Nhiệm vụ của công tác bảo vệ môi trường không khí là phải tạo được môitrường không khí thật trong sạch, các yếu tố gây ô nhiễm không khí như bụi, khíđộc hại phải có nồng độ nhỏ hơn nồng độ cho phép (NĐCP). Nguồn gây ônhiễm không khí chủ yếu do hoạt động công nhiệp, giao thông vận tảI và sinhhoạt. khi thiết kế nhà công nghiệp cần phảI tính toán khả năng gây ô nhiễmkhông khí của các nguồn thải. Mục đích tính toán là kiểm tra hiệu quả của cácbiện phầpm thiết kế đã áp dụng nhằm bảo độ trong sạch của không khí tại khudân cư và sân công nghiệp , tại các vị trí lấy không khí ngoàI của các hệ thốngthông gió, đIều hoà không khí (ĐHKK) và tại các cửa vào của hệ thống thônggió tự nhiên.Kết quả tính toán về nồng độ các yếu tố độc hại có trong không khí tại khu dâncư không được lớn hơn NĐCP được quy định bởi tiêu chuản nhà nước TCVN59381995.Đối với không khí được lấy thổi vào các toà nhà dân dụng hoặc các phânxưởng công nghiệp qua cửa lấy gió ngoàI không được lớn hơn 30% nồng độgiới hạn cho phép của các yếu tố độc hại tương ứng.Nừu nồng độ vượt quá giới hạn cho phép cần phảI có biện pháp bổ xung nhằmgiảm mức độ ô nhiễm, ví dụ như tăng hiệu quả lọc, hoàn thiện quá trình và thiếtbị công nghệ, tăng độ cao nguồn thảI , giảm lượng đốt cháy nhiên liệu, thaynhiên liệu gây ô nhiễm nhiều bằng nhiên liệu ít gây ô nhiễm hơn ( thay dầu nặngbằng dầu nhẹ)…
GIÁO TRÌNH KIỂM SỐT VÀ XỬ LÝ Ơ NHIỄM MƠI TRƯỜNG KHƠNG KHÍ CHƯƠNG KHÁI NIỆM CHUNG Nhiệm vụ cơng tác bảo vệ mơi trường khơng khí phải tạo mơi trường khơng khí thật sạch, yếu tố gây nhiễm khơng khí bụi, khí độc hại phải có nồng độ nhỏ nồng độ cho phép (NĐCP) Nguồn gây ô nhiễm không khí chủ yếu hoạt động cơng nhiệp, giao thơng vận tảI sinh hoạt thiết kế nhà công nghiệp cần phảI tính tốn khả gây nhiễm khơng khí nguồn thải Mục đích tính tốn kiểm tra hiệu biện phầpm thiết kế áp dụng nhằm bảo độ khơng khí khu dân cư sân cơng nghiệp , vị trí lấy khơng khí ngồI hệ thống thơng gió, đIều hồ khơng khí (ĐHKK) cửa vào hệ thống thơng gió tự nhiên Kết tính tốn nồng độ yếu tố độc hại có khơng khí khu dân cư không lớn NĐCP quy định tiêu chuản nhà nước TCVN 5938-1995 Đối với không khí lấy thổi vào tồ nhà dân dụng phân xưởng cơng nghiệp qua cửa lấy gió ngồI khơng lớn 30% nồng độ giới hạn cho phép yếu tố độc hại tương ứng Nừu nồng độ vượt giới hạn cho phép cần phảI có biện pháp bổ xung nhằm giảm mức độ nhiễm, ví dụ tăng hiệu lọc, hồn thiện q trình thiết bị cơng nghệ, tăng độ cao nguồn thảI , giảm lượng đốt cháy nhiên liệu, thay nhiên liệu gây ô nhiễm nhiều nhiên liệu gây ô nhiễm ( thay dầu nặng dầu nhẹ)… Khi tính tốn nồng độ chất nhiễm đề giảI pháp giảm thiểu, phòng chống nhiễm, trước tiên cần phảI xác định nguồn gây ô nhiễm từ chọn phương pháp tính, cơng thức tính tốn phù hợp 1.1 Khơng khí bị nhiễm ảnh hưởng tới sức khoẻ người 1.1.1 Thành phần khơng khí Khơng khí yếu tố vô quan trọng thiếu với sống người sinh vật Khơng khí khơng bị nhiễm tính theo % thể tích chủ yếu nitơ 78,09%, ơxy 20,94% Bảng 1.1 trình bày thành phần khơng khí khô không bị ô nhiễm Bảng 1.1 Các thành phần khơng khí khơng bị nhiễm Thành phần Cơng thức phân Tỉ lệ theo thể tích Tổng trọng khơng khí tử (%) lượng khí (triệu tấn) Ni tơ N2 78,09 850 000 000 Ô xy O2 20,94 180 000 000 Agon Ar 0,93 65 000 000 Các bon di xít CO2 0,032 500 000 Nê ôn Ne 18 ppm 64 000 Hê li He 5,2 ppm 700 Mê tan CH4 1,3 ppm 700 Kripton Hydro Nitơ ôxit Các bon mônô ôxit ôzôn Sunfua dioxit Nitơ dioxit Kr H2 N2O CO 1,0 ppm 0,5 ppm 0,25 ppm 0,1 ppm 15 000 180 900 500 O3 SO2 NO2 0,02 ppm 0,001 0,001 200 11 Khơng khí bao quanh khơng khí ẩm bị nhiễmdo chất độc hại bụi Trong khơng khí thường có chất nhiễm Cacbon mono oxit (CO), Sunfua oxit (SOx) chủ yếu SO2, Hydro cacbon (HC), Nito oxit (NOx) chủ yếu NO2 NO, loại bụi 1.1.2 Bụi chất độc hại khơng khí a Các loại bụi tác hại sức khoẻ người Định nghĩa Bụi tập hợp nhiều hạt vật chất vô hữa cơ, có kích thước nhỏ bé, tồn khơng khí dạng bụi bay, bụi lơ lửng, bụi lắng thể khí gồm hơi, khói, mù Bụi bay có kích thước từ 0,1 - 10 m, gồm tro, muội khói, hạt chất rắn nghiền nhỏ, chuyển động Brao rơi xuống mặt đất với tốc độ Loại bụi thường gây tổn thương cho quan hơ hấp Bụi lắng có kích thướ lớn 10Mm, thường rơi có gia tốc Loại bụi thường gây tác hại cho mắt, gây nhiễm trùng, gây dị ứng, … Phân loại Theo nguồn gốc Bụi hữu cơ: bụi thực vật, động vật Bụi vơ cơ: khống chất thạch anh, bụi kim loại, bụi hỗn hợp Theo nguyên nhân Bụi tự nhiên Bụi nhân tạo Theo kích thước Bụi lắng: hạt có kích thước > 10m Bụi lơ lửng: hạt có kích thước = 10 - 0,1 m Bụi khói, mù: hạt có kích thước < 0,1 m Theo tính xâm nhập vào đường hơ hấp Bụi < 0,1 m không lại phế nang Bụi = 0,1 - m lại phổi từ 50-90% nguy hiểm sức khoẻ người Bụi = - 10 m vào phổi phổi đào thải Bụi > 10 m thường đọng lại ngoàI mũi b Tác hại bụi tới sức khoẻ người Bệnh phổi nhiễm bụi (silicose): không khí có lẫn bụi khống, bụi amiăng, bụi than, kim loại mà người hít phải Khi hít thở phải bụi trên, người bị xơ phổi, suy giảm chức hơ hấp - Nam Phi có khoảng 30-40% thợ mỏ hàng năm chết bị bệnh phổi nhiễm bụi đá - Nhật Bản bệnh silicose chiếm tới 63% mỏ kim loại 39% mỏ than Bệnh đường hô hấp: người hít thở phải bụi hữu bơng, gai, đay gây bệnh viêm mũi, họng, phế quản Về lâu dài bụi gai, lanh gây viêm loét lòng khí phế quản, bụi len, bột thuốc kháng sinh gây dị ứng, viêm mũi, viêm phế quản, hen Bụi vơ có cạnh sác nhọn gây viêm mũi, hít thở khó Bụi Crom, asen gây viêm lt thủng vách mũi vùng trước sụn mía Bệnh ngồi da: bụi đồng gây bệnh nhiễm trùng da khó chữa Các loại bụi tác động tuyến nhờn làm cho da bị khô, gây viêm da, sinh mụn nhọt, lở loét bụi vôi, bụi đường, dược phẩm, thuốc trừ sâu Bụi nhựa, than tác dụng ánh nắng làm cho da sưng tấy bỏng, ngứa , mắt sưng đỏ, chảy nước mắt - Bụi kiềm, axits gây bỏng giác mạc, giảm thị lực, nặng bị mù Bệnh đường tiêu hố: bụi đường, loại bột gây sâu răng, làm hỏng men Bụi chì gây bệnh thiếu máu, làm giảm hồng cầu, gây rối loạn thận Bụi kim loại, bụi khống chất có cạnh sắc nhọn vào dày gây viêm niêm mạc dày, rối loạn tiêu hoá c Các loại chất độc tác hại sức khoẻ người Nguồn gốc chất độc hại, gây ô nhiễm mơi trường khơng khí sản xuất cơng nghiệp, trình đốt cháy nhiên liệu Các chất độc hại vào thể người qua đường hơ hấp, tiêu hố, qua da Dựa vào tác dụng chủ yếu chất độc hại, ta chia nhóm sau: Nhóm 1: gây bỏng, kích thích da, niêm mạc, vi dụ axit đặc, kiềm đặc lỗng Nhóm 2: gây kích thích đường hô hấp như: Clo, NH3, SO3, SO2, NO, HCl, … Các chất hoà tan niêm dịch tạo axit gây phù phổi cấp Nhóm 3: chất gây ngạt - gây ngạt đơn CO2, êtan, mêtan; gây ngạt hoá học CO hoá hợp với chất khác làm khả vận chuyển ô xy hồng cầu, làm hô hấp bị rối loạn Nhóm 4: chất tác dụng lên hệ thần kinh trung ương, gây mê, gây tê loại rượu, hợp chất hydro cacbua H2S, CS2, xăng, … Nhóm 5: chất gây độc - gây tổn thương thể, ví dụ loại hydro cacbua, halogen, clorua metin, …; chất gây tổn thương cho hệ thống tạo máu benzen, phenol, chì, asen, …, thuỷ ngân, mangan, phôt pho, … Một số chất độc hại gây ô nhiẽm mơi trường khơng khí: Cacbon mono oxit (CO) CO loại khí khơng màu, khơng mùi, khơng vị, tạo cháy khơng hồn tồn vật liệu có chứa cacbon Trên tồn cầu, năm sinh khoảng 250 triệu CO CO loại khí ngạt, tác dụng mạnh với hêmoglobin làm khả vận chuyển ô xy máu Phản ứng thuận nghịch: HbO2 + CO ↔ HbCO + O2 hít thở phải nhiều CO, người bị chết Thực vật nhậy cảm với CO so với người động vật, nồng độ CO cao (100 - 10000 ppm) làm cho xoăn, rụng, xoắn cây, non bị chết, cối chậm phát triển Khí sunfur axit (SOx) SO2 chủ yếu, SO3 có số liệu khơng nhiều SO2 khơng màu, có vị cay, mùi khó chịu Nó sinh lò luyện gang, lò rèn, lò gia cơng nóng, lò đốt than có lưu huỳnh SO2 tác dụng với nước biến thành axit sunfuric SO2 H2SO4 nồng độ thấp gây kích thích hơ hấp người động vật, với nồng độ cao gây bệnh tật, dãn đến chết người SO2 H2SO4 tác hại đến sức khoẻ người động vật, với nồng độ thấp gây kích thích người động vật, với nồng độ cao gây bệnh tật chí gây tử vong Khí Clo HCl Khí Clo HCl có nhiều vùng nhà máy hoá chất Khi đốt cháy than, giấy, chất dẻo, nhiên liệu rẵn tạo khí Clo HCl Tiếp xúc với mơi trường có nồng độ Clo cao bị xanh sao, vàng vọt, bị chết Khí Cl HCl làm cho chậm phát triển, nồng độ cao bị chết Chì hợp chất chì Chì nguyên liệu dùng nhiều công nghiệp Hơn 150 nghề (khai thác, chế biến quạng chì, sản xuất bột chì màu, sản xuất ăc qui, …) 400 trình cơng nghệ sử dụng đến chì Chì độc người động vật Chì qua đường hơ hấp, tiêu hoá, gây độc cho hệ thần kinh, tạo máu, làm rối loạn hệ tiêu hoá Với nồng độ 0,182 mg/lít khơng khí dã đủ làm chết xúc vật 18 Thuỷ ngân Hg Hg kim loại nặng sôi 357oC, bay nhiệt độ bình thường, thuỷ ngân khơng khí lần Hơi thuỷ ngân thâm nhập vào thể người chủ yếu qua đường hô hấp, tiêu hoá, da Người bị nhiễm Hg bị rung chân tay, rung mi mắt, ngủ, giảm trí nhớ, rối loạn thần kinh, viêm răng, lợi, đại tràng, rối loạn tiêu hố Nito oxit NOx Trong khí có nhiều loại nitơ ơxit chủ yếu NO (nitric oxit), NO2 (nito dioxit) NOx làm hỏng vải, han rỉ kim loại Khí NO2 với nồng độ 100 ppm làm chết người động vật sau vài phút Khí ơzơn tầng ơzơn Trong khí ơzơn sinh nhanh, tồn vài phút Khí ôzôn tập trung nhiều độ cao 25 km so với mặt đất (tầng bình lưu), nồng độ thường 20mg/kg độ cao mặt biển nồng độ ôzôn khoảng 0,05 ppm, trị số trung bình mùa đơng 0,02 ppm, mùa hè 0,07 ppm ôzôn sản phẩm chất chứa ôxy (SO2, NO2,…) hấp thụ xạ tử ngoại mặt trời NO2 O + NO O + O2 O3 Môi trường không khí có nồng độ ơzơn cao nồng độ tự nhiên, ta nói mơi trường bị nhiễm ơzơn, gây tác hại cho sức khoẻ người Nồng độ O3 = 0,02 ppm chưa có tác dụng gây bệnh rõ rệt Nồng độ O3 = - ppm gây mệt mỏi sau tiếp xúc Nồng độ O3 = ppm nguy hiểm phổi Đối với thực vật, với nồng độ O3 = 0,2 ppm nhiều loại (cà chua, đậu,… ) sinh trưởng chậm giảm suất Với nồng độ O3 = 15 - 20 ppm bị đốm lá, mầm bị khô héo O3 làm tăng nhiệt độ mặt đất, nồng độ O3 khơng khí tăng lên lần, làm nhiệt độ mặt đất tăng lên 1oC Ngược lại tầng O3 khí có lợi cho người động vật, bảo vệ che chắn xạ tử ngoại mặt trời Bức xạ mặt trời chiếu qua tầng O3 xuống mặt đất, phần lớn xạ tử ngoại tầng O3 hấp thụ, điều tiết khí hậu sinh thái trái đất Như tầng O3 khí bị chọc thủng gây thảm hoạ hệ sinh thái mặt đất Tầng O3 bị chọc thủng nhiễm CFCl: hợp chất florua cacbon - clorua metan Chất freon (CmHxFyClz), chất tác nhân lạnh máy lạnh, máy điều hồ khơng khí, bình thường chúng trơ, khí tác dụng tia xạ tử ngoại mặt trời giải Clo Mỗi nguyên tử Clo phản ứng dây truyền với 100 000 phân tử O3 biến O3 thành ôxy Cacbon hiệu ứng nhà kính Do đốt cháy nhiên liệu, than củi hô hấp động vật thải vào khí khối lượng lớn Cacbon dioxit CO2 Khơng phải tồn khí CO2 sinh lưu tồn khí mà chừng độ 1/2 thực vật nước biển hấp thụ hoà tan kết tủa biển Các loại thực vật biển đóng via trò chủ yếu trì cân khí bề mặt ddại dương Còn lượng khí CO2 lưu tồn khí quyển, thực vật hút CO2 để tồn phát triển, nồng độ CO2 khí q cao lại có tác hại Nhiệt độ mặt đất cân lượng mặt trời chiếu xuống mặt đất lượng nhiệt mặt đất phát vào vũ trụ Bức xạ mặt trời xạ sóng ngắn, dễ dàng xuyên qua tầng khí CO2, O3 rổi chiếu xuống mặt đất Còn xạ nhiệt từ mặt đất vào vũ trụ xạ sóng dài, khơng có khả xun qua tầng khí CO2 mà bị hấp thụ CO2 nước khis quyển, làm cho nhiệt độ khơng khí xung quanh trái đất tăng lên, làm cho nhiệt độ mặt đất tăng dần lên Hiện tượng gọi hiệu ứng nhà kính Tầng CO2 tương tự lớp kính bao che nhà kính trồng xanh mùa đông xứ lạnh, khác có qui mơ tồn cầu Nhiệt độ trái đất tăng lên nguyên nhân làm tan băng cực trái đất, nâng cao mực nước biển, dẫn đến ngập vùng đất thấp trũng ven biển Nhiệt độ trái đất tăng làm thay đổi khí hậu, tăng trận mưa, bão, lụt, … gây nhiều thiệt hại Nếu khơng ngăn tượng nhà kính vòng 50 năm tới mặt nước biển dâng cao từ 1,5 - 3,5 m (Stephan Keckes) Nếu nồng độ CO2 khí tăng gấp đơi nhiệt độ trung bình bề mặt trái đất tăng lên 3,6oC (G.N Plass) Trong theo tài liệu kihí hậu quốc tế, vòng 134 năm gần nhiệt độ trái đất tăng 0,4oC 1.1.3 Nồng độ cho phép loại bụi chất độc hại không khí a Các khái niệm nồng độ Đại lượng biểu thị lượng chất độc hại hồ lẫn khơng khí gọi nồng độ, ký hiệu C, đơn vị đo mg/l, mg/m3, g/m3 Đơn vị mg/l khối lượng chất độc hại tính mg lít khơng khí Đơn vị mg/m3 g/m3 khối lượng chất độc hại tính mg g m3 khơng khí Ngồi nồng độ biểu diễn tỷ lệ % theo thể tích, tỷ lệ % theo trọng lượng Thông thường ta ký hiệu m (%) theo thể tích, K (%) theo lượng Quan hệ C với m, K sau: Trong đó: M: trọng lượng phân tử chất khí kk: khối lượng riêng khơng khí kk: mật độ khơng khí g: gia tốc trọng trường Nồng độ chất độc hại số, mà thay đổi theo thời gian khơng gian Có loại nồng độ sau: nồng độ trung bình tức thời, nồng độ trung bình ngày đêm, nồng độ trung bình tháng, nồng độ trung bình năm cho điểm khơng gian, nồng dộ trung bình cho vùng, mặt phẳng Dựa theo mức độ tác hại chất độc hại thể người, phân thành giới hạn sau: giới hạn cho phép, giới hạn nguy hiểm mức gây tử vong b Nồng độ cho phép loại bụi chất độc hại có khơng khí Ơ nước ta, chất lượng nước, khơng khí nhà nước qui định "Các tiêu chuẩn Việt Nam môi trường", Tập I: Chất lượng nước, Tập II: Chất lượng khơng khí, âm học, đất - Hà Nội, 1995 Bảng 1.2 Nồng độ giới hạn cho phép chất độc hại khơng khí khu vực dân cư (mg/m3) Tên chất Trung bình Trung bình Trung bình 24 CO 40 10 NO2 0,4 0,1 SO2 0,5 0,3 Pb 0,005 O3 0,2 0,06 Bụi lơ lửng 0,3 0,2 Bảng 1.3 Nồng độ cho phép số chất độc hại thường gặp khơng khí khu vực sản xuất (mg/m3) Tên chất Trung bình Trung bình Trung bình 24 CO 30 CO2 0,1% (1000 ppm) SO2 20 Pb 0,01 NO2 4,0 Bụi lơ lửng 5,0 Bảng 1.4 Quy định nồng độ phát thải cho phép số chất độc hại thường gặp cơng trình TT Tên chất Giá trị giới hạn (mg/m3) A B Bụi khói 400 200 Nấu kim loại 500 200 Bêtông nhựa 400 100 Ximăng 600 400 Các nguồn khác Bụi 100 50 Chứa Xilic 0 Chứa Amiăng CO 1500 500 SO2 1500 500 NOx nguồn 2500 1000 Ghí chú: Cột A áp dụng cho sở hoạt động Cột B áp dụng cho tất sở kể từ ngày quan quản lý môi trường qui định Trường hợp không khí có nhiều chất độc hại tồn tại, người, động vật, thực vật đồng thời phải chụi tác độngcủa nhiều chất độc hại Khi ta tính nồng độ cho phép theo cơng thức: C1 C C C n C1cf C 2cf C 3cf C Ncf Trong C1, C2, …, Cn: nồng độ thực tế chất độc khơng khí C1cf, C2cf, …, Cncf: nồng độ giới hạn cho phép chất tương ứng Công thức áp dụng cho chất độc hại có tác dụng riêng rẽ axeton, fenol, ozon, nito dioxit NO2, S, H 2S, … 1.2 nguồn gây nhiễm khơng khí Hai loại nguồn gây nhiễm khơng khí là: nguồn nhiễm thiên nhiên nguồn ô nhiễm nhân tạo Ơ đề cập đến nguồn nhiễm nhân tạo 1.2.1 Ơ nhiễm mơi trường khơng khí sản xuất cơng nghiệp Trong q trình sản xuất, chất độc hại bốc hơi, rò rỉ, tổn hao dây truyền công nghệ sản xuất, phương tiện dẫn tải, … Đặc điểm chất thải trình sản xuất nồng độ chất độc hại cao tập trung khoảng không gian nhỏ, thường dạng hỗn hợp khí độc hại, hệ thống thơng gió cục nồng độ chất độc hại thải lớn lưu lượng khơng khí nhỏ, hệ thống hút chung lưu lượng khơng khí hút lớn nồng độ chất độc hại thấp Khí thải cơng nghệ khí thải hệ thống thơng gió trước thải vào môi trường cần qua thiết bị xử lý để làm sơ Căn vào độ chênh lệch nhiệt độ khí thải vào khơng khí xung quanh ta chia thành nguồn cao, nguồn thấp, nguồn điểm, nguồn đường, nguồn mặt Mỗi nghành công nghiệp, tuỳ theo dây chuyền công nghệ, tuỳ theo loại nhiên liệu sử dụng, đặc điểm sản xuất, quy mô sản xuất, loại nguyên liệu sản phẩm nó, tuỳ theo mức độ giới hố, tự động hoá, mức độ đại, tiên tiến nhà máy mà lượng chất độc hại khác nhau, ví dụ nhà máy hố chất thường có chất độc hại thể khí, thể rắn, độ cao ống thải thường khơng cao nên chất thải là mặt đất Mặt khác dây truyền sản xuất khơng kín, đường ống thiết bị máy móc sản xuất bị rò rỉ chất độc hại lan toả môi trường xung quanh gây nhiễm mơi trường khơng khí Nồng độ độc hại khu vực gần khu vực sản xuất, gần nguồn thải thường lớn chênh lệch nhiệt độ bé, khí khó bay xa, bay cao Nhà máy luyện kim thải nhiều bụi loại chất độc hại Bụi thường có kích thước lớn, 10 - 100 Mm (ở công đoạn khai thác quặng, tuyển quặngk, sàng quặng, nghiền quặng, …) Bụi nhỏ, khói thường từ lò cao, lò mactanh, lò luyện nhiệt Quá trình đốt nhiên liệu, luyện gang thép, luyện đồng kẽm kim loại khác sinh nhiều CO, SO2, NOx, … Chất nhiễm thường có nhiệt độ cao 300 - 400 oC, có lúc 800 oC từ ống khói cao vài chục mét Nhà máy điện thường dùng nhiên liệu than dầu; ống khói, bãi than, băng tải nguồn gây nhiễm khí thải bụi chất khí khác thường có nồng độ cao Nhà máy khí: phân xưởng toả nhiều độc hại phân xưởng sơn, phân xưởng đúc giông nhà máy luyện kim 1.2.2 Ơ nhiễm mơi trường khơng khí giao thơng vận tải Giao thơng vận tải nguồn gây ô nhiễm lớn cho mơi trường khơng khí Giao thơng thải 2/3 khí CO 1/2 khí NO2 Ơ tơ, xe máy thải nhiều chất độc hại, làm tung bụi bẩn Tàu hoả, tàu thuỷ sử dụng than, xăng, dầu toả nhiều chất độc hại Hàng không, máy bay đốt nhiên liệu xăng gâyô nhiễm bụi, tiếng ồn Nguồn ô nhiễm giao thông vận tải nguồn thấp nguồn đường 1.2.3 Ơ nhiễm mơi trường khơng khí sinh hoạt người Nguồn ô nhiễm bếp đun nấu, lò sưởi sử dụng nhiên liệu than, củi, dầu, khí đốt, sinh cacá chất CO, CO2, NO 2, H2S, … So với hai nguồn trên, lượng độc hại toả khơng lớn song gây nhiễm cục bộ, sát cạnh nơI người sinh hoạt nghỉ ngơI tác hại cuả lớn nguy hiểm Đối với khu nhà đông người , khu bếp xen lẫn với khu ở, hệ thống khói khơng thiết kế hợp lý ảnh hưởng xấu tới nguời nhĩêm CO, bụi khói… 1.3 Quản lý kiểm sốt mơi trường Cần phải có biện pháp tổng hợp, thực đồng thời nhiều biện pháp từ giáo dục quảng dân thực luật nghị định quy chế bảo vệ môi trường quản lý xã hội đến việc đầu tư kinh phí áp dụng biện pháp kĩ thuật thích đáng phòng ngừa ô nhiễm bảo vệ môi trường Nhà nước ta ban hành luật bảo vệ môi trường nhiều văn luật bảo vệ môi trường Đã thành lập quan chuyên chách quản lý môi trường tổ chức tra kiểm soát bảo vệ mơi trường; hình thành mạng lưới trạm quan trắc bảo vệ môi trường báo động kịp thời tình trạng nhiễm q giới hạn cho phép cho quan quản lý nhân dân biết Đó sở pháp lý tổ chức tảng quan trọng để bảo vệ mơi trường Trong sản xuất hàng hố theo chế thị trường, mối quan tâm trước hết người sản xuất lợi ích kinh tế khơng phải bảo vệ môi trường, bảo vệ sức khoẻ nhân dân Vì vậy, phải tiến hành kiểm sốt đăng ký nguồn gây ô nhiễm môi trường Mỗi nhà máy phải đăng ký chất thải, hình thức thải chất độc hại, biện pháp phòng tránh cố xảy thảm hoạ ô nhiễm môi trường Tiến hành thu thuế xử phạt, trí bắt ngừng sản xuất, nhà máy thải chất độc hại gây ô nhiễm môi trường q giới hạn cho phép Có sách khuyến khích nhà máy áp dụng công nghệ sản xuất mới, có tính chất “sạch” (thải khơng thải chất độc hại) 10 thay công nghệ sản xuất cũ thải nhiều ô nhiễm, sách giảm tỷ lệ đóng thuế doanh thu thuế lợi tức cho họ Việc đăng ký nguồn thải thúc đẩy nhà máy phải tự áp dụng biện pháp xử lý ô nhiễm môi trường, giảm bớt chất thải ô nhiễm, tự kiểm tra kiểm sốt mơi trường Đồng thời quan quản lý mơi trường nhà nước không cấp giấy phép sản xuất cho nhà máy gây ô nhiễm môi trường ngiêm trọng, trí u cầu đình sản xuất di chuyển nhà máy đến địa điểm khác Tương tự vậy, việc quản lý kiểm soát xe cộ giao thông cần thực nghiêm ngặt Như không cho sản xuất không cho nhập loại xe gây nhiễm mơi trường Ví dụ thành phố số nước không cho phép sử dụng loại xe gây tiếng ồn 70 dB, ống xả khí khói thành luồng nhìn thấy Ở nước phát triển nước ta sử dụng xe giới chạy xăng không pha chì, giảm hẳn nhiễm bụi chì giao thông gây Cấm xe vận tải chạy dầu diezel, muội khói cháy dầu diezel nguy hiểm máy hô hấp người Người ta nhiên cứu thành công việc cải tiến động diezel để chạy nghiên liệu hỗn hợp chứa khoảng 40% mêtan Mêtan loại nhiên liệu đốt cháy hồn tồn, khơng thải khí độc, tốc độ bắt lửa cao xăng dầu Dùng động kỳ thay cho động kỳ có tác dụng giảm nhẹ ô nhiễm giao thông Ở Hàn Quốc ngày dùng nhiều xe taxi chạy khí hố lỏng Động chạy khí hố lỏng ô nhiễm Để quản lý môi trường tốt, trước tiên cần đánh giá trạng ô nhiễm môi trường, đánh giá xác trạng thái nồng độ chất nhiễm vai trò tác động nguồn ô nhiễm biến đổi tranh ô nhiễm môi trường địa phương, tức cần phải thiết lập đồ atlas phân bố chất gây ô nhiễm thành phố vùng Ở nước người ta thiết lập xong atlas ô nhiễm môi trường, làm để quản lý môi trường Đô thị sản xuất ln phát triển, trạng thái môi trường môi trường đô thị công nghiệp biến đổi theo, hàng năm năm lần cần phải bổ sung số liệu điều tra hiệu chỉnh đồ ô nhiễm cho sát với thực tế trạng kiểm soát chất thải: Việc tổ chức sử dụng hệ thống kiểm tra tự động mức nồng độ chất ô nhiễm môi trường không khí phạm vi thị, khu cơng nghiệp, hay nhà máy có ý nghĩa quan trọng việc bảo vệ môi trường Cần phải kiểm tra thường xun mức nhiễm mơi trường khơng khí qua khoảng thời gian ngắn quy định tự động phát tín hiệu báo động nồng độ chất gây ô nhiễm mức cho phép Thiết lập ứng dụng hệ thống kiểm tra tự động nâng cao độ tin cậy hiệu làm việc thiết bị làm khơng khí, ví dụ hình – cho sơ đồ hệ thống kiểm tra tự động chất thải độc hại nhà máy hoá chất sản xuất clo 11 Đuờng chất kiềm Đuờng khí kênh ch¶y clo Hình 1.1.Sơ đồ kiểm sốt tự động chất thải độc hại nhà máy hoá chất sản xuất clo: – điều chỉnh cấp chất kiềm; – máy phân tích khí FKG –3; – bảng tín hiệu ánh sáng; – bảng tín hiệu âm thanh; - đồng hồ đo lưu lượng hỗn hợp – khơng khí Để kiểm tra chất thải độc hại thải từ ống khói hay miệng thổi thơng gió cần phải đặt thiết bị phân tích khí lưu lượng khí để xác định nồng độ chất độc hại lưu lượng hỗn hợp khí thải Có hệ thống kiểm sốt, kiểm tra cẩn thận xác định xác nguồn gây nhiễm “thủ phạm” gây nhiễm mơi trường, từ có biện pháp đắn để giảm nhiễm môi trường Ở nước Anh, Pháp, Đức, Mỹ, Nhật Bản Thụy Điển tiến hành nghiêm túc luật kiểm sốt chất thải cơng nghiệp Ai vi phạm bị phạt hành phạt kinh tế để giữ gìn bảo vệ mơi trường khơng khí khơng bị nhiễm 1.4 Kiểm tốn nguồn thải Trong chương trình cơng tác kiểm sốt nhiễm bẩn khơng khí cần tiến hành song song việc phân tích thành phần khí quyển, quan trắc khí tượng, xác định tham số nguồn thải nồng độ chất ô nhiễm môi trường, chúng phụ thuộc nhiều vào nguồn thải Để quản lý môi trường giảm thiểu ô nhiễm trước tiên cần phải kiểm toán nguồn thải, tức phải xác định hình thức nguồn thải, kích thước hình học nguồn thải, ống khói kích thước chièu cao, đường kính miệng ống khói, tham số nguồn thải:lượng thái chất nhiễm vào khí đơn vị thời gian, lưu lượng khí thải (luồng khói) , nhiệt độ khí thải Thơng thường, lượng nhiễm thải vào khí xác định từ lượng nhiên liệu nhiên liệu tiêu hao qúa trình sản xuất phương pháp cân vật chất cân nhiệt động học Phương pháp đơn giản để kiểm toán nguồn thải sử dụng phương pháp hệ số thải WHO (tổ chức y tế giới ) lượng nhiên liệu tiêu hao 12 (tấn hay kg nhiên liệu đơn vị thời gian: giờ, phút hay giây), đơn vị sản phẩm nhà máy Phương pháp dùng hệ số thải để xác định lượng chất thải áp dụng ví dụ tính tốn nồng độ chất ô nhiễm môi trường nhà máy Xi măng Bút Sơn, đường quốc lộ nhà máy Điện diezel Nomura Ví dụ hệ số thải lò đốt than antraxite nghiền nhà máy nhiệt điện xác định sau bảng 1.5 Bảng 1-5: Hệ số thải ô nhiễm nhà máy nhiệt điện đốt than Quá trình xử lý Đơn vị (U) Hệ số thải (kg/U) nhiên liệu Bụi SO NOx CO (TSP) Khơng có lọc bụi Tấn 5.A 19,5.S 9,0 0,3 Lọc bụi xiclon Tấn 1,25.A 19,5.S 9,0 0,3 Lọc bụi tĩnh điện Tấn 0,36.A 19,5.S 9,0 0,3 Lọc bụi túi vải Tấn 0,01.A 19,5.S 9,0 0,3 (tay áo) Ghi chú: A - độ tro than; S – hàm lượng lưu huỳnh than VOC 0,055 0,055 0,055 0,055 Theo bảng 1.5 khơng có lọc bụi, đốt than thải 5.A kg bụi (TSP); 19,5.S kg SO2; 9,0 kg NOx; 0,3 kg CO 0,055kg VOC (chất hữu bay hơi) Nói chung phương pháp có tính thống kê gần Phương pháp khác để kiểm tốn nguồn thải nhiễm người ta thường sử dụng tính lượng thải theo cơng thức Cơng thức kiểm tốn nguồn thải thường bỏ qua hình thức cơng nghệ đốt nhiên liệu tính tốn theo nguyên lý chung phụ thuộc vào loại nhiên liệu đốt lượng nhiên liệu đốt Lượng thải khí SO2 (kg/h) tính theo cơng thức sau: MSO2 = 20.B.S, (1.1) Trong đó: B: lượng nhiên liệu đốt (tấn/h); S: hàm lượng lưu huỳnh nhiên liệu (%) Lượng bụi thải Mb (kg/h) đốt nhiên liệu rắn (than đá) xác định sau: Mb = 100 B(1 - .10-2)(10-2 A + q) , (1.2a) Trong đó: B: lượng nhiên liệu đốt (tấn/h); A : độ tro nhiên liệu hiệu suất lọc bụi (%); q: lượng nhiệt tổn thất cháy khơng hồn toàn; : tỷ lệ phần lượng bụi mang theo vào đường dẫn khí ống khói (%) Đại lượng q cho sổ tay kỹ thuật nhiệt, thông thường = 70 – 80% Khi đốt cháy gas (khí tự nhiên) khơng thải khí lưu huỳnh tro, đốt nhiên liệu lỏng phát thải tro bụi không đáng kể Lượng bụi thải xác định theo cơng thức đơn giản sau đây: 13 Mb = .A.B.(1 - ) (1.2b) Than cám Quảng Ninh thường có: A = 22%, S = 0,5%, C = 62,8%; dầu FO có: A = 0,1%, S = 2,9%, C = 85% Lượng thải khí NOx (kg/h): Đã có số cơng trình nghiên cứu đánh giá hình thành khí nitơ oxit đốt nhiên liệu rắn, lỏng khí Nhưng chưa có phương pháp tính tốn xác theo kết nghiên cứu viên kỹ thuật liên bang nga lượng nitơ oxit chuyển đổi NO (kg/h) trường hợp lò đốt nhiên liệu điển hình tính tốn gần theo cơng thức sau đây: MNO2 = 26 B AK, (1.3) Trong đó: AK = DK 1000 DK lò hơi, AK = DK 1000 DK lò đốt nước nóng, DK QK: cơng suất lượng nhiệt lò, tính tương tự kcal giờ; B: lượng nhiên liệu tiêu thụ giờ, tính theo nhiên liệu điều kiện chuẩn với nhiệt lượng tương ứng 7000 kcal/kg lượng thải khí CO2 (kg/h): nhà máy nhiệt điện lò đốt tương đối lớn thường diễn qua trình đốt cháy hồn tồn nhiên liệu tồn hàm lượng cacbon chuyển hố thành CO 2, MCO2 = 3,67 B Ac, (1.4) Trong đó: Ac – hàm lượng cacbon than Khi cấp khơng khí khơng đủ xảy tình trạng cháy nhiên liệu khơng hồn tồn, ngồi khí CO2 thải khí CO Lượng thải khí CO (kg/h): Lượng khí CO thải vào khí xác địng tuỳ thuộc vào loại than lượng than tiêu thụ lưu lượng dòng khơng khí thổi vào lò Lượng thải khí CO tính gần theo công thức sau đây: MCO = (0,08 0,12).0,00239.AC.B, (1.5) Trong đó: AC – hàm lượng cacbon nhiên liệu (%) Khi đốt nhiên liệu thải chất độc hại khác, nói chung, chúng nhỏ, bỏ qua Năm 1973 Detri 27 rằng, phòng đốt rác thải khí CO2 10 – 25 kg/tấn rác, thải khí andehyt – 30 kg/tấn rác Khi đốt rác lò đốt nhiều tầng trị số khí thải CO2 andehyt xác định theo công thức cần nhân với hệ số tương ứng 0,5 0,15 Đốt rác thải khí amoniac 1,4 kg/tấn rác axit hưu cơ: 0,3 kg/tấn rác Trong loạt cơng nghiệp sản xuất thải nhiều chất nhiễm riêng biệt, sản sinh từ nguyên liệu sản xuất qúa trìng sản xuất Có thể xác định chất thải sở cân chất với tính đến q trình cơng nghệ với tính đến nguồn thải Có thể đưa ví dụ đánh giá chất thải từ nhà máy sợi sau (theo27) Một chất thải ô nhiễm nhà máy sợi khí đisulfua (CS2), sử dụng để hình thành tơ nhân tạo, 14 phần chuyển thành hyđro sulfua (H2S) Thấy 60% CS2 hợp thành sản phẩm sợi nhân tạo 85% khí H2S hình thành thải từ dây chuyền công nghệ (nguồn thải thấp) Khoảng 10% khí CS2 H2S dẫn theo cống rãnh thoát nước phần lớn lĩnh vực cơng nghiệp, sở tính tốn cân vật chất kinh nghiệm thống kê xác định trị số chung bình chất thải ô nhiễm theo đơn vị sản phẩm, tài liệu WHO trình bày 18 Người ta dùng phương pháp đo lường gián tiếp nguồn thải để kiểm tra lượng thải thực tế nhà máy Ví dụ đo lường nồng độ khí thải Ct, đo tốc độ khí thải W0 nhiệt độ Tt lỗ chân ống khói Từ xác định lưu lượng khí thải Lt lượng khí nhiễm thải M = Ct.Lt Trong số trường hợp, khó xác định trị số M theo phương pháp dùng phương pháp xác định nồng độ chất ô nhiễm phân bố theo luồng khói thải (theo trục gió thổi) từ chân ống khói đến độ xa – km để xác định trị số nồng độ ô nhiễm cực đại từ suy lượng chất thải Chất thải từ phương tiện giao thông: Chất thải từ phương tiện giao thông thông thường đánh giá từ số lượng chất lượng nhiên liệu đốt, kiểu chế độ làm việc động xe Động ôtô phân làm hai loại bản: động làm việc với cacbuaratơ (bộ chế hồ khí) hoạt động với loại dầu xăng nhẹ, chủ yếu xăng, chúng thường gọi động chế hồ khí; hai động chạy dầu nặng, cụ thể dầu diezel động diezel Hiện có thiết bị đo lường xác định nồng độ khí CO,NO2 khí thải khác chứa khí thải ơtơ Detpu 1973 đưa trị số trung bình khí thải từ xe sản xuất châu Âu Đối với động xăng động diezel thải 9% CO2 tương ứng với loại động 0,06 0,4% khí NO x; 0,05 0,02% khí CH; 0,1% khí CO Chạy tốc độ chậm hay dừng xe thải chất ô nhiễm lớn – lần lúc chạy nhanh Vì nhiễm mơi trường khơng khí phụ thuộc vào chiều rộng đường phố, số xe, số lối người hành qua đường, số lượng ngã ba ngã tư cửa đường Chất thải xe có động cũ, chất lượng chạy sai chế độ gấp nhiều lần xe mới, động Vì thường xuyên kiểm tra xe đường phố, bãi đỗ xe, xuất xưởng Tính trung bình ơtơ đốt cháy kg nhiên liệu cần phải 15 kg khơng khí Căn vào khối tích khơng khí tiêu thụ phần trăm hàm lượng chất thải ô nhiễm cho mà tính tốn gần lượng thải chất nhiễm mơi trường khơng khí ơtơ Ở số nước người ta quy định mức cho phép chất thải xe km xe chạy Như tiêu chuẩn Mỹ 1974: xe chạy đường phố đô thị ôtô tối đa cho phép thải 47g CO/km, 4,5g CH/km, 3,5g NO x/km 1.5 Tính tốn lượng khí độc hại thải trình đốt cháy nhiên liệu a- Thành phần nhiên liệu 15 Thành phần nhiên liệu rắn lỏng gồm có cacbon (Cp); hydro (Hp), Ni tơ (Np); Oxy (Op); lưu huỳnh (Hp); độ tro (Ap); độ ẩm (Wp) Các thành phần nhiên liệu biểu diễn phần trăm trọng lượng ký hiệu chữ đầu tên thành phần với số chân p - với ý nghĩa thành phần thực, làm việc Như tổng toàn thành phần 100% Cp + Hp + N p + O p + Sp + Ap + Wp =100% (1.6) b- Tính tốn sản phẩm cháy 16 Bảng -6 Cơng thức tính sản phẩm cháy (SPC) điều kiện chuẩn (t=00c, P= 760mmHg) T T Đại lượng tính tốn Đơn vị Ký hiệu Cơng thức tính tốn VO VO = 0,089CP + 0,264HP – 0,0333(OP – SP) Số cơng thức Lượng khơng khí khơ lý thuyết cần m3chuẩn/kgNL cho q trình cháy Lượng khơng khí ẩm lý thuyết cần cho trình cháy m3chuẩn/kgNL (ở t = 30oC; = 65% d = 17g/kg) Va Va = (1 + 0,0016d)VO Lượng khơng khí ẩm thực tế với hệ m3chuẩn/kgNL số thừa khơng khí = 1,2 1,6 Vt Vt = Va Lượng khí SO2 SPC VSO2 VSO2 = 0,683.10-2SP Lượng khí CO SPC với hệ số cháy khơng hồn tồn hố học m3chuẩn/kgNL học ( = 0,01 0,05) VCO VCO = 1,865.10 CP Lượng khí CO2 SPC m3chuẩn/kgNL VCO2 VCO2 = 1,853.10-2(1 - )CP 1.12 Lượng nước SPC m3chuẩn/kgNL VH2O VH2O = 0,111HP + 0,0124WP + 0,0016dVt 1.13 Lượng khí N2 SPC m3chuẩn/kgNL VN2 VN2=0,8.10-2Np+ 0,79Vt 1.14 Lượng khí O2 khơng khí thừa m3chuẩn/kgNL VO2 VO2 = 0,21( - 1)Va 1.15 m3chuẩn/kgNL Lượng SPC tổng cộng (tức lượng 10 khói thải tổng số mục từ m3chuẩn/kgNL 9) 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 -2 1.16 VSPC VSPC = VSO2 + VCO + VCO2 + VH2O + VN2 + VO2 Ghi chú: m3chuẩn/kg NL – mét khối điều kiện chuẩn kg nhiên liệu Khi tính tốn lượng sẩn phẩm cháy điều kiện thực tế ta dùng công thức sau: V SFC(ở t0C) = VSFC(đkchuẩn)x 273+t/273 m3TC/kgNL Xuất phát từ phản ứng cháy nêu trên, nhiệt nhiên liệu rắn lỏng xác định theo công thức Mendeleev sau: QP= 81CP + 246HP -26(OP - SP) -6WP , kcal/kgNL Các cơng thức tính tốn lượng khói thải tải lượng chất nhiễm khói thải ứng với lượng nhiên liệu tiêu thụ B kg/h thể bảng 1.2 Bảng 1.7 tính tốn lượng khói thải tải lượng chất ô nhiễm khói thải ứng với lượng nhiên liệu tiêu thụ B kg/h Thứ Đại lượng tính tốn tự Đơn vị Lượng khói (SPC) điều m3/s kiện chuẩn t=0 oC; p=760mmHg Ký hiệu Cơng thức tính LC LC=VSPC.B/3600 Lượng khói (SPC) điều m3/s kiện thực tế tkhói oC LT LT = LC(273 +tkhói)/273 Lượng khí SO2 với SO2 g/s =2,926 kg/m3chuẩn MSO2 MSO2= (103VSO2.B SO2)/3600 Lượng khí CO với CO g/s =1,25 kg/m3chuẩn MCO Lượng khí CO2 với CO2 g/s =1,977 kg/m3chuẩn MCO2 Lượng tro bụi với hệ số tro bay theo khói a=0,10,85 g/s Mbụi MCO= (103VCO.B CO)/3600 MCO2=(10 3VCO2.B CO2)/3600 Mbụi= 10.a.AP.B/3600 c) Tính tốn nồng độ phát thải chất nhiễm Bụi khí SO2 CfthSO2 = MSO2/LT g/m3 (1.7) khí CO CfthCO = MCO/LT g/m3 (1.8) khí CO CfthCO2 = MCO2/LT g/m3 (1.9) khí NO2 CfthNO2 = MNO2/LT g/m3 (1.10) CfthBụI = Mbụi/LT g/m3 (1.11) 18 ... trường, giảm bớt chất thải ô nhiễm, tự kiểm tra kiểm soát môi trường Đồng thời quan quản lý môi trường nhà nước không cấp giấy phép sản xuất cho nhà máy gây nhiễm mơi trường ngiêm trọng, trí yêu... nguồn gây ô nhiễm không khí Hai loại nguồn gây nhiễm khơng khí là: nguồn ô nhiễm thiên nhiên nguồn ô nhiễm nhân tạo Ơ đề cập đến nguồn ô nhiễm nhân tạo 1.2.1 Ơ nhiễm mơi trường khơng khí sản xuất... vùng Ở nước người ta thiết lập xong atlas ô nhiễm môi trường, làm để quản lý môi trường ô thị sản xuất phát triển, trạng thái mơi trường mơi trường ô thị công nghiệp biến đổi theo, hàng năm năm