Ce diaporama a bien été signalé.
Nous utilisons votre profil LinkedIn et vos données d’activité pour vous proposer des publicités personnalisées et pertinentes. Vous pouvez changer vos préférences de publicités à tout moment.

Giao Trinh Ky thuat xu ly khi thai

8 424 vues

Publié le

kha nag tim kiem la vo bo ben

Publié dans : Environnement
  • Soyez le premier à commenter

Giao Trinh Ky thuat xu ly khi thai

  1. 1. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 1 - MỤC LỤC MỤC LỤC .............................................................................................................................1 Chƣơng 1: Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ.....................................................................................3 1.1 NGUỒN GỐC PHÁT SINH......................................................................................3 1.1.1 Nguồn ô nhiễm tự nhiên ............................................................................................3 1.1.2 Nguồn ô nhiễm nhân tạo............................................................................................4 1.2 ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC CHẤT Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ ........6 1.2.1 Ảnh hƣởng của các chất ô nhiễm đến sức khoẻ con ngƣời .......................................6 1.2.2 Ảnh hƣởng của các chất ô nhiễm đến động vật .........................................................7 1.2.3 Ảnh hƣởng của các chất ô nhiễm đến thực vật..........................................................7 1.2.4 Ảnh hƣởng của các chất ô nhiễm đến vật liệu...........................................................8 1.2.5 Hậu quả toàn cầu của chất ô nhiễm không khí ..........................................................9 1.3 SỰ LAN TRUYỀN CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÔNG KHÍ .............................13 Chƣơng 2: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ BỤI...............................................................................19 2.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ BỤI VÀ PHÂN LOẠI..................................................19 2.1.1 Khái niệm.................................................................................................................19 2.1.2 Phân loại ..................................................................................................................20 2.1.3 Vận tốc giới hạn của hạt bụi: ...................................................................................20 2.1.4 Chiều cao hiệu quả của ống khói:............................................................................21 2.2 BUỒNG LẮNG BỤI VÀ THIẾT BỊ LỌC BỤI QUÁN TÍNH...............................25 2.2.1 Buồng lắng...............................................................................................................25 2.2.2 Thiết bị lọc bụi quán tính.........................................................................................29 2.3 THIẾT BỊ LỌC BỤI LY TÂM................................................................................30 2.3.1 Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu nằm ngang ...................................................................30 2.3.2 Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng.............................................................................33 2.4 LƢỚI LỌC BỤI.......................................................................................................36 2.4.1 Giới thiệu chung. .....................................................................................................36 2.4.2 Các dạng khác nhau của lƣới lọc bụi:......................................................................37 2.5 THIẾT BỊ LỌC BỤI BẰNG ĐIỆN .........................................................................40 2.5.1 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lí làm việc ........................................................................40 2.5.2 Sức hút tĩnh điện - vận tốc di chuyển của hạt bụi....................................................42 2.5.3 Phân loại: .................................................................................................................43 2.5.4 Phƣơng trình của thiết bị lọc bụi bằng điện:............................................................43 2.5.5 Hiệu quả lọc theo cỡ hạt của thiết bị lọc bụi bằng điện:..........................................45 2.6 THIẾT BỊ LỌC BỤI KIỂU ƢỚT............................................................................46 2.6.1 Buồng phun - Thùng rửa khí rỗng. ..........................................................................47 2.6.2 Thiết bị khử bụi có lớp đệm bằng vật liệu rỗng đƣợc tƣới nƣớc. ............................47 2.6.3 Thiết bị lọc bụi (rửa khí )có đĩa chứa nƣớc sủi bọt..................................................50 Chƣơng 3: CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI CÔNG NGHIỆP ..........................52 3.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ KHÍ THẢI.....................52 3.1.1 Hấp thụ khí bằng chất lỏng......................................................................................52 3.1.2 Hấp phụ khí bằng vật liệu rắn..................................................................................60 3.1.3 Xử lý ô nhiễm bằng quá trình thiêu đốt...................................................................70 3.1.4 Xử lý ô nhiễm bằng phƣơng pháp sinh học.............................................................79 3.2 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SUNFUĐIOXIT SO2 .................................................86 3.2.1 Hấp thụ khí SO2 bằng nƣớc .....................................................................................86 3.2.2 Xử lý khí SO2 bằng đá vôi CaCO3 hoặc vôi nung CaO...........................................88
  2. 2. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 2 - 3.2.3 Xử lý SO2 bằng chất hấp thụ hữu cơ .......................................................................90 3.2.4 Xử lý SO2 bằng các chất hấp phụ thể rắn ................................................................93 3.2.5 Hấp phụ khí SO2 bằng than hoạt tính ......................................................................93 3.2.6 Xử lý khí SO2 bằng than hoạt tính có tƣới nƣớc–Quá trình LURGI .......................95 3.2.7 Xử lý khí SO2 bằng nhôm oxít kiềm hoá.................................................................96 3.2.8 Xử lý khí SO2 bằng mangan oxít (MnO).................................................................98 3.2.9 Xử lý khí SO2 bằng vôi và đolomit trộn vào than nghiền......................................100 3.2.10 So sánh lợi ích kinh tế của một số phƣơng pháp xử lý khí SO2 ............................102 3.3 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ ĐIHIĐRO SUNFUA H2S ........................................103 3.3.1 Xử lý H2S bằng Natri cacbonat, amoni cacbonat, hoặc kali phốtphát...................103 3.3.2 Xử lý khí H2S bằng dung dịch amoniac ................................................................105 3.3.3 Xử lý khí H2S bằng than hoạt tính.........................................................................105 3.3.4 Xử lý H2S bằng chất hấp phụ sắt oxít Fe2O3 .........................................................106 3.3.5 Xử lý H2S bằng Natri thioasenat Na4As2S5O2 .......................................................108 3.3.6 Xử lý H2S bằng xút NaOH.....................................................................................109 3.4 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ NITƠ OXIT NOx .....................................................110 3.4.1 Hấp thụ NOx bằng dung dịch amoni cacbonat.......................................................110 3.4.2 Hấp thụ khí NOx bằng nƣớc...................................................................................111 3.4.3 Hấp phụ khí NOx bằng silicagel, alumogel và than hoạt tính................................112 3.4.4 Giảm thiểu có xúc tác lƣợng khí NOx bằng các chất gây phản ứng khử khác nhau.... ...........................................................................................................................112 3.4.5 Giảm thiểu sự phát sinh khí NOx bằng các điều chỉnh quá trình cháy ..................115 3.5 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ FLO VÀ HỢP CHẤT CỦA FLO. ...........................116 3.5.1 Hấp thụ khí florua bằng nƣớc. ...............................................................................116 3.5.2 Khử khí flo và florua bằng dung dịch xút NaOH. .................................................117 3.6 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ CLO..........................................................................118 3.6.1 Khử khí clo bằng sữa vôi.......................................................................................118 3.6.2 Xử lý khí clo theo phƣơng pháp axit. ....................................................................120 3.7 CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ Ô NHIỄM MÙI..................................................121 3.7.1 Khái niệm chung về mùi và các chất có mùi .........................................................121 3.7.2 Chống ô nhiễm mùi đối với môi trƣờng bên trong nhà .........................................123 3.7.3 Xử lý ô nhiễm mùi bằng phƣơng pháp hấp thụ .....................................................124 3.7.4 Xử lý ô nhiễm mùi bằng phƣơng pháp hấp phụ ....................................................124 3.7.5 Xử lý ô nhiễm mùi bằng phƣơng pháp thiêu đốt ...................................................124 Tài Liệu Tham Khảo..........................................................................................................126
  3. 3. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 3 - Chƣơng 1 Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 1.1 NGUỒN GỐC PHÁT SINH Nguồn gây ô nhiễm không khí là nguồn sinh ra các chất ô nhiễm. Dựa vào nguồn gốc phát sinh: ta có nguồn ô nhiễm tự nhiên và nguồn ô nhiễm nhân tạo 1.1.1 Nguồn ô nhiễm tự nhiên 1. Ô nhiễm do hoạt động của núi lửa Hoạt động của núi lửa phun ra một lƣợng khổng lồ nham thạch nóng và nhiều khói bụi với các chất ô nhiễm nhƣ tro bụi, khí SO2, NOx, H2S, CH4 có tác hại nặng nề và lâu dài tới môi trƣờng. Không khí chứa bụi sẽ lan tỏa đi rất xa do nó đƣợc phun lên rất cao. 2. Ô nhiễm do cháy rừng Cháy rừng do các nguyên nhân tự nhiện cũng nhƣ các hoạt động thiếu ý thức của con ngƣời. Khi rừng bị cháy nhiều chất độc hại bốc lên và lan toả ra một khu vực rộng lớn nhiều khi vƣợt ra khỏi biên giới quốc gia có rừng bị cháy. Các chất ô nhiễm nhƣ khói, bụi, khí SOx NOx, CO, THC. 3. Ô nhiễm do bão cát Hiện tƣợng bão cát thƣờng xảy ra ở những vùng đất trơ và khô không có lớp phủ thực vật đặc biệt là sa mạc. Ngoài việc gây ra ô nhiễm bụi, nó còn làm giảm tầm nhìn. 4. Ô nhiễm do đại dương Do quá trình bốc hơi nƣớc biển và bụi nƣớc do sóng đập vào bờ có kéo theo một lƣợng muối (chủ yếu là NaCl và còn lại là các chất MgCl2, CaCl2, KBr) bị gió đƣa vào đất liền. Không khí có nồng độ muối cao sẽ gây han gĩ vật liệu, phá huỷ công trình xây dựng. 5. Ô nhiễm do thực vật Các chất ô nhiễm do thực vật sản sinh ra và lan toả vào khí quyển là: - Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi ÷hydrocacbon. - Các bào tử thực vật, nấm: chúng thƣờng có nồng độ cực đại vào mùa hè. - Phấn hoa có kích thƣớc từ 10 đến 50µm Các chất này thƣờng gây ra bệnh dị ứng, bệnh đƣờng hô hấp đối với cơ thể con ngƣời. 6. Ô nhiễm do phân hủy các chất hữu cơ trong tự nhiên
  4. 4. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 4 - Do quá trình lên men các chất hữu cơ khu vực bãi rác, đầm lầy của vi sinh vật sẽ tạo ra các khí nhƣ metan (CH4), các hợp chất gây mùi hôi thối nhƣ hợp chất nitơ (ammoniac - NH3), hợp chất lƣu huỳnh ( hydrosunfua - H2S, mecaptan) và thậm chí có cả các vi sinh vật. 7. Ô nhiễm do các chất phóng xạ. Trong lòng đất có một số khoáng sản và quặng kim loại có khả năng phóng xa. Cƣờng độ phóng xạ càng mạnh và càng gây nguy hiểm cho con ngƣời khi những vật chất phóng xạ có trong môi trƣờng không khí xung quanh. 8. Ô nhiễm có nguồn gốc từ vủ trụ. Có rất nhiều hạt vật chất nhỏ bé xâm nhập vào bầu khí quyển của trái đất một cách thƣờng xuyên liên tục. Bụi vủ trụ có mặt trong lớp khí quyển trên cao và hấp thụ gần 50% ánh sáng mặt trời và chỉ phát xạ lại một phần nhỏ xuống mặt đất. Ngƣời ta chia các hạt bụi vủ trụ thành hai nhóm tuỳ thuộc vào thành phần hoá học của chúng: - Bụi từ các thiên thạch: chứa các nguyên tố Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Ti, Cr. - Bụi từ các Siđerit (thiên thạch sắt, niken) chứa Fe, Co, Ni. 1.1.2 Nguồn ô nhiễm nhân tạo Nguồn nhân tạo cũng khá đa dạng, chủ yếu là do hoạt động giao thông vận tải, hoạt động công nghiệp (đây là 2 nguồn ô nhiễm chính ở đô thị), ngoài ra còn một phần nhỏ từ sinh hoạt của con ngƣời và hoạt động nông nghiệp. 1. Nguồn ô nhiễm giao thông vận tải. Sản sinh ra từ ống khói, ống xả của xe cộ, máy bay, tàu bè … chứa nhiều khí CO, NO2 , NO , SO2 , SO3 , hạt bụi Pb, benzen và các dẫn xuất của benzen gây ung thƣ … Đặc điểm nổi bật của nguồn ô nhiễm giao thông vận tải là nguồn ô nhiễm rất thấp, di động, số lƣợng lớn nên rất khó kiểm soát. 2. Nguồn ô nhiễm công nghiệp. Do quá trình đốt nhiên liệu thải ra các chất độc qua ống khói. Do bốc hơi, rò rỉ, thất thoát trên dây chuyền sản xuất sản phẩm và trên các đƣờng ống dẫn tải. Đặc điểm của nguồn thải từ các nhà máy là nồng độ chất độc hại rất cao và tập trung trong một không gian nhỏ. Mỗi ngành sản xuất có những chất ô nhiễm đặc trƣng riêng của ngành đó. Ví dụ : - sản xuất giấy : bụi , thiết bị nấu dung dịch sulfit : khí SO2 , SO3, … - sản xuất thủy tinh : lò nấu thủy tinh : bụi, NOx , SO2, … - nhà máy thuốc lá : bụi, mùi hôi và nicôtin … 3. Nguồn ô nhiễm từ sinh hoạt của con người.
  5. 5. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 5 - Chủ yếu là bếp đun và lò sƣởi sử dụng nhiên liệu than đá, củi, dầu hỏa và khí đốt, nhƣng nhìn chung nguồn này nhỏ chỉ gây ô nhiễm cục bộ. Ngoài ra , việc hút thuốc lá cũng là một nguyên nhân gây ô nhiễm môi trƣờng không khí, có hại đến sức khỏe do tạo ra các chất độc nhƣ : axeton, nêphanil, nicotin … và nhiều chất gây ung thƣ. Cống rãnh, môi trƣờng nƣớc mặt bị ô nhiễm, bốc hơi hay phân hủy tạo ra các khí gây mùi hôi nhƣ : H2S , NH3 , CH4 … Khí thoát ra từ các hố xí. Các công trình xây dựng, khai thác đá gây ô nhiễm bụi và tiếng ồn. Nhìn chung các nguồn ô nhiễm này là nhỏ nhƣng lại gây ra ô nhiễm cục bộ trong một nhà hay trong một phòng. 4. Nguồn ô nhiễm do hoạt động nông nghiệp Hoạt động nông nghiệp tạo ra 15% tổng số các chất khí gây hiệu ứng nhà kính nhƣ : + CO2 tạo ra do quá trình đốt rừng làm rẫy, do hỏa hoạn. + CH4 sinh ra từ các cánh đồng ẩm ƣớt hay từ các quá trình phân giải yếm khí chất hữu cơ nhƣ : mùn, phân gia súc … Nhận xét : Về khối lƣợng tuy nguồn ô nhiễm nhân tạo ít hơn nguồn ô nhiễm tự nhiên nhƣng lại độc hại hơn rất nhiều do thải ra nhiều chất độc hại hơn và lại ở gần khu dân cƣ nơi có mật độ dân số đông. Ngoài ra, còn có các cách phân loại nguồn ô nhiễm khác nhƣ: Dựa vào tính chất hoạt động, gồm có: - Nguồn phát thải liên tục - Nguồn phát thải gián đọan - Nguồn phát thải thất thƣờng Dựa vào vị trí thải, có hai loại: - Nguồn cố định: ống khói nhà máy, bếp sinh hoạt, núi lửa… - Nguồn di động: giao thông vận tải… Dựa vào mô hình tính toán, có 3loại: Về độ cao: - Nguồn thấp: hệ thống thông gió, xƣởng sản xuất… - Nguồn cao: ống khói cao. Về mặt hình thể: - Nguồn điểm: ống khói - Nguồn đƣờng: đƣờng giao thông mật độ xe chạy lớn, - Nguồn mặt: bãi rác, Về phƣơng diện nhiệt:
  6. 6. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 6 - - Nguồn nóng - Nguồn nguội 1.2 ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC CHẤT Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ Bất kì một chất nào ở dạng khí, lỏng hay rắn khi thải vào môi trƣờng không khí với nồng độ vừa đủ gây ảnh hƣởng trực tiếp đến đời sống và hoạt động của con ngƣời, động thực vật, đến các bề mặt và cảnh quan môi trƣờng đều đƣợc gọi là chất ô nhiễm Có 3 cách phân loại chất ô nhiễm không khí:  Cách thứ nhất: Dựa vào nguồn gốc phát sinh ngƣời ta chia chất ô nhiễm ra làm hai loại: - Chất ô nhiễm sơ cấp: là chất ô nhiễm sinh ra trực tiếp tại nguồn. Nhƣ khi đốt than thì chất ô nhiễm sơ cấp là: bụi, SO2, CO, CO2, NO2 - Chất ô nhiễm thứ cấp: là chất ô nhiễm sinh ra trong quá trình biến đổi hoa 1học giữa các chất ô nhiễm sơ cấp với nhau hoặc giữa các chất ô nhiễm sơ cấp với các chất có sẳn trong không khí. Ví dụ nhƣ H2SO3 là chất ô nhiễm thứ cấp sinh ra do SO2 tác dụng với H2O.  Cách thứ hai: Dựa vào trạng thái vật lý, chất ô nhiễm chia ra làm 3 loại: - Chất ô nhiễm ở dạng rắn: bụi, khói… - Chất ô nhiễm ở dạng hơi (lỏng): hơi dung môi hữu cơ, hơi axit, hơi thủy ngân… - Chất ô nhiễm ở dạng khí: khí vô cơ, khí hữu cơ..  Cách thứ ba: Dựa vào kích thƣớc chất ô nhiễm không khí đƣợc chia ra làm 2 loại: - Phân tử: các chất khí - Hạt: bụi, khói, sƣơng… 1.2.1 Ảnh hƣởng của các chất ô nhiễm đến sức khoẻ con ngƣời Ảnh hƣởng của các chất ô nhiễm không khí đến sức khoẻ con ngƣời: phụ thuộc vào nồng độ và thời gian tiếp xúc.  Khí CO: là một loại khí độc do nó phản ứng mạnh với hồng cầu trong máu và tạo ra cacboxyl hemoglobin (COHb) làm hạn chế sự trao đổi và vận chuyển oxy của máu đi nuôi cơ thể. Ái lực của CO đối với hồng cầu gấp 200 lần so với oxi. Hồng cầu trong máu hấp thu CO nhiều hay ít phụ thuộc vào nồng độ CO trong không khí, thời gian tiếp xúc của cơ thể với không khí ô nhiễm và mức độ hoạt động của cơ thể. Bình thƣờng nồng độ COHb trong máu đƣợc giữ ở mức 0.4% do khí CO sản sinh bên trong cơ thể không phụ thuộc vào các nguồn bên ngoài. Khi hàm lƣợng COHb trong máu từ 2 ÷ 5% bắt đầu có dấu hiệu ảnh hƣởng đến hệ thần kinh trung ƣơng. Khi hàm lƣợng COHb trong máu tăng đến 10 ÷ 20% các chức năng hoạt
  7. 7. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 7 - động của các cơ quan khác nhau trong cơ thể bị tổn thƣơng. Nếu hàm lƣợng COHb tăng đến ≥ 60% - tƣơng ứng với nồng độ khí CO trong không khí là 1000ppm thì tính mạng bị nguy hiểm và dẫn đến tử vong. Khí CO không đề lại hậu quả bệnh lý nghiêm trọng lâu dài hoặc gây ra khuyết tật nặng nề đối với cơ thể. ngƣời bị nhiễm CO khi rời khỏi nơi ô nhiễm, nồng độ COHb trong máu giảm dần do CO thoát ra ngoài qua đƣờng hô hấp.  Khí NOx: Tác hại của NOx tƣơng đối chậm và khó nhận biết, chủ yếu là gây ra bệnh mãn tính về đƣờng hô hấp nhƣ viêm xơ phổi mãn tính.  Khí SO2: có mùi khét ngột ngạt. Những ngƣời tiếp xúc thƣờng xuyên với khí SO2 khoảng 5ppm hoặc hơn thì độ nhạy về mùi giảm. Nếu tiếp xúc nồng độ cao hơn gây xuất tiết nƣớc nhầy và sƣng tấy thành khí quản.  Khí H2S: không màu, dễ cháy và có mùi trứng thối, gây chảy nƣớc mắt; viêm mắt, viêm tuyến hô hấp  Khí Cl: có màu xanh, mùi hăng cay. Gây hại đối với mắt, da, đƣờng hô hấp. hít thở không khí có Cl, sẽ cảm thấy khó thở, bỏng rát da, cay đỏ mắt và nhìn bị mờ.  Khí NH3: trong không khí tồn tại ở dạng lỏng, khí, không màu, có mùi khai hắc. Làm viêm da, viêm mắt và đƣờng hô hấp.  Khí O3: Gây viêm mắt, chảy nƣớc nhầy đƣờng hô hấp, khô cổ họng, đau đầu, loạn nhịp thở.  Bụi: Gây tổn thƣơng đối với mắt, da, hệ hô hấp và hệ tiêu hoá. Gây ra bệnh hen suyễn, bệnh phổi 1.2.2 Ảnh hƣởng của các chất ô nhiễm đến động vật Các chất ô nhiễm không khí thâm nhập vào cơ thể động vật bằng hai con đƣờng: con đƣờng hô hấp do hít thở không khí bị ô nhiễm và con đƣờng tiêu hóa do ăn cỏ, lá cây bị nhiễm độc. Những chất ô nhiễm chủ yếu gây hại cho động vật là:  Khí SO2: gây tổn thƣơng lớp mô trên cùng của bộ máy hô hấp, gây bệnh khí thũng và suy tim.  Khí CO: làm suy giảm khả năng vận chuyển oxy của hồng cầu trong máu.  Khí HF: gây viêm khí quản, viêm phổi ở các loài chuột lang và thỏ. Với nồng độ cao trên 8mg/m3 HF có thể gây chết do viêm phổi nặng. Ngoài ra, khi ăn cỏ có chứa những hợp chất của flo, các loài cừu, bò thƣờng bị hỏng răng. 1.2.3 Ảnh hƣởng của các chất ô nhiễm đến thực vật Thực vật có độ nhạy cảm với ô nhiễm môi trƣờng cao hơn so với ngƣời và động vật. Sự sinh trƣởng bình thƣờng của thực vật đòi hỏi phải có đủ các yếu tố: ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, chất dinh dƣỡng và trạng thái thích hợp của đất trồng. Thế nhƣng, ô nhiễm không khí lại đóng vai trò quan trọng trong sự phá hủy trạng thái cân bằng của các yếu tố này.
  8. 8. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 8 - Ảnh hƣởng của ô nhiễm môi trƣờng rất khác biệt từ loài này sang loài khác. Cùng một chất ô nhiễm với nồng độ nhƣ nhau, nhƣng ở loài này thì bị ảnh hƣởng nặng, còn ở loài khác lại có thể chịu đựng tốt. Khi môi trƣờng không khí bị ô nhiễm (trong lúc các yếu tố ngoại cảnh khác vẫn đƣợc đảm bảo bình thƣờng) thì các quá trình quang hợp, hô hấp và thoát hơi nƣớc của cây cối đều bị ảnh hƣởng và biểu hiện bằng các triệu chứng sau đây:  Tốc độ tăng trƣởng: cây chậm lớn do quá trình quang hợp và hô hấp bị hạn chế.  Hiện tƣợng lá vàng úa hoặc bạc màu: khi không khí bị ô nhiễm, quá trình quang hợp bị kìm hãm, không tổng hợp kịp chất diệp lục để nuôi cây. Chất diệp lục tích trữ trong cây bị tiêu hao với tốc độ nhanh hơn tốc độ sản sinh ra chúng từ quá trình quang hợp. Vì thế, lá cây dần dần bị vàng úa, bạc màu.  Cây chết từng bộ phận hoặc chết hẳn toàn bộ: khi sự mất cân bằng của các yếu tố sinh trƣởng vƣợt quá mức chịu đựng của cây thì các phản ứng hóa sinh trong các tế bào và các mô của cây không xảy ra đƣợc. Từ đó dẫn đến cái chết từng bộ phận hoặc toàn bộ cây. 1.2.4 Ảnh hƣởng của các chất ô nhiễm đến vật liệu 1. Đối với vật liệu kim loại. Khí SO2 là tác nhân gây han gỉ rất mạnh đối với kim loại. Khi gặp ẩm trong không khí hoặc trên bề mặt vật liệu, SO2 biến thành H2SO4 và tác dụng với kim loại để tạo thành muối sunfat. Đó là quá trình han gỉ. Ngƣời ta quan sát thấy không khí bị ô nhiễm bởi SO2 gây han gỉ còn mạnh hơn cả không khí chứa nhiều tinh thể muối ở vùng biển. Bụi trong không khí cũng có tác dụng làm tăng cƣờng quá trình han gỉ của kim loại, đặc biệt là bụi than, bụi xi-măng có chứa SiO2 và vôi. Hợp kim nhôm có độ bền vững cao dƣới tác động hóa học của không khí ô nhiễm, tuy nhiên, bề mặt của vật liệu đã hoàn thiện cũng có thể bị bào mòn hoặc hoen ố do bụi bám. 2. Đối với vật liệu xây dựng. Các chất ô nhiễm nhƣ khí CO2, SO2 có tác hại rất lớn đối với vật liệu xây dựng có nguồn gốc từ đá vôi. Khi gặp ẩm và oxi, các chất ô nhiễm nói trên tác dụng với đá vôi (CaCO3) tạo thành muối CaSO4 tan đƣợc trong nƣớc làm cho công trình có thể bị hƣ hỏng nặng. CaCO3 + SO2 = CaSO3 + CO2 CaSO3 + ½ O2 = CaSO4 CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2 Ca(HCO3)2 + SO2 + ½ O2 = CaSO4 + 2CO2 + H2O Ngoài tác động về mặt hóa học đối với vật liệu xây dựng, ô nhiễm bụi trong không khí cũng gây tác hại đáng kể do quá trình cọ xát bào mòn các bề mặt công
  9. 9. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 9 - trình bằng đá, gạch, kính, sơn khi có gió mạnh, tƣơng tự nhƣ quá trình xử lý bề mặt bằng máy phun cát. 3. Đối với vật liệu sơn: Lớp sơn trên bề mặt sản phẩm, thiết bị, dụng cụ hoặc công trình có thể bị tác động bởi bụi dạng rắn hoặc lỏng có chứa nhiều hợp chất hóa học khác nhau, gây ra sự mài mòn hoặc phản ứng phân hủy chất sơn. Tác hại gây ra trên cả hai phƣơng diện kinh tế và mỹ quan không những đối với công trình và đồ vật thông thƣờng mà còn đối với cả các tác phẩm nghệ thuật, hội họa. Khí H2S trong không khí ô nhiễm có phản ứng trực tiếp với các hợp chất của chì trong sơn để tạo thành PbS làm cho màu sơn bị xỉn tối. 4. Đối với vật liệu dệt. Những nguyên liệu để dệt vải nhƣ bông, len, sợi tổng hợp là những vật liệu nhạy cảm với các chất ô nhiễm gốc axit. Khí SO2 làm giảm độ bền dẻo của sợi, vải. Khí SO2 cũng có phản ứng với thuốc nhuộm làm cho thuốc nhuộm kém chất lƣợng, không đạt đƣợc màu sắc mong muốn hoặc hƣ hỏng. Bụi trong không khí cũng gây tác hại đáng kể cho đồ may mặc, làm cho quần áo bẩn nhanh, bị mài mòn nhanh, nhất là khi bụi có chứa các thành phần nhƣ SO2, H2S… Ngoài ra cũng cần nói thêm rằng: các yếu tố môi trƣờng khác nhƣ nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, gió… cũng tham gia vào việc gây tác hại cho sản phẩm dệt may. 5. Đối với vật liệu điện, điện tử. Nguyên nhân thông thƣờng khiến cho các thiết bị điện công suất thấp bị trục trặc là do bụi bám trên các công tắc tiếp xúc, cầu dao làm cho mạch điện không thông suốt khi đóng điện. Sự việc có thể nguy hại hơn, nếu trong bụi có chứa các hợp chất ăn mòn kim loại. Bụi cũng có thể bám trên các bộ phận cách điện của đƣờng dây cao thế, khi gặp ẩm, sƣơng hoặc mƣa, lớp bụi ẩm có thể trở thành vật dẫn điện và gây ra hiện tƣợng phóng điện rất nguy hiểm. Ngƣời ta cũng nhận thấy rằng: đầu bịt paladium gốc niken của công tắc điện bị ăn mòn và hình thành lớp gỉ màu xanh cách điện. Kết quả này do thành phần nitrat có mặt trong bụi gây nên. 6. Đối với vật liệu giấy, da thuộc, cao su. Khí SO2 gây tác hại mạnh đối với giấy và da thuộc, làm cho độ bền, độ dai của chúng bị giảm sút. Còn cao su thì rất nhạy cảm với ozon. Ozon làm cho cao su bị cứng giòn, giảm sức bền và nứt nẻ. 1.2.5 Hậu quả toàn cầu của chất ô nhiễm không khí 1. Mưa axit. Mƣa axit là sự kết hợp của mƣa, sƣơng mù, tuyết, mƣa đá với axit sunfuric, axit nitric có nồng độ loãng (pH < 5,6). Oxit lƣu huỳnh, oxit nitơ sinh ra do quá trình đốt cháy các nhiên liệu khoáng chúng bị oxi hóa trong khí quyển trong thờI gian dài từ vài giờ đến nhiều ngày và biến thành axit sunfunric và axit nitric rồi theo mƣa tuyết rơi xuống mặt đất. Từ những năm 1950, nƣớc Mỹ đã xuất hiện các trận mƣa axit.
  10. 10. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 10 - Năm 1979, ở Trung Quốc, mƣa axit lần đầu tiên xuất hiện, chủ yếu ở khu vực sông Trƣờng Giang, phía Đông cao nguyên Thanh Hải và bồn địa Tứ Xuyên. Thông thƣờng, nếu khí quyển hòan tòan trong sạch, không bị ô nhiễm bởi các loại khí SO2 và NOx thì pH của nƣớc mƣa khỏang 5.6 tức là thuộc tính axit do khí CO2 trong khí quyển tác dụng với nƣớc nƣớc mƣa. Khi khí quyển bị ô nhiễm khí SO2 và NOx thì pH nƣớc mƣa sẽ nhỏ hơn 5.6 và ta sẽ có mƣa axit. Khi pH của nƣớc mƣa nhỏ hơn 4.5 bắt đầu có tác hại đối với cá và thực vật. Các nguy hại của mƣa axit chủ yếu là làm cho sông hồ bị axit hoá, cây cối bị khô héo, các loại cá bị chết, đe doạ sức khỏe con ngƣời. Dựa vào di chuyển của gió, mây mƣa axit có thể đi từ vùng này đến vùng khác nên phạm vi nguy hại càng rộng lớn. - Rừng bị hủy diệt. Mƣa axit làm tổn thƣơng lá cây, trở ngại quá trình quang hợp, làm cho lá cây bị vàng úa và rơi rụng. Mƣa axit làm cho chất dinh dƣỡng trong đất bị tan mất, có tác dụng phá hoại sự cố định đạm của vi sinh vật và sự phân giải các chất hữu cơ, làm giảm độ màu mỡ của đất. Mƣa axit còn cản trở sự sinh trƣởng của bộ rễ làm suy giảm khả năng chống bệnh và sâu hại. Toàn châu Âu đã có khoảng 14% rừng bị những cơn mƣa axit tàn phá, riêng nƣớc Đức bị tàn phá tới 50%. Rừng trên thế giới bị mƣa axit tàn phá, tổn thất về gỗ hằng năm đã vƣợt quá 10 tỉ đô la. - Nước hồ bị axit hoá. Mƣa axit làm ô nhiễm nguồn nƣớc trong hồ và phá hỏng các loại thức ăn, uy hiếp sự sinh tồn của các loài cá và các sinh vật khác trong nƣớc. Ở Thụy Điển có hơn 9 vạn hồ thì 22% hồ đã bị axit hoá với mức độ khác nhau; 80% nƣớc hồ của miền Nam Na Uy bị axit hoá. - Sản lượng nông nghiệp bị giảm. Mƣa axit là yếu khả năng quang hợp của cây, phá hoại các tổ chức bên trong, khiến cho cây trồng mọc rất khó khăn. Mƣa axit còn ức chế việc phân giải các chất hữu cơ và cố định đạm trong đất, rửa trôi các nguyên tố dinh dƣỡng trong đất (Ca, Mg, K) làm cho đất bị nghèo hoá. Theo điều tra của Nhật Bản, mƣa axit làm một số cây ngũ cốc và lúa mì bị giảm tới 30% sản lƣợng. Mƣa axit còn hoà tan các kim loại độc hại (Hg, Cd, Al...) do đó làm giảm giá trị sử dụng cuả sản phẩm nông nghiệp, thậm chí không thể dùng đƣợc. SO2, NO2 SO2 nắng, H2O H2SO4 NO2 HNO3 Mƣa axit
  11. 11. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 11 - Hình 1.1: Chu trình tạo mƣa axit trong khí quyển - Làm tổn hại đến sức khoẻ con người. Khí SO2 là chất chủ yếu gây ra mƣa axit, rất nguy hiểm cho sức khỏe con ngƣời. Khi hít phải SO2 với nồng độ nhất định hô hấp sẽ bị kích thích mạnh. Liều SO2 gây nguy hiểm sau 30 đến 60 phút hít thở là 260-130 mg/m3 . Độc tính chung của SOx là rối loạn chuyển hoá protein và đƣờng, thiếu vitamin B và C, ức chế enzym oxydaza. Hấp thu lƣợng lớn SO2 có khả năng gây bệnh cho hệ tạo huyết và tạo ra methemoglobin tăng cƣờng quá trình ôxy hóa Fe2+ thành Fe3+ . - Gây ra ăn mòn các vật kiến trúc. Thành cổ Aten nổi tiếng, tƣợng nhân sƣ của Ai cập, do bị những trận mƣa axit mà ngày càng bị xâm thực hỏng dần. 2. Hiệu ứng nhà kính. Bức xạ cực đại từ mặt trời xuống trái đất là bức xạ sóng ngắn gồm các tia trông thấy có bƣớc sóng  = 0,4 ÷0,8m, các tia cực tím  = 0,1 ÷0,4m và một phần các tia cận hồng ngoại  = 0,8 ÷5m. Bức xạ cực đại từ mặt đất vào bầu trời là bức xạ sóng dài thuộc vùng hồng ngoại có bƣớc sóng từ  = 3 ÷60m. Các chất ô nhiễm không khí nhƣ CO2, CH4, N2O, CFC (cloroflorocacbon), O3 và hơi nƣớc là những chất gần nhƣ trong suốt đối với tia sóng ngắn, ngƣợc lại đối với các bức xạ sóng dài, tia hồng ngoại thì chúng hấp thụ rất mạnh. Hiệu ứng nhà kính chính là hiện tƣợng các chất ô nhiễm không khí nhƣ CO2, CH4, CFC, N2O, O3, hơi nƣớc cản trở, hấp thụ năng lƣợng bức xạ từ mặt đất rồi toả nhiệt vào bầu khí quyển làm cho nhiệt độ khí quyển nóng lên. Các chất CO2, CH4, N2O, CFC, O3, hơi nƣớc đƣợc gọi là khí nhà kính. Sự gia tăng nhiệt độ do hiệu ứng nhà kính có tác động mạnh mẽ đến nhiều mặt của môi trường: - Nhiệt độ trái đất tăng sẽ làm băng tan và dâng cao mực nƣớc biển. Nhƣ vậy nhiều vùng sản xuất lƣơng thực trù phú, các khu đông dân cƣ, các đồng bằng lớn, nhiều đảo thấp có thể bị chìm dƣới mực nƣớc biển. - Làm thay đổi điều kiện sống bình thƣờng của các sinh vật. Một số loài sinh vật thích nghi đƣợc sẽ phát triễn thuận lợi. Trong khi đó nhiều loài sẽ bị thu hẹp không gian sống hoặc bị tiêu diệt do không kịp thích nghi với những biến đổi môi trƣờng sống. - Khí hậu toàn cầu sẽ bị biến đổi sâu sắc, các đới khí hậu có xu hƣớng di chuyển về phía hai cực của trái đất. Toàn bộ điều kiện sống của các quốc gia bị xáo trộn. Hoạt động sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp, thuỷ sản bị ảnh hƣởng nghiêm trọng. - Nhiều loại bệnh tật mơi đối với con ngƣời xuất hiện, các loại dịch bệnh lan tràn, sức khoẻ của con ngƣời bị suy giảm. Các biểu hiện của sự biến đổi khí hậu trái đất: - Sự nóng lên của khí quyển và trái đất nói chung.
  12. 12. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 12 - - Sự thay đổi thành phần chất lƣợng khí quyển có hại cho môi trƣờng sống của con ngƣời và các sinh vật trên trái đất. - Sự dâng cao mực nƣớc biển do tan băng dẫn tới sự ngập úng của các vùng đất thấp, các đảo nhỏ trên biển. - Sự di chuyển các đới khí hậu tồn tại hàng nghìn năm trên các vùng khác nhau của trái đất, dẫn tới nguy cơ đe doạ sự sống của các loài sinh vật, các hệ sinh thái và hoạt động bình thƣờng khác của con ngƣời. - Sự thay đổi cƣờng độ hoạt động của quá trình hoàn lƣu khí quyển, chu trình tuần hoàn nƣớc trong tự nhiên và các chu trình sinh địa hoá khác. - Sự thay đổi năng suất sinh học của các hệ sinh thái, chất lƣợng và thành phần của thuỷ quyển, thạch quyển, sinh quyển, thỗ nhƣỡng quyển. Giải pháp khắc phuc: Tại hội nghị thƣợng đỉnh về môi trƣờng họp tại Rio Janero năm 1992, các quốc gia trên thế giới đã thông qua Công ƣớc khung về biến đổi khí hậu của Liên Hợp Quốc. Công ƣớc khung về biến đổi khí hậu đặt ra mục tiêu: “Ổn định nồng độ các khí nhà kính trong khí quyển ở mức có thể ngăn ngừa đƣợc sự can thiệp của con ngƣời đối với hệ thống khí hậu”. Mức ổn định phải đạt một khung thời gian đủ cho các hệ sinh thái thích nghi một cách tự nhiên với sự thay đổi khí hậu, đảm bảo việc sản xuất lƣơng thực không bị đe doạ và tạo khả năng phát triễn kinh tế một cách bền vững. Các quốc gia tham gia công ƣớc phải tuân thủ 5 nguyên tắc sau: - Các nƣớc phải bảo vệ hệ thống khí hậu. - Cần phải xem xét đầy đủ những nhu cầu riêng và hoàn cảnh đặc thù của các nƣớc đang phát triển. - Các nƣớc phải thực hiện những biện pháp phòng ngừa, ngăn ngừa và giảm nhẹ nguyên nhân gây biến đổi khí hậu. - Các quốc gia có quyền và phải đẩy mạnh sự phát triễn bền vững. - Các quốc gia phải hợp tác đẩy mạnh một hệ thống kinh tế quốc tế mở cửa và tƣơng trợ. Công ƣớc khung về biến đổi khí hậu đặt ra các giải pháp nhằm khăc phục sự nóng lên của toàn cầu nhƣ: - Bảo toàn và nâng cao khả năng của các bể hấp thụ khí nhà kính nhƣ: các khu rừng nhiệt đới và ôn đới, các sinh khối ở biển và đại dƣơng, các hệ sinh thái biển, ven bờ và đất liền khác. - Hợp tác trong việc chuẩn bị sự thích ứng với các tác động của sự thay đổi khí hậu nhƣ quản lý tổng hợp vùng bờ biển, quản lý tài nguyên và nông nghiệp, phục hồi các khu vực bị ảnh hƣởng bởi hạn hán, lũ lụt và sa mạc hoá. - Tăng cƣờng hợp tác trong nghiên cứu và trao đổi thông tin khoa học, công nghệ, kỹ thuật, kinh tế của các quốc gia để nâng cao thêm hiểu biết về nguyên nhân và ảnh hƣởng của biến đổi khí hậu cũng nhƣ hậu quả kinh tế xã hội của các chiến lƣợc ứng phó với biến đổi khí hậu.
  13. 13. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 13 - - Tăng cƣờng và hợp tác trong giáo dục, đào tạo và truyền bá đại chúng liên quan đến biến đổi khí hậu, đồng thời khuyến khích sự tham gia của cộng đồng vào bảo vệ hệ thống khí hậu toàn cầu. 3. Sự suy giảm tầng ozon. Sự rò rỉ và phát thải các chất CFC (cloroflorocacbon), cacbon tetraclorua (CCl4) là nguyên nhân chính gây suy giảm tầng ozon. Khi các chất này khuếch tán đến tầng bình lƣu thì chúng bị tấn công bởi các tia cực tím và phân huỷ thành các nguyên tử Cl. Chính nguyên tử Cl này là nguyên nhân gây suy giảm tầng ozon. Cl + O3 = ClO + O2 ClO + O3 = Cl + 2O2 Nhƣ vậy một nguyên tử Clo biến nhiều phân tử O3 thành O2 thông thƣờng. Hậu quả của sự suy giảm tầng ozon: - Tăng khả năng mắc bệnh ung thƣ da - Tăng khả năng mắc bệnh về mắt, đặc biệt là bệnh đục thuỷ tinh thể. - Phá huỷ hệ thống miễn dịch của con ngƣời và động vật. - Giảm năng suất cây trồng. - Làm mất cân bằng hệ sinh thái động thực vật biển. Các giải pháp bảo vệ tầng ozon: Trƣớc sự gia tăng mức độ suy thoái tầng ozon, các quốc gia trên TG đã kí kết Công ƣớc viên về bảo vệ tầng ozon và Nghi định thƣ Montreal về các chất làm suy giảm tầng ozon. Công ƣớc viên đƣợc ký kết năm 1985 gồm 21 điều khoản có mục đích cơ bản là xây dựng hợp tác và hành động quốc tế nhằm nghiên cứu tầng ozon, bảo vệ tầng ozon trƣớc các hoạt động của con ngƣời và bảo vệ sức khoẻ con ngƣời trƣớc những thay đổi của tầng ozon. Các quốc gia tham gia có nhiệm vụ: - Hợp tác trong quan trắc, nghiên cứu, trao đổi thông tin để hiểu rõ và đánh giá tốt hơn ảnh hƣởng của các hoạt động con ngƣời tới tầng ozon và những ảnh hƣởng đến sức khoẻ con ngƣời và môi trƣờng do biến đổi tầng ozon. - Chấp nhận các biện pháp và hợp tác trong việc phối hợp các chính sách để kiểm soát, hạn chế hoặc ngăn chặn các hoạt động có ảnh hƣởng có hại do sự biến đổi hoặc gây ra sự biến đổi tầng ozon. - Hợp tác trong hệ thống hoá các biện pháp và tiêu chuẩn đã nhất trí để thực hiện công ƣớc và các văn bản kèm theo. - Hợp tác với các cơ quan quốc tế có thẩm quyền để thi hành có hiệu quả công ƣớc và các văn bản liên quan. 1.3 SỰ LAN TRUYỀN CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÔNG KHÍ
  14. 14. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 14 - Một chất sau khi thải vào không khí, chúng sẽ khuếch tán đi các nơi. Các yếu tố điều kiện khí hậu, địa hình mặt đất và thành phần khí và bụi thải …đã ảnh hƣởng đến sự phân bố chất ô nhiễm trong không gian và theo thời gian. a. Ảnh hưởng của gió: Gió hình thành các chuyển động rối của không khí trên bề mặt đất đóng vai trò chính trong sự phát tán chất ô nhiễm. Hai yếu tố quan trọng cần quan tâm đó là hƣớng gió và tốc độ gió. Nồng độ chất ô nhiễm sẽ tăng khi tốc độ gió giảm b. Nhiệt độ: nhiệt độ không khí có ảnh hƣởng đến sự phân bố nồng độ chất ô nhiễm trong không khí ở tầng gần mặt đất. Ở tầng này thông thƣờng càng lên cao nhiệt độ càng giảm nhƣng trong một số trƣờng hợp có hiện tƣợng ngƣợc lại khi càng lên cao (trong một tầm cao nào đó) nhiệt độ không khí càng tăng. Hiện tƣợng này gọi là sự “nghịch đảo nhiệt”. Khi có nghịch nhiệt không khí trở nên rất ổn định và cản trở mọi chuyển động thẳng đứng của từng bộ phận khí do lực nổi gây ra. Độ ổn định do nghịch nhiệt tạo ra còn làm hạn chế sự trao đổi năng lƣợng gió của lới không khí sát mặt đất với gió ở các lớp khí quyển trên cao và do đó làm cản trở quá trình khuếch tán các chất ô nhiễm theo cả phƣơng đứng lẫn phƣơng ngang mà hậu quả là làm cản trở sự phát tán gây nồng độ đậm đặc nơi gần mặt đất. Trong quá khứ đã từng xảy ra những lần có nghịch đảo nhiệt ở một vài vùng để lại tác hại lớn nhƣ sự kiện ngộ độc khí của thành phố Luân Đôn. Nghịch đảo nhiệt đƣợc hình thành do nhiều nguyên nhân khác nhau: - Làm lạnh lớp không khí từ bên trên. - Làm nóng lớp không khí từ bên dƣới. - Chuyển động của dòng không khí lạnh bên dƣới lớp không khí ấm. - Chuyển động của dòng không khí ấm trên lớp không khí lạnh. Nghịch nhiệt do nguyên nhân thứ nhất gây ra là dạng nghịch nhiệt bức xạ. Dạng nghịch nhiệt này thƣờng xuất hiện quanh năm vào nửa đêm đến sáng sớm, nhƣng về mùa đông có thể kéo dài cả ban ngày khi năng lƣợng bức xạ mặt trời không đủ sức phá vỡ lớp nghịch nhiệt. Đặc biệt ở những vùng khí hậu lạnh khi mặt đất có lớp tuyết bao phủ, nghịch nhiệt có thể kéo dài từ 5 ÷7 ngày bởi vì tuyết phản xạ rất tốt tia nắng mặt trời đồng thời là vật phát xạ mạnh các tia hồng ngoại. Nguyên nhân thứ hai thƣờng xuất hiện ở vùng áp suất cao khi có lớp mây che phủ trên bầu trời và hấp thụ năng lƣợng bức xạ từ mặt trời chiếu xuống. Lớp nghịch nhiệt này thƣờng có độ cao từ 400 ÷500 m đến 4000 ÷5000 m trên mặt đất. Nguyên nhân thứ ba là trƣờng hợp dòng không khí lạnh từ các vùng đất cao vào ban đêm tràn xuống các thung lũng tạo thành lớp không khí lạnh nằm dƣới lớp không khí ấm và dẫn đến nghịch đảo nhiệt ở đáy thung lũng. Trƣờng hợp này nếu có ngƣng tụ xảy ra thì lớp sƣơng giá sẽ hình thành và làm cho ánh nắng mặt trời vào ban ngày không thể xuyên qua đƣợc, khi đó nghịch nhiệt có thể kéo dài vài ngày và chỉ khi nào có gió mạnh hoặc bão nó mới bị quét sạch khỏi thung lũng. Nguyên nhân thứ tư thƣờng xẩy ra khi có dòng không khí từ phía khuất gió của sƣờn núi thổi xuống chân núi. Không khí này sẽ đƣợc ấm lên theo quá trình nén ép
  15. 15. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 15 - đoạn nhiệt và nó len vào bên trên lớp không khí lạnh ở sát mặt đất dƣới chân núi gây ra hiện tƣợng nghịch nhiệt với cƣờng độ mạnh và có thể kéo dài. Tại cùng một địa điểm và cùng một thời gian có thể có hai lớp nghịch nhiệt cùng song song tồn tại: một lớp sát mặt đất đến độ cao 100 đến 200m và một lớp ở độ cao từ 900 đến 1100m. Tóm lại nghịch nhiệt có thể đƣợc hình thành và đƣợc tăng cƣờng trong các điều kiện sau đây: Thời tiết trong năm: về mùa đông nghịch nhiệt thƣờng kéo dài do mặt trời không đủ sức làm ấm mặt đất để phá vỡ lớp nghịch nhiệt. Khả năng hấp thu và nhả nhiệt của mặt đất: mặt đất trơ trụi không cỏ cây hấp thụ và nhả nhiệt nhanh hơn so với mặt đất có lớp thực vật che phủ do đó tạo điều kiện thuận lợi cho việc hình thành nghịch nhiệt. cũng tƣơng tự nhƣ vậy khi mặt đất có lớp tuyết bao phủ. Sƣơng mù, mây nhất là mây thấp và che kính bầu trời làm cho bức xạ mặt trời không đủ sức làm ấm mặt đất. Sự di chuyển các khối không khí ấm hoặc lạnh từ sƣờn núi xuống đồng bằng hoặc từ các truyền đất cao xuống thung lũng. Tất cả các dạng nghịch nhiệt dù ở sát mặt đất hay ở trên cao đều cản trở sự xáo trộn của khí quyển và do đó dẫn đến sự tích tụ chất ô nhiễm, làm cho nồng độ chất ô nhiễm có thể tăng lên rất cao, gây tác hại nghiêm trọng đến môi trƣờng sinh thái của khu vực. c. Ảnh hưởng của mưa: Mƣa có tác dụng làm sạch môi trƣờng không khí, các hạt mƣa sẽ kéo theo các hạt bụi và hòa tan một số chất độc hại trong không khí rồi rơi xuống đất gây ô nhiễm đất và ô nhiễm nƣớc. Nhƣ vậy, mƣa thúc đẩy việc loại bỏ các chất ô nhiễm ra khỏi không khí nhƣng lại góp phần chuyển các chất ô nhiễm này vào đất, nƣớc… Mƣa làm sạch bụi trên các lá cây, do đó làm tăng khả năng hút bụi của các dãy cây xanh cách ly bảo vệ khu dân cƣ. d. Ảnh hưởng của sương mù: Sƣơng mù dày đặc và kéo dài xác định hiện tƣợng lắng đọng trong lớp khí quyển tại mặt đất . Đây là yếu tố khí tƣợng bất lợi cho sự khuếch tán chất ô nhiễm trong không khí. Chúng góp phần gây ra hiện tƣợng nghịch đảo nhiệt và chúng có thể là nguyên nhân tạo thành khói mù độc hại. .Đã có nhiều trƣờng hợp khói mù gây tai nạn thê thảm cho dân cƣ. Vì vậy tần số hình thành, mật độ và độ ổn định của sƣơng mù ở một địa phƣơng nào đó cần đƣợc phân tích cẩn thẩn trong việc thiết kế các công trình xử lý khí thải và thải khí e. Địa hình mặt đất: ảnh hƣởng đến trƣờng gió trong khu vực và do đó ảnh hƣởng đến việc phát tán chất thải. Dạng bề mặt, loại thảm thực vật cũng có ảnh hƣởng đến sự phát tán chất thải. Địa hình, độ gồ ghề của mặt đất và công trình nhà cửa có ảnh hƣởng rất lớn đến chuyển động ngang của không khí trên mặt đất.  Địa hình:
  16. 16. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 16 - Trƣờng hợp địa hình không bằng phẳng, trên đƣờnglan truyền luồng khói gặp vật cản có dạng nhƣ núi đồi, vực sâu, thủng lủng …trƣờng vận tốc gió sẽ bị thay đổi, mức độ rối của khí quyển bị ảnh hƣởng và do đó luồng khói sẽ bị biến dạng, kéo theo là sự phân bố nồng độ chất ô nhiễm trong luồng khói cũng nhƣ trên mặt đất bị thay đổi. Ở phía đón gió của sƣờn đồi luồng khói chuyển động theo các đƣờng dòng của không khí và do đó có xu hƣớng vừa va đập vào sƣờn đồi vừa bị hất ngƣợc lên cao, vì vậy nồng độ chất ô nhiễm trên mặt đất sẽ tăng cao so với trƣờng hợp địa hình bằng phẳng. Ở phía khuất gió của ngọn đồi, bức tranh càng phức tạp hơn do có hiện tƣợng quẩn gió làm cho chất ô nhiễm bị tù đọng lại trong khu vực này và không lan tỏa ra xa hơn nữa.  Công trình, nhà cửa: Khi gió thổi qua công trình, các gờ sắc cạnh của công trình sẽ hắt luồng gió lên cao tạo ra độ rối có cƣờng độ và kích thƣớc lớn hơn nhiều so với độ rối tự nhiên của bản thân luồng gió, làm cho luồng gió có khả năng bị thay đổi cả vận tốc lẫn chiều hƣớng chuyển động. Nhà cửa, công trình góp phần làm thay đổi trƣờng vận tốc của không khí. Ở phía trƣớc công trình vận tốc chuyển động của không khí tăng lên, ở phía sau vận tốc khí giảm lại tạo nên vùng gió quẩn và phải đến một khoảng cách xa vận tốc khí mới đạt đƣợc giá trị ban đầu. Các vùng gió quẩn sẽ làm cho nồng độ chất ô nhiễm tăng cao lên, đặc biệt là với các nguồn ô nhiễm thấp. Vùng gió quẩn (bóng khí động) phụ thuộc vào các yếu tố: - Kích thƣớc của công trình, chiều cao nhà, chiều rộng nhà. - Công trình đứng độc lập hay nằm trong cụm nhà. - Khoảng cách giữa các công trình trong cụm nhà. - Hƣớng gió thổi: trƣờng hợp bất lợi nhất là khi gió thổi trực giao với nhà. Về kích thƣớc công trình ngƣời ta phân biệt: Nhà hẹp: nếu bề rộng nhà b≤ 2.5 Hnhà, trong đó Hnhà ÷chiều cao của nhà Hình 1.2 Luồng khói lan truyền khi gặp vật cản đồi núi
  17. 17. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 17 - Nhà rộng : nếu bề rộng nhà b> 2.5 Hnhà Về khoảng cách giữa các nhà trong cụm công trình: nếu hai nhà cách nhau trên 10 lần chiều cao của ngôi nhà đứng trƣớc (theo chiều gió): ta có thể xem những ngôi nhà đó là đứng độc lập. Dƣới đây là sơ đồ bóng khí động ứng với các trƣờng hợp khác nhau: Hình 1.3a: Nhà hẹp đứng độc lập
  18. 18. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 18 - Hình 1.3b: Nhà rộng đứng độc lập Hình 1.3c: Nhà hẹp đứng trƣớc nhà khác Hình 1.3d: Nhà rộng đứng trƣớc nhà khác
  19. 19. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 19 - Chƣơng 2 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ BỤI 2.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ BỤI VÀ PHÂN LOẠI 2.1.1 Khái niệm Các phân tử chất rắn thể rời rạc có thể đƣợc tạo ra trong các quá trình nghiền, ngƣng kết và các phản ứng hoá học khác nhau. Dƣới tác dụng của các dòng khí hoặc không khí, chúng chuyển thành trạng thái lơ lửng và trong những điều kiện nhất định chúng tạo thành những vật chất mà ngƣời ta gọi là bụi. Bụi là một hệ thống gồm hai pha: pha khí và pha rắn rời rạc - các hạt có kích thƣớc nằm trong khỏang từ kích thƣớc nguyên tử đến kích thƣớc nhìn thấy đƣợc bằng mắt thƣờng, có khả năng tồn tại lơ lửng trong thời gian dài ngắn khác nhau. Sol khí cũng là hệ thống vật chất rời rạc gồm các hạt thể rắn và thể lỏng ở dạng lơ lửng trong thời gian dài không hạn định. Tốc độ lắng chìm của các hạt sol khí rất bé. Những hạt nhỏ nhất của sol khí có kích thƣớc gần bằng kích thƣớc các nguyên tử lớn, còn những hạt lớn nhất có kích thƣớc khoảng 0,2 ÷ 1µm. Khái niệm về sol khí thô có thể đồng nghĩa với bụi. Các sol khí có thể có kích thƣớc đồng nhất hoặc không đồng nhất. Kích thƣớc của hạt bụi δ đƣợc hiểu là đƣờng kính, độ dài cạnh của hạt hay lỗ rây, kích thƣớc lớn nhất của hình chiếu của hạt. Đƣờng kính tƣơng đƣơng δtđ của hạt bụi có hình dáng bất kì là đƣờng kính hình cầu có thể tích bằng thể tích của hạt bụi. Vận tốc lắng chìm vc của hạt bụi là vận tốc rơi của hạt trong môi trƣờng tĩnh dƣới tác dụng của trọng lực. vận tốc lắng chìm phụ thuộc vào kích thƣớc của hạt, hình dáng và khối lƣợng đơn vị của nó cũng nhƣ khối lƣợng đơn vị và độ nhớt của môi trƣờng. Đƣờng kính lắng chìm δc của hạt bụi là đƣờng kính hạt bụi hình cầu mà vận tốc rơi và khối lƣợng đơn vị của nó bằng vận tốc rơi và khối lƣợng đơn vị của hạt có hình dáng phi chuẩn đang xem xét. Đƣờng kính lắng chìm của hạt đƣợc xác định theo công thức sau đây rút ra từ lý thuyết về sự lắng chìm của hạt bụi: m H b C     , )( 18107   Trong đó: μ: độ nhớt động lực của môi trƣờng (khí, nƣớc) Pa.s ρb, ρ: khối lƣợng đơn vị của bụi và của môi trƣờng, g/cm3 H: chiều cao rơi (lắng) của hạt, cm g: gia tốc trọng trƣờng, m2 /s τ: thời gian rơi, s
  20. 20. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 20 - 2.1.2 Phân loại 1. Dựa vào nguồn gốc phát sinh: - Bụi tự nhiên - Bụi nhân tạo. 2. Dựa vào thành phần hóa học: - Bụi vô cơ: - Bụi hữu cơ: 3. Dựa vào kích thước hạt: - Bụi thô, cát bụi: gồm từ các hạt bụi rắn có kích thƣớc hạt  > 75m. - Bụi: hạt chất rắn có kích thƣớc nhỏ hơn bụi thô (5 ÷75m) đƣợc hình thành từ các quá trình cơ khí nhƣ nghiền, tán, đập … - Khói: gồm các hạt vật chất có thể là rắn hoặc lỏng đƣợc tạo ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu hoặc quá trình ngƣng tụ có kích thƣớc hạt từ 1 - 5m. Hạt bụi cỡ này có tính khuếch tán rất ổn định trong khí quyển. - Khói mịn: gồm những hạt rắn rất mịn, kích thƣớc hạt  < 1m - Sƣơng: hạt chất lỏng có kích thƣớc  < 10m. Loại hạt này ở một nồng độ đủ để làm giảm tầm nhìn thì đƣợc gọi là sƣơng giá. Những hạt bụi có tác hại nhất đối với sức khỏe con ngƣời là khi chúng có thể thâm nhập sâu vào tận phổi trong quá trình hô hấp, kích thƣớc  < 10m. Ngƣời ta gọi cỡ bụi này là bụi hô hấp. 2.1.3 Vận tốc giới hạn của hạt bụi: Vận tốc giới hạn của một hạt bụi có đƣờng kính δ khi rơi trong môi trƣờng đƣợc xác định theo công thức:   18 )( 2 g v b gh   Khi hạt bụi rơi trong không khí rthì khối lƣợng đơn vị ρ của không khí nhỏ hơn rất nhiều lần so với khối lƣợng đơn vị ρb của hạt bụi dó đó ngƣời ta có thể bỏ qua đại lƣợng ρ và công thức trên sẽ trở thành:   18 2 g v b gh  Ta có thể áp dụng công thức trên để tính thời gian và khoảng cách lắng đọng của bụi trên mặt đất từ một độ cao H nào đó ứng với vận tốc gió cho trƣớc. một số giả thiết phải đƣa ra để có thể áp dụng công thức trên cho phù hợp: - Hạt bụi dạng hình cầu và tuân theo định luật Stokes - Chiều cao H của ống khói đƣợc xem là chiều cao hiệu quả mà tại đó hạt bụi có vận tốc ban đầu bằng không và bắt đầu rơi tự do trong khí quyển
  21. 21. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 21 - Hình 2.1: Luồng khói từ nguồn điểm cao trong hệ trục xyz - Bụi thoát ra khỏi ống khói đƣợc làm nguội tức khắc đến nhiệt độ môi trƣờng xung quanh. - Không có xáo trộn mạnh trƣớc và trong khi rơi Không có tác động qua lại giữa các hạt bụi có kích thức khác nhau. 2.1.4 Chiều cao hiệu quả của ống khói: Trên hình 2.1 đã thể hiện hình dạng phổ biến của ống khói. Tại miệng ống khói, nhờ vận tốc phụt, luồng khói có một động năng ban đấu làm cho nó có xu hƣớng bốc thẳng đứng lên trên. Mặt khác, do nhiệt độ của khói cao hơn nhiệt độ không khí xung quanh, luồng khói chịu tác dụng của lực “nổi” do chên lệch nhiệt độ gây ra. Cùng với lực nâng, luồng khói chịu tác động của lực gió theo phƣơng ngang do đó đỉnh cao nhất của luồng khói sẽ nằm cách miệng ống khói một khoảng cách nhất định nào đó xuôi theo chiều gió. Khi đạt độ cao ấy tức là lúc động năng ban đầu của luồng khói đã bị triệt tiêu và nhiệt độ khói đã trở nên cân bằng với nhiệt độ khí quyển do kết quả của quá trình hoà trộn với không khí xung quanh, luồng khói sẽ giữ phƣơng nằm ngang song song với chiều gió. Một số công thức tính độ nâng cao của luồng gió: 1. Công thức của Davidson W.F Dựa theo kết quả thực nghiệm tiến hành trên ống khí động của Bryant năm 1949, Davidson W.F đã đƣa ra công thức sau đây ÷đƣợc gọi là công thức Bryant ÷Davidson. m T T u Dh khoi ),1()( 4.1    Công thức trên có thể phân biệt thành hai thành phần: Thành phần độ nâng do vận tốc ban đầu của khói:
  22. 22. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 22 - m u Dhv ,)( 4.1  Và thành phần do sức nổi gây ra bởi chên lệch nhiệt độ: m T T u Dh khoi t ,)( 4.1    Trong các công thức trên: D- đƣờng kính miệng ống khói, m. ω- vận tốc ban đầu của luồng khói tại miệng ống khói, m/s u - vận tốc gió, m/s T khoi - nhiệt độ tuyệt đối của khói tại miệng ống khói, K. ΔT - chênh lệch nhiệt độ giữa khói và không khí xung quanh, o C hoặc K. 2. Công thức của Bosanquet - carey và Halton: Công thức của Bosanquet và cộng sự đƣợc dựa trên lý thuyết kết hợp với thực nghiệm, trong đó độ nâng do động năng và độ nâng do chênh lệch nhiệt độ là hàm số của khoảng cách x kể từ chân ống khói xuôi theo chiều gió. Các công thức đƣợc xây dựng cho điều kiện trung tính của khí quyển. Độ nâng cao do động năng ban đầu: )8,01( max, max, x h hh v vv   u L u hv   1 max, 43,01 77,4   Độ nâng cao do lực nổi (chênh lệch nhiệt độ): 1 3 1137,6 Tu zTgL ht   Trong đó z là hàm số của X mà: 157,3 L ux X  Khi  1 1 12 L T gT u  
  23. 23. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 23 - Hàm số )(Xfz  đƣợc cho dƣới dạng biểu đồ sau: Độ nâng tổng cộng của luồng khói : tv hhh  Và chiều cao hiệu quả của ống khói : hhH  75,0 Trong đó : L1 ÷lƣu lƣợng khói thải ở nhiệt độ T1, m3 /s T1 ÷nhiệt độ tuyệt đối mà tại đó khối lƣợng đơn vị của khói cân bằng với khối lƣợng đơn vị của không khí xung quanh (một cách gần đúng có thể xem T1 ≈ Txq) 11 TTT khói  - hiệu số giữa nhiệt độ của khói tại miệng khói và nhiệt độ T1. 3. Công thức của Holland : Dựa vào kết quả khảo sát luồng khói từ những ống khói nhỏ ở vùng Oak Rige, Holland J.Z. Ủy ban năng lƣợng nguyên tử của Mỹ đã đƣa ra công thức xác định độ nâng cao của luồng khói, đƣợc gọi là công thức Oak Rige : uQDh h /)10.1,45,1( 5   Dh, - tính theo m u - vận tốc gió tính theo m/s Qh- cƣờng độ nhiệt của luồng khí thải ra môi trƣờng xung quanh: scaltLCQ ph /,  Trong đó: Cp- tỷ nhiệt đẳng áp của khói, cal/kg.o C ρ- khối lƣợng đơn vị của khói, kg/m3 Δt - chênh lệch nhiệt độ của khói và không khí xung quanh, o C Công thức này nên áp dụng cho điều kiện trung tính của khí quyển. đối với điều kiện ổn định kết quả tính cần tăng thêm 10 ÷20%, ngƣợc lại trong điều kiện khí quyển không ổn định thì giảm bớt 10 ÷20%. X Z 0 20 40 60 80 100 2 4 6 8
  24. 24. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 24 - 4. Công thức của Briggs G.A. Các phƣơng pháp hiện đại để xác định độ nâng của luồng khí trong điều kiện khí quyển ổn định hoàn toàn đáp ứng đƣợc yêu cầu do đó cơ sở lý thuyết khá rõ ràng và có thể tiến hành quan trắc, đo đạc thực tế tƣơng đối đơn giản để bổ sung cho lý thuyết. trong điều kiện ổn định, ở giai đoạn đầu của sự phát triển luồng khói dƣới tác dụng của lực nổi, độ rối bên trong của luồng chiếm ƣu thế so với độ của không khí xung quanh. Tuy nhiên trong điều kiện trung tính và không ổn định của khí quyển, luồng khói uốn lƣợn nhƣng cuối cùng cũng đạt đƣợc độ cao mà tại đó độ rối bên ngoài trở nên đáng kể hơn so với độ rối bên trong luồng . Lúc đó luồng khói ngừng phát triển. Trƣờng hợp này rất phức tạp cho công việc nghiên cứu và quan sát , tuy nhiên lại là trƣờng hợp khá phổ biến. Briggs G.A (1975) đã nghiên cứu trƣờng hợp nói trên và đƣa ra công thức sau đây áp dụng cho điều kiện có tác dụng của lực nổi là chủ yếu: mx u F h ,6,1 3/2 3/1  Trong đó: F - lực nổi ban đầu của luồng khói đƣợc xác định theo công thức: 34 2 /, 4 sm T TTDg F khoi xqkhoi    xf - khoảng cách từ nguồn đến điểm kết thúc độ nâng cao trung bình của luồng khói: Khi F < 55m4 /s3 thì xf = 50F0,625 Khi F ≥ 55m4 /s3 thì xf = 120F0,4 Riêng đối với cấp trung tính của khí quyển, Briggs G.A còn đƣa ra công thức: mh uu F h ,) . (54.1 3/13/2 *  Trong đó:  /* u gọi là vận tốc ma sát. Đối với mặt đất bằng phẳng có thảm cỏ hoặc trồng trọt nông nghiệp smu /7.06.0*  h: chiều cao thực của ống khói Trƣờng hợp nghịch nhiệt, công thức Briggs có dạng sau: m u F h ,6.2 3/1  Khi trời đứng gió, độ nâng của luồng khói đƣợc xác định theo công thức: m z T T g Fh ,)(1.5 8/34/1    
  25. 25. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 25 - 5. Công thức của M.E. Berliand và của một số tác giả khác của Nga Căn cứ vào số liệu thực nghiệm và so sánh kết quả tính toán nồng độ chất ô nhiễm trên mặt đất, Berliand và cộng sự (1964) đƣa ra công thức xác định độ nâng cao luồng khói nhƣ sau: xqTu TgL u D h 3 1010 6.1875.1    Trong đó: 10u - vận tốc gió đo đƣợc ở cột đo gió trạm khí tƣợng, tức đo ở độ cao 10m. L - lƣu lƣợng khói thải tại miệng ống khói, m3 /s 2.2 BUỒNG LẮNG BỤI VÀ THIẾT BỊ LỌC BỤI QUÁN TÍNH 2.2.1 Buồng lắng. 1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: Nguyên tắc hoạt động: các hạt bụi đƣợc giữ lại trong buồng lắng dƣới tác dụng của trọng lực. Buồng lắng có cấu tạo rất đơn giản: là một không gian hình hộp có tiết diện ngang lớn hơn nhiều lần so với tiết diện đƣờng ống dẫn khí vào để cho vận tốc dòng khí giảm xuống rất nhỏ, nhờ thế hạt bụi đủ thời gian để rơi xuống chạm đáy dƣới tác dụng của trọng lực và bị giữ lại ở trong đó. Buồng lắng đƣợc áp dụng để lắng bụi thô có kích thƣớc hạt từ 60 - 70μm trở lên. 2. Lý thuyết tính toán: a. Một số quy định và giả thiết: Buồng lắng có cấu tạo hình hộp nằm ngang chiều dài l, chiều cao H và bề rộng B. Hình 2.1. Các buồng lắng bụi 1- Khí vào; 2- Khí sạch thoát ra; 3- Xả bụi; 4- Van điều chỉnh; 5- Cửa dọn vệ sinh a) Buồng lắng đơn giản b) Buồng lắng nhiều sàn  BH 
  26. 26. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 26 - Vận tốc dòng khí mang bụi trên toàn bộ tiết diện ngang của buồng lắng là đều đặn ÷trƣờng vận tốc của dòng khí trong buồng lắng bụi là không đổi Hạt bụi chuyển động ngang theo dòng khí có vận tốc bằng vận tốc dòng khí. Hạt bụi rơi dƣới tác dụng của trọng lực theo phƣơng thẳng đứng khi chạm đƣợc đáy trƣớc điểm N của buồng lắng coi nhƣ bị giữ lại trong buồng lắng Nếu L là lƣu lƣợng dòng khí - m3 /s thì vận tốc chuyển động ngang u của hạt bụi sẽ đƣợc xác định theo công thức sau: BH L u  , m/s Thời gian lƣu lại của dòng khí(của bụi) trong buồng lắng: L lBH u l  , s Khi hạt bụi thuộc bất kỳ loại vật liệu gì có đƣờng kính δ rơi với vận tốc v và đi đƣợc một đọan h trong thời gian τ xác định thì: Nếu h < H: hạt bụi bị dòng khí mang theo ra ngoài phạm vi của buồng lắng. Nếu h ≥ H: tất cả các hạt bụi có kích thƣớc bằng hoặc lớn hơn δ đều bị giữ lại trong buồng lắng. Nhƣ vậy tỷ số h/H ứng với các cỡ đƣờng kính khác nhau của hạt bụi thể hiện đƣợc phần bụi có kích thƣớc đã cho đã bị giữ lại trong buồng lắng và từ đó ta có thể xác định đƣợc hiệu quả lọc theo cỡ hạt của buồng lắng. Giá trị h có thể xác định theo công thức sau: TBvh  , m Đối với những hạt bụi có kích thƣớc nhỏ δ < 75µm thì:   18 )( 2 g vv b ghTB   Trong đó: µ - độ nhớt động lực của môi trƣờng khí, Pa.s ρb, ρ - khối lƣợng riêng của hạt bụi và của không khí, g/cm3 . g - gia tốc trọng trƣờng, m/s2 . Đƣờng kính bé nhất của hạt bụi hay đƣờng kính giới hạn mà buồng lắng có thề giữ lại đƣợc toàn bộ là: gBl L gl uH bb o )( 18 )( 18 min          Ta có thể phân biệt các trƣờng hợp sau: Đối với hạt bụi có kích thƣớc bé thì thời gian kể từ lúc bắt đầu rơi đến lúc hạt bụi đạt vận tốc giới hạn vgh rất ngắn so với thời gian lƣu τ, lúc đó ta có: vTB = vgh
  27. 27. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 27 - Đối với hạt bụi có kích thƣớc lớn hơn thì sau một quãng đƣờng không phải là quá ngắn so với τ hạt bụi mới đạt đƣợc vận tốc rơi giới hạn vgh. Lúc đó quãng đƣờng hạt bụi rơi cần đƣợc phân thành hai đoạn: Đoạn đầu là đoạn mà hạt bụi rơi có gia tốc cho đến lúc vận tốc rơi đạt khoảng 99% vgh. Đoạn tiếp theo là đoạn mà hạt bụi rơi với vận tốc vgh = const cho đến cuối thời gia τ. Nếu trong khoảng thời gian τ của dòng khí trong buồng lắng mà những hạt bụi lớn chƣa kịp đạt vận tốc giới hạn thì toàn bộ đƣờng rơi đƣợc của chúng đều phải xác định theo vận tốc tức thời: )1( / Z ghgh eZvvh     b. Hiệu quả: Giả thiết rằng mọi cỡ hạt bụi trong dòng khí đi vào buồng lắng đƣợc phân bố đều đặn trên toàn tiết diện ngang ban đầu của nó, tức là số lƣợng hạt bụi cỡ δ bất kỳ tỷ lệ thuận theo chiều cao h, do đó nếu gọi η(δ) là hiệu quả lọc của buồng lắng đối với cỡ hạt δ, ta sẽ có: %100 )( )(  H h   Trong đó h(δ) là chiều cao ứng với đƣờng kính hạt; δ xác định theo công thức sau: glB hL b   18  Từ đó ta thu đƣợc biểu thức hiệu quả lắng đối với cỡ hạt δ nhƣ sau: ,%555,5 2 )(      L glBb  c. Biện pháp nâng cao hiệu quả lọc của buồng lắng : Muốn nâng cao hiệu quả lọc đối với một cỡ hạt δ nhất định nào đó thì: - Một là h(δ) phải tăng trong khi H = const - Hai là giữ h(δ) không đổi và giảm chiều cao H của buồng lắng vớI điều kiện đảm bảo năng suất lọc tức lƣu lƣợng khí cần lọc không thay đổi. Ta có thể thực hiện theo cách thứ 2 bằng cách chia buồng lắng thành nhiều tầng đều nhau. Chiều cao của mỗi tầng là Hi và lƣu lƣợng đi qua Li đều giàm xuống theo một tỷ lệ nhƣ nhau. Hiệu quả lọc sẽ tăng lên n lần: Ưu điểm: nhờ chia thành nhiều tầng nên kích thƣớc của buồng lắng đƣợc thu gọn, ít chiếm diện tích nhƣng vẫn lọc đƣợc một lƣu lƣợng khí lớn với hiệu suất lọc cao. Nhược điểm: khó dọn vệ sinh khi bụi bám trên các tầng. Đôi khi ngƣời ta phảI dùng biện pháp phun nƣớc áp lực mạnh để tẩy rửa.
  28. 28. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 28 - 3. Các dạng khác của buồng lắng bụi: Trong thực tế áp dụng buồng lắng với nguyên lý rơi tự do của hạt bụi trong chế độ chuyển động chảy tầng của không khí là có nhiều hạn chế là kích thƣớc buồng lắng lớn, lƣu lƣợng không khí cần lọc không đƣợc nhiều. để khắc phục các nhƣợc điểm nói trên G.S .V.V Baturin đã đề xuất loại buồng lắng có tấm chắn thành nhiều ngăn: Dòng không khí chuyển động theo đƣờng dích dắc từ ngăn này sang ngăn khác, do đó hạt bụi không những rơi dƣới tác dụng của trọng lực mà còn bị va đập vào các tấm chắn do lực quán tính gây ra, nhờ đó mà kích thƣớc buồng lắng đƣợc giảm nhỏ và hiệu quả lắng tăng cao. Ngoài loại buồng lắng có tấm chắn thành nhiều ngăn, ta còn thấy một số loại buồng lắng khác tận dụng lực quán tính của nhiều tác giả khác nhau sau đây: Nhƣ ở hình 2.2a ngƣời ta sử dụng tấm chắn ở cửa gió vào để tạo ra sự thay đổi đột ngột chiều hƣớng chuyển động của dòng khí, nhờ đó bụi dễ tách ra khỏi dòng khí và rơi xuống phễu chứa. để giảm bớt tổn thất áp suất, ngƣời ta có thể thay tấm chắn bằng các ngoặt cong của các ống dẫn khí vào và dẫn khí ra nhƣ ở hình 2.2b Hình 2.3: Thiết bị lắng bụi quán tính a –có vách ngăn; b- với chỗ quay khí nhẵn; c- có chóp mở rộng; d- nhập khí ngang hông. Khí sạch Bụi Bụi Khí sạchKhí bụi dcba Khí bụi Bụi Khí sạch Khí bụi Bụi Khí bụi Khí sạch Khí vào Khí ra Hình 2.2 Buồng lắng có tấm chắn
  29. 29. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 29 - Buồng lắng có cấu tạo cho ở hình 2.2c, trong đó tốc độ lắng đọng của các hạt bụi khô đƣợc tăng cƣờng bời dòng khí chuyển động thẳng đứng hƣớng xuống dƣới. Ống dẫn khí có dạng hình loa với mục đích giảm bớt vận tốc của dòng khí ở sát đáy buồng lắng để loại trừ khả năng làm cho bụi đã lắng đọng ở đáy phễu bị bốc ngƣợc trở lên. 2.2.2 Thiết bị lọc bụi quán tính. Nguyên lý cơ bản: làm thay đổi chiều hƣớng chuyển động của dòng khí một cách liên tục, lặp đi lặp lại bằng nhiều loại vật cản có hình dáng khác nhau. Khi dòng khí đổi hƣớng chuyển động thì bụi do có sức quán tính lớn sẽ giữ hƣớng chuyển động ban đầu của mình và va đập vào các vật cản rồi bị giữ lại ở đó hoặc mất động năng và rơi xuống đáy thiết bị. 1. Thiết bị lọc quán tính Venturi: Khi dòng chảy bị thu hẹp tiết diện thì bụi sẽ bị ép sát vào thành vật cản và lọt vào các khe 2 để rơi vào bẩy bụi 3. tại đây dòng khí sẽ bị hất ngƣợc trở lên rồi thoát ra ngoài, còn bụi trong bẫy 3 thì rơi xuống phễu chứa bụi của thiết bị. 2. Thiết bị lọc bụi kiểu màn chắn uốn cong: Dòng khí đi qua khe hở giữa các tấm chắn của dãy trƣớc sẽ bị chặn lại bởi các tấm chắn của dãy đứng sau và do đ1o nó sẽ thay đổi hƣớng chuyển động theo các gờ hình vòng cung của tấm chắn để đi tiếp đến các dãy tấm chắn tiếp theo. Trong quá trình thay đổi hƣớng chuyển động, bụi sẽ bị giữ lại trong lòng máng và rơi xuống phễu chứa bụi của thiết bị. tổn thất cột áp của dòng khí đi qua thiết bị vào khoảng 10 ÷25Pa. Hình 2.4: Thiết bị lọc bụi kiểu quán tính Venturi Hình 2.5: Thiết bị lọc bụi kiểu màn chắn uốn cong
  30. 30. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 30 - Xả bụi Khí đã đƣợc lọc bụi Khí mang bụi Tấm lá sách Hình 2.6: Thiết bị lọc bụi quá tính kiểu lá sách 3. Thiết bị lọc quán tính kiểu lá sách: Trong thiết bị này có đặt các tấm chắn song song nhau và chéo góc với hƣớng chuyển động ban đầu của dòng khí. Nhờ sự thay đổi hƣớng chuyển động của dòng khí một cách đột ngột, bụi sẽ dồn lại ở ống thoát và đƣợc xả vào thùng chứa cùng với khoảng 10% lƣu lƣợng khí thải. Ƣu điểm nổi bật của loại thiết bị này là tổn thất áp suất rất nhỏ. Loại thiết bị này thƣờng đƣợc sử dụng nhƣ một cấp lọc thô đặt trƣớc cấp lọc tinh khác nhƣ xiclon, lọc túi vải v.v.. 2.3 THIẾT BỊ LỌC BỤI LY TÂM 2.3.1 Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu nằm ngang 1. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động: Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu có cấu tạo khá đơn giản. Thiết bị bao gồm một ống bao hình trụ bên ngoài 1, bên trong có lõi hình trụ hai đầu bịt tròn và thon 2 để đảm bảo chảy bọc đƣợc tốt. Không khí mang bụi đi vào thiết bị đƣợc các cánh hƣớng dòng 3 tạo thành chuyển động xoáy. Lực ly tâm sản sinh từ dòng chuyển động xoáy tác dụng lên các hạt bụi và đẩy chúng ra xa lõi hình trụ rồi chạm vào thành ống bao và thoát ra khe hình vành khăn 4 để rơi vào nơi tập trung bụi. Bụi Bụi Khí sạch thoát raKhí vào 3 1 2 4 6 5 Quỹ đạo giới hạn Hình 2.7: Sơ đồ cấu tạo thiết bị lọc bụi kiểu nằm ngang
  31. 31. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 31 - Không khí sạch theo ống loa 5 với cánh hƣớng dòng kết hợp với van điều chỉnh 6 thoát ra ngoài. Nhƣ vậy dòng khí đi từ đầu này ra đến đầu kia của thiết bị trên cùng một chiều. Do đó ngƣời ta còn gọi là thiết bị lọc ly tâm một chiều. Trên hình 2.7 là các dạng miệng, rãnh hoặc khe thoát bụi và khí sạch của thiết bị lọc bụi ly tâm nằm ngang: 2. Lý thuyết tính toán: Sơ đồ đơn giản hóa của thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu nằm ngang để phục vụ tính toán đƣợc thể hiện ở hình 2.8: Các kích thƣớc chính của thiết bị: 1r - bán kính lõi hình trụ, m Khí sạch a. b. Khí sạch Bụi Bụi d.c. Khí sạch Bụi Khí sạch Tấm chắn hình vành khăn Khí sạchKhí sạch Khí sạch Bụi Bụi Bụi e. f. g. Hình 2.8: Các dạng miệng, rãnh, khe thoát khí
  32. 32. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 32 - Hình 2.9: Sơ đồ đơn giản của thiết bị ly tâm nằm ngang 2r - bán kính ống bao hình trụ bên ngoài (vỏ thiết bị), m l - chiều dài làm việc của thiết bị, m Ta gọi L là lƣu lƣợng thể tích dòng không khí mang bụi đi vào thiết bị lọc, m3 /s và µ là hệ số nhớt động lực của không khí ở nhiệt độ t và áp suất khí quyển. Dòng không khí đi vào thiết bị nhờ cánh hƣớng dòng nên có vận tốc quay là n vòng/s. Phƣơng trình quỹ đạo của hạt bụi theo thông số : ) 9 2 exp( 222 0     nyy b    )( 2 1 2 2 rr L x   Với y0 là tung độ ban đầu của hạt bụi trên trục y tại mặt cắt đầu tiên của thiết bị. Khử thông số  ta thu đƣợc phƣơng trình quỹ đạo của hạt bụi trong hệ trục OXY: Kx eyy 0 với L rr nK b 2 1 2 2223 9 2       Đƣờng kính giới hạn của hạt bụi: )ln( )( 5.4 1 2 22 1 2 2 3min r r lnrr L b o       , m δmin có ý nghĩa là đƣờng kính bé nhất mà toàn bộ cỡ hạt lớn hơn hoặc bằng đƣờng kính này sẽ bị giữ lại hoàn toàn trong thiết bị lọc và do đó ngƣời ta còn gọi là đƣờng kính giới hạn của hạt bụi. Hiệu suất lọc theo cỡ hạt của thiết bị: %1002 1 2 2 22 2 )( rr rr    Hoặc: %100 1 )exp(1 2 1 2 )( r r      
  33. 33. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 33 - %100 )exp(1 )exp(1 2 2 )( o       Với: L rr lnb 2 1 2 223 9 4      Đƣờng biểu diễn hiệu quả lọc có dạng nhƣ sau: 2.3.2 Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng. 1. Cấu tạo và nguyên lí làm việc Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng thƣờng đƣợc gọi là xiclon có cấu tạo rất đa dạng, nhƣng về ngyuên tắc cơ bản thì bao gồm các bộ phận ở hình: Không khí mang bụi đi vào thiết bị ống 1 nối theo phƣơng tiếp tuyến với thân hình trụ đứng 2. Phần dƣới của thân hình trụ có phiễu 3 và dƣới cùng ống xả 4. Bên trong hình trụ có ống thoát khí sạch 5 lắp cùng trục đứng với thân hình trụ. Nhờ ống dẫn 1 lắp theo phƣơng tiếp tuyến, không khí sẽ có chuyển động xoáy ốc bên trong thân hình trụ của xiclon và khi chậm vào ống đáy hình phiễu, dòng không khí bị dội ngƣợc trở lên nhƣng vẫn giữ đƣợc chuyển đông xoáy ốc để rồi cuối cùng theo ống 5 thoát ra ngoài. Trong dòng chuyển động xoáy ốc, các hạt bụi chịu tác dụng bởi lực ly tâm làm cho chúng có xu hƣớng tiến dần về phía thành ống của thân hình trụ rồi chậm vào 100 η(δ)% δo δmax δ 0 Khí bụi Khí sạch 1 4 3 2 5 Dk 6a 6b Hình 2.10: xiclon
  34. 34. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 34 - đó, bất động năng và rơi xuống đáy phiễu. Trên ống xả 4 ngƣời ta có lắp van 6 để xả bụi vào thùng chứa. Thông thƣờng ở đáy phiễu có áp suất âm, do đó khi mở van 6 không khí bên ngoài sẽ bị hút vào xiclon từ dƣới lên trên và có thể làm cho bụi đã lắng động ở đáy phiễu bay ngƣợc lên và theo không khí thoát ra ngoài qua ống 5 làm mất tác dụng của việc lọc bụi. Để tránh tình trạng trên ngƣời ta dùng van kép, trƣớc khi xả bụi ngƣời ta đóng van 6a rồi mới mở van dƣới 6b. 2. Lý thuyết tính toán: Sơ đồ tính toán cũng nhƣ các thành phần vận tốc chuyển động ttrong xiclon hoàn toàn giống nhƣ trƣờng hợp thiết bị lọc ly tâm nằm ngang và do đó mọi công thức đã rút ra đƣợc đối với thiết bị lọc ly tâm nằm ngang đều áp dụng đƣợc cho thiết bị ly tâm kiểu đứng - xiclon. Điều khác biệt cần lƣu ý ở đây là trong công thức thay vì cho chiều dài l ta dùng chiều cao làm việc Hp của xiclon: 1hHH p  Trong đó: H - chiều cao thân hình trụ của xiclon, m. h1 - chiều cao ống dẫn vào, m. Vận tốc ban đầu vE của dòng không khí ở ống dẫn vào tại tiết diện a x b’: ' ba L vE   , m/s Số vòng quay n của dòng không khí trong thân xiclon: )( )17.0( 21 rr v n E     , vg/s Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng - xiclon có cấu tạo rất đa dạng, tuỳ theo hãng sản xuất mà kích thƣớc tƣơng đối của chúng rất khác nhau. Mặt khác nhiều tác giả khác nhau mặc dù cùng dựa trên nguyên lý chung giống nhau nhƣng đƣa ra sơ đồ tính toán cũng nhƣ cách tiếp cận vấn đề không hoàn toàn giống nhau, do đó có rất nhiều dạng công thức khác nhau để xác định đƣờng kính giới hạn δo của hạt bụi mà với đƣờng kính ấy chúng bị giữ lại toàn bộ trong xiclon. Một số công thức tiêu biểu để xác định δo: Rosin và cộng sự (1932): Hx Khí sạch Khí bụi h1 Ht H Dk 6a 6b Hình 2.11: xiclon
  35. 35. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 35 - ) 2 1(3 2r y nv yg Eb o     Lapple và cộng sự (1940): Eb o nv r )( 3 1      Gardiner: Eb o nv rr )( )( 3 12       Davies (1952):          4 2 1 2 )(1 )(8 3 r r Hv r Eb o    Muchlrad (1954): ) 1 1 ( 3 2 3 2 4 2 ff f rnv g r oEb o       Kamenhep P.N (1959): 1 2 ln3 r r n b K o        Baturin V.V (1965): Eb o nv rr    )( 3 12   Trong các công thức trên: o - đƣờng kính giới hạn của hạt bụi, m. Hrr ,, 21 - lần lƣợt là bán kính ống trong (ống thoát khí sạch), ống ngoài (vỏ xiclon) và chiều cao, m. y - khoảng cách ban đầu của hạt bụi đến thành xiclon, m. K ,,, - lần lƣợt là hệ số nhớt động lực, hệ số nhớt động, khối lƣợng đơn vị và trọng lƣợng đơn vị của không khí: Pa.s, m2 /s, kg/m3 , kG/m3 . bb  , - khối lƣợng và trọng lƣợng đơn vị của bụi: kg/m3, kG/m3. Ev - vận tốc không khí ở ống dẫn vào xiclon, m/s.   2/21 rrro  - bán kính trung bình ở đầu vào của xiclon, m. 2 1 r r f  - tỷ số bán kính ống trong và ống ngoài của xiclon. n2 - vận tốc góc của dòng không khí trong xiclon, s-1 .
  36. 36. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 36 - 2.4 LƢỚI LỌC BỤI 2.4.1 Giới thiệu chung. Các đặc tính quan trọng của lƣới lọc bụi là: hiệu quả lọc, sức cản khí động, thời gian của chu kì hoạt động trƣớc khi thay mới hoặc hoàn nguyên. Quá trình lọc trong lƣới lọc bụi có thể chia thành hai giai đọan: Trong giai đọan đầu xảy ra quá trình giữ bụi trong lớp lƣới sạch, trong lúc đó xem rằng sự thay đổi cấu trúc của lƣới lọc do bụi bám và do các nguyên nhân khác là không đáng kể. Giai đọan này gọi là giai đọan ổn định, hiệu quả lọc và sức cản khí động của lƣới lọc trong giai đọan này đƣợc xem nhƣ không thay đổi theo thời gian. Giai đọan này thƣờng rất ngắn ngủi Giai đọan hai của quá trình lọc đƣợc gọi là giai đọan không ổn định do sự thay đổi cấu trúc của lớp lƣới lọc bởi nhiều hạt bụi bị giữ lại trong đó, ảnh hƣởng của độ ẩm hoặc bởi các nguyên nhân khác làm cho sức cản khí động và hiệu quả lọc của lƣới lọc thay đổi rõ rệt. Với lƣới lọc bụi thì các hạt có đƣờng kính từ 0.1 ÷0.5µm lọt qua lƣới nhiều nhất, còn các hạt có kích thƣớc lớn hơn hoặc nhỏ hơn lại bị giữ lại. Quá trình giữ bụi trong lƣới lọc diễn ra trên cơ sở những hiện tƣợng sau đây: Khi dòng khí mang bụi đi qua lƣới lọc, các hạt bụi tiếp cận với các sợi của vật liệu lọc và tại đó xảy ra các tác động tƣơng hỗ giữa hạt bụi và vật liệu lọc. Các tác động tƣơng hỗ này phụ thuộc vào kích thƣớc , vận tốc của hạt, loại vật liệu lọc cũng nhƣ sự có mặt của lực tĩnh điện, lực trọng trƣờng… Các dạng chính của tác động tƣơng hỗ giữa hạt bụi và vật liệu lọc là; va đập quán tính, thu bắt do tiếp xúc và khuếch tán. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả lọc:  Ảnh hưởng của kích thước hạt bụi. Quá trình thu giữ trong lƣới lọc phụ thuộc rất nhiều vào kích thƣớc hạt bụi. Đối với hạt bụi có kích thƣớc nhỏ hơn 0.3µm thì hiện tƣợng khuếch tán đóng vai trò chủ yếu, còn bụi có kích thƣớc lớn hơn thì hiện tƣợng tiếp xúc và va đập quán tính mới bắt đầu phát huy tác dụng.  Ảnh hưởng của vận tốc khí đi qua lưới lọc. Vận tốc lọc có ảnh hƣởng trái ngƣợc nhau đối với quá trình thu giữ bụi và do khuếch tán và do va đập quán tính.  Ảnh hưởng của đường kính sợi vật liệu lọc. Đƣờng kính của sợi vật liệu lọc cũng có ảnh hƣởng quyết định đối với quá trình thu giữ bụi do tất cả các tác động gây ra. Ví dụ, hệ số lọt lƣới đối với bụi có δ=0.65µm qua lƣới lọc có cỡ sợi D=1µm nhỏ hơn 2000 lần so với lƣới lọc có cỡ sợi D=50µm. Vì vậy để chế tạo lƣới lọc có hiệu quả cao ngƣời ta cố gắng sử dụng loại vật liệu sợi nhỏ nhất có thể có với độ bền cho phép.  Ảnh hưởng của độ lèn chặt (độ rỗng) của lưới lọc.
  37. 37. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 37 - Khi độ lèn chặt của vật liệu sợi trong lƣới lọc tăng thì hiệu quả thu giữ bụi do các tác động va đập quán tính, va chạm tiếp xúc tăng cao đáng kể, trong khi đó hiệu quả do khuếch tán chỉ thay đổi ít. 2.4.2 Các dạng khác nhau của lƣới lọc bụi: 1. Lưới lọc kiểu tấm. Kết cấu của loại lƣới lọc này rất đơn giản: gồm một khung hình vuông hoặc chữ nhật, hai mặt là tấm tôn đục lỗ và ở giữa xếp nhiều tấm lƣới thép chồng lên nhau để tạo thành nhiều lỗ rỗng zíc zắc. Ngoài lƣới thép, vật liệu đệm có thể đƣợc thay thề bằng sợi kim loại rối, đệm xốp bằng sợi tổng hợp hoặc khâu sứ, khâu kim loại, khâu nhựa. Bề dày của vật liệu trong tấm lƣới lọc nằm trong khoảng 50 ÷ 100mm. Quá trình giữ bụi xảy ra trong lƣới lọc kiểu tấm chủ yếu là dƣới tác động của va đập quán tính. Để cho bụi không bị cuốn theo dòng khí sau khi đã bám trên sợi lƣới, ngƣời ta dùng dầu công nghiệp tẩm ƣớt toàn bộ lƣới lọc ÷lúc đó ta có lƣới lọc kiểu tấm tẩm dầu. Ngoài tác dụng giữ bụi, dầu còn bảo vệ cho lƣới lọc không bị han gỉ. Sau thời gian sử dụng khoảng 50 ÷ 250h, khi bụi đã bám nhiều làm cho sức cản khí động của lƣới lọc tăng quá mức cho phép, ngƣời ta làm sạch lƣới lọc bằng cách rửa trong nƣớc xà phòng, phun nƣớc áp lực cao hoặc hút bụi. Sau đó làm khô và tẩm dầu mới để dùng tiếp. Lƣới lọc kiểu tấm thƣờng đƣợc sử dụng để lọc bụi trong không khí thổi vào của hệ thống thông gió, điều hoà không khí với nồng độ bụi ban đầu không quá 5mg/m3 . 2. Lưới lọc tẩm dầu tự rửa. Loại lƣới lọc này bao gồm những tấm lọc bằng lƣới thép treo trên guồng quay để tuần tự nhúng các tấm lọc vào một thùng đựng dầu ở phía dƣới của thiết bị, nhờ thế bụi đã bám vào các tấm lọc sẽ bị rã ra và lắng xuống đáy thùng dầu. Định kỳ xả cặn trong thùng dầu và bổ sung dầu mới. Tốc độ quay của guồng từ 1,8 ÷ 3,5 mm/ph, cũng có loại tốc độ quay nhanh hơn 1÷ 3 mm/s. Năng suất lọc đạt từ 8000 ÷ 10000 m3 /m2 h. Sức cản khí động ≈100Pa. Hiệu quả lọc đạt 96 ÷ 98%. Thiết bị lọc tự rửa đƣợc chế tạo thành đơn nguyên diện tích bề mặt làm việc khoảng 2 ÷ 2,5 m2 . Để có diện tích bề mặt lọc cần thiết, ngƣời ta có thể ghép nhiều đơn nguyên lại với nhau. 3. Lưới lọc kiểu rulô tự cuộn. Vật liệu sử dụng cho lƣới lọc kiểu rulô tự cuộn là loại dạ thô, xốp, bề dày 50 mm (ở trạng thái tự do, không bị ép). Tấm vật liệu lọc dài 20 ÷30m đƣợc cuộn quanh một trục đặt trong hộp bên trên thiết bị lọc và đầu kia đƣợc cài vào trục quay ở phía dƣới của thiết bị. Trục quay bên dƣới đƣợc truyền động bằng động cơ. Tấm lọc đƣợc tựa trên dàn lƣới thép căng vào khung của thiết bị tạo thành bề mặt lọc để dòng khí đi qua luôn luôn ép tấm lọc vào dàn lƣới thép, làm cho tấm lọc không bị chùng hay bị xé rách. Trên lƣới lọc bố trí đầu đo (cảm biến) chênh lệch áp suất giữa hai mặt của tấm lọc. khi chênh lệch áp suất đạt đến giới hạn quy định, động cơ sẽ tự động quay và
  38. 38. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 38 - cuộn đoạn tấm lọc đã hết khả năng làm việc để trải lên thiết bị một đoạn tấm lọc mới. Cứ nhƣ vậy cho đến khi toàn bộ cuộc vật liệu lọc đã cuộn hết xuống trục dƣới. Lúc đó ngƣời ta thay cuộn vật liệu lọc khác. Lƣới lọc có thể xem thuộc loại thiết bị lọc bụi cấp III, thƣờng đƣợc sử dụng trong các hệ thống thông gió và điều hoà không khí một cách độc lập hoặc đƣợc sử dụng nhƣ cấp lọc thô trƣớc các thiết bị lọc cấp II hoặc cấp I. 4. Lưới lọc bằng túi vải hoặc ống tay áo. Lƣới lọc bằng túi vải có thể liệt vào thiết bị lọc bụi cấp II với hiệu quả lọc có thể thay đổi trong phạm vi rất rộng từ 10 ÷ 90% đối với cỡ hạt dƣới micrômet. a. Cấu tạo: Lƣới lọc bằng túi vải gồm nhiều túi vải dệt từ các loại sợi khác nhau nhƣ sợi len, gai, sợi bông vải, sợi thuỷ tinh lồng vào khung lƣới thép để bảo vệ. Trong công nghiệp thƣờng dùng loại túi vải hình ống và lắp vào một thiết bị hoàn chỉnh có kèm các bộ phận cơ giới hoặc bán cơ giới để giũ bụi và đƣợc gọi là thiết bị lọc ống tay áo. Thiết bị gồm nhiều ống tay áo có đƣờng kính từ 125 ÷ 300mm, chiều cao từ 2 ÷ 3.5m đầu dƣới đƣợc liên kết vào bản đáy đục lỗ tròn bằng đƣờng kính ống tay áo hoặc lồng vào khung và cố địng đầu trên vào bản đục lỗ. b. Nguyên lý hoạt động: Khí cần lọc đƣợc đƣa vào phễu chứa bụi rồi theo các ống túi vải đi từ trong ra ngoài hoặc từ ngoài vào trong để đi vào ống góp khí sạch và thoát ra ngoài. Khi bụi đã bám nhiều trên mặt trong hoặc mặt ngoài của ống tay áo làm cho sức cản của chúng tăng cao ảnh hƣởng đến năng suất lọc, ngƣời ta tiến hành hoàn nguyên bằng cách rung để giũ bụi kết hợp với thổi khí ngƣợc từ ngoài vào trong ống tay áo hoặc phụt không khí nén kiểu xung lực để không khí đi từ trong ra ngoài ống tay áo. Sự rung lắc cơ học khi tái sinh có hiệu quả nhất đối với các túi vải theo hƣớng dọc, nhƣng nhƣ vậy túi vải bị mòn mạnh, đặc biệt ở phần dƣới. Sự rung lắc cần phải ngắn và đột ngột nhƣng không quá mạnh để tránhnhững lực cơ học lớn tác động vào vải. Bụi Khí bụi Khí sạch Hình 2.12: Lọc tay áo Ống gom khí sạch Bộ phận giũ bụi Phễu chứa bụi Ống tay áo
  39. 39. Bài giảng: Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải - 39 - Công đoạn rung lắc các túi vải theo phƣơng dọc nhƣ sau: nâng thanh treo lên 7 ÷ 10 cm, sau đó cho rơi tự do từ độ cao này cùng với túi vải để gây xóc va đập. Việc nâng và thả túi vải đƣợc lặp đi lặp lại 5 đến 15 lần phụ thuộc vào các tính chất của bụi. Phƣơng pháp tái sinh này khá hiệu quả và sử dụng cho các vải nặng. Sự dao động các túi vải nằm ngang thƣờng đƣợc sử dụng cho vải mỏng với bề mặt nhẵn. Khi tiến hành tái sinh vải, lớp bụi lắng bám bên ngoài bị bong ra và rớt xuống phễu chứa bụi, nhƣng bên trong vải vẫn còn lại một lƣợng lớn bụi nằm giữa các sợi và bám trên xơ, do đó khi tái sử dụng thiết bị vẫn giữ đƣợc hiệu suất lọc cao. Thiết bị lọc đƣợc chế tạo thành nhiều đơn nguyên và lắp ghép nhiều đơn nguyên để thành một hệ thống có năng suất lọc đáp ứng yêu cầu. Để hệ thống làm việc đƣợc liên tục, quá trình hoàn nguyên đƣợc tiến hành định kỳ và tuần tự cho từng đơn nguyên hoặc từng nhóm đơn nguyên trong lúc các đơn nguyên khác trong hệ thống vẫn làm việc theo chu kì lọc bình thƣờng. Khí thổi ngƣợc hay khí nén phụt ra trong quá trình hoàn nguyên đƣợc dẫn sang các đơn nguyên khác của hệ thống để nhập vào với dòng khí cần lọc. Năng suất và hiệu quả lọc của thiết bị lọc túi vải hoặc ống tay áo phụ thuộc rất nhiều vào chất liệu vải lọc. c. Tính toán: Sức cản của thiết bị lọc không nên vƣợt quá 750 ÷ 1500 Pa và chỉ trong trƣờng hợp đặc biệt có thể cho phép lên đến 2 ÷ 2.5 kPa. Khi sức cản tăng cao có thể xảy ra hiện tƣợng nhƣ ống tay áo bị rách đƣờng khâu, bị bật ra khỏi các mối liên kết với hộp thiết bị... Để tính một cách gần đúng diện tích bề mặt lọc yêu cầu, cần xác định lƣu lƣợng tổng cộng của khí đi qua thiết bị lọc. Diện tích bề mặt lọc (bề mặt của tất cả các ồng tay áo) có thể xác định theo công thức: 2 2 21 21 ,mS q LL SSS    Trong đó: S1- diện tích bề mặt lọc của tất cả các đơn nguyên cùng làm việc đồng thời, m2 . S2 ÷diện tích bề mặt vải lọc của các đơn nguyên cần tiến hành chu kỳ hoàn nguyên, m2 . L1- lƣu lƣợng khí cần lọc có kể đến lƣợng khí thâm nhập vào thiết bị qua khe hở, m3 /ph. L2 ÷lƣu lƣợng khí thổi giũ bụi, m3/ph có thể nhận phmSL /,)8.15.1( 3 22  q - năng suất lọc đơn vị của vải lọc, m3 /m2 .ph

×