Bài giảng kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí - Ts.Phạm Tiến Dũng

lớn của lực ly tâm tỉ lệ thuận với trọng lượng vật thể và tốc độ quay quanh trục của vật thể. (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  50H v u L  2 2 Rm  R um P H2-7: Sơ đồ nguyên lý của thiết bị cyclon Thân hình trụ Ống dẫn khí thải lẫn bụi vào Thân hình nón Ống tâm Ống dẫn khí thải ra Cửa ra bụi d1 d2 D Hn Ht Ho A x B 38 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: 1 2 m k R R lnxx xnx x3d     (m) (52) Thời gian hạt bụi lưu trong cyclon là:          s  Trong đó: - 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.  và - 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 Cyclon CH-24 CH-15 CH-11 CDK-CH-33 CDK-CH-34 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. 1 2 m k 22 R R lnxx dx x18     39 Loại cyclonKích 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  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 Cyclon ghép: Các nghiên cứu cho thấy các Cyclon đường kính càng lớn thì H 2-8: Kích thước cơ bản của cyclon CH H2-9: Cyclon ghép. Lưu lượng Lx1.000m3/h Lưu lượng Lx1.000m3/h T rở lự c P kg /m 2 H2-9: Biểu đồ xác định quan hệ trở lực và lưu lượng của 1 cyclon CH-11. 40 H2 – 10: Cyclon màng nước 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 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 thành các block và khi sử dụng phải ghép 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. H2-11: Sơ đồ nguyên lý lọc bằng vật liệu xốp 41 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. H2-12: Sơ đồ nguyên lý của thiết bị lọc bụi túi vải tròn làm sạch bằng rung rũ. Không khí lẫn bụi vào. Bộ rũ bụi Không khí lẫn bụi ra 42 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. H2-13: Sơ đồ thiết bị lọc bụi bằng túi vải tròn thổi bụi bằng khí nén. Cửa bụi và khí thải vào. Cửa khí thải ra. Túi lọc bụi. Khung căng túi lọc. Ống venturi Vòi khí nén Cửa xả bụi 43 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 =  x D x l (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 Ion âm Ion dương Dòng khí Ion âm Hạt bụi nhiễm điện âm 44 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. H2 – 14: Sơ đồ đốt khí thải chứa chất hữu cơ dạng khí có thu hồi nhiệt. Khí thải Không khí Lò đốt Thu hồi nhiệt Ống thải Khí thải Không khí Lò đốt Buồng xúc tác Ống thải 45 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 , silicagenPhương pháp này được dùng chủ yếu để hấp phụ các hơi khí có mùi, các hơi dung môi hữu cơHiệu 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. 46 B. Thiết bị lọc hơi khí độc thường dùng: 1. Buồng 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 v = 1 ~ 2,5 kg/ms . Lượng nước phun trung bình trên đơn vị khí thải thường là :  = 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  = 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. Lớp tách hạt lỏng Dàn vòi phun Cửa dẫn khí vào Ống dẫn dung dịch phun Cửa thải dung dịch phun Cửa dẫn khí thải ra 47 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. H2 – 18: Sơ đồ nguyên lý tháp bọt. Lớp tách hạt lỏng Dàn vòi tưới Cửa dẫn khí vào Lớp vật liệu rỗng Cửa dẫn khí vào Lớp tách hạt nước Mặt sàng khoan lỗ Dàn ống cấp dung dịch hấp thu Ngưỡng nước tràn 48 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 Lượng nước (m3) ở nhiệt độ khí thảiNồng độ SO2 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). 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 Khí thải Khí thải Tháp đệm Lọc tinh thể Lọc chân không Bùn cặn Đá vôiPha trộn Nghiền Nước thải Nước Bùn cặn H2 – 19: Sơ đồ hệ thống hấp thụ SO2 bằng đá vôi. 49 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. 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  = 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 Khí thải Khí thải Tháp hấp phụ bằng than hoạt tính nhiều tầng Than hoạt tính Hoàn nguyênThan hoạt tính SO2 Nhiệt H2 – 20: Sơ đồ hệ thống hấp phụ SO2 bằng than hoạt tính. 50 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. 51 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: 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. Bước sóng λ Chiều dài Áp suất âm Biên độ 52 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: 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           dtP tPa tt t t 2 1 2 0 2 12 Aeq.T )(1 lg10L 53 1.1.7: Tiếng ồn: Tiếng ồn là dạng âm thanh gây ô nhiễm đặc trưng của đô thị hoá, công nghiệp và giao thông vận tải. Tiếng ồn càng tăng khi mật độ giao thông càng lớn, mật độ tập trung người và máy móc thiết bị càng lớn. Thính giác của con người có đặc tính cảm thụ cường độ âm thanh theo hàm Logarit. Vì thế cường độ âm thanh tăng 100 lần thì người ta chỉ thấy tiếng ồn to gấp đôi. Âm thanh truyền đi trong môi trường không khí dưới dạng sóng dao động cơ học. Trên đường lan truyền, âm thanh suy giảm theo qui luật tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách lan truyền. Nghĩa là : Khi khoảng cách tăng gấp đôi thì cường độ âm thanh giảm còn ¼ và mức cường độ âm giảm đi 6 dB. Việc đánh giá tác hại của tiếng ồn cho con người rất khó khăn vì phản ứng của con người đối với tiếng ồn rất khác nhau tuỳ theo trạng thái thể lực, tinh thần và thời điểm tác động. Tiếng ồn có mức cường độ âm thanh quá cao sẽ làm suy giảm nhanh chóng thính lực. Những người tiếp xúc nhiều với tiếng ồn lớn dể có nguy cơ bị điếc nghề nghiệp. Phải sống và làm việc trong môi trường có tiếng ồn thường xuyên rất dể làm con người bị lảng trí, ít có phản xạ với âm thanh xung quanh, ảnh hưởng nghiêm trọng tới sinh hoạt và công việc. Mức ồn cao trong ban đêm làm mất giấc ngủ của mọi người làm thần kinh căng thẳng, mệt mỏi, giảm trí lực, giảm sức khoẻ khi làm việc. Ơ mức ồn > 100 dB bắt đầu gây các ảnh hưởng trực tiếp tới tai và sau đó là hệ thần kinh và tim mạch của con người. Mức áp suất âm tương đương của một số nguồn ồn thường gặp Môi trường tạo ra tiếng ồn Mức áp suất âm (dB) Trong phòng hòa nhạc khi biểu diễn 80 (ở tần số 1000Hz) Máy bay Boeing 707 cất cánh ở cách 1 km 90 (1000Hz) Trong máy bay hành khách của máy bay cánh quạt khi cất cánh 100 (1000Hz) Xe tải nặng (>10tấn) chạy bằng dầu diesel ở cách 8m 90 (1000Hz) Trong xưởng dệt thoi 100-105 (1000Hz) Máy phát điện 100-110 dBA Quạt gió trung áp, đo ở khảng cách 2m 97-105 dBA Nguồn: Môi trường không khí. Phạm Ngọc Đăng, NXB KHKT, 1997; 1.2: Phân loại tiếng ồn. 1. Theo nguồn gốc sinh tiếng ồn: • Tiếng ồn cơ khí: tiếng ồn phát sinh do rung ở máy, thiết bị hoặc do va đập các chi tiết của chúng. • Tiếng ồn khí động: tiếng ồn phát sinh trong các quá trình chuyển động của các chất khí hoặc của vật chuyển động trong dòng khí với vận tốc cao trong quạt hay đường ống dẫn khí, hoặc sinh ra do phun chất lỏng cao áp ra vòi phun. • Tiếng ồn điện từ: tiếng ồn phát sinh do dao động của các chi tiết trong thiết bị cơ điện chịu ảnh hưởng của lực điện từ biến đổi. • Tiếng ồn thủy động: tiếng ồn phát sinh trong các quá trình chuyển động của chất lỏng. 2. Theo vị trí nguồn phát sinh tiếng ồn 54 Theo vị trí tiếng ồn được phân làm 02 loại: tiếng ồn bên ngoài và tiếng ồn bên trong của nhà. • Tiếng ồn bên ngoài: Trong môi trường đô thị, các nguồn gây ồn bên ngoài rất đa dạng, có thể tính đến các nguồn ồn như sau:  Tiếng ồn giao thông là nguồn ồn phổ biến. Tiếng ồn giao thông là tổng hợp của các tiếng ồn do hoạt động của động cơ, rung động của các bộ phận xe, ống xả khói, đóng cửa xe, rít phanh của các phương tiện lưu thông trên đường bộ, đường sắt như xe máy, ôtô, tàu lửa, đặc biệt là khi bộ phận giảm thanh không được chú ý bảo trì và vận hành đúng quy cách. Mức ồn trong nhà ở gần đường cao tốc có thể đạt 90dB khi xe vận tải nặng (>10 tấn) lưu thông. Máy bay khi cất cánh và hạ cánh cũng là nguồn gây ồn đáng kể cho các nhà dân nằm bên dưới đường bay của chúng  Tiếng ồn phát sinh trong quá trình sản xuất của các doanh nghiệp nằm xen kẽ trong khu dân cư lan truyền đến nhà dân cũng là một nguồn ồn gây nhiều phiền phức. Tiếng ồn do hoạt động của các cơ sở kinh doanh như nhà hàng, khách sạn, quán cà phê, cửa hàng bán dĩa CD hay băng video đã gây tiếng ồn cao do việc sử dụng các thiết bị thu phát âm với công suất lớn mà không có biện pháp khống chế tiếng ồn.  Tiếng ồn ở các công trình xây dựng trong khu dân cư sinh ra do các hoạt động của máy ủi, máy khoan đá, máy đập bê tông, cưa, máy nén, búa máy, máy trộn bê tông • Tiếng ồn trong nhà: Con người tiếp xúc thường xuyên và nhiều nhất là nguồn tiếng ồn gây ra trong nhà. Trong đó, ta xét đến các dạng lan truyền tiếng ồn :  Tiếng ồn lan truyền trong không khí còn gọi là tiếng ồn không khí từ tiếng nói, tiếng của các đài thu phát thanh, tivi, cát-sét,  Tiếng ồn va chạm. Tiếng ồn do va chạm truyền qua tường, sàn bê tông và lan đến các căn hộ bên cạnh. Tiếng ồn va chạm có thể là tiếng bước chân, tiếng đóng đinhtiếng ồn do chuyển động của các thiết bị quay trong nhà như quạt, máy giặt  Tiếng ồn khí động sinh ra do chuyển động rối của khí và hạt rắn trong đường ống công nghệ trong nhà xưởng như tiếng ồn trong ống khói (thường vào khoảng 87-95 dBA) Phân loại theo tần số: Con người có thể nghe thấy âm thanh ở tần số 16-20.000 Hz. Khoảng tần số mà tai người nhạy cảm nhất với âm thanh là từ 1000 đến 5000Hz nên Người ta hay chú ý đến khoảng tần số này khi cần hạn chế tiếng ồn. o Tiếng ồn tần số cao: Phát ra từ các vật quay nhanh như tiếng máy mài, Tiếng rít của phanh xe hay tiếng rít của động cơ máy bayLoại tiêng ồn này tắt nhanh khi tăng khoảng cách tơi nguồn gây ồn. o Tiếng ồn tần số thấp: như tiếng trống, tiếng sấmlan truyền được xa hơn và khó bị hấp thu hơn. 1.3: Tác hại của tiếng ồn. Tiếng ồn ảnh hưởng đến con người không chỉ hoàn toàn phụ thuộc vào tính chất vật lý mà chủ yếu phụ thuộc vào sự cảm thụ tâm lý của con người. Nhìn chung, bất cứ tiếng ồn nào có trong môi trường đều là ô nhiễm vì nó hạ thấp chất lượng cuộc sống. Tiếng ồn tác động lên con người ở 3 khía cạnh: • Che lấp âm thanh cần nghe. Làm suy giảm phản xạ tự nhiên của người với âm thanh. • Gây bệnh đối với thính giác và hệ thần kinh, gián tiếp gây ra bệnh tim mạch. Tiếp xúc với tiếng ồn cao lâu ngày dẫn tới bệnh đãng trí và bệnh điếc. Tiến triển bệnh với biểu hiện giai đoạn đầu giảm sức nghe, không nghe thấy tiếng động nhỏ. Giai đoạn tiếp theo là tai bị nghễnh ngãng, sau khi ngưng tiếp xúc với tiếng ồn một thời gian vài tiếng 55 hay lâu hơn mới phục hồi thính giác; Cuối cùng là tai trong bị tổn thương, dây thần kinh thính giác teo lại, người bệnh không nghe được tiếng nói chuyện. • Tiếng ồn còn có thể làm suy yếu về thể lực, suy nhược thần kinh và làm giảm hiệu quả làm việc đối với một số người. Nếu tiếng ồn đạt tới 100 dB thì nó không chỉ gây bệnh tâm thần mà còn gây tổn thương đối với phần tai trong. Đặc biệt, một số người có thể khó chịu ngay cả với những tiếng thầm thì, hoặc tiếng tích tắc của đồng hồ. Tiếng ồn có thể làm gián đoạn suy nghĩ, do đó sẽ làm giảm hiệu quả công tác. Tất cả các tác động này dẫn đến những biểu hiện xấu về tâm lý, sinh lý, bệnh lý, ảnh hưởng đến hiệu quả lao động, có nghĩa là ảnh hưởng đến cuộc sống của con người. Tiếng ồn có tác động xấu đối với xã hội thể hiện bằng các tác động sau đây:  Thường xuyên quấy rầy giấc ngủ: Vào ban đêm, nếu tiếng ồn vượt 45~50dBA thường xuyên, con người có thể bị mất ngủ, khó ngủ, hoặc giấc ngủ không sâu do bị đánh thức bởi tiêng ồn. Sau khi ngủ, nếu bị tiếng ồn đánh thức sẽ gây nên tâm lí khó chịu. Thiếu ngủ sẽ gây nên những tác động nặng nề về tâm sinh lý đối với cuộc sống con người.  Tác dụng nhiễu đối với thông tin: Ở những nơi quá ồn, việc trao đổi thông tin cũng bị ảnh hưởng chất lượng. Ở mức ồn 70 dB là đã có tác động xấu đối với trao đổi thông tin công cộng. Mức cường độ âm thanh lớn nhất mà có thể không gây tác động đến trao đổi thông tin vào khoảng 55dB. Việc trao đổi thông tin rất quan trọng đối với các doanh nghiệp, trong công tác quản lý, giáo dục 1.4 ĐO TIẾNG ỒN VÀ GIỚI HẠN CHO PHÉP: 1.4.1 Mức ồn cho phép Các mức ồn cho phép được cho trong các tiêu chuẩn về tiếng ồn gồm: o TCVN 5949-1995. âm học. Tiếng ồn khu vực công cộng và dân cư. Mức ồn o tối đa cho phép. o TCVN 5948-4995. âm học. Tiếng ồn phương tiên giao thông vận tải đường bộ. o Mức ồn tối đa cho phép. o TCVN 3985:1999. Âm học. Mức ồnc ho phép tại các vịt rí làm việc. o TCVS 3733/ 2002. Mức ồn cho phép tại các vị trí lao động. 1.4.2 Đo tiếng ồn.  Đo đạc tiếng ồn trong môi trường phải theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN5964:1995 (Mô tả và đo tiếng ồn môi trường. Các đại lượng và phương pháp đo chính).  Việc chọn vị trí đo tiếng ồn phụ thuộc vào mục đích được quy định trong các tiêu chuẩn tương ứng. Nếu không có quy định của các tiêu chuẩn cụ thể khác, vị trí đo cần tuân thủ các yêu cầu sau: o Nơi đo cần cách cấu trúc phản xạ âm khoảng 3,5m (như các tấm tường phẳng lớn), để tránh ảnh hưởng của nhiễu phản xạ. Độ cao để tiến hành đo là 1,2 đến 1,5m trên mặt đất. o Nên chỉnh hướng micro sao cho có hướng phù hợp với mục đích đo. o Nếu đo trong vùng làm việc của công nhân thì nên đo không quá gần công nhân 0,5m.  Thiết bị đo tiếng ồn: Thiết bị đo được thiết kế để biến đổi các dao động áp suất không khí thành các dao động điện từ ở các microphone. Máy đo thường có bộ đổi mạng đặc tính tần số A, B, C hay “lin’. Thông thường hay dùng mạng đặc tính tần số A vì mạng này tương đối phù hợp với cảm quan của tai người. Các máy còn có khả năng đo giá trị tức thời hay trung bình tích phân trong những khoảng thời gian hẹn trước. 56 2 CÁC BIỆN PHÁP GIẢM Ô NHIỄM TIẾNG ỒN: Có 3 bước giảm ô nhiễm tiếng ồn là: Kiểm soát nguồn phát sinh tiếng ồn, kiểm soát trên đường lan truyền hay dùng thiết bị bảo vệ cá nhân. 2.1 Giảm tiếng ồn tại nguồn:  Chọn vị trí đặt máy thích hợp: Bố trí các nơi làm việc cần yên tĩnh ở vị trí cách xa nguồn ồn. Đánh giá mức ồn trước khi lắp đặt, bố trí các thiết bị mới  Thay thế các thiết bị hay chi tiết đã hư hỏng, quá hạn sử dụng bằng các thiết bị mới, hoạt động êm hơn.  Cân bằng tốt các vật quay để giảm rung động phát sinh tiếng ồn cơ khí. Đặt các máy có rung động gây ồn lên các bệ đàn hồi để chống lan truyền rung động vào kết cấu nhà gây ồn.  Nguồn gây tiếng ồn khí động : sự chuyển động của các dòng khí có tốc độ cao gây ra tiếng ồn khí động, đặc biệt là sau các ống phun hay quạt gió tăng áp. Cần cải thiện chế độ chảy của dòng khí nếu có thể.  Làm ống giảm âm thanh cho các ống thải khí của động cơ nổ như máy phát điện, xe hơi, xe máy, máy tầu thủy  Bao bọc nguồn ồn bằng vỏ cách âm. Ví dụ làm vỏ cách âm cho máy phát điện, quạt gió hay máy nén khígây tiếng ồn. Vỏ cách âm của thiết bị thường có nhiều lớp. Bên ngoài là thép lá dày 2ly có gân tăng cứng; phía trong có lớp vật lịêu xốp có các lỗ rỗng nhỏ thông với nhau, tiếp theo là lớp vải lót và lớp tôn lỗ để bảo vệ lớp vật liệu xốp.  Làm các hệ thống thiết bị tiêu âm trên các hệ thống thổi gió để giảm tiếng ồn lan truyền trong đường ống. Loại thiết bị này thường là các khoang rỗng có kích thước lớn phía trong có các tấm vật liệu hút âm bố trí song song nhau dọc chiều dòng không khí và ở các bên vách thiết bị. 2.2 Giảm tiếng ồn trên đường lan truyền:  Trong nhà xưởng: o Bố trí các tấm vật liệu hút âm trên trần, trên tường, treo trong không gian nhà xưởng để hấp thu âm lan truyền trong không khí và phản xạ từ các vật dụng khác. o Các cửa đi lại, cửa sổ thông gió nên treo các rèm để hấp thu và ngăn tiếng ồn truyền ra ngoài.  Khi lan truyền trong không khí, sóng âm bị mất dần năng lượng nên mức âm thanh cũng giảm bớt. Có thể dùng công thức sau để tỉnh gần đúng mức giảm tiếng ồn: Với nguồn điểm: Với nguồn đường: ΔLd = ΔL / 2 (dB) Trong đó: r1 – Khoảng cách đo tiếng ồn ban đầu (thường = 1m). r2 – Khoảng cách từ điểm tính toán tới nguồn tiếng ồn (m). a – Hệ số kể đến khả năng hấp thu tiếng ồn của mặt đất. a = -0,1 đối với mặt đường nhựa và bê tông. a = 0 đối với mặt đất trống. a = 0,1 đối với mặt đất trồng cỏ.  Khi bố trí các tuyến đường cao tốc có tiếng ồn cao đi qua các khu dân cư, cần thiết phải có dải phân cách với khu nhà ven đường bằng tường chắn âm. Tường chắn âm có thể là tường xây hay các dải cây xanh có nhiều tầng tán lá sát từ mặt đất tới ngọn để  dB r r L a     1 1 2lg20 57 ngăn cản và hấp thu tiếng ồn. Các lọai cây xanh thân gỗ có tán cao trên 2~3m có rất ít tác dụng ngăn cản và hấp thu tiếng ồn.  Các khu công nghiệp ở gần khu dân cư cũng phải bố trí các dải cây xanh cách ly này để ngăn tiếng ồn ảnh hưởng tới xung quanh.  Có thể tính độ giảm tiếng ồn từ đường giao thông qua dải cây xanh bằng công thức sau: Trong đó: ΔLCX = Mức giảm tiếng ồn qua các dải cây xanh và khoảng trống (dB). ΔLd – Mức giảm tiếng ồn khi không có dải cây xanh. (dB). Z = số dãy cây xanh. Bi = Chiều rộng (tính bằng mét) của các dải cây xanh. β = Hệ số tiêu âm của tán cây lá rộng. β = 0,12~0,17 dB/m. Tường chắn âm: - Là các loại tường xây hay công trình chắn giữa nguồn âm thanh và người nghe. Phía sau tường chắn và công trình có các bóng âm làm giảm mức âm thanh nhiều hơn so với khi không có công trình. - Chiều dài của bóng âm được tính như sau: L = B2 x f / (4 x C) (m). Trong đó: B- Chiều rộng của màn chắn (m) f- Tần số của âm thanh. (Hz). C- Tốc độ truyền âm trong không khí. (m/s). - Mức âm thanh giảm từ N tới M sau màn chắn dài vô hạn L là một hàm số phụ thuộc vào biểu thức: x = (a+b-c) = [0,005~ 6] (m) . L = 2,7721Ln(x) + 18,592 (dB) - Khi màn chắn dài hữu hạn, mức âm thanh giảm Lhh từ N tới M sau màn chắn là: Lhh = Lmin+   d Lmin – Độ giảmmức cường độ âm nhỏ nhất trong L vàL sau màn chắn. Tra bảng theo (L & 1) và (L & 2).  Số hiệu chỉnh. Tra bảng theo hiệu số L và L. Bảng xác định dtheo hiệu số L và L. Hiệu số L và L 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 24 d 0 0,8 1,5 2 2,4 2,6 2,8 2,9 2,9 3 3 3  dBiBZLL ZdCX  1 5,1  a b c N M 58 Bảng các định giá trị L và Ltheo độ giảm âm thanh khi tường dài hữu hạn L và góc   L 45 50 55 60 65 70 75 80 85 6 1,2 1,7 2,3 3 3,8 4,5 5,1 5,7 6 8 1,7 2,3 3 4 4,8 5,6 6,5 7,4 8 10 2,2 2,9 3,6 4,8 5,8 6,8 7,8 9 10 12 2,4 3,1 4 5,1 6,2 7,5 8,8 10,2 11,7 14 2,6 3,4 4,3 5,4 6,7 8,1 9,7 11,5 13,3 16 2,8 3,6 4,5 5,7 7 8,6 10,4 12,4 15 18 2,9 3,7 4,7 5,9 7,3 9 10,8 13 16,8 20 3,2 3,9 4,9 6,1 7,6 9,4 11,3 13,7 18,7 22 3,3 4,1 5,1 6,3 7,9 9,8 11,9 14,5 20,7 24 3,5 4,3 5,6 6,5 8,2 10,2 12,6 15,4 22,6 Sử dụng phương tiện bảo vệ cá nhân. Các phương tiện bảo vệ tai đặc biệt hữu dụng dối với công nhân trong các nhà máy và thợ xây dựng, khai thác tiếp xúc với nguồn ồn lớn do nghề nghiệp. Loại thường dùng là nút tai chống ồn và chụp bịt tai chống ồn. Chụp tai cho hiệu qủa cao hơn là nút tai chống ồn. Khi sử dụng, tuỳ theo nền tiếng ồn và tần số tiếng ồn cao hay thấp mà chọn loại nào cho phù hợp. Bất lợi của biện pháp này là gây vướng víu và không thoải mái về tâm lý. ----------------------------------    M Tường chắnSơ đồ xác định góc a1 và a2 tử M và tường chắn dài hữu hạn. 59 Tài liệu tham khảo: 1/- TRẦN NGỌC CHẤN – Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải. Tập 1,2,3. 2/- LÊ VÂN TRÌNH – Giáo trình kỹ thuật thông gió. 3/-TĂNG VĂN ĐOÀN / TRẦN ĐỨC HẠ - Giáo trình kỹ thuật môi trường. 4/- HOÀNG KIM CƠ - Kỹ thuật lọc bụi và làm sạch khí. 5/- NGUYỄN VĂN PHƯỚC – Quá trình và thiết bị trong công nghiệp hoá học. Tập 13 - Kỹ thuật xử lý chất thải công nghiệp. 6/- P.Aarne Vesilind / J. Jeffrey Peirce / Ruth F.Weiner - Environmental engineering. 7/- Karl B. Schmelle, Jr., Ph.D.,J.E., and Charles A. Brown, P.E.: - Air pollution control technology handbook. 8/- Nicholas P. Cheremisinoff, Ph.D.: - Handbook of air pollution prevention and control. 9/- Richard W. Boubel; Donald L. Fox. : - Fundamentals of Air Pollution . 3rd Edition. 60 MỤC LỤC TRANG Chương 1: Không khí và môi trường. I - Khái niệm chung: Các khái niệm cơ bản và định nghĩa về môi trường, bụi và chất ô nhiễm. 2 II. Không khí: Khái niệm chung về không khí; Thành phần hóa học; Thông số vật lý của không khí ẩm; Biểu đồ I-d hay tk- tu của không khí ẩm: 3 III. Khí quyển và các yếu tố khí hậu: Các lớp khí quyển và tính chất; Các yếu tố khí hậu cơ bản như: Mặt trời và bức xạ mặt trời; Gió. 5 Chương II: Nguồn thải – chất ô nhiễm- tiêu chuẩn chất lượng I. Các chất thải gây ô nhiêm MTKK và tác hại: 8 1. Ôxit lưu huỳnh: 8 2. Dioxit cacbon: 8 3. Cacbon oxit CO: 8 4. NOx: 8 5. Clo và HCl: 9 6. Chì: 9 7. Hyđrô cacbon: 9 8. Bụi: 9 II. Các loại nguồn thải chất gây ô nhiêm môi trường khí: 1. Nguồn thải công nghiệp: a. Công nghiệp năng lượng. 10 b. Công nghiệp hóa chất: 10 c. Công nghiệp luyện kim: 11 d. Công nghiệp vật liệu xây dựng: 11 e. Khí thải chất ô nhiễm từ lò đốt: 11 2. Ô nhiễm giao thông: 12 III. Ảnh hưởng của khí hậu tới con người. Về cảm giác nhiệt của con người và đánh giá yác động của các yếu tố khi hậu tới con người. 12 IV. Kiểm toán nguồn thải: Các phương pháp tính thải lượng chất gây ô nhiễm từ nguồn. 16 V. Đo đạc nồng độ bụi và hơi khí độc trong ồng thải. Phương pháp, thiết bị và quy trình đo nồng độ bụi và hơi khí độc. 17 Chương III: Khuyếch tán chất ô nhiễm trong môi trường không khí.. I- Chuyển đổi vật chật trong môi trường không khí: 21 II- Các yếu tố ảnh hưởng tới sự khuếch tán chất ô nhiễm trong khí quyển: 22 A- Các yếu tố khí hậu : 22 B- Ảnh hưởng của địa hình, nhà cửa. 23 III-Phương pháp tính toán sự khuếch tán chất ô nhiêm trong môi trường khí . 25 A. Phân loại các nguồn thải chất ô nhiễm: 25 B. Phương trình vi phân cơ bản khuếch tán chất ô nhiễm vào môi trường khí: 25 C. Giới thiệu phương pháp tính toán: 1. Phương pháp của Sutton-Pasquill (pp Gauss): 26 61 2. Phương pháp của Berliand: 30 Chương IV:Giảm thiểu chất ô Nhiễm môi trường khí. I-Biện pháp cải tiến công nghệ: 33 II- Thiết lập hệ thống thu bắt chất gây ô nhiễm tại nguồn. 33 III -Lọc bụi khí thải: A-Các thông số của bụi: 35 B-các loại thiết bi lắng bụi: 1. Buồng lắng: 36 2. Lắng trong trường lực ly tâm (Lọc xoáy). 36 C. Các loại thiết bị lọc bụi: 1. Lọc bằng vật liệu có lỗ rỗng : 40 2. Lọc bằng vải lọc: 41 D. Lắng trong trường tĩnh điện. 43 3. Lọc khí độc trong khí thải. A. Các quy trình: 1. Quy trình thiêu đốt: 44 2. Quy trình hấp phụ : 45 3. Quy trình hấp thụ: 45 B. Thiết bị lọc hơi khí độc thường dùng: 1. Buồng phun: 46 2. Tháp đệm: 46 3. Tháp bọt: 47 C. Các quy trình xử lý khí SO2 48 1. Hấp thụ khí SO2 bằng nước 48 2. Xử lý khí SO2 bằng bột đá vôi (CaCO3). 48 3. Hấp phụ khí SO2 bằng than hoạt tính: 49 D. Các biện pháp xử lý khí NOx 1. Hấp thụ khí NOx bằng nước. 49 2. Hấp phụ khí NOx bằng silicagel, alumogel, than hoạt tính 50 E. Phương pháp xử lý khí clo bằng sữa vôi. 50 Chương V: Kiểm soát ô nhiễm tiềng ồn. I. Tiếng ồn. 1. Khái niệm và định nghĩa: 51 2. Phân loại tiếng ồn. 53 3. Tác hại của tiếng ồn. 54 4. Đo tiếng ồn và giới hạn cho phép. 55 II. Các biện pháp giảm ô nhiễm tiềng ồn: 1. Giảm tiếng ồn tại nguồn. 56 2. Giảm tiếng ồn trên đường lan truyền. 56 3. Sử dụng phương tiện bảo vệ cá nhân. 57 Tài liệu tham khảo. 58