Kiểm soát ô nhiễm không khí đối với một số nguồn thải công nghiệp đặc trưng ở việt nam phần 1

Đ I H C QU C GIA TP H CHệ MINH
VI N MỌI TR
NG VÀ TÀI NGUYểN
PGS.TS. NGUY N ĐINH TU N (Chủ biên)
Th S. NGUY N THANH HỐNG

KI M SOỄT Ọ NHI M KHỌNG KHệ

NHÀ XU T B N Đ I H C QU C GIA TP H
2007

CHệ MINH


L I NịI Đ U
Ơ nhi m khơng khí là m t v n đ mơi tr ng nóng b ng t i h u h t các đô th trên
th gi i hi n nay. Vi t nam là m t n c đang phát tri n v i t c đ ắnóngẰ, vì v y các v n
đ mơi tr ng, trong đó có mơi tr ng khơng khí đang tr nên b c xúc. Khí th i t các
ho t đ ng công nghi p, giao thông v n t i, th ng m i, d ch v và sinh ho t c a con
ng i đƣ xu t hi n ho c gia tăng n ng đ các ch t đ c h i có trong mơi tr ng khơng khí
làm nh h ng t i s c kh e con ng i, đ ng, th c v t, góp ph n lƠm h h i tài s n trên
bình di n tồn c u, khí th i t các ho t đ ng nói trên còn gây nên nh ng v n đ l n trên
bình di n tồn c u nh m a axit, s suy gi m t ng ơzơn, s nóng lên c a trái đ t... Vì v y
vi c ki m sốt ơ nhi m khơng khí là vơ cùng c n thi t và c p bách.
Giáo trình ki m sốt ơ nhi m khơng khí đ c bi n so n nh m m c đích ph c v
cho đ i t ng chính lƠ sinh viên đ i h c, sinh viên cao h c các ngành khoa h c môi
tr ng, qu n lỦ môi tr ng và công ngh môi tr ng. Sinh viên các chuyên ngành khác
và các cán b khoa h c k thu t cũng có th s d ng giáo trình nƠy nh m t tài li u tham
kh o ph c v công tác nghiên c u ho c thi t k các cơng trình x lý khí th i. Giáo trình
trình bày m t cách khá đ y đ các n i dung liên quan đ n ki m sốt ơ nhi m khơng khí

nh ngăn ng a ơ nhi m t ngu n phát sinh, h th ng thu gom và v n chuy n khí th i, các
k thu t và thi t b x lý khí th i...
Đ th c hi n giáo trình này tác gi đƣ nh n đ c s tr giúp m t ph n kinh phí t
D án ắTăng c ng năng l c đƠo t o và nghiên c u khoa h c cho Vi n Môi tr ng và
Tài nguyên ậ Đ i h c Qu c gia TP. H Chí MinhẰ do SDC tƠi tr . Tác gi cũng nh n
đ c s giúp đ v m t k thu t trong vi c chu n b b n th o t Th.S Nguy n Th Th c
Thùy, KS. Nguy n Vi t Vũ, KS. Giang H u Tài, KS. Châu Ng c C m Vân. Nhân d p
sách đ c xu t b n tác gi xin bày t lòng bi t n đ i v i các t ch c, cá nhơn đƣ có
nh ng đóng góp cho vi c ra đ i c a giáo trình này.
Tuy đƣ có nhi u năm ho t đ ng đƠo t o và nghiên c u khoa h c trong lĩnh v c ơ
nhi m khơng khí nh ng ki n th c có h n cho nên giáo trình này khơng tránh kh i nh ng
thi u sót và h n ch . Tác gi mong mu n nh n đ c ý ki n đóng góp c a b n đ c đ có
th hồn thi n h n cho nh ng l n tái b n sau này.

Thay m t các tác gi
PGS.TS. Nguy n Đinh Tu n

1


M CL C
CH
NG 1 ........................................................................................................................ 0
CỄC BI N PHỄP CHUNG Đ KI M SOỄT Ọ NHI M KHƠNG KHÍ ...................0
1.1 BI N PHÁP KI M SOÁT T I NGU N .................................................................. 0
1.1.1 Bi n pháp dùng công ngh s ch ......................................................................... 0
1.1.2 B trí ngu n ........................................................................................................ 1
1.1.3 Cách ly ngu n ..................................................................................................... 3
1.2 BI N PHÁP PHÁT TÁN PHA LOÃNG ................................................................... 3
1.2.1 Khái ni m v s phát th i ................................................................................... 3

1.2.2 Mơ hình phát th i cho ngu n th i cao (Mơ hình chùm khói Gaussian) ............. 6
1.2.2.1 Nguyên t c c b n ...................................................................................... 6
1.2.2.2 Ph ng trình c b n c a mơ hình chùm khói Gaussian ............................. 7
1.2.2.3 Các gi thi t trong GPM .............................................................................8
1.2.2.4 Các thông s phát tán ..................................................................................9
1.2.2.5 T c đ gió .................................................................................................11
1.2.2.6 N ng đ
m t đ t..................................................................................... 12
1.2.2.7 C t khói và n n ......................................................................................... 12
1.2.3 Mơ hình phát tán cho ngu n th i th p .............................................................. 15
1.2.3.1 Khái ni m v ngu n th i th p ...................................................................15
1.2.3.2 Xác đ nh n ng đ ô nhi m do các ngu n th p d ng ng khói, ng th i khí
và c a mái thơng gió nhà công nghi p gây ra. ...................................................... 16
1.2.3.3 Ngu n đ ng ............................................................................................ 24
1.2.3.4 Ngu n m t.................................................................................................28
CH
NG 2 ...................................................................................................................... 32
THỌNG GIị VÀ V N CHUY N KHỌNG KHệ ........................................................ 32
2.1 NH NG KHÁI NI M C B N ............................................................................. 32
2.2 PHÂN LO I ............................................................................................................ 32
2.2.1 H th ng thơng gió c p..................................................................................... 33
2.2.2 H th ng thơng gió th i .................................................................................... 33
2.2.2.1 S chênh l ch nhi t đ không khí bên trong và bên ngồi nhà (do có nhi t
th a Qth) ................................................................................................................35
2.2.2.2 Tác đ ng c a gió qua nhà .........................................................................35
2.2.2.3 Tác đ ng đ ng th i c a nhi t th a Qth và gió..........................................35
2.3 TÍNH TỐN L U L
NG THƠNG GIĨ ............................................................. 36
2.3.1 Tính tốn l u l ng thơng gió chung ............................................................... 36
2.3.1.1 L u l ng thơng gió kh nhi t th a ......................................................... 36

2.3.1.2 L u l ng thơng gió kh h i n c th a................................................... 37
2.3.1.3 L u l ng thơng gió cho nhà dân d ng .................................................... 37
2.3.1.4 L u l ng thơng gió kh ơ nhi m ............................................................ 38
2.3.2 Tính tốn l u l ng thơng gió c c b .............................................................. 42
2.3.2.1 Ch p hút ....................................................................................................42
2.3.2.2 Mi ng hút trên thành b ............................................................................43
2.4 TÍNH TỐN H TH NG NG D N KHƠNG KHÍ ............................................ 44
2.4.1 ng d n khơng khí ........................................................................................... 44
2.4.2 Tính tốn thi t k h th ng ng d n khơng khí ................................................ 46
2.4.2.1 Các ph ng trình c b n ...........................................................................46
2


2.4.2.2 T n th t áp su t trong đ ng ng ............................................................. 46
2.4.2.3 Các ph ng pháp tính tốn t n th t áp su t c a h th ng ng d n khơng
khí .......................................................................................................................... 49
2.4.2.4 Trình t tính tốn ...................................................................................... 49
CH
NG 3 ...................................................................................................................... 53
K THU T X Lụ B I.................................................................................................53
3.1 NH NG KHÁI NI M C B N ............................................................................. 53
3.1.1 B i vƠ các đ c tính c a b i ............................................................................... 53
3.1.2 Thi t b x lỦ b i vƠ đ c tính c a thi t b ......................................................... 55
3.2 THI T B THU B I THEO NGUYÊN LÝ TR NG L C VÀ QUÁN TÍNH ........ 56
3.2.1 Khái ni m c b n :............................................................................................ 56
3.2.2 Bu ng l ng b i ................................................................................................. 56
3.2.3 Thi t b thu b i ki u t m ch p ......................................................................... 58
3.2.4 Xyclon .............................................................................................................. 58
3.2.4.1 Xyclon đ n................................................................................................ 59
3.2.4.2 Xyclon t h p ........................................................................................... 61

3.3 THI T B L C B I ................................................................................................ 62
3.3.1 Khái ni m c b n .............................................................................................. 62
3.3.2 Thi t b l c b i túi v i ...................................................................................... 63
3.3.3 L i l c b i ...................................................................................................... 65
3.3.4 L i l c thùng quay ......................................................................................... 66
3.3.5 L i l c b i b ng gi y...................................................................................... 66
3.3.5 Thi t b l c d ng x s i .................................................................................... 67
3.4 THI T B THU B I THEO PH
NG PHÁP
T............................................... 67
3.4.1 Khái ni m c b n .............................................................................................. 67
3.4.2 Bu ng r a khí ................................................................................................... 68
3.4.3 Tháp r a khí...................................................................................................... 68
3.4.4 Xyclon t ........................................................................................................ 69
3.4.5 Thi t b s i b t .................................................................................................. 70
3.4.6 Thi t b thu b i t m d u.................................................................................... 71
3.4.7 Thi t b thu gom b i dùng venturi .................................................................... 72
3.5 THI T B THU GOM B I B NG ĐI N ............................................................... 73
3.6 L A CH N THI T B THU B I ........................................................................... 76
CH
NG 4 ...................................................................................................................... 77
X Lụ H I KHệ Đ C B NG PH
NG PHỄP H P TH .....................................77
4.1 GI I THI U ............................................................................................................ 77
4.2. C S LÝ THUY T C A S H P TH ............................................................ 79
4.2.1 Cơn b ng pha trong h khí - l ng ..................................................................... 79
4.2.2 Quy lu t đ ng h c ............................................................................................ 80
4.3 PHÂN LO I THI T B ........................................................................................... 87
4.3.1 Tháp đ m .......................................................................................................... 87
4.3.2 Tháp mâm (Plate Tower) .................................................................................. 91

4.3.3 Các bu ng phun (Spray Chambers) .................................................................. 93
4.3.4 Thi t b l c khí Venturi (Venturi Scrubber) ..................................................... 94
4.3.5 Thi t b l c khi d ng phun tia (Jet Scubber) .................................................... 94
4.2.6 Các thi t b r a t ........................................................................................... 95
4.4 NH NG KHÁI NI M THI T K CHUNG ........................................................... 96
3


4.4.1 Chi u cao vƠ s đ n v truy n kh i .................................................................. 98
4.4.2 S mơm c a tháp ............................................................................................ 100
4.4.3 L a ch n thi t b ............................................................................................. 100
4.4.4 L a ch n dung môi h p th ............................................................................ 100
4.4.5 Các s li u v s cơn b ng c a h l ng - khí ................................................ 101
4.4.6 T l pha l ng / pha khí ................................................................................... 101
4.4.7 Đ ng kính tháp vƠ đ gi m áp ..................................................................... 101
4.5 NG D NG QUÁ TRÌNH H P TH Đ X LÝ KHÍ TH I T I NGU N ..... 105
4.5.1 LƠm s ch khí kh i SO2 ................................................................................... 105
4.5.2 LƠm s ch khí th i kh i H2S, CS2 và mercaptan ............................................. 118
4.5.3 Tách oxyt nit t khí th i ............................................................................... 122
4.5.4 LƠm s ch khí th i kh i các halogen vƠ h p ch t ............................................ 127
4.5.5 Tách khí CO t khí th i .................................................................................. 134
4.6 GI I H P Đ THU H I CÁC KHÍ Đẩ B H P TH ......................................... 141
CH
NG 5 ....................................................................................................................143
X Lụ KHệ TH I B NG PH
NG PHỄP H P PH ...........................................143
5.1 GI I THI U .......................................................................................................... 143
5.2 NGUYÊN LÝ CHUNG ......................................................................................... 144
5.3 LÝ THUY T C B N C A H P PH .............................................................. 146
5.3.1 S cơn b ng khi h p ph ................................................................................ 150

5.3.2 Qui lu t đ ng h c c a quá trình h p ph : ...................................................... 153
5.3.3 Gi i h p .......................................................................................................... 161
5.4 CH T H P PH ................................................................................................... 162
5.4.1 Các tính ch t ................................................................................................... 162
5.5 THI T B VÀ CÁC KI U H TH NG ................................................................ 166
5.5.1 Thi t b ............................................................................................................ 166
5.5.2 Các ki u h th ng h p ph ............................................................................. 168
5.5.3 Thu h i ch t h p ph vƠ b ch t b h p ph ................................................... 172
5.6 NH NG ÁP D NG Đ KI M SỐT NGU N Ơ NHI M KHƠNG KHÍ.......... 172
5.6.1 nh h ng c a các bi n s quá trình ............................................................. 172
5.6.2 Các quá trình đ c tr ng .................................................................................. 174
CH
NG 6 ....................................................................................................................190
X Lụ KHệ TH I B NG PH
NG PHỄP Đ T VÀ XÖC TÁC ..........................190
6.1 GI I THI U .......................................................................................................... 190
6.2 NGUYÊN LÝ QUÁ TRÌNH Đ T......................................................................... 190
6.3 LỊ Đ T B SUNG ............................................................................................... 192
6.3.1 Lò đ t b sung dùng nhi t .............................................................................. 192
6.3.2 Lị đ t b sung có xúc tác : ............................................................................. 193
6.3.3 Thu h i nhi t................................................................................................... 194
6.4 LÒ NUNG.............................................................................................................. 196
6.5 LỊ L A ................................................................................................................. 196
6.6 X LÝ KHÍ TH I B NG CÁC PH
NG PHÁP XÚC TÁC ............................. 197
6.7 QUY LU T Đ NG H C CÁC PH N NG XÚC TÁC D TH ....................... 199
6.8 TÁCH OXYT NIT B NG CH T XÚC TÁC R N ........................................... 205
6.8.1 Kh
nhi t đ cao có xúc tác ........................................................................ 205
6.8.2 Kh có xúc tác ch n l c khí oxyt nit ............................................................ 206

6.8.3 Phơn h y oxyt nit b ng ph ng pháp kh d th ......................................... 207
4


6.8.4 Phơn h y NOx b ng ph ng pháp kh đ ng th vƠ d th khơng có xúc tác . 207
6.9 TÁCH KHÍ SO2 B NG PH N NG CÓ XÚC TÁC ........................................... 209
6.10 PH
NG PHÁP TI P T C X LÝ KHÓI ....................................................... 210
6.11 TÁCH CÁC CH T H U C B NG PH N NG CÓ XÚC TÁC ................... 210
6.12 X LÝ CO B NG PH
NG PHÁP XÚC TÁC ................................................ 211
6.13 X LÝ KHÍ TH I B NG NHI T Đ CAO ...................................................... 212
CH
NG 7 ....................................................................................................................214
KI M SOỄT Ọ NHI M KHỌNG KHệ T NGU N DI Đ NG .............................214
7.1 PHÂN LO I NGU N DI Đ NG ......................................................................... 214
7.2 KI M SỐT Ơ NHI M KHƠNG KHÍ T Ơ TƠ................................................. 215
7.2.1 K thu t ki m soát s th i .............................................................................. 215
7.2.2 Ki m soát s bay h i c a nhiên li u............................................................... 216
7.2.3 Ki m sốt khí th i c a các lo i ô tô thông d ng ............................................ 216
7.2.3.1 Công tác giám sát mơi tr ng khơng khí................................................217
7.2.3.2 Ki m tra khói th i c a xe ........................................................................217
7.2.3.3 Bi n pháp s d ng nhiên li u s ch .........................................................218
7.2.3.4 H n ch s bay h i c a nhiên li u ..........................................................218
7.2.3.5 Bi n pháp k thu t đ tăng c ng s cháy. ............................................218
7.2.3.6 Các bi n pháp h tr khác ......................................................................218

5

CỄC HỊNH V
Hình 1.1: H th ng t a đ c a mơ hình chùm khói Gaussian và phân b n ng đ trong
chùm khói............................................................................................................................. 6
Hình 1.2: S ắph n x Ằ c a chùm khói m t đ t đ c gi thi t cho ngu n o chi u cao
hi u d ng He âm. .................................................................................................................8
Hình 1.3: Hàm t c đ gió theo chi u cao ( ng v i đ n đ nh khí quy n) khác nhau ......11
Hình 1.4: Chi u cao hi u d ng c a ng khói (He) ............................................................. 13
Hình 1.5: S h khói đ u ng th i vì t c đ x quá nh .................................................... 15
Hình 1.6: Bi u đ xác đ nh h s k ph thu c vƠo đ cao t ng đ i H c a ngu n th i. Đ
cao t ng đ i H c a ngu n th i đ c xác đ nh theo chú thích 1 đƣ ghi trên đơy .............22
Hình 1.7: Bi u đ xác đ nh các h s S, S1, S2, S3 và S4 ................................................... 22
Hình 1.8: Bi u đ xác đ nh h s m ph thu c vào thơng s b .........................................23
Hình 1.9: S đ tính tốn c a ngu n đ ng ......................................................................24
Hình 1.10: S đ chuy n đ ng c a khí khi gió th i ngang qua đ ng ph ...................... 27
Hình 1.11: Đơ th hình ch nh t vƠ mơ hình ắh p c đ nhẰ ..............................................30
Hình 2.1: S đ h th ng thơng gió c p ............................................................................33
Hình 2.2: H th ng thơng gió th i ..................................................................................... 34
Hình 2.3: H th ng thơng gió c p và th i ..........................................................................35
Hình 2.4: Thơng gió t nhiên do chênh l ch nhi t đ ....................................................... 35
Hình 2.5: Thơng gió t nhiên do tác d ng c a gió ............................................................ 35
Hình 2.6: Thơng gió t nhiên d i tác d ng c a gió và nhi t th a ...................................36
Hình 2.7: Ch p hút trên ngu n ô nhi m ............................................................................42
Hình 2.8: Ch p hút trên sàn ho c băng chuy n .................................................................43
Hình 2.9: Ngu n t do tr c m t mi ng hút......................................................................43
Hình 2.10: Mi ng hút trên thành b ................................................................................... 44
Hình 2.11: Các lo i ng d n khơng khí .............................................................................45
Hình 2.12: ng d n khơng khí trong nhà cơng nghi p...................................................... 45
Hình 2.13: H s hi u ch nh t n th t áp su t (n) đ i v i ng có đ nhám k=0,1mm ........48
Hình 3.1: Nguyên lý làm vi c c a bu ng l ng b i. ........................................................... 56
Hình 3.2: Gi i thi u m t s bu ng l ng b i ......................................................................58

Hình 3.3: Nguyên lý ho t đ ng c a xyclon .......................................................................59
Hình 3.4: Hai d ng xyclon đ n .......................................................................................... 59
Hình 3.5: Xyclon t h p ....................................................................................................61
Hình 3.6: Thi t b l c b i túi v i ........................................................................................ 63
Hình 3.7: S đ nguyên lý l p đ t l i l c ........................................................................65
Hình 3.8: C u t o l i l c thùng quay ...............................................................................66
Hình 3.9: C u t o thi t b l c b i b ng gi y ......................................................................67
Hình 3.10: Bu ng r a khí ..................................................................................................68
Hình 3.11: Tháp l c r a khí ............................................................................................... 69
Hình 3.12: Xyclon t .......................................................................................................70
Hình 3.13: Thi t b s i b t .................................................................................................71
Hình 3.14: Thi t b thu b i t m d u ................................................................................... 71
Hình 3.15: Thi t b thu b i dùng ventury ..........................................................................72
Hình 3.16: S đ c p n c vào ventury ............................................................................73
Hình 3.17: S đ c u t o thi t b thu b i tĩnh đi n ............................................................ 74
6


Hình 3.18: C c phóng đi n ................................................................................................ 74
Hình 3.19: M t s d ng t m thu b i ..................................................................................74
Hình 3.20: Cách th c phân ph i dịng khí .........................................................................75
Hình 3.21: Thi t b thu gom b ng đi n hai vùng ............................................................... 75
Hình 4.1: C u t o c a m t tháp đ m đi n hình .................................................................88
Hình 4.2: M t s d ng v t li u đ m đi n hình...................................................................88
Hình 4.3: Đ gi m áp pha khí qua l p v t li u đ m khơ ................................................... 90
Hình 4.4: T ng quan gi a đ gi m áp pha khí đ i v i các v t li u đ m thông d ng .....90
Hình 4.5: Hai d ng mâm thơng d ng .................................................................................91
Hình 4.6: S đ ho t đ ng c a tháp mâm chóp .................................................................92
Hình 4.7: M t d ng bu ng phun đi n hình ........................................................................94
Hình 4.8: Thi t b l c khí ki u Venturi ..............................................................................94

Hình 4.9: Thi t b l c khí d ng phun tia ............................................................................95
Hình 4.10: Thi t b h p th khí 4 b c ................................................................................95
Hình 4.11: Đ gi m áp theo t c đ b m t đ i v i m t s b c h p th ............................ 96
Hình 4.12: Đ th n ng đ đi n hình .................................................................................97
Hình 4.13: Làm khơ khơng khí b ng H2SO4 .....................................................................97
Hình 4.14: S đ ngun lý c a tháp h p th ....................................................................97
Hình 4.15: Qui trình x lý và thu h i các khí có tính cơng ngh cao ..............................142
Hình 7.1: S đ ki m sốt khí th i t đ ng c ...............................................................217

7


CỄC B NG BI U
B ng 1.1: S đ chung lo i đ n đ nh Pasquill ..................................................................9
B ng 1.2: Giá tr các h ng s a, b, c, d ..............................................................................10
B ng 1.3: Cơng th c tính tốn n ng đ ô nhi m do các ngu n th p gây ra ...................... 17
B ng 1.4: H s B‟ theo công th c (49) ............................................................................26
B ng 1.5: H s th c nghi m trong công th c (55) ....................................................... 29
B ng 2.1: H s ô nhi m c a nhà máy ch bi n th t (g/t n s n ph m) .............................. 38
B ng 2.2: H s ô nhi m c a nhà máy xay b t mì (g/t n nguyên li u) ............................. 39
B ng 2.3: H s ô nhi m c a công đo n hƠn đi n s t thép (mg/ m t que hàn) .................39
B ng 2.4: H s ô nhi m c a công đo n hàn ho c c t kim lo i b ng h i (g / Fe2O3 / lít
oxy) .....................................................................................................................................39
B ng 2.5: H s ô nhi m c a nhà máy s n xu t tôn tráng k m(g/ t n SP) ........................ 39
B ng 2.6: H s ô nhi m c a nhà máy g m s (g / t n v t nung) .....................................40
B ng 2.7: H s ô nhi m c a nhà máy g ch (g / t n g ch nung).......................................40
B ng 2.8: H s ô nhi m c a nhà máy ch bi n g (kg / t n NL) .....................................40
B ng 2.9: H s phát th i khí trung bình c a các quá trình đ t cháy trong m t s ngành
kinh t .................................................................................................................................40
B ng 2.10: H s hi u ch nh t n th t áp su t khi nhi t đ thay đ i ..................................48

B ng 2.11: V n t c khơng khí trong ng d n đ i v i h th ng TG vƠ ĐHKK (m/s) .......50
B ng 2.12: V n t c khơng khí trong ng d n đ i v i h th ng hút b i ............................ 50
B ng 3.1: V n t c l ng c a h t b i .................................................................................... 54
B ng 3.2: V n t c c c đ i cho phép trong dịng khí.......................................................... 57
B ng 3.3: Hi u qu làm s ch b i c a bu ng l ng b i nhi u ngăn ng v i các kích th c
h t khác nhau ..................................................................................................................... 57
B ng 3.4: H ng d n l a ch n thi t b thu b i..................................................................76
B ng 4.1: Đ hòa tan m t s khí trong n c .....................................................................80
B ng 4.2: Đ hịa tan c a m t s khí trong n c áp s t th ng ..................................81
B ng 4.3: M t vài ví d v h th ng h p th trong ki m sốt ơ nhi m khơng khí .........102
B ng 4.4: Đ c tính sinh SO2 c a m t s lo i than đá ......................................................110
B ng 4.5: Đ c tính c a các ch t h p th H2S ..................................................................117
B ng 4.6: Thành ph n khí ch a flor trong s n xu t phân lân ..........................................127
B ng 4.7: Thành ph n dung d ch amoniac - đ ng ...........................................................134
B ng 4.8: L ng t i thi u N2 l ng (m3) đ làm s ch 150 m3 khí th i ch a 6% khí CO .136
B ng 4.9: H s Henry (H) theo nhi t đ ........................................................................137
B ng 4.10: H ng s cân b ng K ......................................................................................137
B ng 4.11: T l t ng ng n ng đ c a CO2, K2CO3 và KHCO3 ..................................138
B ng 4.12: Đ hòa tan c a m t s mu i c a K và Na (g/100g dung d ch trong n c)...138
B ng 4.13: Đ h p th khí CO2 và MEA (mol CO2 / mol MEA) ...................................139
B ng 4.14: Đ hòa tan c a Na2CO3 và Ca(HCO3) ..........................................................141
B ng 5.1: Di n tích b m t và kích th c l x p c a các ch t h p ph ..........................162
B ng 5.2: Các thông s k thu t đi n hình c a than ho t tính dùng đ l c khí ..............164
B ng 5.3: T m ch t h p ph ............................................................................................166
B ng 5.4 Các quá trình th i ra các khí có mùi có th h p ph đ c ...............................175
B ng 5.5: Các giai đo n trong quá trình Reinluft ............................................................176
B ng 7.1: H s ô nhi m c a xe h i (kg/1.000 lít xăng) .................................................214
8

Cả

NG 1: CÁC BẤ N ẫảÁẫ CảẰNG Đ KẤ M SỐắ Ơ NảẤ M KảƠNG KHÍ

CH

NG 1

CỄC BI N PHỄP CHUNG Đ KI M SOỄT
Ọ NHI M KHỌNG KHệ
Đ ki m sốt khơng khí t các ngu n c đ nh, có th áp d ng riêng r ho c k t h p
đ ng th i các bi n pháp nh sau:
-

Bi n pháp ki m soát t i ngu n.

-

Bi n pháp phát tán pha loƣng vƠo khí quy n.

-

Bi n pháp x lỦ tr

c khi th i ra mơi tr

ng.

Ch ng nƠy trình bƠy nh ng v n đ liên quan đ n hai bi n pháp đ u, riêng bi n pháp
x lỦ s đ c trình bƠy chi ti t trong các ch ng sau.

1.1 BI N PHỄP KI M SOỄT T I NGU N
1.1.1 Bi n pháp dùng công ngh s ch
Đơy lƠ bi n pháp tích c c nh t đ h n ch ơ nhi m khơng khí, s d ng s n xu t s ch
đ ng th i v a ti t ki m đ c nguyên, nhiên li u v a h n ch đ c l ng ch t th i th i ra
môi tr ng.
N i dung c a s n xu t s ch r t đa d ng, phong phú, đ c trình bƠy trong nh ng giáo
trình chuyên ngành. Ph n nƠy ch trình bƠy m t s n i dung ch y u, thi t th c nh t.
+ ắểaỔ đ Ễ nỂỐỔỪn ệỄ Ố, nểỄỪn ệỄ Ố
Đ gi m b t m c đ ơ nhi m khơng khí, chúng ta có th áp d ng bi n pháp thay th
các nhiên li u, nguyên li u th i ra nhi u ch t đ c b ng các nguyên li u, nhiên li u th i ra
ít ch t đ c h n. Nh vi c thay th d u FO (ch a nhi u l u huỳnh) b ng d u DO (ch a ít
l u huỳnh), hay là thay th than đá, d u đ t b ng khí thiên nhiên s gi m đáng k l ng
SO2 vƠ b i ch a trong khí th i.
Bi n pháp nƠy có nh
khơng đ c r ng rƣi.

c đi m lƠ lƠm tăng giá thƠnh s n ph m nên ph m vi áp d ng


Cả

NG 1: CÁC BẤ N ẫảÁẫ CảẰNG Đ KẤ M SỐắ Ơ NảẤ M KảƠNG KảÍ
+ ắểaỔ đ Ễ cơnỂ nỂể

N i dung c a bi n pháp nƠy lƠ s d ng nh ng công ngh tiên ti n tiêu hao ít nguyên
li u, nhiên li u vƠ th i ra ít ch t ơ nhi m khơng khí h n. Chẳng h n trong công ngh
luy n thép: thay th lị h quang bình th ng b ng lò tăng c ng oxy s lƠm gi m h i
khói, CO2 vƠ các h i khí đ c khác.
+ ằ n ểànể đỸnỂ qỐỄ ỏrửnể Ệ ỏểỐ ỏ
Đơy đúng lƠ m t bi n pháp kh ng ch ô nhi m khơng khí khơng địi h i đ u t trang

b thêm thi t b nh ng hi u qu cao. N u thi t b đ c l p đ t, v n hƠnh vƠ b o d ng
đúng qui đ nh thì s gi m đáng k m c đ gơy ơ nhi m khơng khí.
1.1.2 B trí ngu n
Vi c b trí các nhƠ máy xí nghi p có kh năng gơy ơ nhi m khơng khí có nh h ng
r t l n đ n m c đ gơy ô nhi m cho môi tr ng khơng khí bao quanh. Đ b trí ngu n
gơy ô nhi m, c n ph i nghiên c u các y u t khí t ng có tác đ ng đ n quá trình phát
tán, v n chuy n khơng khí vƠ vi c b trí qui ho ch dơn c cũng nh các ho t đ ng
th ng m i trong vùng, đ có nh ng quy t đ nh phù h p.
Vi c b trí ngu n l i cƠng có Ủ nghĩa khi t p trung m t s l
xí nghi p trên m t khu v c nh khu công nghi p hay đô th .

ng đáng k các nhƠ máy

Đ i v i các khu cơng nghi p vi c b trí các ngu n gơy ơ nhi m nói chung ph i d a
trên m t s nguyên t c nh sau:
+ ẫểợn c m các nểà máỔ
Khu công nghi p th ng bao g m nhi u lo i hình cơng nghi p khác nhau, trong s đó
m c đ gơy ơ nhi m ngu n n c, ô nhi m không khí c a các nhƠ máy cũng khác nhau.
Vì v y, khi b trí các nhƠ máy, c n chú Ủ vi c phơn chia thƠnh các nhóm ngƠnh có m c ơ
nhi m n ng, trung bình, nhẹ ho c ít ơ nhi m đ b trí thƠnh các c m g n nhau. Ví d , có
th b trí thƠnh các c m nh sau:
Các nểà máỔ có nỂỐỔ c ỂợỔ ô nểỄ m: các nhƠ máy s d ng nhi u nhiên li u lƠ
d u FO, nhƠ máy s n xu t tôn tráng k m có nguy c gơy ơ nhi m khơng khí, các
nhƠ máy d t nhu m, xi m , ch bi n l ng th c, th c ph m, hóa ch t, d c ph m,
... có nguy c gơy ô nhi m n c.
Các nểà máỔ Ửỏ có nỂỐỔ c ỂợỔ ơ nểỄ m: các nhƠ máy c khí, nh a, ch t dẻo, ch
bi n g , các nhƠ máy l p ráp các s n ph m đi n c , đi n t ít có nguy c gơy ơ
nhi m khơng khí, các nhƠ máy l p ráp các s n ph m đi n t , hƠng tiêu dùng, ... ít
có nguy c gơy ơ nhi m do n c th i.
Các nểà máỔ ỂợỔ ô nểỄ m ỆểônỂ đánỂ Ệ : các xí nghi p d t - s i (khơng có

nhu m), may m c, d ng c y t , đ dùng gia đình, các nhƠ máy giƠy dép, ...
1


Cả

NG 1: CÁC BẤ N ẫảÁẫ CảẰNG Đ KẤ M SỐắ Ơ NảẤ M KảƠNG KảÍ

+ Kểo nỂ cácể b ỏrỬ
V trí b trí nhƠ máy có nh h ng r t l n t i tình tr ng ơ nhi m khơng khí trong khu
cơng nghi p. Khi b trí khu cơng nghi p, các nhƠ máy c n chú Ủ các yêu c u sau:
Khu công nghi p ph i đ c b trí
chánh - d ch v - th ng m i.

cu i h

ng gió ch đ o so v i khu hƠnh

Trong khu công nghi p thì các nhƠ máy gơy ơ nhi m n ng ph i b trí
gió so v i các nhƠ máy ít gây ô nhi m ho c gây ô nhi m nhẹ.
Các nhƠ th p t ng b trí đ u h

ng gió, nhƠ cao t ng

cu i h

sau h

ng

ng gió.

Trong t ng nhƠ máy cũng c n quan tơm t i vi c b trí các b ph n cho h p lỦ nh
b trí riêng bi t các khu s n xu t, khu ph tr , khu kho bƣi, khu hƠnh chính vƠ có
dƣy cơy xanh ngăn cách khu hƠnh chính v i các khu khác. Các h th ng ng th i
khí c a nhƠ máy c n t p trung vƠo m t khu v c t o thu n l i cho vi c giám sát, x
lý.
Khu v c b trí tr m máy đi n d phòng, khu x lỦ n c th i t p trung, x lỦ rác
th i lƠ nh ng n i phát sinh khí th i đ c h i, gơy mùi, c n đ c đ t cu i h ng gió
ch đ o, có kho ng cách ly thích h p.
+ ằỹnỂ cácể ệỔ ố sỄnể cônỂ nỂểỄ p
Vùng cách ly v sinh công nghi p lƠ vùng đ m gi a khu công nghi p v i khu dơn c .
Kích th c c a vùng cách ly công nghi p đ c xác đ nh theo kho ng cách b o v v v
sinh mƠ các tiêu chu n nhƠ n c cho phép. Tiêu chu n t m th i v môi tr ng c a B
Khoa h c Công ngh vƠ Môi tr ng (nay lƠ B Khoa h c Công ngh ) đƣ qui đ nh kho ng
cách t i thi u cho các lo i hình s n xu t bao g m :
ắỄỪỐ cểỐẩn 17: Yêu c u v kho ng cách b o v v sinh đ i v i các thi t b đ t
nhiên li u.
ắỄỪỐ cểỐẩn 18: Yêu c u v kho ng cách b o v v sinh cho nhƠ máy nhi t đi n vƠ
lò h i.
ắỄỪỐ cểỐẩn 19 : Phơn c p các xí nghi p v chi u r ng t i thi u c a kho ng cách
b o v v sinh.
Tuy nhiên, tùy theo t n s h ng gió, chúng ta có th xét chi u r ng kho ng cách ly
r ng ho c hẹp h n. Tr s hi u ch nh đ c xác đ nh theo cơng th c:
Li

=

Lo

x

Pi / Po

Trong đó:
Li

:

Chi u r ng vùng cách ly c n xác đ nh (m) theo h

2

ng i.


Cả

NG 1: CÁC BẤ N ẫảÁẫ CảẰNG Đ KẤ M SỐắ Ơ NảẤ M KảƠNG KảÍ
Lo

:

Chi u r ng vùng cách ly l y theo m c đ đ c h i c a t ng nhƠ máy, l y theo các
tiêu chu n trên (m).

Po

:

T n su t gió trung bình tính đ u cho m i h

Pi

:

T n su t gió trung bình th c t c a h

ng (%).

ng i (%).

Các tiêu chu n v kho ng cách b o v v sinh nói trên lƠ l y theo các qui ph m Liên
Xô tr c đơy. N u thi t k khu công nghi p theo tiêu chu n đó thì s chi m r t nhi u
di n tích xơy d ng, khơng phù h p v i xu th phát tri n ngƠy nay. Đ thu hẹp kho ng
cách v sinh, ph i áp d ng các bi n pháp k thu t, s d ng các công ngh x lỦ ch t th i,
h n ch s phát tán ch t ô nhi m. Khi đó kho ng cách b o v v sinh s đ c thu nh l i,
tăng hi u qu s d ng đ t.
1.1.3 Cách ly ngu n
Đơy cũng lƠ m t bi n pháp đ kh ng ch ơ nhi m khơng khí. Bi n pháp cách ly
ngu n có hai m c áp d ng khác nhau:
+ Cácể ệỔ nỂỐ n ỏạm ỏểờỄ:
Cách ly ngu n t m th i hay nói cách khác lƠ đóng c a ngu n trong m t th i gian lƠ
bi n pháp áp d ng nh m h n ch ơ nhi m khơng khí khi n ng đ các ch t ơ nhi m khơng
khí do ngu n gơy ra tăng cao, gơy nguy hi m cho s c kh e c a dơn c do nh ng bi n đ i
b t l i c a th i ti t nh ngh ch đ o nhi t, ngh ch đ o áp su t ho c nh ng s c v nguyên
v t li u, thi t b công ngh ho c thi t b x lỦ khí th i.
+ Cácể ệỔ nỂỐ n ốĩnể ốỄ n:
Cách ly ngu n vĩnh vi n hay đóng c a nhƠ máy lƠ bi n pháp s d ng khi không th
áp d ng các bi n pháp khác đ kh c ph c tình tr ng ơ nhi m khơng khí. Khi đó ph i đóng

c a nhƠ máy ho c di d i nhƠ máy t i khu v c đáp ng đ c các yêu c u v b o v môi
tr ng.
1.2 BI N PHỄP PHỄT TỄN PHA LOẩNG
1.2.1 Khái ni m v s phát th i
Các mơ hình tính tốn s phát tán các ch t ơ nhi m khơng khí lƠ bi u di n tốn h c
c a các q trình lan truy n, khu ch tán các ch t ô nhi m k t h p v i s l ng vƠ đ c
tr ng c a các ngu n th i, các d li u v th i ti t nh m m c đích tính tốn n ng đ các
ch t ô nhi m. Vi c s d ng mô hình tính tốn có nhi u u đi m nh sau:
-

Rẻ h n đo đ c.

-

Có th tính k t qu cho nhi u ph

-

Có th dùng đ đánh giá s tác đ ng t
th xác đ nh b ng đo đ c.

ng án khác nhau vƠ d dƠng so sánh k t qu .
ng đ i c a m t ngu n riêng bi t mƠ không

3


Cả
-

NG 1: CÁC BẤ N ẫảÁẫ CảẰNG Đ KẤ M SỐắ Ơ NảẤ M KảƠNG KảÍ
Có kh năng d báo tác đ ng c a m t ho t đ ng nƠo đó lên mơi tr

Các mơ hình tính phát tán các ch t ơ nhi m khơng khí th
nh ng kích th c khác nhau c a khơng gian vƠ th i gian.

ng đ

ng khơng khí.
c xơy d ng theo

Vi c chia các q trình trong khí quy n thƠnh các qui mô không gian lƠ tùy thu c
ng i th c hi n và khơng có quy t c nh t đ nh. Các q trình khí t ng ph m vi này có
liên k t v i các quá trình ph m vi khác. Trong các v n đ v ch t l ng khơng khí,
ng i ta th ng xem xét các qui mô không gian sau (gi i h n gi a các qui mô khơng rõ
ràng vƠ có khi ch ng chéo lên nhau):
a. ẬỐỄ mơ ỏồn cầỐ (>2000km).
b. ẬỐỄ mơ ệ c địa, ỏronỂ các ỏàỄ ệỄ Ố của M qỐỄ mô ệ c địa đ
(500 - 2000km).

c coỄ ệà qỐỄ mô ốỹnỂ

c. Qui mô trung (10 - 500 km)
d. ẬỐỄ mô đô ỏểị hay qui mô vùng (500m - 20 km).
e. ẬỐỄ mô địa pể

nỂ hay qỐỄ mô nể (0 - 1000m).

Qui mơ toƠn c u
Các v n đ nh suy thối ozon t ng bình l u vƠ hi u ng nhƠ kính x y ra trên qui mơ

toƠn c u. Đi n hình qui mơ nƠy lƠ hi n t ng tu n hoƠn chung. T t c các l p khí
quy n theo ph ng đ ng đ u tham gia vƠo v n đ nƠy. Qui mô th i gian s d ng trong
mơ hình cho các hi n t ng qui mô nƠy lƠ mùa hay năm. Các quá trình c th nh s
hình thành mây và m a th ng ít đ c xem xét ho c hoƠn toƠn khơng tính đ n.
Qui mơ l c đ a
M t trong nh ng v n đ
qui mô l c đ a là m a axit. S l u chuy n khơng khí qui
mơ nƠy lƠ do s chênh l ch áp su t qui mô l n vƠ ch y u liên quan đ n t ng biên hành
tinh, m c dù v n có s xáo tr n vƠo t ng đ i l u t do. Th i gian trong qui mô nƠy
th ng lƠ vƠi tháng đ n m t năm.
Qui mô trung
Qui mô liên vùng, cịn g i lƠ qui mơ trung, lƠ qui mô mƠ s phát th i c a đô th hay
khu công nghi p qui mô l n (nh khu Rijnmond, khu Ruhr Đông Ểu, vùng đông dơn
nh Th ng H i, HƠ N i, ThƠnh ph H Chí Minh) gi vai trị quan tr ng. S hình thƠnh
khói mùa hè (hay khói mù quang hóa) lƠ m t ví d tiêu bi u cho các q trình qui mơ
nƠy. Mơ hình các q trình qui mơ trung r t ph c t p vì khơng th b qua các q trình
qui mơ l n cũng nh các q trình qui mơ nh . Kích th c th i gian qui mô nƠy lƠ vài
gi t i vƠi ngƠy.

4


Cả

NG 1: CÁC BẤ N ẫảÁẫ CảẰNG Đ KẤ M SỐắ Ơ NảẤ M KảƠNG KảÍ

Qui mơ đơ th hay vùng
Các v n đ
qui mô đô th hay vùng ch y u lƠ tác đ ng c a các khu công nghi p c
trung lên các khu dơn c . góc đ r ng h n, s t ng tác gi a các m c đích s d ng đ t

(ví d v n đ ơ nhi m mơi tr ng do nông nghi p) cũng đ c coi lƠ m t v n đ thu c qui
mô đô th hay vùng. qui mơ nƠy, ch có t ng xáo tr n lƠ đáng chú ý.
Qui mô đ a ph

ng hay qui mô nh

Các v n đ thu c qui mô đ a ph ng lƠ v n đ đ c tr ng b i quan h tr c ti p gi a
m t ngu n (ngu n đ n) v i mơi tr ng xung quanh nó. Ví d tác đ ng c a m t con
đ ng lên khu dơn c , v n đ mùi xung quanh nhƠ máy gi y, tác đ ng c a nhƠ máy
đi n lên ch t l ng khơng khí c a đ a ph ng... Các v n đ nƠy m c đ m t t nh, qu n
hay thƠnh ph . Th i gian tính tốn th ng lƠ m t vƠi phút t i m t vƠi gi .
Các đặc tính c a s phát tán

ph m vi đ a ph

ng hay vùng

Nh đƣ trình bƠy trên, kích th c theo ph ng ngang qui mô nƠy l n nh t lƠ vƠi
ch c km, trong khi theo ph ng đ ng th ng không v t quá t ng xáo tr n. Đ c tr ng
c a s phát tán qui mô đ a ph ng lƠ ch t ơ nhi m khơng khí khơng hoƠn toƠn tr n l n
v i khơng khí xung quanh trong t ng xáo tr n; có s khác bi t l n v n ng đ theo
ph ng ngang cũng nh ph ng đ ng. Cùng v i s bi n thiên theo khơng gian nƠy, cịn
có s bi n thiên l n v n ng đ theo th i gian trong nh ng kho ng th i gian ng n (t vƠi
phút đ n vƠi gi ).
V các mô hình tính tốn, nói chung ng
c a chúng:

i ta chia b n lo i mơ hình d a vƠo ng d ng

-

Mô ểửnể ỏể nỂ ỆỪ ểaỔ mô ểửnể ỆỄnể nỂểỄ m: s d ng các h th c th ng kê gi a
n ng đ
m t v vƠ d li u n ng đ khác hay các bi n mơi tr ng v kia.
Th ng chúng ch có giá tr khi so sánh v i các d li u t th c nghi m.

-

Mô ểửnể GaỐssỄan ểaỔ mô ểửnể ỆỄ Ố cểỹm ỆểóỄ: d a trên c s lỦ thuy t s phát
tán, còn g i lƠ phơn ph i ng u nhiên c a các ch t ô nhi m do s xáo tr n; mơ hình
nƠy ch áp d ng trong qui mô đ a ph ng.

-

Mô hình Lagrangia: trong đó n ng đ c a m t túi khí lƠ m t hƠm c a th i gian
theo dịng chuy n l u (trung bình) trong khí quy n; mơ hình Lagrangian ch y u
đ c s d ng trong qui mô trung vƠ qui mô l c đ a.

-

Mơ hình Eularian: đơy n ng đ trong m t hay nhi u h p c đ nh lƠ hƠm c a th i
gian; các h p nƠy đ c gi c đ nh trong không gian; lo i mơ hình nƠy áp d ng
cho qui mơ không gian l n h n qui mô đ a ph ng. Trong cu n sách nƠy không đ
c p đ n mơ hình nƠy.

5


Cả

NG 1: CÁC BẤ N ẫảÁẫ CảẰNG Đ KẤ M SỐắ Ơ NảẤ M KảƠNG KảÍ

N i dung c a chuyên đ nƠy ch y u đ c p t i mơ hình tính tốn cho m t s tr ng
h p nh mơ hình Gaussian dùng cho ngu n đi m vƠ mơ hình tính tốn cho ngu n th p.
1.2.2 Mơ hình phát th i cho ngu n th i cao (Mơ hình chùm khói Gaussian)
1.2.2.1 Ngun t c c b n
Đ c đi m c a mô hình chùm khói Gaussian (th ng vi t t t lƠ GPM - Gaussian Plume
Model) là c ỏ ỆểóỄ ệ Ổ ỏrỐnỂ bửnể ỏểeo ỏểờỄ ỂỄan. Trên th c t lƠ khơng th mơ t chính
xác c t khói theo th i gian.
GPM dùng m t h t a đ có g c đ t v trí c a ngu n phát trên m t đ t (hình 1.1).
Tr c x n m ngang theo ph ng gió th i (có th cu i h ng gió), tr c y n m ngang nh ng
vng góc v i ph ng gió vƠ tr c z thẳng đ ng (có th h ng lên trên). Đ ng tơm c t
khói (hay tr c khói) n m ngang vƠ song song v i tr c x nh ng đ cao hi u d ng c a
ngu n (He).
Mơ hình Gaussian gi thi t lƠ phơn b n ng đ vng góc v i tr c chùm khói đ t giá
tr c c đ i tơm vƠ gi m hai bên. Vì chùm khói đ c nơng lên cao h n m t đ t, phơn
b Gaussian nƠy đ c quan sát c ph ng n m ngang (song song v i tr c y) vƠ ph ng
thẳng đ ng (song song v i tr c z). Chi u r ng trên ph ng ngang c a chùm khói đ c
đ c tr ng b ng kho ng cách gi a tr c chùm khói vƠ đi m thu c đ ng cong Gaussian
theo ph ng y (g i lƠ y, tính b ng m). T ng t , v i chi u r ng trên ph ng thẳng đ ng
đ c đ c tr ng b ng thơng s z, cũng tính b ng m. Các kích th c c a chùm khói đ c
g i lƠ các thơng s phát tán. Các giá tr c a thông s tăng khi kho ng cách t ngu n tăng
vƠ ph thu c nhi u vƠo đ n đ nh c a khí quy n: các giá tr nƠy nh
đi u ki n n đ nh
vƠ l n khi khơng n đ nh.

Hình 1.1: ả ỏể nỂ ỏọa đ của mơ ểửnể cểỹm ỆểóỄ GaỐssỄan ốà pểợn b n nỂ
đ ỏronỂ cểỹm ỆểóỄ

6

Cả

NG 1: CÁC BẤ N ẫảÁẫ CảẰNG Đ KẤ M SỐắ Ơ NảẤ M KảƠNG KảÍ
1.2.2.2 Ph

ng trình c b n c a mơ hình chùm khói Gaussian
Q
2 U y

C x , y , z . He

exp
z

y2
2

x exp

2

(z H e )2
2

y

exp

2
z

(z
2

H e )2
2
z

Trong đó:
Cx,y,z.He : n ng đ trung bình
chi u cao hi u d ng He ( g/m3)

đi m (x, y, z) do t i l

x

: kho ng cách trên tr c x theo ph

y

: kho ng cách trên tr c y vng góc v i ph
phẳng ngang (m)

z

: chi u cao t m t đ t (m)

U

: t c đ gió trung bình

ng phát tán Q t ngu n đi m

ng gió th i (m)
ng gió th i trên m t

đ cao He (m/s2)

y

: thông s phát tán theo ph

ng ngang (m)

z

: thông s phát tán theo ph

ng thẳng đ ng (m)

Q

:t il

ng ch t ô nhi m phát tán ( g/s)

He

: chi u cao hi u d ng (m)

Bi u th c th nh t c a v ph i ph ng trình bi u di n n ng đ c a tr c chùm khói.
Nó đ n gi n ch lƠ l ng ch t ô nhi m phát ra trong m t đ n v th i gian (Q) phát tán
vƠo th tích khí trong m t đ n v th i gian (hƠm c a U vƠ di n tích ti t di n c a chùm
khói 2 y z). Bi u th c th hai bi u di n phơn b n ng đ Gaussian theo ph ng y vƠ
bi u th c th ba bi u di n phơn b n ng đ theo ph ng z. Bi u th c th t ph c t p h n
và đ c đ n gi n hóa b ng cách gi thi t chùm khói khơng th tr i r ng xu ng d i xa
h n ngay khi nó ch m m t đ t. N u khơng có bi u th c th t , ph ng trình xem nh
chùm khói ti p t c đi xu ng d i b m t đ t. Thay vƠo đó, gi thi t r ng khói đ c ph n
x l i ngay t i m t đ t, m t cách đ n gi n đ b sung gi thi t nƠy vƠo mơ hình lƠ th a
nh n ngu n o có chi u cao hi u d ng lƠ He. C u trúc nƠy đ c mơ t trên hình 1.2.

7


Cả

NG 1: CÁC BẤ N ẫảÁẫ CảẰNG Đ KẤ M SỐắ Ơ NảẤ M KảƠNG KảÍ

ảửnể 1.2: Sự “pể n ồạ” của cểỹm ỆểóỄ ở mặỏ đ ỏ đ
ở cểỄ Ố cao ểỄ Ố d ng He âm.

c ỂỄ ỏểỄếỏ cểo nỂỐ n o

1.2.2.3 Các gi thi t trong GPM
GPM lƠ gi i pháp cho ph ng trình phát tán r i (3 chi u) v i m t s gi thi t. Các gi
thi t khi áp d ng mơ hình GPM g m :
1. GPM gi thi t các đỄ Ố ỆỄ n ỏĩnể, nghĩa lƠ các đ c tính dịng coi nh khơng đ i theo
th i gian. Đi u nƠy có nghĩa lƠ th i gian trung bình ph i n m gi a các gi i h n sau: m t

m t lƠ c n dƠi đ đ đ t đ c trung bình th ng kê c a các dao đ ng xáo tr n. M t khác,
không quá dƠi đ tránh các nh h ng do đi u ki n thay đ i (s đ i h ng gió, chuy n
đ i gi a ngƠy vƠ đêm). GPM có th áp d ng đ c v i th i gian trung bình t vƠi phút t i
vƠi gi , th ng th i gian trung bình tiêu chu n đ c s d ng lƠ 1 gi .
2. GPM gi thi t các ỏrạnỂ ỏểáỄ đ nỂ nể ỏ, nghĩa lƠ đ c tính c a khí quy n (trong m t
vùng đáng k ) không thay đ i theo không gian theo ph ng ngang. Đi u nƠy có nghĩa lƠ
đi u ki n phát tán gi ng nhau áp d ng cho toƠn b chùm khói t ngu n đ n đ i t ng
ti p nh n. Gi thi t nƠy gi i h n kho ng cách t ngu n phát mƠ v n áp d ng đ c mơ
hình: th i gian v n chuy n ph i đ m b o sao cho các đi u ki n nƠy không đ i. Th i gian
v n chuy n n m trong kho ng t vƠi phút đ n vƠi gi , t ng ng v i kho ng cách t vƠi
trăm mét đ n vƠi ch c km. Th c t ng i ta s d ng giá tr nh nh t lƠ 100m vƠ l n nh t
là 20 - 50 km. Gi thi t đ ng nh t theo ph ng thẳng đ ng có nghĩa lƠ t c đ gió đ c s
d ng trong mơ hình đ i di n cho toƠn b l p khí quy n di n ra q trình khu ch tán. Vì
t c đ gió thay đ i l n theo chi u cao trong l p sát m t đ t nên GPM ít phù h p cho mô
t m t c t n ng đ m c n n. Tuy nhiên, n ng đ m c n n có th mơ hình hóa th a đáng
b ng GPM vì có s d ng h s phát tán th c nghi m ( y và z).
3. GPM b qua sự pểáỏ ỏán r Ễ theo h ng gió th i (ph ng x). Phép g n đúng nƠy có
nghĩa lƠ c n có t c đ gió t ng đ i cao. Th c t , ng i ta đ ngh t c đ gió c n l n h n
1m/s.
8


Cả

NG 1: CÁC BẤ N ẫảÁẫ CảẰNG Đ KẤ M SỐắ Ơ NảẤ M KảƠNG KảÍ

4. GPM gi thi t r ng khơng có s m t đi vƠ t o thêm các ch t m i trong chùm khói.
Đi u nƠy có nghĩa lƠ mơ hình khơng tính đ n sự sa ệ nỂ hay bỄến đ Ễ. Đi u nƠy th t s
không ph i lƠ v n đ đáng chú Ủ đ i v i qui mô đ a ph ng, vì l ng khơng khí ơ nhi m
m t đi kh i chùm khói do quá trình l ng vƠ chuy n đ i qua kho ng cách vƠi km không

đáng k so v i t ng l ng khói.
1.2.2.4 Các thơng s phát tán
Nh đƣ trình bƠy trên, các thơng s phát tán - y và z - đ c tính cho ph ng
ngang vƠ ph ng đ ng c a c t khói. Theo phơn b Gaussian, nó ph n ánh kho ng cách
t tr c chùm khói, n i mƠ n ng đ b ng 61% c a n ng đ c c đ i tr c chùm khói. Các
thơng s nƠy lƠ hƠm c a đ n đ nh khí quy n, kho ng cách t ngu n vƠ th i gian trung
bình.
Đ

n đ nh khí quy n

Trong sách v ng i ta đƣ th y có nhi u ph ng pháp phơn lo i đ n đ nh khác
nhau. Ph ng pháp theo Pasquill xơy d ng trên c s không quá nhi u d li u v t lỦ lƠ
m t ph ng pháp thô th ng đ c dùng trong các mơ hình phát tán ơ nhi m khơng khí.
B ng 1.1 bi u di n s đ chung các lo i đ n đ nh khí quy n theo Pasquill (t A: r t
không n đ nh đ n F: r t n đ nh). Lo i trung l p, D, đ c gi thi t nh lƠ đi u ki n mơy
che ph su t c ngƠy vƠ đêm.
B ng 1.1: S đ chung lo i đ
T c đ gió
kho ng cách
10m so v i
mặt đ t (m/s)
<2
2ậ3
3ậ5
5ậ6
>6

Đêm
Mơy che ph

H u nh không
Che ph m ng hay
mây hay 8/3
50% có mây
có mây
E
F
D
E
D
D
D
D

Ngày
B c x m t tr i đ n
M nh

V a ph i

Y u

A
A-B
B
C
C

A-B
B

B-C
C-D
D

B
C
C
D
D

n đ nh Pasquill

Đ nh nghĩa đ b c x m t tr i đi vƠo ắm nhẰ, ắv a ph iẰ, ắy uẰ lƠ khơng rõ rƠng. Nó
ph thu c vƠo đ mơy che ph vƠ đ cao c a m t tr i (vƠ vì v y ph thu c vƠo v trí trên
m t đ t vƠ th i gian trong ngƠy). Do đó, các n c khác nhau s s d ng các s đ riêng
thu t s đ chung nƠy cho n c đó.
Phơn lo i đ n đ nh Pasquill có u đi m lƠ đ n gi n vƠ s d ng các d li u nói
chung đ c đo nhi u tr m quan sát khí t ng. Nh c đi m l n c a ph ng pháp
Pasquill lƠ s phơn lo i r t thô, không đ c p đ n các d li u nh đ nhám b m t vƠ đ c
tính b m t khác (có nh h ng đ n cơn b ng b c x ) vƠ d n đ n s không liên t c khi
thay đ i t lo i nƠy sang lo i khác.
9


Cả

NG 1: CÁC BẤ N ẫảÁẫ CảẰNG Đ KẤ M SỐắ Ơ NảẤ M KảƠNG KảÍ

Kho ng cách t ngu n
Trên c s d li u kinh nghi m t các thí nghi m phát tán, ng i ta rút ra đ

ph ng trình mơ t thơng s phát tán lƠ hƠm c a kho ng cách so v i ngu n.

c các

ắMơ hình qu c giaẰ c a HƠ Lan, các ph ng trình sau đơy, đ c dùng đ tính y và
z, lƠ hƠm theo kho ng cách v phía cu i gió, x (đ i v i th i gian trung bình lƠ 1 gi ):
y

= a.xbz00,2

(1)

Trong đó:
x
: kho ng cách (m)
z0
: đ nhám (m)
a và b : h ng s , khác nhau tùy t ng lo i đ
z

= c.xd . z0z0

v i : Cz0 = (10.z 0 ) 0,53x

n đ nh khí quy n (xem b ng 1.2)

(2)
0 , 22

(3)

đơy :
Cz0 : h s đi u ch nh đ nhám
c vƠ d : h ng s , khác nhau tùy t ng lo i đ

n đ nh (xem b ng 1.2).

H ng s a, b, c, d nh sau:
B ng 1.2: Giá tr các h ng s a, b, c, d
Phân lo i Đ i v i
đ n đ nh
a
A
1,96
B
1,36
C
0,768
D
0,470
E
0,359
F
0,238

Đ iv i

y

b

0.865
0,855
0,897
0,907
0,902
0,902

c
0,28
0,23
0,22
0,20
0,15
0,12

z

d
0,90
0,85
0,80
0,76
0,73
0,67

Th i gian trung bình
ắểờỄ ỂỄan ỏrỐnỂ bửnể cƠng tăng, ph ng gió thay đ i v i góc cƠng l n. Đi u nƠy đ n
gi n, nghĩa lƠ kích th c chùm khói trên ph ng ngang th i gian trung bình lƠ 1 gi
l n h n lƠ th i gian trung bình lƠ 3 phút, do đó giá tr y ph thu c vƠo th i gian trung
bình. S ph thu c nƠy bi u di n ph ng trình sau:

y

(t1 )

t1
y (t 2 ) x
t2

đơy :
10

P


Cả

NG 1: CÁC BẤ N ẫảÁẫ CảẰNG Đ KẤ M SỐắ Ơ NảẤ M KảƠNG KảÍ
t1 và t2 : các th i gian trung bình khác nhau (s).
y(t1)

p

: giá tr

y

áp d ng cho th i gian trung bình t1 (m).

: s mũ xác đ nh b ng kinh nghi m, có giá tr trong kho ng 0,15 đ n

0,5 trong tƠi li u, p=0,3 đ

c khuy n cáo áp d ng cho đi u ki n HƠ Lan.

1.2.2.5 T c đ gió
Trong GPM t c đ gió U xu t hi n m u s . Nh v y n ng đ t l ngh ch v i t c
đ gió. Tuy nhiên, t c đ gió khơng gi ng nhau m i n i, đ c bi t lƠ theo ph ng đ ng,
có s bi n đ i đáng k t c đ gió theo chi u cao. Do đó quan tr ng nh t lƠ xác đ nh b s
li u t c đ gió theo chi u cao.
S d ng t c đ gió nƠo trong tính tốn:
N u khơng ghi chú gì khác thì t c đ gió trong khí t ng lƠ t c đ gió đo đ c
cểỄ Ố cao qỐan sáỏ cểỐẩn 10 m trên m t đ t (U10). Trong GPM t c đ gió nƠy dùng cho
các ngu n th p. N u chi u cao hi u d ng c a ngu n l n h n 10m, nên s d ng ỏ c đ
ỂỄó ở đ cao ểỄ Ố d nỂ đó. Tuy nhiên, đ xác đ nh chi u cao hi u d ng nƠy, chúng ta
cũng c n m t giá tr t c đ gió (xem ph ng trình). Thơng th ng ng i ta s d ng cùng
t c đ gió đ cao v t lỦ (xơy d ng) c a ngu n đ tính đ d ng c t khói.
HƠm t c đ gió theo chi u cao
Do ma sát m t đ t, t c đ gió gi m m nh khi đ cao gi m. Đ gi m t c đ ph
thu c vƠo đ n đ nh khí quy n vƠ đ nhám b m t. nh ng n i ngo i l ( phía trên
t ng xáo tr n hay t ng biên hƠnh tinh), t c đ gió ch ph thu c vƠo đ bi n thiên áp su t
qui mô l n. b m t t c đ gió ti n đ n 0. Hình 1.3 th hi n nh h ng c a đ n đ nh
khí quy n lên s thay đ i t c đ gió theo chi u cao. đi u ki n khơng n đ nh, đ ng
năng c a dịng chính ti p t c gi m vƠ dịng khí h u nh gi m v n t c khi đ cao nh
h n vƠi ch c m. đi u ki n n đ nh, dịng khí b ch m l i khi đ n sát t ng biên hƠnh
tinh, do đó s thay đ i ch m h n nhi u.

ảửnể 1.3: ảàm ỏ c đ ỂỄó ỏểeo cểỄ Ố cao ( nỂ ốớỄ đ
nhau

n địnể ỆểỬ qỐỔ n) Ệểác

2,0 - n địnể; 20,0 – trung hịa,15,0 - ỆểơnỂ n địnể
11


Cả

NG 1: CÁC BẤ N ẫảÁẫ CảẰNG Đ KẤ M SỐắ Ơ NảẤ M KảƠNG KảÍ

Lu t lũy th a
S thay đ i t c đ gió theo chi u cao s tuơn theo lu t lũy th a cho h u h t các t ng
biên hƠnh tinh, do v y lu t nƠy đ c s d ng r ng rƣi trong tính tốn theo GPM:
U z1

U z2

Z1
Z2

p

Trong đó:
Uz1: t c đ gió

đ cao z1 (m/s)

Uz2: t c đ gió

đ cao z2 (m/s)

Z : chi u cao (m)
P : s mũ có giá tr t 0,1 đ n 0,5, ph thu c vƠo đ
lƠ 0,2, th ng dùng khi c l ng thô.

n đ nh; giá tr trung bình

Lu t lũy th a nƠy khơng d a trên c s lỦ thuy t, nó hồn tồn đ c xác đ nh b ng
kinh nghi m. Tuy nhiên, t c đ gió khơng ti p t c tăng đ n đ nh t ng biên theo ph ng
trình trên, nh ng th ng gi thi t r ng đ t đ c giá tr c c đ i nƠy kho ng 2/3 chi u
cao t ng biên.
1.2.2.6 N ng đ

m tđ t

Vì chúng ta th ng chú Ủ đ n n ng đ
m t đ t (vƠ các thông s th c nghi m trong
GPM thu đ c t n ng đ m t đ t), ph ng trình cho z=0 tr thành:
C x , y ,0, He

Q
U

y

exp
z

H e2

y2

2

2
y

2

2
z

1.2.2.7 C t khói vƠ n n
Xét đ n s phát tán trong qui mô đ a ph ng, ng i ta th ng dùng khái ni m chùm:
s phát tán t ngu n nƠo đó ch h n ch trong m t vùng khí quy n riêng vƠ đ c g i lƠ
chùm. Chùm khác hẳn v i n n- nghĩa lƠ đi u ki n khí quy n đ a ph ng đó n u nh
khơng có ngu n đang xét. Đ u tiên, n ng đ n n đ c gi thi t lƠ h ng s theo khơng
gian vƠ th i gian; mơ hình phát tán mơ t s tr n l n chùm v i n n nƠy.
Đ d ng c t khói
Các ph ng pháp ti p c n c đi n trong mơ hình hóa phát tán khói, mƠ đ c tr ng ban
đ u c a chùm khói khơng đ c mơ t chi ti t, nh ng thay vƠo đó, chi u cao ngu n đ c
hi u ch nh. S hi u ch nh nƠy đ c g i lƠ đ d ng c t khói; chi u cao ng khói đƣ hi u
ch nh đ c g i lƠ chi u cao ng khói hi u d ng (He):
He = H+ H

12


Cả

NG 1: CÁC BẤ N ẫảÁẫ CảẰNG Đ KẤ M SỐắ Ơ NảẤ M KảƠNG KảÍ

Hình 1.4 minh h a cho cơng th c nƠy. Trong đó, đ d ng c t khói cu i cùng đ c
xác đ nh cách m t kho ng so v i ngu n. Do đó trên th c t khó xác đ nh giá tr th c c a
H: đ d ng th ng ti p t c tăng lên cho đ n đi m mƠ chùm khói v n cịn phơn bi t
đ c. Dù đo đ c trên không hay đo t xa đ u có th xác đ nh đ ng khói th c h p lỦ.

ảửnể 1.4: CểỄ Ố cao ểỄ Ố d nỂ của nỂ ỆểóỄ (ảe)
ệà ỏ nỂ của cểỄ Ố cao ỏểực của nỂ ỆểóỄ (ả) ốà đ dựnỂ c ỏ ỆểóỄ ( H)
Các m c đ d ng ng khói ph thu c vƠo nhi u y u t . Các y u t chính lƠ:
-

ắ c đ ỂỄó : t c đ gió cƠng cao, s xáo tr n vƠ pha loƣng chùm khói di n ra cƠng
nhanh vƠ s sai bi t gi a đ c tính chùm khói vƠ mơi tr ng cƠng nhanh chóng m t
đi; t c đ gió cƠng cao, đ d ng c t khói cƠng th p;

-

Đ n địnể ỆểỬ qỐỔ n: đi u ki n n đ nh h n gơy ra s xáo tr n kém h n vƠ kéo
theo đ d ng c t khói l n h n. M t khác, đ n đ nh cao c n tr chuy n đ ng theo
ph ng đ ng vƠ do đó d n đ n đ d ng c t khói th p h n.

-

ảàm nểỄ ỏ của cểỹm ỆểóỄ: nhi t đ vƠ hƠm nhi t t ng chùm khói cƠng cao, đ
d ng c t khói cƠng cao.

-

ắ c đ ỏể Ễ: t c đ th i khói theo ph ng đ ng cƠng cao, đ d ng c t khói cƠng
l n, trong tr ng h p khói th i nóng nh h ng nƠy không đáng k so v i nh
h ng c a hƠm nhi t.

Ph

ng trình đ d ng c t khói

Trên c s đo đ c vƠ các nguyên t c lỦ thuy t, ng i ta đƣ l p đ c nhi u ph ng
trình bi u di n m i quan h các y u t nƠy vƠ đ d ng c t khói. Thơng d ng nh t lƠ các
công th c c a Brigg vƠ Stumke. Tr c đơy, ắMơ hình qu c giaẰ c a HƠ Lan đ n gi n
hóa các ph ng trình Brigg đ c mơ t đ i v i ngu n nóng. Trong mơ hình qu c gia HƠ
Lan s a đ i, ng i ta ch n ph ng pháp ph c t p h n, trong đó có tính đ n c u trúc chi
ti t theo ph ng đ ng c a khí quy n (gradient t c đ gió, tăng s xáo tr n theo s tăng
chi u cao, s xuyên th m c a đ nh t ng xáo tr n). Tuy nhiên, các ph ng trình cũ cũng
đ c mơ ph ng đơy vì giúp c tính đ d ng c t khói nhanh chóng vƠ d dƠng.
13


Cả

NG 1: CÁC BẤ N ẫảÁẫ CảẰNG Đ KẤ M SỐắ Ơ NảẤ M KảƠNG KảÍ

Ph

ng trình Brigg c i ti n áp d ng cho đi u ki n khơng n đ nh vƠ trung tính:
109 x

H

Và
Ph

QH3 / 4

143 x

H

, khi QH <6MW

U

Q H3 / 5
U

, khi QH

6MW

ng trình sau áp d ng cho đi u ki n n đ nh ( b t c hƠm nhi t nƠo)
H

Trong các ph

65 x

QH

1/ 3

U

ng trình th c nghi m nƠy:

QH : HƠm nhi t c a chùm khói (MW), trên c s đ l ch nhi t đ chùm khói vƠ
khơng khí xung quanh;
U : T c đ gió

đ nh ng khói (H) (m/s).

HƠm nhi t (entanpi) c a khói
HƠm nhi t c a chùm khói lƠ hƠm c a :
-

L ul

ng (thơng th

ng tính b ng m3/s), QV0

-

Nhi t dung riêng c a khơng khí (1,36kJ.K-1), và

-

Nhi t đ c a khói th i(tính b ng K), T:
QH =1,36x10-3xQV0x(T-Tamb) MW

Đ d ng c t khói c a ngu n l nh
Nhi u tr ng h p, đ d ng c t khói khơng đ c tính đ n, đó lƠ các tr ng h p ngu n
l nh, n i mƠ nhi t đ khí phát tán khác bi t r t ít so v i nhi t đ mơi tr ng xung quanh,

vì nh h ng c a nó h u nh r t nh . Tuy nhiên, ph ng trình tính đ d ng c t khói c a
Stumke cho ngu n l nh sau đơy đ c áp d ng Đ c đ i v i khí quy n khơng n đ nh vƠ
trung tính:
H

1,5

Vs xd
U

đơy :
-

Vs : t c đ th i khí

-

d:Đ

-

U : T c đ gió

đ nh ng khói (m.s-1)

ng kính ng khói (m).
đ nh ng khói (m.s-1)

đi u ki n n đ nh, đ d ng c t khói do t c đ th i lƠ không đáng k .
14