đổi từ địa quyển, thủy quyển. Sau hàng triệu năm, môi trường Trái đất mới có những đặc trưng như ngày nay. Cùng với sự phát triển thái quá của hoạt động con người mà môi trường đang dần thay đổi. Các chất gây ô nhiễm nằm trong cả khí quyển, thủy quyển và địa quyển. Và chất ô nhiễm trong khí quyển thuộc dạng dễ nhận thấy so với chất ô nhiễm trong nước hay trong đất. Các chất gây ô nhiễm không khí bao gồm cả khí và bụi. Các khí có thể là SO2, CO, NOx,…; còn bụi có thể có những loại như bụi lắng, bụi lơ lửng. Mỗi chất ô nhiễm sẽ có những tác động nhất định tới môi trường cũng như sức khỏe con người sống trong môi trường đó. Tiểu luận này, với đề tài “Bụi và sự lan truyền xa của bụi”, sẽ đề cập tới các vấn đề như: bụi là gì, phân loại bụi ra sao, nguồn gốc của bụi, việc kiểm soát bụi cũng như giới thiệu một số biện pháp xử lý bụi thường gặp. Với những nội dung như vậy, tiểu luận sẽ cung cấp một cái nhìn chung nhất về bụi và việc kiểm soát bụi như thế nào. Lớp Kỹ thuật môi trường 2008 - 2010 Page 3 Tiểu luận môn học: Môn kỹ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ BỤI 1. Bụi là gì? Dưới tác dụng của các dòng khí hoặc sự xáo trộn cơ học của không khí, các phần tử vật chất rắn thể rời rạc tồn tại ở trạng thái lơ lửng; trong những điều kiện nhất định chúng tạo thành một dạng vật chất gọi là bụi. [3] Bụi là một hệ thống gồm hai pha: pha khí và pha rắn rời rạc. Các hạt rắn có kích thước nằm trong khoảng từ kích thước nguyên tử đến kích thước nhìn thấy được bằng mắt thường, có khả năng tồn tại ở dạng lơ lửng trong thời gian dài ngắn khác nhau. Còn theo quan niệm về ô nhiễm không khí của US.EPA thì chất ô nhiễm dạng hạt (Particulate matter) bao gồm bụi (dust), đất (dirt), bồ hóng (soot), mù (smoke) và giọt lỏng (liquid droplets) thải vào trong không khí từ các nguồn như các cơ sở công nghiệp, nhà máy điện, ô tô, hoạt động xây dựng, quá trình đốt, bụi cuốn theo gió tự nhiên. Các hạt được tạo thành trong khí quyển do quá trình ngưng tụ hoặc do quá trình chuyển hóa của các khí thải (như SO 2 hoặc VOCs) cũng được xem là các chất ô nhiễm dạng hạt. [4] Muối biển, bụi đất, bụi do hoạt động của núi lửa và khói do cháy rừng đưa vào môi trường một lượng bụi vào khoảng 1,404 Pg mỗi năm. Các hoạt động của con người như đốt nhiên liệu hóa thạch hay các quá trình công nghiệp thì thải khoảng 92 Tg vào môi trường mỗi năm [2] . 2. Nguồn gốc của bụi Nguồn gốc tự nhiên: Các hoạt động tự nhiên có thể làm tăng hàm lượng bụi tại một thời điểm và một không gian nào đó như gió lốc, bão tố mang theo bụi đất cát trên mặt đất tung vào bầu không khí. Núi nửa hoạt động có thể phun vào bầu khí quyển một lượng bụi khổng lồ. Hay cháy rừng tại những khu vực hanh khô kéo dài cũng tạo ra một lượng bụi rất lớn. Những hiện tượng như trên không xảy ra liên tục và tốc độ phát tán lớn, và phát tan ra một vùng rộng lớn nên hàm lượng bụi giảm nhanh. Nhìn chung ô nhiễm bụi do thiên nhiên tạo ra về khối lượng là rất lớn song thường phân bố trong một không gian rộng, không liên tục nên ít gây nguy hại. Nguồn ô nhiễm nhân tạo: Lớp Kỹ thuật môi trường 2008 - 2010 Page 4 Tiểu luận môn học: Môn kỹ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí Nguồn ô nhiễm nhân tạo rất đa dạng nhưng chủ yếu do hoạt động công nghiệp, khai khoáng, giao thông vận tải, xây dựng, đốt nhiên liệu hoá thạch, nông nghiệp và các hoạt động khác… Đốt nhiên liệu thải ra bụi than, tro. Chế hoá quặng tạo ra bụi uranium. Khai khoáng, giao thông vận tải, luyện kim sản xuất xi măng, sản xuất hoá chất, xây dựng… thải ra bụi khoáng vô cơ. Các cơ sở sản xuất ắc quy thải ra bụi chì. Bụi phấn hoa, bông, nấm lại có nguồn gốc thực vật. Bụi dạng lông tóc có nguồn gốc động vật… Các nguồn ô nhiễm nhân tạo nguy hiểm ở chỗ rất dễ xảy ra hiện tượng cục bộ với nồng độ cao gây tác hại lớn đối với người và sinh vật. 3. Phân loại bụi Việc phân loại bụi có thể dựa trên nhiều cơ sở khác nhau như nguồn gốc, kích thước, bản chất,… Dựa theo kích thước bụi, người ta có thể phân loại thành: • Bụi lơ lửng có kích thước nhỏ hơn 100µm bao gồm tro, muội, khói và những hạt chất rắn đã nghiền nhỏ, chuyển động Brown hoặc rơi xuống mặt đất với tốc độ theo định luật Stokes. Loại bụi này thường gây tổn thương cho cơ quan hô hấp, nhất là bệnh nhiễm bụi thạch anh. Trong bụi lơ lửng, do mức độ tác động đối với con người cao hơn nên có 2 loại bụi được quan tâm là bụi có kích thước nhỏ hơn 2,5µm (gọi tắt là PM 2,5 ) và bụi có kích thước nhỏ hơn 10µm (gọi tắt là PM 10 ) • Bụi lắng có kích thước lớn hơn 100 µm , thường rơi xuống đất theo định luật Newton với vận tốc tăng dần. Dựa theo nguồn gốc của bụi, người ta có thể phân chia thành: • Bụi tự nhiên: bụi phát sinh do các hoạt động tự nhiên như núi lửa, cháy rừng,… • Bụi nhân tạo: bụi phát sinh từ các hoạt động của con người như các hoạt động công nghiệp (khai thác khoáng sản, công nghiệp xi măng,…), từ quá trình đốt các loại nhiên liêu hóa thạch (đốt than, xăng dầu trong các hoạt động của con người), từ hoạt động giao thông vận tải,… Phân loại theo bản chất của bụi thì bao gồm: bụi hữu cơ (như bụi thực vật, động vật), bụi vô cơ (như khoáng chất thạch anh, bụi kim loại), bụi tổng hợp. Lớp Kỹ thuật môi trường 2008 - 2010 Page 5 Tiểu luận môn học: Môn kỹ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí 4. Tác hại của bụi đối với môi trường và sức khỏe con người Đối với môi trường: Bụi gây nhiều tác hại cho môi trường như làm cho không khí không trong suốt giảm tầm nhìn, gây mất mỹ quan; khi bụi lắng đọng trên lá cây làm cho cây giảm khả năng quang hợp và hô hấp; khi bụi lắng đọng trên vật liệu kim loại làm cho chúng nhanh bị han gỉ;… Đối với sức khỏe con người: Bụi có thể gây tổn thương đối với mắt, da hoặc hệ tiêu hoá ( một cách ngẫu nhiên), nhưng chủ yếu vẫn là sự thâm nhập của bụi do hít thở. Mũi với các ống dẫn khí uốn lượn có bề mặt bao phủ bởi chất nhầy cùng với lông mũi được xem như một nhà máy lọc bụi rất hiệu quả đối với các hạt có kích thước trên 10µm và một tỷ lệ đáng kể đối với các hạt có kích thước từ 2 ÷ 5µm. Các hạt có kích thước nhỏ hơn 10µm còn lại tiếp tục đi sâu vào các ống khí quản. Tại đây các hạt bụi lớn bị lắng đọng hoặc dính vào thành ống dẫn do va đập rồi nhờ chất nhầy và lớp lông của tế bào biểu bì chúng bị chuyển hoá dần lên phía trên để cuối cùng bị khạc ra ngoài hoặc bị nuốt chửng vào đường tiêu hoá. Các hạt có kích thước nhỏ hơn từ 1 ÷ 2µm tiếp tục đi sâu vào tận các vùng thở của phổi và hầu như bị lắng đọng ở đó. Các loại bụi có kích thước nhỏ hơn nữa dưới 0,5µm thì tránh được sự lắng đọng ngay cả trong không gian thở của phổi và lại được thở ra. Nếu kích thước hạt bụi tiếp tục giảm xuống thì đến một cấp nào đó sự khuếch tán nguyên tử cộng với chuyển động Brown của những hạt rất nhỏ trở thành có ý nghĩa và sự lắng đọng lại tăng lên. Các quá trình này phụ thuộc vào tần số thở và khối lượng không khí hít vào thở ra của mỗi người, vì thế có sự khác nhau hất định từ người này sang người khác. Loại bụi của vật liệu có tính ăn mòn hoặc độc tan trong nước mà lắng đọng ở mũi, mồm hay đường hô hấp trên có thể gây tổn thương như làm thủng rách các mô, vách ngăn mũi…Loại bụi này vào sâu bên trong phổi có thể bị hấp thụ vào cơ thể và gây nhiễm độc hoặc gây dị ứng bằng sự co thắt đường hô hấp như bệnh hen suyễn. Đại diện cho nhóm bụi độc hại dễ tan trong nước là các muối của chì. Các nhà nhiên cứu về độc tố học đã xác định rằng: nếu đưa vào cơ thể 1 gam bụi chì trong một lần và không được thoát ra ngoài do nôn mửa thì hậu quả chắc chắn là tử vong; liều lượng 10 mg hàng ngày gây bệnh cấp tính nghiêm trọng và 1mg/ ngày gây bệnh mãn tính. Lớp Kỹ thuật môi trường 2008 - 2010 Page 6 Tiểu luận môn học: Môn kỹ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí Một trong những loại bệnh nguy hại lớn cho sức khoẻ là bệnh bụi phổi, các loai bụi gây tác hại lâu dài như: bụi silic, bụi amiăng, bụi kim loại, bụi bông… 5. Hiện trạng ô nhiễm môi trường do bụi ở Việt Nam Trong những năm gần đây nền kinh tế nước ta phát triển với tốc độ cao. Nhiều khu công nghiệp tập trung đã, đang và sẽ được xây dựng, kéo theo giao thông vận tải phát triển, các phương tiện giao thông ngày càng nhiều… Tất cả các yếu tố tăng trưởng trên chắc chắn sẽ kéo theo ô nhiễm môi trường ngày càng trầm trọng hơn, đặc biệt là ô nhiễm bụi. Nền kinh tế nước ta tăng trưởng nhanh, công nghiệp phát triển mạnh đỏi hỏi phải có nguyên liệu và năng lượng phục vụ cho sản xuất càng đòi hỏi các ngành khai thác mỏ phát triển. Ngành khai thác mỏ và vận chuyển các các sản phẩm khai thác được vốn dĩ đã gây ô nhiễm bụi nay lại càng nặng nề hơn. Một trong những loại khai thác gây ô nhiễm bụi nghiêm trọng là khai thác than. Theo một số tài liệu đã công bố, cứ khai thác 1000 tấn than trong mỏ hầm lò tạo ra từ 10 ÷ 12 kg bụi, lượng bụi này sinh ra trong quá trình vận chuyển than từ mỏ về nơi tập kết hoặc các bến cảng và quá trình sàng tuyển. Trong thực tế khai thác than lộ thiên lượng bụi tạo ra gấp đôi khai thác hầm lò. Theo dự kiến đến năm 2025 tại vùng mỏ Quảng Ninh lượng than sẽ khai thác là 1 tỷ tấn than. Ước tính lượng bụi tạo ra từ khai thác và vận chuyển than khoảng 30 triệu tấn bụi. Các ngành công nghiệp như: nhiệt điện, sản xuất xi măng, vật liệu xây dựng, luyện kim … cũng là những ngành gây ô nhiễm bụi nghiêm trọng vì phần lớn các nhà máy xí nghiệp chưa được trang bị hệ thống xử lí bụi ngay từ nguồn phát ra. Nền kinh tế phát triển, tốc độ đô thị hoá nhanh đòi hỏi phải xây dựng cơ sở hạ tầng như mặt bằng để xây dựng các khu công nghiệp, đường giao thông được nâng cấp mở rộng và làm mới một lượng đất đá khổng lồ được vận chuyển trên các đường giao thông không tránh khỏi vương vãi ra đường, mật độ phương tiện giao thông dày đặc càng làm cho hiện tượng ô nhiễm bụi trên các đường giao thông của nước ta vượt rất nhiều lần mức cho phép. Trước thực trạng trên cần phải có một giải pháp hữu hiệu làm hạn chế ô nhiễm bụi tại các tuyến đường có mức độ ô nhiễm nặng và các khu đô thị là vấn đề cấp bách vì nó không chỉ ảnh hưởng đến mĩ quan giao thông mà nó còn ảnh hưởng tới sức khoẻ cộng đồng. Lớp Kỹ thuật môi trường 2008 - 2010 Page 7 Tiểu luận môn học: Môn kỹ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí CHƯƠNG II: SỰ LAN TRUYỀN XA CỦA BỤI 1) Khả năng lan truyền xa của bụi Độ phát tán của bụi trong không khí phụ thuộc vào kích thước trọng lượng của hạt bụi và sức cản của không khí. Bụi nhỏ hơn 10µm sức nặng của nó gần bằng sức cản của không khí, thường rơi với tốc độ đều. Bụi lớn hơn 10µm có chuyển động Brown, như vậy những hạt bụi lớn sẽ rơi xuống đất, và trong không khí sẽ còn những hạt bụi nhỏ, trong đó bụi có kích cỡ 2µm chiếm 40 – 90%. Các hạt bụi có thể bị cuốn theo gió và lan truyền đi xa thì có kích thước rất nhỏ từ 0,5 – 50µm. Hạt muối biển thì có kích thước trong khoảng 0,05 – 0,5µm. Các hạt hình thành do các quá trình quang hóa thì có kích thước rất nhỏ (< 0,4µm). Các hạt bụi bay và khói có kích thước nằm trong dải khá lớn từ 0,05 – 200µm thậm chí lớn hơn. Các hạt bụi có trong không khí đô thị nằm trong 2 dải chính: từ 0,1 -1µm và từ 1 – 30µm. Khả năng lan truyền xa của bụi phụ thuộc vào các yếu tố như: • Kích thước hạt bụi • Khối lượng riêng của hạt bụi • Nhiệt độ của hỗn hợp khí bụi • Điều kiện thời tiết: nhiệt độ, hướng gió, tốc độ gió,… 2) Quan trắc bụi Việc quan trắc bụi là một công việc rất quan trọng để đánh giá và kiểm soát bụi cũng như sự lan truyền xa của bụi. Quan trắc bụi sẽ cho biết nồng độ bụi tại một điểm trong không khí xung quanh, nồng độ bụi trong ống khói nhà máy, thành phần và tính chất của bụi,… Từ những thông số này thì người quản lý sẽ đánh giá được chất lượng không khí xung quanh, khả năng tác động của bụi trong ống khói,… Tuy nhiên, để kết quả quan trắc phản ánh đúng được vấn đề cần quan tâm thì công tác lấy mẫu là vô cùng quan trọng, mang tính quyết định tới chất lượng của kết quả quan trắc. Nếu quan trắc không đảm bảo các yêu cầu thì kết quả thu được sẽ không chính xác, thậm chí sai lệch hoàn toàn so với thực tế. Phần này, chúng tôi xin trình bày một số biện pháp lấy mẫu bụi thường gặp. Lớp Kỹ thuật môi trường 2008 - 2010 Page 8 Tiểu luận môn học: Môn kỹ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí a) Lấy mẫu bụi chủ động trong không khí xung quanh Lấy mẫu bụi lắng TSP: Nguyên tắc: Sử dụng máy để hút một thể tích nhất định hỗn hợp không khí bụi và lọc qua một tấm giấy lọc có kích thước lỗ phù hợp. Bụi sẽ được giữ trên giấy lọc còn khí sẽ đi qua. Cân khối lượng bụi trên giấy lọc để tính ra nồng độ bụi trong không khí. Thiết bị sử dụng là Máy lấy mẫu thể tích lớn/Máy lấy mẫu thể tích bé và giấy lọc. Giấy lọc có thể làm bằng sợi thủy tinh, cellulo, quarts, teflon,… Yêu cầu: • Mẫu được lấy ở độ cao khoảng 1,5m • Vị trí lấy mẫu phải đại diện cho khu vực cần quan tâm • Vị trí lấy mẫu phải trống và thoáng gió về mọi phía • Góc tạo thành giữa đỉnh của vật cản với điểm đo và mặt phẳng nằm ngang không vượt quá 30 o • Cần đo đồng thời các yếu tố khí tượng như nhiệt độ, tốc độ gió, độ ẩm, hướng gió • Thể tích khí hút qua giấy lọc phải đảm bảo lượng bụi thu được không nhỏ hơn 10mg, đồng thời lưu lượng khí đi qua 1 đơn vị diện tích giấy lọc phải nằm trong khoảng cho phép của nhà sản xuất giấy lọc đó. Lấy mẫu bụi PM 10 và PM 2,5 : Nguyên tắc: giống như lấy mẫu bụi lắng nhưng trước khi đi qua giấy lọc thì hỗn hợp khí bụi được đi qua thiết bị đặc biệt, chuyên dụng để thu được các phân đoạn bụi khác nhau, phù hợp với mục đích đo. Yêu cầu: • Mẫu được lấy ở độ cao khoảng 1,5m • Vị trí lấy mẫu phải đại diện cho khu vực cần quan tâm • Vị trí lấy mẫu phải trống và thoáng gió về mọi phía • Thời gian lấy mẫu là 1 ngày (24h) • Cần đo đồng thời các yếu tố khí tượng như nhiệt độ, tốc độ gió, độ ẩm, hướng gió. Thiết bị sử dụng: Lớp Kỹ thuật môi trường 2008 - 2010 Page 9 Tiểu luận môn học: Môn kỹ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí • Bộ va chạm kiểu tầng: được cấu tạo từ nhiều tầng khác nhau, mỗi tầng có kích thước và phân bố lỗ phù hợp để thu một phân đoạn bụi nhất định. Ưu điểm của loại này là có thể thu được nhiều phân đoạn bụi khác nhau nhưng nhược điểm của nó là thiết bị sử dụng phức tạp, đắt tiền. • Bộ va chạm ảo: thường dùng kết hợp với thiết bị lấy mẫu phân chia dòng. Ưu điểm của loại này là sử dụng dễ dàng, cấu tạo thiết bị đơn giản. • Bộ va chạm ly tâm: thông thường chỉ lấy được 1 phân đoạn bụi và được thiết kế dựa vào kinh nghiệm b) Lấy mẫu bụi thụ động trong không khí xung quanh Lấy mẫu bụi lắng TSP Nguyên tắc: Sử dụng dụng cụ lấy mẫu có phủ chất bắt dính để thu giữ bụi. Cân lượng bụi bị thu giữ để tính ra hàm lượng bụi có trong không khí xung quanh. Do thiết bị không có bộ phận che phủ và đặt ở ngoài trời nên phải được thực hiện trong ngày không mưa. Dụng cụ: khay lấy mẫu bằng nhôm hoặc thủy tinh, với chất bắt dính là Vazolin trắng. Yêu cầu: • Khay lấy mẫu được đặt ở độ cao 1,5m hoặc 3,5m • Vị trí lấy mẫu phải đại diện cho khu vực quan tâm • Không có vật cản trở trong bán kính 3m • Các vật cản ở xa: phải đảm bảo sao cho góc tạo thành giữa đỉnh của vật cản với điểm đo và phương nằm ngang nhỏ hơn 30o. • Thời gian lấy mẫu: không ít hơn 1 ngày (24h) nhưng không lớn hơn 7 ngày. Lấy mẫu bụi PM 10 và PM 2,5 : Quá trình lấy mẫu thụ động không áp dụng để lấy mẫu bụi PM 10 và PM 2,5 . c) Lấy mẫu bụi trong ống khói Vị trí lấy mẫu: về nguyên tắc là chọn đoạn ống có dòng khí chuyển động ổn định nhất có thể, mẫu phải phản ánh đúng nồng độ bụi và kích thước hạt bụi. Do đó, nên: Lớp Kỹ thuật môi trường 2008 - 2010 Page 10