Đề tài Xây dựng quy trình công nghệ để xử lý nhiệt nóng, bụi hơi khí độc

á sách che nắng = 0,70 Kính sơn trắng đục = 0,650,80 Rèm cửa bên ngoài =0,70 Rèm cửa bên trong =0,40 - Q5: nhiệt truyền từ trên mái nhà qua mái, trần vào trong nhà Công thức thực nghiệm gần đúng: Q5=0,047.0,65.K.F.q0. = 0,031.K.F.q0. (kcal/h) q0: cường độ bức xạ tháng nóng nhất q0: ở vĩ độ Bắc 100: 816820kcal/m3.h 160: 818819kcal/m3.h 210: 816818kcal/m3.h F: diện tích hình chiếu mái lên mặt ngang; diện tích nền nhà : hệ số hấp thụ nhiệt của vật liệu lợp (mái); tôn mã kẽm bằng 0,65; tôn mạ kẽm trắng(tôn lạnh)=0,5; ngói phibro xi măng =0,65; ngói màu đỏ=0,60(tấm lợp màu trắng=0,40,5; màu xám sẫm=0,7; màu đen =0,90). K: Hệ số truyền nhiệt của mái và trần (kể cả hầm mái nếu có). K= (kcal/m2.h.oC) ang và atr là hệ số trao đổi nhiệt ở mặt ngoài và mặt trong(phụ thuộc vị trí mái) - Sự tiếp xúc của không khí với mái nhà, với tường nhà ở bên ngoài ang, ang=20 - Sự tiếp xúc của không khí với mái nhà, với tường nhà ở bên trong atr, atr=7.5 ,,: bề dày các lớp vật liệu của mái, trần (m) ,,: hệ số dẫn nhiệt của vật liệu kcal/m.h.oC (mỗi loại vật liệu có một λ khác nhau: gạch=0.6; tôn=50; gỗ bằng=0.3…) Nếu là một lớp không khí để cách nhiệt thì tra bảng sau: STT Độ dày lớp không khí Nhiệt trở R=1/k Tầng cách trở Nhiệt truyền từ trên xuống Nhiệt truyền từ dưới lên 1 2 3 4 5 6 10 20 30 50 100 150-300 0,17 0,19 0,20 0,20 0,20 0,19 0,15 0,17 0,18 0,18 0,18 0,19 0,18 0,21 0,23 0,25 0,25 0,26 1.4.2. Lượng nhiệt tổn thất ra bên ngoài: Lượng nhiệt tổn thất ra ngoài nhà xưởng qua khe hở, kết cấu… chỉ xảy ra trong trường hợp nhiệt độ bên trong nhà lớn hơn nhiệt độ bên ngoài nhà và lượng nhiệt này truyền qua kết cấu bao che (tường, mái, trần, cửa…). Nếu lượng nhiệt tổn thất ra bên ngoài càng lớn thì một phần lượng nhiệt dư trong nhà xưởng sẽ mất đi. Như vậy ta phải cần làm một số giải pháp hợp lý và có hiệu quả rõ rệt để giảm đi một phần lượng nhiệt dư trong nhà xưởng cũng có nghĩa là tăng lượng nhiệt tổn thất ra bên ngoài . 1.4.2.1. Làm giảm lượng nhiệt từ bức xạ mặt trời qua cửa sổ, cửa kính và tường - Sử dụng màn chắn ngoài và rèm bên trong cửa sổ. - Trước nhà hay trước cửa ta có thể trồng cây xanh, xây hồ nước… 1.4.2.2. Làm giảm lượng nhiệt từ bức xạ mặt trời qua mái, trần nhà vào nhà xưởng Nghĩa là ta phải làm giảm lượng nhiệt Q5. Q5 = 0,031.K.F.q0. (kcal/h) = 0,031.K.F. 820. (kcal/h) Để giảm lượng nhiệt này thì ta cần phải giảm K, , F. Tuy nhiên với ba yếu tố này thì ta không thể giảm được F, vì F là diện tích mặt sàn làm việc, được thiết kế đúng với quy thì làm việc nên nhà xưởng không thể thu nhỏ lại được. Vậy ta chỉ có thể giảm K và . - Với K: Hệ số truyền nhiệt của mái và trần (kể cả hầm mái nếu có). Do đó, để giảm K thì giữa mái và trần ta có thể làm nhiều lớp vật liệu, đặc biệt có lớp không khí càng tốt. Nếu có thể ta nên làm la phong, khi đó lớp không khí giữa la phong và mái nhà nóng lên thì ta nên sử dụng thông gió hầm mái (có thể sử dụng quạt hút). - Với : hệ số hấp thụ nhiệt của vật liệu lợp (mái). Do đó, để giảm thì ta nên lợp tôn cho mái nhà bằng màu trắng có hệ số 0,40,5 hay tôn lạnh với hệ số hấp thụ nhiệt là 0,5… - Ngoài ra, để có thể giảm lượng nhiệt Q5 thì ta có thể dùng sơn để sơn trần, mái nhà để chống nóng nên sơn hai lớp, lớp trên màu xám. Thường trong các nhà máy, xí nghiệp nên dùng sơn KENEE để sơn. Với loại sơn này, dùng 1kg sơn được 4m2 thì giảm được 2oC. - Một phương pháp nữa để có thể làm giảm lượng nhiệt Q5 là dùng nước tưới mái nhà. Khi nước được tưới lên mái nhà, nó sẽ tạo ra những hạt nhỏ li ti bám vào mái nhà làm ngăn cản, giảm bức xạ mặt trời truyền vào mái và truyền nhiệt đối lưu giữa nước và mái. Vì nước có tính chất bay hơi khi gặp nhiệt độ cao nên khi nước bay hơi thì làm giảm được một lượng nhiệt truyền từ mái vào nhà xưởng với 1 lít nước bay hơi tương đương với một lượng nhiệt 597,3 kcal. 1.4.2.3. Làm giảm lượng nhiệt từ các thiết bị công nghệ Đối với nhiệt phát sinh ra từ các thiết bị công nghệ như: lò nhiệt, lò sấy, lò nung, lò hơi, các thiết bị chạy bằng động cơ điện…thì ta nên sử dụng phương pháp hút nhiệt cục bộ, hút nhiệt chung bằng các máy , quạt hút nhiệt tại nơi phát sinh ra nguồn nhiệt đó. Ngoài ra, với lượng nhiệt do dùng hệ thống chiếu sáng và do con người thải ra thì không có biện pháp để giảm nhưng với hệ thống chiếu sáng muốn giảm một phần nhỏ của lượng nhiệt này thì ta có thể dùng tiết kiệm bằng cách sử dụng tối đa nguồn ánh sáng mà nhà xưởng được thiết kế tùy vào ngành nghề mà có tiêu chuẩn về độ rọi, sử dụng tiết kiệm khi không cần thiết,… 1.4.3. Công nghệ xử lý nhiệt dư để chống nóng, chống ô nhiễm không khí nơi làm việc của người công nhân lao động Ta thấy trong những năm gần đây, nhiệt độ trung bình của không khí ngoài trời tăng lên rõ rệt và còn tiếp tục tăng lên vì sự nóng lên của trái đất mà nhiều dự báo có uy tín trên thế giới đã thông báo. Theo nghiên cứu của phân viện bảo hộ lao động thành phố Hồ Chí Minh thì số giờ nhiệt độ ngoài trời lớn hơn 35,5oC ở thành phố Hồ Chí Minh (1960-1984) trung bình khoảng 400h đến 460h/năm. Ở Tây Ninh 450 đến 500h/năm. Ở Thủ Dầu Một 250 đến 300h/năm. Nhiệt độ trung bình năm từ 1970-1985 ở thành phố Hồ Chí Minh là 26,9oC còn từ 1990-2001 là 27,7oC tăng mỗi năm khoảng 0,13oC. Điều đó dự báo là vào những năm 2002-2020 nhiệt độ không khí ngoài trời vào thời gian nắng gắt luôn lớn hơn 34oC. Tức là trong nhà máy xí nghiệp kể cả nhà dân dụng, công trình điều có vi khí hậu nóng vào mùa nóng. Việc chống nóng (còn gọi là ô nhiễm nhiệt) trở thành một vấn đề hết sức bức xúc, cấp bách. Vì khi mà có cảm giác nóng nực, ngột ngạt nặng nề, kéo dài thì con người mệt mỏi, các yếu tố có hại khác như bụi, hơi khí độc … lại luôn có nhiều trong không khí nơi làm việc; kể cả trong không gian nhà dân dụng, ngoài đường sẽ trở nên độc hại hơn với cơ thể con người. Có thể nói nếu mà làm mát được không khí vừa khử đi lượng nhiệt dư nơi làm việc của người lao động, vừa tạo tâm lý thoải mái cho người công nhân lao động thì đã giải quyết được một yếu tố môi trường cơ bản cho người lao động. Nói cách khác khống chế được nhiệt độ, độ ẩm, vận tốc gió trong nhà xưởng đạt tiêu chuẩn vệ sinh cho phép là một trong những việc làm hàng đầu về bảo vệ môi trường nước ta. Khi mà đã tính toán được lượng nhiệt dư trong nhà xưởng thì ta có thể dùng các công nghệ, biện pháp kỹ thuật cơ bản sau để khử lượng nhiệt dư trong nhà xưởng 1.4.3.1. Thông gió tự nhiên Thông gió tự nhiên là hiện tượng trao đổi không khí giữa bên trong và bên ngoài nhà xưởng,dưới tác dụng của các yếu tố tự nhiên như gió, nhiệt dư hoặc tổng hợp cả hai yếu tố gió và nhiệt dư. Dưới tác dụng của nhiệt tỏa ra, không khí phía trên nguồn nhiệt bị đốt nóng và trở nên nhẹ hơn không khí nguội xung quanh. Không khí nóng và nhẹ tạo thành luồng bốc lên cao và theo các cửa bên trên bốc ra ngoài. Đồng thời không khí nguội xung quanh trong nhà xưởng và không khí matf ngoài trời theo các cửa bên dưới đi vào thay cho phần không khí đã bốc lên cao làm hạ thấp nhiệt độ trong phòng. Như vậy, nhờ có nguồn nhiệt mà hình thành được sự trao đổi không khí giữa bên trong và bên ngoài nhà xưởng. Trường hợp ngoài trời có gió và thổi gió chính diện vào nhà thì trên mặt trước của nhà áp xuất của gió có trị số dương gọi làm mặt đón gió, còn trên mặt phía sau thì áp suất có trị số âm gọi là mặt khuất gió. Nếu trên mặt khuất gió và đồn gió có mở cửa thì gió sẽ thổi qua nhà từ phía áp suất cao đến phía áp suất thấp. Kết quả ta vẫn được sự lưu thông và trao đổi không khí giữa bên trong và bên ngoài nhà, nhưng khác với trường hợp trên, ở nay sụ trao đổi không khí là do gió gây ra. Trong hai trường hợp thông gió tự nhiên nêu trên, bằng cách bố trí hợp lý các cửa thông gió. Do đó người ta còn gọi các trường hợp thông gió nói trên là thong gió có tổ chức. Với thông gió tự nhiên chúng ta phải tính được lượng không khí trao đổi và điều chỉnh được lượng không khí trao đổi ấy tùy theo điều kiện bên ngoài: nhiệt độ không khí, độ ẩm, hướng và vận tốc gió. Thông gió tự nhiên có hai nguyên lý hoạt động: - Lợi dụng áp lực gió ngoài trời tổ chức cho thổi vào nhà xưởng, và không khí ngoài trời thường mát, sạch hơn bên trong cho nên cách làm này sẽ cho không khí trong nhà giảm nóng, nhưng thường tăng độ ẩm và phần nào giảm bụi, khí độc. - Lợi dụng nguồn nhiệt dư có trong nhà xưởng như miệng lò, mặt công nghệ gia công nhiệt, phản ứng hóa học sinh nhiệt… sẽ hình thành áp lực nhiệt hay là trên mặt nóng sẽ hình thành luồng đối lưu nóng. Nếu tổ chức cho lượng khí nóng của luồng đối lưu thoát ra ngoài trời bằng cửa trời, ống thông hơi, …với một lưu lượng ra Lra (m3/h) thì không khí ngoài trời sẽ lùa vào nhà xưởng một lưu lượng Lvào= Lra (m3/h) theo cửa mở tính sẵn. Tức là các cửa này về phía mà ở ngoài trời không khí sạch, không bị ô nhiễm (trước cửa có nhiều cây cối, chậu cây kiểng, hồ nước hay bãi đất trống; có sông rạch chảy ngay qua…) Tính toán lượng gió cần thiết để khử lượng nhiệt dư trong nhà xưởng bằng công thức sau: Lcần = Trong đó: - tra: là nhiệt độ cho phép nơi làm việc của người công nhân lao động trong nhà xưởng (thường lấy tra =32oC) - tvào: nhiệt độ ngoài trời. (oC) - Lcần : là lưu lượng gió cần thiết để khử lượng nhiệt dư trong nhà xưởng (kg/h) Để lưu lượng gió cần thiết để khử lượng nhiệt dư trong nhà xưởng là m3/h thì lấy Lcần (kg/h)/γ với γ=353/(273+ tvào) (kg/m3) Và Lcần chính là lượng gió được lấy từ gió ngoài trời vào qua cửa sổ của nhà xưởng (Lgió cửa sổ ) và được tính bằng công thức sau: Lgió cửa sổ = μ.vcs.Fcs.3600 (m3/h). Trong đó: - μ =0,65 : hệ số lưu lượng. - vcs: vận tốc gió vào qua cửa sổ (m/s). - Fcs: diện tích cửa sổ ( diện tích cửa sổ =30% diện tích của bức tường). (m2) Với thông gió tự nhiên có những ưu điểm: - Lấy được gió trời, thường gió ngoài trời là gió tươi, trong sạch ít bị ô nhiễm, ít bụi, không có mùi hôi, ít vi trùng… - Là nguồn năng lượng tự nhiên, rẻ tiền, công nghệ sử dụng đơn giản, dễ tính toán. - Gió trời hợp với sinh lý con người, tạo cảm giác dễ chịu, thoải mái cho người công nhân lao động. Tuy nhiên bên cạnh những ưu điểm, thông gió tự nhiên có những nhược điểm sau: - Nếu nhà xưởng quy hoạch kém nghĩa là cửa trời, cửa sổ, thiết kế không phù hợp với hướng gió, hay trước cửa không có cây cối, vòi nước, hồ nước…do đó không lấy được gió thì không giải quyết được bài toán nhiệt dư bằng thông gió tự nhiên. Với gió lấy vào là gió bị ô nhiễm với nhiệt độ to 32oC thì dựa vào công thức trên thì Lcần =, nghĩa là lấy gió bao nghiêu cũng không làm mát cho công nhân, khi đó lấy gió thấy bại. - Đặc biệt, khi không có gió (gió lặng), nhất là vào mùa nóng thì thông gió tự nhiên không lấy gió được, do đó nhà xưởng dùng quạt, gây tốn điện hay lắp máy điều hòa thì tốn nhiều chi phí nên không khả thi. 1.4.3.2. Thông gió nhân tạo - Thông gió nhân tạo hay còn gọi thông gió cơ khí là trường hợp thông gió có sử dụng quạt chạy bằng động cơ điện để làm không khí chạy từ chỗ này sang chỗ khác. Bằng máy quạt và đường ống nối liền với nó ta có thể lấy đi không khí sạch ngoài trời thổi vào trong nhà hoặc hút không khí nóng và ô nhiễm trong nhà thải ra ngoài. Như vậy thông gió nhân tạo có hai trường hợp: hệ thống thông gió cơ khí thổi vào và hệ thống thông gió hút ra. + Trường hợp thổi vào thường được áp dụng khi chỉ cần đưa không khí mát và trong sạch vào một số vị trí làm việc cần thiết, còn những khu vực khác của nhà xưởng có thể sử dụng thông gió tự nhiên. + Trường hợp hút ra được áp dụng khi lượng trao đổi không khí tương đối nhỏ. Nó còn được áp dụng trong các phòng có tỏa hơi khí độc hại… Khi hệ thống hút làm việc, áp suất không khí trong các phòng đó sẽ thấp hơn so với xung quanh và nhờ thế hơi khí độc không lan tỏa ra các phòng lân cận. Nếu xét đến phạm vi phục vụ của các hệ thống thông gió, có thể phân chia chúng thành hai loại khác nhau: hệ thống thông gió chung và hệ thống thông gió cục bộ. - Sử dụng buồng phun mưa nhân tạo làm mát bốc hơi đoạn nhiệt: Làm mát không khí bằng bốc hơi đoạn nhiệt là biện pháp rất quan trọng để chống nóng. Không khí ngoài trời lúc nóng nhiều ( to>35oC thì cũng là lúc < 60% ) tức là nếu phun nhiều nước với các giọt nước nhỏ li ti thì nước bốc hơi mạnh và không khí sau đó sẽ giảm nhiệt độ. Nước không chỉ làm lạnh mà chỉ là nước máy bình thường, nước giếng…Phương pháp này đáp ứng được nhiều thời gian tạo ra vi khí hậu mát mẻ, không khí cấp vào cho công nhân lao động ở nơi làm việc cũng sạch hơn. Có thể coi đây là hệ thống điều hòa không khí cấp thấp. Để sử dụng tốt hệ thống này thì hiểu biết về các quá trình trao đổi nhiệt ẩm giữa nước và không khí như sau + Khi nhiệt độ nước phun mà tn > tk (nhiệt độ không khí qua buồng phun). Không khí đi qua buồng phun xong sẽ tăng nhiệt độ, tăng độ ẩm mạnh, I-d đếu tăng. Quá trình này coi là quá trình làm ấm không khí vào mùa đông ở miền Bắc. + Khi tn = tk đây là quá trình đẳng nhiệt t = const trên biểu đồ I-d; , d , đều tăng. + Khi tn = tư đây là quá trình làm mát bốc hơi đoạn nhiệt. Nước phun thường được bơm từ các bể tuần hoàn: sau khi không khí tiếp xúc với các giọt nước nhỏ bốc hơi mạnh, tk giảm, I = const, còn , d đều tăng. Theo kinh nghiệm thì nước phun chỉ có 2% bốc hơi sinh lạnh, còn 98% rơi lại vào bể tuần hoàn và sau một thời gian hệ thống hoạt động tn = tư ( kể cả hiện tượng để một chậu nước với nhiệt độ 29oC trong phòng sau một thời gian hơn một giờ nhiệt độ nước trong chậu giảm nhiệt độ tư của không khí ở đó. Cho nên thực tế lúc đầu nước trong chậu ấm, sau đó 1 giờ sẽ có nhiệt độ = tư (2425oC) nên rất mát. Công thức tính lượng nước phun thông qua công thức tính hệ số phun: = Với: - Gn: lượng nước phun (kg/h) - Gkk: lượng không khí qua buồng phun (kg/h) và Gkk = 1,23.Lcần + Khi tn < ts ( nhiệt độ điểm sương) quá trình này làm cho không khí giảm nhiệt độ, giảm , I, d đều giảm. Đây là quá trình làm mát và làm khô không khí. Thật là thú vị khi phun nước vào không khí mà lại làm không khí khô đi mới thật là đặc biệt. Trong hệ thống điều hòa không khí cấp cao thường sử dụng quá trình này khi cần làm mát và giảm ẩm cho không khí và nước phun phải được làm lạnh đến 8 -12oC. Hệ thống làm mát bốc hơi đoạn nhiệt là buồng trao đổi nhiệt ẩm sử dụng các vòi phun ly tâm tạo ra giọt nước nhỏ để trong buồng hình thành một khối mù dày đặc, còn có thể dùng buồng tưới nước làm ướt lên mặt bốc hơi tạo ra diện tích lớn ( là các ống sứ, nhựa xếp sole và chiếm một chiều cao đáng kể; các vòi nước tưới liên tục lên lớp vật liệu đó). Quạt ly tâm phun nước vào buồng cánh cũng là một dạng hệ thống làm mát không khí đã được nhiều nơi ứng dụng có hiệu quả và có cấu tạo của nó gọn nhẹ, chi phí không cao về quản lý, vận hành và bảo trì thì phải thận trọng đúng phương pháp quy định. Không khí sau buồng phun mưa sẽ giảm nhiệt độ từ 35oC, tăng đến 9095% sẽ được nén vào ống gió chính dẫn sâu vào trong xưởng có dọc đường, có lắp các ống nhánh, có lấp các miệng thổi tạo ra các luồng gió đưa thẳng trực tiếp vào cỏ thể người công nhân lao động hoặc thổi lượng không khí đều khắp trong không gian nhà xưởng. Với buồng phun mưa nhân tạo làm mát bốc hơi đoạn nhiệt thì có ưu điểm là vừa làm mát vừa làm sạch không khí. Vì giảm nóng đi từ 5 10oC, tăng ion (-), tăng . Khi nhiệt động cao, càng nóng thì càng khô (ở miền Nam nếu to > 33oC thì <60%) bốc hơi càng nhiều, khả năng làm mát cao, dập bụi tốt với 70%, hấp thụ 3035% hơi khí độc…; nước dễ kiếm chỉ cần nước không cặn, nước không ăn mòn thiết bị…; Rẻ tiền chỉ bằng 1/3 chi phí khi dùng máy lạnh, mày điều hòa... và có thể giải quyết được như trọn cả năm đối với các nhà máy xí nghiệp ở miền Nam; Tạo dư âm, nghĩa là người công nhân lao động cảm thấy dễ chịu sau khi phun mưa làm mát bốc hơi đoạn nhiệt; hiệu suất phun của buồng cao 9095%. Tuy nhiên, bên cạnh những ưu điểm thì buồng phun mưa nhân tạo có những khuyết điểm: - Buồng hơi lớn ( dài = 4,5m; rộng = 2,8m; cao = 1,8m) chiếm diện tích. Buồng có lắp quạt để thổi gió vào: Nlt = Trong đó: + Nlt: công suất của quạt ly tâm (kW) + : Tổng trở áp lực ( gồm tổng trở buồng và đường ống) (kg/m3) + Lb: Lưu lượng không khí (gió) trong buồng. Lb=(kg/h) - Phải tích trữ nước nhiều, gặp khó khăn khi thiếu nước … Đặc biệt đối các xí nghiệp nhà máy ở miền Bắc với khí hậu: nhiệt độ cao và độ ẩm cũng cao thì sử dụng buồng phun mưa nhân tạo làm mát bốc hơi đoạn nhiệt không hiệu quả, nếu có thể nên làm một đường ống có đặt lò sưởi (để sấy cho không khí vào buồng phun nóng lên) bên cạnh buồng phun mưa để lấy gió, không khí tuần hoàn: không khí ngoài ẩm pha trộn với không khí trong khô để lấy không khí vào buồng phun có độ ẩm thấp khi đó hiệu suất phun sẽ tăng. Hay nếu có thể thì dùng máy điều hòa cho nhà xưởng. Chương 2 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ BỤI TRONG MÔI TRƯỜNG LAO ĐỘNG 2.1. Định nghĩa Bụi là tập hợp nhiều hạt chất rắn có kích thước nhỏ, tồn tại lâu trong khí dưới dạng bụi lắng, bụi bay, bụi mù, bụi khói. Đặc điểm chung các bụi chuyển động trong không khí không hoàn toàn giống như chuyển động của vật rắn kích thước lớn (rơi xuống với gia tốc trọng trường). Kích thước của các hạt bụi thường từ 0,001μm đến trên 10μm. Dù có kích thước nhỏ nhưng là một không gian rộng lớn, nơi vi khuẩn, vi trùng... sinh sống. Bụi là một trong những yếu tố gây ô nhiễm không khí. 2.2. Nguồn phát sinh bụi Bụi được phát sinh ở nhiều dạng như: Không khí trong môi trường sống và môi trường lao động rất hay bắt gặp bụi, bởi vì có rất nhiều loại bụi và do nhiều nguyên nhân gây ra, cả do thiên nhiên và do con người. Do thiên nhiên như: gió, lốc, sạt lở núi, đổ cây, cháy rừng, núi lửa,… Do con người như khai thác vận chuyển đất, đá, khoáng sản, nấu luyện kim loại, sản xuất và vận chuyển vật liệu xây dựng, chế biến bông vải sợi, gia công cắt gọt, thi công các công trình, … và rất nhiều hoạt động trong đời sống hàng ngày cũng gây ra bụi… 2.3. Phân loại bụi Bụi được phân loại theo ba cách: Nguồn gốc sinh bụi, kích thước hạt bụi, tác hại của bụi đối với cơ thể người. 2.3.1. Theo nguồn gốc: bao gồm bụi hữu cơ, bụi vô cơ. Bụi hữu cơ như: gỗ, bông, lông, tóc, nhựa hoá học, cao su,… Bụi vô cơ như: đất sét, thạch anh, đá vôi, bụi kim loại, bụi hỗn hợp sinh ra ở các lò đốt, làm sạch vật đúc,… 2.3.2. Theo kích thước hạt Bụi có kích thước lớn hơn 10μm là bụi rơi xuống với vận tốc tăng dần. Bụi có kích thước từ 0,1μm đến 10μm có dạng sương mù. Bụi có kích thước nhỏ thua 0,1μm có dạng khói. Theo kích thước hạt còn liên quan đến sự xâm nhập của bụi vào cơ thể người: Bụi có kích thước lớn hơn 10μm không xâm nhập được đến phổi. Bụi có kích thước trên 5 đến 10 vào được đến phổi nhưng cũng lại được sự hô hấp thải ra. Bụi có kích thước từ 0,1μm đến 5μm chủ yếu nằm lại ở phổi (8090)%. Bụi có kích thước nhỏ thua 0,1μm thì đi qua phế nang thâm nhập vào máu. 2.3.3. Theo tác hại chia thành Bụi gây tổn thương cơ học. Bụi gây nhiễm độc chung. Bụi gây bệnh nghề nghiệp. 2.4. Tác hại của bụi Bụi có nhiều tác hại đến sức khoẻ và thiết bị, chất lượng các sản phẩm. - Đối với sức khoẻ của con người bụi ảnh hưởng đến đường hô hấp, thị giác và ảnh hưởng đến cuộc sống sinh hoạt khác của con người. Đặc biệt đối với đường hô hấp, hạt bụi càng nhỏ ảnh hưởng của chúng càng lớn, với cỡ hạt 0,5 ÷10μm chúng có thể thâm nhập sâu vào đường hô hấp nên còn gọi là bụi hô hấp. Mức độ ảnh hưởng của bụi phụ thuộc nhiều vào nồng độ bụi trong không khí (mg/m3). Nồng độ bụi cho phép trong không khí phụ thuộc vào bản chất của bụi và thường được đánh giá theo hàm lượng ôxit silic (SiO2). - Bụi làm mài mòn, hư hại thiết bị sản xuất. Nhiều sản phẩm đòi hỏi phải được sản xuất trong những môi trường hết sức trong sạch. Ví dụ như công nghiệp thực phẩm, công nghiệp chế tạo thiết bị quang học, điện tử .. 2.5. Các công nghệ xử lý bụi Muốn xử lý bụi tốt, thì trước hết ta thu gom bụi lại trước khi đưa vào buồng, các thiết bị xử lý bụi. Dùng miệng, chụp hút đưa sát vào tận nơi nguồn sinh ra bụi, khí độc. Còn không làm được điều đó vì vướng thao tác, vướng máy móc thì bao khu vực phat sinh ra bụi , khí độc nhiều rồi chừa một lỗ trống đặt chụp hút vào ( nhưng cần phải có một cái rãnh để cho không khí cấp vào vùng bị bao che đó. Trong quá trình hút người thiết kế, người hút không được đưa luồng thổi ngang vì khi ấy luồng bụi, khí độc bị hút sẽ không chính xác (một bên không hút được, một bên tràn luồng). Không nên hút với vận tốc quá lớn, vận tốc hút phải nhỏ hơn 5m/s vì khi hút mà v > 5m/s sẽ gây ồn khí động. Sau khi hút bụi, khí độc xong ta có thể đưa vào các thiết bị xử lý lắng lọc bụi. Như đã nói ở trên buồng phun mưa nhân tạo làm mát bốc hơi đoạn nhiệt có thể dập 70% lượng bụi trong nhà xưởng. 2.5.1. Buồng lắng bụi Là loại thiết bị lọc bụi đơn giản nhất, sử dụng để lọc bụi thô hoặc dùng để lọc sơ cấp trong những sơ đồ lọc nhiều cấp. Trong buồng lắng, vận tốc dòng không khí giảm, hạt bụi có xu thế lắng xuống đáy nhờ lực trọng trường. Buồng lắng bụi có cấu tạo dạng hộp, không khí vào một đầu và ra đầu kia. Nguyên tắc tách bụi của buồng lắng bụi chủ yếu dựa trên: - Giảm tốc độ hỗn hợp không khí và bụi một cách đột ngột khi vào buồng. Các hại bụi mất động năng và rơi xuống dưới tác dụng của trọng lực (lực trọng trường). - Dùng các vách chắn hoặc vách ngăn đặt trên đường chuyển động của không khí, khi dòng không khí va đập vào các tấm chắn đó các hạt bụi bị mất động năng và rơi xuống đáy buồng. - Ngoặt dòng khi chuyển động trong buồng. Dưới đây trình bày cấu tạo một số kiểu buồng lắng bụi - Buồng lắng bụi loại đơn giản: Buồng đơn giản có cấu tạo hình hộp, rổng bên trong, nguyên lý làm việc dựa trên giảm tốc độ đột ngột của dòng không khí khi đi vào buồng. Buồng có nhược điểm là hiệu quả lọc bụi không cao, chỉ đạt 50 ÷ 60% và phụ tải không lớn do không thể chế tạo buồng có kích thước quá to, tốc độ vào ra buồng đòi hỏi không quá cao. Thực tế ít sử dụng buồng lọc kiểu này. Hình 2.1. Buồng lắng bụi dạng hộp loại đơn giản - Buồng lắng bụi nhiều ngăn hoặc một ngăn có tấm chắn khắc phục được nhược điểm của buồng lắng bụi loại đơn giản nên hiệu quả cao hơn. Trong các buồng lắng bụi này không khí chuyển động dích dắc hoặc xoáy tròn nên khi va đập vào các tấm chắn và vách ngăn các hạt bụi sẽ mất động năng và rơi xuống. Buồng lắng chỉ lọc được các hạt bụi có đường kính d=30100μm. Muốn đạt hiệu quả lắng bụi tốt người ta dùng buồng lắng bụi nhiều kiểu nằm ngang, khi kết hợp với tấm chắn có thể lọc được hạt bụi có đường kính d=10100μm, η =8590%. - Ưu điểm của buồng lắng bụi: thu lại được nhiều bụi khô không làm hại đến cây xanh (bụi xi măng), nóc nhà (bụi xà bông); phương pháp lắng lọc đơn giản, làm việc chắc chắn; Dễ chế tạo, dễ quản lý; Công nhân thu bụi không cực khổ, khó khăn; Trở lực không khí qua buồng lắng thấp: P=1525 kg/m3; Lưu lượng của buồng: 2000 10000m3/h, buồng càng rộng, tiết diện càng lớn thì lắng càng tốt; Buồng lắng bụi dễ thiết kế có thể đóng bằng gạch, tôn, gỗ nhưng cửa phải kín, không được hở. - Nhược điểm: Lắng bụi không hết ( hiệu suất lắng bụi thấp ); Đường kính bụi nhỏ thì không lắng được (d = 0,050,1mm) vì buồng lắng theo trọng lực của hạt bụi; chiếm diện tích lớn a) Buồng lắng bụi nhiều ngăn b) buồng lắng bụi có tấm chắn Hình 2.2. Sơ đồ các loại buồng lắng bụi 2.5.2. Thiết bị lọc bụi kiểu túi vải Là loại thiết bị lọc tinh, nó có hiệu quả tương đối cao và phụ thuộc vào loại vải lọc Thiết bị lọc bụi kiểu túi vải được sử dụng rất phổ biến cho các loại bụi mịn, khô khó tách khỏi không khí nhờ lực quán tính và ly tâm. Để lọc người ta cho luồng không khí có nhiễm bụi đi qua các túi vải mịn, túi vải sẽ ngăn các hạt bụi lại và để không khí đi thoát qua. Hình 2.3. Cấu tạo lọc bụi kiểu túi vải Qua một thời gian lọc, lượng bụi bám lại bên trong nhiều, khi đó hiệu quả lọc bụi cao đạt 90 ÷ 95% nhưng trở lực khi đó lớn Δp = 600 ÷ 800 Pa, nên sau một thời gian làm việc phải định kỳ rũ bụi bằng tay hoặc khí nén để tránh nghẽn dòng gió đi qua thiết bị. Đối với dòng khí ẩm cần sấy khô trước khi lọc bụi tránh hiện tượng bết dính trên bề mặt vải lọc làm tăng trở lực và năng suất lọc. Thiết bị lọc bụi kiểu túi vải có năng suất lọc khoảng 150 ÷ 180m3/h trên 1m2 diện tích bề mặt vải lọc. Khi nồng độ bụi khoảng 30 ÷ 80 mg/m3 thì hiệu quả lọc bụi khá cao đạt từ 96÷99%. Nếu nồng độ bụi trong không khí cao trên 5000 mg/m3 thì cần lọc sơ bộ bằng thiết bị lọc khác trước khi đưa sang bộ lọc túi vải. - Ưu điểm: lọc tương đối sạch thu được bụi khô, có thể tận dụng lại được. Nhiều trường hợp túi vải đặt ngay trong khu vực sản xuất cũng được (yêu cầu nồng độ bụi thoát ra khỏi túi vải phải nhỏ hơn tiêu chuẩn cho phép tại khu vực làm việc 210mg/m3. - Nhược điểm: Phải là vải tốt (vải đặc biệt), cần kiểm tra thường xuyên cái nẹp vải, thải ngay tại chổ thì phải theo tiêu chuẩn 210mg/m3, nếu bên ngoài thì làm ống thải nhưng rất khó làm; Dùng để lọc bụi khô nên khi độ ẩm trong nhà xưởng cao (gây bụi ẩm) gây nên bụi xi măng hóa, vệ sinh khó khăn; lắng bụi không nóng nên không dung trong các xưởng gia công nóng như: đúc, hàn… 2.5.3. Bộ lọc bụi kiểu xyclon khô Bộ lọc bụi xyclon là thiết bị lọc bụi được sử dụng tương đối phổ biến. Nguyên lý làm việc của thiết bị lọc bụi kiểu xyclon là lợi dụng lực ly tâm khi dòng không khí chuyển động để tách bụi ra khỏi không khí. Nguyên lý làm việc của thiết bị lọc bụi xyclon như sau: Không khí có bụi lẫn đi qua ống (1) theo phương tiếp tuyến với ống trụ (2) và chuyển động xoáy tròn đi xuống dưới phía dưới, khi gặp phễu (3) dòng không khí bị đẩy ngược lên chuyển động xoáy trong ống (4) và thoát ra ngoài. Trong quá trình chuyển động xoáy ốc lên và xuống trong các ống các hạt bụi dưới tác dụng của lực ly tâm va vào thành, mất quán tính và rơi xuống dưới. Ở đáy xiclon người ta có lắp thêm van xả để xả bụi vào thùng chứa. Van xả (5) là van xả kép (2) cửa (5a) và (5b) không mở đồng thời nhằm đảm bảo luôn cách ly bên trong xyclon với thùng chứa bụi, không cho không khí lọt ra ngoài. - Ưu điểm: lắng được bụi nhỏ (d= 0,0050,01mm), bụi lớn cũng lắng được nhưng làm cho cyclone bị mòn, tốc độ vào: 1220 m/s. Làm việc chắc chắn, thu được bụi khô, hiệu suất lắng lọc cao: η=8595%, có tiêu chuẩn hóa. - Nhược điểm: Chế tạo hơi khó, bụi cứng như thóc lúa thì gây lủng thành, do đó chạy một thời gian thì phải vá lại; Trong công nghệ dùng đẻ thu lại sản phẩm như vậy liệu hạt, đường…, trong xây dựng thu lại cát, xi măng. Có trở lực lớn, quạt to tốn điện, tiếng ồn cao. 2.5.4. Thiết bị lọc bụi cyclone ướt Là cyclone nhưng người ta phun ở trên đó (56 vòi phun), phun ngược chiều thì tốt hơn. Dập bụi là chủ yếu nhưng hấp thụ khí độc nữa, vừa làm mát (khi phun nước khí sạch ra làm giảm nhiệt độ (560C) của khu vực đặt và xung quanh khu đặt cyclone ướt (hướng chiều gió). Một cyclone có năng suất 50006000 m3/h. Thường lưu lượng cyclone ướt: 150012000 m3/h. Nước cần phun: 0,130,3 lít trong m3 không khí; 3753000 lít cho các cyclone ướt này. Tốc độc vào của cyclone là 1820 m/s. Cyclon ướt dập bụi nhỏ nhất là 0,001mm. Tổn thất áp lực là: 6080 kg/m2. Hiệu suất lọc đến 99% (nhiều khi không cần phải thải cao vì lọc sạch, thải ra vùng bống rợp khí động học, lấy 30% tiêu chuẩn cho phép). Tuy nhiên cyclone ướt có những nhược điểm là tốn nước, phải xử lý nước thải (99% bụi và nước chảy vào ống thải cần phải được xử lý), cần sửa chữa, bảo dưỡng tốt vì có hiện tượng đóng cặn xi măng hóa vì bụi, hoái chất. Đòi hỏi người sử dụng phải ti mỉ, công phu: trước khi đóng máy là đóng nước trước, để chảy khô trong vòng 15 phút sau đó mới tắt máy để tránh xi măng đóng vào. Các bụi có chứa chất hữu cơ không nên dùng cyclone ướt nên dùng cyclone khô hay túi vải…2.5.5. Thiết bị lọc bụi quạt ly tâm : Lọc bụi ly tâm sử dụng để các hạt bụi cuốn tách biệt với dòng khí. Các dòng khí bụi vào ở một góc và được kéo thành dòng nhanh chóng. Các lực ly tâm tạo ra bởi dòng chảy tròn ném các hạt bụi về phía bức tường của dòng xoáy này. Sau khi xoáy tường, các hạt này rơi vào một phễu nằm bên dưới. Loại này được sử dụng cho bụi ở dạng hạt hoặc sợi trạng thái khô. Có thể lọc được các hạt bụi có đường kính d=310μm. Hiệu quả phụ thuộc vào lực ly tâm sinh ra trong chuyển động xoáy, thông thường η ≤ 9095%. - Cấu tạo của quạt ly tâm lọc bụi 1- Ố gom hút bụi 2- Guồng cánh quạt (bánh xe công tắc) 3- Vỏ quạt 4- Động cơ quạt 5- Đường ống và vòi phun nước 6- Thùy gom nước thải và bụi Hình 2.5. Thiết bị lọc bụi quạt ly tâm - Nguyên lý hoạt đông của quạt ly tâm lọc bụi Không khí có bụi được hút vào ống gom số (1), cuối ống gom bố trí ống nước bao quanh, chu vi của gom phun nước tiếp tuyến với ống gom hút bụi số (1). Bụi và nước khi lọt vào guồng cánh quạt số (2), bị cánh quạt đẩy mạnh rất nhiều lần (vòng quay cánh quạt 1420 vòng/phút hay 2900 vòng/phút). Bụi và nước sẽ liên kết với nhau có trọng lượng nặng hơn sẽ chiu qua mắt lưới đạt phía sau vỏ quạt số (3). Không khí sạch mang bụi còn lại thoát ra ngoài: cho cao hơn vùng bóng rợp khí độc thì sẽ bảo vệ tốt môi trường (đồng thời cột khí thải giảm nhiệt độ cũng góp phần giảm nhiệt độ môi trường xung quanh). Nước và bụi được gom vào hộp số (6) cho thoát vào đường ống nước thải công nghiệp, nghĩa là nước thải này không thải ra kênh rạch mà phải đưa vào nhà máy xử lý. - Ưu điểm: Chỉ có quạt ly tâm cộng thêm một vài bộ phận khác nhưng cho hiệu suất lọc 9095%. Quạt lọc dưới nước có hiệu quả như cyclon ướt, tổn thất áp lực của quạt 5060kg/m2, hệ số phun nước μ = 0.50.8 - Nhược điểm: Loại quạt này dễ bị ăn mòn do thấm nước liên tục và tốc độ quay cánh quạt rất nhanh, mài mòn do đó cần chế tạo bằng tôn, inox, hoặc tôn dài 2 ly (2mm) sơn nhiều lớp. 2.5.6. Thiết bị lọc bụi tĩnh điện a. Khí sạch ra. b. Hộp chứa bụi. c. Nối đất. 1. Dây kim loại nhẵn và tiết diện bé. 2. Ống kim loại. 3. Đối trọng. 4. Điểm cách điện. 5. Dây nối đất. Hình 2.6. Thiết bị lọc bụi tĩnh điện Nguyên lý hoạt động: Dây kim loại nhẵn và tiết diện bé (1) được căn theo trục của ống kim loại (2) nhờ có đối trọng (3). Dây kim loại được cách điện tại điểm (4) và được nạp điện một chiều từ cực âm của nguồn điện với điện thế cao gần 50000V, đó là cực âm của thiết bị. Cực dương là ống kim loại (2) bao bọc xung quanh cực âm (1) và được nối đất bằng dây (5). Khi dòng khí mang diệnđi qua ống kim loại (2), bụi trong không khí bị ion hóa rất manhjmang điện tích cùng dấu với dây kim loại, do đó bị dây kim loại đẩy về phía ống hình trụ và bị đọng lại trên bề mặt của ống (điện tích cùng dấu thì đẩy, ngược dấu thì hút). Tại ống kim loại chúng mất hết điện tích và rơi xuống đáy phễu của hộp chứa bụi trong vòng 26 s/chu kỳ tích bụi đối với hạt bụi có kích thước d=0,0010,01mm đều lắng được. Thường người ta lắp thiết bị này sau cyclon (các thiết bị lọc điện hiện nay có ở các nhà máy xi măng, vật liệu xây dựng chúng được nhập ngoại), chi phí năng lượng 0.1-0.5kWh cho 10000m3, nồng độ bụi để lắng là 5000 mg/m3 và thiết bị này làm việc ở nhiệt độ cao trên 5000C, sức cản trở lực khoảng 20 mg/m2, hiệu suất lọc 9395%. 2.5.7. Thiết bị lọc bụi theo lực quán tính Hệ thống dùng lực quán tính, bằng cách sử dụng một sự kết hợp của các lực, chẳng hạn như ly tâm, hấp dẫn, và quán tính. Các lực này di chuyển bụi đến một nơi mà các lực tạo ra do dòng khí là tối thiểu. Các bụi bị tách được di chuyển bằng trọng lực vào một phễu, nơi nó được lưu trữ bụi tạm thời. Ba loại chính của thu bụi quán tính gồm: - Buồng thu bụi - Buồng đệm - Thu gom ly tâm Cấu tạo: gồm nhiều khoang ống hình chóp cụt có đường kính giảm dần xếp chồng lên nhau tạo ra các góc hợp với phương thẳng đứng khoảng 60o và khoảng cách giữa các khoang ống khoảng từ 5 ÷ 6mm. Hình 2.7. Thiết bị lọc bụi theo lực quán tính Nguyên lý hoạt động: không khí có bụi được đưa qua miệng (1) vào phểu thứ nhất, các hạt bụi có quán tính lớn đi thẳng, không khí một phần đi qua khe hở giữa các chóp và thoát ra ống (3). Các hạt bụi được dồn vào cuối thiết bị. Thiết bị lọc bụi kiểu quá tính có cấu tạo và nguyên lý hoạt động tương đối đơn giản nhưng nhược điểm là hiệu quả thấp, để tăng hiệu quả lọc bụi người ta thường kết hợp các kiểu lọc bụi với nhau, đặc biệt với kiểu lọc kiểu xyclon, hiệu quả có thể đạt 80 ÷ 98%. Phần không khí có nhiều bụi ở cuối thiết bị được đưa vào xyclon để lọc tiếp. 2.5.8. Lọc ướt có lớp đệm Người ta tạo ra mật độ các hạt nước đủ lớn trong một buồng kín để các hạt bụi và các hạt nước tiếp xúc với nhau, bám dính vào nhau, tạo thành các hạt lớn hơn và lắng xuống. Hiệu quả lọc bụi khoảng 90%. 2.5.9. Thiết bị lọc kiểu sủi bọt Thiết bị lọc bụi kiểu sủi bọt nhằm tạo màng nước, không khí co lẫn bụi đi qua, các hạt bụi bị ướt và được màng nước giữ lại và đưa ra ngoài a) Bộ lọc bụi sủi bọt 1 tầng b) Bộ lọc bụi nhiều tầng sủi bọt Hình 2.8. Bộ lọc bụi kiểu sủi bọt Nguyên lý hoạt động: Không khí được đưa vào thiết bị qua ống (1), sau đó nó được thoát lên phía trên qua tấm thép đục lổ (5) làm cho lớp nước chảy phía trên sủi bọt. Màng bọt (3) tạo ra sẽ giữ bụi lại. Nước sạch được đưa vào từ ống cấp nước (2) và mang bụi thoát ra ngoài theo ống xả (4). Lớp bọt càng dày thì hiệu quả lọc bụi càng lớn, nhưng tăng trở lực dòng không khí. Bề dày hợp lý của lớp bọt khoảng 80÷100mm và vận tốc không khí ra khỏi lớp bọt khoảng 2÷2,5m/s là tối ưu. Nếu tốc độ quá lớn sẽ làm tăng trở lực và có thể cuốn theo cả nước lẫn bụi theo dòng không khí đi ra. Lưu lượng nước cấp khoảng 0,2÷0,3 lít cho 1m3 không khí. Hiệu quả lọc của thiết bị là 99%. 2.5.9. Bộ lọc bụi kiểu lưới Bộ lọc bụi kiểu lưới được chế tạo từ nhiều loại vật liệu khác nhau nhằm làm cho dòng không khí đi qua chuyển động dích dắc nhằm loại bỏ các hạt bụi lẫn trong không khí. Loại phổ biến nhất gồm một khung làm bằng thép, hai mặt có lưới thép và ở giữa là lớp vật liệu ngăn bụi. Lớp vật liệu này có thể là các mẩu kim loại, sứ, sợi thuỷ tính, sợi nhựa, vv. . . Kích thước của vật liệu đệm càng bé thì khe hở giữa chúng càng nhỏ và khả năng lọc bụi càng cao. Tuy nhiên đối với các loại lọc bụi kiểu này khi hiệu quả lọc bụi tăng đều kèm theo tăng trở lực. Hình 2.9. Cấu tạo lọc bụi kiểu lưới Trên hình 2.9. là tấm lưới lọc với vật liệu đệm là lỏi kim loại hoặc sứ. Kích thước thông thường của tấm lọc là 500 x 500 x (75 ÷ 80)mm, khâu kim loại có kích thước 13 x 13 x 1mm. Lưới lọc có trở lực khá bé 30 ÷ 40 Pa. Hiệu quả lọc bụi có thể đạt 99%, năng suất lọc đạt 4000 ÷ 5000 m3/h cho 1m2 diện tích bề mặt lưới lọc. Loại lọc bụi kiểu lưới này rất thích hợp cho các loại bụi là sợi bông, sợi vải… Hàm lượng bụi sau bộ lọc đạt 6 ÷ 20 mg/m3 Tuỳ theo lưu lượng không khí cần lọc các tấm được ghép với nhau trên khung phẳng hoặc ghép nhiều tầng để tăng hiệu quả lọc (hình 2.11). Trong một số trường hợp vật liệu đệm được tẩm dầu để nâng cao hiệu quả lọc bụi. Tuy nhiên dầu sử dụng cần lưu ý đảm bảo không mùi, lâu khô và khó ôxi hoá. Sau một thời gian làm việc hiệu quả khử bụi kém nên định kỳ vệ sinh bộ lọc Hình 2.10. Lắp ghép bộ lọc bụi kiểu lưới 2.5.10. Bộ lọc bụi kiểu thùng quay Bộ lọc bụi thùng quay thường được sử dụng trong các nhà máy dệt để lọc bụi bông trong không khí. Trên hình 2.11. trình bày cấu tạo bộ lọc kiểu thùng quay. Cấu tạo gồm một khung hình trống có quấn lưới thép quay quanh trục với tốc độ 1÷2 vòng phút. s Hình 2.11. Lắp ghép bộ lọc bụi kiểu lưới Tốc độ quay của bộ lọc khá thấp nhờ hộp giảm tốc và có thể điều chỉnh tuỳ thuộc vào lượng bụi thực tế. Khi quay càng chậm, lượng bụi bám trên bề mặt tang trống càng nhiều, hiệu quả lọc bụi cao nhưng trở lực của thiết bị lớn. Nguyên lý làm việc của thiết bị như sau: không khí được đưa vào từ phía dưới và xả lên bề mặt ngoài của trống. Không khí đi vào bên trong tang trống, bụi được giữ lại trên bề mặt trống và không khí sạch đi ra hai đầu theo các khe hở (4.) Để tách bụi trên bề mặt trống, người ta sử dụng cơ cấu tách bụi (5), cơ cấu có tác dụng bóc lớp bụi ra khỏng bề mặt và rơi xuống ống (6) về túi gom bụi (7). Ngoài ra người ta có thể sử dụng hệ thống ống hút bụi có miệng hút tỳ lên bề mặt tang trống và hút sạch bụi đưa ra ngoài. Trong trường hợp trong không khí đầu ra còn lẫn nhiều bụi mịn thì có thể kết hợp với bộ lọc bụi kiểu túi vải đặt phía sau để lọc tinh. Không khí ra thiết bị co hàm lượng bụi thấp cỡ 0,5 mg/m3, nhưng trở lực khác lớn, có thể lên đến 1000 Pa, phụ tải có thể tới 7000÷8000 m3/h cho mỗi bộ lọc. Chương 3: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ HƠI KHÍ ĐỘC TRONG MÔI TRƯỜNG LAO ĐỘNG 3.1. Khái niệm hơi khí độc: Hơi khí độc là một dạng của chất độc ở thể khí, Có khả năng gây độc khi xâm nhập vào cơ thể được xác định bằng tính độc. ( như, SO2, NOx, Cl2, NH3, H2S…). Mặc dù đã biết nhiều là trong quá trình lao động sản xuất, người lao động thường xuyên tiếp xúc với hàng trăm nghìn các hóa chất và dung môi độc hại được đưa vào sản xuất và phục vụ đời sống. Do đó, các hơi khí độc có nhiều ở khu công nghiệp sản xuất và bảo quản hóa chất, các ngành như: sản xuất phân bón, dệt nhuộm, cao su, công nghệ hóa học…và hàng ngày chúng tác dụng lên sức khỏe người lao động có khả năng gây nên những rối loạn bệnh lý hoặc làm mất cân bằng các phản ứng sinh lý, sinh hóa của cơ thể người lao động trong thời kỳ mới tiếp xúc…đặc biệt có thể gây độc ngay nên rất nguy hiểm. Do đó cần phải sử dụng những công nghệ để có thể xử lý chúng để giảm gây nguy hại cho người công nhân lao động. 3.2. Tác hại của một số hơi khí độc thường gặp: 3.2.1. Khí anhydrite sunfuaro ( SO2) Khí SO2 là khí không màu, có mùi nồng nặc, tỷ trọng so với không khí là 2,264. Khi SO2 gây tác hại đối với toàn bộ đường hô hấp, đồng thời tác hại đến cơ quan tạo máu ( tủy xương, lá lách ). Ở nồng độ thấp dưới TCSV đã có thể ngửi thấy mùi; nồng độ vượt 23 lần TCVS gây khé cổ họng; nồng độ vượt 5 lần TCVS gây ho. Hít thở phải nồng độ cao gây khản tiến, đau- tức ngực, viêm nhánh khí quản. nồng độ rất cao gây thở dốc, da xanh, viêm khí quản nặng và rối loạn trí não, dẫn tới tử vong do ngạt. Hít thở SO2 nồng độ không cao, nhưng vượt TCVS cho phép kép dài gây nên bệnh mãn tính đường hô hấp, có thể cả bệnh dạ dày, mắt, răng và các bệnh về máu, gan. Khí SO2 có thể gây biến chứng giãn phế quản và phù phổi. 3.2.2. Khí Oxyt Nito ( NO2 ) Khí NO2 kích thích mạnh đường hô hấp. khi ngộ độc cấp tính NO2, thường gây ho dữ dội, nhức đầu, kèm theo rối loạn tiêu hóa. Trường hợp ngộ độc mãn tính NO2, gây viêm phế quản, kích thích niêm mạc mắt. Thời gian đầu cơ thể có cảm giác mệt mỏi, tăng thân nhiệt, da tái xanh, kèm theo các cơn rét run. Có thể phát hiện NO2 trong không khí, khi cơ quan hô hấp bị kích thích, sau vài giờ cảm thấy tứ ngực, ho, khó thở, dần dần nghẹt thở. Giới hạn nồng độ cho phép TCVS trong sản xuất của NO2 là 5 mg/m3. 3.2.3. Khí clo (Cl2) Ở nồng độ thấp khí Clo kích thích niêm mạc và đường hô hấp, gây nên những cơn ho. Nhiễm độc cáp tính khí Clo gây nên những biến chứng nguy hiểm ở phổi, với nồng độ 3,2mg/l gây chết người đột ngột. Với nồng độ 0,03 mg/l khí Clo gây kích thích mạnh khí quản. với nồng độ 0,16 mg/l tiếp xúc trong 30 phút sẽ gây nên phù phổi nguy hiểm. 3.2.4. Khí ôxít các bon - CO Ôxít các bon là một khí không màu ,không mùi ,không kích thích ,tỷ trọng là 0,967. Được tạo ra do có sự cháy không hoàn toàn, thường gặp ở mỏ, lò cao, máy nổ, khí đốt, khí xả…Khi hít thở khí CO, do có ái lực với máu gấp 250 lần so với oxy, nó chuyển oxy của máu gây ra ngạt. Nhiễm độc CO cấp tính gây ra đau đầu, ù tai chóng mặt, buồn nôn, mệt mỏi, co giật rồi bị hôn mê. Thể nặng thì hôn mê ngay, chân tay nền nhũn, mặt xanh tím và bị phù phổi cấp. Nhiễm độc mãn tính thường bị dau đầu dai dẳng, chóng mặt, mệt mỏi, sút cân. Nếu trong khong khí có 0,3% khí CO có thể gây chết người. Công nhân làm việc trong môi trường nhiều CO (thợ đốt nồi hơi) thường gây, xanh xao và mắt hỏng nhanh. 3.2.5. Khí H2S Khí H2S là sản phẩm của xác sinh vật thối rữa, có mùi hôi (mùi trứng thối), đặc biệt có nhiều trong các kho chứa dầu thực vật, thịt súc vật không đảm bảo độ lạnh hoặc điều kiện vệ sinh kem, trong các hầm trục, hầm la canh lâu ngày không vệ sinh. Khi nhiễm độc H2S nũi và họng cảm giác trước gây khó chịu, chảy nước mắt, nươc mũi. H2S với nồng độ cao có thể gây chết người. 3.2.6. Khí ammoniac (NH3) Khí NH3 thường được sủ dụng làm công chất cho các máy lạnh, máy điều hòa nhiệt độ không khí. Đổi với máy lạnh cần sản lượng cao (máy lạnh lớn hoặc cần hạ nhiệt độ thấp) người ta hay sử dụng công chất này, đặc biệt là trên các tàu chở hàng đông lạnh. Khí NH3 có mùi hôi (mùi khai). Nó xâm nhập vào cơ thể chủ yếu qua đường hô hấp. Khí NH3 tác dịng trực tiếp đến hệ thần kinh trưng ương (kích thích trực tiếp vào hệ thần kinh). Khi trúng độc nặng hơn sẽ gây chuột rút, ngạt thở. Khi trong không khí có chiếm 2025% NH3 thì có khả năng cháy nổ nếu có ngọn lửa. 3.2.7. Bột kẽm Kẽm được sủ dụng nhiều trên để chống ăn mòn trong các két, các ống và sinh hàn…Khi tháo lắp sửa chữa các thiết bị, kẽm bị phá hủy và bốc hơi độc, chúng qua đường hô hấp và xâm nhập vào cơ thể. Khi hít hơi độc của kẽm, người mệt một sốt nóng cùng với sốt lạnh, có thể tới nhiệt độ cao 3840oC và gây ra chứng co giật. 3.2.8. Tetraetyl-chì: Pb (C2H5)4 Tetraetyl-chì là chất phụ gia chống kích nổ được pha vào nhiên liệu xăng. Chúng rất dễ bay hơi và độc. Tetraetyl-chì xâm nhập vào cơ thể chủ yếu qua hệ hô hấp. Khi hít phải hơi tetraetyl-chì mức độ ít sẽ có hiện tượng hay mệt mỏi, da vàng. Khi trúng độc ức độ cấp tính thường gây hưng phấn mạnh (do tác động trực tiếp đến hệ thần kinh trung ương), gây rối loạn giấc ngủ với ảo giác ghê sợ làm cho bệnh nhân muốn tự sát. 3.2.9. Benzen-C6H6 Là dung môi hòa tan dầu mỡ, sơn cao su…. có từ 520% trong xăng. Benzen vào cơ thẻ chủ yếu qua đường hôấp và gây hội chứng thiếu máu nặng, chảy máu răng lợi. thậm chí gây suy tỷ, giảm hồng cầu, bạch cầu, cuối cùng bị suy nhược, xanh xao và chết vì nhiễm trùng máu. Trong nhiễm độc gây tình trạng say, kích thích hệ thần kinh trung ương. 3.2.10. Hơi dầu xăng Đối với người thợ máy thường xuyên phải tiếp xúc với xăng dầu. Chúng rất dễ bay hơi lẫn trong không khí. Hít thở phải dầu lâu làm cơ thể khó chịu, mệt mỏi, ăn kém ngon, suy nhược. Chúng còn gây hiện tượng rụng tóc, viêm chân lông. Nồng độ hơi dầu lớn hơn làm chi bị say dầu: chóng mặt, buồn nôn, ngạt thậm chí gây chết người. 3.3. Các công nghệ xử lý hơi khí độc Cũng giống như bụi trước khi sử dụng các công nghệ để xử lý thì ta phải thu gom hơi khí độc bằng miệng và chụp hút tại nguồn, khu vực phát sinh ra hơi khí độc. Để khử khí độc trong nhà xưởng, ta có thể dựa vào những tính chất hóa học của chúng để khử với các phương pháp sau: dùng nhiệt bẽ gãy mối liên kết giữa các phân tử tạo ra cá khí độc đó; Có thể dùng phương pháp hấp thụ với các dung môi và hấp phụ với than hoạt tính vì khi khí độc đi qua than hoạt tính thì chúng bám vào và mang tính chất biến đối hóa học; Phương pháp sinh hóa và vi sinh vật để xử ký khí độc vì có nhiều loại vi sinh vật sống bằng dung dịch chất hữu cơ, phương pháp này là lợi dụng chúng để phân hủy hay tiêu thụ các khí thải độc hại, nhất là trong các nhà máy thực phẩm, phân bón…; Biện pháp ngưng tụ nghĩa là làm cho các dung môi hữu cơ bay hơi thải vào không khí như: xăng dầu, benzene, toluene, axeton, xelen, etilen…đạt đến điểm sương, chúng gặp nhiệt độ thì đông lại; Hay dùng những phương pháp khác để tách các thành phần hóa học của chúng. Sau đây là một số công nghệ xử lý một số khí độc thường gặp. 3.3.1. Các Công nghệ xử lý khí SO2 3.3.1.1. Xử lý khí SO2 bằng nước Đây là phương pháp đơn giản được áp dụng để loại bỏ khí SO2 trong khí thải, nhất là trong khói của lò công nghiệp. Mức độ hòa tan của khí SO2 trong nước giảm khi nhiệt độ nước tăng cao, do đó nhiệt độ nước cấp vào hệ thống hấp thụ khí SO2, phải đủ thấp. Trong khi đó nhiệt độ của nước phải đủ cao để giải phóng khí SO2 ra khỏi nước. Bảng 3.1. cho lượng nước lý thuyết cần hấp thụ một tấn khí SO2 trong khí thải cho đến giới hạn bão hòa ứng với nhiệt độ và nồng độ ban đầu của khí SO2 trong khí thải. Bảng 3. 1. Lượng nước lý thuyết để hấp thụ 1 tấn SO2 cho đến giới hạn bão hòa ứng với nhiệt độ và nồng độ ban đầu của khí SO2 trong khí thải. Nồng độ SO2 trong khí thải, % khối lượng Lượng nước ( m3 ) 100C 150C 200C 12 48 55 66 10 57 67 78 8 70 84.5 96.2 6 92 106 123 4 140 165 200 3.3.1.2. Xử lý khí SO2 bằng đá vôi ( CaCO3 ), vôi nung CaO Đây là phương pháp được áp dụng phổ biến trong công nghiệp vì hiệu quả xửa lý cao, nguyên liệu rẻ tiền và sẵn có. Sơ đồ nguyên lý hệ thống xử lý khí SO2 bằng sữa vôi xem hình 3. 2. khói thải sau khi lọc sạch bụi đi vào scruber 1, trong đó xảy ra quá trình hấp thụ khí SO2 bằng dung dịch sữa vôi tưới trên lớp đệm bằng vật liệu rỗng. Trong nước chảy ra từ scruber có chứa nhiều sunfit và sunfat canxi dưới dạng tinh thể và một ít bụi còn sót lại được tách khỏi dung dịch tại thiết bị tách tinh thể (2). Sau thiết bị tách tinh thể (2), dung dịch một phần tưới cho scruber, phần còn lại đi qua bình lọc chân không (3), ở đó các tinh thể bị giữ lại dưới dạng cặn bùn và thải ra ngoài. Đá vôi được đập vụn và nghiền thành bột ở các thiết bị (7), (8) rồi vào thùng (6) để pha trộn với dung dịch loãng chảy ra từ bình lọc (3) cùng với nước bổ sung để được dung dịch sữa vôi mới. Hiệu quả hấp thụ SO2 bằng dung dịch sữa vôi đạt 98%. Sức cản thủy lực của thiết bị không quá 20mmH2O. Hình 3.1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống xử lý khí SO2 bằng sữa vôi. 3.3.1.3. Hấp thụ khí SO2 bằng than hoạt tính Đây là phương pháp có sơ đồ hệ thống đơn giản, có thể áp dụng được cho mọi quá trình công nghệ có thải khí SO2 liên tục hay gián đoạn và ở nhiệt độ cao. Nhược điểm của phương pháp là tùy thuộc vào quá trình hoàn nguyên có thể tiêu hao nhiều vật liệu hấp thụ hoặc sản phẩm khí SO2 thu hồi có nồng độ thấp và tận dụng khó khăn. Trong hình 3.2, khói thải đi vào tháp hấp phụ nhiều tầng 3, tại đây khí SO2 bị giữ lại trong các lớp than hoạt tính, sau đó đi qua xyclon để lọc sạch tro bụi trước khi thải ra môi trường bên ngoài. Than hoạt tính sau khi bão hòa khí SO2 chảy xuống thùng chứa (5) và vào tháp hoàn nguyên (6). Để hoàn nguyên, than hoạt tính được nâng nhiệt độ lên 4004500C nhờ thiết bị cấp nhiệt (7). Khí SO2 thoát ra từ quá trình hoàn nguyên có nồng độ 4050% và đạt khoảng 9697% lượng khí SO2 có trong khói thải trước khi vào thiết bị lọc. Hình 3.2. Hấp thụ khí SO2 bằng than hoạt tính 3.3.2. Các biện pháp xử lý khí NOx 3.3.2.1. Hấp thụ khí NOx bằng nước Khí thải có chứa NOx nồng độ thấp thường được xử lý bằng phương pháp dùng nước để rửa khí trong các thiết bị như scruber, thiết bị sục khí sủi bọt…. nhưng hiệu quả chỉ đạt tối đa 50%. 3.3.2.2. Hấp thụ khí NOx bằng silicagel, alumogel, than hoạt tính. Khí thải có chứa 11,5% NOx có thể được xử lý bằng các chất hấp thụ như silicagel, alumogel, than hoạt tính… Nhược điểm của phương pháp này là khả năng hấp thụ NOx của các chất rắn trên thấp nên phải sử dụng hệ thống hấp thụ nhiều tầng, dẫn đến tiêu hao năng lượng lớn để thắng sức cản của hệ thống. Ưu điểm của phương pháp này là có khả năng thu hồi NO2 nồng độ cao để điều chế axit nitric sử dụng cho các mục đích khác nhau trong công nghiệp. 3.3.3. Phương pháp xử lý khí clo bằng sữa vôi Khí thải sau khi được làm nguội đến 700C đi vào scruber (1), tại đây các khí clo, HCl và CO2 bị sữa vôi hấp thụ và làm nguội đến 30400C trước khi thải ra môi trường bên ngoài. Dung dịch sữa vôi đã sử dụng từ scruber (1) chảy vào bể tuần hoàn (3), phần cặn lắng xuống, phần trong bên trên, một phần bơm tưới trở lại scruber, một phần đưa sang bể phân hủy (4). Dung dịch ở bể 4 được đưa sang tháp nhiệt (6) để thực hiện quá trình phân hủy hypoclorit. Sữa vôi mới với nồng độ 150g/l CaO được bổ sung định kỳ vào bể (3) để bù lại số dung dịch ra ngoài. Ưu điểm của phương pháp này là hiệu quả cao đạt 9598%, đơn giản, nguyên liệu sẵn có và rẻ tiền. Nhược điểm là sự hình thành canxi hypoclorit đòi hỏi phải xử lý trước khi thải ra hệ thống thoát nước và tiêu hao nhiều sữa vôi, nhất là khi trong khí thải có chứa CO2. Ngoài ra khí clo còn có thể xử lý bằng phương pháp axit. Hình 3.2. Sơ đồ hệ thống xử lý clo bằng sữa vôi 3.3.4. Các phương pháp xử lý ô nhiễm mùi Mùi có thể xử lý bằng quá trình hấp thụ bằng nước hoặc bằng các dung dịch như natri-cacbonnat, amoni-cacbonnat…Trong các loại thiết bị rửa khí như buồng phun rỗng, scruber có lớp đệm, scruber sủi bọt…Dùng than hoạt tính hay cá chất hấp phụ khác như silicagel, alumogel…để khử mùi là phương pháp đơn giản thuận tiện và cho hiệu quả cao. Phương pháp khử mùi bằng than hoạt tính được sử dụng rộng rãi cho khí thải trước khi xả ra ngoài khí quyển, đối với không khí ngoài trời trong các hệ thống thông gió thổi vào để cấp không khí trong sạch theo yêu cầu vệ sinh và khử mùi cho không khí tuần hoàn trong các hệ thống điều hòa không khí. Khử mùi bằng phương pháp thiêu đốt được áp dụng khi trong khí thải có chứa các chất hữu cơ có mùi vói nồng độ cao. Có thể đốt trực tiếp sử dụng khí thiên nhiên ở nhiệt độ 6000C8000C hoặc sử dụng chất xúc tác ở nhiệt độ 2500C4500C. Đối với các nguồn thải rộng như bãi chôn lấp rác thải, có thể sử dụng phương pháp thay đổi hoặc “ngụy trang” chất lượng của mùi bằng cách trộn thêm chất có mùi mạnh nhưng dễ chịu để át bớt mùi khó chịu của khí thải, với điều kiện chất hòa trộng không có phản ứng với các chất trong khí thải để tạo ra những chất mới gây phức tạp hơn cho vấn đề ô nhiễm môi trường. KẾT LUẬN Như vậy với các công nghệ xử lý nhiệt dư, bụi, hơi khí độc thì có thể giải quyết được bài toán ô nhiễm môi trường không khí trong môi trường lao động nói riêng và ô nhiễm môi trường nói chung. Khi điều kiện lao động được cải thiện, thì mức độ khắc nghiệt của điều kiện lao động cũng được giảm, người công nhân lao động được làm việc trong một môi trường không nóng, mát mẻ, ít bụi, ít hơi khí độc…nên tâm lý người lao động thoải mái, sức khỏe được đảm bảo, khả năng làm việc tốt, nâng cao năng suất lao động. Tóm lại, với các công nghệ xử lý trên vừa cải thiện điều kiện lao động, bảo đảm sức khỏe cho người công nhân lao động, đem lại hiệu quả kinh tế ẩn cho doanh nghiệp vừa bảo vệ môi trường chung- môi trường đang ngày càng bị ô nhiễm bởi các hoạt động công nghiệp và sinh hoạt của con người. Tài liệu tham khảo [1]. Đỗ Hàm- Vệ sinh lao động và bệnh nghề nghiệp- NXB Lao Động-Hà Nội- Năm 2007. [2]. Nguyễn Đình Huấn- Giáo trình Thông gió – NXB Đà Nẵng- Năm 2005. [3]. Nguyễn An Lương- Bảo Hộ Lao Động- NXB Lao Động- Năm 2006 [4]. Hồng Hải Vý- Kỹ thuật xử lý ô nhiễm môi trường lao động [5]. Tài liệu trên Internet.