GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

Giáo trình kỹ thuật sử lý khí thải
Bởi:
Phan Tuấn Triều

Giáo trình kỹ thuật sử lý khí thải
Bởi:
Phan Tuấn Triều
Phiên bản trực tuyến:
< >
Hoc lieu Mo Vietnam - Vietnam Open Educational Resources
Tài liệu này và sự biên tập nội dung có bản quyền thuộc về Phan Tuấn Triều. Tài liệu này tuân thủ giấy phép Creative
Commons Attribution 3.0 ( />Tài liệu được hiệu đính bởi: July 31, 2010
Ngày tạo PDF: July 31, 2010
Để biết thông tin về đóng góp cho các module có trong tài liệu này, xem tr. 168.
Nội dung
1 đặc điểm và cấu trúc của khí quyển . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2 thành phần không khí sạch – khô . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
3 ô nhiễm không khí . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
4 phân loại các chất ô nhiễm không khí . . . . . 7
5 tiêu chuẩn chất lượng không khí . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
6 lịch sử ô nhiễm không khí . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
7 nguồn gốc gây ô nhiễm không khí . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
8 ảnh hưởng của ô nhiễm không khí đối với con người 17
9 ảnh hưởng của ô nhiễm không khí đối với động thực vật . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
10 ảnh hưởng đối với tài sản . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
11 phú dưỡng nguồn nước và đất . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
12 ảnh hưởng toàn cầu của ô nhiễm không khí . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
13 các kỹ thuật giám sát . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
14 mục tiêu của đo đạc 33
15 các phương pháp đo đạc 35
16 tính toán tải lượng không khí . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

17 sự biến đổi của các chất trong khí quyển . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
18 phát tán khí thải vào khí quyển . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
19 các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát tán . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
20 phương trình phát tán ô nhiễm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
21 tính tải lượng ô nhiễm từ các nguồn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
22 kỹ thuật thu gom chất gây ô nhiễm tại nguồn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
23 đại cương về hệ thống thông gió . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
24 miệng hút và chuyển động không khí quanh miệng hút . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
25 đường ống dẫn không khí . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
26 tính toán khí động hệ thống hút 101
27 lọc bụi trong khí thải 105
28 khí độc trong khí thải . . . . 123
29 đo tiếng ồn và giới hạn cho phép . . . . . . . . . . . . . . . 143
30 các biện pháp giảm ô nhiễm tiếng ồn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
31 khái niệm và phân loại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
32 biểu đò đặc tính của quạt ly tâm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
33 làm việc của quạt trong mạng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
Attributions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .168
iv
Chương 1
đặc điểm và cấu trúc của khí quyển
1
ĐẶC ĐIỂM VÀ CẤU TRÚC CỦA KHÍ QUYỂN.
- Khí quyển là lớp không khí trên bề mặt trái đất, không có giới hạn.
- Khối lượng của khí quyển: 5 x 1015tấn, 99% khối lượng ở lớp dưới 30 km.
- Có khoảng 50 hợp chất hoá học .
- Dựa vào biến thiên nhiệt độ theo chiều cao → khí quyển được chia thành các tầng:
TẦNG ĐỐI LƯU (TROPOSPHERE)
- Từ 0 - 15 km, chiếm 70% khối lượng.
- Đặc trưng bằng sự giảm nhiệt độ theo chiều cao (6,4

0
C/km).
- Trên lớp đối lưu là lớp chuyển tiếp: nhiệt độ không đổi theo chiều cao (-55
0
C).
TẦNG BÌNH LƯU (STATOSPHERE)
- Từ 15 – 50km, tăng nhiệt độ từ -56 đến -2
0
C.
- Có hai điểm khác biệt chính là:
+ Nồng độ hơi nước tại tầng bình lưu thấp hơn tầng đối lưu từ 1000 đến 10.000 lần (khoảng 2-3 ppm).
+ Nồng độ ôzôn (10 ppm) cao hơn 1.000 lần so với ở mực nước biển.
TẦNG TRUNG GIAN (MESOSPHERE)
Từ 50 –85 km, nhiệt độ từ -2 đến – 92
0
C. Tầng này ngăn cách với tầng bình lưu bằng lớp tạm dừng,
nhiệt độ giảm theo chiều cao.
TẦNG NHIỆT (THERMOSPHERE)
Tầng này còn được gọi là tầng ion, ở độ cao từ 85 –100km, nhiệt độ từ –92 đến 1200
0
C.
TẦNG NGOÀI HAY TẦNG ĐIỆN LY (EXOSPHERE).
Tầng này bao quanh trái đất ở độ cao trên 800km. Nhiệt độ tầng này tăng nhanh tới khoảng 1700
0
C.
Tầng này có mặt các ion ôxy o+, heli he+, hydro h+.
1
This content is available online at < />1
2
CHƯƠNG 1. ĐẶC ĐIỂM VÀ CẤU TRÚC CỦA KHÍ QUYỂN

Chương 2
thành phần không khí sạch – khô
1
THAØNH PHAÀN KHO
ˆ
ANG KHÍ SA
¨
ICH – KHO
ˆ
A.
Thành phần không khí sạch khô
Figure 2.1
1
This content is available online at < />3
4
CHƯƠNG 2. THÀNH PHẦN KHÔNG KHÍ SẠCH – KHÔ
Chương 3
ô nhiễm không khí
1
Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ
Ý NGHĨA CỦA KHÔNG KHÍ
Nhu cầu không khí với con người
Figure 3.1
Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ
Sự ô nhiễm không khí
- Sự hiện diện trong khí quyển một hay nhiều chất ô nhiễm như bụi, khói, khí, chất bay hơi. . .làm thay
đổi thành phần không khí sạch có tác hại tới sức khỏe cộng đồng, có nguy cơ gây tác hại tới động thực vật,
vật liệu.
- Hoặc ơ nhiễm khơng khí l sự hiện diện trong khí quyển những chất không mong muốn ở nồng độ có thể
tạo ra các ảnh hưởng có hại. Những chất không mong muốn này có thể gây tác hại tới sức khỏe con người,

động thực vật, tài sản và có thể gây ra các mùi khó chịu. . .
Chất ơ nhiễm
- Bn cạnh cc thành phần chính của không khí, bất kỳ một chất nào ở dạng rắn, lỏng, khí được thải vào
không khí với nồng độ vừa đủ gây ảnh hưởng tới sức khỏe con người, gây ảnh hưởng xấu đến sự sinh trưởng,
phát triển của động, thực vật, phá hủy vật liệu, làm giảm cảnh quang môi trường được gọi là chất ô nhiễm.
1
This content is available online at < />5
6
CHƯƠNG 3. Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ
- Chất ô nhiễm không khí bao gồm bụi, khói, sương mù, khói thuốc lá, hơi nước, khí đốt và nhiều hợp
chất của chúng. Sự hiện diện trong khí quyển một hay nhiều chất ô nhiễm như bụi, khói, khí,chất bay hơi. . .
làm thay đổi thành phần không khí sạch có tác hại tới sức khỏe cộng đồng, có nguy cơ gây tác hại tới động
thực vật, vật liệu.
QUÁ TRÌNH Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ.
NGUỒN THẢI → CHẤT Ô NHIỄM → VÀO KHÍ QUYỂN → NGUỒN TIẾP NHẬN
- Nguồn gây ô nhiễm gồm các nguồn di động (tàu thuyền, ô tô, xe gắn máy, máy bay) và cố định (ống
khói nhà máy, lò đốt chất thải) thải ra các chất ô nhiễm.
- Khí quyển là môi trường trung gian để vận chuyển, pha loãng, chuyển hóa chất ô nhiễm.
- Nguồn tiếp nhận chất ô nhiễm là con người, động thực vật, vật liệu.
Chương 4
phân loại các chất ô nhiễm không khí
1
PH
ˆ
AN LOẠI CÁC CHẤT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ
THEO NGUỒN GỐC PHÁT SINH – ĐỘC TÍNH
Phân loại các chất gây ô nhiễm không khí
Figure 4.1
DỰA VÀO TRẠNG THÁI VẬT LÝ
- Dựa vào trạng thái vật lý các chất ô nhiễm được chia thành 3 nhóm:

+ Dạng khí: SO
2
, NO, H
2
S, NH
3
, CO, NO
2
, SO
3
.
+ Dạng hơi (lỏng) như hơi dung môi hữu cơ, hơi axit.
+ Dạng rắn: các hạt như bụi, khói, thường có kích thước từ 0,1 đến 100 µm.
Ngoài ra còn phải kể tới:
- Ô nhiễm vật lý: nhiệt độ, độ ồn, rung, ánh sáng, độ ẩm, tốc độ gió , ô nhiễm chất phóng xạ.
- Vi sinh vật: vi trùng, vi rút, nấm mốc. . .
1
This content is available online at < />7
8
CHƯƠNG 4. PHÂN LOẠI CÁC CHẤT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ
CÁCH BIỂU THỊ NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT ÔNKK
µg/m
3
; mg/l; mg/m
3
, g/m
3
; ppm(phần triệu thể tích); ppb, % (V).
- Quan hệ giữa ppm và mg/m
3

Ở 25
0
C và 1 atm (1,0133 bars)
mg/m
3
= ppm x (M /24.45)
Ở 0
0
C và 1 atm (1,0133 bars)
mg/m
3
= ppm x (M /22.4)
M là trọng lượng phân tử của chất khí.
- Hiệu chỉnh nồng độ các chất trong khí thải
- Nồng độ chuẩn theo ôxy
P
n
= P
đođược
x (21 – n)/(21 – y)
trong đó : P
n
= nồng độ đã hiệu chuẩn theo n% O
2
(n = 3,5,7,9,11. . .)
y = nồng độ O
2
đo được trong khí thải
- Nồng độ chuẩn theo 12% CO
2

p
12
= pm x 12/[CO
2
]
m
P
12
= nồng độ chất ô nhiễm ở 12% CO
2
P
m
= nồng độ đo được trong điều kiện lấy mẫu
[CO
2
]
m
= CO
2
đo được khi thu mẫu.
Chương 5
tiêu chuẩn chất lượng không khí
1
TIÊU CHUẨN CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ
Figure 5.1
Tiêu Chuẩn Của Bộ Y Tế, Ap Dụng Cho Môi Trường Làm Việc - Tiêu Chuẩn Chất Lượng Môi Trường
Không Khí Trong Khu Vực Sản Xuất (Số 3733/2002/Qđ-Byt)
1
This content is available online at < />9
10

CHƯƠNG 5. TIÊU CHUẨN CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ
Chương 6
lịch sử ô nhiễm không khí
1
LỊCH SỬ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ
1
This content is available online at < />11
12
CHƯƠNG 6. LỊCH SỬ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ
Figure 6.1
Chương 7
nguồn gốc gây ô nhiễm không khí
1
NGUỒN GỐC G
ˆ
AY Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ
CĂN CỨ VÀO NGUỒN PHÁT SINH
NGUỒN TỰ NHIÊN
- Ô nhiễm do hoạt động của núi lửa: hoạt động của núi lửa phun ra một lượng khổng lồ các chất ô nhiễm
như tro bụi, khí SOx NOx, có tác hại nặng nề và lâu dài tới môi trường.
- Ô nhiễm do cháy rừng: cháy rừng do các nguyên nhân tự nhiện cũng như các hoạt động thiếu ý thức
của con người, chất ô nhiễm như khói, bụi, khí SOx NOx, CO, THC.
- Ô nhiễm do bão cát: hiện tượng bão cát thường xảy ra ở những vùng đất trơ và khô không có lớp phủ
thực vật ngoài việc gây ra ô nhiễm bụi, nó còn làm giảm tầm nhìn.
- Ô nhiễm do đại dương: Do quá trình bốc hơi nước biển co kéo theo một lượng muối (chủ yếu là NaCl)
bị gió đưa vào đất liền. không khí có nồng độ muối cao sẽ có tác hại tới vật liệu kim loại.
- Ô nhiễm do phân hủy các chất hữu cơ trong tự nhiên: Do quá trình lên men các chất hữu cơ khu vực bãi
rác, đầm lầy sẽ tạo ra các khí như metan (CH
4
), các hợp chất gây mùi hôi thối như hợp chất nitơ (ammoniac

– NH
3
), hợp chất lưu huỳnh ( hydrosunfua – H
2
S, mecaptan) và thậm chí có cả các vi sinh vật.
CÁC NGUỒN NH
ˆ
AN TẠO
Nguồn ô nhiễm do hoạt động của con người tạo nên bao gồm:
1. Ô nhiễm do sản xuất công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp: ví dụ các nhà máy sản xuất hóa chất, sản
xuất giấy, luyện kim loại, nhà máy nhiệt điện (sử dụng các nhiên liệu than, dầu . . .).
2. Hoạt động nông nghiệp: sử dụng phân bón, phun thuốc trừ sâu diệt cỏ.
3. Dịch vụ thương mại: chợ buôn bán.
4. Sinh hoạt: nấu nướng phục vụ sinh hoạt hàng này của con người (gia đình, công sở. . .).
5. Vui chơi, giải trí: khu du lịch, sân bóng . . . Các nguồn trên có thể coi là các nguồn cố định.
Tùy vào các nguồn gây ô nhiễm mà trong quá trình hoạt động thải vào môi trường các tác nhân ô nhiễm
không khí khác nhau về thành phần cũng như khối lượng.
DỰA VÀO TÍNH CHẤT HOẠT ĐỘNG
Dựa vào tính chất hoạt động có thể chia thành 4 nhóm chính:
- Ô nhiễm do quá trình hoạt động sản xuất : công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, nông nghiệp.
- Ô nhiễm do giao thông : khí thải xe cộ, tàu thuyền, máy bay
- Ô nhiễm do sinh hoạt: do đốt nhiên liệu phục vụ sinh hoạt, phục vụ vui chơi giải trí.
- Ô nhiễm do quá trình tự nhiên: bão, núi lửa, do sự phân hủy tự nhiên các chất hữu cơ gây mùi hôi
thối bụi phấn hoa.
DỰA VÀO ĐẶC TÍNH HÌNH HỌC
1
This content is available online at < />13
14
CHƯƠNG 7. NGUỒN GỐC GÂY Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ
- Điểm ô nhiễm : ống khói nhà máy.

- Đường ô nhiễm: đường giao thông.
- Vùng ô nhiễm: khu công nghiệp, khu tập trung các cơ sở sản xuất.
DỰA VÀO TÍNH CHẤT KHUẾCH TÁN
- Nguồn thải thấp: gồm nguồn mặt, nguồn đường, nguồn điểm (ống khói nằm dưới vùng bóng rợp khí
động).
- Nguồn thải cao: ống khói nằm trên vùng bóng rợp khí động.
Các nguồn thải ra các chất ô nhiễm đặc trưng
15
Figure 7.1
16
CHƯƠNG 7. NGUỒN GỐC GÂY Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ
Chương 8
ảnh hưởng của ô nhiễm không khí đối
với con người
1
ẢNH HƯỞNG CỦA Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ
TỔNG QUAN
Ô nhiễm không khí và tác hại của nó đã trở thành vấn đề bức xúc của nhân loại.
Hằng năm có khoảng 20 tỉ tấn CO
2
+ 1,53 triệu tấn SiO
2
+ Hơn 1 triệu tấn Niken + 700 triệu tấn bụi
+ 1,5 triệu tấn Asen + 900 tấn coban + 600.000 tấn Kẽm (Zn), hơi Thuỷ ngân (Hg), hơi Chì (Pb) và các
chất độc hại khác. Làm tăng đột biến các chất như CO
2
, NO
X
, SO
3

. . .
Các chất ô nhiễm phát xuất từ nhiều nguồn khác khau; ô nhiễm không khí rất khó phân tích vì chất ô
nhiễm thay đổi nhiều do điều kiện thời tiết và địa hình; nhiều chất còn phản ứng với nhau tạo ra chất mới
rất độc.
=> ảnh hưởng đến môi trường đa dạng và phong phú.
ẢNH HƯỞNG CỦA Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ ĐỐI VỚI CON NGƯỜI
1
This content is available online at < />17
18
CHƯƠNG 8. ẢNH HƯỞNG CỦA Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ ĐỐI VỚI CON
NGƯỜI
Figure 8.1
Figure 8.2
TÁC HẠI CỦA BỤI
- Thnh phần hĩa học, thời gian tiếp xc l cc yếu tố ảnh hýởng đến các cơ quan nội tạng.
- Mức độ bụi trong bộ máy hô hấp phụ thuộc vào kích thước, hình dạng, mật độ hạt bụi và cá nhân từng
người.
- Bụi vào phổi gây kích thích cơ học, xơ hóa phổi dẫn đến các bệnh về hô hấp như khó thở, ho và khạc
đờm, ho ra máu, đau ngực
- TCVN 2005 qui định bụi tổng cộng trong không khí xung quanh 0,5 mg/m
3
.
- Bụi đất đá không gây ra các phản ứng phụ: tính tr, khơng cĩ tính gy độc. Kích thước lớn (bụi thô),
nặng, ít có khả năng đi vào phế nang phổi, ít ảnh hưởng đến sức khỏe.
19
- Bụi than: thành phần chủ yếu là hydrocacbon đa vịng (VD: 3,4-benzenpyrene), có độc tính cao, có khả
năng gây ung thư, phần lớn bụi than có kích thước lớn hơn 5 micromet bị các dịch nhầy ở các tuyến phế
quản và các lông giữ lại. Chỉ có các hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 5 µm vào được phế nang.
TÁC HẠI CỦA SO 2 V NO X
- SO

2
, NO
X
là chất kích thích, khi tiếp xúc với niêm mạc ẩm ướt tạo thành axít (HNO
3
, H
2
SO
3
, H
2
SO
4
).
Các chất khí trên vào cơ thể qua đường hô hấp hoặc hịa tan vo nước bọt rồi vào đường tiêu hoá, sau đó
phân tán vào máu tuần hoàn.
- Kết hợp với bụi => bụi lơ lửng có tính axít, kích thước < 2-3µm sẽ vào tới phế nang, bị đại thực bào
phá hủy hoặc đưa đến hệ thống bạch huyết.
- SO
2
nhiễm độc qua da làm giảm dự trữ kiềm trong máu, đào thải amoniac ra nước tiểu và kiềm ra
nước bọt.
- Độc tính chung của SO
2
thể hiện ở rối loạn chuyển hóa protein và đường, thiếu vitamin B và C, ức chế
enzym oxydaza.
- Giới hạn pht hiện thấy bằng mũi SO
2
từ 8 - 13 mg/m
3

.
- Giới hạn gây độc tính của SO
2
l 20 - 30 mg/m
3
, giới hạn gy kích thích hơ hấp, ho l 50mg/m
3
.
- Giới hạn gây nguy hiểm sau khi hít thở 30 - 60 phút là từ 130 đến 260mg/m
3
- Giới hạn gy tử vong nhanh (30’ – 1h) l 1.000-1.300mg/m
3
.
- Tiêu chuẩn cho phép của Bộ Y Tế Việt Nam đối với SO
2
, SO
3
, NO
2
týng ứng l 0,5; 0,3 v 0,085 mg/m
3
(nồng độ tối đa 1 lần nhiễm).
TÁC HẠI CỦA HF
- HF sinh ra do qu trình sản xuất hĩa chất (HF) v l một tc nhn ơ nhiễm quan trọng khi nung gạch ngĩi,
gốm sứ.
- Khơng khí bị ơ nhiễm bởi HF v cc hợp chất fluorua gy ảnh hýởng trực tiếp đến đời sống sinh vật và
sức khoẻ của người. Các hợp chất fluorua gây ra bệnh fluorosis trên hệ xương và răng.
TÁC HẠI CỦA CO
- Ôxít cacbon (CO) kết hợp với hemoglobin (Hb) trong máu thành hợp chất bền vững là cacboxy
hemoglobin (HbCO) làm cho máu giảm khả năng vận chuyển ôxy dẫn đến thiếu ôxy trong máu rồi thiếu

ôxy ở các tổ chức.
- Mối liên quan giữa nồng độ CO và triệu chứng nhiễm độc tóm tắt dưới đây: