HIỆU QUẢ xử lý KHÍ THẢI từ QUÁ TRÌNH sản XUẤT THAN SINH HỌC (BIOCHAR) BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ VÀ HẤP PHỤ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

HIỆU QUẢ XỬ LÝ KHÍ THẢI TỪ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT
THAN SINH HỌC (BIOCHAR) BẰNG PHƯƠNG PHÁP
HẤP THỤ VÀ HẤP PHỤ

Cán bộ hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

TS. PHẠM VĂN TOÀN

PHẠM HỮU PHÁT
TĂNG VĂN NHỰT

2015


Xác nhận của cán bộ hướng dẫn

CBHD: TS. Phạm Văn Toàn

XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
Cần Thơ, ngày 15 tháng 12 năm 2015
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TS. PHẠM VĂN TOÀN
SVTH: Phạm Hữu Phát – B1205091
Tăng Văn Nhựt – B1205088

i


CBHD: TS. Phạm Văn Toàn

Lời cảm tạ
LỜI CẢM TẠ

Trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp, chúng tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp
và động viên của các cá nhân và tập thể. Nhân đây, chúng con xin gửi lời cảm ơn chân
thành nhất đến gia đình đã quan tâm, ủng hộ chúng con về vật chất lẫn tinh thần trong
quá trình thực hiện luận văn nói riêng và quá trình học tập tại trường Đại học Cần Thơ
nói chung. Chúng con luôn ghi nhớ công lao to lớn mà Cha, Mẹ đã giành cho chúng
con, trong suốt cuộc đời sau này, chúng con sẽ luôn khắc sâu tình cảm đó.
Xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Phạm Văn Toàn đã tận tình hướng dẫn,
truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm quý báo để chúng tôi hoàn thành tốt luận văn tốt
nghiệp này.
Chân thành gửi lời cảm ơn đến quý Thầy/Cô Bộ môn Kỹ thuật Môi trường – Khoa Môi
trường và Tài nguyên Thiên nhiên – Đại học Cần Thơ đã chỉ bảo, giúp đỡ chúng tôi
trong suốt 4 năm qua và đã tạo điều kiện tốt nhất cho chúng tôi thực hiện luận văn tốt
nghiệp này.
Cuối cùng, xin cảm ơn đến các Anh/Chị và các bạn Bộ môn Kỹ thuật Môi trường đã hỗ
trợ, động viên và cùng chúng tôi vượt qua thời gian khó khăn để hoàn thành tốt luận văn
tốt nghiệp nay. Sau này cho dù chúng ta có xa nhau nhưng tình bạn sẽ mãi mãi theo
chúng ta đến hết cuộc đời này nhé. Xin chúc các bạn trên đường đời gặp nhiều may mắn
và thành công sẽ đến với mỗi chúng ta.
Mặc dù đã rất cố gắng hoàn thiện luận văn, nhưng do kiến thức và thời gian còn hạn chế
nên không thể tránh khỏi những sai sót, vì vậy chúng tôi mong nhận được sự góp ý quý
báo của Thầy/Cô và các bạn.
TĂNG VĂN NHỰT & PHẠM HỮU PHÁT

SVTH: Phạm Hữu Phát – B1205091
Tăng Văn Nhựt – B1205088

ii


CBHD: Ts. Phạm Văn Toàn

Tóm tắt
TÓM TẮT

Than sinh học (TSH) là thuật ngữ dùng để chỉ cacbon đen hay biochar, được tạo ra từ
quá trình nhiệt phân các vật liệu hữu cơ trong môi trường không có hoặc nghèo ôxy để
không xảy ra phản ứng cháy. TSH có thể tạo ra từ nhiều loại phế phụ phẩm trong nông
nghiệp khác nhau như rơm rạ, vỏ trấu, bã mía,… Sau mỗi vụ thu hoạch, một lượng lớn
phế phụ phẩm nông nghiệp bị đốt cháy hoặc để phân hủy giải phóng một lượng lớn CO2,
CH4 vào khí quyển gây nên ô nhiễm khói bụi và hiệu ứng nhà kính (IPCC, 2007). Cacbon
từ quá trình nhiệt phân tạo than sinh học có trong vật liệu hữu cơ không bị mất đi hoàn
toàn mà tồn tại ở dạng khó bị phân giải bởi các yếu tố môi trường của đất. Sử dụng
những vật liệu trên tạo TSH để bón vào đất không chỉ giảm ô nhiễm môi trường, mà còn
giúp tăng cường trao đổi cation, khả năng giữ nước, dưỡng chất và bảo vệ vi khuẩn có
lợi cho đất, tăng sức sản xuất của đất trồng, đảm bảo an ninh lương thực, giảm lượng
phân bón vừa đóng vai trò như bể chứa cacbon tự nhiên trong môi trường đất. Đặc biệt
nó rất dễ làm và chi phí thấp. Tuy nhiên quá trình làm TSH cũng tạo ra các chất khí gây
ô nhiễm môi trường như: CO, CO2, NOx, bụi,… Xuất phát từ thực tiễn ấy, đề tài “Hiệu
quả xử lý khí thải từ quá trình sản xuất than sinh học (biochar) bằng phương pháp
hấp thụ và hấp phụ” đã được thực hiện nhằm mục đích giảm thiểu sự ô nhiễm không
khí, cũng như hạn chế được đáng kể khí gây hiệu ứng nhà kính, góp phần đảm bảo phát
triển kinh tế bền vững cho địa phương. Lò hầm than sinh học được gia công theo thông
số có sẵn và tiến hành thí nghiệm đánh giá hiệu quả xử lý khí thải từ lò hầm than sinh
học theo hai phương pháp riêng biệt đó là phương pháp hấp thụ với dung dịch nước và
hấp thụ bằng than hoạt tính. Qua kết quả thí nghiệm cho thấy hai hệ thống xử lý chất ô
nhiễm không đạt yêu cầu so với QCVN 19:2009/BTNMT. Sau khi đánh giá hai hệ thống

trên, đề tài sẽ tính toán, thiết kế lại một hệ thống hoàn toàn mới nhằm cải thiện hiệu quả
xử lý khí thải từ lò hầm than sinh học để đạt quy chuẩn xả thải theo QCVN
19:2009/BTNMT (cột B).

SVTH: Phạm Hữu Phát – B1205091
Tăng Văn Nhựt – B1205088

iii


CBHD: TS. Phạm Văn Toàn

Trang cam kết kết quả

TRANG CAM KẾT KẾT QUẢ
Chúng tôi xin cam kết kết quả này được hoàn thành dựa trên các kết quả nghiên cứu của
chúng tôi và các kết quả này chưa dùng cho bất cứ luận văn cùng cấp nào khác.
Cần Thơ, ngày 15 tháng 12 năm 2015
SINH VIÊN THỰC HIỆN

TĂNG VĂN NHỰT

SVTH: Phạm Hữu Phát – B1205091
Tăng Văn Nhựt – B1205088

PHẠM HỮU PHÁT

iv

CBHD: TS. Phạm Văn Toàn

Mục lục
MỤC LỤC

XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ................................................................ i
LỜI CẢM TẠ .................................................................................................................ii
TÓM TẮT .................................................................................................................... iii
TRANG CAM KẾT KẾT QUẢ .................................................................................. iv
MỤC LỤC ...................................................................................................................... v
DANH SÁCH BẢNG ...................................................................................................vii
DANH SÁCH HÌNH .................................................................................................. viii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................................ x
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU............................................................................................ 1
1.1. Đặt vấn đề ................................................................................................................. 1
1.2. Mục tiêu của đề tài ................................................................................................... 1
1.3. Phạm vi nghiên cứu .................................................................................................. 1
CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ....................................................................... 2
2.1. Sơ lược về hầm than ................................................................................................. 2
2.1.1. Cách hầm than ....................................................................................................... 2
2.1.2. Nguyên liệu hầm than ............................................................................................ 2
2.2. Sơ lược về than sinh học (biochar) ........................................................................... 2
2.2.1. Khái niệm .............................................................................................................. 2
2.2.2. Đặc điểm ................................................................................................................ 3
2.3. Cơ sở khoa học của quá trình hầm than ................................................................... 3
2.3.1. Quá trình cháy ....................................................................................................... 3
2.4. Tác hại của chất ô nhiễm sinh ra từ quá trình hầm than ........................................... 4
2.4.1. Đối với người......................................................................................................... 4
2.4.2. Đối với động vật .................................................................................................... 9
2.4.3. Đối với thực vật ..................................................................................................... 9

2.4.4. Đối với vật liệu .................................................................................................... 10
2.5. Các phương pháp xử lý bụi và khí thải .................................................................. 10
2.5.1. Một số phương pháp xử lý bụi ............................................................................ 10
2.5.2. Một số phương pháp xử lý khí thải ..................................................................... 17
CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................... 22
3.1. Thời gian và địa điểm thực hiện ............................................................................. 22
3.2. Nội dung thực hiện ................................................................................................. 22
3.3. Phương tiện và phương pháp thực hiện .................................................................. 22
SVTH: Phạm Hữu Phát – B1205091
Tăng Văn Nhựt – B1205088

v


Mục lục

CBHD: TS. Phạm Văn Toàn

3.3.1. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu ............................................................... 22
3.3.2. Chuẩn bị nguyên liệu ........................................................................................... 24
3.3.3. Bố trí thí nghiệm .................................................................................................. 24
3.3.4. Các chỉ tiêu theo dõi ............................................................................................ 25
3.3.5. Phương pháp đo và phân tích mẫu ...................................................................... 25
3.3.6. Phương pháp xác định bụi lơ lửng trong không khí ............................................ 25
3.3.7. Công thức tính toán ............................................................................................. 27
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN............................................................... 28
4.1. CẤU TẠO LÒ HẦM THAN SINH HỌC (BIOCHAR) ........................................ 28
4.2. QUY TRÌNH HẦM THAN SINH HỌC ................................................................ 29
4.3. MÔ TẢ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ HẦM THAN ................................. 31
4.3.1. Hệ thống xử lý khí thải lò hầm than sinh học với dịch thể là nước. ................... 31

4.3.2. Hệ thống xử lý khí thải lò hầm than sinh học với phương pháp hấp phụ than hoạt
tính ................................................................................................................................. 31
4.4. ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG GÂY Ô NHIỄM CỦA KHÍ THẢI LÒ HẦM THAN
SINH HỌC .................................................................................................................... 32
4.4.1. Đặc điểm khí thải hầm than rơm ......................................................................... 33
4.4.2. Đặc điểm khí thải hầm than củi ........................................................................... 36
4.5. Tính toán và thiết kế hệ thống xử lý khí thải lò hầm than ...................................... 40
4.5.1. Phương án thiết kế ............................................................................................... 40
4.5.2. Tính toán và thiết kế chụp hút ............................................................................. 41
4.5.3. Tính toán và thiết kế ống dẫn khí ........................................................................ 42
4.5.4. Tính toán và thiết kế tháp rỗng 1 ......................................................................... 42
4.5.5. Tính toán và thiết kế ống dẫn giữa hai tháp rỗng ................................................ 45
4.5.6. Tính toán và thiết kế tháp đệm ............................................................................ 46
4.5.7. Tính toán ống khói............................................................................................... 50
4.5.8. Tính toán vòi phun và máy phun ......................................................................... 51
4.5.9. HIỆU QUẢ XỬ LÝ CỦA HỆ THỐNG .............................................................. 52
4.5.10. Bể lắng cặn, hồ chứa cặn và ao chứa nước........................................................ 52
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................. 53
5.1. Kết luận................................................................................................................... 53
5.2. Kiến nghị ................................................................................................................ 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 54
PHỤ LỤC 1: SỐ LIỆU THÔ ...................................................................................... 55
SVTH: Phạm Hữu Phát – B1205091
Tăng Văn Nhựt – B1205088

vi


Mục lục

CBHD: TS. Phạm Văn Toàn

PHỤ LỤC 2: CƠ SỞ PHÁP LÝ ................................................................................. 58

SVTH: Phạm Hữu Phát – B1205091
Tăng Văn Nhựt – B1205088

vii


CBHD: Ts. Phạm Văn Toàn

Danh sách bảng
DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1 Triệu chứng của cơ thể ứng với nồng độ COHb trong máu ............................ 7
Bảng 2.2 Tác hại của NO2 phụ thuộc vào nồng độ và thời gian tiếp xúc ........................ 8
Bảng 2.3 Tác động của SO2 đối với sức khỏe con người ................................................ 9
Bảng 2.4 Những chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của thiết bị này……………………………...18
Bảng 3.1 Các chỉ tiêu theo dõi và phương pháp phân tích mẫu……………..………...25
Bảng 4.1 Tiêu chuẩn xả thải tối đa của QCVN 19:2009……………………..…….….32
Bảng 4.2 Nồng độ khí thải trước và sau khi xử lý bằng phương pháp hấp thụ……..…33
Bảng 4.3 Nồng độ khí thải trước và sau khi xử lý bằng phương pháp hấp phụ……….35
Bảng 4.4 Nồng độ khí thải trước và sau khi xử lý bằng phương pháp hấp thụ.………..36
Bảng 4.5 Nồng độ bụi, CO, SO2, NOx trước và sau xử lý……………………………..38

SVTH: Phạm Hữu Phát – B1205091
Tăng Văn Nhựt – B1205088

viii

CBHD: Ts. Phạm Văn Toàn

Danh sách hình
DÁNH SÁCH HÌNH

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý buồng phun………………………………………………....13
Hình 2.2 Sơ đồ tháp phun có lớp đệm…………………………………………….……14
Hình 2.3 Sơ đồ thiết bị sủi bọt……………………………………………………….....15
Hình 2.4 Sơ đồ thiết bị lọc bụi hình cầu di động……………………………………….16
hình 2.5 Sơ đồ thiết bị hấp thụ tốc độ cao………………………………………...……19
Hình 3.1 Mô hình tháp hấp phụ bằng than hoạt tính…………………………………...23
Hình 3.2 Mô hình tháp hấp thụ bằng nước……………………………………………..24
Hình 4.1 Lò hầm than sinh học…………………………………………..…………....28
Hình 4.2 Cyclon chứa nguyên liệu hầm than…………………………..………….......29
Hình 4.3 Nguyên liệu củi tràm…………………………………………..………….....30
Hình 4.4 Nguyên liệu rơm và củi tràm được xếp vào cyclon…………..………..……30
Hình 4.5 Cyclon được xếp vào lò……………………………………..……………....30
Hình 4.6 Sơ đồ quy trình xử lý khí thải lò hầm than sinh học…………..………….…31
Hình 4.7 Sơ đồ hệ thống xử lý khí thải bằng phương pháp hấp phụ than hoạt
tính…………………………………………………………………………..………...32
Hình 4.8 Biểu đồ nồng CO trước và sau khi xử lý ........................................................ 33
Hình 4.9 Biểu đồ nồng độ NOx trước và sau xử lý ....................................................... 34
Hình 4.10 Biểu đồ nồng độ SO2 trước và sau xử lý…….……………..………………34
Hình 4.11 Biểu đồ nồng độ CO trước và sau khi xử lý………………………..….……35
Hình 4.12 Biểu đồ nồng độ NOx trước và sau khi xử lý………………………....….…36
Hình 4.13 Biểu đồ nồng độ SO2 trước và sau khi xử lý………………………..…….…36
Hình 4.14 Biểu đồ nồng độ CO trước và sau xử lý……………………………..………37
Hình 4.15 Biểu đồ nồng độ NOx trước và sau xử lý…………………………..……….37

Hình 4.16 Biểu đồ nồng độ SO2 trước và sau xử lý…………………………..……….38
Hình 4.17 Biểu đồ nồng độ CO trước và sau xử lý……………………………..………39
Hình 4.18 Biểu đồ nồng độ NOx trước và sau khi xử lý………………………..……..39
Hình 4.19 Biểu đồ nồng đọ SO2 trước và sau khi xử lý…………...…………………..40
Hình 4.20 Sơ đồ hệ thống xử lý khí thải lò hầm than…………………..……..…..…..41
Hình 4.21 Chụp hút ....................................................................................................... 41

SVTH: Phạm Hữu Phát – B1205091
Tăng Văn Nhựt – B1205088

ix


CBHD: Ts. Phạm Văn Toàn

Danh mục từ viết tắt
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
BTNMT

Bộ Tài nguyên Môi trường

COHb

Carboxy-hemoglobin

CP

Chính phủ

NĐ

Nghị định

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

TP

Thành phố

ĐBSCL

Đồng bằng Sông Cửu Long

SVTH: Phạm Hữu Phát – B1205091
Tăng Văn Nhựt – B1205088

x


Chương 1: Giới thiệu

CBHD: TS. Phạm Văn Toàn
Chương 1
GIỚI THIỆU

1.1. Đặt vấn đề
Than sinh học (TSH) là thuật ngữ dùng để chỉ cacbon đen hay biochar, được tạo ra
từ quá trình nhiệt phân các vật liệu hữu cơ trong môi trường không có hoặc nghèo

ôxy để không xảy ra phản ứng cháy. TSH có thể tạo ra từ nhiều loại phế phụ phẩm
trong nông nghiệp khác nhau như rơm rạ, vỏ trấu, bã mía,… Sau mỗi vụ thu hoạch,
một lượng lớn phế phụ phẩm nông nghiệp bị đốt cháy hoặc để phân hủy giải phóng
một lượng lớn CO2, CH4 vào khí quyển gây nên ô nhiễm khói bụi và hiệu ứng nhà
kính (IPCC, 2007). Cacbon từ quá trình nhiệt phân tạo than sinh học có trong vật liệu
hữu cơ không bị mất đi hoàn toàn mà tồn tại ở dạng khó bị phân giải bởi các yếu tố
môi trường của đất. Sử dụng những vật liệu trên tạo TSH để bón vào đất không chỉ
giảm ô nhiễm môi trường, mà còn giúp tăng cường trao đổi cation, khả năng giữ nước,
dưỡng chất và bảo vệ vi khuẩn có lợi cho đất, tăng sức sản xuất của đất trồng, đảm
bảo an ninh lương thực, giảm lượng phân bón vừa đóng vai trò như bể chứa cacbon
tự nhiên trong môi trường đất. Đặc biệt nó rất dễ làm và chi phí thấp.
Việt Nam có một tiềm năng đáng kể về phụ phẩm nông nghiệp. Theo Bộ Nông Nghiệp
và Phát triển Nông thôn (2014) thì tổng diện tích gieo trồng lúa ước đạt hơn 7,8 triệu
ha, giảm 96,8 ngàn ha so với năm 2013, nhưng do năng suất đạt 57,4 tạ/ha, tăng 1,7
tạ/ha, nên sản lượng lúa cả nước đạt 44,84 triệu tấn, tăng 80,4 vạn tấn so với năm
2013. Từ đó có thể ước tính lượng rơm rạ khoảng 44 triệu tấn. Đây là nguồn vật liệu
rất phong phú và đầy hứa hẹn cho việc sản xuất TSH để phục vụ cuộc sống.
Tuy nhiên quá trình làm TSH cũng tạo ra các chất khí gây ô nhiễm môi trường như:
CO, CO2, NOx, bụi,… Nhận thức được rằng, khi sản xuất biochar quy mô lớn nếu
không xử lý một cách hiệu quả thì khí thải từ quá trình làm TSH (biochar) sẽ gây suy
thoái môi trường không khí, ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống của người dân.
Xuất phát từ thực tiễn ấy, đề tài “Hiệu quả xử lý khí thải từ quá trình sản xuất than
sinh học (biochar) bằng phương pháp hấp thụ và hấp phụ” sẽ được thực hiện nhằm
mục đích giảm thiểu sự ô nhiễm không khí, cũng như hạn chế được đáng kể khí gây
hiệu ứng nhà kính, góp phần đảm bảo phát triển kinh tế bền vững cho địa phương.
1.2. Mục tiêu của đề tài
-

Tìm hiểu cấu tạo, cách thức vận hành và nguyên lý làm việc của lò đốt
biochar.

-

Xác định hiệu quả của thiết bị xử lý khí thải từ lò đốt biochar theo phương
pháp hấp thụ bằng nước và hấp phụ bằng than hoạt tính.

1.3. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài được thực hiện từ trên hình lò đốt than sinh học và mô hình xử lý khí thải tại
Khoa Môi trường và Tài nguyên Thiên nhiên từ tháng 8 đến tháng 12 năm 2015.

SVTH: Phạm Hữu Phát – B1205091
Tăng Văn Nhựt – B1205088

1


Chương 2: Lược khảo tài liệu

CBHD: TS. Phạm Văn Toàn
Chương 2
LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1. Sơ lược về hầm than
Nghề hầm than là một nghề truyền thống và có từ lâu đời. Từ xưa, con người đã biết sử
dụng than để sử dụng cho mục đích sưởi ấm và nấu ăn. Ngày nay, nhu cầu sử dụng than
dùng cho sinh hoạt ngày càng tăng cao làm cho nghề hầm than ngày càng phát triển
mạnh, đáp ứng được nhu cầu sử dụng và đồng thời giải quyết việc làm cho nhiều lao
động nông thôn.
Có nhiều kiểu hầm than khác nhau như hầm than theo kiểu thông thường, hầm dập, hầm
đứng, hầm than công nghiệp, hầm than sinh học,… Chúng có tên gọi khác nhau là do

được hầm từ nguyên liệu và phương pháp hầm khác nhau. Trong đó kiểu hầm than phổ
biến hiện nay là hầm than heo kiểu truyền thống.
Trong vài năm trở lại đây, do viêc khai thác gỗ quá mức nên diện tích rừng giảm xuống
đáng kể, vì vậy người dân đã thay thế bằng nguồn nguyên liệu sẳn có tại địa phương
như củi bưởi, tràm, nhãn,… để duy trì nghề hầm than.
2.1.1. Cách hầm than
Một lò hầm than có thể hầm cùng từ một loại gỗ hay hầm một lúc nhiều loại gỗ tùy theo
nguồn nguyên liệu sẳn có tại địa phương.
Nguyên liệu gỗ sẽ được các thương lái thu mua từ khắp nơi về giao lại cho cơ sở hầm
than, tại đây tùy từng loại gỗ mà người ta có thể bốc vỏ hay không để quá trình hầm than
diễn ra nhanh hơn và ít sinh ra bụi hơn.
Các loại gỗ phục vụ cho hầm than thường là các loại củi có tại địa phương có giá thành
rẻ như: bưởi, tràm, nhãn,…
Các thanh gỗ sẽ được phân kích thước, cắt thành khúc nhỏ sau đó được sắp vào kho
chuẩn bị cho hầm than. Thời gian hầm than dài hay ngắn phụ thuộc nhiều vào kích thước
gỗ, độ ẩm và chế độ lửa của lò.
Trong suốt quá trình hầm than thì việc canh lửa là quan trọng nhất, nếu để lửa yếu, hay
bị tắt thì sẽ ảnh hưởng đến chất lượng mẻ than. Những người có kinh nghiệm hầm than
lâu năm luôn đảm nhận việc canh lửa và điều chỉnh ngọn lửa để mẻ than cho ra tốt nhất.
2.1.2. Nguyên liệu hầm than
Gỗ được sử dụng để hầm than là các loại gỗ thân chắc, có thành phần cacbon cao, dễ
kiếm và giá thành hợp lí như gỗ: đước, tràm,… ngoài ra còn có các loại cây ăn trái như
củi: nhãn, bưởi,… Tuy nhiên nhiều cở sở vẫn thường sử dụng gỗ đước để hầm than mặc
dù giá gỗ nó cao hơn so với các gỗ khác. Gỗ đước khi hầm cho than có chất lượng cao,
được thị trường ưa chuộng nên bán được giá cao hơn các loại than khác.
2.2. Sơ lược về than sinh học (biochar)
2.2.1. Khái niệm
Bio-carbon hay Biochar là than sinh học (TSH), còn gọi là than đen, có hạt mịn được
sản xuất bằng phương pháp nhiệt phân từ nguyên liệu có nguồn gốc sinh khối thực vật
SVTH: Phạm Hữu Phát – B1205091

Tăng Văn Nhựt – B1205088

2


Chương 2: Lược khảo tài liệu

CBHD: TS. Phạm Văn Toàn

(gỗ, thân, cành, lá và phụ phẩm nông nghiệp, rác thải hữu cơ). Nhiệt phân là sự phân
hủy các hợp chất hóa học của vật liệu hữu cơ bằng cách đun nóng trong điều kiện thiếu
hoặc không có ôxy.
Theo tổ chức IBI (International Biochar Initiative) thì biochar là một chất rắn thu được
từ quá trình cacbon hóa sinh khối. Biochar có thể được bổ sung vào đất với mục đích
cải thiện các chức năng của đất và giảm sự phát thải các khí nhà kính. Biochar cũng có
giá trị đáng kể trong chiến lược cố định cacbon toàn cầu.
2.2.2. Đặc điểm
TSH làm tăng năng suất cây trồng đáng kể trên đất đang trong tình trạng nghèo dinh
dưỡng, giúp ngăn chặn dòng chảy và thất thoát phân bón, cho phép sử dụng phân bón ít
hơn và giảm bớt ô nhiễm môi trường xung quanh mà vẫn giữ được độ ẩm, giúp cây qua
được các thời kỳ hạn hán dễ dàng hơn. Quan trọng nhất, nó bổ sung dưỡng chất cho đất
duy trì độ phì nhiêu.
TSH có diện tích bề mặt lớn và cấu trúc lỗ rỗng phức tạp (1g có thể có một diện tích bề
mặt hơn 1.000 m2) nên có khả năng hấp thụ nước, tạo thành các “hồ”, các “bể” nước
dưới mặt đất để giữ lại lượng nước và dinh dưỡng cho đất. Nhờ đó cung cấp một môi
trường sống an toàn cho cây và các vi sinh vật trong đất. Các nhà nghiên cứu đều cho
rằng: Biochar là "người bạn" tốt nhất của đất.
Tại Việt Nam, TSH được người nông dân sử dụng phổ biến từ rất lâu, trước tiên là tác
dụng của nó trong sưởi ấm, nướng thực phẩm vừa có vị thơm ngon mà không bị mất vệ
sinh. Trong nông nghiệp TSH cũng đã được sử dụng vào sản xuất giá thể trồng các loại

hoa có giá trị kinh tế cao như hoa lan, hoa ly.
2.3. Cơ sở khoa học của quá trình hầm than
2.3.1. Quá trình cháy
Quá trình cháy nguyên liệu là quá trình phản ứng hóa học giữa các nguyên tố hóa học
của nguyên liệu với ôxy và sinh ra nhiệt, quá trình cháy còn là quá trình oxi hóa.
Theo Đào Ngọc Chân và Hoàng Ngọc Đồng (2008), quá trình cháy hoàn toàn là quá
trình cháy trong đó các thành phần cháy được của nhiên liệu đều được oxi hóa hoàn toàn
và sản phẩm cháy của nó gồm các khí CO2, SO2, H2O, N2 và O2.
Quá trình cháy không hoàn toàn là quá trình cháy trong đó còn những chất có thể cháy
được chưa được oxi hóa hoàn toàn. Khi cháy không hoàn toàn, ngoài những sản phẩm
của quá trình cháy hoàn toàn trong khói còn có những sản phẩm khác như: CO, NOx,
CH4,…
Thành phần của tất cả các loại nhiên liệu bao gồm: cacbon (C), hydro (H2), lưu huỳnh
(S), hydrocarbua (CmHn), nitơ (N), ôxy (O2), độ tro (a), độ ẩm (W). Tùy thuộc vào nhiên
liệu và độ tuổi hình thành mà tỉ lệ thành phần của nhiên liệu sẽ khác nhau (Đào Ngọc
Chân và Hoàng Ngọc Đồng, 2008)
a. Độ ẩm
Độ ẩm là lượng nước trong nhiên liệu, do lượng nước này nên nhiệt trị của nguyên liệu
giảm xuống. Mặt khác khi nhiên liệu cháy cần cung cấp một nhiệt lượng để bốc ẩm
thành hơi nước.
SVTH: Phạm Hữu Phát – B1205091
Tăng Văn Nhựt – B1205088

3


Chương 2: Lược khảo tài liệu

CBHD: TS. Phạm Văn Toàn

Độ ẩm của nguyên liệu được chia làm hai loại: độ ẩm trong và độ ẩm ngoài.
Độ ẩm trong có sẵn trong quá trình hình thành nhiên liệu, thường ở dạng tinh thể ngậm
nước và chỉ tách ra khỏi nhiên liệu khi nung nhiên liệu ở nhiệt độ khoảng 8000C
Độ ẩm ngoài xuất hiện trong quá trình khai thác, vận chuyển và bảo quản nhiên liệu. Độ
ẩm ngoài tách ra khỏi nhiên liệu khi sấy ở nhiệt độ khoảng 1050C.
b. Chất bốc và cốc
Khi đốt nhiên liệu trong điều kiện không có ôxy ở nhiệt độ 800-8500C thì có chất khí
thoát ra gọi là chất bốc, đó là kết quả của sự phân hủy nhiệt các liên kết hữu cơ của nhiên
liệu. Nó là thành phần cháy ở thể khí gồm: hydro, cacbuahydro, cacbon, oxitcacbon,
cacbonic, ôxy và nitơ,… Nhiên liệu càng già thì lượng chất bốc càng ít, nhưng nhiệt trị
của nhiên liệu càng cao. Nhiên liệu càng nhiều chất bốc càng dễ cháy.
Sau khi chất bốc bốc ra, phần rắn còn lại của nhiên liệu có thể tham gia quá trình cháy
gọi là cốc. Nhiên liệu càng nhiều chất bốc thì cốc càng xốp, nhiên liệu càng có khả năng
phản ứng cao.
c. Độ tro
Độ tro kí hiệu là (a), tro của nhiên liệu là phần rắn còn lại sau khi nhiên liệu cháy hoàn
toàn. Độ tro càng nhiều sẽ làm giảm thành phần cháy được của nhiên liệu, do đó giảm
nhiệt trị của nhiên liệu. Trong quá trình cháy, dưới tác dụng của nhiệt độ cao một phần
bị biến đổi cấu trúc, một phần bị phân hủy nhiệt, bị ôxy hóa nhưng chủ yếu biến thành
tro.
Độ tro của một số loại nhiên liệu trong khoảng: than 15 - 30%, gỗ 0,5 - 1,0%, mazut 0,2
- 0,3%, khí 0%, được xác định bằng cách đốt nhiên liệu ở nhiệt độ 8500C với nhiên liệu
rắn, đến 5000C với nhiên liệu lỏng cho đến khi khối lượng còn lại hoàn toàn không thay
đổi.
Tác hại của tro: sự có mặt của tro sẽ làm giảm nhiệt trị của nhiên liệu, cản trở quá trình
cháy. Khi bay theo khói sẽ mài mòn các bề mặt đốt của thiết bị. Một trong những đặc
tính quan trọng của tro là ảnh hưởng đến điều kiện làm việc của lò là do nhiệt độ nóng
chảy của tro cao. Nhiệt độ nóng chảy của tro trong khoảng từ 12000C - 14250C. Tro có
nhiệt độ nóng chảy thấp thì có nhiều khả năng tạo xỉ bám lên các bề mặt thiết bị làm
thiết bị, bị ăn mòn nhanh.

2.4. Tác hại của chất ô nhiễm sinh ra từ quá trình hầm than
2.4.1. Đối với người
Theo Trần Ngọc Chấn (2000), sức khỏe và tuổi thọ của con người phụ thuộc rất nhiều
vào môi trường không khí xung quanh.
Không khí ô nhiễm là do nồng độ các thành phần có trong không khí tăng lên vượt quá
giới hạn cho phép. Các hoạt động gây ô nhiễm nguồn không khí chủ yếu là do hoạt động
giao thông, các nhà máy xí nghiệp, các làng nghề thủ công như hầm than,… các chất ô
nhiễm có trong không khí chủ yếu là bụi, CO, NOx, SO2…
a. Bụi
Theo Trần Ngọc Chấn (2000):
SVTH: Phạm Hữu Phát – B1205091
Tăng Văn Nhựt – B1205088

4


Chương 2: Lược khảo tài liệu
-

-

-

-

CBHD: TS. Phạm Văn Toàn

Bụi có thể ảnh hưởng đến mắt, phổi và hệ tiêu hóa do hít thở.
Mũi với các ống dẫn khí uốn lượn có bề mặt bao phủ bởi chất nhày cùng với lông
mũi được xem như một cổ máy lọc bụi rất hiệu quả đối với các hạt có kích thước

trên 10 µm và một tỷ lệ đáng kể đối với hạt có kích thước xuống tận 2 – 5 µm.
Các hạt bụi có kích thước <10 µm còn lại sau khi bị giữ phần lớn ở mũi tiếp tục
đi sâu vào các ống khí quản. Tại đây các hạt bụi lớn bị lắng đọng hoặc dính vào
thành ống dẫn do va đập rồi nhờ chất nhầy và lớp lông của tế bào biểu bì chúng
bị chuyển dần lên phía trên để cuối cùng bị khạc ra ngoài hoặc bị nuốt chửng vào
đường tiêu hóa. Các hạt có kích thước nhỏ hơn (1 – 2 µm) tiếp tục đi sâu vào tận
các vùng thở của phối và hầu như bị lắng đọng toàn bộ ở đó.
Các hạt bụi có kích thước nhỏ hơn nữa (dưới 0,5 µm) thì tránh được sự lắng đọng
ngay cả trong không gian thở của phổi và lại được thở ra. Nếu kích thước hạt bụi
tiếp tục giảm xuống thì đến một cấp nào đó sự khuếnh tán nguyên tử cộng với
chuyển động Brown của những hạt rất nhỏ trở thành có ý nghĩa và sự lắng đọng
lại tăng lên.
Loại bụi của vật liệu có tính ăn mòn hoặc tan trong nước mà lắng đọng ở mũi,
miệng hay đường hô hấp trên có thể gây tổn thương như làm thủng rách các mô,
văch ngăn mũi,… Loại bụi này vào sâu bên trong phổi có thể bị hấp phụ vào cở
thể và gây nhiễm độc hoặc gây dị ứng bằng sự co thắt đường hô hấp như bệnh
hen suyễn.

Theo Đinh Xuân Thắng (2003), một số bệnh thường gặp của con người khi bị tiếp xúc
trực tiếp với bụi:
-

-

-

-

-

Bệnh phổi nhiễm bụi: trong khoảng trên 20 năm trở lại đây, bệnh này chiếm
khoảng 40 – 70% bệnh nghề nghiệp nội thương. Bệnh gây ra do nguyên nhân
thường xuyên hít thở bụi khoáng và kim loại dẫn đến hiện tương xơ hóa phổi,
làm suy chức năng hô hấp.
Bệnh ở đường hô hấp: tùy theo nguồn gốc các loại bụi mà gây ra các bệnh viêm
mũi, họng, khí phế quản khác nhau. Bụi hữu cơ nhe bông sợi, gai dính vào niêm
mạc gây viêm phù thũng, tiết nhiều niêm dịch. Bụi vô cơ rắn, cạnh sắc nhọn, ban
đầu thường gây viêm mũi, giảm chức năng giữ lọc bụi, làm bệnh phổi nhiễm bụi
dễ phát sinh. Ngoài ra còn kể đến các loại bụi như crom, asen, mangan,… có thể
gây các bệnh viêm loét vach mũi, viêm mũi, phế quản, thay đổi tính miễn dịch
của phổi…
Bệnh ngoài da: bụi tác động đến các tuyến nhờn làm cho khô da, phát sinh các
bệnh ngoài da. Ví dụ viêm da trứng cá thường gặp ở công nhân đốt lò hơi, thợ
máy, bụi làm lỡ loét da như bụi vôi, thuốc trừ sâu, thiết,…
Bệnh gây tổn thương mắt: do không có kính phòng hộ, bụi bắn vào mắt gây kích
thích màng tiếp hợp, viêm mi mắt,… Ngoài ra bụi còn có thể làm giảm thị lực,
bỏng giác mạc, thâm chí gây mù mắt.
Bệnh tiêu hóa: bụi đường, bột có thể làm sâu răng, làm hỏng men răng. Bụi kim
loại có thể làm tổn thương niêm mạc dạ dày, gây rối loạn tiêu hóa.

Theo Trần Ngọc Chấn (2000), các phân tử chất rắn ở thể rời rạc được tạo ra trong quá
trình nghiền hay các phản ứng hóa học khác nhau. Dưới tác động của dòng khí hay
SVTH: Phạm Hữu Phát – B1205091
Tăng Văn Nhựt – B1205088

5


Chương 2: Lược khảo tài liệu

CBHD: TS. Phạm Văn Toàn

không khí xung quanh duy trì chúng ở trạng thái lơ lửng và trong điều kiện nhất định
chúng trở thành loại vật chất được gọi là bụi.
Bụi gây ra nhiều tác hại xấu đến sức khỏe con người. Bụi có thể tổn thương đến mắt,
mũi, đường hô hấp và nặng hơn là tốn thương đến phổi. Các loại bụi phát sinh trong
không khí là:
-

-

-

-

Bụi chì thâm nhập vào cơ thể bằng ba con đường chính là: tiêu hóa, hô hấp, trực
tiếp qua bề mặt da. Trong đó thâm nhập qua đường hô hấp chiếm phần trăm lớn
nhất. Bụi chì gây ảnh hướng đến quá trình tổng hợp hồng cầu cho thận và hệ thần
kinh.
Bệnh bụi silic phổi (silicosis) là loại bệnh đặc biệt nguy hiểm do hít thở phải
không khí có chứa silic. Bụi silic gây nhiễm độc tế bào làm giảm nghiêm trọng
sự trao đổi khí trong tế bào lá phổi.
Bệnh bụi amiăng phổi (Asbestosis) là bệnh gây ra do bụi amiăng. Các hạt bụi
amiăng dạng sợi gây bệnh có kích thước tương đối dài: 50 μm.
Bệnh bụi sắt, bụi thiết là những thể bệnh bụi tương đối nhẹ, nó làm mờ phim chụp
phổi bằng X-quang, bệnh tiến triển chậm và không nguy hiểm bằng silicosis hoặc
Asbestosis.
Bệnh bụi bông, bụi sợi lanh là bệnh mãn tính thường thấy xuất hiện ở nông dân
trồng bông và công nhân khai thác, chế biến bông, công nhân ngành sợi dệt.

b. Khí CO
Theo Đinh Xuân Thắng (2003), khí CO xuất hiện trong không khí có thể là nguyên nhân
gây ra các chứng đau đầu, giảm thị lực, giảm khả năng xác định không gian và thời gian,
làm giảm khả năng hoạt động và lượng oxy trong máu, gây ảnh hưởng sức khỏe con
người.
Theo Trần Ngọc Chấn (2000), khí CO là môt loại khí độc do nó có phản ứng rất mạnh
(có ái lực) với hồng cầu trong máu và tạo ra carboxy-hemolobin (COHb) làm hạn chế
sự trao đổi vào vận chuyển ôxy của máu đi nuôi cơ thể. Ái lực của CO với hồng cầu gấp
200 lần so với ôxy. Hàm lượng COHb trong máu có thể làm bằng chứng cho mức độ ô
nhiễm khí CO trong không khí xung quanh. Hồng cầu trong máu hấp thu CO nhiều hay
ít còn tùy vào nồng độ CO trong không khí, thời gian tiếp xúc của cơ thể với không khí
ô nhiễm và mức độ hoạt động của cơ thể. Thông thường trong cơ thể người có 5000ml
máu và cứ 100 ml máu sẻ cso 20 ml oxy, tỉ lệ này gọi là hàm lượng COHb. Hàm lượng
COHb bình thường trong máu là 0,5% khi hàm lượng COHb trong máu tăng từ 2 - 5%
gây ảnh hướng đến hệ thần kinh, từ 10 - 20% các chức năng của các cơ quan trong cơ
thể bị tổn thương.
Theo Hoàng Thị Hiền và Bùi Sỹ Lý (2012), khi cơ thể không đủ oxy, quá trình hô hấp
của mô bị phá hủy, biểu hiện đầu tiên ở các cơ quan của hệ thần kinh trung ương: tổn
thương vỏ đại não, hoạt động thần kinh cao cấp bắt đầu rồi loạn. Dấu hiệu ngộ độc CO
trầm trọng khi có hiện tượng ù tai, đau đầu, và sau đó – tùy theo độ tăng COHb trong
máu, mức độ đau đầu tăng, kèm theo chóng mặt, mạch đập ở thái dương, buồn nôn,…
Đối với phụ nữ mang thai, ngộ độc CO có thể dẫn đến sinh non, sẩy thai và làm biến
dạng trẻ sơ sinh khi còn là bào thai.

SVTH: Phạm Hữu Phát – B1205091
Tăng Văn Nhựt – B1205088

6

Chương 2: Lược khảo tài liệu

CBHD: TS. Phạm Văn Toàn

Đối với người thường xuyên hít thở không khí có nồng độ CO, thậm chí không cao (ví
dụ nồng độ có trên đường phố) thường bị ngộ độc CO mãn tính ảnh hưởng đến ngực,
phổi, tuyến giáp và tâm thần. Và với 10% COHb trong máu do hút thuốc lá có thể làm
giảm sức chịu đựng của người nghiện đối với CO (Hoàng Thị Hiền và Bùi Sỹ Lý, 2012).
Bảng 2.1 Triệu chứng của cơ thể ứng với nồng độ COHb trong máu
STT

Triệu chứng

% COHb
trong máu

1

Không có dấu hiệu gì

<1

2

Một vài biểu hiện không bình thường trong thái độ ứng xử

1–2

3

Ảnh hưởng đến hệ thần kinh trung ương, giảm khả năng phân
biệt về khoảng thời gian, kém nhạy cảm giác quan, kém phân
biệt độ sáng và một vài chức năng tâm lý khác.

2–5

4

Chức năng tim, phổi bị ảnh hưởng

5 – 10

5

Đau đầu nhẹ, giản mạch máu ngoại vi

10 – 20

6

Đau đầu, mấp mái thái dương

20 – 30

7

Đau đầu nhiều, mệt mỏi, hoa mắt chóng mặt, buồn nôn, nôn
mửa và suy sụp

30 – 40

8

Suy sụp, ngất, mạch đập, và nhịp tim chậm dần

40 – 50

9

Ngất, giảm mạch đập và nhịp thở, hôn mê và co giật từng cơn

50 – 60

10

Hôn mê, co giật từng cơn, tim mạch suy giảm và nguy cơ tử
vong

60 – 70

11

Mạch yếu, thở chậm và yếu dần rồi tắt thở sau vài giờ

70 – 80

12

Chết trong vòng dưới 1 tiếng đồng hồ

80 – 90

13

Chết trong vòng vài phút

>90
(Trần Ngọc Chấn, 2000 trích từ Stern A.C, 1962)

Tác hại của CO đối với cơ thể là quá rõ ràng. Tuy nhiên, khí CO không để lại hậu quả
bệnh lý lâu dài hoặc gây ra khuyết tật nặng nề đối với cơ thể. Người bị nhiễm CO khi
rời khỏi nơi ô nhiễm, nồng độ COHb trong máu giảm dần do CO được thải ra ngoài qua
đường hô hấp (Trần Ngọc Chấn, 2000).
c. Khí NOx
Có tất cả 6 loại ni-tơ oxit: NO, N2O, NO2, N2O3, N2O5. Trong đó NO2 được chú ý nhất.
Theo Hoàng Thị Hiền và Bùi Sỹ Lý (2012):
-

NO, NO2, N2O3, N2O5 là các khí độc, kích thích các tuyến hô hấp trên. Khi bị ngộ
độc NOx, xuất hiện cơn ho nhẹ, nồng độ NOx tăng cao gây ho nặng, nôn mửa,
đau đầu.

SVTH: Phạm Hữu Phát – B1205091
Tăng Văn Nhựt – B1205088

7


Chương 2: Lược khảo tài liệu
-

-

CBHD: TS. Phạm Văn Toàn

NO2 gây kích thích màng phổi dẫn đến triệu chứng khí thủng (phù phổi) ở nồng
độ 1ppm do tạo thành axit HNO2 và HNO3 khi NO2 tiếp xúc với bề mặt ẩm của
phổi. Phổi xưng tấy dẫn đến tử vong.
Theo Đinh Xuân Thắng (2003), khả năng hấp phụ NO2 của hemoglobin so với
ôxy là 300.000 lần, điều này có tác động mạnh làm giảm khả năng vận chuyển
ôxy trong máu, nồng độ cao có thể gây tử vong. Tác động của NO2 trong khoảng
thời gian dưới 24 giờ thì còn phụ thuộc vào nồng độ của chúng.

Bảng 2.2 Tác hại của NO2 phụ thuộc vào nồng độ và thời gian tiếp xúc
Nồng độ NO2 (ppm)

Thời gian tiếp xúc

>500
300 – 400
150 – 200
50 – 100

48 giờ
2 – 10 ngày
3 – 5 tuần
6 – 8 tuần

Tác hại
Chết người

Gây viêm phổi và chết
Viêm cơ cuống phổi
Viêm cuống phổi và màng phổi

(Trần Ngọc Chấn, 2000 trích từ Stern A.C, 1962)
Khi hít phải khí NOx trong khí quyển thì tới 90% được giữ lại trong phổi, chúng gây ảnh
hưởng làm thay đổi các tế bào. Khí NOx làm cho các mô phổi trở nên không đàn hồi và
bị giòn gãy, từ đó có thể gây ra các chứng bệnh ung thư phổi, khí thủng phổi (Đinh Xuân
Thắng, 2003).
Hiện nay khí NOx ở nồng độ thường gặp trong thực tế có thể được xem như là chất độc
hại tiềm tàng có tạc hại gây bệnh viêm xơ phổi mãn tính, tuy nhiên chưa có số liệu định
lượng về vấn đề này (Trần Ngọc Chấn, 2000).
d. Khí SO2
Theo Trần Ngọc Chấn (2000), khí SO2 là loại khí dễ hòa tan vào nước, được hấp thụ
ngay trên đường hô hấp. Nồng độ SO2 với nồng dộ thấp từ 1 - 5 ppm sẽ xuất hiện sự co
thắt tạm thời của cơ quan niêm mạc. Ở nồng độ cao sẽ gây tiết nước nhầy và viêm tấy
thành khí quản, làm tắng sức cảng đối với lưu thông không khí gây khó thở.
Thông qua nghiên cứu các bệnh dịch do khí SO2, cho thấy SO2 gây kích thích mạnh,
làm giảm thị giác, góp phần gây ra các bệnh hô hấp, tim (Đinh Xuân Thắng, 2003).
Khi SO2 có mùi hăng khét ngột ngạt và người nhạy cảm với SO2 nhận biết được ở nồng
độ 0,56 ppm tương đương với 1,6 mg/m3, còn người bình thường ít nhạy cảm với SO2
thì nhận biết mùi của nó ở nồng độ 2 – 3 ppm. Tóm lại, có thể nói rằng nồng độ 1ppm
của khí SO2 trong không khí là ngưỡng xuất hiện các phản ứng sinh lý của cơ thể: ở
nồng độ 5 ppm đa số các cá thể nhận biết được mùi và có biểu hiện bệnh lý rõ ràng, còn
ở nồng độ 10 ppm hầu hết đều than phiền do đường hô hấp bị co thắt nghiêm trọng (Trần
Ngọc Chấn, 2000).
Theo Hoàng Thị Hiền và Bùi Sỹ Lý (2012), SO2 là chất khí độc. Nó kích thích niêm
mạc của mắt và tuyến hô hấp trên, làm sưng tấy và tiết nước nhầy, gây ho. Không khí
có nồng độ SO2 cao gây khản giọng, viêm phế quản nặng, làm thay đổi thành phần của
máu. Nồng độ SO2 ở mức 1,6 ppm gây có thắt cuống phổi trong vài phút.

SVTH: Phạm Hữu Phát – B1205091
Tăng Văn Nhựt – B1205088

8


Chương 2: Lược khảo tài liệu

CBHD: TS. Phạm Văn Toàn

Bảng 2.3 Tác động của SO2 đối với sức khỏe con người
Nồng độ (ppm)
0,2
0,3
0,5
1,6
8 – 12
10
20

Tác động
Nồng độ ở mức thấp nhất gây cơ thể phản ứng
Ngưỡng nhận biết vị
Ngưỡng nhận biết mùi
Ngưỡng cảm ứng nghịch
Kích thích, làm sưng tấy cổ họng
Kích thích, làm sưng tấy mắt
Ho lập tức
(Hoàng Thị Hiền và Bùi Sỹ Lý, 2012)

Thời gian tiếp xúc kéo dài với không khí thậm chí có nồng độ SO2 thấp gây bệnh viêm
phế quản, thanh quản mãn tính, gây giãn phổi, viêm phổi và bệnh khác (Hoàng Thị Hiền
và Bùi Sỹ Lý, 2012).
2.4.2. Đối với động vật
Tương tự như người, động vật cũng sẽ chịu các ảnh hưởng từ các khí thải tương tự như
với người.
Theo Trần Ngọc Chấn (2000):
Các chất ô nhiễm không khí thâm nhập vào cơ thể động vật chủ yếu bằng hai con
đường: hít thở không khí và ăn uống.
- Những chất ô nhiễm chủ yếu gây tác hại cho động vật là:
 Khí SO2: gây tổn thương mô trên cùng của bộ máy hô hấp, gây bệnh khí thủng
và suy tim.
 Khí CO: khí CO làm giảm đi khả năng trao đổi, vận chuyển ôxy của hồng cầu
trong máu. Trong thời gian tiếp xúc 8 giờ hằng ngày, nếu ở nồng độ 100 ppm thì
khồn có ảnh hưởng gì, nhưng ở nồng độ 1000 ppm thì gây ra tác hại nghiêm trọng
đến con vật.
 Nước ta là nước nông nghiệp với ngành chăn nuôi chiếm tỉ trọng khá cao trong
nên kinh tế. Do đó tác hại của ô nhiễm không khí đối với động vật cần được quan
tâm và chú trọng nhiều hơn. Không khí ô nhiễm không những ảnh hưởng đến sức
khỏe vật nuôi mà còn ảnh hưởng gián tiếp đến sứ khỏe người tiêu dùng.
-

2.4.3. Đối với thực vật
Thực vật có độ nhạy cảm đối với chất ô nhiễm cao hơn con người và động vật do đó cần
quan tâm đến việc ảnh hưởng của chất ô nhiễm đến thực vật.
Khí SO2 thâm nhập vào các mô của cây và kết hợp với nước để tạo thành H2SO3 gây tổn
thương màng tế bào và làm suy giả khả năng quang hợp. Cây sẽ chậm lớn, vàng úa lá
rồi chết (Trần Ngọc Chấn, 2000).
Theo Trần Ngọc Chấn (2000), ô nhiễm bụi trong không khí cũng gây tác hại không kém.

Đầu tiên là độ trong xuốt của khí quyển bị giảm cộng với lớp bụi bao phủ trên lá cây
SVTH: Phạm Hữu Phát – B1205091
Tăng Văn Nhựt – B1205088

9


Chương 2: Lược khảo tài liệu

CBHD: TS. Phạm Văn Toàn

làm cho khả năng quang hợp, trao đổi khí và thoát hơi nước đều bị hạn chế. Hậu quả là
năng suất cây trồng bị giảm, mùa màng bị thất thu. Ngoài ra, nếu bụi có chứa các chất ô
nhiễm khác như các hợp cất flo, sunfur, kim loại nặng,… thì ngoài tác hại trực tiếp đến
quá trình sinh trưởng của cây cối còn có tác hại gián tiếp đối với người và xúc vật khi
sử dụng các bộ phận khác nhau của thực vật làm thức ăn.
Khí NO2 làm đổi màu nâu hoặc trắng, làm gãy vụn các mô phân giữa xương lá và gần
mép lá (Đinh Xuân Thắng, 2003).
 Khí nitơ đioxit (NO2) khí NO2 gây tác hại tương tự như đối với SO2. Ở nồng độ
0,5 ppm khí NO2 làm cho cây chậm phát triển.
 Hyđro sunfua (H2S) gây tác hại đối với sự phát triển của mầm và chồi cây. H2S
gây tác hại đối với người mạnh hơn do tác dụng của mùi hôi thối của nó so với
thực vật.
 Amoniac (NH3) chúng làm ngưng trệ quá trình quang hợp và gây ra bệnh bạc,
cháy lá.
 Cacbon oxit (CO) gây cháy mầm lá đối với các loài phong lan và hoa ở nồng độ
khoảng 500 ppm.
Các loại khí hydrocarbon: etylen ở nồng độ trên 5 ppm gây cháy mầm lá đối với các loài
phong lan và hoa. Carbon oxide (CO) cũng có tác hại tương tự như etylen nhưng với
nồng độ lớn hơn 500 ppm (Trần Ngọc Chấn, 2000).

2.4.4. Đối với vật liệu
Ô nhiễm không khí gây tác hại rất lớn đối với các loại vật liệu khác nhau như: sắt, thép,
vật liệu sơn, sản phẩm dệt, vật liệu xây dựng,… bằng các quá trình ăn mòn, mài mòn,
gây hoen ố và phá hủy (Trần Ngọc Chấn, 2000). Đặc biệt trong điều kiện nóng ẩm như
ở nước ta thì các quá trình trên diễn ra mạnh mẽ hơn làm giảm tuổi thọ của các công
trình.
2.5. Các phương pháp xử lý bụi và khí thải
2.5.1. Một số phương pháp xử lý bụi
Có nhiều phương pháp xử lý bụi khác nhau. Tùy vào kích thước tính chất bụi và yêu cầu
xử lý mà chọn phương pháp xử lý thích hợp.
Trong kỹ thuật xử lý bụi hiện nay người ta sử dụng các thiết bị xử lý bụi theo nguyên lý
vật lý là chủ yếu. Dựa vào kích thước bụi cần lọc và hiệu quả người ta chia các thiết bị
lọc thành 5 nhóm sau:
-

-

Buồng lắng trọng lực: cho dòng khí bụi đi qua buồng có thể tích lớn, các hạt bụi
sẽ lắng xuống đáy buồng lắng do ảnh hưởng của lực trọng trường và do vận tốc
của nó giảm đột ngột.
Thiết bị lọc bụi quán tính và li tâm: thiết bị quán tính hoạt động theo nguyên lý
làm cho dòng khí thay đổi hướng liên tục. Lực quán tính sẽ làm cho các hạt bụi
va đập vào nhau hay các vật cản rồi giữ ở đó hoặc mất động năng và rơi xuống.
Loại này có thiết bị lọc quán tính Venturi, kiểu màn chắn uốn cong, kiểu lá
sách,… Để tăng hiệu quả xử lý bụi, người ta còn chế tạo thiết bị lọc bụi quán tính
kết hợp với buồng lắng. Thiết bị lọc bụi li tâm (cyclon) hoạt động dựa trên lực li

SVTH: Phạm Hữu Phát – B1205091
Tăng Văn Nhựt – B1205088

10


Chương 2: Lược khảo tài liệu

-

-

-

CBHD: TS. Phạm Văn Toàn

tâm, khi được hướng dòng để chuyển động xoáy trong cyclon. Dưới tác dụng của
lực li tâm các hạt bụi cũng như các giọt dịch thể trong khí bị văng vào thành thiết
bị, tự chảy xuống đáy và định kỳ được thải ra ngoài. Có thể lắp nối tiếp, lắp song
song hai hay nhiều cyclon cùng loại hay tổ hợp của nhiều cyclon kiểu đứng thành
một cyclon chùm.
Thiết bị lọc bụi bằng vải: khi dẫn khí chứa bụi qua màng vải có kích thước lỗ
rỗng nhỏ hơn bụi. Bụi được giữ lại trên lớp màng vải và khí sạch đi ra ngoài.
Lưới lọc bụi có các loại: lưới lọc kiểu tấm, lưới lọc tấm dầu tự rửa, lưới lọc kiểu
rulô tự cuốn, lưới lọc bằng túi vải hay ống tay áo, lưới lọc bằng sợi,… Tùy vào
tính chất dòng khí như: nhiệt độ, kích thước hạt bụi,… mà ta lựa chọn vải cho
thích hợp nhất.
Thiết bị lọc bụi bằng điện: dòng khí chứa bụi dẫn qua điện trường có điện thế
cao, dưới tác dụng của điện trường bị ion hóa. Các ion tạo thành bám trên các hạt
bụi và tích điện cho chúng. Các hạt bụi sau khi tích điện được qua một điện trường
chúng sẽ bị hút về các cực trái dấu. Khi bám đầy các bản cực bụi tự rớt xuống
hoặc rung bản cực để bụi rớt xuống đáy thiết bị và sẽ được thu hồi.
Tháp lọc (hay ống góp tưới nước):

Theo Hoàng Thị Hiền và Bùi Sỹ Lý (2012), mỗi loại thiết bị thích hợp duy nhất để áp
dụng mạng tính đặc thù riêng, và do đó khi lựa chọn cần nghiên cứu xem xét các yếu tố
đặc thù, đó là:
-

Yếu tố phát thải: nguồn phát thải, lượng bụi phát thải tính trên đơn vị nhiên liệu
tiêu thụ hay đơn vị thành phẩm.
Các tính chất đặc trưng của bụi như: mật độ, nồng độ, thành phần tán xạ của
chúng,…
Một số đặc trưng của khí mang bụi như vận tốc dòng khí, nồng độ bụi,… và các
yếu tố khác có thể có tác dụng như phát thải liên tục hay không liên tục.
Các yếu tố thuộc về thiết bị như nhiệt độ, áp suất làm việc, tính chịu mài mòn,
hiệu quả lọc, vị trí lắp đặt và vận hành, các chỉ tiêu kinh tế như giá thành lắp đặt,
vận hành, bảo trì,…

 Lọc bụi theo phương pháp ướt
Lọc bụi theo phương pháp ướt hoạt động dựa trên nguyên lý dòng khí mang bụi sẽ tiếp
xúc trực tiếp với chất lỏng, bụi sẽ được giữ lại, rơi xuống đáy thiết bị và được thải ra
ngoài ở dạng cặn bùn. Phương pháp lọc ướt là phương pháp đơn giản nhưng rất hiệu
quả.
Theo Hoàng Thị Hiền và Bùi Sỹ Lý (2012), thiết bị lọc bụi bằng phương pháp ướt là
thiết bị đa năng, nó được sử dụng để vừa lọc bụi vừa lọc khí. Về phương diện lọc bụi nó
thường sử dụng nước làm chất lỏng để lọc. Các hạt bụi kết tụ cùng với nước, tách khỏi
khí lọc và dòng nước bị nhiễm bẩn.
Thiết bị lọc bụi theo phương pháp ướt có thể sử dụng để lọc bụi trong dòng khí nóng,
chất lỏng kết dính hay không an toàn cháy nổ,…
Theo Hoàng Thị Hiền và Bùi Sỹ Lý (2012), có hai cơ chế lọc bụi từ dòng khí sau:
-

Hấp thụ nhờ va đập và chặn:

SVTH: Phạm Hữu Phát – B1205091
Tăng Văn Nhựt – B1205088

11


Chương 2: Lược khảo tài liệu

CBHD: TS. Phạm Văn Toàn

Khi khí đi qua bề mặt chứa các giọt lỏng, các hạt bụi va đập với các giọt lỏng, bám dính
và cuối cùng được chúng thu gom. Thông thường hiệu suất thu gom cao khi giọt lỏng
xấp xỉ 100 đến 300 lần kích thước hạt bụi nhầm tăng số lần va chạm không đàn hồi.
Chặn xuất hiện khi các hạt có lực quán tính yếu hơn và gần như đi theo đường của dòng
khí. Các hạt chuyển động cùng với dòng khí không thể va chạm với các giọt và bám
dính vào chúng. Cơ chế chặn chiếm ưu thế đối với các hạt có đường kính trên 0,3 µm.
-

Hấp phụ nhờ khuếch tán hay ngưng tụ:

Khi các hạt khuếch tán bên trên môi trường lỏng, chúng dễ dàng bị thu gom (bắt giữ).
Khuếch tán được phổ biến đối với các hạt có đường kính dưới 0,2 mm.
Tương tự như vậy ngưng tụ hơi chất lỏng trên các hạt làm tăng kích thước và trọng
lượng các hạt, tức dùng một lực tác dụng lên hạt ép chúng lắng trên bề mặt.
Theo Trần Ngọc Chấn (2004), thiết bị lọc bụi kiểu ướt có các ưu điểm nổi bật sau:
-

Dễ chế tạo, giá thành thấp nhưng hiệu quả lọc bụi cao.

Có thể lọc được bụi có kích thước dưới 0,1 µm.
Có thể làm việc với khí có nhiệt độ và độ ẩm cao mà một số các thiết bị lọc bụi
khác không thể đáp ứng được như bộ lọc túi vải, bộ lọc bằng điện.
Thiết bị lọc bụi kiểu ướt không những lọc được bụi mà còn lọc được cả khí độc
hại bằng phương pháp hấp thụ, bệnh cạnh đó nó còn được sử dụng như thiết bị
làm nguội và làm ẩm khí mà trong nhiều trường hợp trước thiết bị lọc bụi bằng
điện phải cần đến nó.

Tuy nhiên, theo Trần Ngọc Chấn (2004), thiết bị lọc bụi kiểu ướt cũng có một số nhược
điểm đáng chú ý:
-

Bụi được thải ra dưới dạng cặn bùn do đó có thể làm phức tạp thêm cho hệ thống
thoát nước và xử lý nước thải.
Dòng khí thoát ra từ thiết bị có độ ẩm cao và có thể mang theo cả những giọt
nước làm han gỉ đường ống, ống khói và các bộ phận khác ở phía sau thiết bị lọc.
Trường hợp khí thải có chứa các chất ăn mòn cần phải bảo vệ thiết bị và đường
ống bằng thiết bị không han gỉ.

Theo Hoàng Kim Cơ (1999), lọc bụi theo phương pháp ướt được phân loại như sau:
-

-

-

Khí chứa bụi thổi qua tháp rửa bằng dịch thể: các hạt bụi trong khí được tách ra
vì trong quá trình chuyển động chúng va chạm vào các giọt dịch thể trở nên thấm
ướt hoặc bám trên các giọt nước đó, khối lượng của chúng tăng lên, đồng thời
cũng tăng thể tích, nên các hạt bụi có khả năng tách ra khỏi dòng khí. Thiết bị thu

bụi trong nhóm này gồm có: tháp rửa rỗng, tháp có ô đệm, thiết bị thu bụi theo
phương pháp ẩm có vận tốc lớn (ống Venturi).
Buồng thu bụi có bề mặt thấm ướt tiếp xúc với dòng khí chứa bụi. Các hạt bụi
bám trên màng dịch thể sẽ bị thấm ướt, khối lượng riêng của chúng được tăng lên
và tự tách ra khỏi dòng khí.
Dòng khí chứa bụi được thổi qua lớp dịch thể, dưới tác dụng của áp suất thủy
tĩnh và cột năng vận tốc của các dòng khí, khí tạo thành bọt, trong đó chứa các
hạt bụi. Trong quá trình bọt khí chuyển động qua lớp dịch thể, hạt bụi sẽ chuyển

SVTH: Phạm Hữu Phát – B1205091
Tăng Văn Nhựt – B1205088

12


Chương 2: Lược khảo tài liệu

CBHD: TS. Phạm Văn Toàn

động đến bề mặt thấm ướt, chúng được thấm ướt và tự tách ra khỏi bọt khí. Trong
nhóm này thiết bị gồm có: thiết bị sủi bọt, thiết bị thu bụi theo phương pháp ẩm
qua lớp ô đệm.
 Thiết bị rửa khí phun chất lỏng
Khi các hạt bụi trong dòng không khí đi qua chất lỏng được phun mù, bị các giọt lỏng
chiếm (bắt giữ) rồi lắng xuống đáy thiết bị, không khí sạch được đi ra ngoài.
Theo Trần Ngọc Chấn (2004), tháp rửa rỗng là khối trụ đứng rỗng bên trong có phần
côn phễu ở hai đầu. Nước được phun từ trên xuống dưới, cũng có thể bố trí vòi phun
theo phương ngang vào dòng khí. Dòng khí được dẫn ngược chiều từ dưới lên hoặc có
thể dẫn cùng với dòng nước được phun từ trên xuống. Vận tốc dòng khí trong thiết bị
vào khoảng 0,6 – 1,2 m/s, nếu vận tốc khí lớn hơn, nước có thể bị dòng khí mang theo

nhiều mà tấm chắn nước không đủ khả năng cản lại.
Để tránh hiện tượng giọt dịch có thể bị cuốn theo khí ra ngoài thì vận tốc khí qua tháp
rỗng (tương ứng với tiết diện ngang của tháp và thể tích khí ở điều kiện thực tế < 1 m/s.
Dịch thể chứa bụi (cặn bùn) rơi xuống đáy thiết bị và được tháo ra ngoài qua phần côn
phễu có van điều chỉnh. Để dòng khí được phân bố đều trong tháp người ta bố trí bộ
phận phân phối khí ở tiết diện vào của dòng khí (Hoàng Kim Cơ, 1999).

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý buồng phun
Theo Hoàng Thị Hiền và Bùi Sỹ Lý (2012):

SVTH: Phạm Hữu Phát – B1205091
Tăng Văn Nhựt – B1205088

13


Chương 2: Lược khảo tài liệu

CBHD: TS. Phạm Văn Toàn

Hiệu suất lọc của tháp tăng khí kích thước giọt nước giảm và hiệu số (độ chênh) vận tốc
của giọt nước và dòng khí tăng. Vì các điều kiện này loại trừ lẫn nhau nên cần phải có
chế độ tối ưu xác định.
Sức cản thủy lực của tháp rỗng không lớn. Nếu không có bộ phận chắn nước và bộ phận
phân phối khí sức cản thủy lực thường không quá 250 Pa.
Hiệu quả lọc của tháp phụ thuộc vào kích thước hạt, đạt 95% đối với hạt 5 µm, và 99%
đối với hạt 25 µm. Chúng bảo đảm hiệu quả lọc cao khi chỉ lọc các hạt có kích thước
trên 10 µm.
 Thiết bị rửa có lớp đệm
Thiết bị rửa có lớp đệm có cấu tạo tương tự như tháp rỗng nhưng bên trong có một lớp

vật liệu đệm và được tưới nước. Theo Trần Ngọc Chấn (2001), khí đi từ dưới lên trên
xuyên qua lớp vật liệu rỗng, khi tiếp xúc với bề mặt ướt của vật liệu rỗng bụi sẽ bám lại
ở đó còn khí sạch thoát ra ngoài. Một phần bụi bị nước cuốn trôi xuống thùng chứa và
được xả dưới dạng cặn bùn. Định kỳ người ta tháo rửa lớp vật liệu rỗng. Ngoài loại tháp
kiểu đứng người ta còn chế tạo thiết bị phun có lớp đệm rỗng kiểu nằm ngang.
Tháp phun có lớp đệm là kiểu thiết bị lọc khí bằng phương pháp ướt rất phổ biến. Tuy
nhiên chúng ít được sử dụng để lọc bụi do thường làm tắt nghẽn vật liệu đệm. Sử dụng
chúng hợp lý chỉ khi lọc mù, lọc bụi có tính thấm tốt, tức dễ hòa tan trong nước, đặc biệt
khi quá trình lọc đồng thời với làm nguội khí và hấp thụ. Khi lọc bụi không thấm tốt
(nhưng không nghiêng về một phía tạo thành lớp đóng cứng) có thể dùng tháp có lớp
đệm đều và thưa (loãng) (Hoàng Thị Hiền và Bùi Sỹ Lý, 2012).

Xã cặn

Bơm

Hình 2.2 Sơ đồ tháp phun có lớp đệm
Cũng theo Hoàng Thị Hiền và Bùi Sỹ Lý (2012), để lọc bụi sử dụng chủ yếu tháp có lớp
đệm trong đó khi và nước chuyển động ngược chiều nhau. Tuy vậy cũng sử dụng kiểu
cấu tạo khí và nước chuyển động ngang chiều. Thời gian gần đây người ta đã nghiên
cứu sử dụng tháp chuyển động khí – nước thuận chiều làm việc với vận tốc cao – đến
SVTH: Phạm Hữu Phát – B1205091
Tăng Văn Nhựt – B1205088

14