Vệ sinh không khí (GT)

Chia sẻ: Lê Thị Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:35

Thêm vào BST

Báo xấu

58
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung tài liệu trình bày mô hình phát tán không khí trong môi trường và các phương pháp lấy mẫu không khí trong môi trường, thực hành lấy mẫu không khí trong môi trường và nơi làm việc, một số kỹ thuật đo lường và kỹ thuật xử lý ô nhiễm không khí, kỹ thuật thông gió công nghiệp.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Vệ sinh không khí (GT)

VỆ SINH KHÔNG KHÍ Thời gian: 04 tiết lý thuyết, 06 tiết thực hành Mục tiêu học tập: Sau khi kết thúc bài học, sinh viên có thể: 1. Trình bày được mô hình phát tán không khí trong môi trường và các phương pháp lấy mẫu không khí trong môi trường 2. Thực hành lấy mẫu không khí trong môi trường và nơi làm việc. 3. Trình bày một số kỹ thuật đo lường và kỹ thuật xử lý ô nhiễm không khí 4. Trình bày các kỹ thuật thông gió công nghiệp Nội dung lý thuyết Thời gian: 04 tiết Mục tiêu học tập: Sau khi kết thúc bài học, sinh viên có thể: 1. Trình bày được mô hình phát tán không khí trong môi trường 2. Trình bày được các phương pháp lấy mẫu không khí trong môi trường 3. Trình bày một số kỹ thuật đo lường và kỹ thuật xử lý ô nhiễm không khí 4. Trình bày các kỹ thuật thông gió công nghiệp 1. Mô hình phát tán không khí 1.1. Mô hình phát tán không khí là gì? Mô hình phát tán không khí là một biểu thức toán học liên quan đến sự phát tán của vật chất và cho kết quả tính là nồng độ của vật chất đó trong không khí theo hướng gió thổi. Vì vậy, lập mô hình phát tán không khí là cách ước lượng được nồng độ chất gây ô nhiễm tại một điểm có đối tượng thu nhận bằng tính toán dựa trên một số thông tin. Dữ liệu điển hình cần thiết để tính bằng mô hình phát tán không khí bao gồm:  Dữ liệu khí tượng – Đó là tốc độ gió, nhiệt độ, độ ẩm tương đối, chế độ chảy của không khí và thông lượng bức xạ thu được.  Thông tin hiện trường bao gồm địa hình, thông số vận hành trang thiết bị và chỉ giới của cơ sở có nguồn thải.  Dữ liệu của nguồn: đặc tính lý học, đặc tính hóa học, hình dạng hình học của nguồn, tải lượng phát thải.  Thông tin của nơi thu nhận như con người, cây cối, sinh vật... có thể là địa điểm và khoảng cách giữa các đối tượng thu nhận hay nơi nhận (receptor). Để có được một mô hình phát tán không khí, nhà nghiên cứu không chỉ xây dựng những thuật toán mà còn phải làm mô hình thí nghiệm. Mô hình được dựng gồm nhiều trang bị, trong đó có những bể nước và những đường hầm thổi gió. Các thể hiện vật 1
chất là đại diện vật lý được xác định từ mô hình này. Còn về mặt toán học, cho đến nay đã nhiều dạng mô hình được tìm ra. Theo tài liệu của tiến sĩ Karl B. Schnelle và cộng sự, có ba loại mô hình toán học gồm tiên định, hồi qui thống kê và ngẫu nhiên. Tùy theo người nghiên cứu áp dụng loại mô hình nào. Còn theo tài liệu của tiến sĩ Karl B. Schnelle và cộng sự, ở Hoa Kỳ hiện nay, mô hình ngẫu nhiên dựa trên mô hình phân bố của Gauss (tên nhà vật lý nổi tiếng người Đức Carl Friedrich Gauss [1977 - 1855]) là thông dụng nhất để lập mô hình nhằm kiểm soát các chất gây ô nhiễm theo qui định pháp luật. Các thuật toán dựa trên mô hình Gauss tạo ra cơ sở lập các mô hình tính toán được trong khoảng thời gian cả ngắn và dài. Với thuật toán ngắn hạn, khoảng thời gian trung bình không quá 24 tiếng, các dữ liệu khí tượng cần lấy theo giờ. Còn với thuật toán dài hạn, thời gian trung bình là một năm, dữ liệu khí tượng cần lấy ở dạng phân bố tần suất. Cho đến nay đã có cả các thuật toán tính cho đơn nguồn và đa nguồn cũng như cho tình trạng chỉ có một nơi thu nhận hay nhiều nơi thu nhận. Về kích thước địa lý, các thuật toán đã được lập để tính cho những khu vực có khoảng cách xa nguồn tới 10 km, thậm chí tới 20 km ở cả vùng thành thị và nông thôn. Tuy nhiên, thuật toán cho những khoảng xa sẽ không hiệu quả bằng những khoảng gần. Dựa trên tập hợp các điều kiện như vậy, mô hình phát tán nói trên có thể cung cấp kết quả tại một nơi thu nhận gồm: 1) nồng độ của một chất gây ô nhiễm tính trung bình theo thời gian và không gian và 2) Phân bố tần suất tích lũy của nồng độ vượt quá trong một khoảng thời gian đã chọn. 1.2. Những công dụng của mô hình phát tán không khí Mô hình phát tán không khí được sử dụng để:  Lượng giá tác động đến chất lượng không khí do phát thải ô nhiễm từ những nguồn điểm. Nguồn phát thải ra khí quyển bao gồm: + Khí thải là khói lò từ ống khói, ống thoát khói thải hàng ngày + Khí thải bay hơi từ những bể chứa bị rò rỉ, nứt vỡ, hay từ những nơi xảy ra sự cố môi trường (như hỏa hoạn) ... Để phân tích tác động chất lượng không khí, mô hình phát tán không khí cần được sử dụng thường xuyên theo định kỳ. Các mô hình đã trở thành trọng tâm của các trạm quan trắc môi trường để theo dõi nguồn mới và để ngăn ngừa sự suy giảm đáng kể chất lượng không khí. Ở đó, các mô hình được dùng để tính lượng phát thải cần kiểm soát không vượt quá tiêu chuẩn cho phép.  Khi khảo sát nguồn mới, cần xác định xem liệu nguồn đó có phải là nguồn mới gây ô nhiễm không khí trong khu vực mà ở đó, nồng độ chất gây ô nhiễm môi trường không khí xung quanh có thể tăng do đóng góp của nguồn đó thì cần phải sử dụng kỹ thuật mô hình hóa sự phát tán không khí. Những công dụng khác của mô hình phát tán không khí:  Mô hình phát tán không khí có rất nhiều công dụng về khoa học và pháp luật. Chúng được dùng để lượng gía sơ bộ trường nồng độ trong khí quyển khi thiếu các dữ liệu quan trắc môi trường. Trong trường hợp này, mô hình có thể là một phần của hệ 2
thống cảnh báo, cung cấp tín hiệu về những tiềm ẩn ô nhiễm không khí. Khi đó cần đến sự tương tác giữa cơ quan chức năng về quản lý môi trường và cơ sở có phát thải. Các mô hình có thể dùng để định vị những khu vực có nồng độ dự đoán là cao, có thể ảnh hưởng đến sức khỏe. Có loại mô hình xử lý được thông tin ngay trong thời gian đang xảy ra những sự cố như sự cố hạt nhân, tai nạn lao động hay sự cố tràn hóa chất, với mục đích chỉ dẫn các nhà chuyên môn. Những mô hình đó tính toán được cả hướng mây trôi và tính toán được nồng độ chất ô nhiễm đáng lo ngại ở các khu vực. Mô hình có thể dùng để phân tích hậu quả sau sự cố là việc khởi đầu cho những can thiệp kiểm soát ô nhiễm không khí. Mô hình còn được khai thác để đánh giá các phương án xây dựng tiêu chuẩn, thiết kế mạng lưới quan trắc và đánh giá công nghệ kiểm soát. Còn có thể khai thác các mô hình để đánh giá dự án khả thi những công trình xây dựng cơ sở công nghiệp mới.  Mô hình cũng được dùng trong các nghiên cứu thiết kế ống khói và nghiên cứu thay đổi nhiên liệu (như than đốt). Từ xưa đến nay, người ta vẫn dùng ống khói để dẫn và thải khói từ lò đốt và để cho khói bay cao, vượt đầu người. Nhưng nhiều khi, do ảnh hưởng của thời tiết nên không bay cao được và lan tỏa trong vùng lân cận của nguồn thải. Để khắc phục vấn đề đó, nhất là với những nguồn thải lớn, ví dụ như lò hơi nhà máy nhiệt điện và những nhà máy khác, các ống khói thường được dựng rất cao. Tuy những ống khói cao đó không loại bỏ được ô nhiễm không khí, nhưng chúng vẫn cần để giảm nồng độ ở tầm gần mặt đất đến mức đủ giảm tác hại trong khu vực lân cận với nguồn phát thải. Sử dụng mô hình phát tán không khí có thể tính toán để cho điểm phát thải đặt cao lên bên trên mặt đất nhằm giảm được nồng độ ở tầm thấp (sát mặt đất) của các chất thải ra từ nguồn đó.  Các cơ sở sản xuất sử dụng mô hình khi lập hồ sơ xin phép đặt và sử dụng các nguồn thải từ lò đốt vì trong hồ sơ có đề cập đến vấn đề gây ô nhiễm môi trường có thể phát sinh từ hoạt động của lò và đề xuất các biện pháp kiểm soát nguồn thải để bảo vệ môi trường. 1.3. Phân loại mô hình phát tán không khí Theo tài tài liệu của tiến sĩ Karl B. Schnelle và cộng sự, hiện nay đang có sẵn một số mô hình sau:  Mô hình nguồn công nghiệp hỗn hợp;  Mô hình sàng lọc;  Những mô hình mới. 1.3.1. Mô hình nguồn công nghiệp hỗn hợp Là loại mô hình sử dụng rộng rãi nhất để ước lượng nồng độ các chất gây ô nhiễm không có phản ứng hóa học trong khoảng bán kính cách nguồn 16 km. Đây là mô hình của EPA, phiên bản 3 (Industrial Source Complex Short-Term, version3 [ ISCST3]) thuộc loại mô hình ngắn hạn và là mô hình Gauss với cột khói có trạng thái tĩnh. Các thông số về điều kiện khí tượng và tải lượng phát thải là không thay đổi. Cũng có thể tính được dài hạn bằng mô hình này, thời gian lấy gồm 1, 2, 3, 4, 6, 8, 12 3
và 24 giờ. Mô hình này cũng tính được nồng độ theo năm nếu là trong một năm thì số liệu khí tượng phải lấy liên tục theo giờ . 1.3.2. Mô hình sàng lọc Ở những nơi có rất ít nguồn thải hoặc ít phát thải, nguồn được coi là nhỏ, là không đáng kể thì có thể theo cách đơn giản và nhanh bằng mô hình sàng lọc cổ điển (conservative screening model). Mô hình này thường chỉ áp dụng trong điều kiện dữ liệu khí tượng lạc hậu, cũ và không đầy đủ. Do vậy, mô hình này không yêu cầu phải có số liệu đầu vào về khí tượng. Mô hình này chỉ có thể tính được những nồng độ cao của chất gây ô nhiễm không khí. Mô hình SCREEN 3 của EPA có thể dự đoán nồng độ vượt quá TCCP tương đối nhiều mà khá chính xác. So với mô hình sàng lọc, mô hình nguồn công nghiệp hỗn hợp hoàn chỉnh hơn vì có sử dụng các dữ liệu khí tượng khu vực để tính toán tác động của một nguồn đến chất lượng không khí xung quanh, kết quả sát thực hơn so với kết quả tính toán bằng mô hình sàng lọc cổ điển. Những mô hình nguồn công nghiệp hỗn hợp dài hạn và ngắn hạn (Industrial Source Complex Short Term and Long Term [ISCST and ISCLT] models) hiện nay thường được ứng dụng nhiều. Mô hình này ngày nay được nhiều nơi sử dụng làm căn cứ tính toán và điều chỉnh đầu vào/ đầu ra trong sản xuất kinh doanh hàng ngày. Điều này không có gì lạ với những nơi pháp luật bắt buộc phải trả tiền vì gây ô nhiễm. Khi có được nền sản xuất sạch hay sản xuất ít chất thải thì nồng độ chất ô nhiễm sẽ thấp đi, như vậy sẽ giảm được những chi phí do ô nhiễm gây ra. 1.3.3. Những mô hình mới Mô hình CALPUFF là mô hình phát tán nhiều lớp, nhiều loại, trạng thái cột khói không tĩnh mà có dạng nhiều luồng khói phụt. Đây là một mô hình mới mô phỏng những điều kiện khí tượng khác nhau về không gian và thời gian ảnh hưởng đến sự lan truyền của chất gây ô nhiễm, đến phản ứng hóa học và có cả sự loại bỏ ô nhiễm. Nó có thể áp dụng trong không gian ở khoảng từ 30 m theo chiều gió đến vài trăm km. Một mô hình mới nữa là mô hình Hội khí tượng Mỹ (The American Meteorological Society) (AERMOD) là mô hình đã hoàn thiện hơn bởi EPA và có thể thay thế mô hình ISCST3 cho mục đích xây dựng qui chuẩn. Bằng cách tính đến sự khác nhau về tải lượng theo độ cao, chế độ dòng chảy không khí, chiều cao cột khói và ảnh hưởng của địa hình, AERMOD đã cải thiện được kết quả ước lượng sự phát tán theo chiều gió. Còn nhiều mô hình chuyên biệt để mô hình hóa những phân tán do sự cố, do giao thông đường bộ v.v... 2. Các phương pháp lấy mẫu không khí trong môi trường Lấy mẫu không khí trong môi trường được thực hiện để xác định cả nồng độ của chất phát thải và cả chất lượng không khí. Trong lĩnh vực sức khỏe môi trường, mẫu không khí được lấy ở môi trường xung quanh (ambient air). Trong lĩnh vực sức khỏe nghề nghiệp, mẫu không khí được lấy ở tại nơi làm việc hay còn gọi là môi trường lao động (work place). 4
Hầu hết các chất gây ô nhiễm có thể lấy mẫu và phân tích bằng nhiều phương pháp và kỹ thuật khác nhau. Chọn phương pháp nào là rất quan trọng của việc đo lường. Để tiến hành lấy mẫu, cần lập kế hoạch và cần dự liệu các tình huống tại hiện trường để công việc đạt năng suất cao và mẫu đảm bảo về số lượng và chất lượng. Để biết có yếu tố ô nhiễm nào trong môi trường cần phải khảo sát nguồn thải. Ví dụ, đối với nguồn công nghiệp, có thể tìm các yếu tố gây ô nhiễm môi trường qua nghiên cứu quy trình công nghệ và các nguồn nhiên liệu, nguyên liệu sử dụng. Chỉ khi biết có yếu tố nào gây ô nhiễm mới có thể có kế hoạch lấy mẫu và chọn kỹ thuật phân tích mẫu. Mỗi loại yếu tố gây ô nhiễm không khí khác nhau thì có dụng cụ và phương pháp lấy mẫu khác nhau dựa theo hướng dẫn kỹ thuật hay theo thường quy quy định. Với từng yếu tố gây ô nhiễm không khí cũng có thể có vài kỹ thuật khác nhau để lấy mẫu và đo lường tùy theo điều kiện của người thực hiện. Ví dụ, có thể đo lường COx, SOx và NOx bằng phương pháp hấp thụ khí để thu mẫu đem phân tích tại phòng thí nghiệm, có thể đo nhanh hơn bằng các máy hiện số. Mỗi máy đo một số yếu tố hay sử dụng các đầu đo. Cũng có thể sử dụng các ống phát hiện nhanh vừa định lượng vừa định tính. Mỗi phương pháp đều có độ nhạy, độ đặc hiệu khác nhau. Tuy mức độ tiện lợi trong sử dụng của các máy hiện số hoặc máy hấp thụ rất cao song có thể bị hạn chế ở từng loại yếu tố hoặc chất độc do đặc điểm thiết kế của máy khác nhau. Mặt khác, nhiều chất ô nhiễm được đo lường bằng phương pháp này có thể có độ nhạy và độ đặc hiệu thấp, nhất là khi cùng lúc có các yế chất ô nhiễm được đo lường u tố khác cản trở. Việc lấy mẫu rồi phân tích trong phòng thí nghiệm cho phép đánh giá mức độ ô nhiễm trong khoảng thời gian dài hơn (nhiều phút, nhiều giờ), độ nhạy của phương pháp có thể cao hơn nhưng mất nhiều thời gian hơn để phân tích. Để lấy mẫu với mục đích xác định mức độ ô nhiễm không khí theo thời gian, địa điểm và vị trí tới đối tượng thu nhận cũng như có thể mô tả quy luật phát tán ô nhiễm từ nguồn phát thải, người ta luôn đặt ra câu hỏi:  Cần lấy mẫu ở các vị trí nào?  Mỗi vị trí phải lấy ít nhất bao nhiêu mẫu?  Cần lấy mẫu khi nào và trong bao lâu? Để trả lời các câu hỏi trên phải có sự tham gia của các bên chuyên môn kỹ thuật am hiểu quy trình công nghệ, có khả năng cung cấp thông tin để bên đo lường phân tích và lượng giá được các chất thải phát sinh, đặc tính và tải lượng của nguồn thải gây ô nhiễm. Tuy không có qui tắc chung cho tất cả các trường hợp, song có một nguyên tắc chung để bớt sai số là:  Mỗi điểm nghiên cứu phải lấy mẫu ở các vị trí khác nhau. Khoảng cách giữa các vị trí này có thể cố định hoặc thay đổi qua các lần giám sát tuỳ thuộc vào vị trí đối tượng thu nhận.  Mỗi vị trí lấy mẫu cần phải lấy nhiều mẫu. Số mẫu càng ít, sai sót càng nhiều. 5
 Lấy mẫu phải vào các thời điểm đại diện cho sự phát tán của nguồn. Ví dụ, xuôi theo chiều gió, khi trời lặng gió hay có gió, khi nguồn thải hoạt động hay tạm ngừng... Với môi trường lao động, thời điểm lấy mãu cần đại diện quy trình công nghệ (ví dụ cho nguyên liệu vào, mở cửa lò lấy nguyên liệu ra, kiểm tra lò…)  Lưu ý khi lập kế hoạch và thực hiện lấy mẫu: + Người vận hành máy móc có thể cố tình che dấu mức ô nhiễm hoặc tạo ô nhiễm tăng một cách giả tạo khi lấy mẫu làm cho mức dao động tại một vị trí có thể rất lớn giữa các mẫu đo. + Khi lấy mẫu không khí tại nơi làm việc, phải chú ý tới tình trạng hoạt động của các hệ thống thông gió, hút cục bộ, che chắn là thiết bị kỹ thuật vệ sinh. Nếu các hệ thống này không hoạt động khi lấy mẫu sẽ làm tăng mức ô nhiễm một cách giả tạo. Nếu muốn đánh giá hiệu quả hoạt động của hệ thống kỹ thuật vệ sinh, cần lấy mẫu xác định mức ô nhiễm vào hai thời điểm khi hệ thống này hoạt động và không hoạt động. Có tài liệu đã cung cấp một số gợi ý có thể tham khảo trong việc lấy mẫu như sau: 2.1. Phác thảo công việc Ngay từ lúc đầu để lấy mẫu, dù lấy theo nhóm hay cá nhân thì người lấy mẫu vẫn cần soạn thảo làm gì trong đợt khảo sát (sau đây gọi là phác thảo). Phác thảo để chỉ ra từ đầu những gì là quan trọng khi tiến hành khảo sát nguồn phát tán và nơi thu nhận (receptor). Ít nhất, có thể đặt những câu hỏi chi tiết có tính chất gợi ý cần đưa vào bản phác thảo, đó là: + Mục đích của khảo sát - Tại sao cần tiến hành và đầu ra cần đạt là gì? Có thể dựa vào thông tin cơ bản như những lần khảo sát trước, với môi trường lao động, những thay đổi về trang thiết bị và vận hành là những thông tin cần quan tâm. + Lấy mẫu ở đâu - Những nơi dự đoán là có tiếp xúc với chất gây ô nhiễm cần đo. Với môi trường xung quanh, nơi lấy mẫu là khu dân cư hay nơi thu nhận . Với môi trường lao động, đó là những vị trí có tiếp xúc với người lao động. Ví dụ với mẫu không khí chứa hóa chất gây ô nhiễm, nơi lấy mẫu thường là nơi hóa chất được lưu trữ, vận chuyển và sử dụng, kể cả nơi khí thổi ra từ hệ thống thông gió, dẫn và thải khí chứa hoá chất đó. + Mẫu cần lấy là gì - Mẫu không khí cần lấy có thể là bắt buộc và tùy chọn.  Mẫu cần lấy bắt buộc: Theo qui định của pháp luật về quản lý môi trường không khí, chất lượng không khí cần được quan trắc theo định kỳ (hàng năm hay nửa năm...). Ở nước ta, chất lượng không khí môi trường xung quanh được giám sát thông qua đo lường nồng độ của một số chất như SO2, CO, CO2, NO2 và bụi (xem TCVN 5938:2005 Chất lượng không khí – Nồng độ tối đa cho phép của một số chất độc hại trong không khí xung quanh). Đối với môi trường lao động, những thông số trên cũng là bắt buộc phải đo và được coi là thông số môi trường không khí cơ bản. Còn những chất khác phát sinh từ những nguồn ô 6
nhiễm tự nhiên hay nhân tạo, có thể gây ô nhiễm môi trường xung quanh và môi trường lao động tại khu vực nào thì khi quan trắc môi trường khu vực đó cũng cần phải lấy mẫu và đo lường. Tùy theo tình hình cụ thể của từng nơi và dựa trên thông tin có sẵn nêu rõ những thông số môi trường nào cần đo kiểm theo định kỳ. Ví dụ, báo cáo đánh giá tác động môi trường của khu vực hay của cơ sở. Sau khi báo cáo đó được phê duyệt thì những thông số hay chỉ số, trong đó có những chỉ số không khí bắt buộc phải lấy mẫu và đo lường.  Mẫu cần lấy là tùy chọn: Dựa trên thông tin có sẵn hoặc thông tin thu được khi điều tra, khảo sát để phán đoán hoặc nhận biết những chất gây ô nhiễm không khí. Những trường hợp này thường gặp trong các nghiên cứu khoa học, nhiều nhất là những điều tra hay khảo sát thăm dò, dự báo hoặc kiểm chứng và có thể gặp ở những nghiên cứu phòng chống ô nhiễm với những tác nhân mới hoặc có nghi ngờ chất gây ô nhiễm không khí lan toả đến địa bàn nghiên cứu từ những nguồn xa xôi. Mẫu cần lấy trong môi trường không khí rất đa dạng. Thường được xếp vào mấy nhóm yếu tố chính sau: 1. Nhóm bụi: Bụi hỗn hợp, bụi silic, bụi bông, bụi amiăng ... 2. Nhóm vật lý: Nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ chuyển động không khí/gió, cường độ bức xạ nhiệt, bức xạ điện từ, bức xạ iôn hóa, cường độ âm thanh/ tiếng ồn, biên độ rung động... 3. Nhóm hóa học: Các hơi và khí vô cơ và hữu cơ như hợp chất lưu huỳnh, ni tơ, cac bon clo, dung môi hữu cơ ... 4. Nhóm sinh học: các vi khuẩn, nấm ... + Bao nhiêu mẫu cần lấy - Khi cân nhắc số vị trí có tiếp xúc hay nơi thu nhận và những chất gây ô nhiễm thì có thể định ra bao nhiêu mẫu cần thiết để đo những tác hại khác nhau do tiếp xúc. + Mẫu sẽ được lấy và phân tích thế nào - Sau khi xác định được tác hại hay chất gây ô nhiễm, phương pháp lấy mẫu và phân tích nào có sẵn và đã chuẩn hóa là tốt nhất. Phương pháp nào sẽ cho những dữ liệu có giá trị nhất thì áp dụng. + Người nào cần chọn lấy mẫu. Trong môi trường lao động, mẫu cần lấy còn có mẫu cá nhân. Ví dụ, mẫu bụi hô hấp. Để đo lường tiếp xúc, cần chọn một số người để lấy mẫu cá nhân tùy theo công việc, vị trí lao động mà họ có tiếp xúc. 2.2. Các phương pháp lấy mẫu Ở nước ta, phương pháp lấy mẫu và phân tích cho nhiều chất liệu nói chung và cho chất gây ô nhiễm nói riêng đã công bố trong những tài liệu như TCVN, qui chuẩn quốc gia từ nguồn của Tổng cục tiêu chuẩn đo lường và thường qui từ nguồn Viện Y học lao động và Vệ sinh môi trường. Nếu không có hướng dẫn theo qui định (nghĩa là các tiêu 7
chuẩn) thì có thể tham khảo các tiêu chuẩn quốc tế để áp dụng. Những tiêu chuẩn quốc tế phải có độ chính xác tương đương hoặc cao hơn so với phương pháp trong nước. Như vậy mới có thể được bên yêu cầu đo lường chấp nhận kết quả. Để tiến hành lấy mẫu, cần quan tâm những khía cạnh sau:  Lựa chọn phương pháp;  Đọc tài liệu hướng dẫn;  Lựa chọn và sử dụng thiết bị, hóa chất lấy mẫu;  Áp dụng kỹ thuật lấy mẫu  Bảo quản và vận chuyển. + Lựa chọn phương pháp lấy mẫu: Phụ thuộc nhiều yếu tố, ví dụ:  Loại chất ô nhiễm. Ví dụ, bụi, hóa chất...  Trung bình thời gian và tiêu chuẩn cho phép;  Nồng độ hay mức độ ô nhiễm ước đoán, ví dụ nồng độ cao hay thấp  Nguồn hiện có;  Nhân lực thực hiện (số người, khả năng chuyên môn, đã qua đào tạo hay chưa ...);  Sự có mặt của những chất khác gây nhiễu (ví dụ trong không khí ô nhiễm SO2 có cả NO2, CO2...) + Tài liệu hướng dẫn: Tài liệu hướng dẫn cung cấp kỹ thuật như một cơ chế hoàn hảo để tiến hành đo lường hay quan trắc, trong đó có qui cách cụ thể và chi tiết về lấy mẫu từng chất. Ví dụ, bụi, SO2, NO2, đơn chất hay hợp chất thể khí... Một số hướng dẫn lẫy mẫu bụi và khí bên trong và bên ngoài ống khói (cho cả môi trường xung quanh và môi trường lao động) được giới thiệu tóm tắt trong phụ lục của bài. + Thiết bị, hóa chất lấy mẫu: Thiết bị lẫy mẫu bao gồm cả dụng cụ và máy móc có thể có nhiều cỡ khác nhau. Ví dụ, máy lấy mẫu thể tích lớn (high volume sampler) và máy lấy mẫu thể tích nhỏ (low volume sampler), ống nghiệm cũng có nhiều cỡ dung tích khác nhau. Các thiết bị lấy mẫu không khí phổ biến là bình hấp thụ, ống hấp phụ, xyranh, túi hoặc chai đựng mẫu khí chuyên dụng, bơm khí, ống dẫn khí v.v... Chọn thiết bị và hóa chất tùy theo phương pháp lấy mẫu và phân tích. Ở nước ta, các tài liệu hướng dẫn lấy mẫu không khí đã có như thường qui kỹ thuật, TCVN. Các kỹ thuật cần được chuẩn hóa để thống nhất áp dụng trong cả nước, trong đó có các phòng thí nghiệm y học lao động, vệ sinh môi trường tuyến tỉnh, thành và ngành. + Bảo quản và vận chuyển: Bảo quản và vận chuyển (nếu cần phân tích ở labo) với từng loại mẫu đều có hướng dẫn kỹ thuật, cần phải tuân thủ để mẫu không bị hư hỏng và thất thoát. Có những mẫu thu được có khối lượng lớn và cần vận chuyển đến phòng xét nghiệm. Với những đo 8
lường tiếp xúc do lao động, để tránh nhiễm bẩn mẫu cá nhân, mẫu cồng kềnh cần được tách riêng khỏi mẫu cá nhân. Khi đóng gói và vận chuyển, cần để vào thùng chứa riêng biệt. + Kỹ thuật lấy mẫu: Có thể chia kỹ thuật lấy mẫu thành hai cặp như sau:  Lấy mẫu cố định và lấy mẫu di động;  Lấy mẫu liên tục và lấy mẫu kết hợp. Các kỹ thuật này được trình bày trong khung dưới đây để chúng ta dễ đối chiếu và so sánh. Kỹ thuật lấy mẫu cố định và lấy mẫu di động: - Đặc điểm: + Lấy mẫu cố định thường áp dụng Lấy mẫu di động cũng là lấy mẫu cho cả cho mạng lưới quan trắc giống như lấy mẫu cố những trạm quan trắc tại nhiều vị trí định nhưng các phương tiện lấy mẫu được sử đã định và thực hiện đồng thời trong dụng lần lượt/ quay vòng theo lịch trong số suốt quá trình nghiên cứu. Các trạm địa điểm đã chọn để lấy mẫu. Lấy mẫu hay lấy mẫu đặt cố định vĩnh viễn hoặc ít quan trắc bằng cách này không thể làm cùng nhất cũng trong một thời gian dài. một lúc ở tất cả các vị trí. Phương tiện lấy mẫu cần phải di chuyển bằng xe cộ. - Ưu điểm của kỹ thuật + Lấy mẫu cố định áp dụng cho một Lấy mẫu di động có thể đo lường chất lượng mạng không khí ở rất nhiều nơi, so với lấy mẫu cố lưới quan trắc của khu vực, việc đo định thì chương trình này linh hoạt hơn. Lấy lường thực mẫu di động còn có thể cung cấp dữ liệu địa hiện cùng một lúc tại tất cả các vị trí, lý tốt hơn nếu chương trình đủ lâu để tạo ra thông tin bộ số liệu có giá trị. được cung cấp trực tiếp và có thể so sánh với nhau. Điều đó rất quan trọng để xác định mối liên quan của các nguồn ô nhiễm đến chất lượng không khí của địa phương và để vạch ra vùng phát tán chất gây ô nhiễm trong khu vực. Kỹ thuật lấy mẫu liên tục và lấy mẫu kết hợp Lấy mẫu liên tục được tiến hành theo Lấy mẫu kết hợp được làm theo cách từng cách người lấy mẫu và người phân mẫu được lấy trong khoảng thời gian cụ thể. 9
tích cùng thao tác. Nồng độ chất gây Sau đó gửi mẫu đến phòng phân tích. Kết quả ô nhiễm hiện số ngay trên đồng hồ là nồng độ đã chỉnh chỉ cho giá trị trung bình đo và được ghi chép liên tục vào biểu trong suốt quãng thời gian lấy mẫu. Kỹ thuật đồ, băng từ, hay đĩa. này hiện nay đã trở thành lỗi thời và ngày càng ít áp dụng trong quan trắc môi trường không khí, thay vào đó là kỹ thuật lấy mẫu liên tục. Ví dụ: Phương pháp và dụng cụ lấy mẫu bụi lơ lửng PM10 Hình 2.1 là sơ đồ mô tả hoạt động của phương tiện lấy mẫu bụi hai giai đoạn để có thể thu được mẫu bụi lơ lửng trong dải kích thước nhỏ (PM10), có thể coi là bụi hô hấp. Phương tiện lấy mẫu là một bình thu bụi. Trong bình có lắp đặt một lưới lọc (2), một bơm hút (3), nhiều ống bố trí các lỗ nhỏ ở thành ống (5), một đĩa chứa bụi cần thu (6), nhiều ống tuy e (7) để tăng gia tốc của hạt. Mẫu được lấy như sau: Do cấu tạo của bình và sức hút của quạt lắp trong bình, không khí chứa bụi chui vào bình qua khe hở. Bụi và không khí chui qua các ống có lỗ và các ống tuy e, có cấu tạo làm lệch hướng và các hạt bụi lớn sẽ bị chặn lại do lực va đập. Đó là giai đoạn tách bụi đợt 1 giành cho bụi to. Sau đó bụi to lại được tách đợt 2. Bụi còn lại ở dạng sol khí được hút qua lưới lọc thường có đường kính lưới từ 20 đến 30 cm. Đó là mẫu bụi nhỏ cần lấy. 10
1. Nắp che Đường khí vào Đường khí vào TÁCH MẪU GIAI ĐOẠN 1 7. Ống tuy e 6. Đĩa chứa bụi to TÁCH MẪU GIAI ĐOẠN 2 5. Ống có lỗ dẫn khí 2. Lưới lọc bụi 3 Bơm hút 4. Vỏ bình Đường khí ra Hình 2.1. Sơ đồ mô tả phương pháp lẫy mẫu bụi hai giai đoạn 2.3. Thực hành lấy mẫu không khí 2.3.1. Mục tiêu: 1) Nêu tóm tắt nguyên tắc của kỹ thuật đo lường từng loại mẫu, các bước chuẩn bị và tiến hành lấy mẫu bụi và khí tại phòng thí nghiệm và tại hiện trường theo đúng thường qui kỹ thuật. 2) Thực hiện được các thao tác cần thiết của kỹ thuật lấy mẫu và thu được một mẫu không khí để xác định nồng độ SO2 trong môi trường và một mẫu bụi hô hấp tại nơi làm việc. 2.3.2. Nhiệm vụ: Sinh viên tập lấy mẫu bụi và mẫu khí trong thời gian 6 tiết tại hiện trường dưới sự hướng dẫn của giảng viên dạy thực hành . 2.3.3. Hoạt động:  Đọc tài liệu hướng dẫn thực hành.  Nghe giảng lý thuyết về lấy mẫu không khí.  Quan sát làm quen với các phương tiện và điều kiện lẫy mẫu không khí.  Lấy một mẫu bụi và một mẫu không khí để xác định nồng độ SO2  Thảo luận trong nhóm và thảo luận với hướng dẫn viên tiếp thu nhận xét, góp ý để rút kinh nghiệm. 3.Giới thiệu một số kỹ thuật đo lường 11
Các mẫu không khí có thể chứa chất gây ô nhiễm dạng hạt hay khí. Nếu không cần đo bằng máy hiện số, chúng sẽ được lưu giữ trong dụng cụ chứa để chuyển đến nơi phân tích. Nhiều nơi do có mạng lưới và phương tiện quan trắc hiện đại, mẫu được chuyển đến xe chuyên dùng có bố trí như một phòng thí nghiệm di động. Ở đó, mẫu được xử lý thêm để chuẩn bị phân tích. Để đo lường các chỉ đặc trưng cho chất lượng không khí cũng như đo lường chất gây ô nhiễm không khí, mẫu cần trải qua quá trình phân tích. Hầu hết kỹ thuật phân tích cho từng chất là những qui trình đã được chuẩn hóa và cần áp dụng từ một đến vài phương pháp phân tích. Có thể kể tên các phương pháp phân tích như sau: 1. Phân tích trọng lượng (Gravimetric): 2. Phân tích thể tích (Volumetric) 3. Soi bằng kính hiển vi (Microscopy) 4. Phân tích bằng các thiết bị hóa phân tích (Instrumental). Ví dụ: a. Các phương pháp trắc quang (Spectrophotometric). Một số phương pháp thuộc loại này là i) Đo phổ tia cực tím (Ultraviolet), ii. So màu/ Visible (Colorimetry); iii.Đo phổ hồng ngoại ( Infra-red) b. Các phương pháp dùng điện (Electrical): Ví dụ i) Đo độ dẫn điện Conduc- tometric), ii. Đo điện tích/ cu lông (Coulometric); iii. Đo chuẩn độ (Titrimetric) c. Đo phổ phát tán (Emission Spectroscopy) d. Đo phổ khối (Mass Spectroscopy) e. Sắc ký (Chromatography) Những kỹ thuật trên đã được đào tạo rất kỹ ở môn học hóa phân tích và được đưa vào áp dụng trong đo lường chất lượng môi trường như không khí, nước và đất. Một số ví dụ phương pháp phân tích để xác định nồng độ của một số chất: Bảng 2.1. Chỉ số đo lường và phương pháp phân tích cho từng chất gây ô nhiễm không khí Tên chất Tên chỉ số đo lường Phương pháp phân tích Bụi Nồng độ khối lượng Phân tích trọng lượng Kích thước hạt Kính hiển vi CO, CO2, NO2 Nồng độ thể tích Phân tich thể tích Ô zôn O3 Nồng độ khối lượng Trắc quang CO Nồng độ cacbon monoxit Đo phổ hồng ngoại không phân trong không khí xung tán Benzen Nồng độ khối lượng Đo phổ khối (MS) hoặc sắc ký khí (GC) Toluen Nồng độ khối lượng Hấp phụ phân tử C và GC/MC Mercaptan (SH) Nồng độ khối lượng So màu 12
Chất hữu cơ bay Nồng độ khối lượng Săc ký khí hơi Crôm Nồng độ khối lượng Quang phổ hấp phụ Dioxit Sunfua SO2 Nồng độ trong không khí Huỳnh quang cực tím xung quanh. Như đã trình bày ở trên, rất nhiều chất ở dạng bụi và khí đều đã có hướng dẫn kỹ thuật lấy và phân tích mẫu. Ở nước ta, một số chất đã có qui định do Nhà nước ban hành. Những qui định đó được xây dựng bởi các cơ quan quản lý về môi trường và sức khỏe như Bộ tài nguyên môi trường và Bộ Y tế. Danh mục một số tiêu chuẩn quốc gia xác định nồng độ phát thải ô nhiễm để làm ví dụ kỹ thuật lấy mẫu:  TCVN 7172:2002. ISO 11564:1998. Sự phát thải nguồn tĩnh - Xác định nồng độ khối lượng nitơ oxit - Phương pháp trắc quang dùng naphtyletylendiamin.  TCVN 7171:2002. ISO 13964:1998. Chất lượng không khí - Xác định ôzôn trong không khí xung quanh - Phương pháp trắc quang tia cực tím.  TCVN 6991:2001. Chất lượng không khí - Khí thải công nghiệp - Tiêu chuẩn thải theo thải lượng của các chất vô cơ trong khu công nghiệp 2001 TCVN 6863: 2001 Xác định khối lượng theo thể tích hạt.  TCVN 6753:2000 ISO 7708:1995 Chất lượng không khí - Định nghĩa về phân chia kích thước bụi hạt để lấy mẫu liên quan tới sức khoẻ.  TCVN 6752:2000 ISO 8756:1994 Chất lượng không khí - Xử lý các dữ liệu về nhiệt độ, áp suất và độ ẩm.  TCVN 6751:2000 ISO 9169:1994 Chất lượng không khí - Xác định đặc tính tính năng của phương pháp đo  TCVN 6750:2000 Sự phát thải của nguồn tĩnh - Xác định nồng độ khối lượng của lưu huỳnh dioxit - Phương pháp sắc ký ion - Stationary .  TCVN 6504:1999 Chất lượng không khí – xác định nồng độ số sợi vô cơ trong không khí bằng kính hiển vi quang học phản pha – Phương pháp lọc màng.  TCVN 6502:1999 Không khí xung quanh - Xác định sợi amiăng - Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền dẫn trực tiếp .  TCVN 6501:1999 Sự phát thải của nguồn tĩnh - Xác định nồng độ khối lượng của các oxit nitơ - Đặc tính của các hệ thống đo tự động .  TCVN 6500 :1999 Những đặc tính và khái niệm liên quan đến các phương pháp đo chất lượng không khí.  TCVN 6192 : 1996 Phát thải của nguồn tĩnh. Lấy mẩu để xác định tự động nồng độ khí.  TCVN 6157:1996 Không khí xung quanh - Xác định nồng độ khối lượng ozon - Phương pháp phát quang hoá học. 13
 TCVN 6152:1996 Không khí xung quanh - Xác định hàm lượng chì bụi của sol khí thu được trên cái lọc - Phương pháp trắc phổ hấp thụ nguyên tử .  TCVN 6138:1996 Không khí xung quanh - Xác định nồng độ khối lượng của các nitơ oxit - Phương pháp phát quang hoá học.  TCVN 6137:1996 ISO 6768:1985 Không khí xung quanh - Xác định nồng độ khối lượng của nitơ dioxit - Phương pháp Griss - Saltzman cải biên.  TCVN 5978-1995 Xác định nồng độ khối lượng của lưu huỳnh dioxit, phương pháp thorin.  TCVN 5978:1995 ISO 4221 Chất lượng không khí - Xác định nồng độ khối lượng của SO2 trong không khí xung quanh - Phương pháp so màu dùng Thorin.  TCVN 5977:1995 ISO 9096:1992 Sự phát thải của nguồn tĩnh - Xác định nồng độ khối lượng và lưu lượng bụi trong các ống dẫn khí - Phương pháp khối lượng thủ công.  TCVN 5974:1995 ISO 9835:1993 Không khí xung quanh - Xác định chỉ số khói đen - Airbient.  TCVN 5973:1995 ISO 9359:1989 Chất lượng không khí - Phương pháp lẫy mẫu phân tầng để đánh giá chất lượng không khí xung quanh.  TCVN 5972:1995 ISO 8186:1989 Không khí xung quanh - Xác định nồng độ khối lượng cacbon monoxit (CO) - Phương pháp sắc ký .  TCVN 5971:1995 Không khí xung quanh - Xác định nồng độ khối lượng của lưu huỳnh dioxit - Phương pháp tetracloromercurat (TCM)/pararosanilin.  TCVN 5970:1995 ISO/TR 4227:1989 Lập kế hoạch giám sát chất lượng không khí xung quanh.  TCVN 5969:1995 ISO 4220:1983 Chất lượng không khí - Xác định chỉ số ô nhiễm không khí bởi các khí axit - Phương pháp chuẩn độ phát hiện điểm cuối với các chất chỉ thị màu hoặc bằng đo điện thế.  TCVN 5968:1995 ISO 4219:1979 Chất lượng không khí - Xác định các hợp chất khí của lưu huỳnh trong không khí xung quanh - thiết bị lấy mẫu.  TCVN 5940:1995 Chất lượng không khí - Tiêu chuẩn khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất hữu cơ.  TCVN 5939:1995 Chất lượng không khí - Tiêu chuẩn khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ.  TCVN 5498:1995 Chất lượng không khí - Phương pháp khối lượng xác định bụi lắng .  TCVN 5293:1995 Chất lượng không khí - Phương pháp indophenol - Xác định hàm lượng amoniac .  TCVN 4877:1989. Không khí vùng làm việc, phương pháp xác định Clo. Nguồn © Trần Minh Hải. An toàn Môi trường: http://environment-safety.com. 14
4. Kỹ thuật xử lý ô nhiễm không khí Khi mức độ ô nhiễm tại một khu vực nào đó vượt quá giới hạn tối đa cho phép hay nồng độ của một hay nhiều chất gây ô nhiễm vượt quá tiêu chuẩn chất lượng không khí thì cần phải can thiệp để giảm bớt sự ô nhiễm đó. Một trong những giải pháp kỹ thuật là xử lý ô nhiễm không khí hay còn gọi là xử lý khí thải. Kỹ thuật này được áp dụng với những nguồn và những khu vực có phát thải chất gây ô nhiễm với liều lượng đáng kể trong không khí. Về nguyên lý, xử lý khí thải là cách loại bỏ chất gây ô nhiễm không khí ra khỏi khí thải phát sinh từ nguồn rồi mới thải ra môi trường không khí. Có rất nhiều phương pháp làm sạch khí thải, phương pháp được lựa chọn phụ thuộc nhiều yếu tố, ví dụ:  Loại và đặc tính của khí thải. Ví dụ, trong khí thải có chứa bụi hạt như bụi Silic, gỗ, kim loại; bui dạng sợi như bụi bông, bụi amiang, khí vô cơ như NO2, SO2, hơi a xit, hơi kiềm, khí hữu cơ như toluen, benzen, hơi xăng... Có những nguồn chứa nhiều loại ô nhiễm. Công nghệ xử lý một loại là khác xử lý nhiều loại. Ví dụ, xử lý khói lò – công nghệ xử lý áp dụng nhiều phương pháp, trước tiên là để tách bụi, sau đó tách các khí thải như SO2, N02, CO ...  Tải lượng và nồng độ khí thải: Cùng một phương pháp tách bụi hay làm sạch khí gây ô nhiễm nhưng có khi không thể dùng một loại mà phải nhiều loại thiết bị để đáp ứng tiêu chuẩn cho phép.  Vị trí của nguồn thải: Có những nguồn thải, vị trí khí thải ít thay đổi, hầu như đặt cố định, Ví dụ, lò đốt, tháp phản ứng,bể chứa hóa chất. Những nguồn thải này có tải lượng tương đối lớn và có nguồn tác động có hại rất lớn đến môi trường nếu chưa xử lý gì. Loại nguồn này thường gặp trong công nghiệp. Bên cạnh đó, có nguồn thải thay đổi cả vị trí và tải lượng. Ví dụ, khí thải từ các động cơ đốt trong của phương tiện giao thông. Kỹ thuật xử lý có thể có mặt giống nhau và mặt khác nhau. Ví dụ: + Mặt giống nhau: Có thể áp dụng cùng một phương pháp, Ví dụ, ô xy hóa, hấp phụ. + Mặt khác nhau: Kiểu thiết bị và các thiết bị đi kèm tạo thành một hệ thống xử lý khí thải.  Hiệu suất làm sạch của thiết bị: Hiệu suất làm sạch, ký hiệu η, là chỉ số phần trăm, được tính bởi một trong hai công thức: η = R2/R1 *100 [1] η = ([Cđ - Cc]/ Cđ) *100 [2] Trong đó: R1 và R2 là khối lượng chất ô nhiễm tương ứng trước khi vào thiết bị và sau khi ra khỏi thiết bị. Cđ và Cc là nồng độ khối lượng của khí thải tương ứng trước khi vào thiết bị và sau khi ra khỏi thiết bị. 15
Có thể chọn sử dụng các thiết bị xử lý loại khác nhau để áp dụng phương pháp xử lý giống nhau hay khác nhau, vì từng loại thiết bị có hiệu suất làm sạch khác nhau. Ví dụ, để tách bụi, có thể áp dụng phương pháp lắng bụi bằng các thiết bị khác nhau, chẳng hạn phòng lắng, xiclôn và lọc bụi tĩnh điện. Trong ba loại trên, phòng lắng có hiệu suất rất thấp (khoảng 55%), lắng xiclôn và lọc bụi tĩnh điện có hiệu suất cao hơn (tương ứng 65% và tới 98%). Vậy áp dụng kỹ thuật xử lý khí thải như thế nào cho phù hợp để vừa đáp ứng kỹ thuật và vừa có tính kinh tế. Về kỹ thuật, đạt được hiệu quả xử lý ô nhiễm và về kinh tế thì chi phí xử lý (cho đầu tư, vận hành và những chi phí liên quan khác) chấp nhận được. Các hệ thống xử lý ô nhiễm không khí thường hoạt động theo nguyên lý xử lý chất thải ngay tại nguồn. Hình 2.2 mô tả một hệ thống trong các cơ sở công nghiệp một cách đơn giản như sau, Trong xử lý khí thải, kỹ thuật đo lường môi trường và thông gió công nghiệp là hợp phần không thể thiếu. Để thiết kế hệ thống và để vận hành hệ thống, cần đo lường nhiều thông số, từ đó có thể tính tải lượng khí thải và đo nồng độ các chất gây ô nhiễm là việc thường xuyên phải thực hiện. Hệ thống thông gió công nghiệp sẽ trình bày ở phần sau được sử dụng để vận chuyển khí nhiễm bẩn qua hệ thống xử lý và khí đã sạch được thải ra không khí hay nguồn tiếp nhận trong môi trường. Xử lý ô nhiễm Chú thích: 1.Nguồn thải chất ô nhiễm không khí là một trong những chuyên không khí; 2. Chụp hút chất ô nhiễm; 3. ngành khoa học công nghệ rộng lớn. Thiết bị xử lý khí thải; 4. Quạt gió vận Trong khuôn khổ có hạn của bài, chỉ chuyển khí trong đường ống; 5. Ống khói/ đề cập nhằm giới thiệu một số phương ống thải. pháp trong kỹ thuật. Hình 2.2 Sơ đồ mô tả khái quát hoạt động của hệ thống xử lý khí thải công nghiệp Những phương pháp đó có thể áp dụng ở Việt Nam. Đó là: - Các phương pháp xử lý bụi: Như đã biết trong các bài học trước, bụi trong khí thải rất đa dạng. Sau khi xử lý, có những bụi cần loại bỏ như bụi khói lò, bụi đá xây dựng... và cũng có bụi tận dụng được như bụi than, quặng, gỗ... Trong bài này sẽ giới thiệu ngắn gọn các phương pháp xử lý bụi bằng một số thiết bị lắng và lọc. 16
- Các phương pháp xử lý khí thải: Có thể chia các khí thải thành hai nhóm vô cơ và hữu cơ. Tùy theo thành phần, khối lượng và tính chất của từng khí thải mà người ta đưa ra những phươn pháp khác nhau cho phù hợp. Trong bài này sẽ giới thiệu ngắn gọn các phương pháp có sử dụng thiết bị hấp thụ, hấp phụ, thiêu đốt và ngưng tụ. Còn nhiều phương pháp khác cũng như quá trình công nghệ về kỹ thuật xử lý được giới thiệu chi tiết hơn có thể tham khảo trong các tài liệu đọc thêm. 4.1. Buồng lắng bụi Buồng có cấu tạo hình khối chữ nhật có tác dụng giảm vận tốc của bụi đi trong đó mà lắng xuống do tác động của trọng lực. Để tăng hiệu suất tách bụi, trong buồng có bố trí các tấm ngăn so le để thay đổi hướng đi, tăng cường va đập, mất quán tính là rơi xuống (xem hình 2.3.). Hiệu suất xử lý bụi từ 50 – 60 %. Hình 2.3. Các kiểu phòng lắng bụi 4.2. Xiclôn tách bụi Thiết bị gồm hai hình trụ lồng vào nhau. Hình trụ ngoài được bọc kín. Hình trụ trong rỗng hai đầu (xem hình bên). Khí thải vào thiết bị theo hướng tiếp tuyến với bề mặt hình trụ ngoài. Theo quán tính, hạt bụi sẽ bám vào thành thiết bị và rơi xuống do tác dụng của trọng lực. Còn khí sạch vẫn tiếp tục chuyển động để thoát ra ngoài theo quĩ đạo hình xoáy ốc. Hiệu suất xử lý bụi từ 60 – 70 %. Hình 2.4 Sơ đồ mô tả khái quát hoạt động của xiclôn 4.3. Thiết bị lọc bụi tĩnh điện Nguyên lý của phương pháp này là do bụi mang tích điện âm khi đi qua vật có bề mặt tích điện dương thì bụi sẽ bị hút vào bề mặt này, trung hòa điện tích và rơi xuống. Các 17
thiết bị này sử dụng dòng điện một chiếu điện thế cao khoảng 5000v. Sơ đồ hoạt động của thiết bị được mô tả khái quát trong hình 2.5.a và 2.5.b. Hiệu suất xử lý cao η = 95 – 98%. Hình 2.5.a. Thiết bị lọc bụi kiểu ống Hình 2.5.a. Thiết bị lọc bụi kiểu tấm 4.4. Thiết bị lọc bụi kiểu ướt Dựa trên nguyên lý, bụi gặp chất lỏng thì được chất lọc giữ lại và thải ra ngoài dưới dạng bùn. Chất lỏng phổ biến là nước hay nước vôi trong (vì có thể sử dụng thiết bị này để xử lý khí thải như khói lò, loại được cả bụi và chất khí như SO2, CO...). Thiết bị còn sử dụng để làm nguội không khí (ví dụ, trong hệ thống xử lý khói của nhà máy nhiệt điện) Thiết bị loại này có nhiều kiểu. Hình 2.6 bên phải mô tả sơ đồ hoạt động của thiết bị lọc ướt buồng rỗng có các vòi phun - tưới nước (thiết bị này còn gọi là thiết bị rửa khí). Chú thích hình 2.6: 1.Vỏ thiết bị; 2. Bộ phận hướng dòng và phân phối khí; 3. Vòi phun nước; 4. Tấm chắn nước 18
Hình 2.6. Thiết bị lọc bụi ướt kiểu buồng phun 4.5. Thiết bị hấp thụ Dựa trên nguyên lý, hấp thụ là quá trình thu hút có chọn lọc một hay một số chất khí ô nhiễm bằng một dung môi (thường là nước, nước vôi). Chọn dung môi còn gọi là dịch thể hấp thụ phụ thuộc chủ yếu vào tính chất hóa học của chất bị hấp thụ. Ví dụ: Dùng nước vôi để làm sạch SO2 thông qua phản ứng hóa học SO +Ca(OH) = CaSO + H O 2 2 3 2 Dùng sữa vôi hoặc oxit Magiê để làm sạch clo trong khí thải 2Cl2 + 2Ca(OH)2 = Ca(OCl)2 + CaCl2 + 2H2O 2Cl2 + 2Mg(OH)2 = Mg(OCl)2 + MgCl2 + 2H2O Dùng dung dịch carbonat natri để làm sạch H2S trong khí thải: H2S + Na2CO3 = NaHS + NaHCO3 Thiết bị hấp thụ có nhiều kiểu khác nhau nhưng có thể phân thành bốn nhóm: 1. Buồng phun/ tháp phun: Trong đó, dịch thể hấp thụ được phun thành giọt li ti trong tháp rỗng và tiếp xúc với dòng khí đi qua. Sơ đồ hoạt động tương tư như tháp rửa tách bụi (xem hình 2.6). 2. Thiết bị sục khí/ tháp sục khí: Khí thải được phân tán dưới dạng bong bóng do phải đi qua khối dịch thể hấp thụ. Để khí phân tán, trong thiết bị có đặt những tấm đục lỗ, tấm xốp hay cánh khuấy. 3. Thiết bị sủi bọt/ tháp sủi bọt: Khí thải được phân tán dưới dạng bong bóng khi đi qua các tấm hay đĩa đục lỗ có chứa lớp dịch thể hấp thụ mỏng 4. Thiết bị có lớp đệm/ tháp đệm: Tháp có chứa những vật liệu rỗng bằng sứ hay kim loại v.v... Dịch thể hấp thụ được tưới vào khối vật liệu này làm ướt bề mặt các vật liệu. Dòng khí thải đi xuyên qua lớp đệm sẽ dễ dàng tiếp xúc với chất lỏng. 19
Hình 2.7. Sơ đồ tháp đĩa Hình 2.8. Sơ đồ tháp đệm 4.6. Thiết bị hấp phụ Dựa trên nguyên lý các phân tử khí gây ô nhiễm bị giữ lại trên bề mặt của vật liệu rắn do tác dụng của ái lực của phân tử chất rắn đó đối với chất khí. Vật liệu rắn đó gọi là chất hấp phụ, còn chất khí bị giữ lại được gọi là chất bị hấp phụ. Thiết bị hấp phụ (xem hình 2.8) được ứng dụng để khử khí độc hại và có mùi trong khí thải, khử ẩm, thu hồi các loại hơi, khí có giá trị lẫn trong không khí hoặc khí thải. Vật liệu hấp phụ thường là Hình 2.8. Sơ đồ thiết bị hấp phụ than hoạt tính, silicagel SiO2, alumogel Al2O3. 4.7. Thiết bị thiêu đốt 20