4.1. Cơ sở tính toán.
Cơ sơ tính toán khuếch tán các chất ô nhiễm dựa vào các công thức xác định sự phân bố nồng độ chất ô nhiễm theo quy luật phân phối chuẩn Gauss – Giáo trình “Ô nhiễm không khí và xử lí khí thải _Tập 1_ PGS.TS Trần Ngọc Chấn”.
Tính toán khuếch tán các chất ô nhiễm vào các mùa.
4.2. Đối với ống khói lò điện
Nồng độ các chất ô nhiễm sau xử lí ( theo tính toán đã xử 2 bậc ) phải đảm bảo yêu cầu theo ngưỡng quy định tại QCVN hiện hành vào các mùa trong năm. Ở đây ta chỉ xét nồng độ các chất ô nhiễm sau xử lí vào mùa hè. Khi đó, tải lượng các chất ô nhiễm sau xử lí được xác định như sau:
M = L×Cmax ,(mg/s) Trong đó:
L: Lưu lượng khói thải ở đkqc (25oC, 760 mmHg), m3/s.
Cmax: Nồng độ các chất ô nhiễm sau xử lí, mg/m3.
Theo đó ta có tải lượng các chất ô nhiễm sau khi xử lí có trong khói thải như sau:
Bảng 4.1. Bảng tính toán tải lượng các chất ô nhiễm sau khi xử lí STT Chất ô nhiễm Lưu lượng
(m3/s)
Cmax
(mg/m3)
Tải lượng (mg/s)
1 SO2 7,06 360 1906,2
2 CO 7,06 216 1143,72
3 NOx 7,06 360 1906,2
4 Bụi 7,06 72 190,62
4.2.1. Xác định hệ số khuếch tán.
Theo D.O Martin, hệ số khuếch tán σy và σz được xác định theo các công thức sau:
σy = a× x0,894 (m) σz = b×cx +d (m) Trong đó:
x - Khoảng cách xuôi chiều gió kể từ nguồn thải tính bằng km.
a,b,c,d - Các hệ số được xác định theo bảng 3.3 Giáo trình “Ô nhiễm không khí và xử lí khí thải _Tập 1_ PGS.TS Trần Ngọc Chấn”.
Tính toán nồng độ khuếch tán các chất ô nhiễm.
Nồng độ của các chất ô nhiễm phụ thuộc vào khoảng cách giữa điểm tính toán với nguồn thải, vận tốc gió, vận tốc khói thải, cấp ổn định khí quyển . Ở đây ta xác định nồng độ các chất ô nhiễm trên mặt đất hay theo phương x nên nồng độ các chất ô nhiễm được xác định theo công thức sau đây:
Cx,y = ×exp() Trong đó:
M: Tải lượng chất ô nhiễm, mg/s.
u: Vận tốc gió trung bình ở chiều cao hiệu quả của ống khói, m/s.
σy, σZ : Hệ số khuếch tán theo phương y và z.
H: Chiều cao hiệu quả của ống khói, m
Chiều cao ống khói lò nung là H1 = 88 (m) đứng độc lập nên có thể coi đây là nguồn điểm cao với các thông số như sau:
- Chiều cao ống khói H1 = 88 (m).
- Đường kính ống khói lò nung D1 = 2,2 (m) → bán kính r = 1,1 ( m) - Nhiệt độ khói thải tk = 122oC = 395oK
- Lưu lượng khói thải vào mùa hè ở đkqc L = 9,368 (m3/s).
- Lưu lượng khói thải vào mùa hè ở đk thực tế (t = 127℃) là LH = 9,5 (m3/s).
Xác định chiều cao hiệu quả của ống khói lò nung vào mùa hè:
H = h + ∆H (m) Với cấp ổn định khí quyển là B thì:
∆H = (m) Trong đó:
- xf – là khoảng cách từ nguồn đến điểm kết thúc độ nâng cao trung bình của luồng khói, (m)
- F- Lực nổi ban đầu của nguồn thải, (m4/m3)
F = × = × = 6.98 (m4/m3) - ω – tốc độ phụt của khí thải, ω = = = 2,5 (m/s)
- g- là gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m2/s)
Do F = 6,98 (m4/m3) < 55(m4/m3) nên xf = 50×F0,625 = 50×6.980,625 = 168,41 (m)
uf - Vận tốc gió ở độ cao thực tế của ống khói,(m/s) = =
Giả sử vận tốc gió ở độ cao 10m so với mặt đất là u10 = 2,5 m/s ⟹ uf = u10 × = 2,5 × = 3,61 (m/s) Vậy ∆H = = 25.9 (m)
Chiều cao hiệu quả của ống khói lò nung vào mùa hè là:
H = h + ∆H = 88 + 25.9 = 113,9 (m)
Với chiều cao hiệu quả của ống khói là H = 113,9 (m) thì vận tốc gió trung bình tương ứng ở độ cao này của ống khói là:
= =
⟹ u= u10 × = 2,5 × = 3,78 (m/s)
Giả thiết rằng cấp ổn định khí quyển tại thời điểm tính toán là B cho khu vực Bắc Giang thì kết quả tính toán các hệ số khuếch tán được thể hiện trong bảng sau:
4.2.3. Tính toán nồng độ khuếch tán các chất ô nhiễm trước khi xử lý.
Nồng độ khuếch tán các chất ô nhiễm từ khí thải lò điện trước khi xử lý được thể hiện ở bảng sau:
Bảng 4.2. Bảng tính toán nồng độ các chất ô nhiễm trước khi xử lý ở các vị trí khác nhau của ống khói lò điện vào mùa hè.
STT x (km) Tải lượng mg/s Nồng độ(mg/m3)
δy δz u(m/s) H(m)
SO2 Bụi CO SO2 Bụi CO
1 0 67107 17607 22596 - - - 0,00 3,30 3,78 113,9
2 0,1 67107 17607 22596 7,074E-19 4,482E-19 4,765E-19 19,91 10,86 3,78 113,9 3 0,2 67107 17607 22596 1,007E-05 6,380E-06 6,782E-06 37,00 20,07 3,78 113,9 4 0,3 67107 17607 22596 6,411E-03 4,062E-03 4,318E-03 53,17 30,03 3,78 113,9 5 0,4 67107 17607 22596 5,085E-02 3,221E-02 3,424E-02 68,76 40,50 3,78 113,9 6 0,5 67107 17607 22596 1,106E-01 7,005E-02 7,447E-02 83,95 51,37 3,78 113,9 7 0,6 67107 17607 22596 1,477E-01 9,359E-02 9,949E-02 98,81 62,57 3,78 113,9 8 0,7 67107 17607 22596 1,597E-01 1,012E-01 1,076E-01 113,41 74,06 3,78 113,9 9 0,8 67107 17607 22596 1,563E-01 9,899E-02 1,052E-01 127,79 85,79 3,78 113,9 10 0,9 67107 17607 22596 1,455E-01 9,215E-02 9,797E-02 141,98 97,75 3,78 113,9 11 1 67107 17607 22596 1,321E-01 8,369E-02 8,897E-02 156,00 109,90 3,78 113,9 12 1,1 67107 17607 22596 1,186E-01 7,513E-02 7,987E-02 169,88 122,14 3,78 113,9 13 1,2 67107 17607 22596 1,061E-01 6,722E-02 7,146E-02 183,62 134,18 3,78 113,9 14 1,3 67107 17607 22596 9,489E-02 6,011E-02 6,390E-02 197,24 146,32 3,78 113,9 15 1,4 67107 17607 22596 8,499E-02 5,385E-02 5,724E-02 210,75 158,56 3,78 113,9 16 1,5 67107 17607 22596 7,634E-02 4,836E-02 5,141E-02 224,16 170,88 3,78 113,9 17 1,6 67107 17607 22596 6,878E-02 4,358E-02 4,632E-02 237,47 183,28 3,78 113,9 18 1,7 67107 17607 22596 6,219E-02 3,940E-02 4,189E-02 250,70 195,76 3,78 113,9 19 1,8 67107 17607 22596 5,643E-02 3,575E-02 3,801E-02 263,84 208,31 3,78 113,9 20 1,9 67107 17607 22596 5,138E-02 3,255E-02 3,461E-02 276,90 220,93 3,78 113,9 21 2 67107 17607 22596 4,695E-02 2,974E-02 3,162E-02 289,90 233,61 3,78 113,9 22 2,1 67107 17607 22596 4,304E-02 2,726E-02 2,898E-02 302,82 246,36 3,78 113,9 23 2,2 67107 17607 22596 3,957E-02 2,507E-02 2,665E-02 315,68 259,16 3,78 113,9
24 2,3 67107 17607 22596 3,649E-02 2,312E-02 2,458E-02 328,48 272,03 3,78 113,9 25 2,4 67107 17607 22596 3,375E-02 2,138E-02 2,273E-02 341,22 284,94 3,78 113,9 26 2,5 67107 17607 22596 3,130E-02 1,983E-02 2,108E-02 353,90 297,91 3,78 113,9 27 2,6 67107 17607 22596 2,909E-02 1,843E-02 1,959E-02 366,53 310,94 3,78 113,9 28 2,7 67107 17607 22596 2,711E-02 1,718E-02 1,826E-02 379,11 324,01 3,78 113,9 29 2,8 67107 17607 22596 2,532E-02 1,604E-02 1,705E-02 391,64 337,12 3,78 113,9 30 2,9 67107 17607 22596 2,370E-02 1,501E-02 1,596E-02 404,12 350,29 3,78 113,9 31 3 67107 17607 22596 2,222E-02 1,408E-02 1,497E-02 416,55 363,50 3,78 113,9 32 3,1 67107 17607 22596 2,088E-02 1,323E-02 1,406E-02 428,95 376,75 3,78 113,9 33 3,2 67107 17607 22596 1,965E-02 1,245E-02 1,323E-02 441,29 390,04 3,78 113,9 34 3,3 67107 17607 22596 1,853E-02 1,174E-02 1,248E-02 453,60 403,38 3,78 113,9 35 3,4 67107 17607 22596 1,750E-02 1,108E-02 1,178E-02 465,87 416,75 3,78 113,9 36 3,5 67107 17607 22596 1,655E-02 1,048E-02 1,114E-02 478,10 430,17 3,78 113,9 37 3,6 67107 17607 22596 1,567E-02 9,929E-03 1,056E-02 490,30 443,62 3,78 113,9 38 3,7 67107 17607 22596 1,487E-02 9,418E-03 1,001E-02 502,45 457,11 3,78 113,9 39 3,8 67107 17607 22596 1,412E-02 8,944E-03 9,508E-03 514,58 470,63 3,78 113,9 40 3,9 67107 17607 22596 1,343E-02 8,505E-03 9,042E-03 526,67 484,19 3,78 113,9 41 4 67107 17607 22596 1,278E-02 8,098E-03 8,609E-03 538,72 497,78 3,78 113,9 42 4,1 67107 17607 22596 1,218E-02 7,719E-03 8,205E-03 550,75 511,41 3,78 113,9 43 4,2 67107 17607 22596 1,163E-02 7,365E-03 7,830E-03 562,74 525,06 3,78 113,9 44 4,3 67107 17607 22596 1,111E-02 7,035E-03 7,479E-03 574,71 538,75 3,78 113,9 45 4,4 67107 17607 22596 1,062E-02 6,727E-03 7,151E-03 586,64 552,48 3,78 113,9 46 4,5 67107 17607 22596 1,016E-02 6,438E-03 6,844E-03 598,54 566,23 3,78 113,9 47 4,6 67107 17607 22596 9,736E-03 6,168E-03 6,557E-03 610,42 580,01 3,78 113,9 48 4,7 67107 17607 22596 9,335E-03 5,914E-03 6,287E-03 622,27 593,82 3,78 113,9 49 4,8 67107 17607 22596 8,958E-03 5,675E-03 6,033E-03 634,09 607,66 3,78 113,9 50 4,9 67107 17607 22596 8,604E-03 5,451E-03 5,795E-03 645,89 621,53 3,78 113,9
0 1 2 3 4 5 6 0
0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12
Biểu đồ khuếch tán của các chất ô nhiễm trước khi xử lý
SO2 Bụi CO
Khoảng cách đến nguồn thải (km)
Nồng độ(mg/m3)
Bảng 4.3. Bảng tính toán nồng độ các chất ô nhiễm sau khi xử lý ở các vị trí khác nhau của ống khói lò điện vào mùa hè.
STT x (km) Tải lượng mg/s Nồng độ(mg/m3)
δy δz u(m/s) H(m)
SO2 Bụi CO SO2 Bụi CO
1 0 1877 751 3753 - - - 0,00 3,30 3,78 113,9
2 0,1 1877 751 3753 3,25556E-20 1,30257E-20 6,50938E-20 19,91 10,86 3,78 113,9 3 0,2 1877 751 3753 4,63436E-07 1,85424E-07 9,26625E-07 37,00 20,07 3,78 113,9
5 0,4 1877 751 3753 0,002339842 9,36186E-04 4,67844E-03 68,76 40,50 3,78 113,9 6 0,5 1877 751 3753 0,005088158 2,03581E-03 1,01736E-02 83,95 51,37 3,78 113,9 7 0,6 1877 751 3753 0,006798114 2,71997E-03 1,35926E-02 98,81 62,57 3,78 113,9 8 0,7 1877 751 3753 0,007350723 2,94107E-03 1,46975E-02 113,41 74,06 3,78 113,9 9 0,8 1877 751 3753 0,007190831 2,87710E-03 1,43778E-02 127,79 85,79 3,78 113,9 10 0,9 1877 751 3753 0,006694034 2,67833E-03 1,33845E-02 141,98 97,75 3,78 113,9 11 1 1877 751 3753 0,006079312 2,43237E-03 1,21554E-02 156,00 109,90 3,78 113,9 12 1,1 1877 751 3753 0,005457702 2,18366E-03 1,09125E-02 169,88 122,14 3,78 113,9 13 1,2 1877 751 3753 0,004882552 1,95354E-03 9,76250E-03 183,62 134,18 3,78 113,9 14 1,3 1877 751 3753 0,004366518 1,74707E-03 8,73071E-03 197,24 146,32 3,78 113,9 15 1,4 1877 751 3753 0,003911306 1,56494E-03 7,82053E-03 210,75 158,56 3,78 113,9 16 1,5 1877 751 3753 0,003512924 1,40554E-03 7,02398E-03 224,16 170,88 3,78 113,9 17 1,6 1877 751 3753 0,003165301 1,26646E-03 6,32892E-03 237,47 183,28 3,78 113,9 18 1,7 1877 751 3753 0,002861991 1,14510E-03 5,72246E-03 250,70 195,76 3,78 113,9 19 1,8 1877 751 3753 0,002596916 1,03904E-03 5,19245E-03 263,84 208,31 3,78 113,9 20 1,9 1877 751 3753 0,002364653 9,46113E-04 4,72805E-03 276,90 220,93 3,78 113,9 21 2 1877 751 3753 0,002160497 8,64429E-04 4,31984E-03 289,90 233,61 3,78 113,9 22 2,1 1877 751 3753 0,001980428 7,92382E-04 3,95980E-03 302,82 246,36 3,78 113,9 23 2,2 1877 751 3753 0,001821035 7,28608E-04 3,64110E-03 315,68 259,16 3,78 113,9 24 2,3 1877 751 3753 0,001679435 6,71953E-04 3,35798E-03 328,48 272,03 3,78 113,9 25 2,4 1877 751 3753 0,001553197 6,21444E-04 3,10557E-03 341,22 284,94 3,78 113,9 26 2,5 1877 751 3753 0,001440262 5,76258E-04 2,87976E-03 353,90 297,91 3,78 113,9 27 2,6 1877 751 3753 0,001338891 5,35699E-04 2,67707E-03 366,53 310,94 3,78 113,9 28 2,7 1877 751 3753 0,001247606 4,99175E-04 2,49455E-03 379,11 324,01 3,78 113,9 29 2,8 1877 751 3753 0,001165148 4,66183E-04 2,32968E-03 391,64 337,12 3,78 113,9 30 2,9 1877 751 3753 0,001090444 4,36294E-04 2,18031E-03 404,12 350,29 3,78 113,9 31 3 1877 751 3753 0,001022572 4,09138E-04 2,04460E-03 416,55 363,50 3,78 113,9
33 3,2 1877 751 3753 0,00090427 3,61804E-04 1,80806E-03 441,29 390,04 3,78 113,9 34 3,3 1877 751 3753 0,000852565 3,41117E-04 1,70468E-03 453,60 403,38 3,78 113,9 35 3,4 1877 751 3753 0,000805115 3,22132E-04 1,60980E-03 465,87 416,75 3,78 113,9 36 3,5 1877 751 3753 0,000761471 3,04669E-04 1,52254E-03 478,10 430,17 3,78 113,9 37 3,6 1877 751 3753 0,000721242 2,88574E-04 1,44210E-03 490,30 443,62 3,78 113,9 38 3,7 1877 751 3753 0,000684086 2,73707E-04 1,36781E-03 502,45 457,11 3,78 113,9 39 3,8 1877 751 3753 0,000649702 2,59950E-04 1,29906E-03 514,58 470,63 3,78 113,9 40 3,9 1877 751 3753 0,000617823 2,47195E-04 1,23532E-03 526,67 484,19 3,78 113,9 41 4 1877 751 3753 0,000588214 2,35348E-04 1,17611E-03 538,72 497,78 3,78 113,9 42 4,1 1877 751 3753 0,000560667 2,24327E-04 1,12104E-03 550,75 511,41 3,78 113,9 43 4,2 1877 751 3753 0,000534996 2,14056E-04 1,06971E-03 562,74 525,06 3,78 113,9 44 4,3 1877 751 3753 0,000511037 2,04469E-04 1,02180E-03 574,71 538,75 3,78 113,9 45 4,4 1877 751 3753 0,000488641 1,95509E-04 9,77022E-04 586,64 552,48 3,78 113,9 46 4,5 1877 751 3753 0,000467677 1,87121E-04 9,35105E-04 598,54 566,23 3,78 113,9 47 4,6 1877 751 3753 0,000448026 1,79258E-04 8,95813E-04 610,42 580,01 3,78 113,9 48 4,7 1877 751 3753 0,000429581 1,71878E-04 8,58933E-04 622,27 593,82 3,78 113,9 49 4,8 1877 751 3753 0,000412246 1,64942E-04 8,24272E-04 634,09 607,66 3,78 113,9 50 4,9 1877 751 3753 0,000395935 1,58416E-04 7,91658E-04 645,89 621,53 3,78 113,9 51 5 1877 751 3753 0,000380568 1,52268E-04 7,60933E-04 657,66 635,43 3,78 113,9