Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu xác định phát thải một số chất ô nhiễm không khí của Công ty Cổ phần giấy Hoàng Văn Thụ và đánh giá mức độ phát tán của chúng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

VŨ THỊ THÙY TRANG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH PHÁT THẢI MỘT SỐ CHẤT Ơ NHIỄM
KHƠNG KHÍ CỦA CƠNG TY CỔ PHẦN GIẤY HOÀNG VĂN THỤ
VÀ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ PHÁT TÁN CỦA CHÚNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

HÀ NỘI - NĂM 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

VŨ THỊ THÙY TRANG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH PHÁT THẢI MỘT SỐ CHẤT Ơ NHIỄM
KHƠNG KHÍ CỦA CƠNG TY CỔ PHẦN GIẤY HOÀNG VĂN THỤ
VÀ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ PHÁT TÁN CỦA CHÚNG

Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. NGHIÊM TRUNG DŨNG

HÀ NỘI - NĂM 2017


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài luận văn thạc sỹ khoa học “Nghiên cứu xác định phát thải
một số chất ơ nhiễm khơng khí của Cơng ty Cổ phần giấy Hoàng Văn Thụ và đánh giá
mức độ phát tán của chúng” là do tôi thực hiện với sự hƣớng dẫn của PGS.TS. Nghiêm
Trung Dũng. Đây không phải là bản sao chép của bất kỳ một cá nhân, tổ chức nào. Các số
liệu, kết quả trong luận văn đều do tôi làm thực nghiệm, xác định và đánh giá.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những nội dung mà tơi đã trình bày trong luận
văn này.
Hà Nội, ngày 15 tháng 9 năm 2017
HỌC VIÊN

Vũ Thị Thùy Trang

i


LỜI CẢM ƠN
Trƣớc tiên, tôi xin đƣợc gửi lời cảm ơn chân thành tới Viện Khoa học và Công nghệ
Môi trƣờng và Viện Đào tạo sau Đại học – Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều
kiện thuận lợi trong suốt quá trình học tập cũng nhƣ làm luận văn tốt nghiệp thạc sỹ.
Thứ hai, tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Nghiêm Trung Dũng đã định hƣớng cho
tơi một đề tài thú vị, có tác dụng thiết thực đối với công việc hiện tại của tôi. Đồng thời góp
những ý kiến quan trọng giúp tơi hồn thành bản luận văn này.
Thứ ba, tôi xin gửi lời cảm ơn tới Khoa Xây dựng và Môi trƣờng, trƣờng Đại học Kỹ

thuật Công nghiệp Thái Nguyên, nơi tôi đang công tác, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho
tôi trong quá trình học tập chƣơng trình cao học cũng nhƣ thực hiện luận văn này.
Thứ tƣ, tôi xin đƣợc gửi lời cảm ơn đến các giảng viên, nghiên cứu viên của Viện
Khoa học và Công nghệ Môi trƣờng cùng các học viên trong lớp cao học kỹ thuật môi
trƣờng đã tận tình giúp đỡ tơi trong thời gian học tập tại chƣơng trình Thạc sỹ chun ngành
Kỹ thuật mơi trƣờng tại trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội.
Thứ năm, tôi xin đƣợc gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các chuyên viên thuộc Trung tâm
Quan trắc và Công nghệ Môi trƣờng Thái Ngun đã nhiệt tình giúp đỡ tơi trong q trình
thực hiện luận văn này.
Thứ sáu, tơi xin đƣợc chân thành cảm ơn Ban giám đốc và tập thể cơng nhân viên
Cơng ty Cổ phần giấy Hồng Văn Thụ đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi thực hiện luận
văn này.
Cuối cùng, tôi cũng xin đƣợc bày tỏ lịng biết ơn đối với gia đình và cảm ơn bạn bè
vì đã hết lịng ủng hộ và chia sẻ những khó khăn trong cuộc sống để tơi có thể hoàn thành
bản luận văn này.
Học viên

Vũ Thị Thùy Trang

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................................... ii
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................................... v
DANH MỤC HÌNH................................................................................................................ vi
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................................... viii
MỞ ĐẦU ................................................................................................................................. 1
CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................................ 2

1.1. Hệ số phát thải .................................................................................................................. 2
1.1.1. Khái niệm ................................................................................................................... 2
1.1.2. Phƣơng pháp xác định hệ số phát thải của nguồn tĩnh ............................................... 3
1.1.3. Xác định hệ số phát thải của nguồn tĩnh bằng phƣơng pháp quan trắc ..................... 4
1.2. Mức độ phát tán chất ô nhiễm của nguồn tĩnh ................................................................. 9
1.2.1. Các yếu tố ảnh hƣởng tới q trình phát tán chất ơ nhiễm ........................................ 9
1.2.2. Mơ hình phát tán chất ơ nhiễm................................................................................. 12
1.3. Giới thiệu chung về Cơng ty Cổ phần giấy Hồng Văn Thụ ......................................... 17
1.3.1. Điều kiện khí hậu khu vực cơng ty ......................................................................... 17
1.3.2. Một số vấn đề mơi trƣờng khơng khí của công ty ................................................... 19
1.3.3. Công đoạn sản xuất hơi của công ty ........................................................................ 20
CHƢƠNG 2 - PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................. 22
2.1. Thiết bị và vật tƣ ............................................................................................................. 22
2.1.1. Thiết bị ..................................................................................................................... 22
2.1.2. Hóa chất và vật tƣ .................................................................................................... 22
2.2. Q trình quan trắc ......................................................................................................... 22
2.2.1. Cơng tác chuẩn bị ..................................................................................................... 22
2.2.2. Q trình quan trắc ................................................................................................... 25
2.3. Tính toán hệ số phát thải ................................................................................................ 31
2.4. Xác định mức độ phát tán chất ơ nhiễm trong khí thải của Cơng ty Cổ phần giấy Hồng
Văn Thụ ................................................................................................................................. 32
2.4.1. Ứng dụng mơ hình SCREENView 4.0.0 để xác định mức độ phát tán chất ơ nhiễm
theo trục của luồng gió ....................................................................................................... 33

iii


2.4.2. Ứng dụng phần mềm ArcView GIS 3.3 xác định bản đồ ô nhiễm .......................... 35
CHƢƠNG 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ....................................................................... 38
3.1. Nồng độ các chất ô nhiễm trong khí thải ........................................................................ 38

3.1.1. Một số thơng số liên quan đến quá trình quan trắc .................................................. 38
3.1.2. Nồng độ các chất ô nhiễm ........................................................................................ 38
3.2. Hệ số phát thải ................................................................................................................ 41
3.3. Mức độ phát tán chất ô nhiễm trong khí thải.................................................................. 44
KẾT LUẬN ........................................................................................................................... 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................................... 68
PHỤ LỤC .............................................................................................................................. 70

iv


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Sự phụ thuộc của λ vào địa hình ........................................................................... 12
Bảng 1.2. Các cấp ổn định của khí quyển ............................................................................. 11
Bảng 1.3. Cơng thức tính tốn σy, σz .................................................................................... 16
Bảng 1.4. Nhiệt độ khơng khí trung bình tháng tại Thái Nguyên ......................................... 17
Bảng 1.5. Tốc độ gió trung bình tháng tại Thái Nguyên ....................................................... 18
Bảng 2.1. Cơ sở dữ liệu khí tƣợng trong 2 mùa .................................................................... 35
Bảng 3.1. Một số thơng số liên quan đến q trình lấy mẫu ................................................. 38
Bảng 3.2. Nồng độ bụi trong khí thải .................................................................................... 39
Bảng 3.3. Nồng độ một số chất ô nhiễm dạng khí trong khí thải .......................................... 39
Bảng 3.4. Hệ số phát thải các chất ơ nhiễm........................................................................... 41
Bảng 3.5. Tóm tắt nồng độ cực đại và vị trí đạt nồng độ cực đại của các chất ô nhiễm theo
hai mùa .................................................................................................................................. 51

v


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Quan hệ giữa chi phí và độ tin cậy của các phƣơng pháp đánh giá phát thải ......... 3

Hình 1.2 Vị trí lấy mẫu trên ống khói ..................................................................................... 5
Hình 1.3. Số điểm tối thiểu để lấy mẫu ................................................................................... 5
Hình 1.4. Phân bố vị trí 12 điểm lấy mẫu trên tiết diện tròn và tiết diện chữ nhật ................. 6
Hình 1.5. Lấy mẫu isokinetic và khơng isokinetic .................................................................. 7
Hình 1.6. Mơ phỏng q trình phát tán ................................................................................. 14
Hình 1.7. Sơ đồ cơng nghệ sản xuất kèm dịng thải .............................................................. 19
Hình 1.8. Sản lƣợng tiêu thụ nhiên liệu từ năm 2015 đến tháng 7 năm 2017 của Công ty Cổ
phần giấy Hồng Văn Thụ ..................................................................................................... 21
Hình 2.1. Sơ đồ khối thể hiện quá trình sản xuất hơi và xử lý khí thải lị hơi ...................... 23
Hình 2.2. Ví trí lấy mẫu và phân bố điểm quan quan trắc..................................................... 23
Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý thiết bị lấy mẫu bụi ..................................................................... 24
Hình 2.4. Sơ đồ lắp đặt hệ thống đo hàm ẩm ........................................................................ 26
Hình 2.5. Ống Pitot hình chữ S ............................................................................................. 28
Hình 2.6. Mơ tả thơng số đầu vào và sự kết hợp giữa mơ hình SCREENView 4.0.0 và phần
mềm ArcView GIS 3.3 .......................................................................................................... 32
Hình 2.7. Giao diện SREENView 4.0.0 ................................................................................ 34
Hình 2.8. Giao diện làm việc của phần mềm ArcView GIS 3.3 ........................................... 36
Hình 3.1. So sánh kết quả hệ số phát thải CO2 của nghiên cứu này và một số nghiên cứu
khác trên thế giới ................................................................................................................... 42
Hình 3.2. So sánh kết quả hệ số phát thải CO của nghiên cứu này và một số nghiên cứu
khác trên thế giới ................................................................................................................... 43
Hình 3.3. So sánh kết quả hệ số phát thải khí SO2 và NOx trong nghiên cứu này và trong tài
liệu AP - 42 ............................................................................................................................ 44
Hình 3.4. Mức độ phát phát tán bụi trong môi trƣờng theo luồng gió .................................. 45
Hình 3.5. Mức độ phát phát tán bụi trong mơi trƣờng theo luồng gió khi khơng đƣợc xử lý
hoặc hệ thống xử lý bụi không làm việc ................................................................................ 46
Hình 3.6. Mức độ phát phát tán CO trong mơi trƣờng theo luồng gió .................................. 47
Hình 3.7. Mức độ phát phát tán SO2 trong mơi trƣờng theo luồng gió ................................. 48
Hình 3.8. Mức độ phát phát tán NO2 trong mơi trƣờng theo luồng gió ................................ 49
Hình 3.9. Mức độ phát phát tán NO trong mơi trƣờng theo luồng gió ................................. 50

vi


Hình 3.10. Bản đồ phát tán bụi trong mơi trƣờng vào mùa khơ khi đƣợc xử lý ................... 53
Hình 3.11. Bản đồ phát tán bụi trong môi trƣờng vào mùa mƣa khi đƣợc xử lý .................. 54
Hình 3.12. Bản đồ phát tán bụi trong môi trƣờng vào mùa khô khi khơng đƣợc xử lý ....... 55
Hình 3.13. Bản đồ phát tán bụi trong môi trƣờng vào mùa mƣa khi không đƣợc xử lý ...... 56
Hình 3.14. Bản đồ phát tán CO trong mơi trƣờng vào mùa khơ ........................................... 57
Hình 3.15. Bản đồ phát tán CO trong môi trƣờng vào mùa mƣa .......................................... 58
Hình 3.16. Bản đồ phát tán SO2 trong trong mơi trƣờng vào mùa khơ ................................. 59
Hình 3.17. Bản đồ phát tán SO2 trong trong môi trƣờng vào mùa mƣa ................................ 60
Hình 3.18. Bản đồ phát tán NO2 trong mơi trƣờng vào mùa khơ .......................................... 61
Hình 3.19. Bản đồ phát tán NO2 trong mơi trƣờng vào mùa mƣa......................................... 62
Hình 3.20. Bản đồ phát tán NO trong môi trƣờng mùa khơ .................................................. 63
Hình 3.21. Bản đồ phát tán NO trong môi trƣờng mùa mƣa ................................................. 64

vii


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

EF

:

Hệ số phát thải

US EPA

:

Cục bảo vệ mơi trƣờng Mỹ

IPCC

:

Uỷ ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu

WHO

:

Tổ chức y tế thế giới

NL

:

Nhiên liệu

viii


MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Ngày nay, cơng nghiệp đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển kinh tế xã hội của
mỗi quốc gia. Tuy nhiên, bên cạnh đó, cơng nghiệp cũng là một trong những nguồn thải chính
gây ơ nhiễm mơi trƣờng, đặc biệt là mơi trƣờng khơng khí. Trong cơng nghiệp, phải kể đến là

khí thải từ việc đốt nhiên liệu phục vụ lò hơi. Nhiên liệu sử dụng cho lò hơi thƣờng là than,
dầu, củi,... Ở nƣớc ta, do đặc thù sản xuất và vùng nhiên liệu nên lị hơi cơng nghiệp sử
dụng củi đốt đƣợc rất nhiều doanh nghiệp lựa chọn đặc biệt là trong lĩnh vực dệt nhuộm,
công nghệ thực phẩm, sản xuất giấy (giấy ăn, giấy vệ sinh). Một số doanh nghiệp sử dụng
lò hơi công nghiệp đốt củi nhƣ công ty Vifon (Tp. Hồ Chí Minh), cơng ty dệt nhuộm in
bơng và may mặc (Tp. Hồ Chí Minh), cơng ty bia Hà Nội Quảng Bình, cơng ty sản xuất
giấy ăn Anh Đức (Vĩnh Phúc), cơng ty Cổ phâng giấy Hồng Văn Thụ (Thái Ngun), cơng
ty giấy xuất khẩu (Thái Ngun). Phát thải khí thải lị hơi nếu khơng đƣợc đánh giá và xác
định sẽ gây khó khăn trong việc quản lý và bảo vệ mơi trƣờng.
Việc xác định đúng, chính xác lƣợng phát thải và khả năng lan truyền chất ơ nhiễm
có trong khí thải lị hơi sẽ góp phần vào việc quản lý tổng hợp chất lƣợng khơng khí. Cơng
cụ thƣờng đƣợc sử dụng để đánh giá mức độ phát thải và phát tán là sử dụng hệ số phát thải
và mô hình phát tán. Ở nƣớc ta, việc đánh giá phát thải và phát tán đối với khí thải lị hơi
cơng nghiệp sử dụng nhiên liệu là than, dầu đã đƣợc nhiều nghiên cứu đề cập đến, tuy nhiên
với loại nhiên liệu là sinh khối lại ít đƣợc quan tâm tới. Do vậy, nguồn dữ liệu thơng tin cịn
nhiều hạn chế. Nhận thức đƣợc điều này, đề tài “Nghiên cứu xác định phát thải một số
chất ơ nhiễm khơng khí của Cơng ty Cổ phần giấy Hồng Văn Thụ và đánh giá mức
độ phát tán của chúng” đƣợc chọn làm nội dung nghiên cứu trong luận văn này. Hy vọng
rằng, kết quả của luận văn này sẽ góp phần xây dựng bộ hệ số phát thải và mức độ phát tán
một số chất ơ nhiễm trong khí thải lị hơi sử dụng nhiên liệu là sinh khối.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Góp phần xây dựng bộ số liệu về phát thải của khí thải lị hơi cơng nghiệp sử dụng
nhiên liệu là sinh khối.
- Đánh giá mức độ phát tán của một số chất ơ nhiễm trong khí thải lị hơi công
nghiệp sử dụng nhiên liệu là sinh khối.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đề tài tập trung nghiên cứu, tính tốn phát thải và mức độ phát tán khí thải lị hơi của
Cơng ty Cổ phần giấy Hồng Văn Thụ bao gồm bụi, CO, CO2, SO2, NO2 và NO.

1

CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Hệ số phát thải
1.1.1. Khái niệm
Hệ số phát thải (emission factor - EF) là công cụ đƣợc sử dụng để đánh giá mức độ
phát thải các chất ơ nhiễm khơng khí. Đối với nguồn thải tĩnh, hệ số này thể hiện mối quan
hệ giữa lƣợng chất ô nhiễm phát thải ra với các hoạt động phát thải ra các chất ơ nhiễm đó
và thƣờng đƣợc thể hiện dƣới dạng khối lƣợng chất ô nhiễm trên một đơn vị khối lƣợng, thể
tích, nhiên liệu hoặc sản phẩm tạo thành. Đơn vị của hệ số phát thải có thể là g/kg nhiên liệu
hoặc g/kg sản phẩm [1].
Hệ số phát thải đƣợc dùng để ƣớc tính mức độ phát thải từ các quá trình phát sinh chất
ô nhiễm. Thông thƣờng, hệ số phát thải đại diện cho lƣợng thải trung bình từ tất cả các quá
trình tƣơng tự nhau về mặt thiết kế và đặc điểm mà nó tạo ra chất ơ nhiễm đang đƣợc xem
xét [2].
Hệ số phát thải là một trong những cách tiếp cận để xác định mức độ phát thải phục vụ
cho công tác kiểm kê phát thải khi thông tin về nguồn phát thải khơng đầy đủ. Tuy nhiên,
kết quả tính tốn mức độ phát thải thơng qua hệ số phát thải chỉ là kết quả ƣớc tính, ít chính
xác hơn so với phƣơng pháp tính tốn thải lƣợng so với phƣơng pháp quan trắc nguồn thải
[3]. Ở Hình 1.1 thể hiện mối quan hệ giữa chi phí và độ tin cậy đối với từng phƣơng pháp
tiếp cận. Nhận thấy rằng, khi sử dụng hệ số phát thải để đánh giá mức độ phát thải thì chi
phí bỏ ra thấp hơn so với các phƣơng pháp tiếp cận khác nhƣ mô hình phát thải hay quan
trắc phát thải. Tuy nhiên, kết quả thu đƣợc có độ tin cậy thấp hơn các phƣơng pháp trên.
Mặt khác, hệ số phát thải thƣờng đƣợc tính dựa trên dữ liệu hữu hạn, do đó có thể nó
khơng thực sự đại diện cho cơ sở sản xuất quan tâm. Vì vậy, thải lƣợng tính theo hệ số phát
thải cho một sơ sở sản xuất nhất định có thể sai lệch so với thải lƣợng phát thải thực tế. Tuy
nhiên, việc sử dụng hệ số phát thải để xác định thải lƣợng lại thích hợp về mặt kinh tế trong
điều kiện thiếu thông tin về nguồn thải [3].

2

Hình 1.1. Quan hệ giữa chi phí và độ tin cậy của các phương pháp đánh giá phát thải
Nguồn: [4]
1.1.2. Phƣơng pháp xác định hệ số phát thải của nguồn tĩnh
Để xác định hệ số phát thải cần xác định đƣợc lƣợng một khí ơ nhiễm phát thải và
lƣợng nhiên liệu đã đƣợc đốt cháy (hay khối lƣợng sản phẩm đƣợc tạo thành hoặc lƣợng
điện đã tiêu thụ). Tuy nhiên, việc xác định lƣợng nhiên liệu đã sử dụng hay lƣợng sản phẩm
đƣợc tạo thành tƣơng đối đơn giản dựa vào số liệu các quá trình sản xuất. Vì vậy, để xác
định hệ số phát thải chủ yếu là xác định đƣợc lƣợng chất ô nhiễm phát thải ra môi trƣờng do
quá trình đốt gây ra.
Hiện nay, xác định lƣợng chất ơ nhiễm sinh ra trong q trình đốt thƣờng đƣợc áp
dụng là phƣơng pháp quan trắc phát thải, phƣơng pháp cân bằng vật chất và mơ hình phát
thải [3]:
 Phƣơng pháp quan trắc phát thải
Quan trắc phát thải là phƣơng pháp thƣờng đƣợc áp dụng để xác định nồng độ chất ơ
nhiễm. Dựa vào tính chất của q trình, phƣơng pháp này đƣợc chia thành quan trắc liên tục
(Continuous emission monitoring - CEMs) và quan trắc không liên tục (Source test). Cơ sở
chung của phƣơng pháp là tiến hành đo đạc, thu thập số liệu và kết hợp các phƣơng pháp
tính tốn, phân tích từ đó xác định đƣợc lƣợng chất ô nhiễm phát sinh [4].
Phƣơng pháp này cho kết quả có độ chính xác cao, phản ánh đúng tính chất từng
nguồn thải cụ thể. Nhƣng xét về khía cạnh kinh tế, phƣơng pháp này địi hỏi chi phí cao,
yêu cầu nhiều về nhân lực và vật lực. Mặc dù vậy, nhƣng trong điều kiện dữ liệu về môi
3


trƣờng còn nhiều hạn chế, xác định hệ số phát thải bằng phƣơng pháp quan trắc vẫn là một
hƣớng đƣợc ƣu tiên sử dụng [3].
 Phƣơng pháp cân bằng vật chất
Nguyên tắc chung của phƣơng pháp dựa trên định luật bảo tồn vật chất. Phƣơng

trình cần bằng vật chất đƣợc thiết lập cho các chất đầu vào và đầu ra của q trình dựa trên
các phản ứng hố học và các biến đổi về lƣợng của thành phần nhiên liệu. Từ đó, có thể tính
tốn đƣợc lƣợng chất ơ nhiễm tạo thành và đƣợc quy đổi ra hệ số phát thải cho từng loại q
trình và chất ơ nhiễm [3].
 Phƣơng pháp mơ hình phát thải:
Ngun tắc của phƣơng pháp này là sử dụng các thuật toán phù hợp để mô phỏng sự
thay đổi của các yếu tố trong quá trình. Từ các số liệu đầu vào và quy luật biến đổi của các
yếu tố xảy ra trong quá trình có thể ƣớc tính các tham số của mơ hình và tiến hành lập trình,
tính tốn sự phát thải chất ô nhiễm. Phƣơng pháp này có thể xác định đƣợc hệ số phát thải
hoặc mức phát thải của các dạng nguồn cụ thể nhƣ phát thải của nguồn động, phát thải do bay
hơi của các bể chứa, phát thải hợp chất hữu cơ dễ bay hơi từ các trạm xử lý nƣớc thải… Tuy
nhiên, phƣơng pháp này yêu cầu phải có lƣợng thơng tin đáng kể về nguồn thải cần ƣớc lƣợng
và điều kiện khí tƣợng, địa hình trong khu vực nguồn thải [3].
1.1.3. Xác định hệ số phát thải của nguồn tĩnh bằng phƣơng pháp quan trắc
Tại Việt Nam, quá trình quan trắc bụi đƣợc quy định trên cơ sở tham khảo quy định
của Cục bảo vệ môi trƣờng Mỹ, tiêu chuẩn quốc gia của Úc (AS), tiêu chuẩn của Tổ chức
tiêu chuẩn quốc tế (ISO), tiêu chuẩn công nghiệp của Nhật Bản (JIS) [5].
 Lấy mẫu bụi
Vị trí và số điểm lấy mẫu bụi của nguồn thải tĩnh
Để mẫu bụi thu đƣợc mang tính đại diện, phản ánh đƣợc nồng độ và sự phân bố
trong ống khói thì vị trí lấy mẫu nên chọn đoạn nào có sự chuyển động càng ổn định càng
tốt. Bởi lẽ, về nguyên tắc, vị trí nào càng ít chuyển động rối thì bụi phân bố càng ổn định.
Do đó, nên chọn vị trí lấy mẫu trên đoạn ống dài nhất và đáp ứng điều kiện A ≥ 2D và B ≥
0,5 D (với D là đƣờng kính trong của ống khói; A, B tƣơng ứng là khoảng cách ngƣợc chiều
và xuôi chiều dịng khí tính từ vị trí có sự thay đổi dịng khí tới vị trí lấy mẫu đƣợc thể hiện
trong Hình 1.2) [6]. Trong điều kiện lý tƣởng, vị trí điểm lấy mẫu thỏa mãn điều kiện B =
8D và A = 2D [5]. Đoạn ống khói đƣợc chọn có thể là đoạn nằm ngang hoặc thẳng đứng,
tuy nhiên ƣu tiên chọn đoạn thẳng đứng để hạn chế ảnh hƣởng của trọng lực đến kết quả lấy
mẫu. Tiết diện đoạn lấy mẫu ƣu tiên chọn theo thứ tự trịn, vng và chữ nhật để đảm bảo
tính ổn định của dịng khí [4].

4


Điểm dòng chảy thay đổi

Điểm lấy mẫu

Điểm dòng chảy thay đổi

Hình 1.2 Vị trí lấy mẫu trên ống khói
Nguồn: [6]
Sau khi xác định đƣợc vị trí lấy mẫu, cần tiến hành xác định số điểm và vị trí các
điểm lấy mẫu. Số điểm lấy mẫu tối thiểu đƣợc xác định dựa trên mối tƣơng quan giữa tỷ lệ
A/D và B/D [5]. Xác định số điểm lấy mẫu tối thiểu đƣợc xác định dựa theo Hình 1.3.

D > 0,61 m

Hình 1.3. Số điểm tối thiểu để lấy mẫu
Nguồn: [6]
Đối với ống khói có tiết diện hình chữ nhật sử dụng giá trị đƣờng kính tƣơng đƣơng
để xác định vị trí số điểm lấy mẫu. Đƣờng kính tƣơng đƣơng của ống khói có tiết diện chữ
nhật đƣợc tính theo cơng thức:

5


d tđ  4.

dientichti etdien
chuvi

[6]

Sau khi xác định đƣợc số điểm lấy mẫu, vị trí cho từng điểm lấy mẫu đƣợc xác định
bằng cách chia tiết diện ống khói thành nhiều phần có diện tích bằng nhau. Đối với ống có
tiết diện hình chữ nhật, tiết diện ống đƣợc chia thành các ơ vng hoặc chữ nhật. Đối với
ống có tiết diện tròn, tiết diện ống đƣợc chia thành các vịng trịn đồng tâm. Xác định vị trí
các điểm lấy mẫu dựa theo cơng thức:
Xi = d x Ki

[6]

Trong đó: d: đƣờng kính ống khói
Ki: hệ số ứng với từng điểm lấy mẫu, cụ thể cho trong Phụ lục 1.
Xi: vị trí điển lấy mẫu thứ i.
Ví dụ trong trƣờng hợp phân bố 12 điểm lấy mẫu trên ống khói có tiết diện trịn và
tiết diện hình chữ nhật đƣợc phân bố nhƣ Hình 1.4.

Hình 1.4. Phân bố vị trí 12 điểm lấy mẫu trên tiết diện tròn và tiết diện chữ nhật
Nguồn: [6]
Quá trình lấy mẫu [4]
Quá trình lấy mẫu cần phải đảm bảo điều kiện đẳng khí động (isokinetic) tức là trƣớc
và sau khi lấy mẫu thì động học của khí thải đƣợc giữ nguyên. Để đảm bảo điều này, quá
trình lấy mẫu cần phải đảm bảo một số yếu tố nhƣ:
- Đầu lấy mẫu phải hƣớng thẳng góc, ngƣợc chiều với chuyển động của dịng khí.
- Thành của đầu lấy mẫu càng nhẵn và mỏng thì càng tốt.
- Đƣờng kính đầu lấy mẫu so với đƣờng kính ống khói càng nhỏ càng tốt.
- Vận tốc hút mẫu, vh, và vận tốc chuyển động của dịng khí trong ống dẫn, vk, về
6

nguyên tắc phải bằng nhau (vh = vk). Để đảm bảo điều này, trong quá trình hút mẫu, ban đầu
cần phải xác định vận tốc dịng khí vk, sau đó, điều chỉnh vận tốc hút bằng với vận tốc dịng
khí. Bởi nếu vh < vk, các hạt kích thƣớc nhỏ, có qn tính bé sẽ đi lệch ra ngồi giới hạn của
miệng ống hút, một số hạt bụi có kích thƣớc lớn do có qn tính lớn sẽ giữ hƣớng chuyển
động của mình và lọt vào ống hút mẫu, nhƣ vậy mẫu khí lấy đƣợc sẽ có số hạt bụi cỡ lớn
vƣợt cao so với thực tế (trƣờng hợp này đƣợc thể hiện trong Hình 1.5 c). Trong trƣờng hợp
ngƣợc lại, dịng khí bị cuốn mạnh vào ống hút mẫu, do đó, một số hạt bụi cỡ lớn khơng
đƣợc hút vào làm cho số lƣợng hạt bụi cỡ lớn đo đƣợc ít hơn so với thực tế (trƣờng hợp này
đƣợc thể hiện trong Hình 1.5 d).
Nhƣ vậy, lấy mẫu đảm bảo isokinetic có nghĩa là việc lấy mẫu sao cho khơng làm ảnh
hƣởng tới dịng chảy của khí thải trong ống khói.

a) Lấy mẫu isokinetic

c) Lấy mẫu khơng isokinetic (Vh< Vk)

b) Lấy mẫu khơng isokinetic

d) Lấy mẫu khơng isokinetic (Vh>Vk)

Hình 1.5. Lấy mẫu isokinetic và không isokinetic
Nguồn: [4]
Để xác định đƣợc tốc độ dịng khí thải hoặc lƣu lƣợng khí thải, ngày nay có rất nhiều
phƣơng pháp, tuy nhiên, các phƣơng pháp đƣợc áp dụng phổ biến bao gồm sử dụng cảm
biến áp suất vi sai, phong kế nhiệt và cảm biến bằng sóng siêu âm [7].
Cảm biến áp suất vi sai: Cảm biến áp suất vi sai hoạt động dựa theo định luật
Becnuli. Cảm biến này thƣờng có dạng lỗ orifice, ống pitot hoặc ventury. Nguyên tắc chung
7

của cảm biến này là xác định tốc độ dòng khí dựa trên sự chênh lệch áp suất của dịng khí
khi đi qua thiết bị. Đối với ống Pitot gồm hai đầu vào: 1 đầu dùng để đo áp suất động và 1
đầu để đo áp suất tĩnh. Vận tốc dịng khí đƣợc xác định dựa vào độ chênh lệch áp suất giữa
hai đầu đo [7].
Phong kế nhiệt: Phong kế nhiệt sử dụng hai cảm biến nhiệt độ trong đó một cảm biến
đƣợc gia nhiệt trƣớc (thƣờng đƣợc gọi là cảm biến dây nóng) và một cảm biến bù nhiệt. Khi
đƣa cảm biến này vào dịng khí thải, do sự di chuyển của dịng khí, cảm biến dây nóng sẽ bị
mất nhiệt, cảm biến bù nhiệt xác định lƣợng nhiệt bị mất đi. Từ đó, xác định vận tốc dịng
khí thông qua lƣợng nhiệt đã bị mất đi trên cảm biến dây nóng [8].
Cảm biến siêu âm: Cảm biến siêu âm hoạt động dựa trên hiệu ứng Doppler bao gồm
bộ phát và thu sóng siêu âm. Bộ phát phát ra sóng có tần số f1 vào dịng khí thải. Dịng khí
di chuyển và phản xạ lại sóng có tần số f2 và đƣợc thu về nhờ bộ thu. Từ đó, vận tốc dịng
khí đƣợc xác định thơng qua sự chênh lệch tần số sóng phát ra và tần số sóng phản xạ [7].
 Quan trắc phát thải các chất ô nhiễm dạng khí
Việc quan trắc phát thải các chất ơ nhiễm dạng khí thƣờng đơn giản hơn so với bụi,
vị trí lấy mẫu cũng khơng địi hỏi q khắt khe. Tuy nhiên, trong thực tế thƣờng tiến hành
lấy cả mẫu bụi và mẫu khí, do vậy, thƣờng chọn điểm lấy mẫu bụi làm điểm lấy mẫu khí.
Xác định nồng độ các chất ơ nhiễm dạng khí thƣờng sử dụng hai cách chính đó là lấy mẫu
khí và đo trực tiếp tại nguồn thải.
 Lấy mẫu khí
Để lấy mẫu khí thải có thể sử dụng một trong các phƣơng pháp nhƣ hấp thụ, hấp phụ,
ngƣng tụ, hay phƣơng pháp lấy một thể tích khí [4].
Nguyên tắc chung của phƣơng pháp lấy mẫu khí là một mẫu khí đƣợc hút từ trong
ống khói bằng đầu dị lấy mẫu và đƣợc chuyển đến bộ phận thu mẫu qua hệ thống ổn định
khí và đƣờng ống dẫn khí. Trong q trình di chuyển đến bộ phận thu mẫu, mẫu đƣợc loại
bỏ bụi và các chất cản trở khác. Hệ thống thu mẫu có thể là hệ thống hấp thụ, hấp phụ,
ngƣng tu hoặc lấy mẫu vào dụng cụ chứa [3].
Tùy thuộc vào điều kiện thực tế, thiết bị, dụng cụ và điều kiện phân tích mà chọn lựa
phƣơng pháp phù hợp. Thơng thƣờng, đối với một số khí có khả năng hịa tan tốt chủ yếu áp

dụng phƣơng pháp hấp thụ. Phƣơng pháp hấp phụ thƣờng đƣợc dùng khi cần thu hồi một
chất nào đó có trong khí thải. Phƣơng pháp ngƣng tụ hầu nhƣ ít đƣợc sử dụng vì thiết bị
cồng kềnh, khơng thuận tiện cho việc lấy mẫu ở các nơi xa phịng thí nghiệm. Nhìn chung,
các phƣơng pháp này đều có thời gian hồi đáp chậm, do phải bảo quản và đem về phịng thí
nghiệm để phân tích, do đó, khơng đáp ứng đƣợc một số yêu cầu khi quan trắc. Chính vì
thế, ngày nay, phƣơng pháp đo trực tiếp tại nguồn thải là một phƣơng pháp đƣợc áp dụng
phổ biến [3].

8


 Phƣơng pháp đo trực tiếp tại nguồn thải
Nguyên tắc chung của phƣơng pháp đo trực tiếp tại nguồn thải là dựa vào tính chất
vật lý, hóa học của chất ô nhiễm, các bộ phận cảm biến trong thiết bị đo tiến hành phân tích
và hiển thị kết quả trên màn hình. Nhìn chung, phƣơng pháp này cho kết quả nhanh và
tƣơng đối chính xác. Khí thải đƣợc hút qua thiết bị có chứa các sensor. Thiết bị sẽ tự động
đo, xử lý tín hiệu và hiển thị kết quả nồng độ các chất khí ơ nhiễm cần quan tâm lên trên
màn hình hay in ra giấy. Có rất nhiều loại sensor đƣợc sử dụng nhƣ sensor xúc tác, sensor
bán dẫn, sensor điện hóa, sensor quang, tuy nhiên, đƣợc sử dụng phổ biến là sensor điện hóa
và sensor quang bởi chúng có kích thƣớc nhỏ, tiêu tốn ít năng lƣợng, thời gian hồi đáp
ngắn, thích hợp với yêu cầu đánh giá, phân tích tại chỗ [8].
Hầu hết các sensor điện hóa gồm 3 điện cực (điện cực cảm biến, điện cực đối và điện
cực so sánh). Điện cực cảm biến là một điện cực chọn lọc ion, đƣợc bao phủ bằng một lớp
dung dịch điện ly mỏng. Ngoài cùng là một màng mỏng khoảng từ 0.01 – 0.1 mm, thông
thƣờng là polyme, cho phép chất khí đang quan tâm thấm qua nhƣng khơng cho nƣớc hoặc
ion thẩm thấu, do đó khả năng chọn lọc của các loại sensor điện hóa khá cao. Khi đƣa
sensor vào trong ống khói, các chất khí sẽ thấm qua lớp màng polyme đi vào lớp dung dịch
điện ly. Tại đây, chất khí sẽ tham gia phản ứng hóa học có thể tiêu thụ hoặc sinh ra các ion.
Lƣợng ion sinh ra và mất đi này đƣợc cảm biến, tính tốn kết hợp với lƣợng khí đã thấm
qua lớp màng polyme để xác định nồng độ khí cần quan tâm có trong khí thải. Số chất khí

có thể phát hiện đƣợc phụ thuộc vào lƣợng và đặc điểm chất điện ly, một sensor thơng
thƣờng có thể phát hiện đƣợc 104 chất khí khác nhau. Vật liệu làm điện cực thƣờng đƣợc sử
dụng phổ biến nhất hiện nay là Au và Pt do chúng có đặc tính trơ hóa học [8].
Khi sử dụng sensor quang, nó cho phép đo trực tiếp và liên tục các chất ô nhiễm
dạng khí nhờ bộ phận thu và nhận bức xạ [4]. Cấu tạo của sensor quang gồm 2 sợi quang
trong đó một sợi để dẫn truyền ánh sáng từ nguồn sáng tới bộ phận cảm biến, một sợi dẫn
ngƣợc từ bộ cảm biến về detector. Sợi quang thƣờng đƣợc làm từ vật liệu dễ dẫn truyền ánh
sáng và tiêu tốn ít năng lƣợng. Khi chiếu ánh sáng vào dòng khí thải, các chất khí trong khí
thải sẽ làm thay đổi sóng ánh sáng. Nồng độ chất khí đang xét có trong khí thải đƣợc xác
định thơng qua sự thay đổi sóng ánh sáng này [8].
1.2. Mức độ phát tán chất ô nhiễm của nguồn tĩnh
1.2.1. Các yếu tố ảnh hƣởng tới q trình phát tán chất ơ nhiễm
Khí thải sau khi ra khỏi miệng ống khói sẽ đƣợc phát tán trong khơng khí. Q trình
phát tán các chất ơ nhiễm chịu tác động của nhiều yếu tố, tuy nhiên, dựa vào bản chất tác
động có thể phân chúng thành 2 nhóm yếu tố, gồm: Yếu tố về nguồn thải và yếu tố về điều
kiện khí tƣợng và địa hình [9].

9


 Nhóm yếu tố nguồn thải
Nhóm yếu tố về nguồn thải ảnh hƣởng đến mức độ phát tán các chất ô nhiễm không
khí bao gồm: tốc độ phát thải và độ cao phát thải [4].
- Tốc độ phát thải: Là lƣợng chất ô nhiễm phát thải trên một đơn vị thời gian. Nhƣ
vậy, tốc độ phát thải có ảnh hƣởng rất lớn tới nồng độ chất ô nhiễm trong môi trƣờng [3].
- Độ cao phát thải (Độ cao hiệu dụng, H): Bao gồm độ cao vật lý của ống khói (h)
và độ nâng vệt khói (∆h). Trong đó, độ nâng vệt khói phụ thuộc vào một số yếu tố nhƣ: kích
thƣớc nguồn thải, tốc độ và nhiệt độ khí thải, tốc độ gió, nhiệt độ khơng khí và áp suất khí
quyển [4].
Tốc độ và nhiệt độ nguồn khí thải

Tốc độ của khí thải có ảnh hƣởng rất lớn tới q trình phát tán chất ơ nhiễm bởi lẽ tại
thời điểm ban đầu, với tốc độ phụt khói lớn sẽ gây ra sự xáo trộn mạnh với khơng khí bên
ngồi. Tuy nhiên, sau một khoảng thời gian nhất định, dịng khí thải di chuyển theo hƣớng
gió, khi đó, tốc độ phụt của dịng khí ít gây ảnh hƣởng hơn tới q trình phát tán[10].
Nhiệt độ của nguồn khí có ảnh hƣởng tới sự chênh nhiệt độ giữa khí thải và khơng
khí bên ngoài. Về nguyên tắc, sự chênh lệch nhiệt độ này lớn sẽ tạo ra sự chênh áp lớn giữa
dòng khí thải với khơng khí bên ngồi, tạo điều kiện xáo trộn ban đầu mạnh. Tuy nhiên, ở
trƣờng hợp ngƣợc lại, hiện tƣợng nghịch nhiệt sẽ diễn ra. Hiện tƣợng này làm giảm quá
trình khuếch tán đối lƣu, làm giảm q trình phát tán chất ơ nhiễm và khả năng pha lỗng
chất ơ nhiễm trong mơi trƣờng dẫn đến tình trạng ơ nhiễm cục bộ [1].
Kích thước nguồn thải
Hầu hết, phát thải trong công nghiệp đƣợc thực hiện thông qua ống khói do đó kích
thƣớc nguồn thải đƣợc thể hiện thơng qua chiều cao và đƣờng kính ống khói. Chiều cao ống
khói có liên quan chặt chẽ tới tốc độ gió, cịn đƣờng kính trong của ống khói là một thơng
số có ảnh hƣởng lớn tới tốc độ và lực nổi ban đầu của dịng khí. Nhƣ vậy, chiều cao và
đƣờng kính trong của ống khói là hai thơng số quan trọng ảnh hƣởng tới mức độ phát tán
chất ô nhiễm [10].
 Nhóm yếu tố về điều kiện khí tƣợng và địa hình
Bên cạnh nhóm yếu tố về nguồn thải, nhóm yếu tố khí tƣợng và địa là một nhóm yếu
tố quan trọng quyết định sự lan truyền chất ô nhiễm trong khơng khí. Nhóm yếu tố khí
tƣợng tác động đến q trình phát tán nhƣ tốc độ gió, hƣớng gió, điều kiện thời tiết, độ ổn
định khí quyển và địa hình.

10


Tốc độ gió, hướng gió
Tốc độ gió có ảnh hƣởng lớn tới sự xáo trộn khơng khí, nhờ đó, tác động lên sự phát
tán ô nhiễm trong môi trƣờng. Trong thực tế, đây là một quá trình diễn ra theo cả phƣơng
ngang và phƣơng thẳng đứng, vì vậy, vận tốc gió và hƣớng gió là một trong những yếu tố

khí tƣợng quan trọng nhất liên quan tới quá trình phát tán [9]. Tốc độ gió là một tham số có
mối liên hệ mật thiết với độ cao ống khói, địa hình của mơi trƣờng xung quanh và đƣợc thế
hiện theo phƣơng trình:
Z 
U  U1. 
 Z1 



[9]

Trong đó: U là tốc độ gió ở độ cao Z, m/s
U1 là tốc độ gió ở độ cao Z1, m/s
λ là hệ số phụ thuộc địa hình
Nhiệt độ mơi trường
Nhiệt độ mơi trƣờng là một tham số có liên tới sự chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ
nguồn thải và nhiệt độ mơi trƣờng (đã đƣợc trình bày trong phần nhóm yếu tố nguồn thải).
Độ ổn định của khí quyển
Độ ổn định của khí quyển đƣợc chia thành 6 cấp (ký hiệu các cấp A, B, C, D, E và F)
có ảnh hƣởng rất lớn tới sự biến thiên nhiệt độ không khí theo chiều cao và tốc độ gió, chi
tiết đƣợc thể hiện trong Bảng 1.2. Nhờ đó, nó có mối quan hệ chặt chẽ tới hệ số phát tán
theo phƣơng ngang và phƣơng thẳng đứng [10].
Bảng 1.2. Các cấp ổn định của khí quyển
Tốc độ gió ở độ
cao 10 mét (m/s)

Mạnh

Trung bình

Yếu

Nhiều mây

Ít mây

(1)

(2)

(3)

> cấp 4/8

≤ cấp 3/8

<2

A

A-B

B

E

F

2-3

A-B

B

C

E

F

3-5

B

B-C

C

D

E

5-6

C

C-D

D

D

D

>6

D

D

D

D

D
Nguồn: [11]

11


Với:

A : Là cấp rất không ổn định

D

: Là cấp trung tính

B : Là cấp khơng ổn định điển hình

E

: Là cấp ổn định nhẹ

C : Là cấp không ổn định nhẹ

F

: Là cấp ổn định

Độ ẩm khơng khí
Độ ẩm là một tham số phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất. Khi độ ẩm trong khơng khí
cao sẽ tạo điều kiện thúc đẩy quá trình sa lắng ƣớt và phản ứng hóa học một số chất ơ nhiễm
dạng khí háo nƣớc với hơi nƣớc trong khí quyển xảy ra nhanh hơn, kết quả là nồng độ các
chất ô nhiễm trong khí quyển giảm đi nhƣng lại làm tăng nồng độ các chất ơ nhiễm trong
nƣớc mƣa [9].
Địa hình
Địa hình là một yếu tố ảnh hƣởng lớn đến tốc độ gió và hƣớng gió. Điều này có
nghĩa, địa hình là một tham số có liên quan mật thiết với khả năng xáo trộn khơng khí [9].
Đặc điểm và tính chất của địa hình tại các khu vực khác nhau đƣợc thể hiện thông qua một
tham số, đƣợc gọi là hệ số phụ thuộc địa hình (λ) và giá trị của thơng số λ đƣợc trình bày
trong Bảng 1.1.
Bảng 1.1. Sự phụ thuộc của λ vào địa hình
Loại địa hình Ngoại ô bằng phẳng
λ

0,28

Đồng bằng

Thành phố hoặc ngõ hẻm

0,16

0,4
Nguồn: [11]

1.2.2. Mô hình phát tán chất ơ nhiễm
Để tính tốn khả năng phát tán chất ô nhiễm trong môi trƣờng dƣới sự ảnh hƣởng
của các yếu tố về nguồn thải và điều kiện khí tƣợng, địa hình, hiện nay, phƣơng pháp mơ
hình hóa đang là hƣớng tiếp cận đƣợc sử dụng phổ biến. Phƣơng pháp này sử dụng các mơ
hình tốn học mô phỏng và dự báo sự lan truyền các chất ô nhiễm theo không gian và thời
gian. Trên thế giới có rất nhiều mơ hình đánh giá mức độ phát tán chất ơ nhiễm khơng khí,
tuy nhiên, tập trung theo ba hƣớng chính đó là [10]:
- Mơ hình thống kê kinh nghiệm: Dựa vào cơ sở lý thuyết của Gauss với giả thuyết
rằng sự phân bố nồng độ chất ô nhiễm tuân theo quy luật phân bố chuẩn. Các nhà khoa học
có cơng với hƣớng mơ hình này là Taylor, Sutton, Tunner và hiện nay vẫn đang đƣợc các
nhà khoa học tiếp tục hoàn thiện [10].

12


- Mơ hình thống kê thủy động: Sử dụng lý thuyết khuếch tán rối trong điều kiện khí
quyển có sự phân tầng nhiệt. Mơ hình này đƣợc Berliand xây dựng và áp dụng thành cơng ở
Nga vì thế, mơ hình này cịn đƣợc gọi là mơ hình Berliand [10].
- Mơ hình số trị: Dựa trên việc giải hệ phƣơng trình đầy đủ của nhiệt động lực học
khí quyển. Hƣớng nghiên cứu này đang trong giai đoạn thử nghiệm nên còn gặp nhiều khó
khăn [10].
Trong trƣờng hợp tổng quát, nồng độ ô nhiễm trong không khí phân bố theo thời
gian và khơng gian đƣợc mơ tả nhƣ Hình 1.6 với phƣơng trình phát tán tổng quát:

C
C
C
C   C    C    C 
C
u
v
w
  kx
   kz
   ky
   C   C  wc
t
x
y
z x  x  y  y  z  z 
z

[1]

Trong đó:
C : Nồng độ chất ô nhiễm trong không khí.
x,y,z: Toạ độ theo trục Ox, Oy, Oz.
t : Thời gian.
Kx, Ky, Kz : Các thành phần của hệ số khuyếch tán rối theo các trục Ox, Oy Oz.
u,v,w: Các thành phần vận tốc gió theo trục Ox, Oy, Oz.
Wc : Vận tốc lắng đọng của các chất ơ nhiễm

 : Hệ số tính đến sự liên kết của chất ô nhiễm với các phần tử khác của mơi trƣờng
khơng khí.

 : Hệ số tính đến sự biến đổi chất ô nhiễm thành các chất khác do những q trình
phản ứng hố học xảy ra trên đƣờng lan truyền.

13


Hình 1.6. Mơ phỏng q trình phát tán
Nguồn: [10]

Mơ hình phát tán của Berliand
Để giải phƣơng trình phát tán tổng quát, Berliand sử dụng các giả thiết bỏ qua sự
biến đổi hóa học, tốc độ gió và hệ số khuếch tán rối có dạng lũy thừa.
Z 
U z  U1. 
 Z1 

n

Z 
K z  K1. 
 Z1 

m

[1]

Trong đó: Uz, U1: Tốc độ gió ở độ cao z và 1 mét (m/s)
Kz, K1: Hệ số khuếch tán rối ở độ cao z và 1 mét (m2/s)
n, m: Các chỉ số đặc trƣng cho sự biến đổi tốc độ gió và hệ số khuếch tán
theo chiều cao

Với giả thiết đó, nghiệm của phƣơng trình phát tán tổng qt chính là nồng độ chất ơ
nhiễm khơng khí tại mặt đất:
C ( x, y,0) 

M
2(n  1) K1

 U1H n 1
y2 
. exp 


K 0 x3
 (n  1) K1 x 4 K 0 x 

[1]

Nồng độ chất ô nhiễm không khí cực đại Cmax tại vị trí xmax

14


Cmax

0,116(n  1) 2 M

U1H 1,5( n 1)

X max

2 U1H n 1

3 K1 (n  1) 2

K1
K 0U1

[1]

Trong đó: M: Tốc độ nguồn thải (mg/s)
K0: Kích thƣớc khuếch tán rối ngang (m), đƣợc liên hệ với hệ số khuếch
tán rối ngang Ky và tốc độ gió theo cơng thức: K0 = Ky/U
H: Chiều cao hiệu dụng của ống khói
Mơ hình Gauss
Mơ hình Gauss là mơ hình đƣợc áp dụng phổ biến trên thế giới. Nồng độ các chất ô
nhiễm theo trục luồng gió tại mặt đất của nguồn điểm tại độ cao H đƣợc xác định theo
phƣơng trình:
  y2  
  z  H 2 
  z  H 2 
M






C
. exp
. exp 

2
  exp  2 2

 2 2  
2U y z
2

y 
z
z






[12]

Trong đó:

y: Hệ số phát tán theo phƣơng ngang (m)
z: Hệ số phát tán theo phƣơng đứng (m)
 Giá trị tham số σy, σz đƣợc tính tốn dựa theo điều kiện địa hình và sự ổn định
khí quyển, cơng thức tính tốn đƣợc trình bày trong Bảng 1.3.

15