c. Khảo sát môi trường không khí khu vực sản xuất
4.1.1.1. Bụi là mô nhiễm môi trường trong sản xuất ván ghép thanh
Trong quá trình sản xuất đồ mộc, sẽ tạo ra một lượng bụi rất lớn, lượng bụi này bao gồm gỗ vụn, mùn cưa và bột gỗ là chính, ngoài ra còn có một lượng nhỏ Hydrocacbon hay Silicon dioxide (Si2O), chúng sẽ gây ra ô nhiễm đối với nhà xưởng và môi trường không khí. Để xử lý đối với bụi tạo ra trong chế biến gỗ, cần căn cứ vào điều kiện cụ thể của quá trình sản xuất mà chọn ra những đối sách có tính khả thi. Một đặc điểm quan trọng trong việc xử lý đối với bụi ô nhiễm của ngành chế biến gỗ là tiến hành xử lý tổng hợp toàn diện đối với cả dây chuyền sản xuất, tức là giải quyết được vấn đề bụi từ nguồn gốc của nó.
a. Nguồn gốc tạo ra bụi ô nhiễm môi trường
Trong công đoạn sản xuất ván ghép thanh, máy móc dùng để gia công có chủng loại rất phong phú, quy cách không đồng nhất, những loại máy móc này trong quá trình gia công chế biến gỗ sẽ tạo ra một lượng lớn bụi gỗ, nếu như chúng không được xử lý một cách hợp lý, sẽ tạo thành sự ô nhiễm đối với môi trường không khí ở mức độ tương ứng. Quá trình tạo ra bụi ô nhiễm trong chế biến gỗ có thể khai quát thành 2 loại đó là quá trình cơ giới và quá trình hóa lý.
-Quá trình cơ giới: quá trình và các bước công nghệ tạo thành bụi
ô nhiễm chủ yếu gồm có:
+ Trong các công đoạn sản xuất ván ghép thanh: máy cưa đĩa, máy bào, máy ghép, máy chà nhám… trong quá trình hoạt động đều sinh ra bụi, những máy này đều được sử dụng rất rộng rãi trong sản xuất. Những loại máy
này trong quá trình gia công không những tạo ra một lượng lớn bụi gỗ, mà số lượng và tính chất của bụi gỗ tạo ra còn phụ thuộc vào rất nhiều các nhân tố như: chủng loại gỗ, cấu tạo và tính chất của gỗ, nhiệt độ và độ ẩm khi gia công, chủng loại máy, loại công cụ cắt, công nghệ gia công (tốc độ cắt, tốc độ nạp liệu, hướng cắt hay lượng cắt…) khác nhau thì sẽ sinh ra lượng bụi khác nhau.
Hình 4.1: Máy cưa đĩa và máy chà nhám tạo ra bụi
Ví dụ: một máy bào 4 mặt loại trung bình, trong quá trình gia công sẽ thải ra một lượng vỏ và vụn bào khoảng 300 kg/h, còn một máy đánh nhẵn 4 mặt 2 băng nhám thì trong quá trình hoạt động liên tục chúng có thể thải ra khoảng 1000 kg bụi mỗi giờ. Hoặc như lượng bụi gỗ bay ra khi gỗ bị cắt gọt sẽ tùy theo sự tăng lên của lượng gỗ gia công mà nó cũng tăng lên, đối với trong quá trình sẽ, lượng bụi bay ra cũng như nồng độ của chúng ở không khí sẽ tùy vào sự tăng lên của số lưỡi cưa và lượng cắt mà chúng cũng khác nhau cùng với một điều kiện khi tiến hành đánh nhẵn, lượng bụi tạo ra khi đánh nhẵn gỗ lá rộng cao hơn so với khi đánh nhẵn gỗ lá kim. Ngoài ra, bụi tạo ra do đánh nhẵn là khác so với bụi tạo ra do cưa, bụi tạo ra do đánh nhẵn có tính than nước rất cao, mà lại dễ bị lắng.
+ Bên trong các xưởng sản xuất đồ mộc, khi tiến hành sấy và phun sơn cho sản phẩm, hay ở công đoạn làm sạch bề mặt đối với gỗ, cũng sẽ tạo ra một lượng bụi khá lớn.
-Quá trình hóa lý:
+ Các phương tiện vận chuyển (xe, máy nâng hạ, hoặc các động lực kéo …) trong nhà xưởng cũng thải ra môi trường một lượng lớn khói ô nhiễm.
+ Sự thay đổi về các điều kiện vật lý và hóa học của không khí cũng có thể sẽ tạo ra một lượng nhỏ bụi ô nhiễm.
b. Một số tính chất của bụi
- Bụi từ gỗ do rất nhiều những hạt đơn thể tạo thành một hệ thống những hạt nhỏ phức tạp, tính phức tạp của chúng chủ yếu được biểu hiện ở hai mặt: một là về bản chất cấu tạo của gỗ và sự không đồng tính đẳng hướng của tính chất các hạt nhỏ từ gỗ (chủng loại gỗ được sử dụng trong sản xuất có rất nhiều, cấu tạo, tính chất của gỗ cũng tùy theo sự khác nhau về điều kiện lập địa mà cũng khác nhau, cùng một loại cây, cùng một điều kiện lập địa nhưng ở các bộ phận khác nhau trên cây thì khối lượng thể tích và một số tính chất của nó cũng không giống nhau), hai là về kích thước và hình dáng của các hạt nhỏ cũng có những khác nhau. Do đó có thể nói, các hạt bụi từ gỗ là một hệ thống các hạt phân tán không đồng đều, trong đó sự khác nhau về kích thước và hình dáng là rõ ràng nhất, như dạng bụi được tạo thành từ quá trình đánh nhẵn đối với ván dăm, ván dán, ván gỗ ghép thì chúng có dạng bột mịn, còn bụi được tạo ra từ cưa xẻ gỗ khô thì chúng lại có cả dạng hạt và dạng bột mịn.
- Bụi gỗ được bao hàm một số những đặc tính của chất gỗ, đồng thời nó cũng biểu hiện một số những đặc tính của thể phân tán. Đặc tính chủ yếu của bột gỗ gồm có: đặc tính vật lý (cấu trúc hình học, hình dạng bề mặt,
sự phân bố kích thước, mật độ, độ ẩm, thể tích, diện tích bề mặt,…), đặc tính lực học (mật độ tạo đống, góc ma sát,…), động lực của không khí (tốc độ lắng của hạt, tốc độ chuyển động của hạt, lực cản lớp hạt,…), đặc tính nhiệt học (tính năng cháy, tính nổ,…), đặc tính điện học (điện trở) và thành phần hóa học của bụi.
- Hình dạng, đường kính và độ phân tán của bụi: trong quá trình gia công chế biến gỗ, các hạt bụi nhỏ sẽ được tạo thành từ quá trình gia công cắt gọt và đánh nhẵn đối với gỗ nguyên, các chi tiết, hay các loại ván nhân tạo,… thông thường những hạt bụi có đường kính nhỏ hơn 0.1μm thì được gọi là dạng bột gỗ. Bột gỗ tồn tại ở dạng huyền phù với thời gian rất dài ở trong không khí, nó rất có hại đối với sức khỏe của con người.
- Mật độ của bụi: là chỉ khối lượng các hạt bụi có trong một đơn vị thể tích, chúng lại được phân thành mật độ xếp đống và mật độ thực. Ở trạng thái xếp đống tự nhiên, khối lượng của các hạt bụi có trong một đơn vị thể tích được gọi là mật độ xếp đống (còn gọi là mật độ dung tích, trong trạng thái thực tế và chặt chẽ, khối lượng của các hạt bụi có trong một đơn vị thể tích được gọi là mật độ thực. Mức độ khuếch tán của các hạt bụi trong không khí, các thiết bị vận chuyển bụi, việc thiết kế phểu bụi trong thiết bị loại bụi, nguyên lý hoạt động của các loại thiết bị loại bụi cơ giới,… đều có liên quan đến mật độ của bụi.
- Tính dẫn điện và điện trở của bụi: các hạt bụi trong quá trình hình thành và vận động, do sự va chạm lẫn nhau, do ma sát, do bị chiếu xạ, do sự phóng điện hay do tiếp xúc với các vật mang điện,… mà làm cho nó có được tính năng dẫn điện, đó được gọi là tính dẫn điện của bụi. Thiết bị loại bụi bằng điện chính là lợi dụng tính năng dẫn điện của bụi để loại bỏ những hạt bụi ra khỏi dòng không khí chuyển động.
- Điện trở của bụi thì lại là một trong những tiêu chí quan trọng trong việc lựa chọn các thiết bị loại bụi bằng điện cũng như hiệu quả làm sạch. Nó ngoài việc biểu thị điện trở của bản thân ra, còn bao gồm có điện trở của bề mặt hạt bụi và điện trở của thể khí tồn tại giữa các hạt bụi với nhau, nó có quan hệ tới các nhân tố như tính chất vật lý - hóa học của bản thân hạt bụi, nhiệt độ và độ ẩm của không khí chứa bụi,…
- Tính dán dính của bụi: khả năng dán dính giữa các hạt bụi với nhau hoặc giữa các hạt bụi với thành của thiết bị, với thành ống dẫn,… được gọi là tính dán dính của bụi. Khả năng ngưng kết của bụi hoặc khả năng bám dính lên thành thiết bị hoặc thành ống dẫn của bụi đều có liên quan đến tính dán dính của nó, khi các hạt bụi ngưng kết lại với nhau sẽ làm cho đường kính của chúng tăng lên, dễ dàng cho quá trình tập hợp và loại bỏ, còn khi bụi bám dính lên thành thiết bị hoặc thành ống dẫn thì dễ làm cho thiết bị phát sinh sự cố hoặc làm tắc ống dẫn, do đó việc hiểu biết về tính năng dán dính của bụi là có ý nghĩa tích cực cho việc lựa chọn các thiết bị loại bụi một cách hợp lý. Tính dán dính của bụi ngoài việc có liên quan đến đặc tính và tổ thành của bụi ra, nó còn liên quan đến khả năng dẫn điện, độ ẩm và đường kính của hạt bụi. Nếu như căn cứ cường độ cắt đứt các lớp bụi để phân loại thì mùn cưa, bột than cám là loại bụi có tính dán dính trung bình, còn sợi bông, lông động vật hay các dạng sợi thực vật khác đều thuộc loại có tính dán dính cao.
- Tính thấm ướt của bụi: là chỉ mức độ khó dễ của các hạt bụi khi bị dịch thể làm thấm ướt, trong đó những loại bụi mà dễ bị nước làm thấm ướt được gọi là bụi có tính thân nước, còn những loại bụi mà khó bị nước làm thấm ướt thì được gọi là bụi có tính kỵ nước. Việc hiểu biết được tính thấm ướt của bụi có ý nghĩa thực tế trong việc lựa chọn được chính xác các loại thiết bị loại bụi.
- Tính mài mòn của bụi: thông thường chỉ diễn ra trong quá trình bụi lưu thông sẽ gây ra những mức độ mài mòn khác nhau đối với thành thiết bị hoặc thành ống dẫn, nó có liên quan đến các nhân tố như: độ cứng, mật độ, hình dáng bề mặt, độ thô bề mặt của bản thân bụi, nồng độ của bụi, tốc độ lưu thông của dòng hỗn hợp bên trong thiết bị,… Hiểu rõ được tính mài mòn của bụi có ý nghĩa rất lớn cho việc lựa chọn được chính xác các thiết bị loại bụi, lựa chọn hệ thống ống dẫn, xác định được độ dày của thành thiết bị cũng như có được các biện pháp thích hợp để chống mài mòn cho thành thiết bị và ống dẫn.
- Độ hòa tan của bụi: độ hòa tan của bụi lớn hay nhỏ có quan hệ tới mức độ nguy hại của bụi đối với con người, do tính chất của bụi khác nhau mà mức độ hòa tan của bụi cũng khác nhau. Tính độc của bụi cũng tùy theo sự tăng lên của độ hòa tan mà cũng tăng lên, tác hại đối với con người cũng tăng lên theo, nếu xét theo tác dụng cơ giới của bụi đối với con người, thì bụi có tốc độ hòa tan càng nhanh càng hoàn toàn, thì tính nguy hại càng nhỏ.
- Tính cháy, nổ của bụi: khi trạng thái huyền phù của bụi ở trong không khí mà đạt đến một nồng độ nhất định, thì dưới tác dụng của nhiệt độ cao của môi trường, ma sát, rung động mạnh, va đập hay các tia điện, nguồn lửa sẽ dễ dẫn đến hiện tượng cháy hoặc nổ, những loại bụi có tính năng này được gọi là bụi nguy hiểm có tính năng cháy nổ. Khả năng cháy nổ của bụi được quyết định bởi tính chất, diện tích bề mặt của bụi và nồng độ của chúng ở trong không khí, ngoài ra cũng cần phải có nguồn gây cháy nổ. Thông thường mà nói, đường kính của các hạt bụi càng nhỏ thì diện tích bề mặt càng lớn, càng dễ bắt lửa. Đối với khả năng cháy nổ của bụi mà nói, nguy hiểm nhất là khi đường kính từ 5 – 70μm, nếu như đường kính của hạt bụi lớn hơn 150μm thì tính nguy hiểm là rất nhỏ, nếu như đường kính của hạt bụi lớn hơn 420μm thì thông thường không thể có khả năng gây nổ trong không khí. Đối
với dạng bụi gỗ phân tán, đặc biệt là bụi tạo ra từ công đoạn đánh nhẵn hoặc nghiền gỗ, thì đường kính của hạt bụi thường lớn hơn 100µm, loại bụi có đường kính nhỏ hơn 70μm chỉ chiếm không đến 10% trong tổng số, do đó trong công nghiệp chế biến gỗ có bố trí hệ thống thổi bụi bằng không khí thì thông thường không thể phát sinh hiện tượng cháy nổ, Nhưng đối với những loại như sợi gỗ, vỏ bào ở bên trong hệ thống sấy dưới tác dụng của môi trường sấy có nhiệt độ cao. Ví dụ như một bộ phận vỏ bào hoặc sợi gỗ nào đó bị dừng lại một khoảng thời gian quá dài ở bên trong hệ thống sấy nhiệt độ cao, thì sẽ gây ra hiện tượng nhiệt độ cục bộ quá cao, khi nhiệt độ đó vượt quá điểm cháy của bụi gỗ thì sẽ dẫn đến cháy nổ. một nguyên nhân khác làm phát sinh hiện tượng cháy nổ là do tấc dụng ma sát ở bên trong thiết bị hoặc do các chi tiết kim loại phát sinh hiện tượng va đập mãnh liệt bên trong thiết bị, mà tạo ra nguồn lửa gây cháy nổ. Do vậy, khi tiến hành thiết kế hệ thống thiết bị cần phải xem xét đến việc thiết kế các biện pháp phòng chống cháy nổ cho thiết bị. Ví dụ: bố trí thiết bị thăm dò các điểm lửa ở bên trong đường ống dẫn, khi xuất hiện các điểm lửa nó sẽ tự động cảnh báo và kịp thời phun nước hoặc khí chống cháy để dập lửa, khi bên trong xuất hiện lửa thì lập tức dừng hệ thống cập liệu, đồng thời ngắt hệ thống quạt gió.
- Thành phần hóa học của bụi và hàm lượng của chúng: thành phần hóa học và hàm lượng của chúng trong bụi sẽ quyết định trực tiếp đến mức độ nguy hại của bụi đối với cơ thể con người, nó cũng là một trong những căn cứ chủ yếu để xác định được các yêu cầu vệ sinh khi thiết kế nhà xưởng và xác định được các phương pháp lợi dụng và thu hồi bụi.
- Đặc tính động lực học của bụi: việc nghiên cứu đặc tính động lực học của bụi ở trong không khí là rất quan trọng trong việc nghiên cứu tính năng khuếch tán của bụi. Chúng ta thường nói về thể khí chứa bụi, đó là một thể khí mà trong đó có nhiều các hạt bụi nhỏ dạng rắn hoặc dạng lỏng tồn tại
dưới dạng huyền phù, thể khí này còn có tên gọi củ là “keo khí”. Trong trường hợp bình thường do tác dụng lưu động và tác dụng khuếch tán của thể khí, cũng như tác dụng khuếch tán giữa các hạt với nhau, hiệu ứng tĩnh điện hay tác dụng từ ngoại lực, các hạt bụi ở thể huyền phù trong không khí sẽ tạo thành trạng thái va đập, ngưng tụ hay lắng kết. Các lực chủ yếu để thúc đẩy quá trình vận động của bụi trong không khí có trọng lực bản thân của hạt bụi, lự c đẩy của môi trường khí, lực ma sát cản trở của không khí đối với các hạt bụi khi chuyển động, lực cơ giới tác dụng từ bên ngoài.
c. Các biện pháp để khống chế lượng bụi ô nhiễm
Quá trình xử lý các loại bụi tạo ra trong công đoạn sản xuất ván ghép thanh rất phức tạp, cần căn cứ vào sự khác nhau của các nhân tố như: quá trình tạo ra bụi, tính chất của bụi, mức độ nguy hại của bụi,… để lựa chọn những biện pháp thích hợp để tiến hành xử lý. Thực tiển chứng minh, trong phần lớn các trường hợp chỉ dựa vào một phương pháp nào đó thì rất khó giải quyết được những vấn đề ô nhiễm của bụi trong chế biến gỗ, mà cần phải sử dụng những biện pháp tổng hợp thì có thể đạt được hiệu quả như mong muốn. Hiện nay, trong ngành chế biến gỗ trên thế giới phần lớn là sử dụng các biện pháp như:
- Biện pháp hành chính: Biện pháp hành chính gồm có: pháp luật
liên quan, các quy chế, tiêu chuẩn về khống chế ô nhiễm, thiếp lập cơ cấu