Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải: Phần 1. Lâm Vĩnh Sơn

Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải: Phần I - ThS. Lâm Vĩnh Sơn

CHƯƠNG 1

CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KHÔNG KHÍ

I.1 CÁC ĐẶC TÍNH CỦA KHÔNG KHÍ

Không khí khô là hỗn hợp của nhiều chất khí khác nhau trong đó hai thành phần chủ yếu là Nitơ và Ôxy Trong bảng 1-1 cho biết thành phần của các chất có trong không khí được tính theo tỷ lệ phần trăm thể tích và trọng lượng

Bảng 1-1

Tỷ lệ % theo

Ngoài các loại khí đã nêu, trong không khí khô còn có bụi, vi trùng

I.2 GIẢN ĐỒ I – D CỦA KHÔNG KHÍ ẨM

I.2.1 Quá trình đun nóng và làm lạnh

Quá trình sấy nóng và làm lạnh không khí có thể thực hiện bằng 2 phương pháp: phương pháp khô và phương pháp ướt

Phương pháp khô hay còn gọi là phương pháp gián tiếp có chất mang nhiệt trao đổi nhiệt với không khí qua thành vách cứng

Quá trình sấy nóng không khí do không khí được tiếp Xúc với bề mặt nóng khô là quá trình đơn giản nhất Trong quá trình này không khí chỉ nhận nhiệt hiện đối lưu, còn dung ẩm của không khí không thay đổi Vì vậy trong giản đồ I – d quá trình đun nóng hướng từ dưới lên trên theo đường d = const Nếu trạngthái không khí tương ứng điểm I (có t1,ϕ 1) được đun nóng trong bộ sấy thì quá trình sấy nóng theo đường thẳng đứng d1 = const đi lên phía trên bắt đầu từ điểm I Nhiệt truyền cho không khí càng lớn thì không khí càng được đun nóng hơn và theo đường d1 = const vị trí điểm trạng thái không khí được đun nóng càng ở cao hơn Nếu lượng nhiệt ∆I1 truyền cho mỗi kg phần khô của không khí ẩm thì điểm 2 sẽ tương ứng với trạng thái cuối cùng của nó (Xem hình 1)

Trong quá trình làm lạnh không khí Khi tiếp Xúc với bề mặt làm lạnh khô không khí chỉ nhường nhiệt hiện đối lưu Trong giản đồ I – d quá trình này đi từ trên Xuống dưới theo đường d= const Thí dụ khi làm lạnh không khí có trạngthái tương ứng với điểm I đến trạng thái tương ứng điểm 3 ( hình 1) thì lượng nhiệt ∆I2 sẽ thu từ mỗi kg phần khô của không khí ẩm Quá trình làm lạnh không khí trong thiết bị trao đổi nhiệt có thể đến được trạng thái tương ứng với điểm 4 là giao điểm của d = const và ϕ =

100% Đó chính là nhiệt độ điểm sương của không khí Khi sự làm lạnh được tiếp tục thì hơi nước trong không khí được ngưng tụ lại và sự thay đổi trạng thái nhiệt ẩm sẽ theo đường ϕ = 100%, thí dụ điểm 5 Quá trình làm lạnh Xảy ra theo đúng đường ϕ = 100% là quá trình nhường cả nhiệt hiện và nhiệt kín ngưng tụ Đây là quá trình phức tạp của sự trao đổi nhiệt ẩm của không khí với bề mặt lạnh

Phương pháp ướt hay còn gọi là phương pháp tiếp Xúc trực tiếp Chất mang nhiệt là nước hoặc hơi tiếp Xúc trực tiếp với không khí Khi tiếp Xúc trực tiếp như vậy ngoài trao đổi nhiệt còn có trao đổi ẩm Tùy theo yêu cầu nhiệt độ của chất mang nhiệt mà ta Xác định được điểm trạng thái cuối cùng của sự trao đổi nhiệt ẩm Phương pháp tiếp Xúc trực tiếp giữa không khí và chất mang nhiệt được nghiên cứu kỹ hơn trong các phần dưới đây

I.2.2 Quá trình làm ẩm đoạn nhiệt không khí

Lớp nước mỏng hay là nhhững giọt nước nhỏ bé khi tiếp Xúc với không khí sẽ đạt được nhiệt độ bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt Khi sự tiếp Xúc giữa không khí với nước có nhiệt độ như thế thì Xảy ra quá trình làm ẩm đoạn nhiệt không khí Trong quá trình này entanpi của không khí thực tế giữ nguyên không đổi và trên giản đồ I – d nó nằm theo đường I = const (sang phải Xuống dưới) Trên (hình 2) có trạng thái ban đầu của không khí tương ứng với điểm I Khi tiếp Xúc nó với nước có nhiệt độ của nhiệt kế ướt tư1 thì tia quá trình sẽ theo đường I = const đến điểm 2 nếu như không khí đồng hóa lượng ẩm ∆d1 trên 1kg phần khô của không khí Giao điểm 3 của tia quá trình với đường cong ϕ = 100% tương ứng với trạng thái giới hạn của không khí được bão hòa hoàn toàn bằng hơi nước

Trong lĩnh vực thônggió người ta thường sử dụng phương pháp làm ẩm đoạn nhiệt không khí bằng nước tuần hoàn Để làm điều đó trong buồngtưới người ta phun nước lấy từ máng nằm phía dưới buồng này Nước phun được tiếp Xúc liên tục với không khí và đạt được nhiệt độ gần với nhiệt độ ướt của không khí Một phần rất nhỏ nước bay hơi và làm ẩm không khí (1 – 3%)

Tia quá trình thực lệch lên phía trên một chút so với đường I= const (do entanpi của các giọt nước bay hơi mang vào không khí) nhưng độ lệch đó không đáng kể Quá trình làm ẩm đoạn nhiệt Xảy ra theo đường I= const và có thể được tính toán theo công thức gần đúng sau :

45,2

=

∆

∆

d t

Trong đó:

∆t– sự thay đổi nhiệt độ của không khí khi bị thay đổi dung ẩm Xem hình 2

I.2.3 Quá trình làm ẩm đẳng nhiệt không khí

Nếu cho hơi nước có nhiệt độ bằng nhiệt độ không khí (theo nhiệt kế khô) vào khôngkhí thì kông khí sẽ được làm ẩm mà nhiệt độ vẫn không thay đổi Quá trình làm ẩm đẳng nhiệt không khí bằng hơi nước diễn ra theo đường thẳng t= const trong giản đồ I – d (hình 3) Điểm I là trạng thái đầu của không khí và quá trình thay đổi theo đường đẳng nhiệt, thí dụ điểm 4 sau khi đồng hóa lượng ẩm ∆d2 trạngthái giới hạn của không khí trong quá trình này tương ứng với điểm 5 là giao điểm của tia quá trình với đường cong ϕ = 100%

Trong lĩnh vực thông gió thực tế người ta đã sử dụng quá trình làm ẩn không khí bằng hơi nước Hơi nước thường có nhiệt độ lớn hơn 100oC, cao hơn nhiều lần so với nhiệt độ không khí Tuy nhiên phần entanpi hiện của hơi nước là không đáng kể, tia quá trình chỉ lệch một chút lên phía trên của đường đẳng nhiệt Về cơ bản, sự tăng entanpi của không khí được quyết định bởi nhiệt kín của hơi nước và khi đó nhiệt độ của không khí tăng không đáng kể

- Trong hệ MCGSS : =0,605

∆

∆

d I

Trong đó : ∆I – là sự thay đổi entanpi của không khí tương ứng với sự thay đổi dung ẩm ∆d

I.2.4 Quá trình hòa trộn không khí

Không khí ngoài nhà trước khi đưa vào phòng trong nhiều trường hợp được hòa trộn trước với không khí trong phòng (sự tuần hoàn trở lại của không khí trong phòng) Trong kỹ thuật thông gió người ta thường hòa trộn hai khối không khí có trạng thái khác nhau để có được trạng thái không khí thích hợp với yêu cầu Trong giản đồ I – d quá trình hòa trộn không khí được mô tả bằng đoạn thẳng nối những điểm trạng thái tương ứng của không khí cần hòa trộn Điểm trạng thái không khí hỗn hợp chia đoạn thẳng thành 2 đoạn có chiều dài tỉ lệ ngược với khối lượng không khí hòa trộn

Giả sử cần hòa trộn không khí A có trọng lượng phần khô GA (kg) entanpi IA và dung ẩm dA với khối không khí B có GB (kg), IB và dB (hình 4)

Sau khi hòa trộn có được trạng thái C Vì tổng lượng nhiệt và lượng ẩm trước và sau khi hòa trộn không thay đổi nên ta viết được các phương trình sau đây :

Phương trình cân bằng nhiệt :

GA IA + GB IB = ( GA + GB ) IC Bằng phép biến đổi toán học ta sẽ có :

GA (IA – IC ) = GB ( IC – IB) Hay :

n G

G I I

I I

A B B C

C A

GA dA + GB dB = ( GA + GB) dC Biến đổi toán học ta nhận được :

GA(dA – dC) = GB (dC – dB) Hay :

n G

G d

d

d d

A B B C

C A

=

=

−

−)(

)(

(ta đặt) (2) Từ hai biểu thức (1) và (2) và giá trị các đoạn thẳng (A - C) và (C –B) trên hình 4

ta có được biểu thức sau :

n G

G B C

C A d d

d d I I

I I

A B B

C

C A B C

C A

I.3 NHIỆT ĐỘ HIỆU QUẢ TƯƠNG ĐƯƠNG

Sự trao đổi nhiệt giữa cơ thể con ngừơi với môi trường không khí Xung quanh phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ, độ ẩm và vận tốc chuyển động của không khí Các yếu tố nầy được phối hợp lại để đánh giá tác dụng ảnh hưởng của vi khí hậu đến cơ thể con người và được đặc trưng bằng “nhiệt độ hiệu quả tương đương” được ký hiệu là thq Có thể định nghĩa : nhiệt độ hiệu quả tương đương của môi trường không khí có nhiệt độ t, độ ẩm ϕ, vận tốc chuyển động v là nhiệt độ của không khí bão hòa (ϕ = 100%) và không chuyển động (v= 0) có tác dụng gây cảm giác (nóng, lạnh, dễ chịu ) giống hệt như tác dụng của môi trường không khí đang Xét

Hội kỹ thuật thông gió Hoa kỳ đã nghiên cứu và đề nghị sử dụng thq để đánh giá cảm giác nhiệt của con người C – G – Webb kiến nghị Xác định thq theo công thức sau đây:

thq = 0,5 (tk – tu) – 1,94 v

Trong đó :

+ v - vận tốc chuyển động của không khí, m/s

+ tk,tư - lần lượt là nhiệt độ khô, ướt của không khí, oC

CHƯƠNG 2

CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

II.1 KHÁI NIỆM Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

Ô nhiễm không khí chỉ là một vấn đề tổng hợp, nó được Xác định bằng sự biến đổi môi trường theo hướng không tiện nghi, bất lợi đối với cuộc sống của con người, của động vật và thực vật, mà lại chính do hoạt động của con người gây ra với qui mô, phương thức và mức độ khác nhau, trực tiếp hoặc gián tiếp tác động làm thay đổi mô hình, thành phần hóa học, tính chất vật lý và sinh vật của môi trường không khí Theo TCVN 5966-1995, ô nhiễm không khí là sự có mặt của các chất trong khí quyển sinh ra từ hoạt động của con người hoặc các quá trình tự nhiên với nồng độ đủ lớn và thời gian đủ lâu và sẽ ảnh hưởng đến sự thoải mái, dễ chịu, sức khoẻ, lợi ích của con người và môi trường

Đối với môi trường không khí trong nhà cần phải kể thêm các yếu tố vi khí hậu như nhiệt độ, độ ẩm, bức Xạ, gió

II.2 NGUỒN GỐC Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

Để nghiên cứu vấn đề ô nhiễm không khí cần biết rõ tất cả các nguồn phát sinh ra chất ô nhiễm, từ đó ta mới có thể đề Xuất các giải pháp giảm thiểu và Xử lý ô nhiễm một cách có hiệu quả

Nguồn gây ô nhiễm không khí có thể phân thành hai loại : nguồn ô nhiễm tự nhiên và nguồn ô nhiễm nhân tạo

II.2.1 Nguồn ô nhiễm tư nhiên:

Do các hiện tượng thiên nhiên gây ra như: sa mạc, đất trồng bị mưa gió bào mòn và tung lên trời, bụi đất, đá, thực vật, cá c hiện tượng núi lửa phun nham thạch Các quá trình hủy hoại, thối rửa thực vật và động vật thải ra các khí gây ô nhiễm Cụ thể như sau:

• Hoạt động của núi lửa: sinh ra các khí ô nhiễm chủ yếu là dioXit lưu huỳnh (SO2), sunfua hydro (H2S), florua hydro (HF)… và bụi

• Cháy rừng: sinh các chất ô nhiễm gồm bụi tro các khí oXit nitơ (NOX) và dioXit lưu huỳnh (SO2), monoXit cacbon (CO)

• Bụi do gió, do bão sinh ra ở các vùng khô hạn hay bán khô hạn

• Sự phân huỷ tự nhiên các chất hữu cơ (thực vật, Xác động vật…) ở điều kiện yếm khí như đầm lầy… sinh các khí metan (CH4), dioXit cacbon (CO2) Khi không thoát được ra ngoài, cũng tạo thành túi khí ở dưới đất;

• Tác nhân sinh học như phấn hoa, vi sinh vật (vi khuẩn, siêu vi khuẩn, nấm mốc, nấm men, tảo…), các loại côn trùng nhỏ hay các bộ phận của chúng II.2.2 Ô nhiễm nhân tạo:

Phát sinh do hoạt động của con người Các hoạt động sản Xuất của con người tạo

ra các loại sản phẩm phục vụ nhu cầu thiết yếu của họ, nhưng đồng thời là nguồn gốc

chính phát sinh ra những chất độc hại có tác dụng Xấu đối với bản thân con người Ở đây, ta đặc biệt quan tâm đến nguồn ô nhiễm nhân tạo nầy

• Nguồn đốt nhiên liệu như động cơ của các phương tiện giao thông, lò đốt dân dụng và công nghiệp phát sinh bụi và các khí ô nhiễm là CO, SO2, NOX ;

• Các hoạt động sản Xuất công nghiệp khác như ngành hoá chất, luyện kim, sản Xuất vật liệu Xây dựng, lương thực thực phẩm phát sinh các chất ô nhiễm là bụi, hơi khí độc như dioXy lưu huỳnh (SO2), florua hydro (HF), chì (Pb), amoniac (NH3), sunfua hydro (H2S)…;

• Tại các khu chăn nuôi gia súc có sinh các khí ô nhiễm như amoniac (NH3), sunfuahydro (H2S) ;

• Các hoạt động cộng đồng như thu gom Xử lý rác; lò thiêu… có sinh ra các khí

do phân hủy bằng vi sinh như metan (CH4), amoniac (NH3), cacbonic (CO2), sunfuahydro (H2S)…, hay các sản phẩm cháy oXit cacbon (CO, CO2), tro bụi…;

• Do các sản phẩm tạo điều kiện tiện nghi cho cuộc sống của con người: sử dụng chất tẩy rửa, thuốc Xịt khử mùi, sơn vecni, keo dán, thuốc nhuộm, thuốc uốn tóc phát sinh hơi dung môi hữu cơ như aXeton (CH3COCH3), formaldehyt (HCHO) ; máy photocopy sinh khí ozon (O3); khu vực nhà Xe, nơi đậu Xe máy sẽ phát thải vào không khí hơi Xăng dầu là các hợp chất hữu cơ

• Các sinh hoạt cá nhân như hút thuốc tạo khí monoXit cacbon (CO), nicotin… Lượng phát thải chất ô nhiễm không khí từ nguồn tự nhiên lớn hơn nhiều so với nguồn nhân tạo nhưng phân bố đồng đều trên thế giới Ở khu tập trung đông dân cư thì mật độ phát thải do con người tập trung hơn và gia tăng mức độ tác hại Tuy nhiên trong lĩnh vực khoa học chúng ta quan tâm niều hơn về loại ô nhiễm nhân tạo

* Phân loại nguồn ô nhiễm theo tính chất phát thải

• Nguồn đường: các con đường dành cho các phương tiện giao thông vận tải như đường bộ dành cho Xe máy, ô tô; đường Xe lửa cho tàu hoả; đường thủy, đường hàng không Giao thông vận tải là một trong những nguồn ô nhiễm không khí chính ở đô thị Chúng tạo ra các chất ô nhiễm không khí gồm bụi, oXit cacbon (CO, CO2), dioXit lưu huỳnh (SO2), oXit nitơ (NOX), hydrocacbon, tetraetyl chì Bụi sinh ra do cuốn đất cát, bụi đường khi lưu thông và bụi sinh ra trong khói thải của Xe

• Nguồn điểm: ống khói của các nguồn đốt riêng lẻ, bãi chất thải,

• Nguồn vùng: trong khu công nghiệp tập trung nhiều nhà máy có ống khải khí, đường ô tô nội thành, nhà ga, cảng, sân bay

II.3 CÁC CHẤT Ô NHIỄM

Có nhiều phương pháp phân loại chất ô nhiễm không khí khác nhau tuỳ theo mục đích nghiên cứu

• Dựa vào trạng thái vật lý, các chất ô nhiễm được chia thành:

Rắn: bụi, khói; phấn hoa, nấm men, nấm mốc, bào tử thực vật…;

Lỏng: sol lỏng hay khí như sương mù…;

Khí và hơi: oXit cacbon (COX), oXit nitơ (NOX), dioXit lưu huỳnh (SO2)…

Ô nhiễm vật lý: nhiệt, phóng Xạ…

• Dựa vào sự hình thành, chất ô nhiễm được phân thành các loại

Chất ô nhiễm sơ cấp: chất ô nhiễm thải ra trực tiếp từ nguồn ô nhiễm Ví dụ các chất vô cơ như silic, canXi, sắt,… chất hữu cơ như metan…, mồ hóng…

Chất ô nhiễm thứ cấp: là chất sau khi ra khỏi nguồn sẽ thay đổi cấu tạo hoá học do tác động quang hoá hay hoá lý Như khí ozon (O3), sunfuarơ (SO3),

• Dựa vào kích thước hạt chất ô nhiễm được chia thành phân tử (hỗn hợp khí

- hơi) và aerosol (gồm các hạt rắn, lỏng) Aerosol được chia thành bụi, khói, sương

Bụi là các hạt rắn có kích thước từ 5 đến 50 µm

Khói là các hạt rắn có kích thước từ 0,1 đến 5 µm

Sương bao gồm các giọt lỏng có kích thước từ 0,3 đến 5 µm và được hình thành do ngưng tụ hơi hoặc khi phun chất lỏng vào không khí

Nói chung, mỗi nguồn gốc ô nhiễm phát sinh một lượng lớn các chất ô nhiễm chủ yếu độc hại như sau :

Nguồn thiên nhiên Nhân tạo Thiên nhiên Sunfua dioXit

SO2

- Đốt nhiên liệu than đá &

dầu mỏ - Chế biến quặng có chứa S

Xử lý nước thải

- Núii lửa

- Các quá trình sinh

Cacbon oXit

C0

- Đốt nhiên liệu - Khí

thải của ô tô hóa học âm ỉ Nitơ đioXit

NO2

Đốt nhiên liệu Hoạt động sinh học

của vi sinh vật trong đất

Quá trình sinh hóa

Hydrocacbon Đốt cháy nhiên

liệu, khí thải, các quá trình hóa học

Các quá trình sinh

Terpen : 200

Ghi chú: (*) Quy đổi ra NO2

Có thể nêu lên một số chất ô nhiễm khí chính như sau:

• Các khí ô nhiễm như là các loại oXit của N2 (cụ thể là N2O, NO, NO2), SO2,

H2S, CO, các loại khí haloagen (Clo, Br, I, ), v.v,…

• Các hợp chất F: CFC,

• Các chất tổng hợp ét Xăng (aXetic, …

• Các chất lơ lững như bụi lơ lững (bụi rắn, bụi lỏng, bụi vi sinh, ), nitrat, sulfat, các phân tử C, sol khí, muội, khói, sương mù, phấn hoa,…

• Các loại bụi nặng, bụi đất, đá

• Khí quang hóa như ozon, FAN, NOX, anđehyt…

• Chất thải phóng Xạ

• Tiếng ồn

• Nhiệt

II.4 Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ DO CÁC HOẠT ĐỘNG CỦA CON NGƯỞI

II.4.1 Ô nhiễm không khí do các quá trình đốt nhiên liệu

Trong cuộc sống hằng ngày ta thấy quá trình đốt cháy nhiên liệu Xảy ra ở khắp mọi nơi mọi chỗ Người ta phân biệt các nguồn gây ô nhiễm đốt nhiên liệu thành các nhóm:

- Ô nhiễm do các phương tiện giao thông;

- Ô nhiễm do đun nấu;

- Ô nhiễm do các nhà máy nhiệt điện;

- Ô nhiễm do đốt các loại phế thải đô thị và sinh hoạt (rác thải)

II.4.1.1 Các loại khí độc hại do quá trình đốt nhiên liệu

Thành phần nhiên liệu:

+ S → S OX

+ Độ tro nhiên liệu W → bụi – các hóa chất của chì

Nếu cháy không hoàn toàn thì sinh ra (H,C) và anđehyt

Nếu thể tích O2 dư hoặc thiếu → CO, bụi

Trong tất cả các Xí nghiệp đều có chất ô nhiễm ( đều có công nghệ đốt)

Các loại nhiên liệu: Xăng, dầu (DO, FO), than đá, than củi, trấu, mùn cưa, răm bào, khí Có 3 loai.: rắn, lỏng, khí :

Trong quá trình đốt tùy theo thành phần của nhiên liệu, tính chất nhiên liệu, lượng nhiên liệu tiêu thụ ⇒ thành phần, tính chất, nồng độ của các chất ô nhiễm khác Ngoài ra: do dây chuyền công nghệ, tay nghề công nhân → ảnh hưởng đến khí

ô nhiễm

Khi quá trình cháy không hoàn toàn do thiếu oXy chẳng hạn hoặc do trong khi cháy nhiệt độ ngọn lửa bị giảm thấp, một số nguyên tử carbon và hydro không được cấp đủ năng lượng cần thiết để hình thành các gốc tự do và cho ra các sản phẩm cuối cùng trong ngọn lửa là CO2 và H2O Như vậy có sự ngừng trệ các phản ứng cháy ở những giai đoạn cân bằng trung gian và dẫn đến các quá trình sau :

- Phát thải các nguyên tử cácbon hoặc kết hợp các nguyên tử cacbon lại với nhau thành muội, khói đen và mồ hóng - than chì

Kết hợp các nguyên tử cácbon với oXy để thành cacbon oXit CO

- Kết hợp các nguyên tử cácbon với Hydro để tạo thành các hydrocacbon nhẹ và nặng

- Phát thải các hydrocacbon đã oXy hóa từng phần (andehyt, aXit)

II.4.1.2 Tính chất của các chất ô nhiễm

Tùy theo thành phần của nhiên liệu, lượng nhiên liệu và tính chất của nó mà chất

ô nhiễm có nồng độ, có tính chất và tính tải lượng khác nhau Trong tất cả các nhà máy để phục vụ cho tất cả các quá trình phục vụ công nghệ nồi hơi cũng như các quá trình sinh hoạt của con người đều có các quá trình đốt của nhiên liệu, đặc biệt trong giao thông vận tải đây là, nguồn ô nhiễm di động với lượng nhiên liệu sử dụng khá lớn, thành phần , nồng độ, tính chất nhiên liệu giống quá trình trong công nghiệp

- Chất ô nhiễm từ ngùôn đốt trong chủ yếu là động cơ ô tô thường gây ô nhiễm không khí một cách trực tiếp và nguy hiểm vì khói thải ngay trên mặt đất trong khu đông người ơ û các thành phố

- Chất ô nhiễm từ nguồn đốt ngoài chủ yếu là lò nung, lò nhiệt điện có công suất lớn thừơng nằm Xa khu dân cư và thải khói ở độ cao Ngoài ra ở các trung tâm nhiệt điện hiện đại đều được trang bị các hệ thống Xử lý bụi và khí độc hại (chủ yếu là SO2) trước khi thải vào khí quyển

II.4.2 Ô nhiễm không khí do các hoạt dộng công nghiệp

Trong sản Xuất công nghiệp do sử dụng nhiều loại dây chuyền công nghệ khác nhau, cùng với việc sử dụng nhiều nguồn nhiên liệu, hóa chất khác nhau nên dẩn đến các chất ô nhiễm không khí do các hoạt động sản Xuất công nghiệp gây ra rất đa

dạng và phức tạp thành phần, tính chất, nồng độ và mức độ độc hại khác nhau ( thành phần quan tâm là bụi và SO2)

Một số chất ô nhiễm trong các ngành công nghiệp cụ thể sau:

II.4.2.1 Ô nhiễm không khí trong luyện kim

Đặc trưng chất thải độc hại của các nhà máy luyện kim là :

• Rất nhiềi bụi, bụi thông thường có kích thước to 10 - 100µm, phát sinh trong công đoạn tuyển quặng, sàng lọc, đập nghiền quặng và các quá trình tương tự

• Bụi nhỏ và khói thoát ra từ lò cao, lò mactanh, lò nhiệt luyện, băng chuyền và nơi làm sạch mẫu đúc

• Các hóa chất độc hại SO2, NOX được sản sinh trong quá trình đốt cháy nhiên liệu

• Bụi và khí CO được sản sinh trong quá trình luyện gang

• Hơi và bụi rất độc hại như oXit đồng, thạch tín, thủy ngân… được sinh ra trong quá trình luyện đồng, kẽm và các kim loại màu khác

• Chất thải của các nhà máy luyện kim có đặc điểm là ở nhiệt độ cao, đạt tới 300 –

4000C, đôi khi 800oC Độ cao của ống khói đạt tới 80 – 200m và hơn nữa Mặc dù

do các ống khói cao, khí thải có nhiệt độ cao nên chất ô nhiễm từ nhà máy luyện kim được phân bố rất rộng, nhưng nhiều trường hợp nồng độ chất ô nhiễm ở môi trường không khí khu nhà máy luyện kim vẫn vượt quá giới hạn cho phép nhiều lần

• Ngoài những nguồn ô nhiễm kể trên, vùng công nghiệp luyện kim và khu dân cư lân cận còn bị ô nhiễm do rất nhiều nguồn ô nhiễm vô tổ chức như là các sân bãi để quặng, nguyên liệu, các vagông vận chuyển và các Xưởng đúc, các lò, băng chuyền …

• Luyện thép:

- Cán: tiếng ồn (> 110 dB)

- Lận (định hình): ồn

- Gia công: Khí do dầu DO

II 4.2.2 Các nhà máy sản Xuất hóa chất

Các nhà máy sản Xuất hóa chất gồm nhiều loại, sản Xuất ra nhiều loại sản phẩm khác nhau Do đó các chất thải ra cũng có tính chuyên môn riêng biệt, khác nhau và rất đa dạng Sau đây là một số loại công nghiệp hóa chất điển hình

a. Công nghiệp sản Xuấât aXit sunfuric (H2SO4)

AXit sunfuric H2SO4 có thể được sản Xuất tư lưu huỳnh đơn chất hoặc từ sunfua sắt – quặng pirit FeS2 Phản ứng Xảy ra như sau :

Từ lưu huỳnh :

S + O2 = SO2 (1) Từ quặng pirit :

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2 (2) Sunfua dioXit thu được từ quá trình nung đốt trên đây thường có hàm lượng khoảng 8 ÷ 44% được cho tiếp Xúc với chất Xúc tác ở nhiệt độ 450oC để oXit hóa

SO2 theo phản ứng :

b Công nghiệp sản Xuấât aXit nitric

Phương pháp điều chế aXit nitric được áp dụng phổ biến nhất là đốt có Xúc tác amoniac trong không khí Chất ô nhiễm phát thải vào khí quyển là khí thải có chứa nhiều NO2 với nồng độ thoát ra ở ống khói dao động trong khoảng 1500 ÷ 3000 ppm Công nghệ tiên tiến cho phép hạ nồng độ phát thải khí NO2 Xuống còn 300 ppm

c Công nghiệp sản Xuất phân bón

Sản Xuất phân supephotphat được tiến hành theo phương pháp cho aXit sunfuric tác dụng với photphat thiên nhiên Trong quặng luôn có thành phần flo (≈ 1%) Các hợp chất chứa flo phản ứng với H2SO4 và thải ra khí HF và SiF4 Lượng phát thải các khí độc hại nhiều nhất là ở công đoạn làm đông đặc bằng cách thổi không khí vào aXit photphoric Không khí thoát ra từ quá trình nầy có chứa khoảng 10g/m3 flo Sau khi lọc sạch khí thải nồng độ khí flo có thể giảm Xuống còn 0,2g/m3

II.4.2.3 Công nghiệp sản Xuất giấy

Chất ô nhiễm chủ yếu thoát ra từ công nghiệp sản Xuất giấy là khí SO2 , H2S và mùi hôi tối gây buồn nôn

Giấy là sản phẩm thu được bằng cách ép các lớp sợi Xenlulozơ Nguyên liệu làm giấy là gỗ Dăm gỗ được ngâm và nấu dưới áp suất cao trong Xút (NaOH) và natri sunfua (NaS) Kết quả thu được dung dịch bột giấy màu đen có chứa một lượng nhỏ các chất H2S và các hợp chất sunfua hữu cơ tạo ramùi hôi thối khó chịu

Ngoài ra khi hoàn nguyên dung dịch nấu bột giấy để tái sử dụng bằng cách cho bốc hơi, cặn bã được đốt trong các lò đặc biệt tạo thành tro natri sunfit Na2SO3 và natri cacbonat Na2CO3 Trong quá trình này thoát ra nhiều khí H2S và các chất metylmercaptan CH3HS, dimetylmercaptan (CH3)2S và dimetyldisunfua (CH3)2S2 có mùi rất khó chịu đặc trưng cho công nghiệp giấy Các công đoạn có thể ô nhiễm sau:

- Chặt : bụi, tiếng ồn

- Sàng : bụi

- Nấu : mùi hôi, dịch đen

- Nghiền : bụi

- Tẩy trắng : khí Cl2

- Se : lượng nhiệt độ bay ra

II.4.2.4 Công nghiệp vật liệu Xây dựng

a. Công nghiệp sản Xuất Xi măng

Chất ô nhiễm chủ yếu trong công nghiệp sản Xuất Xi măng là bụi Bụi thoát ra môi trường Xung quanh từ các công đoạn sau đây :

Vận chuyển và chứa kho các loại vật liệu đá vôi, đất sét, phụ gia Nếu thao tác với vật liệu ẩm (có phun nước trước), lượng bụi toả ra sẽ giảm thiểu đáng kể

Sấy và nung : toả nhiều bụi và khí SO2 có nguồn gốc từ nhiên liệu

Nghiền và trữ clinker : tỏa bụi

b. Xưởng làm gạch ngói và lò nung vôi

Với công nghệ đốt lò lạc hậu nên chất độc hại do chúng thải ra là càng lơn Chất thải chủ yếu là bụi, HF, CO2, … do quá trình đốt nhiên liệu than, củi

II.4.2.5 Chế biến dầu mỏ

Giai đoạn đầu của quá trình lọc dầu là chưng áp – phân ly dầu thô ra thành nhiều cấp tỉ trọng khác nhau – người ta gọi đó là quá trình cracking Một số sản phẩm thu được sau khi cracking có thể sử dụng ngay, các phần còn lại đòi hỏi phải chế biến tiếp

Khí thải vào khí quyển từ nhà máy lọc dầu chia làm 4 loại :

a) Hơi hydrocacbon rò rỉ từ các khe hở nắp đậy không kín của thiết bị, thùng chứa… b) Khí thải từ các lò nung, bếp đun, vòi đốt sử dụng trong quá trình chưng cất, trong đó có chứa SO2 do đốt các tạp chất có lưu huỳnh

c) Khí có chứa các hợp chất của lưu huỳnh như H2S và SO2 thoát ra từ các tầng của tháp chưng cất khi thải các hợp chất lưu huỳnh từ các phần cất được Ở nhiều nhà máy lọc dầu người ta tận dụng khí thải ở công đoạn này để sản Xuất lưu huỳnh hoặc điều chế aXit sunfuric

d) Bụi với thành phần cỡ hạt rất mịn thoát ra từ quá trình hoàn nguyên các chất Xúc tác Đây là chất ô nhiễm chủ yếu của nhà máy lọc dầu

II.4.2.6 Chế biến cao su

Quá trình chế biến :

Cao su → cán → định hình → sấy

Chất ô nhiễm chủ yếu trong chế biến cao su là : mùi hôi, NH3, nước thải

II.4.2.7 Công nghiệp sửa chữa tàu, Xà lan

Chất ô nhiễm chủ yếu trong công nghiệp sửa chữa là : bụi, hơi, dung môi sơn, tiếng ồn Vệ sinh môi trường, điều kiện làm việc của công nhân trong hầm tàu II.4.2.8 Xi mạ:

Phần tẩy rửa bề mặt và Xi mạ : (Sr, Ni, Cu, Zn ) hơi dung dịch bốc hơi, ô nhiễm chất thải rắn

II.4.2.9 Chế biến gổ:

- Xẻ: gây tiếng ồn

- Tinh chế: sấy → bụi

- Gia công thành phẩm: sinh bụi (bụi lớn, tinh, ), dăm bào (đa dạng, nhiều kích thước)

II.4.2.10 Dệt:

- Kéo sợi : bụi dạng sợi, ồn,

- Ống chỉ: tiếng ồn, bụi,

- Dệt: Tiếng ồn

- Đốt lông: ô nhiễm nhiệt

- Nhuộm, in bông : nước thải

II.4.2.11 Chế biến hạt điều:

- Ngâm: nước thải

- Chiên: khói thải (bụi), hợp chất phenol(ankyl phenol 80%); HC, hơi dầu chiên (mùi hôi)

II.4.2.12 Chế biến lương thực: mì ăn liền, gạo sấy, bún ăn liền

- Trộn phế liệu: bụi

- Chiên : Khí thải đốt dầu, hơi dầu chiên (mùi), ô nhiễm nhiệt

II.4.2.13 Chế biến sơn: Pha trộn dung môi

- Bột màu

- Nước: dung môi + bụi

II.4.3 Ô nhiễm không khí do bụi

Các phần tử chất rắn thể rời rạc có thể được tạo ra trong quá trình nghiền, ngưng kết và các phản ứng hóa học khác nhau Dưới 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 thứ vật chất mà người ta gọi là bụi

II.4.3.1 Định nghĩa

Bụi là một hệ thống gồm 2 pha : pha khí và pha rắn rời rạc – các hạt có kích thước nằm trong khoảng từ kích thước nguyên tử đến kích thước nhìn thấy được bằng mắt thường, có khả năng tồn tại ở dạng lơ lửng trong thời gian dài ngắn khác nhau

VD :

- Hơi, khói : 0,001µm - 10 µm

- Bụi bay : < 0,1µm

- Bụi lắng : > 10µm rơi có gia tốc dưới tác dụng của lực trọng trường

- Hạt (bụi hô hấp) : < 10µm dễ hít vào Nếu < 5µm vào tới phổi, < 5 < 10µm giữ lại mũi, khí quản

II.4.3.2 Phân loại bụi

Bụi được phân loại theo hai cách là : phân loại theo nguồn gốc và phân loại theo kích thước

a Phân loại theo nguồn gốc :

- Bụi hữu cơ do động đất, núi lửa

- Bụi thực vật ( bụi gỗ, phấn hoa, bông)

- Bụi động vật ( bụi len, lông động vật )

- Bụi nhân tạo (quặng, các loại khoáng sản, đất cát, bụi Xe)

b Phân loại theo kích thước :

- Bụi thô, cát bụi : gồm từ các hạt bụi chất rắn có kích thước hạt δ > 50µm

- Bụi : hạt chất rắn có kích thước nhỏ hơn bụi thô (5 ÷ 50 µm) được hình thành từ các quá trình cơ khí như nghiền, tán, đập…

- Khói : gồm các hạt vật chất có thể là rắn hoặc lỏng được tạo ra trong qúa trình đốt cháy nhiên liệu hoặc quá trình ngưng tụ có kích thước hạt δ = 0.1 ÷0.3µm Hạt bụi cỡ này có tính khuếch tán rất ổn định trong khí quyển

- Khói mịn : gồm những hạt chất rắn rất mịn, kích thước hạt δ < 0.1µm

- Sương : hạt chất lỏng kích thước 0.3<δ <0.5µm Loại hạt cỡ này ở một nồng độ đủ để làm giảm tầm nhìn thì được gọi là sương giá

c Phân loại theo tác hại của bụi

- Bụi nhiễm độc chung : bụi Pb, Hg, Benzen…

- Bụi gây dị ứng viêm mũi, lở loét : bụi bông, bụi gai, phân hóa học, tinh dầu gỗ…

- Bụi gây ung thư : bụi quặng, Cr, các chất phóng Xạ…

- Bụi gây Xơ hóa phổi : bụi thạch anh, quặng amean…

II.4.3.3 Tính chất của bụi

a Tính lắng ( tính phân tán )

- Bụi có kích thước δ > 10µm dưới tác dụng của trọng lực nó rơi Xuống đất

- ϕ% → bụi nhỏ → lớn → rơi Xuống

b Tính nhiễm điện của hạt bụi

Trong điện trường > 3000V : tính nhiễm điện rất cao : → ion (-) V (+)

c Tính cháy nổ

- [Bụi] nhỏ → tính cháy nổ kém

- [Bụi] lớn → tia lửa địên → nguy cơ cháy nổ cao

d Tính lắng do nhiệt

Ở nhiệt độ cao bụi lắng tốt hơn lạnh

Bảng 2.2 Tỉ lệ phần trăm của bụi theo kích thước

Bảng 2.3 Tỉ lệ lắng bụi cao lanh trên đường hô hấp

đường hô hấp

% lắng đọng ở phế

bào

1,6 71,7 46,5 25,9

Bảng 2.4 Tốc độ hút bụi ở điện thế 3000V

V đ ng

= h

L

II.4.3.4 Tác hại của bụi

a Đối với con người

Bụi gây tác hại cho con người trước hết là qua đường hô hấp gây nên các bệnh như :

- Viêm phế quản, viêm phổi, viêm mũi

- Bụi đá và bụi amiăng gây ra bệnh bụi phổi (bệnh nghề nghiệp)

Bụi còn tác động trực tiếp lên mắt và lên mặt da của cơ thể

Các chứng bệnh về mắt như : Làm giảm thị lực mắt, có thể làm tổn thương mắt, mù mắt

Các chứng bệnh về da như : dị ứng, ngứa trên da, mề đay…

Ngoài ra bụi cũng làm ảnh hưởng đến hệ tiêu hóa gây nên các bệnh như : Làm sâu răng, hỏng men răng, tổn thương niêm mạc dạ dày, loét dạ dày,

b. Đối với động vật

Bụi gây tác hại đối với động vật cũng như đối với con người Đối với các loài vật có tính nhạy cảm với môi trường bụi gây bệnh về đường hô hấp nặng hơn con người

c. Đối với thực vật

Bụi gây tác hại Xấu đối với thực vật như : làm cây chậm phát triển, làm giảm quá trình lục diệp hóa quang hợp của cây

d. Đối với bề mặt vật liệu

Bụi trong không khí có tác động Xấu lên bề mặt vật liệu như :

Vs

Vđ