Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong thành phố Hồ Chí Minh đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại các nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh

Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, xã hội càng phát triển nhanh, đời sống con người ngày được mở
rộng, nhu cầu sinh họat, đi lại của con người ngày càng được phát triển. Nhưng
chính sự phát triển đó đã làm cho môi trường nói chung, môi trường không khí mà
tác nhân chính là ô nhiễm bụi đã và đang xảy ra ngày càng nghiêm trọng, mà chủ
yếu tại các đô thò lớn, dân tập trung nhiều. Ô nhiễm bụi từ các phương tiên giao
thông giao thông ngày càng phức tạp ở các nước trên thế giới cũng như tại Việt
Nam. Các nước phát triển trên thế giới đã có những biện pháp để xử lý nguồn ô
nhiễm từ bụi giao thông như: sử dụng các lọai xe hút bụi, xe phun nước trên
đường phố, tại một số nơi còn áp dụng biện pháp rửa xe ô tô tại các chốt kiểm
soát trước khi vào thành phố. Trong hòan cảnh nước ta hiện nay, tuy chính phủ đã
có nhiều biện pháp ngăn ngừa nguồn ô nhiễm bụi tại các đô thò lớn như: giảm
thiểu số lượng xe gắn máy, hạn chế cho lưu thông các lọai xe vận tải vào các giờ
cao điểm, xe chở vật liệu xây dựng phải che chắn kỹ khi chạy trên đường
Nhưng cho đến nay, ô nhiễm bụi tại các đô thò lớn vẫn diễn ra, nồng độ bụi đo
được tại các đô thò lớn như Thành phố Hồ Chí Minh vượt rất nhiều so với TCVN,
đặc biệt là tại các nút giao thông chính, là nơi mà tập trung một số lượng xe lớn,
gây ách tắc giao thông và ô nhiễm không khí, ảnh hưởng đến những người tham
gia giao thông tại những khu vực này. Trong khuôn khổ là Đồ Án tốt nghiệp,
thông qua các tài liệu trên mạng, trên báo và vận dụng các kiến thức có được
trong quá trình học tập, em xin Đánh giá hiện trạng ô nhiễm bụi giao thông tại
các nút giao thông chính trong Thành phố Hồ Chí Minh và đưa ra một số kiến
nghò nhằm mục đích giảm thiểu nguồn ô nhiễm bụi tại nút giao thông Vòng xoay
Hàng Xanh.
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
1
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh

Chương 1:
MỞ ĐẦU
1.1 NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN:
- Đánh giá hiện trạng không khí nói chung, bụi nói riêng và các họat động
kiểm soát ô nhiễm trong giao thông đường bộ tại Thành phố Hồ Chí Minh.
- Thống kê và đánh giá nồng độ bụi tại các nút giao thông chính trong
Thành phố Hồ Chí Minh ( bao gồm: Vòng Xoay Hàng Xanh, Ngã tư Đinh Tiên
Hòang – Điện Biên Phủ, Vòng Xoay Phú Tâm và Ngã năm Gò Vấp ).
- Đề xuất các biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông Vòng Xoay
Hàng Xanh.
1.2 SƠ LƯC VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ÁP DỤNG:
Thành phố Hồ Chí Minh là 1 đô thò có tốc độ phát triển kinh tế – văn hóa –
xã hội rất mạnh, từ đó đã nảy sinh ra nhiều nguồn ô nhiễm chẳng hạn như: Ô
nhiễm chất thải rắn, nguồn nước trên các sông cũng bò ô nhiễm, và ô nhiễm
không khí mà đặc biệt là bụi đang ngày càng gia tăng làm ảnh hưởng đến sức
khỏe của con ngưới và vẻ mỹ quan của Thành phố. Bụi phát sinh từ quá trình lưu
thông xe cộ được gọi là bụi giao thông, đang là một trong những vấn đề nan giải.
Chính quyền thành phố cũng như các cơ quan chức năng cũng đã đưa ra những
biện pháp cụ thể để hạn chế nồng độ bụi nhằm bảo đản an tòan cho đời sống của
người dân tại các khu vực có mức ô nhiễm cao nhất như: tiến hành cho xe phun
nước vào những thời điểm thích hợp, hạn chế lưu thông của các lọai xe tải có
trọng lượng lớn và các lọai xe chở vật liệu xây dựng.

Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
2
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
Chương 2:
KHÁI QUÁT CHUNG VỀ BỤI

2.1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LỌAI BỤI – BỤI GIAO THÔNG
2.1.1 Khái niệm bụi:
Các phần tử chất rắn thể rời rạc (vụn) có thể được tạo ra trong các 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 đònh chúng tạo thành thứ vật chất mà người ta gọi là bụi.
Bụi là một hệ thống gồm hai 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.
2.1.2 Khái niệm bụi giao thông:
2.1.2.1 Khái niệm:
Là bụi tồn tại trong quá trình lưu thông xe cộ.
2.1.2.2 Qui luật phát tán và lan truyền của bụi tại các nút giao thông
chính:
Nút giao thông đơn giản là nơi giao nhau cua cac dòng xe tham gia giao
thông. Nút giao thông có thể có 3, 4, 5 hoặc nhiều luồng xe giao thông. Lúc này
các dòng xe chuyển động khá đơn giản. Một dòng chuyển động và dòng kia dừng
lại. Theo đo đạc thực tế, chu kỳ đèn xanh đèn đỏ của thành phố Hồ Chí Minh dao
động trong khoảng từ 20 – 45 giây. Như vậy cứ một chu kỳ thì tốc độ dòng không
khí lại bò thay đổi (nếu không kể đến ảnh hưởng của vận tốc gió cũng như các
công trình xây dựng xung quanh). Như vậy các chất khí độc hại và bụi từ các ống
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
3
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
xả theo quán tính của xe sẽ bò lôi kéo và vận chuyển tiếp tục đi một quãng nữa
kể từ vạch dừng. Mặt khác, dòng xe này dừng lại thì dòng xe kia (theo phương
90

0
so với dòng xe dừng) chuyển động và lại lôi kéo một phần hơi khí và bụi đi
theo hướng của nó, các khác trường khí quyển xét về phương diện các chất độc
hại và bụi tại các nút giao thông rất phức tạp. Bình thường chuyển động gió tại
các nút giao thông là chuyển động xóay, quay tròn. Tại đây áp suất không khí
luôn luôn âm so với các ngã đường dẫn tới, vì vậy không khí, gió có xu hướng bò
hút từ các giao lộ vào vòng xoay . Từ đó bụi cũng chuyển động bò cuốn theo. Phối
hợp với tác động của các dòng xe, chuyển động của bụi có quỹ đạo phức tạp, nó
hoàn toàn phụ thuộc vào mật độ xe tham gia giao thông, tỷ lệ loại xe, tốc độc xe,
kích thước chuẩn của xe cộ…
Thể hiện rõ nhất là trường bụi tại các nút giao thông. Như đã biết, các loại
bụi do giao thông sinh ra có nhiều loại với các kích thước và trọng lượng dao
động trong một khoảng rộng nhưng đa số là bụi tròn. Kích thước của bụi có thể ở
dạng bụi hô hấp (≤ 5
µ
m) hoặc lớn hơn (tới 100 – 150
µ
m) tuỳ thuộc vào nguồn
gốc phát sinh. Sự phân bố trường bụi nói chung ít ảnh hưởng tới các loại bụi lắng.
Vì thế loại bụi cần được chú ý đặc biệt là bụi hô hấp do khả năng phát tán của
chúng phụ thuộc đáng kể bởi các yếu tố bên ngoài.
Khi vận tốc chuyển động của hạt bắt đầu bằng và lớn hơn vận tốc treo hay
còn gọi là vận tốc thăng thì hạt bụi bắt đầu chuyển động trong khí quyển (loại bụi
này ảnh hưởng rất xấu tới sức khoẻ con người). Vận tốc thăng (V
t
) thường được
xác đònh bởi công thức:

0
2

18
µ
ρ
×
××
=
dg
V
t
( m/s ) ( 2.1 )
Trong đó
p :mật độ bụi, kg/m
3
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
4
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
d : đường kính trung bình của hạt bụi,m
g :gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s
2

0
µ
: độ nhớt động học của không khí, N.s/m
2
hoặc 0,1.kg.s/m
2
Có thể tính toán hoặc tra bảng để xác đònh V
t

của bụi hô hấp (nhỏ hơn 5m)
là 0,05 – 0,1 m/s hay 1 – 2 km/h. Trong lúc đó vận tốc xe trung bình tại các giao
lộ là 25km/h. Như vậy có thể nói tất cả bụi hô hấp, khí độc đều bò xe cộ cuốn
theo sau hoàn toàn. Đối với bụi tổng hợp có nhiều bụi lớn thì xe cộ khi chạy cũng
cuốn đi một phần lớn nhưng chúng chỉ khuyếch tán từ mặt đất lên cao ở một
khoảng cách nào đó.
Thực nghiệm chứng minh vận tốc chuyển động thực (V
vc
) của các hạt bụi
thường lấy bằng:
V
vc
= 1.15 V
t
( 2.2 )
Cũng tương tự như sự phát tán các hạt bụi, các hơi khí độc hại cũng bò ảnh
hưởng bởi các yếu tố như chiều chuyển động của dòng vận tốc chuyển động của
dòng xe, vận tốc gió, yếu tố vi khí hậu và yếu tố đòa hình… Tuy nhiên việc phát
tán của các hơi khí độc hại rất phức tạp. Trong khuôn khổ bài đồ án tốt nghiệp,
tác giả chưa đủ điều kiện đi sâu.
Một loại nút giao thông khác là vòng xoay. Lúc này do các dòng xe từ các
hướng chuyển động liên tục do đó tạo thành một vòng xoáy và các hơi khí độc
hại cũng như bụi sẽ bò cuốn theo và chuyển động xung quanh nút vòng. Như vậy
chỉ bằng hình dung đơn giản cũng thấy rõ tại trung tâm của vòng xoay sẽ có mặt
các chất độc hại và với nồng độ cao nhất. Trong trường hợp không có gió thì sự
phát tán các chất ô nhiễm trên là theo các dòng xe đi về các ngả. Nhưng trong
trường hợp có gió, phụ thuộc vào hướng gió và một phần vào cao độ các công
trình xung quanh nút giao thông mà toàn bộ tải lượng ô nhiễm này sẽ phát tán
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “

5
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
xuống vùng cuối hướng gió hay nói cách khác, khu dân cư cuối hướng gió sẽ là
nơi tiếp nhận toàn bộ lượng bụi và khí thải này.
2.1.2.3 Ảnh hưởng của bụi giao thông:
Chất ô nhiễm dạng hạt (bụi) do hoạt động giao thông vận tải gây ra có kích
thước lớn hơn 1
µ
m và tốc độ trầm lắng của chúng lớn hơn 4.10
-5
m/s. Thành phần
ô nhiễm này có tác hại đến môi trường về con người.
Các sol khí và bụi lơ lửng có tác dụng hấp thụ và khuyếch tán ánh sáng mặt
trời, làm giảm độ trong suốt của khí quyển, tức là làm giảm bớt tầm nhìn. So với
các vùng nông thôn, ở các vùng đô thò khi bức xạ mặt trời chiếu xuống nhỏ hơn
các vùng nông thôn 15 – 20% thì có thể là giảm ánh sáng tự nhiên 1/3 về mùa hè
và 2/3 về mùa đông, làm giảm độ nhìn thấy và giảm độ tương phản giữa vật và
nền. Với nồng độ bụi khoảng 0,1 mg/m
3
thì tầm nhìn xa chỉ còn 12km (trong khi
đó, tầm nhìn xa lớn nhất là 36km và nhỏ nhất là 6km). Làm giảm độ nhìn thấy sẽ
nguy hiểm cho các phương tiện giao thông đường bộ, đường thuỷ cũng như đường
không. Loại ô nhiễm này còn gây tác hại làm gỉ kim loại khi không khí ẩm ướt,
ăn mòn và làm bẩn nhà cửa… đặc biệt là gây tác hại đối với thiết bò và mối hàn
điện. Đặc biệt, các phần tử nhỏ bé trong môi trường do hoạt động giao thông vận
tải gây ra ở dạng các hợp chất cacbua hydro thơm là tác nhân gây bệnh ung thư
cho người như gây bệnh hen suyễn, viêm cuống phổi, bệnh khí thũng và bệnh
viêm cơ phổi.
Trong hoạt động giao thông vận tải, bụi chì là một trong những chất ô nhiễm

nghiêm trọng nhất. Với nồng độ chì khoảng 20 – 40
µ
g trên 100 g máu (0,2 – 0,4
ppm) thì chưa gây tác hại gì đáng kể, nhưng nếu lượng đó lên tới 0,8 ppm thì sẽ
phát sinh bệnh thiếu máu, hồng cầu giảm rõ rệt và gây rối loạn đối với thận. Đối
với trẻ em, nồng độ chì 0,6ppm trong máu đã có thể gây ngộ độc.

Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
6
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
2.1.3 Phân lọai bụi:
Về kích thước, bụi được phân chia thành các loại sau đây:
- Bụi thô, cát bụi (grit): gồm từ các hạt bụi chất rắn có kích thước hạt δ >
75µm.
- Bụi (dust): hạt chất rắn có kích thước nhỏ hơn bụi thô (5 ÷ 75µm) được
hình thành từ các quá trình cơ khí như nghiền, tán, đập v.v.
- Khói (smoke): gồm các hạt vật chất có thể là rắn hoặc lỏng được tạo ra
trong quá trình đốt cháy nhiên liệu hoặc quá trình ngưng tụ có kích thước hạt δ =
1 ÷ 5 µm. Hạt bụi cỡ này có tính khuếch tán rất ổn đònh ttrong khí quyển.
- Khói mòn (fune): gồm những hạt chất rắn rất mòn, kích thước hạt δ < 1
µm.
- Sương (mist): hạt chất lỏng kích thước δ < 10 µm. Loại hạt cỡ này ở một
nồng độ đủ để làm giảm tầm nhìn thì được gọi là sương giá (fog).
Có sự khác biệt đáng kể về tính chất cơ lý hóa của các hạt có kích thước
nhỏ nhất và lớn nhất. Các hạt cực nhỏ thì tuân theo một các chặt chẽ sự chuyển
động của môi trường khí xung quanh, trong khi đó các hạt lớn – như bụi thô chẳng
hạn thì rơi có gia tốc dưới tác dụng của lực trọng trường và nhờ thế chúng dễ
dàng bò loại ra khỏi khối khí (dễ lọc sạch). Tuy vậy, những hạt bụi có kích thước

lớn cũng có khả năng bò cuốn đi rất xa khi điều kiện thời tiết thuận lợi. Ví dụ hiện
tượng mưa bụi trên một phạm vi rộng lớn ở phía nam nước Anh vào mùa hè năm
1968 sau đó được gội sạch nhờ có mưa là do những hạt cát kích thước ≈ 50 µm bò
gió cuốn theo từ Bắc Phi.
Những hạt bụi có tác hại nhất đối với sức khỏe con người là khi chúng có
thể thâm nhập sâu vào tận phổi trong quá trình hô hấp – tức những hạt có kích
thước δ < 10 µm. Người ta gọi cỡ bụi này là bụi hô hấp.
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
7
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
2.2 XÁC ĐỊNH KHỐI LƯNG, ĐƠN VỊ CỦA BỤI
Người ta phân biệt các loại khối lượng đơn vò của bụi như sau:
- Khối lượng đơn vò thật: khối lượng đơn vò của bụi không có lỗ hổng.
- Khối lượng đơn vò biểu kiến: khối lượng đơn vò của bụi kể cả các lỗ hổng
kín
- Khối lượng đơn vò của bụi: khối lượng đơn vò của bụi bao gồm cả lỗ hổng
kín và hở.
- Khối lượng đơn vò đổ đống: khối lượng đơn vò của bụi đổ tự do vào một
dung tích (đồ đựng) nào đó.
- Khối lượng đơn vò đổ đống có dồn lắc.
Nếu bụi thu được từ quá trình nghiền tán thì khối lượng đơn vò thật của bụi
trùng với khối lượng đơn vò của vật liệu bụi (vật liệu trước khi nghiền). Còn bụi
trong khí thải công nghiệp được hình thành từ các quá trình đốt nhiên liệu, vê
viên, sấy khô v.v… thường có những lỗ hổng kín mà hiện nay chưa có cách nào để
đuổi khí ra khỏi lỗ hổng kín đó – Đối với loại bụi này khối lượng đơn vò của nó
chính là khối lượng đơn vò biểu kiến.
Có nhiều phương pháp khác nhau để xác đònh khối lượng đơn vò của bụi; sau
đây ta nghiên cứu một số phương pháp đơn giản phổ biến nhất.

2.2.1 Xác đònh khối lượng đơn vò bụi bằng tỷ trọng kế
Phương pháp này dựa trên cơ sở thể tích chiếm chỗ của một lượng bụi trong
chất lỏng.
Chất lỏng sử dụng ở đây là loại chất lỏng không có phản ứng với bụi đang
nghiên cứu. Tuỳ theo tính chất của bụi mà người ta chọn loại chất lỏng phù hợp.
- Cách tiến hành: Dùng bình đựng – lọ thuỷ tinh có chia độ – tỷ trọng kế,
cho bụi vào lọ, đổ chất lỏng vào lắc đều, cân bình đựng trước và sau khi đổ bụi,
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
8
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
đổ chất lỏng ở nhiệt độ như nhau (20
0
C ± 0,5
0
C), hút chân không để lấy hết bọt
khí trong khối bụi và chất lỏng.
Cần tiến hành hút chân không đến khi áp kế chỉ 2 ÷ 4 kPa (15 ÷ 30 mmHg)
là được. Công thức tính toán:
P
b
=
)(
34
GGG
G
n
−−
ρ

g/cm
3
hoặc kg/ m
3
( 2.3 )
Trong đó:
G = G
2
– G
1
;
G
1
– khối lượng bình trống (khô);
G
2
- khối lượng bình có chứa bụi (khô);
G
3
- khối lượng bình có bụi và chất lỏng đổ đến mức quy đònh (sau khi
đã lắc và hút chân không);
G
4
- khối lượng bình với chất lỏng đổ đến mức quy đònh (không có bụi);

ρ
n
- khối lượng đơn vò của chất lỏng.
Đối với một mẩu bụi cần tiến hành nhiều lần và lấy giá trò trung bình với
mỗi lần trong điều kiện như nhau, các kết quả không sai lệch nhau quá 3%.

2.2.2 Xác đònh khối lượng đơn vò bụi bằng phương pháp áp kế
Phương pháp này dựa vào đònh luật Boyle-Mariotte, theo đó khi t = const
tích số của thể tích khí và áp suất của nó là không đổi.
PV = RT ( 2.4 )
Nếu trong một bình kín thể tích V
1
chứa không khí ở áp suất khí quyển P
kq
ta
giảm thể tích một đại lượng là V thì áp suất khí sẽ tăng lên một đại lượng là ΔP
1
.
Ta có thể viết:
V
1
P
kq
= (V
1
– V)( P
kq
+ ΔP
1
) ( 2.5 )
Từ đó:
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
9
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh

V
1
=
1
1
)(
P
PPV
kq
∆
∆+
( 2.6 )
Bây giờ ta đổ vào bình V
1
một lượng bụi (chất bột) với thể tích V
0’
lúc đó
thể tích còn lại của bình sẽ là:
V
2
= V
1
- V
0’
( 2.7 )
và áp suất vẫn là áp suất khí quyển.
Tiếp theo, ta cũng giảm thể tích bình (bình đã chứa bụi với thể tích V
0
) một
đại lượng là ΔP

2
mà ΔP
2
sẽ lớn hơn ΔP
1
. Ta sẽ có:
V
2
P
kq
= (V
2
– V)( P
kq
+ ΔP
2
)
Từ đó:
V
2
=
2
2
)(
P
PPV
kq
∆
∆+
( 2.8 )

Từ (1), (2), (3) ta có thể rút ra được công thức xác đònh thể tích V
0
của lượng
bụi đã đổ vào bình:
V
0
=V








∆
∆+
−
∆
∆+
2
2
1
1
P
PP
P
PP
kqkq
( 2.9 )

Hay là:
V
0
= VP
kq
21
12
. PP
PP
∆∆
∆−∆

( 2.10 )
Nếu G
b
là khối lượng bụi đã đổ vào bình (đã cân trước) thì khối lượng đơn vò
của nó sẽ là:

0
V
G
b
b
=
ρ
( 2.11 )
2.2.3 Xác đònh khối lượng đơn vò đồ đống của bụi
Dùng lọ hình trụ đường kính 30 mm, thể tích 50-100cm
3
để đong bụi, cân và

tính khối lượng đơn vò. Có hai loại khối lượng đơn vò đổ đống: không rung lắc và
có rung lắc.
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
10
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
Khối lượng đơn vò đổ đống có rung lắc được đo bằng cách sau khi đong đầy
bụi vào bình đo, đặt bình vào máy rung với tần số 4Hz. Rung cho đến khi độ cao
của bụi trung bình đo không thay đổi và giữ nguyên độ cao ấy trong thời gian
rung 2 phút tiếp theo. Biết thể tích của bụi trong bình đo và trọng lượng của nó
đã được cân từ trước, ta tính được khối lượng đơn vò đổ đống có rung lắc.
2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỂ XÁC ĐỊNH ĐỘ PHÂN CẤP CỢ HẠT BỤI
- Phương pháp dựa trên kích thước hình học của hạt bụi:
Có thể đếm số lượng và xác đònh kích thước hạt trên kính hiển vi bằng cách
pha loãng bụi trong chất lỏng rồi lấy một số giọt trải trên bản kính có kẽ lưới kích
thước 1; 2; 3 v.v… µm để soi.
Mặc dù trên kính hiển vi mắt thường có thể nhìn thấy được kích thước hạt
0,14 µm nhưng giới hạn quy đònh của phương pháp này là dùng để phân cấp cỡ
hạt từ 1 µm trở lên. Mặt khác, cần lưu ý rằng các hạt bụi trên bản kính thường
nằm ở tư thế ổn đònh nhất, do đó kích thước đo được là kích thước lớn nhất của
chúng.
- Phương pháp va đập quán tính:
Khi đặt một tấm chắn trước một luồng khí mang bụi thổi ra từ vòi thổi với
vận tốc khác nhau thì bụi sẽ đọng lại trên tấm bản do va đập quán tính. Vận tốc
luồng khí càng lớn thì hạt bụi bò giữ lại trên tấm bản có kích thước càng nhỏ. Dựa
trên nguyên lý này người ta chế tạo ra thiết bò phân cấp hạt kiểu va đập quán tính
nhiều tầng, các tầng lần lượt có đường kính vòi phun thu hẹp dần từ trên xuống
dưới. Máy va đập quán tính 4 ÷ 6 tầng có thể sử dụng để phân cấp cỡ hạt đối với
bụi có kích thước hạt từ 0,5 ÷ 15 µm.

- Phương pháp điện trở:
Bụi được hóa loãng trong một chất lỏng dẫn điện và cho chảy qua một khe hở
giữa hai điện cực. Khi hạt bụi (không dẫn điện) đi qua khe hở, điện áp của mạch
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
11
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
sẽ giảm một cách tỷ lệ với kích thước hạt – Khe hở giữa hai điện cực có thể điều
chỉnh được từ 10 đến 1000 µm. Kích thước hạt bụi nhỏ nhất có thể đếm được
bằng phương pháp này là 0,3 µm.
- Phương pháp quang học:
Hạt bụi trong môi trường chất khí hoặc lỏng có khả năng hấp thụ, phản chiếu
hoặc tán xạ ánh sáng phụ thuộc vào kích thước, hình dạng, trạng thái bề mặt và
bước sóng của tia sáng chiếu tới. Những tính chất trên có thể được khai thác để
chế tạo ra máy phân cấp cỡ hạt bụi bằng quang học
2.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
A – Xử lý bụi bằng các phương pháp thiết bò lọc bụi. Trong không gian kín
2.4.1 Buồng lắng bụi và các thiết bò lọc quán tính
2.4.1.1 Nguyên tắc hoạt động:
Phương pháp lọc bụi đơn giản nhất là làm cho bụi lắng đọng dưới tác dụng
của trọng lực. Những hạt bụi cỡ lớn thường lắng đọng trên đường ống, nhưng để
hiệu quả của quá trình lắng được cao hơn người ta phải chế tạo ra một thiết bò
riêng biệt dành riêng cho việc lắng bụi và gọi là buồng lắng bụi.
Cấu tạo của buồng lắng rất đơn giản – đó là một không gian hình hộp có tiết
diện ngang lớn hơn nhiều lần so với tiết diện đường ống dẫn khí vào để cho vận
tốc dòng khí giảm xuống rất nhỏ, nhờ thế hạt bụi đủ thời gian để rơi xuống chạm
đáy dưới tác dụng trọng lực và bò giữ lại ở đó mà không bò dòng khí mang theo.
Buồng lắng bụi được áp dụng để lắng bụi thô có kích thước hạt từ 60 - 70µm
trở lên. Tuy vậy, các hạt bụi có kích thước nhỏ hơn vẫn có thể bò giữ lại trong

buồng lắng.

Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
12
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
2.4.1.2 Lý thuyết tính toán thiết kế buồng lắng bụi:
Một số quy đònh và giả thiết:
- Buồng lắng có cấu tạo hình hộp nằm ngang chiều dài l, chiều cao H và
bề rộng B.
- Vận tốc dòng khí mang bụi trên toàn bộ tiết diện ngang của buồng lắng
là đều đặn, nói một cách khác – trường vận tốc của dòng khí trong buồng lắng
bụi là không đổi.
- Hạt bụi chuyển động ngang theo dòng khí có vận tốc bằng vận tốc dòng
khí.
- Hạt bụi rơi dưới tác dụng của trọng lực theo phương thẳng đứng khi chạm
được đáy trước điểm N của buồng lắng coi như bò giữ lại trong buồng lắng.
Nếu L là lưu lượng của dòng khí – m
3
/s thì vận tốc chuyển động ngang u của
hạt bụi sẽ được xác đònh theo công thức sau:
u =
BH
L
, m/s ( 2.12 )
Thời gian lưu lại của dòng khí (cũng tức là bụi)trong buồng lắng:

L
V

L
lBH
u
l
===
τ
, s ( 2.13 )
Trong đó:
t – thời gian, s;
V – thể tích của buồng lắng, m
3
.
Khi hạt bụi thuộc bất kỳ loại vật liệu gì có đường kính ở rơi với vận tốc v và
đi được một đoạn h trong thời gian r xác đònh theo ( 2.13 ) thì:
- Nếu h < H: hạt bụi bò dòng khí mang theo ra ngoài phạm vi của buồng
lắng.
- Nếu h ≥ H: tất cả các hạt bụi có kích thước bằng hoặc lớn hơn δ đều bò
giữ lại trong buồng lắng.
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
13
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
Như vậy tỷ số h/H ứng với các cỡ đường kính khác nhau của hạt bụi thể hiện
được phần bụi có kích thước đã cho bò giữ lại trong buồng lắng và từ đó ta có thể
xác đònh được hiệu quả lọc theo cỡ hạt của buồng lắng.
Giá trò h có thể xác đònh như là tích số của vận tốc lắng trung bình v
TB
của
hạt bụi và thời gian lưu T của dòng khí:

H = v
TB
T ( 2.14 )
Từ lý thuyết trên về sức cản của môi chất đối với hạt bụi chuyển động ta có
thể phân biệt các trường hợp sau đây:
1/ Đối với hạt bụi có kích thước bé thì thời gian kể từ lúc bắt đầu rơi đến
lúc hạt bụi đạt được vận tốc giới hạn v
gh
rất ngắn so với thời gian lưu T, lúc đó ta
có thể nhận:
v
TB
= v
gh
( 2.15 )
2/ Đối với hạt bụi có kích thước lớn hơn thì sau một quãng thời gian không
phải là quá ngắn so với T hạt bụi mới đạt được vận tốc rơi giới hạn v
gh
. Lúc đó
quãng đường mà hạt bụi rơi cần được phân thành hai đoạn:
- Đoạn đầu là đoạn mà hạt bụi rơi có gia tốc cho đến lúc vận tốc rơi đạt
khỏang 99% v
gh
;
- Đoạn tiếp theo là đoạn mà hạt bụi rơi với vận tốc v
gh
= const cho đến cuối
thời gian lưu T .
3/ Nếu trong khoảng thời gian lưu T của dòng khí trong buồng lắng mà
những hạt bụi lớn chưa kòp đạt vận tốc giới hạn v

gh
thì toàn bộ đoạn đường rơi
được của chúng đều phải xác đònh theo vận tốc tức thời.
Trường hợp chung đối với đa số loại bụi có kích thước hạt từ 75 µm trở
xuống ta có thể áp dụng đònh luật Stokes để xác đònh vận tốc rơi giới hạn và xem
đó như vận tốc rơi trung bình của hạt trong buồng lắng bụi, nhờ đó việc tính toán
buồng lắng trở nên đơn giản rất nhiều.
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
14
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
Nếu xét một hạt bụi nằm ở vò trí M trên góc trái trên cùng của buồng lắng
bụi thì với vận tốc rơi theo công thức, thời gian rơi của hạt đến lúc chạm đáy
buồng lắng sẽ là:

2
1
)(
18
σρρ
µ
τ
g
H
v
H
b
gh
−

==
( 2.16 )
Thời gian lưu của dòng khí trong buồng lắng:

L
lBH
u
l
==
2
τ
( 2.17 )
Điều kiện để toàn bộ số hạt có kích thước lớn hơn hoặc bằng δ
0
rơi xuống
đáy là. Từ đó ta xác đònh được đường kính bé nhất của hạt bụi hoặc còn gọi là
đường kính giới hạn mà buồng lắng có thể giữ lại được toàn bộ như sau:
δ
0
= δ
min
=
gBl
L
gl
uH
bb
)(
18
)(

18
ρρ
µ
ρρ
µ
−
=
−
( 2.18 )
2.4.1.3 Biện pháp nâng cao hiệu quả lọc của buồng lắng
Hiệu quả lọc theo cỡ hạt
δ
η
của buồng lắng được xác đònh theo công thức:

%100×=
H
h
δ
δ
η
( 2.19 )
Từ đó ta thấy muốn nâng cao hiệu quả lọc đối với một cỡ hạt nhất đònh nào
đó thì:
- một là
δ
h
phải tăng trong khi H = const;
- hai là giữ
δ

h
không đổi và giảm chiều cao H của buồng lắng với điều kiện
đảm bảo năng suất lọc tức lưu lượng khí cần lọc không thay đổi.
Ta có thể thực hiện được vấn đề nêu ra theo cách thứ hai.
Từ công thức
2
18
1
δ
µ
ρ
L
lBH
g
h
b
=
ta thấy nếu buồng lắng được chia thành
nhiều tầng đều nhau thì chiều cao H
i
của mỗi tầng và lưu lượng đi qua L
i
đều
giảm xuống theo một tỷ lệ như nhau – có bao nhiêu tầng thì chiều cao và lưu
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
15
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
lượng đi qua từng tầng giảm xuống bấy nhiêu lần so với chiều cao và lưu lượng

tổng ban đầu, do đó sẽ không thay đổi. Nếu bỏ qua bề dày của tấm ngăn các
tầng thì lưu lượng chung cũng không thay đổi, trong lúc H
i
của mỗi tầng đã giảm
xuống n lần (n – là số tầng)
Như vậy hiệu quả lọc
%100×=
i
H
h
δ
δ
η
sẽ được tăng lên n lần.
2.4.2 THIẾT BỊ LỌC BỤI LY TÂM
2.4.2.1 Thiết bò lọc bụi ly tâm kiểu nằm ngang
2.4.2.1.1 Nguyên lý làm việc:
Thiết bò lọc bụi ly tâm kiểu nằm ngang có cấu tạo khá đơn giản. Thiết bò
bao gồm một ống bao hình trụ bên ngoài, bên trong có lõi hình trụ hai đầu bòt tròn
và thon để đảm bảo chảy bọc được tốt. Không khí mang bụi đi vào thiết bò được
các cánh hướng dòng tạo thành chuyển động xoáy. Lực ly tâm sản sinh từ dòng
chuyển động xoáy tác dụng lên các hạt bụi và đẩy chúng ra xa lõi hình trụ rồi
chạm vào thành ống bao và thoát ra qua khe hình vành khăn để rơi vào nơi tập
trung bụi.
Không khí sạch (một cách tương đối) theo ống loa với cánh hướng dòng kết
hợp với van điều chỉnh thoát ra ngoài.
Như vậy, dòng khí đi từ đầu này ra đầu kia của thiết bò trên cùng một chiều.
Do đó người ta còn gọi là thiết bò lọc ly tâm một chiều – (uni-flow cyclone).
2.4.2.1.2 Lý thuyết tính toán:
Các kích thước chính của thiết bò:

r
1
– bán kính lõi hình trụ, m;
r
2
– bán kính ống bao hình trụ bên ngoài (vỏ thiết bò), m ;
l – chiều dài làm việc của thiết bò, m.
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
16
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
Ta gọi L là lưu lượng thể tích của dòng không khí mang bụi đi vào thiết bò
lọc, m
3
/s và µ là hệ số nhớt động lực của không khí ở nhiệt độ t và áp suất khí
quyển.
Dòng không khí đi vào thiết bò nhờ cánh hướng dòng nên có chuyển động
quay với vận tốc quay là n vòng/s.
Ta xét một hạt bụi đường kính δ nằm ở vò trí P trên mặt cắt đầu tiên của
thiết bò, tức là nằm trên trục y của hệ trục xOy với toạ độ là P(o,y).
2.4.2.2 Thiết bò lọc ly tâm kiểu đứng
2.4.2.2.1 Nguyên lý làm việc:
Không khí mang bụi đi vào thiết bò theo ống nối theo phương tiếp tuyến với
thân hình trụ đứng. Phần dưới của thân hình trụ có phễu và dưới cùng là ống xả
bụi. Bên trong thân hình trụ có ống thoát khí sạch lắp cùng trục đứng với thân
hình trụ.
Nhờ ống dẫn lắp theo phương tiếp tuyến, không khí sẽ có chuyển động xoáy
ốc bên trong thân hình trụ của xiclon và khi chạm vào ống đáy hình phễu, dòng
không khí bò dội ngược trở lên nhưng vẫn giữ được chuyển động xoáy ốc để rồi

cuối cùng theo ống mà thoát ra ngoài.
Trong dòng chuyển động xoáy ốc, các hạt bụi chòu tác dụng bởi lực ly tâm
làm cho chúng có xu hướng tiến dần về phía thành ống của thân hình trụ rồi chạm
vào đó, mất động năng và rơi xuống đáy phễu. Trên ống xả người ta có lắp van
để xả bụi vào thùng chứa.
Thông thường, ở đáy phễu có áp suất âm (áp suất tương đối), do đó khi mở
van không khí bên ngoài sẽ bò hút vào xiclon từ dưới lên trên và có thể làm cho
bụi đã lắng đọng ở đáy phễu bay ngược lên và theo không khí thoát ra ngoài qua
ống làm mất tác dụng của việc lọc bụi.
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
17
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
Để tránh tình trạng trên người ta dùng van kép, trước khi xả bụi người ta
đóng van rồi mới mở van dưới.
2.4.2.2.2 Lý thuyết tính toán:
Tương tự như trường hợp thiết bò lọc ly tâm kiểu nằm ngang, ta cũng chọn
hệ trục toạ độ xOy, nhưng ở đây trục Ox là trục thẳng đứng hướng xuống dưới
còn trục Oy là trục nằm ngang quay bên phải.
Trên hình chiếu bằng, mỗi phần tử không khí cũng như hạt bụi đều có hai
thành phần vận tốc: vận tốc tiếp tuyến v
T
và vận tốc hướng tâm v
Y
do lực ly tâm
gây ra.
Trên hình chiếu đứng, vận tốc tònh tiến theo trục Ox của không khí cũng như của
bụi cũng được xem như ở trường hợp trước, tức là dòng không khí với lưu lượng L
chuyển động trong không gian mà tiết diện ngang là hình vành khăn (r

1
,r
2
).
Tóm lại, sơ đồ tính toán cũng như các thành phần vận tốc chuyển động trong
xiclon hoàn toàn giống như trường hợp thiết bò lọc ly tâm nằm ngang và do đó
mọi công thức đã rút ra được đối với thiết bò lọc ly tâm nằm ngang đều áp dụng
được cho thiết bò ly tâm kiểu đứng – xiclon.
Điều khác biệt cần lưu ý ở đây là trong các công thức tính tóan đối với thiết
bò lọc bụi ly tâm kiểu ngang thay vì cho chiều dài l thì trong công thức tính toán
đốivới thiết bò lọc bụi ly tâm nằm ngang ta dùng chiều cao làm việc H
p
của
xiclon:
Trong đó:
H – là chiều cao thân hình trụ của xiclon, m;
a – chiều cao ống dẫn vào, m.
Ngoài ra, ở trường hợp thiết bò lọc ly tâm nằm ngang số vòng quay n của
dòng không khí trong thiết bò là do cánh hướng dòng xoắn ốc ở miệng vào tạo ra,
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
18
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
còn ở đây – số vòng quay n của dòng không khí trong thân xiclon là phụ thuộc
vào vận tốc ban đầu v
E
của dòng không khí ở ống dẫn vào tại tiết diện a
×
b’:

v
E
=
ba
L
×
,m/s ( 2.20 )
Tuỳ thuộc theo kích thước b’ của ống dẫn vào so với bán kính r
1
và r
2
của
xiclon, ta có thể nhận:

E
TB
T
vv )17,0( ÷=
( 2.21 )
Trong đó:

TB
T
v
- vận tốc tiếp tuyến trung bình bên trong xiclon ứng với bán kính trung
bình r
0
= (r
1
+ r

2
)/2 ( 2.22 )
Từ đó ta có:
n =
)(
)17,0(
2
210
rr
v
r
v
E
TB
T
+
÷
=
ππ
, vg/s ( 2.23 )
Thiết bò lọc bụi ly tâm kiểu đứng – xiclon có cấu tạo rất đa dạng, tuỳ theo
hãng sản xuất mà kích thước tương đối của chúng rất khác nhau. Mặt khác, nhiều
tác giả khác nhau mặc dù cùng dựa trên nguyên lý chung giống nhau nhưng dưa
ra các sơ đồ tính toán cũng như cách tiếp cận vấn đề không hoàn toàn giống nhau,
do đó có rất nhiều dạng công thức khác nhau để xác đònh đường kính giới hạn δ
0
của hạt bụi mà với đường kính ấy chúng bò giữ lại toàn bộ trong xiclon.
2.4.3 LƯỚI LỌC BỤI
2.4.3.1 Cơ cấu quá trình lọc bụi trong lưới lọc
Các đặc tính quan trọng nhất của lưới lọc bụi là: hiệu quả lọc, sức cản khí

động và thời gian của chu kỳ hoạt động trước khi thay mới hoặc hòan nguyên.
Các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm đối với lưới lọc bụi được hướng
vào mục tiêu xác đònh mối quan hệ giữa các thông số (đặc tính) nói trên với các
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
19
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
đặc điểm cấu trúc của lớp lưới lọc, tính chất của bụi trong khí cần lọc và chế độ
chuyển động của dòng khí.
Thông thường quá trình lọc xảy ra trong lưới lọc bụi có thể chia thành hai
giai đoạn. Trong giai đoạn đầu xảy ra quá trình giữ bụi trong lớp lưới sạch, trong
lúc đó xem rằng sự thay đổi cấu trúc của lớp lưới lọc do bụi bám và do các
nguyên nhân khác là không đáng kể. Giai đoạn này được gọi là giai đoạn ổn
đònh; hiệu quả lọc và sức cản khí động của lưới lọc trong giai đoạn này được xem
như không thay đổi theo thời gian và được xác đònh bởi cấu trúc của lớp lưới lọc,
tính chất của bụi và chế độ chuyển động của dòng khí. Giai đoạn ổn đònh có ý
nghóa thực tế quan trọng đối với lưới lọc làm việc trong môi trường có nồng độ
bụi ban đầu nhỏ.
Giai đoạn hai của quá trình lọc được gọi là giai đoạn không ổn đònh do có sự
thay đổi cấu trúc của lớp lưới lọc bởi nhiều hạt bụi bò giữ lại trong đó, ảnh hưởng
của độ ẩm hoặc bởi các nguyên nhân khác làm cho sức cản khí động và hiệu quả
lọc của lứơi lọc thay đổi rõ rệt.
Các hiện tượng thay đổi hiệu quả lọc
η
và sức cản khí động Δp theo thời
gian được gọi là các quá trình phụ.
Do sự phức tạp và đa dạng của các quá tình phụ mà giai đoạn không ổn đònh
của quá trình lọc còn ít được nghiên cứu mặc dù trong thực tế sản xuất, quá trình
lọc bụi ở giai đoạn không ổn đònh có ý nghóa quyết đònh do giai đoạn ổn đònh ban

đầu thường rất ngắn ngủi.
Lý thuyết về lưới lọc bụi đã được xây dựng khá đầy đủ với lưới lọc có cấu
tạo từ các sợi sắp xếp một cách ít nhiều có quy luật, trật tự nhất đònh.
Quá trình lọc bụi bằng các loại vật liệu lọc như vải, sợi xoắn rối, cactông
làm bằng hỗn hợp sợi xenlulozơ-amiăng gồm các sợi có đường kính khác nhau,
v.v… cho đến nay vẫn chưa có nghiên cứu nào bằng mô hình toán học chặt chẽ.
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
20
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
Do đó đối với những lưới lọc loại này chỉ có thể áp dụng những khái niệm đònh
tính mà thôi.
Cần quan niệm rằng quá trình xảy ra trong lưới lọc bụi không giống như quá
trình rây. Nếu rây chỉ giữ bên trên rây các hạt có kích thước lớn hơn mắt rây thì
trong lưới lọc những hạt bụi có kích thước bé hơn nhiều lần so với khoảng cách
giữa các sợi vẫn có khả năng bò giữ lại.
Nếu lưới lọc bụi cũng giống như rây, có nghóa là khoảng cách giữa các sợi
trong lưới phải nhỏ hơn kích thước của hạt bụi cần lọc thì lúc đó sức cản khí động
của lưới lọc sẽ rất lớn và tăng lên rất nhanh do bụi lấp kín các lỗ rỗng của lưới.
Thực tế cho thấy rằng đối với lưới lọc thì các hạt bụi cỡ đường kính từ 0,1 ÷
0,5 µm lọt qua lưới nhiều nhất, còn các hạt có kích thước lớn hơn hoặc nhỏ hơn lại
bò giữ lại. Từ đó ta thấy rằng quá trình giữ bụi của lưới lọc làm bằng sợi sắp xếp
tương đối có trật tự xảy ra do những hiện tượng phức tạp hơn nhiều so với quá
trình rây.
Quá trình giữ bụi trong lưới lọc diễn ra trên cơ sở những hiện tượng sau đây:
khi dòng khí mang bụi đi qua lưới lọc, các hạt bụi tiếp cận với các sợi của vật liệu
lọc và tại đó xảy ra các tác động tương hỗ giữa hạt bụi và vật liệu lọc. Các tác
động tương hỗ này phụ thuộc vào kích thước tương đối và vận tốc của hạt, loại
vật liệu lọc cũng như sự có mặt của các lực tỉnh điện, lực trọng trường hoặc lực

nhiệt (hút cũng như đẩy).
Các dạng chính của tác động tương hỗ riêng biệt đều được thiết lập mô hình
toán tương ứng và lới giải thông thường thu được bằng phương pháp số. Còn tác
dụng tổng hợp của hai hoặc nhiều dạng tác động tương hỗ khác nhau thì cho đến
nay vẫn chưa có một cơ sở toán học thật toàn diện và đầy đủ.
Tuy vậy, trong đa số các trường hợp thực tế thường chỉ có một dạng tác
động tương hỗ chủ yếu, các dạng khác là thứ yếu có thể bỏ qua và do đó có thể
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
21
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
đơn giản hóa vấn đề. Ví dụ, đối với các hạt cỡ micromet hoặc lớn hơn thì các tác
động va đập quán tính và thu bắt do tiếp xúc đóng vai trò của khuếch tán là chủ
yếu. Hoặc là trong điều kiện bình thường vai trò của lực nhiệt trong quá tình lọc
bụi có thể bỏ qua vì chênh lệch nhiệt độ giữa hạt bụi và vật liệu lọc không đáng
kể: hạt bụi và vật liệu lọc có kích thước bé và tỷ nhiệt cũng bé cho nên chúng
nhanh chóng thay đổi nhiệt độ của bản thân theo nhiệt độ của dòng khí.
Lưới lọc bụi thường được cấu tạo từ một hoặc nhiều lớp sợi, các sợi trong
mỗi lớp có thể được xem như những thanh tiết diện tròn (hình trụ) nằm cách nhau
từ 5 ÷ 10 lần (hoặc hơn) kích thước của hạt bụi cần lọc. Do đó một trong những
mô hình toán học đơn giản nhất của lưới lọc có thể là một hệ thống các thanh
hình trụ nằm trực giao với chiều chuyển động của dòng khí mà kích thước của
chúng có thể được xác đònh từ sức cản khí động của lưới lọc thực tế.
Từ những điều nói trên, sau đây ta sẽ nghiên cứu các tác động va đập quán
tính, thu bắt do tiếp xúc và khuếch tán bụi một cách riêng biệt xảy ra khi dòng
khí mang bụi thổi qua một thanh hình trụ đặt trực giao với dòng khí.
Hiện tượng bám bụi do va đập quán tính, thu bắt bụi còn có thể quan sát
thấy ở nhiều trường hợp thực tế khác nhau như: bụi bám trên song cửa sổ do gió
thổi qua; bụi bám trên rìa trước của cánh máy bay và đông kết ở độ cao bay làm

cho mặt cắt của cánh máy bay bò biến dạng và có thể gây ra sự cố; hạt mưa rơi
xuống càng gần mặt đất càng to ra, v.v… Tất cả hiện tượng trên đều có thể xem
xét như những tác động va đập quán tính, thu bắt do tiếp xúc của những hạt hình
cầu bé nhỏ khi gặp những chướng ngại dạng hình trụ hoặc hình cầu trên đường
chuyển động của chúng.
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
22
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
2.4.3.2 Thu giữ bụi trong lưới lọc thực tế và các yếu tố ảnh hưởng đến
hiệu quả lọc
2.4.3.2.1 Hiệu quả lọc của lưới lọc thực tế:
Để tính toán hiệu quả lọc (thu giữ bụi) của lưới lọc thực tế khi có hai tác
động tương hỗ: tiếp xúc và khuếch tán, Langmuir I đã tìm ra công thức sau đây:
lgK = -0,43
v
pDx
do
KT
πµ
ξη
∆
−=
+
2
0
2
215,0
( 2.24 )

Đại lượng x
0
có thể được xác đònh bởi công thức:

3
2
00
92,17
)(
Dp
hD
Rxx
do
∆
=−
δ
αµβ
( 2.25 )
Trong các công thức trên:
ΔP
do
– sức cản khí động của lưới lọc đo được bằng thực nghiệm;
D
δ
- Hệ số khuếch tán của bụi trong môi trường khí;

β
- hệ số gần bằng đơn vò.
Khi kể đến ba dạng tác động chính của quá trình thu giữ bụi trong lưới lọc là
quán tính, tiếp xúc và khuếch tán, Davies C.N. [25;26] đã đưa ra công thức để

tính
'
0
η
của sợi hình trụ trong lưới lọc thực tế:

[ ]
)179,1016,0()/2(0263,0)/2)(4,025,0(
22''
0
αϕϕηη
−+×+−+++==
++
PePeRR
KTQ
(2.26)
Điều cần chú ý là khi tính toán hiệu quả của lưới lọc theo công thức trên
nếu hệ số lèn chặt
α
< 0,02 – đường kính sợi vật liệu lọc cần được đo trên thực
tế bằng kính hiển vi; còn nếu
α
> 0,02 – đường kính tương đương của sợi lưới lọc
có thể được xác đònh theo trò số tổn thất áp suất đo được của lưới lọc ΔP
do
theo
công thức thực nghiệm sau đây:
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
23

Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh

)521(
70
5,15,12
αα
µ
+
∆
=
do
td
p
vh
D
( 2.27 )
Đối với lưới lọc bằng sợi hiện tượng thu giữ bụi do tác động va đập quán
tính xảy ra mạnh khi thông số va đập quán tính
ϕ
(cũng tức là chuẩn số Stokes –
Sth) có giá trò nằm trong khoảng 0,34 – 0,54.
2.4.3.2.2 nh hưởng của các yếu tố khác nhau đến hiệu quả lọc:
1/ nh hưởng của kích thước hạt bụi:
Quá trình thu giữ trong lưới lọc phụ thuộc rất nhiều vào kích thước hạt bụi.
Đối với bụi có kích thước dưới 0,3µm thì hiện tượng khuếch tán đóng vai trò chủ
yếu, còn bụi có kích thước lớn hơn, thì các hiện tượng tiếp xúc và va đập quán
tính mới bắt đầu phát huy tác dụng. Như vậy, khi lọc bụi với thành phần cỡ hạt
khác nhau (polydisperce)luôn luôn có những cỡ hạt mà đối với chúng hệ số lọt
lưới có giá trò cực đại. Vì vậy lưới lọc bằng vật liệu sợi nhỏ hiệu quả lọc cao phải

được tính toán đối với cỡ bụi có hệ số lọt lưới cực đại, lúc đó lưới lọc sẽ đảm bảo
được hiệu quả lọc cao đối với các cỡ bụi khác.
2/ nh hưởng của vận tốc khí đi qua lưới lọc (vận tốc lọc):
Vận tốc lọc có ảnh hưởng trái ngược nhau đối với quá trình thu giữ bụi do
khuếch tán và do va đập quán tính. Từ đường cong hiệu quả tổng cộng trên biểu
đồ cho ta thấy có một số trò số vận tốc giới hạn mà tại đó hệ số lọt lưới là cực đại.
3/ nh hưởng của đường kính sợi vật liệu lọc
Đường kính của sợi vật liệu lọc cũng có ảnh hưởng quyết đònh đối với quá
trình thu giữ bụi do tất cả các tác động gây ra. Ví dụ, hệ số lọt lưới đối với bụi có
δ = 0,65µm qua lưới lọc đối với bụi có cỡ sợi D = 1µm nhỏ hơn 2000 lần so với
lưới lọc có cỡ sợi D = 50 µm. Vì vậy để chế tạo lưới lọc có hiệu quả cao người ta
cố gắng sử dụng loại vật liệu sợi nhỏ nhất có thể có với độ bền cho phép.
4/ nh hưởng của độ lèn chặt (độ rỗng) của lưới lọc
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
24
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
Khi độ lèn chặt của vật liệu sợi trong lưới lọc tăng thì hiệu quả thu giữ bụi
do các tác động va đập quán tính và va chạm tiếp xúc tăng cao đáng kể, trong khi
đó hiệu quả do khuếch tán không thay đổi mấy.
Nhìn chung từ những phương trình xác đònh hiệu quả thu giữ bụi của lưới lọc
đã nêu ra trước đây, khi độ lèn chặt tăng cao (tức độ rỗng xốp giảm)thì hệ số lọt
lưới không ngừng giảm nhỏ. Điều đó giải thích được ở chỗ là khi độ lèn chặt tăng
thì khoảng cách giữa các sợi trong lưới lọc giảm và các đường dòng ứng với vận
tốc nhất đònh sẽ đi sát hơn với bề mặt của sợi.
Đối với lưới lọc làm bằng sợi thuỷ tinh đường kính D = 2,5 µm khi vận tốc
khí v< 0,47 m/s, đường kính hạt bụi 0,15 ÷ 0,72 µm, độ lèn chặt
α
≤ 0,1 thì quan

hệ giữa hiệu quả lọc
0
η
của sợi trong lưới lọc với hiệu quả lọc tổng cộng của sợi
độc lập
0
η
được thể hiện bằng biểu thức sau:

)5,41(
0
'
0
αηη
+=
( 2.28 )
Nếu xét riêng từng tác động thu giữ bụi riêng rẽ thì mối quan hệ nêu trên sẽ
có dạng:
- Đối với tác động va đập quán tính:
)1101(
'
αηη
+=
QQ
( 2.29 )
- Đối với tác động va chạm tiếp xúc:
)301(
'
αηη
+=

TT
( 2.30 )
- Đối với tác động khuếch tán:

)41(
'
αηη
−=
KK
( 2.31 )
2.4.3.2.3 Các dạng khác nhau của lưới lọc bụi:
Lưới lọc bụi được phân thành 3 cấp sau đây.
Tuỳ theo yêu cầu về chất lượng môi trường và phụ thuộc vào cỡ hạt cũng
như nồng độ bụi ban đầu trong khí cần lọc mà ta chọn loại cấp lưới lọc thích hợp.
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
25