Bài giảng Công nghệ môi trường - Chương 2 Công nghệ môi trường không khí

Khí thoát ra từ các hoạt động của núi lửa, cháy rừng tự nhiên, động đất, bụi tạo thành do bão cát, mùi từ các quá trình phân hủy tự nhiên của chất hữu cơ, v.vLà các nguồn gây ô nhiễm do

CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍNỘI DUNG CHÍNH:

2.1 Ô nhiễm môi trường không khí và tác động

2.2 Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí

2.3 Ô nhiễm không khí trong nhà

2.4 Ô nhiễm tiếng ồn

2.5 Ô nhiễm nhiệt

NỘI DUNG CHÍNH:

2.1.1 Khái quát về khí quyển

2.1.2 Nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí

2.1.3 Các chất gây ô nhiễm không khí

2.1.4 Ảnh hưởng của ô nhiễm không khí

2.1.5 Các vấn đề không khí mang tính toàn cầu

- Chiếm 75% khối lượng không khí trong khí quyển

- Nơi diễn ra các hiện tượng thời tiết, khí tượng, không khí xáo trộn mạnh mẽ

- Cao độ: từ mặt biển tới độ cao 8km (ở vùng cực) và 17km (vùng xích đạo)

- Thành phần không khí khô: N2 (78%), O2 (21%), Ar (< 1%),

CO2 (0,036%) và một số khí các có hàm lượng vết

- Hàm lượng hơi nước: 0,01 – 5%

- Áp suất và nhiệt độ giảm dần theo độ cao

— TẦNG BÌNH LƯU: (Stratosphere)

- Trải dài từ độ cao 17km – 48km

- Không khí ít xáo trộn, loãng hơn nhiều so với tầng đối lưu

- Thành phần: tương tự như đối lưu, nhưng hàm lượng O3 cao hơn

ở tầng đối lưu gấp 1000 lần

- Hàm lượng hơi nước: bằng 1/1000 ở tầng đối lưu

- Hấp thu 95% lượng tia UV gây hại:

O3 + UV → O2 + O

O2 + O → O3

- Áp suất giảm dần, nhiệt độ tăng dần theo độ cao

Khí thoát ra từ các hoạt động của núi lửa, cháy rừng tự nhiên, động đất, bụi tạo thành do bão cát, mùi từ các quá trình phân hủy tự nhiên của chất hữu cơ, v.v

Là các nguồn gây ô nhiễm do con người tạo nên như: khói thải

từ câc nhà máy, xí nghiệp, khói xe, khói bếp, bụi từ các công trình xây dựng, tiếng ồn giao thông, v.v

— PHÂN LOẠI NGUỒN Ô NHIỄM NHÂN TẠO:

Theo nguồn gốc phát sinh:

- Nguồn gây ô nhiễm do công nghiệp: ống khói nhà máy, quá trình bay hơi dung môi, hơi axít trong sản xuất H2SO4 v.v

- Nguồn gây ô nhiễm do giao thông: ống xả của xe cộ, máy bay, tàu hoả, bụi và tiếng ồn giao thông, v.v

- Nguồn gây ô nhiễm do nông nghiệp: quá trình phu thuốc trừ sâu, quá trình phân huỷ chất thải nông nghiệp

- Nguồn ô nhiễm do sinh hoạt: các quá trình dùng dầu, than, củi để đun nấu, thắp sáng, v.v

— PHÂN LOẠI NGUỒN Ô NHIỄM NHÂN TẠO:

2.1.3 CHẤT GÂY Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

- Phát sinh từ quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch (than đá, dầu mỏ) Trong khí thải nhiệt độ cao, phần lớn NOx tồn tại ở dạng NO

- Ra ngoài không khí: NO + 1/2O2 = NO2

- Tác hại: gây mưa acid: NOx + H2O → 2HNO3

2.1.3 CHẤT GÂY Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

+ Đối với nông nghiệp: giảm năng suất quang hợp dẫn tới giảm năng suất cây trồng

2.1.3 CHẤT GÂY Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

— HF và SiF

- Phát sinh từ nhà máy tinh chế quặng nhôm, xưởng sản xuất gốm sứ, nhà máy phân lân, các nhà máy sản xuất freon và nhựa fluoride

- Tác hại: Gây hại cho thực vật

2.1.3 CHẤT GÂY Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

- Bao gồm: NH3 , H2S , methylmercaptan, diamin, v.v

- Nguồn phát sinh: trang trại chăn nuôi, trạm xử lý bùn thải, các nhà máy thực phẩm, thuộc da, giấy và hóa chất

- Tác hại: Gây khó chịu cho con người, một số chất có thể gây ngộ độc nếu ở nồng độ cao

— CFCs (freon)

- Nguồn phát sinh: hệ thống làm lạnh, bình xịt mỹ phẩm, chất tạo bọt dùng trong công nghiệp

- Tác hại: Gây phá hủy tầng ozone

KHÔNG KHÍ

— TỚI HOẠT ĐỘNG SẢN XUẤT VÀ ĐỜI SỐNG:

- Giảm năng suất nông nghiệp, công nghiệp

- Suy giảm chất lượng sản phẩm

- Giảm tuổi thọ công trình

- Cản trở giao thông

CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC

1 Sự gia tăng hiệu ứng nhà kính

2 Sự phá hủy tầng ozone

3 Mưa acid

HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH

BẢN CHẤT CỦA HƯNK:

- Các khí gây hiệu ứng nhà kính: CO2 , CH4, H2O, O3, N2O, CFCs Các khí này tồn tại trong tầng đối lưu của khí quyển

- Tính chất: + Cho ánh sáng nhìn thấy (visible) đi qua

+ Hấp thụ tia hồng ngoại (IR – infra-red – tia nhiệt)

- Ban ngày, bức xạ mặt trời chiếu xuống trái đất là ánh sáng nhìn thấy Ánh sáng này đi qua lớp khí nhà kính trong khí quyển và tới mặt đất Trái đất hấp thụ bức xạ mặt trời nên nhiệt độ tăng

BẢN CHẤT CỦA HƯNK:

- Ban đêm, nhiệt độ lớp không khí bao quanh trái đất giảm nhanh → nhiệt độ trái đất cao hơn nhiệt độ không khí → trái đất bức xạ nhiệt (phát ra các tia hồng ngoại) Các tia hồng ngoại này một phần phát tán ra ngoài khí quyển, một phần gặp các phân tử khí nhà kính bị giữ lại Nhờ đó, một phần nhiệt lượng hấp thu từ mặt trời được giữ lại trái đất

- Nhờ HƯNK mà nhiệt độ trung bình của trái đất được duy trì ở mức +15OC Nếu không có HƯNK thì nhiệt độ trung bình của trái đất ở vào khoảng – 18OC, không thích hợp cho con người và các sinh vật phát triển

— SỰ GIA TĂNG HƯNK:

Con người phát thải ngày càng nhiều các khí nhà kính vào trong môi trường, đặc biệt là CO2 → nồng độ các khí nhà kính trong tầng đối lưu tăng → lượng tia nhiệt phát ra từ trái đất bị lớp khí nhà

kính hấp thụ tăng → tăng lượng nhiệt bị giữ lại trái đất → tăng

nhiệt độ của trái đất

HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH

HƯNK gia tăng làm trái đất nóng lên, dẫn đến các hậu quả sau:

+ Băng tan ở 2 cực tan → gây lụt lội → nhiều người dân sẽ mất nhà ở, diện tích cach tác thu hẹp

+ Tốc độ bốc thoát hơi nước tăng → Gia tăng hạn hán, lũ lụt, thiên tai

+ Nhiệt độ và độ ẩm không khí tăng → Các vi sinh vật gây bệnh phát triển → gia tăng bệnh tật cho con người

+ Tuyệt chủng một số loài nhạy cảm với sự biến đổi nhiệt độv.v

— TÁC DỤNG BẢO VỆ CỦA TẦNG OZONE

- Ánh sáng mặt trời chiếu xuống trái đất có chứa các tia tử

ngoại (UV – ultra violet) gây hại cho con người

- Thành phần chủ yếu của tầng bình lưu là O3, có tác dụng bảo

vệ trái đất khỏi tác hại của tia cực tím nhờ các phản ứng sau:

O3 + UV → O2 + O

O2 + O → O3

— Các chất khí gây phá huỷ tầng ozone: CFCs

(Chlorofluorocarbons: CCl4, CFCl3, CF2Cl2, CF3Cl )

— Cơ chế phá huỷ tầng Ozone:

- Khí CFCs bền, nhẹ → khi được thải ra ngoài môi trường có thể lên tới tầng bình lưu:

O3 + UV → O2 + O●CFCl3 + UV → CFCl2 + Cl●

Cl● + O3 → ClO● + O2ClO● + O● → Cl● + O2

— Nhờ phản ứng dây chuyền mà 1 nguyên tử Clo tự do có thể phân huỷ hàng ngàn phân tử O3 → tầng O3 bị phá huỷ

HẬU QUẢ PHÁ HUỶ TẦNG OZONE

- Tầng ozone bị phá huỷ → tia UV xâm nhập tới trái đất, gây ra các hậu quả sau:

+ Gây bệnh cho con người (bệnh mắt, bệnh ung thư da)+ Gây phá huỷ mùa màng

+ Tiêu diệt các vi sinh vật có ích

+ Gây giảm tuổi thọ của các vật liệu

v.v

QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH MƯA ACID

- Các chất gây mưa axit: SOx, NOx, HCl, muối axit của amoni

- Các khí axit được phát thải ra môi trường không khí → hoá hợp với hơi nước tạo thành các axit → gây mưa axit

HCl + H2O → axit HCl

SO2 + H2O → H2SO3

SO3 + H2O → H2SO4

NOx + H2O → HNO3

- Phá huỷ mùa màng, rừng cây, ảnh hưởng nghiêm trọng đến các hệ sinh thái

- Ảnh hưởng tới sức khoẻ của con người

- Làm chua hoá nguồn nước, chua hoá đất

- Ảnh hưởng tới chất lượng nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp

- Phá huỷ các công trình xây dựng

v.v

Giảm

lượng

chất thải

Xử lý khí thải

Thải bỏ khí thải

= xử lý bụi + xử lý khí

ô nhiễm)

(Tính toán phát tán khí thải)

lắng theo phương chuyển động ngang Dưới tác dụng của trọng lực, bụi được lắng xuống đáy thiết bị Khí sạch ra ngoài theo cửa ra

— NGUYÊN LÝ: Trong thiết bị lắng có bố trí các tấm chắn trên đường chuyển động của dòng khí Dưới tác dụng của lực quán tính, các hạt bụi nặng khi va đập vào tấm chắn bị giữ lại và rơi xuống đáy thiết bị Khí sạch nhẹ nên chuyển động vòng qua tấm chắn và ra ngoài

Dòng khí chuyển

động xoáy trôn ốc

trong thiết bị cyclone

Dưới tác dụng của lực

ly tâm, hạt bụi văng

ra khỏi quỹ đạo, đập

kích thước khe hở của

vật liệu lọc bị giữ lại ở

thành ống lọc Khí sạch

ra ngoài Định kỳ bụi

được rũ xuống hộp thu

bụi nằm dưới đáy thiết

bị.

Dòng khí chứa bụi

đi vào thiết bị theo

phương từ dưới lên

Nước (hoặc dung

dịch kiềm) được

tưới từ trên xuống

Bụi bị cuốn theo

dương Hạt bụi sau khi

được tích điện âm sẽ bị

hút vào điện cực lắng

dưới tác dụng của lực

tĩnh điện.

XỬ LÝ NOx

- Trong dòng khí thải trước khi phát tán ra môi trường,

mặt của chất xúc tác:

- Hiệu suất xử lý đạt 80 – 90%

PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ:

- Nguyên lý: cho dòng khí thải tiếp xúc với một dung

dịch chứa chất hấp thụ thích hợp Khí độc sẽ bị giữ lại trong dung dịch nhờ các phản ứng hóa học với hóa chất trong dung dịch.

- Phương pháp này dùng để xử lý khí độc mang tính acid như HF, HCl

XỬ LÝ CÁC KHÍ ĐỘC

PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ:

- Nguyên lý: cho dòng khí thải tiếp xúc với chất hấp phụ (than hoạt tính, silicagen, v.v), khí độc sẽ được giữ lại trên bề mặt chất hấp phụ.

- Phương pháp này dùng để xử lý các khí độc hữu cơ

- Hấp phụ khí gây mùi hôi bằng than hoạt tính

- Sử dụng ở quy mô nhỏ, thường dùng để khử mùi trong nhà

PHƯƠNG PHÁP ĐỐT:

- Đốt cháy hoàn toàn khí gây mùi hôi

- Sử dụng khi lưu lượng khí gây mùi hôi lớn

XỬ LÝ BẰNG OZONE:

- Dùng O3 oxy hóa các khí gây mùi hôi

- Sử dụng trong quy mô nhỏ: nhà vệ sinh, các cơ sở giết mổ gia súc quy mô nhỏ

XỬ LÝ SINH HỌC:

Oxy hóa chất khí gây mùi dưới tác dụng của vi sinh vật hiếu khí:

+ Phun dung dịch chứa các chế phẩm vi sinh vào môi trường có mùi hôi Thường dùng cho các bãi rác, trại chăn nuôi, cơ sở giết mổ

+ Hấp thụ khí gây mùi hôi vào nước Sau đó xử lý nước chứa khí gây mùi hôi bằng phương pháp oxy hoá sinh học Dùng trong

trường hợp dòng khí gây mùi hôi có lưu lượng lớn

+ Hấp phụ khí gây mùi hôi lên bề mặt chất rắn (thường dùng phân compost) Sau đó xử lý chất rắn này bằng phương pháp oxy hoá sinh học Dùng trong các nhà máy chế biến rác

NGUỒN GÂY Ô NHIỄM:

- Vòi tắm nước nóng: cloroform → ung thư

- Bình xịt côn trùng: thuốc trừ sâu → ung thư

- Gạch lát sàn: amiăng → ung thư phổi

- Sơn dầu: methylen chloride → ảnh hưởng hệ thần kinh

- Khói thuốc lá → ung thư phổi, bệnh tim

- Bếp than, bếp gas: CO → đau đầu, chóng mặt

- Bếp than, bếp gas: NOx → đau đầu, kích thích hệ hô hấp

- Nệm, gối, thảm: nấm mốc, vi khuẩn gây bệnh

- Vật nuôi: lông, vi khuẩn gây bệnh

NỘI DUNG CHÍNH:

2.4.1 Các nguồn gây ô nhiễm tiếng ồn

2.4.2 Tác hại của ô nhiễm tiếng ồn

2.4.3 Kiểm soát ô nhiễm tiếng ồn

- Tiếng ồn từ thi công xây dựng

- Tiếng ồn do giao thông

- Tiếng ồn công nghiệp

- Tiếng ồn trong nhà

- Ảnh hưởng thính giác – bệnh điếc nghề nghiệp của công nhân làm việc thường xuyên ở môi trường gây ồn

- Ảnh hưởng hệ thần kinh: mệt mỏi, đau đầu, chóng mặt

- Ảnh hưởng hệ tiêu hoá: ngăn cản khả năng tiết dịch vị và co bóp của dạ dày → lâu ngày gây loét dạ dày

- Giảm năng suất lao động

- Giảm khả năng tập trung

- Dễ gây tai nạn lao động

QUY HOẠCH MẶT BẰNG

Quy hoạch đô thị:

- Quy hoạch đường giao thông hợp lý, tránh ách tắc giao thông

- Không xây dựng đường cao tốc đi qua khu dân cư

- Trồng cây xanh 2 bên đường, ở dải phân cách và vòng xoay giao

thông để hút ồn

- Bố trí khu dân cư cách xa các nút giao thông lớn Xung quanh khu dân cư có hành lang cây xanh hút ồn

QUY HOẠCH MẶT BẰNG

Quy hoạch khu công nghiệp:

- Khu công nghiệp đặt ở cuối hướng gió chính so với khu dân cư

- Xung quanh khu nghiệp có hành lang cây xanh

- Các cụm công nghiệp gây ồn nhiều (cơ khí chế tạo, sản xuất vật liệu xây dựng, v.v.) nên đặt ở cuối hướng gió chính trong KCN

- Giữa các cụm công nghiệp và xung quanh các nhà máy, xí nghiệp,

2 bên đường giao thông có trồng cây xanh

GIẢM TIẾNG ỒN TẠI NGUỒN PHÁT SINH

- Hiện đại hoá thiết bị và hoàn thiện công nghệ

- Thiết kế, chế tạo các bộ phận giảm âm cho máy móc

- Kiểm soát chấn động, gia cố bệ đỡ máy móc

- Thực hiện đúng quy trình vận hành và bảo dưỡng máy móc thiết bị thường xuyên

- Bố trí thời gian làm việc hợp lý cho các công đoạn gây ồn (tránh vào buổi tối, lúc có nhiều công nhân làm việc, v.v.)

GIẢM TIẾNG ỒN TRÊN ĐƯỜNG LAN TRUYỀN

• Sử dụng các vật liệu và kết cấu cách âm: tường, sàn cách âm

→ thường dùng trong các nhà hát, vũ trường, quán karaoke

• Sử dụng các vật liệu và kết cấu hút âm: vật liệu xốp hút âm, tấm dao động hút âm, hộp tiêu âm, v.v → thường dùng để hút

âm các khu vực gây ồn lớn (VD: các xưởng chế tạo máy móc)

NGUỒN GÂY Ô NHIỄM NHIỆT:

- Nhiệt sinh ra từ quá trình đốt cháy các loại nhiên liệu: dầu, than đá, củi, trấu, khí đốt (gas), v.v.

- Nhiệt sinh ra từ các quá trình công nghệ sản xuất như: lò nấu bột giấy, thiết bị sấy, thiết bị truyền nhiệt, thiết bị phản ứng, hệ thống đèn chiếu sáng, v.v.

- Nhiệt thải của hệ thống máy điều hoà không khí trong các khu vực văn phòng

- Nhiệt từ bức xạ mặt trời.

- Ô nhiễm nhiệt thường xảy ra ở các khu đô thị, khu công nghiệp.

TÁC HẠI CỦA Ô NHIỄM NHIỆT:

- Giảm sức đề kháng

- Tăng khả năng nhiễm bệnh

- Giảm năng suất lao động

KIỂM SOÁT Ô NHIỄM NHIỆT:

- Cách ly nguồn nhiệt (vật liệu bảo ôn), làm mát máy móc,

thông gió tốt

- Sử dụng cây xanh, hệ thống hồ nhân tạo để điều hoà vi khí hậu