Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, xã hội càng phát triển nhanh, đời sống con người ngày được mở
rộng, nhu cầu sinh họat, đi lại của con người ngày càng được phát triển. Nhưng
chính sự phát triển đó đã làm cho môi trường nói chung, môi trường không khí mà
tác nhân chính là ô nhiễm bụi đã và đang xảy ra ngày càng nghiêm trọng, mà chủ
yếu tại các đô thò lớn, dân tập trung nhiều. Ô nhiễm bụi từ các phương tiên giao
thông giao thông ngày càng phức tạp ở các nước trên thế giới cũng như tại Việt
Nam. Các nước phát triển trên thế giới đã có những biện pháp để xử lý nguồn ô
nhiễm từ bụi giao thông như: sử dụng các lọai xe hút bụi, xe phun nước trên
đường phố, tại một số nơi còn áp dụng biện pháp rửa xe ô tô tại các chốt kiểm
soát trước khi vào thành phố. Trong hòan cảnh nước ta hiện nay, tuy chính phủ đã
có nhiều biện pháp ngăn ngừa nguồn ô nhiễm bụi tại các đô thò lớn như: giảm
thiểu số lượng xe gắn máy, hạn chế cho lưu thông các lọai xe vận tải vào các giờ
cao điểm, xe chở vật liệu xây dựng phải che chắn kỹ khi chạy trên đường
Nhưng cho đến nay, ô nhiễm bụi tại các đô thò lớn vẫn diễn ra, nồng độ bụi đo
được tại các đô thò lớn như Thành phố Hồ Chí Minh vượt rất nhiều so với TCVN,
đặc biệt là tại các nút giao thông chính, là nơi mà tập trung một số lượng xe lớn,
gây ách tắc giao thông và ô nhiễm không khí, ảnh hưởng đến những người tham
gia giao thông tại những khu vực này. Trong khuôn khổ là Đồ Án tốt nghiệp,
thông qua các tài liệu trên mạng, trên báo và vận dụng các kiến thức có được
trong quá trình học tập, em xin Đánh giá hiện trạng ô nhiễm bụi giao thông tại
các nút giao thông chính trong Thành phố Hồ Chí Minh và đưa ra một số kiến
nghò nhằm mục đích giảm thiểu nguồn ô nhiễm bụi tại nút giao thông Vòng xoay
Hàng Xanh.
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
1
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
2.1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LỌAI BỤI – BỤI GIAO THÔNG
2.1.1 Khái niệm bụi:
Các phần tử chất rắn thể rời rạc (vụn) có thể được tạo ra trong các quá trình
nghiền, ngưng kết và các phản ứng hóa học khác nhau. Dưới tác dụng của các
dòng khí hoặc không khí, chúng chuyển thành trạng thái lơ lửng và trong những
điều kiện nhất đònh chúng tạo thành thứ vật chất mà người ta gọi là bụi.
Bụi là một hệ thống gồm hai pha: pha khí và pha rắn rời rạc – các hạt có
kích thước nằm trong khoảng từ kích thước nguyên tử đến kích thước nhìn thấy
được bằng mắt thường, có khả năng tồn tại ở dạng lơ lửng trong thời gian dài
ngắn khác nhau.
2.1.2 Khái niệm bụi giao thông:
2.1.2.1 Khái niệm:
Là bụi tồn tại trong quá trình lưu thông xe cộ.
2.1.2.2 Qui luật phát tán và lan truyền của bụi tại các nút giao thông
chính:
Nút giao thông đơn giản là nơi giao nhau cua cac dòng xe tham gia giao
thông. Nút giao thông có thể có 3, 4, 5 hoặc nhiều luồng xe giao thông. Lúc này
các dòng xe chuyển động khá đơn giản. Một dòng chuyển động và dòng kia dừng
lại. Theo đo đạc thực tế, chu kỳ đèn xanh đèn đỏ của thành phố Hồ Chí Minh dao
động trong khoảng từ 20 – 45 giây. Như vậy cứ một chu kỳ thì tốc độ dòng không
khí lại bò thay đổi (nếu không kể đến ảnh hưởng của vận tốc gió cũng như các
công trình xây dựng xung quanh). Như vậy các chất khí độc hại và bụi từ các ống
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
3
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
xả theo quán tính của xe sẽ bò lôi kéo và vận chuyển tiếp tục đi một quãng nữa
kể từ vạch dừng. Mặt khác, dòng xe này dừng lại thì dòng xe kia (theo phương
90
18
µ
ρ
×
××
=
dg
V
t
( m/s ) ( 2.1 )
Trong đó
p :mật độ bụi, kg/m
3
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
4
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
d : đường kính trung bình của hạt bụi,m
g :gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s
2
0
µ
: độ nhớt động học của không khí, N.s/m
2
hoặc 0,1.kg.s/m
2
Có thể tính toán hoặc tra bảng để xác đònh V
t
5
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
xuống vùng cuối hướng gió hay nói cách khác, khu dân cư cuối hướng gió sẽ là
nơi tiếp nhận toàn bộ lượng bụi và khí thải này.
2.1.2.3 Ảnh hưởng của bụi giao thông:
Chất ô nhiễm dạng hạt (bụi) do hoạt động giao thông vận tải gây ra có kích
thước lớn hơn 1
µ
m và tốc độ trầm lắng của chúng lớn hơn 4.10
-5
m/s. Thành phần
ô nhiễm này có tác hại đến môi trường về con người.
Các sol khí và bụi lơ lửng có tác dụng hấp thụ và khuyếch tán ánh sáng mặt
trời, làm giảm độ trong suốt của khí quyển, tức là làm giảm bớt tầm nhìn. So với
các vùng nông thôn, ở các vùng đô thò khi bức xạ mặt trời chiếu xuống nhỏ hơn
các vùng nông thôn 15 – 20% thì có thể là giảm ánh sáng tự nhiên 1/3 về mùa hè
và 2/3 về mùa đông, làm giảm độ nhìn thấy và giảm độ tương phản giữa vật và
nền. Với nồng độ bụi khoảng 0,1 mg/m
3
thì tầm nhìn xa chỉ còn 12km (trong khi
đó, tầm nhìn xa lớn nhất là 36km và nhỏ nhất là 6km). Làm giảm độ nhìn thấy sẽ
nguy hiểm cho các phương tiện giao thông đường bộ, đường thuỷ cũng như đường
không. Loại ô nhiễm này còn gây tác hại làm gỉ kim loại khi không khí ẩm ướt,
ăn mòn và làm bẩn nhà cửa… đặc biệt là gây tác hại đối với thiết bò và mối hàn
điện. Đặc biệt, các phần tử nhỏ bé trong môi trường do hoạt động giao thông vận
tải gây ra ở dạng các hợp chất cacbua hydro thơm là tác nhân gây bệnh ung thư
cho người như gây bệnh hen suyễn, viêm cuống phổi, bệnh khí thũng và bệnh
viêm cơ phổi.
Trong hoạt động giao thông vận tải, bụi chì là một trong những chất ô nhiễm
lớn cũng có khả năng bò cuốn đi rất xa khi điều kiện thời tiết thuận lợi. Ví dụ hiện
tượng mưa bụi trên một phạm vi rộng lớn ở phía nam nước Anh vào mùa hè năm
1968 sau đó được gội sạch nhờ có mưa là do những hạt cát kích thước ≈ 50 µm bò
gió cuốn theo từ Bắc Phi.
Những hạt bụi có tác hại nhất đối với sức khỏe con người là khi chúng có
thể thâm nhập sâu vào tận phổi trong quá trình hô hấp – tức những hạt có kích
thước δ < 10 µm. Người ta gọi cỡ bụi này là bụi hô hấp.
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
7
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
2.2 XÁC ĐỊNH KHỐI LƯNG, ĐƠN VỊ CỦA BỤI
Người ta phân biệt các loại khối lượng đơn vò của bụi như sau:
- Khối lượng đơn vò thật: khối lượng đơn vò của bụi không có lỗ hổng.
- Khối lượng đơn vò biểu kiến: khối lượng đơn vò của bụi kể cả các lỗ hổng
kín
- Khối lượng đơn vò của bụi: khối lượng đơn vò của bụi bao gồm cả lỗ hổng
kín và hở.
- Khối lượng đơn vò đổ đống: khối lượng đơn vò của bụi đổ tự do vào một
dung tích (đồ đựng) nào đó.
- Khối lượng đơn vò đổ đống có dồn lắc.
Nếu bụi thu được từ quá trình nghiền tán thì khối lượng đơn vò thật của bụi
trùng với khối lượng đơn vò của vật liệu bụi (vật liệu trước khi nghiền). Còn bụi
trong khí thải công nghiệp được hình thành từ các quá trình đốt nhiên liệu, vê
viên, sấy khô v.v… thường có những lỗ hổng kín mà hiện nay chưa có cách nào để
đuổi khí ra khỏi lỗ hổng kín đó – Đối với loại bụi này khối lượng đơn vò của nó
chính là khối lượng đơn vò biểu kiến.
Có nhiều phương pháp khác nhau để xác đònh khối lượng đơn vò của bụi; sau
đây ta nghiên cứu một số phương pháp đơn giản phổ biến nhất.
g/cm
3
hoặc kg/ m
3
( 2.3 )
Trong đó:
G = G
2
– G
1
;
G
1
– khối lượng bình trống (khô);
G
2
- khối lượng bình có chứa bụi (khô);
G
3
- khối lượng bình có bụi và chất lỏng đổ đến mức quy đònh (sau khi
đã lắc và hút chân không);
G
4
- khối lượng bình với chất lỏng đổ đến mức quy đònh (không có bụi);
ρ
n
- khối lượng đơn vò của chất lỏng.
Đối với một mẩu bụi cần tiến hành nhiều lần và lấy giá trò trung bình với
mỗi lần trong điều kiện như nhau, các kết quả không sai lệch nhau quá 3%.
V
1
=
1
1
)(
P
PPV
kq
∆
∆+
( 2.6 )
Bây giờ ta đổ vào bình V
1
một lượng bụi (chất bột) với thể tích V
0’
lúc đó
thể tích còn lại của bình sẽ là:
V
2
= V
1
- V
0’
( 2.7 )
và áp suất vẫn là áp suất khí quyển.
Tiếp theo, ta cũng giảm thể tích bình (bình đã chứa bụi với thể tích V
0
) một
đại lượng là ΔP
Từ (1), (2), (3) ta có thể rút ra được công thức xác đònh thể tích V
0
của lượng
bụi đã đổ vào bình:
V
0
=V
∆
∆+
−
∆
∆+
2
2
1
1
P
PP
P
PP
kqkq
( 2.9 )
tính khối lượng đơn vò. Có hai loại khối lượng đơn vò đổ đống: không rung lắc và
có rung lắc.
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
10
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
Khối lượng đơn vò đổ đống có rung lắc được đo bằng cách sau khi đong đầy
bụi vào bình đo, đặt bình vào máy rung với tần số 4Hz. Rung cho đến khi độ cao
của bụi trung bình đo không thay đổi và giữ nguyên độ cao ấy trong thời gian
rung 2 phút tiếp theo. Biết thể tích của bụi trong bình đo và trọng lượng của nó
đã được cân từ trước, ta tính được khối lượng đơn vò đổ đống có rung lắc.
2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỂ XÁC ĐỊNH ĐỘ PHÂN CẤP CỢ HẠT BỤI
- Phương pháp dựa trên kích thước hình học của hạt bụi:
Có thể đếm số lượng và xác đònh kích thước hạt trên kính hiển vi bằng cách
pha loãng bụi trong chất lỏng rồi lấy một số giọt trải trên bản kính có kẽ lưới kích
thước 1; 2; 3 v.v… µm để soi.
Mặc dù trên kính hiển vi mắt thường có thể nhìn thấy được kích thước hạt
0,14 µm nhưng giới hạn quy đònh của phương pháp này là dùng để phân cấp cỡ
hạt từ 1 µm trở lên. Mặt khác, cần lưu ý rằng các hạt bụi trên bản kính thường
nằm ở tư thế ổn đònh nhất, do đó kích thước đo được là kích thước lớn nhất của
chúng.
- Phương pháp va đập quán tính:
Khi đặt một tấm chắn trước một luồng khí mang bụi thổi ra từ vòi thổi với
vận tốc khác nhau thì bụi sẽ đọng lại trên tấm bản do va đập quán tính. Vận tốc
luồng khí càng lớn thì hạt bụi bò giữ lại trên tấm bản có kích thước càng nhỏ. Dựa
trên nguyên lý này người ta chế tạo ra thiết bò phân cấp hạt kiểu va đập quán tính
nhiều tầng, các tầng lần lượt có đường kính vòi phun thu hẹp dần từ trên xuống
dưới. Máy va đập quán tính 4 ÷ 6 tầng có thể sử dụng để phân cấp cỡ hạt đối với
bụi có kích thước hạt từ 0,5 ÷ 15 µm.
buồng lắng.
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
12
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
2.4.1.2 Lý thuyết tính toán thiết kế buồng lắng bụi:
Một số quy đònh và giả thiết:
- Buồng lắng có cấu tạo hình hộp nằm ngang chiều dài l, chiều cao H và
bề rộng B.
- Vận tốc dòng khí mang bụi trên toàn bộ tiết diện ngang của buồng lắng
là đều đặn, nói một cách khác – trường vận tốc của dòng khí trong buồng lắng
bụi là không đổi.
- Hạt bụi chuyển động ngang theo dòng khí có vận tốc bằng vận tốc dòng
khí.
- Hạt bụi rơi dưới tác dụng của trọng lực theo phương thẳng đứng khi chạm
được đáy trước điểm N của buồng lắng coi như bò giữ lại trong buồng lắng.
Nếu L là lưu lượng của dòng khí – m
3
/s thì vận tốc chuyển động ngang u của
hạt bụi sẽ được xác đònh theo công thức sau:
u =
BH
L
, m/s ( 2.12 )
Thời gian lưu lại của dòng khí (cũng tức là bụi)trong buồng lắng:
L
V
H = v
TB
T ( 2.14 )
Từ lý thuyết trên về sức cản của môi chất đối với hạt bụi chuyển động ta có
thể phân biệt các trường hợp sau đây:
1/ Đối với hạt bụi có kích thước bé thì thời gian kể từ lúc bắt đầu rơi đến
lúc hạt bụi đạt được vận tốc giới hạn v
gh
rất ngắn so với thời gian lưu T, lúc đó ta
có thể nhận:
v
TB
= v
gh
( 2.15 )
2/ Đối với hạt bụi có kích thước lớn hơn thì sau một quãng thời gian không
phải là quá ngắn so với T hạt bụi mới đạt được vận tốc rơi giới hạn v
gh
. Lúc đó
quãng đường mà hạt bụi rơi cần được phân thành hai đoạn:
- Đoạn đầu là đoạn mà hạt bụi rơi có gia tốc cho đến lúc vận tốc rơi đạt
khỏang 99% v
gh
;
- Đoạn tiếp theo là đoạn mà hạt bụi rơi với vận tốc v
gh
= const cho đến cuối
thời gian lưu T .
3/ Nếu trong khoảng thời gian lưu T của dòng khí trong buồng lắng mà
những hạt bụi lớn chưa kòp đạt vận tốc giới hạn v
==
( 2.16 )
Thời gian lưu của dòng khí trong buồng lắng:
L
lBH
u
l
==
2
τ
( 2.17 )
Điều kiện để toàn bộ số hạt có kích thước lớn hơn hoặc bằng δ
0
rơi xuống
đáy là. Từ đó ta xác đònh được đường kính bé nhất của hạt bụi hoặc còn gọi là
đường kính giới hạn mà buồng lắng có thể giữ lại được toàn bộ như sau:
δ
0
= δ
min
=
gBl
L
gl
uH
bb
)(
18
)(
h
không đổi và giảm chiều cao H của buồng lắng với điều kiện
đảm bảo năng suất lọc tức lưu lượng khí cần lọc không thay đổi.
Ta có thể thực hiện được vấn đề nêu ra theo cách thứ hai.
Từ công thức
2
18
1
δ
µ
ρ
L
lBH
g
h
b
=
ta thấy nếu buồng lắng được chia thành
nhiều tầng đều nhau thì chiều cao H
i
của mỗi tầng và lưu lượng đi qua L
i
đều
giảm xuống theo một tỷ lệ như nhau – có bao nhiêu tầng thì chiều cao và lưu
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
15
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
lượng đi qua từng tầng giảm xuống bấy nhiêu lần so với chiều cao và lưu lượng
r
1
– bán kính lõi hình trụ, m;
r
2
– bán kính ống bao hình trụ bên ngoài (vỏ thiết bò), m ;
l – chiều dài làm việc của thiết bò, m.
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
16
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
Ta gọi L là lưu lượng thể tích của dòng không khí mang bụi đi vào thiết bò
lọc, m
3
/s và µ là hệ số nhớt động lực của không khí ở nhiệt độ t và áp suất khí
quyển.
Dòng không khí đi vào thiết bò nhờ cánh hướng dòng nên có chuyển động
quay với vận tốc quay là n vòng/s.
Ta xét một hạt bụi đường kính δ nằm ở vò trí P trên mặt cắt đầu tiên của
thiết bò, tức là nằm trên trục y của hệ trục xOy với toạ độ là P(o,y).
2.4.2.2 Thiết bò lọc ly tâm kiểu đứng
2.4.2.2.1 Nguyên lý làm việc:
Không khí mang bụi đi vào thiết bò theo ống nối theo phương tiếp tuyến với
thân hình trụ đứng. Phần dưới của thân hình trụ có phễu và dưới cùng là ống xả
bụi. Bên trong thân hình trụ có ống thoát khí sạch lắp cùng trục đứng với thân
hình trụ.
Nhờ ống dẫn lắp theo phương tiếp tuyến, không khí sẽ có chuyển động xoáy
ốc bên trong thân hình trụ của xiclon và khi chạm vào ống đáy hình phễu, dòng
không khí bò dội ngược trở lên nhưng vẫn giữ được chuyển động xoáy ốc để rồi
1
,r
2
).
Tóm lại, sơ đồ tính toán cũng như các thành phần vận tốc chuyển động trong
xiclon hoàn toàn giống như trường hợp thiết bò lọc ly tâm nằm ngang và do đó
mọi công thức đã rút ra được đối với thiết bò lọc ly tâm nằm ngang đều áp dụng
được cho thiết bò ly tâm kiểu đứng – xiclon.
Điều khác biệt cần lưu ý ở đây là trong các công thức tính tóan đối với thiết
bò lọc bụi ly tâm kiểu ngang thay vì cho chiều dài l thì trong công thức tính toán
đốivới thiết bò lọc bụi ly tâm nằm ngang ta dùng chiều cao làm việc H
p
của
xiclon:
Trong đó:
H – là chiều cao thân hình trụ của xiclon, m;
a – chiều cao ống dẫn vào, m.
Ngoài ra, ở trường hợp thiết bò lọc ly tâm nằm ngang số vòng quay n của
dòng không khí trong thiết bò là do cánh hướng dòng xoắn ốc ở miệng vào tạo ra,
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
18
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
còn ở đây – số vòng quay n của dòng không khí trong thân xiclon là phụ thuộc
vào vận tốc ban đầu v
E
của dòng không khí ở ống dẫn vào tại tiết diện a
×
b’:
2
)/2 ( 2.22 )
Từ đó ta có:
n =
)(
)17,0(
2
210
rr
v
r
v
E
TB
T
+
÷
=
ππ
, vg/s ( 2.23 )
Thiết bò lọc bụi ly tâm kiểu đứng – xiclon có cấu tạo rất đa dạng, tuỳ theo
hãng sản xuất mà kích thước tương đối của chúng rất khác nhau. Mặt khác, nhiều
tác giả khác nhau mặc dù cùng dựa trên nguyên lý chung giống nhau nhưng dưa
ra các sơ đồ tính toán cũng như cách tiếp cận vấn đề không hoàn toàn giống nhau,
do đó có rất nhiều dạng công thức khác nhau để xác đònh đường kính giới hạn δ
0
của hạt bụi mà với đường kính ấy chúng bò giữ lại toàn bộ trong xiclon.
2.4.3 LƯỚI LỌC BỤI
2.4.3.1 Cơ cấu quá trình lọc bụi trong lưới lọc
Các đặc tính quan trọng nhất của lưới lọc bụi là: hiệu quả lọc, sức cản khí
đầu thường rất ngắn ngủi.
Lý thuyết về lưới lọc bụi đã được xây dựng khá đầy đủ với lưới lọc có cấu
tạo từ các sợi sắp xếp một cách ít nhiều có quy luật, trật tự nhất đònh.
Quá trình lọc bụi bằng các loại vật liệu lọc như vải, sợi xoắn rối, cactông
làm bằng hỗn hợp sợi xenlulozơ-amiăng gồm các sợi có đường kính khác nhau,
v.v… cho đến nay vẫn chưa có nghiên cứu nào bằng mô hình toán học chặt chẽ.
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
20
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
Do đó đối với những lưới lọc loại này chỉ có thể áp dụng những khái niệm đònh
tính mà thôi.
Cần quan niệm rằng quá trình xảy ra trong lưới lọc bụi không giống như quá
trình rây. Nếu rây chỉ giữ bên trên rây các hạt có kích thước lớn hơn mắt rây thì
trong lưới lọc những hạt bụi có kích thước bé hơn nhiều lần so với khoảng cách
giữa các sợi vẫn có khả năng bò giữ lại.
Nếu lưới lọc bụi cũng giống như rây, có nghóa là khoảng cách giữa các sợi
trong lưới phải nhỏ hơn kích thước của hạt bụi cần lọc thì lúc đó sức cản khí động
của lưới lọc sẽ rất lớn và tăng lên rất nhanh do bụi lấp kín các lỗ rỗng của lưới.
Thực tế cho thấy rằng đối với lưới lọc thì các hạt bụi cỡ đường kính từ 0,1 ÷
0,5 µm lọt qua lưới nhiều nhất, còn các hạt có kích thước lớn hơn hoặc nhỏ hơn lại
bò giữ lại. Từ đó ta thấy rằng quá trình giữ bụi của lưới lọc làm bằng sợi sắp xếp
tương đối có trật tự xảy ra do những hiện tượng phức tạp hơn nhiều so với quá
trình rây.
Quá trình giữ bụi trong lưới lọc diễn ra trên cơ sở những hiện tượng sau đây:
khi dòng khí mang bụi đi qua lưới lọc, các hạt bụi tiếp cận với các sợi của vật liệu
lọc và tại đó xảy ra các tác động tương hỗ giữa hạt bụi và vật liệu lọc. Các tác
động tương hỗ này phụ thuộc vào kích thước tương đối và vận tốc của hạt, loại
vật liệu lọc cũng như sự có mặt của các lực tỉnh điện, lực trọng trường hoặc lực
cho mặt cắt của cánh máy bay bò biến dạng và có thể gây ra sự cố; hạt mưa rơi
xuống càng gần mặt đất càng to ra, v.v… Tất cả hiện tượng trên đều có thể xem
xét như những tác động va đập quán tính, thu bắt do tiếp xúc của những hạt hình
cầu bé nhỏ khi gặp những chướng ngại dạng hình trụ hoặc hình cầu trên đường
chuyển động của chúng.
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
22
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
2.4.3.2 Thu giữ bụi trong lưới lọc thực tế và các yếu tố ảnh hưởng đến
hiệu quả lọc
2.4.3.2.1 Hiệu quả lọc của lưới lọc thực tế:
Để tính toán hiệu quả lọc (thu giữ bụi) của lưới lọc thực tế khi có hai tác
động tương hỗ: tiếp xúc và khuếch tán, Langmuir I đã tìm ra công thức sau đây:
lgK = -0,43
v
pDx
do
KT
πµ
ξη
∆
−=
+
2
0
2
215,0
( 2.24 )
tính
'
0
η
của sợi hình trụ trong lưới lọc thực tế:
[ ]
)179,1016,0()/2(0263,0)/2)(4,025,0(
22''
0
αϕϕηη
−+×+−+++==
++
PePeRR
KTQ
(2.26)
Điều cần chú ý là khi tính toán hiệu quả của lưới lọc theo công thức trên
nếu hệ số lèn chặt
α
< 0,02 – đường kính sợi vật liệu lọc cần được đo trên thực
tế bằng kính hiển vi; còn nếu
α
> 0,02 – đường kính tương đương của sợi lưới lọc
có thể được xác đònh theo trò số tổn thất áp suất đo được của lưới lọc ΔP
do
theo
công thức thực nghiệm sau đây:
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
23
được tính toán đối với cỡ bụi có hệ số lọt lưới cực đại, lúc đó lưới lọc sẽ đảm bảo
được hiệu quả lọc cao đối với các cỡ bụi khác.
2/ nh hưởng của vận tốc khí đi qua lưới lọc (vận tốc lọc):
Vận tốc lọc có ảnh hưởng trái ngược nhau đối với quá trình thu giữ bụi do
khuếch tán và do va đập quán tính. Từ đường cong hiệu quả tổng cộng trên biểu
đồ cho ta thấy có một số trò số vận tốc giới hạn mà tại đó hệ số lọt lưới là cực đại.
3/ nh hưởng của đường kính sợi vật liệu lọc
Đường kính của sợi vật liệu lọc cũng có ảnh hưởng quyết đònh đối với quá
trình thu giữ bụi do tất cả các tác động gây ra. Ví dụ, hệ số lọt lưới đối với bụi có
δ = 0,65µm qua lưới lọc đối với bụi có cỡ sợi D = 1µm nhỏ hơn 2000 lần so với
lưới lọc có cỡ sợi D = 50 µm. Vì vậy để chế tạo lưới lọc có hiệu quả cao người ta
cố gắng sử dụng loại vật liệu sợi nhỏ nhất có thể có với độ bền cho phép.
4/ nh hưởng của độ lèn chặt (độ rỗng) của lưới lọc
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
24
Đồ án Tốt Nghiệp – Khóa 2002 GVHD: Nguyễn Chí Tài
Khoa: Môi Trường và CN Sinh Học SVTH: Đinh Thò Phương Thanh
Khi độ lèn chặt của vật liệu sợi trong lưới lọc tăng thì hiệu quả thu giữ bụi
do các tác động va đập quán tính và va chạm tiếp xúc tăng cao đáng kể, trong khi
đó hiệu quả do khuếch tán không thay đổi mấy.
Nhìn chung từ những phương trình xác đònh hiệu quả thu giữ bụi của lưới lọc
đã nêu ra trước đây, khi độ lèn chặt tăng cao (tức độ rỗng xốp giảm)thì hệ số lọt
lưới không ngừng giảm nhỏ. Điều đó giải thích được ở chỗ là khi độ lèn chặt tăng
thì khoảng cách giữa các sợi trong lưới lọc giảm và các đường dòng ứng với vận
tốc nhất đònh sẽ đi sát hơn với bề mặt của sợi.
Đối với lưới lọc làm bằng sợi thuỷ tinh đường kính D = 2,5 µm khi vận tốc
khí v< 0,47 m/s, đường kính hạt bụi 0,15 ÷ 0,72 µm, độ lèn chặt
α
≤ 0,1 thì quan
TT
( 2.30 )
- Đối với tác động khuếch tán:
)41(
'
αηη
−=
KK
( 2.31 )
2.4.3.2.3 Các dạng khác nhau của lưới lọc bụi:
Lưới lọc bụi được phân thành 3 cấp sau đây.
Tuỳ theo yêu cầu về chất lượng môi trường và phụ thuộc vào cỡ hạt cũng
như nồng độ bụi ban đầu trong khí cần lọc mà ta chọn loại cấp lưới lọc thích hợp.
Tên đề tài:” Hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nút giao thông chính trong Tp.HCM
- Đề xuất biện pháp giảm thiểu bụi tại nút giao thông vòng xoay Hàng Xanh “
25
Copyright: Tài liệu đại học ©