Bài giảng Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí: Phần 2

Chia sẻ: Codon_10 Codon_10 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:29

Thêm vào BST

Báo xấu

107
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nối tiếp phần 1 cuốn "Bài giảng Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí" mời các bạn cùng tìm hiểu phần 2 để nắm bắt một số thông tin cơ bản về giảm thiểu chất ô nhiễm môi trường không khí; kiểm soát ô nhiễm tiếng ồn. Hy vọng tài liệu là nguồn thông tin hữu ích cho quá trình học tập và nghiên cứu của các bạn.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí: Phần 2

CHƯƠNG IV:GIẢM THIỂU CHẤT Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÍ. I-BIỆN PHÁP CẢI TIẾN CÔNG NGHỆ: Biện pháp cải tiến công nghệ ngày nay được xem là có hiệu quả cao nhất về kinh tế và kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu suất lao động, tăng năng suất và giảm sự phát thải chất ô nhiễm môi trường. Nội dung chủ yếu của công việc là: - Cơ giới và tự động hóa các công đoạn phát sinh nhiều bụi và hơi khí độc. Khi thay thế các công đoạn thủ công bằng cơ giới, diện tỏa chất ô nhiễm sẽ hẹp hơn nên dễ dàng có thể khống chế nguồn tỏa chất ô nhiễm. Việc lưu trữ tạm clanke của nhà máy xi măng hà tiên trong hệ kho hở gây ô nhiễm bụi cho khu vực xung quanh. Nếu thay thế kho hở bằng hệ thống xi lô chứa thì có thể dễ dàng kiểm soát nguồn phát sinh bụi. - Thay thế nguyên liệu, nhiên liệu bằng các loại có ít chất độc hại như thay dầu F.O có hàm lượng lưu huỳnh cao bằng chất đốt gas. - Tái sử dụng khí thải đến chừng mực có thể được như dùng lại khí trong hệ thống vận chuyển khí ép; tận dụng khí thải nhà máy nhiệt điện để sản xuất thạch cao, CaCO3… -Làm kín các công đoạn, thiết bị phát sinh hơi khí độc để có thể kiểm soát dễ dàng, không để bụi, hơi khí độc lan tràn vào môi trường khí. II- THIẾT LẬP HỆ THỐNG THU BẮT CHẤT Ô NHIỄM TẠI NGUỒN. Kỹ thuật thông gió chống bụi và hơi khí độc: Kỹ thuật thông gió là môn khoa học và kỹ thuật về tổ chức trao đổi và xử lý không khí nhằm tạo được môi trường không khí như mong muốn. 1. Hệ thống thông gió chung: Thông gió chung là một khái niệm rất rộng chỉ sự cấp không khí vào và hút không khí ra khỏi một khu vực, một không gian nhất định, có thể là một phòng, một phân xưởng hoặc một khối nhà. Hệ thống thông gió chung có thể là hệ thống thông gió cơ khí khi nguồn lực cho các khối không khí lưu chuyển là quạt gió hoặc hệ thống thông gió tự nhiên khi tận đụng các nguồn lực tự nhiện như nhiệt, sức gió để lưu chuyển các khối không khí. Thông gió chung có tác dụng hoà loãng chất gây ô nhiễm do việc cấp không khí sạch từ bên ngoài hoà trộn với không khí bị ô nhiễm bên trong nhà nhằm mục đích kiểm soát các chất có khả năng ảnh hưởng đến sức khỏe con người, có nguy cơ gây cháy nổ hoặc gây mùi như nhiệt, bụi, các loại hơi và khí. Thông gió chung chỉ áp dụng khi lượng chất ô nhiễm phát sinh không quá lớn, trải trên diện rộng, vị trí thao tác của người lao động phải cách đủ xa nguồn ô nhiễm hoặc nồng độ chất ô nhiễm mà người lao động tiếp xúc phải thấp hơn TCCP, mức độ độc hại của các chất ô nhiễm phải thấp, sự lan toả các chất ô nhiễm phải tương đối đồng đều. Lưu lượng thông gió hoà loãng được xác định trên cơ sở đảm bảo giảm được các chất độc hại phát sinh (nhiệt thừa, bụi, hơi khí độc) xuống dưới mức cho phép. G L≥ m3 / h (46) [c ] − c o L≥ ∑Q m3 / h 0,24 × (t r − t v ) × γ (47) Trong đó: - L – Lưu lượng không khí thông gió chung cho nhà xưởng. - G – Tổng lượng chất ô nhiễm tỏa ra trong nhà (mg/h). - [c] – Nồng độ chất ô nhiễm cho phép có trong nhà công nghiệp (mg/m3). - Co - Nồng độ chất ô nhiễm có trong không khí xung quanh (mg/m3). 33
- ΣQ – Tổng lượng nhiệt thừa tỏa ra trong nhà (Kcal/h). - γ - Trọng lượng riêng của không khí. - tr và tv – Nhiệt độ không khí vào và ra khỏi nhà công nghiệp (oC). Đối với nhà dân dụng, các công trình công cộng hoặc một số phân xưởng không có các nguồn ô nhiễm đáng kể, có thể sử dụng khái niệm "bội số trao đổi không khí " để tính toán lưu lượng trao đổi không khí. Hệ số này được xác định bằng tỷ lệ giữa lưu lượng không khí trao đổi và thể tích nhà cần thông gió. Thông qua hệ số trao đổi không khí này, có thể dễ dàng xác định được lưu lượng không khí cần hút ra, hoặc thổi vào, hoặc kết hợp cả hút ra và thổi vào khu vực. L ≥ n×V m3 / h (48) - V – Thể tích nhà công nghiệp (m3). - n – Bội số trao đổi không khí. Lấy n = 10~35. Các hệ thống thông gió cơ khí chung thường có lưu lượng rất lớn nên hay dùng các loại quạt hút hay thổi hướng trục. Thông gió tự nhiên là sự trao đổi không khí từ trong ra ngoài và từ ngoài vào trong nhà khi có sự chênh lệch áp suất giữa bên trong và bên ngoài do tác dụng của sự chênh lệch nhiệt độ hoặc của gió lên các mặt tường và mái nhà. Thông gió tự nhiên có ý nghĩa đối với việc thông gió cho các không gian lớn, các phân xưởng có các nguồn nhiệt lớn, nhưng nó cũng có nhiều hạn chế do không đảm bảo được lượng trao đổi không khí cần thiết và liên tục. Các hệ thống thông gió chung chỉ thường được dùng chống nóng cho nhà xưởng, thải nhiệt thừa ra khỏi nhà. Đôi khi cũng được dùng cho nhà xưởng tỏa ít bụi và ít độc trên diện rộng. 2. Thông gió cục bộ: Khi nguồn gây ô nhiễm ít, rất tập trung và lượng phát sinh tương đối lớn; hoặc khi phân xưởng rộng lớn, số người làm việc ít thì việc tổ chức thông gió cục bộ sẽ có hiệu quả và kinh tế hơn. Hầu hết các hệ thống thông gió cục bộ là hệ thống thông gió cơ khí (Có dùng quạt gió). Miệng hút Miệng hút Đường Thiết Quạt Ống ống bị lọc hút thải dẫn Miệng hút Sơ đồ khối hệ thống hút chất gây ô nhiễm 2.1. Hệ thống hút bụi cục bộ: Đây là những hệ thống hút cơ khí, thu gom bụi ngay tại nguồn phát sinh, có xử lý (hoặc không xử lý) trước khi thải ra môi trường bên ngoài. Một hệ thống thông gió hút bụi cục bộ tốt thông thường bao gồm các chụp thu bắt bụi các bụi tại nguồn toả bụi ra như máy nghiền, sàng, mài, trộn, trên các đấu băng tải, gầu tải…; Hệ thống đường ống dẫn bằng tôn , thiết bị lọc bụi và quạt hút . 34
Hệ thống thông gió hút bụi cục bộ tốt phải có hiệu quả thu bắt bụi cao, làm giảm nồng độ bụi tại chỗ làm việc. Hiệu quả thu bắt bụi có ý nghĩa quyết định tới việc bảo vệ sức khoẻ người lao động. Hệ thống thông gió hút bụi cục bộ tốt còn phải có hiệu quả lọc sạch bụi trong không khí hút cao trươc khi thải ra ngoài trời. 2.2.Hệ thống hút hơi khí độc cục bộ: Tương tự như hệ thống hút bụi cục bộ, đây là những hệ thống hút cơ khí, thu gom hơi khí độc ngay tại nguồn phát sinh, có xử lý (hoặc không xử lý) trước khi thải ra môi trường bên ngoài. Một hệ thống thông gió hút hơi khí độc cục bộ tốt cũng bao gồm các chụp thu bắt hơi khí độc các bụi tại nguồn toả ra như máy trộn, bể mạ, máy chiết chai…; Hệ thống đường ống dẫn có thể bằng tôn hay INOX, thiết bị lọc hơi khí độc và quạt hút . Hệ thống thông gió hút hơi khí độc cục bộ tốt phải có hiệu quả thu bắt hơi khí độc cao, ngăn chặn triệt để hơi khí độc tràn lan vào môi trường lao động, làm giảm nồng độ hơi khí độc tại chỗ làm việc xuống dưới mức cho phép. Hệ thống thông gió hút hơi khí độc cục bộ tốt còn phải có hiệu quả lọc sạch hơi khí độc trong không khí hút cao trươc khi thải ra ngoài trời. 2.3. Vài lưu ý chung cho hệ thống hút cục bộ: Tổ chức thu bắt các chất ô nhiễm tốt, ngay tại nguồn phát sinh không để chúng lan toả rộng là biện pháp cơ bản để ngăn chặn sự lan toả chất ô nhiễm, ngăn chặn sự tiếp xúc giữa chất ô nhiễm và người lao động và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lọc sạch . Để thu bắt chất ô nhiễm tốt có hiệu quả cao, cần đảm bảo các nguyên tắc sau đây: */- Càng chụp kín nguồn toả chất ô nhiễm càng tốt. */- Miệng hút càng gần nguồn toả chất ô nhiễm càng tốt. */- Vận tốc thu bắt phải đủ lớn để hút được hết các chất ô nhiễm phát ra. */- Các miệng thu bắt chất ô nhiễm không được cản trở thao tác công nghệ */- Không khí chứa chất ô nhiễm đi vào chụp hút không được đi qua vùng thở của người thao tác. Cơ cấu thu bắt là các dạng chụp hút , tủ hút, khe hút bề mặt, bàn làm việc có gắn miệng hút trước mặt hay dưới gầm…Tuỳ vào các tính chất hoá lý của các chất ô nhiễm, phương thức phát sinh, tổng lượng phát sinh, các yếu tố kinh tế - xã hội cụ thể mà các nhà kỹ thuật lựa chọn cơ cấu thu bắt, thiết bị xử lý và quạt vận chuyển phù hợp. Hiệu quả lọc chất ô nhiễm là đánh giá về khả năng tách lọc chất ô nhiễm ra khỏi dòng không khí nhằm trả lại sự trong lành cho không khí trứơc khi thải vào môi trường. Do vậy, hiệu quả lọc chất ô nhiễm có ý nghĩa quan trọng tới việc bảo vệ môi trường chung cho toàn cộng đồng và hệ sinh thái. Nồng độ chất ô nhiễm trong khí thải phải dưới mức cho phép và chiều cao ống thải phải cao hơn mái nhà tối thiểu 0,7 lần chiều cao nhà. Chắc chắn nhất là phải kiểm tra nồng độ chất ô nhiễm do ống thải gây ra cho vùng lân cận dưới hướng gió theo mô hình toán GAUSS do các nhà chuyên môn tiến hành. III-LỌC BỤI KHÍ THẢI: A-Các thông số của bụi: 1/-Kích thước hạt bụi: Trong không khí, bụi tồn tại dưới dạng 1 tập hợp các hạt rắn có kích thước khác nhau cùng khuếch tán trong không khí. Duy chỉ có các loại bụi có nguồn gốc từ hơi ngưng tụ lại sẽ cho loại bụi có kích thước thuần nhất. 35
Tùy thuôc vào kích thước và trọng lượng riêng, hạt bụi có thể tồn tại lâu hay mau trong không khí. Kích thước hạt bụi được xác định bằng kính hiển vi, bằng thiết bị sàng lưới, sàng khí động trên máy Ba-Cô, lắng trong dung môi theo phương pháp Pi -Pet… Thông số đánh gía kích thước bụi là: đường kính D50 là đường kính của hạt mà trọng lượng các hạt lớn hơn D50 và nhỏ hơn D50 là bằng nhau. Và độ lệch quân phương trung bình lgσ của hàm phân bố các hạt bụi. lgδ 50 lgδ15,9 lgσ = = (49) lgδ84,0 lgδ 50 2/-Trọng lượng riêng các hạt bụi: Phụ thuộc vào bản chất hóa học mà mỗi loại bụi có trọng lượng riêng khác nhau .Cần phải phân biệt: Trọng lượng riêng đặc là trọng lượng riêng của khối vật liệu đặc. Trọng lượng riêng xốp của tập hợp các hạt bụi lắng là tỷ số của trọng lượng khối bụi với thể tích khối bụi lắng. 3/-các thông số khác: -Độ thấm ướt. -Hình dạng hạt bụi. -Độ dẫn điện. B-CÁC LOẠI THIẾT BỊ LẮNG BỤI: Thiết bị lắng bụi là các loại thiết bị mà trong nó, hạt bụi tách ra khỏi dòng không khí do tác dụng của một trường lực nào đó như: lực trọng lượng, lực ly tâm, .lực quán tính, trường tĩnh điện… 1/- Buồng lắng: Trong buồng lắng, hạt bụi tách ra khỏi dòng không khí dưới tác dụng của lực trong trường và có hướng rơi xuống đất. Đồng thời, hạt bụi chịu lực ma sát của các phần tử khí. Người ta gọi vận tốc rơi của hạt bụi trong không khí là “vận tốc treo” vận tốc này được xác định bằng tính toán hay tra biểu đồ phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất môi trường, kích thước hạt bụi và trọng lượng riêng của hạt bụi. Hình 2-1: Biểu đồ tra vận tốc rơi của hạt bụi 36
Người ta thường cấu trúc buồng lắng theo phương ngang. Dòng khí chứa hạt bụi đi ngang qua không gian buồng lắng với vận tốc được dàn đều trên toàn mặt cắt ngang. Thông thường tốc độ dòng khí không vượt quá 0,3m/s trên toàn mặt cắt ngang.Điều kiện để 1 hạt bụi lắnng trong buồng bụi là: u L≥ ×H (50) v u - tốc độ dòng khí trong buồng lắng. v - tốc độ treo của hạt bụi. H - chiều cao khoảng lắng trong buồng. L - chiều dài khoảng lắng trong buồng. Để giảm bớt kích thướcbuồng lắng người ta có thể chia buồng lắng thành nhiều ngăn theo phương ngang để giảm chiều cao tính toán H. Buồng lắng bụi có hiệu suất thấp, chỉ thu được các hạt bụi lớn nên thường chỉ dùng để thu lại phế liệu như cát, phôi bào, mùn cưa… 2/- Lắng trong trường lực ly tâm (Lọc xoáy). Lực ly tâm là lực phát sinh khi vật thể tham gia vào một chuyển động quay. Lực ly tâm có xu hướng đẩy vật thể đi ra xa tâm quay. Độ lớn của lực ly tâm tỉ lệ thuận với trọng lượng vật thể và tốc độ quay quanh trục của vật thể. m × u2 P = = m ×R × Ω2 R (51) Trong đó: P - Lực ly tâm đặt lên vật thể. m – Khối lượng vật thể. kg u - Tốc độ dài của vật thể. m/s R - Khoảng cách từ tâm quay tới vật thể. m Ω- vận tốc góc của chuyển động quay. 1/radian d1 Ống dẫn khí thải ra Thân hình trụ AxB Ống dẫn khí Ht thải lẫn bụi vào Ho D Thân hình nón Ống tâm Hn Cửa ra bụi d2 H2-7: Sơ đồ nguyên lý của thiết bị cyclon 37
Người ta lợi dụng nguyên lý này để chế tạo ra thiết bị Cyclon lắng bụi . Cấu tạo Cyclon như sau: Cyclon là thiết bị hình trụ tròn có miệng dẫn khí vào ở phía trên. Không khí vào cyclon sẽ chảy xoáy theo đường xoắn ốc dọc bề mặt trong của vỏ hình trụ. Xuống tới phần phễu, dòng khí sẽ chuyển động ngược lên trên theo đường xoắn ốc và qua ống tâm thoát ra ngoài. Hạt bụi trong dòng không khí chảy xoáy sẽ bị cuốn theo dòng khí vào chuyển động xoáy. Lực ly tâm gây tác động làm hạt bụi sẽ rời xa tâm quay và tiến về vỏ ngoài cyclon. Đồng thời, hạt bụi sẽ chịu tác động của sức cản không khí theo chiều ngược với hướng chuyển động, kết quả là hạt bụi dịch chuyển dần về vỏ ngoài của cyclon, va chạm với nó, sẽ mất động năng và rơi xuống phễu thu. Ở đó, hạt bụi đi qua thiết bị xả đi ra ngoài. Giải các phương trình toán về chuyển động của hạt bụi đơn lẻ trong cyclon, người ta có được các công thức tính sau: Đường kính hạt bụi nhỏ nhất thu lại trong cyclon là: ν γ R d=3x x k x ln 2 (m) (52) π x n x Ω γm R1 Thời gian hạt bụi lưu trong cyclon là: 18 x ν γ R τ= x k x ln 2 (s) (53) Ω xd 2 2 γm R1 Trong đó: ν - hệ số nhớt động học m2/s. d- đường kính hạt bụi m. Ω- tốc độ góc của hạt bụi. n- số vòng quay của hạt bụi trong cyclon. γμ và γκ - trọng lượng riêng của bụi và không khí kg/m3. R1- Bán kính ống tâm. m. R2- Bán kính phần hình trụ của cyclon m. Các công thức trên chỉ có tính lý thuyết, cho tới nay vẫn không có đủ các công thức chỉ rõ mối liên hệ lý thuyết đủ để tính hết các kích thước cấu tạo nên Cyclon. Vì thế, trong thực tế, người ta không thiết kế cyclon theo lý thuyết mà tính chọn cyclon theo các loại cyclon chuẩn đã được chế tạo, thử nghiệm và đo đạc các thông số cần thiết. Các loại Cyclon của Liên Xô thiết kế thử nghiệm có tốc độ khí trên cửa vào từ 15~ 25 m/s, và thường được dùng lọc bụi có đường kính d = 6 ÷ 10 µm với hiệu suất 75 ÷ 85% và lọc bụi có đường kính d >20 µm với hiệu suất 92 ÷ 95%. Các loại Cyclon thường có đường kính phần hình trụ D = 400; 500; 630 và 800 mm. Các kích thước hình học khác của cyclon tỷ lệ với đường kính phần hình trụ D. Đường đặc tuyến làm việc của Cyclon có dạng đường thẳng trên biểu đồ có thang chia theo hàm logarit biểu thị quan hệ giữa lưu lượng và trở lực của dòng khí qua Cyclon. Cyclon thường làm việc trong khoảng trở lực 140 ÷ 170 kg/m2 với vận tốc tối ưu cho mỗi loại cyclon. Bảng 2-2: Vận tốc trung bình trên mặt cắt ngang phần hình trụ của vài loại cyclon. Loại CH-24 CH-15 CH-11 CDK-CH-33 CDK-CH-34 Cyclon V m/s 4,5 3,5 3,5 2,0 1,7 Chú ý: V- (vận tốc trung bình quy ước) được tính theo đường kính thân hình trụ của cyclon. 38
Kích Loại cyclon thước CH-15 CH-15Y CH-24 CH-11 d 0,59D d1 (0,3~0,4)D b 0,2D b1 0,26D l 0,6D Dcp 0,8D hфл 0,1D α 15o 15o 24o 11o a 0,66D 0,66D 1,11D 0,48D ht 1,74D 1,5D 2,11D 1,56D Hц 2,26D 1,51D 2,11D 2,06D Hk 2D 1,5D 1,75D 2D hb 0,3D 0,3D 0,4D 0,3D H 4,56D 3,31D 4,26D 4,38D H 2-8: Kích thước cơ bản của cyclon CH Trở lực P kg/m2 Lưu lượng Lx1.000m3/h Lưu lượng Lx1.000m3/h H2-9: Biểu đồ xác định quan hệ trở lực và lưu lượng của 1 cyclon CH-11. Cyclon ghép: Các nghiên cứu cho thấy các Cyclon đường kính càng lớn thì H2-9: Cyclon ghép. 39
hiệu quả càng giảm thấp vì nhiều lý do. Vì thế người ta đã thiết kế các loại cyclon tiêu chuẩn đường kính 250 mm và ghép nhiều cyclon làm việc song song để lọc lượng khí thải lớn. Khi này hiệu suất lọc hạt bụi ≤ 5 µm đạt tới 85 ÷ 90%. Các loại cyclon này thường có cánh xoắn ở miệng vào với góc nghiêng 25~30o. Đường kính ống tâm d=158~133mm. vận tốc trung bình trong mắt cắt ngang v=3,5~4,75 m/s. Cyclon màng nước: Một trong những khuyết điểm của cyclon là do vận tốc xoáy trong thiết bị lớn nên dễ gây ra hiện tượng cuốn trở lại vào dòng không khí các hạt hụi đã lắng trên thành thiết bị. Vì vậy , trên mặt trong thành thiết bị Cyclon màng nước, người ta tạo ra một lớp màng nước chảy để cuốn theo các hạt bụi lắng, ngăn không cho chúng bị cuốn vào dòng khí. Cyclon màng nước có khả năng lọc sạch 90% các hạt có kích thước 1,5 µm. Cấu tạo loại Cyclon thường có cửa cho khí và bụi vào ở phía dưới và thoát ra ở cửa phía trên thân hình trụ, với phương tiếp tuyến với mặt trong thân hình trụ. Trước cửa ra có bố trí các vòi phun nước vào mặt trong thành thiết bị tạo màng nước chảy từ trên xuống. Lượng nước tiêu hao làm ướt thành thiết bị trong khoảng 0,1 ÷ 0,2 lít/m3 khí. Lượng nước này thường được lắng sơ bộ và dùng tuần hoàn, định kỳ xả qua hệ thống xử lý nước. Cyclon màng nước thường được dùng với vận tốc dòng khí ở cửa vào Vv=16~25 m/s và vận tốc trung bình quy ước V=4.5~7m/s. Chiều dài thân H2 – 10: Cyclon màng nước hình trụ H=5~5,2D (Thậm chí tới 10D). C. CÁC LOẠI THIẾT BỊ LỌC BỤI: Lọc bụi là đưa dòng không khí lẫn bụi đi xuyên qua lớp vật liệu lọc, các hạt bụi sẽ bị giữ lại trong lớp vật liệu lọc, không khí sạch đi qua lớp vật liệu lọc và được thải ra ngoài. 1. Lọc bằng vật liệu có lỗ rỗng : Loại thiết bị này thường được làm H2-11: Sơ đồ nguyên lý lọc bằng vật thành các block và khi sử dụng phải ghép liệu xốp song song nhiều block với nhau để có được diện tích cần thiết. Mỗi block là một hình hộp chữ nhật, dày khoảng 100 mm, hai mặt được lợp lưới kim loại. Bên trong, giữa 2 lớp lưới người ta nhồi đầy lớp vật liệu xốp như khâu rỗng, hạt nhựa, sợi cước hay phoi nhôm… các loại vật liệu này được tẩm dầu để tăng độ bám dính các hạt bụi. Các khe hở trong lớp vật liệu sẽ tạo ra lối đi quanh co cho dòng khí. Khí thải dễ dàng đi qua lớp lọc còn các hạt bụi do có quán tính lớn nên va chạm với bề mặt vật liệu thấm dầu nên bị giữ lại. Các vật liệu càng nhỏ thì kích thước khe càng bé và trở lực cho dòng khí đi qua càng lớn, lỗ xốp càng mau bị bít lại do bụi. 40
Khi sử dụng 1 thời gian, sức cản của lớp lọc tăng cao nên phải thay bằng block khác. Vật liệu lọc có thể lấy ra rửa sạch, tẩm dầu và sử dụng lại . Hiệu suất lọc sạch của lớp khâu kim loại 13 x 13 x 1 mm là 99%. Tải trọng không khí trong khoảng 4.000 ~ 5.000 m/h .Loại thiết bị này dùng để lọc bụi trong không khí nhiệt độ không cao và nồng độ không lớn. Để lọc khí nóng và nồng độ bụi cao, người ta dùng thiết bị lọc bằng các khâu sứ và có phun nước làm ướt liên tục. Bụi bị màng nước trên các khâu sứ thu lại sẽ chảy theo nước xuống thùng chứa. Qua lắng lọc sơ bộ, nước được phun trở lại vào thiết bị lọc. Hàng ngày xả bỏ nước phun vào hệ thống xử lý nước thải và thay nước mới. Cấu tạo thiết bị giống như tháp đệm. 2. Lọc bằng vải lọc: Nguyên lý lọc bụi của vải như sau: cho không khí lẫn bụi đi qua 1 tấm vải lọc, ban đầu các hạt bụi lớn hơn khe giữa các sợi vải sẽ bị giữ lại trên bề mặt vải theo nguyên lý rây, các hạt nhỏ hơn bám dính trên bề mặt sợi vải lọc do va chạm, lực hấp dẫn và lực hút tĩnh điện, dần dần lớp bụi thu được dày lên tạo thành lớp màng trợ lọc, lớp màng này giữ được cả các hạt bụi có kích thước rất nhỏ . Hiệu quả lọc đạt tới 99,8% và lọc được cả các hạt rất nhỏ là nhờ có lớp trợ lọc. Sau 1 khoảng thời gian lớp bụi sẽ rất dày làm sức cản của màng lọc quá lớn, ta phải ngưng cho khí thải đi qua và tiến hành loại bỏ lớp bụi bám trên mặt vải. Thao tác này được gọi là hoàn nguyên khả năng lọc. Vải lọc có thể là vải dệt hay vải không dệt, hay hỗn hợp cả 2 loại. Nó thường được làm bằng sợi tổng hợp để ít bị ngấm hơi ẩm và bền chắc .Chiều dày vải lọc càng cao thì hiệu quả lọc càng lớn. Loại vải dệt thường dùng các loai sợi có độ xe thấp, đường kính sợi lớn, đệt với chi số cao theo kiểu dệt đơn. Chiều dày tấm vải thường trong khoảng 0,3mm. Trọng lượng khoảng 300~500 g/m2. Loại vải không dệt thường làm từ sợi len hay bông thô. Người ta trải sợi thành các màng mỏng và đưa qua máy định hình đề tao ra các tấm vải thô có chiều dày 3~5mm. Loại vải hỗn hợp là loại vải dệt, sau đó được xử lý bề mặt bằng keo hay sợi bông mịn. Đậy là loại vải nhập ngoại thông dụng hiện nay. Chúng có chiều dày 1,2~5mm. Bộ rũ bụi Không khí lẫn bụi vào. Không khí lẫn bụi ra H2-12: Sơ đồ nguyên lý của thiết bị lọc bụi túi vải tròn làm sạch bằng rung rũ. 41
Vải lọc thường được may thành túi lọc hình tròn đường kính D=125~250 mm hay lớn hơn và có chiều dài 1,5 đến 2 m. Cũng có khi may thành hình hộp chữ nhật có chiều rộng b=20~60mm; Dài l=0,6~2m. Trong một thiết bị có thể có hàng chục tới hàng trăm túi lọc. Với túi lọc tròn - dài, người ta thường may kín một đầu túi, đầu kia để trống. Khi làm việc, đầu để trống được liên kết với cổ dẫn khí lọc vào túi trên mặt sàng phân cách của buồng lọc bụi. Khi cho không khí trước khi lọc đi vào trong túi qua cổ, dòng khí đi xuyên qua túi vải ra khoang khí sạch và thoát ra ngoài. Chiều đi này sẽ làm túi vải tự căng ra thành bề mặt lọc hình trụ tròn. Với sơ đồ này, miệng túi nối với mặt sàng thường được quay xuống phía dưới để tháo bụi ra khỏi túi khi làm sạch mặt vải. Khi cho không khí đi theo chiều từ bên ngoài vào bên trong túi, trong túi phải có khung căng túi làm từ kim loại để túi không bị xẹp lại khi làm việc. Với sơ đồ này, miệng túi nối với mặt sàng thường được quay lên phía trên. Với túi lọc hình hộp chữ nhật, chỉ có một sơ đồ là cho không khí đi từ bên ngoài vào bên trong túi, và bên trong túi buộc phải có khung căng túi vải. Khoảng cách giữa các túi chọn từ 30 ~ 100mm. Việc hoàn nguyên bề mặt lọc có thể tiến hành sau khi ngừng cho không khí đi qua thiết bị và làm sạch bụi trên mặt vải bằng 2 cách: - Rung rũ bằng cơ khí nhờ một cơ cấu đặc biệt. - Thổi ngược lại bằng khí nén hay không khí sạch. Vì có đặc điểm là chu kỳ làm việc gián đoạn xen kẽ với chu kỳ hoàn nguyên nên thiết bị này bao giờ cũng có hai hay nhiều ngăn (hay nhiều block trong cùng 1 ngăn) để có thể ngừng làm việc từng ngăn (hay từng block) mà rũ bụi. Tải trọng không khí của vải lọc thông thường là 150~200 m/h . trở lực của thiết bị khoảng 120~150 kg/m2 . Chu kỳ rũ bụi là 2~3 h. Vòi khí nén Cửa khí thải ra. Ống venturi Túi lọc bụi. Khung căng túi lọc. Cửa bụi và khí thải vào. Cửa xả bụi H2-13: Sơ đồ thiết bị lọc bụi bằng túi vải tròn thổi bụi bằng khí nén. 42
Tính toán sơ bộ thiết bị như sau: Tổng diện tích túi lọc bụi yêu cầu: F = Q/(150~180) (m2) Diện tích của 1 túi: Túi tròn f=πxDxl (m2) Túi hộp chữ nhật f = 2 x (a + b) x l (m2) Số túi trong 1 ngăn lọc: n = F/f (lấy tròn) (túi). Với: Q – Lưu lượng khí thải cần lọc. (m3/h) D - Đường kính túi lọc hình trụ tròn. (m) a; b; l - Chiều rộng, chiều dày và chiều dài túi hộp chữ nhất. (m) D. LẮNG TRONG TRƯỜNG TĨNH ĐIỆN. Nguyên lý làm việc của thiết bị như sau: Khi cho dòng không khí lẫn bụi đi qua điện trường 1 chiều đủ mạnh, chất khí sẽ bị ion hóa bám vào bề mặt hạt bụi làm bề mặt hạt bụi nhiễm điện. Do tác dụng của lực điện trường, hạt điện tích điện sẽ bị hút về cực khác dấu( thường là cực dương). Khi va vào điện cực, hạt bụi bị trung hoà điện và rơi xuống phía dưới đáy xả bụi. Điện trường một chiều trong thiết bị thường có điện áp rất cao, từ 11 KV đến 80KV tuỳ theo từng loại thiết bị. Trong điện trường, hạt bụi đường kính 0,1mm sẽ tích điện tối đa trong khoảng 1s. Vì thế thời gian dòng khí đi qua thiết bị từ 2 – 8 giây tuỳ theo thiết bị. Các thiết bị công nghiệp có 2 loại, loại 1 giai đoạn và 2 giai đoạn. Điện cực âm Điện cực dương Quầng sáng Dòng khí Ion âm Ion dương Ion âm Hạt bụi nhiễm điện âm 43
Loại một giai đoạn là loại giống như sơ đồ nguyên lý. Điện trường vừa ion hoá hạt bụi vừa thu hạt bụi nên điện cực âm thường là các dây kim loại treo ở giữa các bản hay các ống điện cực dương nối đất. Loại hai giai đoạn là loại chia ra vùng ion hoá hạt bụi, các điện cực âm là dây treo giữa các bản cực dương và vùng thu hạt bụi là vùng có hai bản cực song song xen kẽ nhau. Đây là loại thiết bị lọc bụi hiệu suất rất cao tới 99,8 % khi nồng độ ban đầu đạt 7 g/cm3. Nó thường được sử dụng để lọc tinh không khí sau các cấp lọc thô bằng buồng lắng và Cyclon. Nó còn có ưu điểm là lọc sạch khí thải ở nhiệt độ rất cao mà không làm nguội khí thải. Thiết bị này còn là thiết bị tiêu hao điện năng thấp 0,2 KW / 1000m3/h vì trở lực thấp (10 – 20 kg/m2). Tuy vậy, nồng độ các chất gây cháy nổ trong khí thải như CO, bụi than… cần được kiểm soát chặt chẽ để tránh bị kích nổ do dòng khí bị ion hóa phát sinh ra tia lửa điện. IV - LỌC KHÍ ĐỘC TRONG KHÍ THẢI. A. Các quy trình: Trong thực tế sản xuất và đời sống, có rất nhiều loại khí thải mang theo chất ô nhiễm dạng khí. Việc lọc sạch chúng phụ thuộc rất nhiều vào tính chất hóa học của chất ô nhiễm, có thể chia chúng thành hai nhóm. - Nhóm các chất có nguồn gốc hữu cơ: Bao gồm các chất có nguồn gốc từ khí thiên nhiên, dầu mỏ như: Xăng, etylen, benzen, butan… - Nhóm có nguồn gốc vô cơ như: H2S, SO2, NOX… Không thể có quy trình và thiết bị nào chung cho mọi loại chất ô nhiểm dạng khí. Quy trình lọc sạch chúng phụ thuộc vào tính chất hóa lý và nồng độ thực tế trong khí thải và hiệu quả kinh tế của công việc. Ngày nay, ở các nước phát triển, đang khuyến khích việc lọc chất ô nhiểm trong khí thải thành các sản phẩm có thể dùng được trong sản xuất. Tuy vậy, phải thừa nhận rằng, các hệ thống này đắt tiền và vận hành phức tạp. 1. Quy trình thiêu đốt: Đây là quá trình đơn giản nhất để phân hủy các lượng chất hữu cơ có thể cháy được . 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.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 CO2 và 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. Ống Khí thải thải Lò đốt Thu hồi nhiệt Không khí H2 – 14: Sơ đồ đốt khí thải chứa chất hữu cơ dạng khí có thu hồi nhiệt. Ống Khí thải thải Lò đốt Buồng xúc tác Không khí 44
H2 – 15: Sơ đồ đốt khí thải chứa chất hữu cơ dạng khí có dùng xúc tác. 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. 2. Quy trình hấp phụ : Có một vài loại chất rắn có cấu tạo dạng hạt trên mỗi hạt có chứa vô cùng nhiều các lỗ nhỏ li ti có khả năng hấp phụ ,bắt giữ mà không có phản ứng hóa học gì với khí độc . Các khí độc này có thể được nhả ra trong một điều kiện nhất định .Các chất rắn đó được gọi là chất hấp phụ .Trong thực tế thường xử dụng than hoạt tính ,kaolin hoạt hóa , geolit , silicagen…Phương pháp này được dùng chủ yếu để hấp phụ các hơi khí có mùi, các hơi dung môi hữu cơ…Hiệu quả của phương pháp này có thể đạt tới 90 ~ 98%. Sau một thời gian, chất hấp phụ bị no, tức là nó không thể hấp phụ thêm khí độc nữa, người ta có thể đổ bỏ cùng rác thải hay hoàn nguyên lại chất hấp phụ. Khí độc bay ra từ quá trình hoàn nguyên thường có nồng độ rất cao nên người ta hay sử dụng phương pháp đốt để khử khí độc trước khi thải hay đưa qua các công đoạn tái chế khác. Khi trong khí thải có lẫn bụi thì buộc phải lọc sạch rất tinh khí thải trước khi đưa qua thiết bị hấp phụ để không làm giảm tuổi thọ của chất hấp phụ. Thiết bị hấp phụ hơi khí độc trong khí thải có cấu tạo như thiết bị lọc bụi bằng vật liệu rỗng. Tùy theo nồng độ của hơi khí độc mà người ta cấu tạo lớp vật liệu hấp phụ dày hay mỏng và tùy theo cấu tạo hạt của vật liệu lọc mà chọn tốc độ dòng khí đi qua lớp vật liệu sao cho sức cản không khí không quá cao và hiệu quả lọc hơi độc phải đạt yêu cầu đề ra. Với cỡ hạt của vật liệu hấp phụ là 1 - 3 mm hình cầu hay trụ thì tốc độ lọc nên chọn 0,5 - 1,5 m/s. Tốc độ lọc nên giảm nhỏ khi nồng độ chất độc cao trong khí thải. Khi chiều dày lớp vất lịêu hấp phụ là 100 mm thì trở lực không khí của thiết bị khoang 60~80kg/m2. 3. Quy trình hấp thụ: Quy trình hấp thụ hơi khí độc là quá trình xảy ra phản ứng hóa học giữa hơi khí độc với chất hấp thụ để có chất mới với thuộc tính mới. Ví dụ : Quá trình hấp thụ SO2 bằng nước vôi. SO2 + Ca ( OH )2 = CaSO3 + H2O Chất hấp thụ hơi khí độc đa phần là ở thể lỏng được phun thành giọt nhỏ vào dòng khí thải hay chảy tràn trên bề mặt lớp vật liệu rỗng của lớp đệm, (Có rất ít trường hợp chất hấp thụ ở thể rắn vì phản ứng hóa học chỉ xảy ra được trên bề mặt của hạt vật liệu và sau đó phản ứng dừng lại). Hiệu quả của quá trình hấp thụ phụ thuộc vào các yếu tố: - Ái lực hoá học của chất phản ứng. - Tốc độ và thời gian dòng khí đi qua thiết bị. - Tổng diện tích bề mặt tiếp xúc của khí thải với dung dịch phun… Chất khí độc được quan tâm nhiều nhất hiện nay là SO2 trong khí thải. Có một vài quy trình như sau: - Dùng sữa vôi hấp thu SO2 ta tạo ra sunfit canxi. Đưa hỗn hợp này qua bể oxy hóa để tạo ra thạch cao CaSO4 . 2H2O. - Dùng dung dịch xút hấp thụ SO2 và tái sinh dung dịch xút bằng vôi hay CaCO3. Khó khăn của các loại quy trình này là ở chỗ nếu không tái sinh được dung dịch hấp thụ, lấy được chất độc hại ra khỏi dung dịch ở dạng thành phẩm cho sản xuất thì phải xử lý và đỗ bỏ dung dịch hấp thụ. Như vây chất ô nhiểm không bị loại bỏ hoàn toàn mà chuyển từ môi trường này qua môi trường khác. 45
B. Thiết bị lọc hơi khí độc thường dùng: 1. Buồng phun: Cửa dẫn khí thải ra Lớp tách hạt lỏng Dàn vòi phun Cửa dẫn Ống dẫn dung khí vào dịch phun Cửa thải dung dịch phun H2 – 16: Sơ đồ nguyên lý buồng phun. Buồng phun được sử dụng để kết hợp lọc sạch bụi và hơi khí độc bằng dung dịch phun. Người ta đưa dòng khí thải có lẫn bụi và hơi khí độc vào một đầu buồng phun qua một thiết bị có thể phân đều dòng khí thải theo toàn bộ tiết diện ngang của buồng. Trong không gian buồng phun có bố trí 1,2 hay 3 giàn mũi phun để phun dung dịch thành chùm các hạt nước nhỏ ngược chiều dòng khí thải. Hơi khí độc bị dung dịch hấp thụ qua bề mặt các hạt dung dịch, không khí sạch qua khỏi buồng phun được dẫn vào Cyclon ướt để thu lại các hạt nước phun. Sau đó khí thải có thể được thải thẳng vào khí quyển hay đưa qua bộ sấy nóng trước khi thải để giảm độ ẩm tương đối của dòng khí. Dung dịch nước phun được thu hồi đưa qua thiết bị lắng cặn và xử lý hóa trước khi được phun trở lại. Sau một khoảng thời gian làm việc, dung dịch phun được thải vào hệ thống xử lý nước thải. Người ta thường cấu tạo buồng phun với tốc độ khí thải vγ = 1 ~ 2,5 kg/ms . Lượng nước phun trung bình trên đơn vị khí thải thường là : μ = 1,2 ~ 7 kg/kg. Các vòi phun dung dịch hấp thụ thường là vòi phun góc có lưu lượng 250 l/h với đường kính lổ phun 2,5 ~ 3,5 mm. Áp suất dung dịch phun nhỏ nhất là 2,5 kg/cm2. 2. Tháp đệm: Tháp đệm thường là một tháp chứa lớp vật liệu rỗng như các loại khâu bằng sứ, kim loại hay plastic. Khi thải được dẫn vào ở đáy tháp và thoát ra ở đỉnh tháp. Dung dịch hấp thụ được tưới đều lên đỉnh lớp đệm và chảy dọc theo các bề mặt vật liệu. Phản ứng hấp thụ xảy ra trên bề mặt ướt của lớp đệm. Hiệu quả lọc phụ thuộc vào vận tốc dòng khí trong lớp vật liệu tổng diện tích bề mặt tiếp xúc lớp đệm. Vận tốc dòng khí đi qua lớp đệm trong khoảng v=1~1,5 m/s. Chiều dày lớp đệm h = 0,4~3 m. Dung dịch hấp thụ được phân phối đều trên toàn mặt cắt ngang tháp bắng vòi phun hay ống khoan lỗ. Cường độ tưới dung dịch hấp thu μ = 1,5 ~ 4 kg/kg kk. Trở lực của tháp cho dòng khí thải p = 60 x (h/0,4) kg/m2. Tháp đệm được dùng để lọc hơi khí độc có lẫn rất ít bụi để tránh nghẹt lớp đệm. Tốc độ dòng khí qua lớp đệm được cấu tạo sao cho tránh hiện tượng sặc trong lớp đệm. Trong thực tế, người ta thường kết hợp buồng phun và tháp đệm để tiến hành lọc hơi khí độc. Thiết bị loại này có một buồng phun ở phía trên và một tháp đệm ở phía dưới. Khi thải đi từ dưới lên qua tháp đệm và qua buồng phun, sau đó được đưa qua một lớp vật liệu rỗng khác để tách lại các hạt nước phun. 46
Lớp tách hạt lỏng Lớp vật Dàn vòi liệu rỗng tưới Cửa dẫn khí vào H2-17: Sơ đồ nguyên lý tháp đệm. 3. Tháp bọt: Trong tháp bọt, người ta đưa không khí đi qua một tấm phẳng đục lỗ, phía trên có nước hay dung dịch hấp thụ. Khí thải đi qua lớp nước dưới dạng các bọt khí và nổ vỡ ở mặt trên của mặt nước. Quá trình thu bắt hạt bụi và hấp thụ hơi khí độc xảy ra trên bề mặt các bọt khí. Người ta thường làm mặt sàng bằng kim loại có chiều dày từ 4 - 6mm có các lỗ hình tròn đường kính d = 4 ~ 8mm. Tổng diện tích lỗ chiếm 20 ~ 25% diện tích mặt sàng. Lượng nước trên lưới đươc tính hay cấu tạo máng tràn sao cho lớp bọt có chiều cao 80 ~ 120mm. Tốc độ khí đi qua lỗ giới hạn trong khoảng 6 ~ 10m/s là vận tốc tốt nhất để có lớp bọt ổn định. Tốc độ khí đi qua thiết diện ngang của thiết bị trong khoảng 1,5~2,5 m/s. Thiết bị thường có nhiều lớp mặt sàng để nâng cao hiệu quả của thiết bị. Lớp tách hạt nước Dàn ống cấp dung dịch hấp thu Mặt sàng khoan lỗ Ngưỡng nước tràn Cửa dẫn khí vào H2 – 18: Sơ đồ nguyên lý tháp bọt. 47
C. Các quy trình xử lý khí SO2 1. Hấp thụ khí SO2 bằng nước Đây là phương pháp đơn giản được áp dụng để loại bỏ khí SO2 trong khí thải, nhất là trong khói các loại lò công nghiệp. Mức độ hoà tan của khí SO2 trong nước giảm khi nhiệt độ nước tăng cao, do đó nhiệt độ nước cấp vào hệ thống hấp thụ khí SO2 phải đủ thấp. Sau đó, tăng nhiệt độ của nước phải đủ cao trong thiết bị thu hồi SO2 để giải phóng khí SO2 ra khỏi nước. Bảng sau cho lượng nước lý thuyết cần để hấp thụ 1 tấn khí SO2 trong khí thi cho đến giới hạn bão hoà ứng với nhiệt độ và nồng độ ban đầu của SO2 trong khí thải. Bảng dưới đây cho lượng nước lý thuyết để hấp thụ 1 tấn SO2 cho đến giới hạn bão hoà ứng với nhiệt độ và nồng độ ban đầu của SO2 trong khí thải Nồng độ SO2 Lượng nước (m3) ở nhiệt độ khí thải trong khí thải (% khối lượng) 100 oC 150 oC 200 oC 12 48 55 66 10 57 67 78 8 70 84.5 96.2 6 92 106 123 4 140 165 200 2. Xử lý khí SO2 bằng bột đá vôi (CaCO3). Đây là phương pháp được áp dụng phổ biến trong công nghiệp vì hiệu quả xử lý cao, nguyên liệu rẻ tiền và sẵn có. Phương trình phản ứng như sau: CaCO3 + SO2 = CaSO3 +CO2 2CaSO3 + O2 = 2 CaSO4 (Phản ứng xảy ra chậm). H2 – 19: Sơ đồ hệ thống hấp thụ SO2 bằng đá vôi. Khí thải Nước Pha trộn Nghiền Đá vôi Tháp đệm Khí thải Nước thải Lọc tinh Lọc chân thể Bùn cặn Bùn cặn không Khói thải sau khi lọc sạch bụi đi vào Tháp đệm, trong đó xảy ra quá trình hấp thụ khí SO2 bằng dung dịch bột đá vôi tưới trên lớp đệm bằng vật liệu rỗng. Trong nước chảy ra từ tháp có chứa nhiều sunfit và sunfat canxi dưới dạng tinh thể và một ít bụi còn sót lại 48
được tách khỏi dung dịch tại thiết bị tách tinh thể . Sau thiết bị tách tinh thể , dung dịch một phần lớn hồi lưu, tưới cho tháp đệm, phần nhỏ còn lại đi qua bình lọc chân không để lọc các tinh thể dưới dạng cặn bùn và thải ra ngoài. Đá vôi được đập vụn và nghiền thành bột, rồi vào thùng pha trộn với dung dịch loãng chảy ra từ bình lọc chân không cùng với nước bổ sung để được dung dịch sữa vôi mới. Hiệu quả hấp thụ SO2 bằng sữa vôi đạt 98%. Sức cản thuỷ lực của thiết bị không quá 20 kg/m2. 3. Hấp phụ khí SO2 bằng than hoạt tính: Khi thải đi vào tháp hấp phụ nhiều tầng than hoạt tính, tại đây khí SO2 bị giữ lại trong các lớp than hoạt tính, sau đó thải ra môi trường bên ngoài. Than hoạt tính sau khi bão hoà khí SO2 chảy xuống thùng chứa và đưa về tháp hoàn nguyên . Đây là phương pháp có sơ đồ hệ thống đơn giản, có thể áp dụng được cho mọi quá trình công nghệ có thải khí SO2 liên tục hay gián đoạn và ở nhiệt độ cao. Nhược điểm của phương pháp là tuỳ thuộc vào quá trình hoàn nguyên có thể tiêu hao nhiều vật liệu hấp phụ hoặc sản phẩm khí SO2 thu hồi có nồng độ thấp và tận dụng khó khăn. H2 – 20: Sơ đồ hệ thống hấp Khí phụ SO2 bằng than hoạt tính. thải Tháp hấp Hoàn Nhiệt phụ bằng Than hoạt tính nguyên than hoạt tính nhiều Khí thải Than hoạt tính SO2 tầng D. Các biện pháp xử lý khí NOx 1. Hấp thụ khí NOx bằng nước. Khí thải có chứa NOx nồng độ thấp thường được xử lý bằng phương pháp dùng nước để rửa khí trong các thiết bị như tháp phun, tháp đệm, tháp bọt..., phương trình phản ứng như sau: 2NO2 (Hay N2O4) + H2O = HNO3 + HNO2 2HNO2 →NO + NO2 (hay ½ N2O4) +H2O NO + ½ O2 → NO2 2NO2 → N2O4 Trong thiết bị lọc khí, vận tốc khí trong tháp lấy bằng 0,6 m/s; chiều cao lớp đệm bằng khâu thuỷ tinh đường kính 6 mm khoảng 120mm; Cường độ tưới μ = 10~25 lít/m3không khí, hiệu quả của quá trình chỉ đạt < 50%. 2. Hấp phụ 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. E. Phương pháp xử lý khí clo bằng sữa vôi. Sữa vôi là huyền phù Ca(OH)2 có dư vôi với hàm lượng vôi 100~110 g/lít. Khí thải sau khi được làm nguội đến 700C đi vào tháp phun hay tháp đệm, tại đây các khí clo, HCl 49
và CO2 bị sữa vôi hấp thụ và làm nguội đến 30-400C trước khi thải ra môi trường bên ngoài. Phương trình phản ứng như sau: 2Ca(OH)2 + 2CL2 = Ca(OCL)2 + CaCL2 + 2H2O. Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O Ca(OH)2 + HCL = CaCL2 + 2H2O. Ưu điểm của phưng pháp này là hiệu quả cao (80-90%), đơn giản, nguyên liệu sẵn có và rẻ tiền. Nhược điểm của phương pháp là sự hình thành canxi hypoclorit đòi hỏi phải xử lý trước khi thải ra hệ thống thoát nước và tiêu hao nhiều sữa vôi, nhất là khi trong khí thải có chứa CO2. 50
CHƯƠNG 5: KIỂM SOÁT Ô NHIỄM TIẾNG ỒN. 1. TIẾNG ỒN. 1.1: Khái niệm và định nghĩa: Định nghĩa: Tiếng ồn là âm thanh không có giá trị, không phù hợp với mong muốn của người nghe. Âm thanh (Sóng âm) là một loại dao động cơ học của không khí có biên độ dao động và tần số dao động trong khoảng thính giác con người nhận biết được tạo thành cảm giác âm thanh. 1.1.1: Sóng âm Một sóng âm đơn giản nhất (đơn âm) có thể minh họa bằng một biểu đồ hình sin mối quan hệ giữa áp suất âm và thời gian hoặc chiều dài quãng đường lan truyền như hình sau: Áp suất âm Bước sóng λ Biên độ Chiều dài Quan hệ giữa các đại lượng đặc trưng của sóng f = 1/ τ λ = c/f f: tần số, 1/s; λ: chiều dài bước sóng, m; c : vận tốc truyền sóng âm thanh trong không khí ở 20 oC xấp xỉ c ≈ 343 m/s. τ : thời gian truyền được một khoảng cách = 1 bước sóng λ. Ví dụ: Sóng âm có tần số 1000Hz thì chiều dài bước sóng sẽ là: λ = 343 / (1000) = 0,34 m. 1.1.2 Áp suất âm: Áp suất âm P trên một mặt nào đó là tỷ số giữa lực tác dụng do các phần tử của môi trường không khí dao động lên một mặt với diện tích của mặt đó. (Chú ý: Áp suất ở đây là áp suất dư do sóng gây ra). Đơn vị tính là Pascan (Pa). 1.1.3 Cường độ âm: Cường độ âm I ở một điểm nào đó trên phương đã cho trong trường âm là số năng lượng âm thanh đi qua một đơn vị diện tích bề mặt S vuông góc với phương truyền âm tại điểm đó trong một đơn vị thời gian. Đơn vị tính là W/m2. 1.1.4 Mức áp suất âm và Decibel: Người ta đánh giá tiếng ồn bằng mức áp suất âm L được tính từ công thức: Lp = 10 lg (p/p0)2 = 20 lg (p/p0) Trong đó: P- Áp suất âm toàn phương trung bình (Pa) Po - Áp suất âm nhỏ nhất tai người có thể nghe thấy (= 2.10-5 Pa). Bel là đơn vị đo mức cường độ âm thanh (hay mức áp suất âm). 1 bel là ngưỡng âm thanh tai người có thể nghe được. Decibel là đơn vị (bằng 1/10 bel) đo tiếng ồn thông dụng ngày nay. 51
1.1.5 Định nghĩa các mức áp suất âm (Sách tiêu chuẩn VN): • Mức áp suất âm theo đặc tính A, đo bằng dbA (decibel-A): là mức áp suất âm theo đặc tính A, được tính bằng công thức: LpA = 20 lg (pA/p0). Với: pA là áp suất toàn phương trung bình theo đặc tính A, Pa; • Mức áp suất âm tương đương liên tục theo đặc tính A, đo bằng dexiben: giá trị mức áp suất âm theo đặc tính A của âm thanh liên tục, ổn định trong khoảng thời gian T, có cùng giá trị áp suất âm toàn phương trung bình với âm thanh đang nghiên cứu có mức thay đổi theo thời gian. Mức đó được tính theo công thức: ⎡ 1 t 2 (Pa (t ) )2 ⎤ L Aeq.T = 10 × lg ⎢ ∫ 2 dt ⎥⎦ ⎣ t2 − t1 t1 P0 Với: LAeq,T là mức áp suất âm tương đương liên tục theo đặc tính A (dB) được xác định trong khoảng thời gian T, bắt đầu từ t1 và kết thúc ở t2. Pa(t) là mức áp suất âm đo tức thời theo đặc tính A của một tín hiệu âm thanh. Mức áp suất âm tương đương liên tục theo đặc tính A, trong thời gian T cũng được gọi là mức âm trung bình trong một khoảng thời gian, ký hiệu LAeq,T, tính bằng dB. Khoảng thời gian đo lấy trung bình đã được ghi rõ trên chỉ số. Mức áp suất âm tương đương liên tục theo đặc tính A được dùng để đánh giá tiếng ồn nghề nghiệp tiếp xúc. Tai người có khả năng cảm nhận mức cường độ âm thanh rất rộng, từ 0 – 180 dB, với 0 dB là ngưỡng bắt đầu nghe thấy và 140dB là mức cao nhất mà tai người có thể chịu đựng nghe được, được gọi là ngưỡng chói tai. Để đo mức âm tổng hợp ở nhiều tần số khác nhau, người ta sử dụng đơn vị dBA tương ứng với đặc tính tần số tương đối A. Con người có thể nghe thấy âm thanh ở tần số 16-20000 Hz. Khoảng tần số mà tai người nhạy cảm nhất với âm thanh là từ 1000 đến 5000Hz. Người ta chú ý đến khoảng tần số này khi cần hạn chế tiếng ồn. Âm thanh ở tần số nhỏ hơn 16 Hz, ta có hạ âm. Âm thanh ở tần số trên 20 kHz ta có siêu âm. Để đánh giá mức độ ồn, ta luôn xác định mức áp suất âm ứng với dải tần số nào đó. 1.1.6: Tần số. Âm thanh là một dao động cơ học nên có một đại lượng đặc trưng nữa cho âm thanh là tần số âm. Tần số âm là số lần âm thanh dao động trong một giây. Đơn vị đo tần số là Hz. Con người cảm nhận được âm thanh có tần số từ 16 Hz tới 20.000 Hz. Với tần số [16 Hz âm thanh thuộc phần hạ âm và 〈 16 Hz là sóng siêu âm, tai người không có khả năng nhận biết được. Tuy vậy ở các cá thể khác nhau sự phân biệt âm thanh ớ các tần số khác nhau không giống nhau. Trong quá trình nghiên cứu, ngưới ta thường tính toán âm học trên các “dải tần 1 ốc-ta” bao gồm các tần số trung bình sau: Tên giải tần số (Hz) Khoảng tần số min~max (Hz) 63 45~90 125 90~180 250 180~155 500 355~710 1.000 710~1400 2.000 1.400~2.800 4.000 2.800~5.600 8.000 5.600~11.200 52