. TÍNH TOÁN TẢI LƯỢNG KHÔNG KHÍ
khí độc trong khí thả
HẤP PHU KHÍ NOX BẰNG SILICAGEL, ALUMOGEL, THAN HOẠT TÍNH
Khí thải có chứa 1 -1,5% NOX có thể được xử lý bằng các chất hấp phụ như silicagel, alumogel, than hoạt tính... Nhược điểm của phương pháp này là khả năng hấp phụ NOX
của các chất rắn trên thấp nên phải sử dụng hệ thống hấp phụ nhiều tầng, dẫn đến tiêu hao năng lượng lớn để thắng sức cản của hệ thống. Ưu điểm của phương pháp này là có khả năng thu hồi NO2 nồng độ cao để điều chế axit nitric sử dụng cho các mục đích khác nhau trong công nghiệp.
XỬ LÝ KHÍ Ô NHIỄM BẰNG THIÊU ĐỐT QUY TRÌNH
Đây là quá trình đơn giản nhất để phân hủy các chất hữu cơ có thể cháy được dựa vào phản ứng với ôxi trong không khí và phát sinh nhiệt (phản ứng cháy).
Điều kiện để phản ứng cháy xảy ra liên tục là: - Nồng độ chất cháy nằm trong khoảng cháy được. - Nồng độ oxi trong hỗn hợp đủ cho phản ứng cháy. - Có ngọn lửa mồi hay có nhiệt độ đủ cao.
Trong trường hợp không đủ 3 điều kiện trên (và thường gặp là nồng độ chất cháy không đủ lớn) thì quá trình chỉ có thể tiến hành trong buồng đốt có phun nhiên liệu bổ xung. Các phản ứng thường gặp là:
C + O2= CO2+ nhiệt. 2H2+ O2= 2H2O + nhiệt. 2CO + O2= 2CO2+ nhiệt. S + O2= SO2+ nhiệt.
2H2S + 3O2= 2SO2+ 2H2O + nhiệt.
2C6H6(ben zen)+ 7O2= 12CO2+ 6H2O + nhiệt. THIẾT BỊ
a- Đốt trong buồng đốt.
Quy trình này bao gồm đưa hỗn hợp khí thải và không khí qua buồng đốt để nâng nhiệt độ khối khí lên tới 1100oC bằng ngỏn lửa trần. Thời gian lưu khí thải trong buồng đốt là 2 giây. Ở nhiệt độ này, phần lớn các hợp chất hữu cơ phức tạp bị phân rã và xảy ra các phản ứng oxy hóa gốc C và hyđrô với ôxy trong không khí, và sản phẩm sau cùng là CO2và hơi nước. Sau đó khí thải có thể được thải thẳng hay qua bộ thu hồi nhiệt. Quy trình này thường được dùng để xử lý chất độc hại sinh ra từ quá trình thiêu đốt chất thải rắn, rác thải nguy hại trong buồng đốt.
Sơ đồ đốt khí thải chứa chất hữu cơ dạng khí có thu hồi nhiệt.
Thời gian gần đây có phát triển các quá trình đốt có chất xúc tác nhằm làm giảm nhiệt độ buồng đốt, tiết kiệm năng lượng. Tuy vậy, mỗi loại chất xúc tác chỉ có tác dụng với một vài loại khí nhất định. Hiện nay, thịnh hành nhất là chất xúc tác xử lý chất hữu cơ trong khí thải.
Sơ đồ đốt khí thải chứa chất hữu cơ dạng khí có dùng xúc tác. Đốt trên mỏ đốt ngoài.
Khi nồng độ chất cháy được nằm trên giới hạn cháy và có nhiệt lượng trong khoảng 3.150 ~ 3.350 kg/m3, người ta dùng mỏ đốt ngoài đốt trực tiếp khí thải trong không khí. Phương pháp này thường được dùng để đốt bỏ khí đồng hành trong khai thác dầu thô.
Trong khí thải có chứa chất ô nhiễm không khí nằm trong tiêu chuẩn cho phép thải vào không khí nhưng vượt xa tiêu chuẩn cho phép trong môi trường. Vì thế phải dùng khả năng phát tán, hoà loãng của môi trường không khí để thải khí thải vào môi trường nhưng không làm ô nhiễm môi trường.
PHÂN LOẠI NGUỒN THẢI
- Nguồn thải thấp – thải trong bóng khí động của ngôi nhà. - Nguồn thải cao – thải trên bóng khí động của ngôi nhà. - Nguồn thải điểm – Kích thước nhỏ trong không gian.
- Nguồn thải đường – Nguồn thải có kích thước dài trong không gian. - Nguồn thải diện – nguồn thải là một vùng trên mặt đất.
KHÁI NIỆM VỀ BÓNG KHÍ ĐỘNG
Khi có một luồng gió di chuyển song song với mặt đất và va vào tường chắn vuông góc với chiều gió. Ở mặt trước tường, không khí bị dồn nén lại làm tăng áp suất tỉnh của không khí tại đó. Ap suất tĩnh này có xu hướng đẩy dòng gió lên cao. Mặt sau bức tường do gió bị cản lại làm áp suất tĩnh giảm xuống. Kết quả là một vùng xoáy quẩn xuất hiện sau tường chắn, kéo dài theo chiều gió tới một khoảng cách nào đó trên mặt đất ,tại đó gió mới lấy lại được vận tốc và hướng cũ. Vùng xoáy quẩn này được gọi là vùng bóng rợp khí động của tường chắn.
Qua nghiên cứu, người ta đã xác định được bóng rợp khí động của tường chắn có chiều cao h như hình vẽ sau:
Trong vùng bóng khí động, tốc độ di chuyển của gió rất nhỏ không khí trao đổi với không khí vùng xung quanh kém dễ gây các hiện tượng tích tụ chất ô nhiễm.
Đối với nhà cửa đứng độc lập do có các ô văng, lỗ cửa thông gió nên quy luật của bóng rợp khí động có phần nào thay đổi theo xu hướng giảm chiều cao và chiều xa của vùng bóng rợp khí động.
Khi có nhiều công trình nối tiếp nhau theo chiều gió, công trình phía trước sẽ ảnh hưởng đến công trình phía sau. Quy luật của bóng rợp khí động cũng sẽ đổi khác.
Để xác định đúng bóng rợp khí động của nhà, người ta làm mô hình và xem xét trong ống khí động hay máng thủy lực.
Sau đây là một vài trường hợp đơn giản đã được nghiên cứu: - Nhà đứng độc lập có chiều ngang hẹp.
Nhà được coi là được đứng độc lập nếu phía đầu gió của ngôi nhà, công trình cao nhất có khoảng cách tới nó tối thiểu là 8 tới 10 lần chiều cao. Phía dưới gió của ngôi nhà khoảng 8 đến 10 lần chiều cao nhà không có ngôi nhà nào kế cận.
Nhà được xem có chiều ngang hẹp khi chiều ngang nhà nhỏ hơn hoặc bằng 2.5 chiều cao. Khi đó bóng khí động của ngôi nhà có chiều cao 1.8h và chiều dài 6h phía sau và trên ngôi nhà.(hình a)
Khi chiều ngang b lớn hơn 2.5h. Bóng khí động của nhà gồm hai khu vực như hình vẽ. Nhà đứng gần nhau, gió thổi vào khu nhà thì không gian giữa hai dãy nhà sẽ có vùng gió quẫn. Nếu nhà đầu gió có chiều ngang hẹp thì vùng gió quẫn có chiều dài 8h. Nếu nhà rộng thì một phần mái nhà không nằm trong vùng quẫn gió.
TÍNH TOÁN NGUỒN ĐIỂM THẢI CAO
Sử dụng trang bảng tính sẵn trong EXCEL theo mô hình GAUSS. Dạng công thức phổ biến nhất mà Sutton và Passquill đưa ra là:
Khi xác định nồng độ chất ô nhiễm gần mặt đất thì xem z = 0. Khi đó ta có:
Trong đó:
C - Nồng độ chất ô nhiễm tại vị trí có tọa độ x,y,z.
σy?σz - Hệ số khuếch tán rối theo các phương y,z tương ứng với sai phương chuẩn của hàm phân phối Gauss.
Tốc độ gió u: Gió thường có trị số tốc dộ u thay đổi theo chiều cao.Người ta biểu diễn thay đổi đó bằng biểu thức:
Trong đó : u0và u1tốc độ gió ở 2 điểm khác cao độ. zovà z1độ cao ở 2 điểm.
p – Số mũ.
Cho mặt đất bằng phẳng hay trên mặt nước lớn , hệ số p trong bảng được nhân thêm hệ số 0.56 cho mọi cấp ổn định của khí quyển.
Hệ số p cho mặt đất gồ ghề :
H - Chiều cao hiệu quả của ống khói. H = Ht + Δh. (m)
Theo BRIGG (1972) kiến nghị, Δh tính như sau: Khi cấp ổn định của khí quyển là A ~ D :
Xf =50F 5/8 nếu F ≤ 55 m4/s3 g – Gia tốc trọng trường ( m/s2). r – Bán kính ống thải ( m ).
Vs – Vận tốc khí thải qua miệng ống ( m/s ) . u – Tốc độ gió ở miệng ống thải ( m/s ). Tk – Nhiệt độ khí thải (OK ).
Tx – Nhiệt độ không khí xung quanh thải (OK ). Khi cấp ổn định của khí quyển là E ~ F :
r – Độ giảm nhiệt độ đoạn nhiệt ( = 0,01OC/m )
b- Sử dụng trang bảng tính sẵn trong EXCEL theo mô hình BERLIAND và các cộng sự.
Nồng độ cực đại Cmtrên mặt đất dưới hướng gió của ống thải đơn ( Trục X ): Cho nguồn nóng có Δt > 0 f < 100 m/s2.OC
Cho nguồn nguội , khi Δt ≤ 0 f > 100 m/s2.0C
A – Hệ số điạ lý khu vực. A = 240 M – Lượng chất ô nhiễm thải g/s
F – Hệ số F=1 Khi thải chất ô nhiễm là khí
F=2 Khi thải bụi có hiệu quả lọc sạch không dưới 90%. F=2,5 Khi thải bụi có hiệu quả lọc sạch 75~90%. F=3 Khi thải bụi có hiệu quả lọc sạch 75%. H – Chiều cao ống thải m
D – Đường kính miệng ống thải m L – Lưu lượng khí thải m3/s
Δt – Chệnh lệch nhiệt độ khí thải .OC m – Hệ số không thứ nguyên .
n – Hệ số không thứ nguyên phụ thuộc vào vm . Cho nguồn nóng có Δt > 0 f < 100 m/s2.OC
Cho nguồn nguội , khi Δt ≤ 0 f > 100 m/s2.0C
Vs – Tốc độ khí thải tại miệng ống thải. m/s Khi Vm ≤ 0,3 n = 3
Khi Vm ? 2 n = 1
Nồng độ chất ô nhiễm trên trục X : CX= S1x Cmmg/m3
Nồng độ chất ô nhiễm trên trục Y :
Cy= S2x Cxmg/m3
S1 - Hệ số giảm nồng độ chất ô nhiễm theo trục X so với nồng độ cực đại.Cm .Tra biểu đồ theo F và X/Xm.
S2 - Hệ số giảm nồng độ chất ô nhiễm theo trục Y so với nồng độ cực đại.Cm .Tra biểu đồ theo u( Y/Xm).
u – Tốc độ gió tính toán. m/s
Khoảng cách xuất hiện Cmkể từ chân ống thải : Cho khí thải :
Xm= dOx H m
Trong đó do – Hệ số. Tra đồ thị theo Vm và f. [ ].
Hay tính:
Trong đó: cho nguồn nóng f <100:
Vm≤ 2 d0= 4, 95×Vm × (1 + 0,28 ×3√f)Vm ≤ 2 Vm ? 2
Vận tốc gió nguy hiểm:
Chất ô nhiễm được khuyếch tán rộng là nhờ gió. Nhưng gió càng lớn càng làm giảm sự khuyếch tán theo chiều đứng của luồng khí thải. Luồng càng sớm tiếp xúc với mặt đất. Các nghiên cứu cho thấy tồn tại một tốc độ gió nguy hiểm Um làm xuất hiện nồng độ chất ô nhiễm cực đại trên mặt đất. Um được xác định như sau:
Khi Vm ≤ 0,5 Um = 0,5 Khi Vm = 0,5 ~ 2 Um = Vm Khi Vm ? 2
Trong cách tính này hệ số f được tính như sau :
Với phương pháp này , ta có thể tính được lượng chất ô nhiễm cực đại cho phép thải ra từ một ống thải cho trước bằng cách thay [ C ] vào biểu thức (24) và (25) để xác định lượng M cho phép.
Cả hai phương pháp tính này được dùng cho ống thải cao của nguồn đơn và nồng độ chất ô nhiễm ban đầu không có. Nếu trước gió có nguồn thải cao khác có khả năng ảnh hưởng tới khu vực đang xét thì phải tính cộng ảnh hưởng của hai nguồn thải.
