Giáo trình Vệ sinh không khí

ịa bàn nghiên cứu từ những nguồn xa xôi. Mẫu cần lấy trong môi trường không khí rất đa dạng. Thường được xếp vào mấy nhóm yếu tố chính sau: 1. Nhóm bụi: Bụi hỗn hợp, bụi silic, bụi bông, bụi amiăng ... 2. Nhóm vật lý: Nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ chuyển động không khí/gió, cường độ bức xạ nhiệt, bức xạ điện từ, bức xạ iôn hóa, cường độ âm thanh/ tiếng ồn, biên độ rung động... 3. Nhóm hóa học: Các hơi và khí vô cơ và hữu cơ như hợp chất lưu huỳnh, ni tơ, cac bon clo, dung môi hữu cơ ... 4. Nhóm sinh học: các vi khuẩn, nấm ... + Bao nhiêu mẫu cần lấy - Khi cân nhắc số vị trí có tiếp xúc hay nơi thu nhận và những chất gây ô nhiễm thì có thể định ra bao nhiêu mẫu cần thiết để đo những tác hại khác nhau do tiếp xúc. + Mẫu sẽ được lấy và phân tích thế nào - Sau khi xác định được tác hại hay chất gây ô nhiễm, phương pháp lấy mẫu và phân tích nào có sẵn và đã chuẩn hóa là tốt nhất. Phương pháp nào sẽ cho những dữ liệu có giá trị nhất thì áp dụng. + Người nào cần chọn lấy mẫu. Trong môi trường lao động, mẫu cần lấy còn có mẫu cá nhân. Ví dụ, mẫu bụi hô hấp. Để đo lường tiếp xúc, cần chọn một số người để lấy mẫu cá nhân tùy theo công việc, vị trí lao động mà họ có tiếp xúc. 2.2. Các phương pháp lấy mẫu Ở nước ta, phương pháp lấy mẫu và phân tích cho nhiều chất liệu nói chung và cho chất gây ô nhiễm nói riêng đã công bố trong những tài liệu như TCVN, qui chuẩn quốc gia từ nguồn của Tổng cục tiêu chuẩn đo lường và thường qui từ nguồn Viện Y học lao động và Vệ sinh môi trường. Nếu không có hướng dẫn theo qui định (nghĩa là các tiêu 8 chuẩn) thì có thể tham khảo các tiêu chuẩn quốc tế để áp dụng. Những tiêu chuẩn quốc tế phải có độ chính xác tương đương hoặc cao hơn so với phương pháp trong nước. Như vậy mới có thể được bên yêu cầu đo lường chấp nhận kết quả. Để tiến hành lấy mẫu, cần quan tâm những khía cạnh sau:  Lựa chọn phương pháp;  Đọc tài liệu hướng dẫn;  Lựa chọn và sử dụng thiết bị, hóa chất lấy mẫu;  Áp dụng kỹ thuật lấy mẫu  Bảo quản và vận chuyển. + Lựa chọn phương pháp lấy mẫu: Phụ thuộc nhiều yếu tố, ví dụ:  Loại chất ô nhiễm. Ví dụ, bụi, hóa chất...  Trung bình thời gian và tiêu chuẩn cho phép;  Nồng độ hay mức độ ô nhiễm ước đoán, ví dụ nồng độ cao hay thấp  Nguồn hiện có;  Nhân lực thực hiện (số người, khả năng chuyên môn, đã qua đào tạo hay chưa ...);  Sự có mặt của những chất khác gây nhiễu (ví dụ trong không khí ô nhiễm SO2 có cả NO2, CO2...) + Tài liệu hướng dẫn: Tài liệu hướng dẫn cung cấp kỹ thuật như một cơ chế hoàn hảo để tiến hành đo lường hay quan trắc, trong đó có qui cách cụ thể và chi tiết về lấy mẫu từng chất. Ví dụ, bụi, SO2, NO2, đơn chất hay hợp chất thể khí... Một số hướng dẫn lẫy mẫu bụi và khí bên trong và bên ngoài ống khói (cho cả môi trường xung quanh và môi trường lao động) được giới thiệu tóm tắt trong phụ lục của bài. + Thiết bị, hóa chất lấy mẫu: Thiết bị lẫy mẫu bao gồm cả dụng cụ và máy móc có thể có nhiều cỡ khác nhau. Ví dụ, máy lấy mẫu thể tích lớn (high volume sampler) và máy lấy mẫu thể tích nhỏ (low volume sampler), ống nghiệm cũng có nhiều cỡ dung tích khác nhau. Các thiết bị lấy mẫu không khí phổ biến là bình hấp thụ, ống hấp phụ, xyranh, túi hoặc chai đựng mẫu khí chuyên dụng, bơm khí, ống dẫn khí v.v... Chọn thiết bị và hóa chất tùy theo phương pháp lấy mẫu và phân tích. Ở nước ta, các tài liệu hướng dẫn lấy mẫu không khí đã có như thường qui kỹ thuật, TCVN. Các kỹ thuật cần được chuẩn hóa để thống nhất áp dụng trong cả nước, trong đó có các phòng thí nghiệm y học lao động, vệ sinh môi trường tuyến tỉnh, thành và ngành. + Bảo quản và vận chuyển: Bảo quản và vận chuyển (nếu cần phân tích ở labo) với từng loại mẫu đều có hướng dẫn kỹ thuật, cần phải tuân thủ để mẫu không bị hư hỏng và thất thoát. Có những mẫu thu được có khối lượng lớn và cần vận chuyển đến phòng xét nghiệm. Với những đo 9 lường tiếp xúc do lao động, để tránh nhiễm bẩn mẫu cá nhân, mẫu cồng kềnh cần được tách riêng khỏi mẫu cá nhân. Khi đóng gói và vận chuyển, cần để vào thùng chứa riêng biệt. + Kỹ thuật lấy mẫu: Có thể chia kỹ thuật lấy mẫu thành hai cặp như sau:  Lấy mẫu cố định và lấy mẫu di động;  Lấy mẫu liên tục và lấy mẫu kết hợp. Các kỹ thuật này được trình bày trong khung dưới đây để chúng ta dễ đối chiếu và so sánh. Kỹ thuật lấy mẫu cố định và lấy mẫu di động: - Đặc điểm: + Lấy mẫu cố định thường áp dụng cho những trạm quan trắc tại nhiều vị trí đã định và thực hiện đồng thời trong suốt quá trình nghiên cứu. Các trạm lấy mẫu đặt cố định vĩnh viễn hoặc ít nhất cũng trong một thời gian dài. Lấy mẫu di động cũng là lấy mẫu cho cả mạng lưới quan trắc giống như lấy mẫu cố định nhưng các phương tiện lấy mẫu được sử dụng lần lượt/ quay vòng theo lịch trong số địa điểm đã chọn để lấy mẫu. Lấy mẫu hay quan trắc bằng cách này không thể làm cùng một lúc ở tất cả các vị trí. Phương tiện lấy mẫu cần phải di chuyển bằng xe cộ. - Ưu điểm của kỹ thuật + Lấy mẫu cố định áp dụng cho một mạng lưới quan trắc của khu vực, việc đo lường thực hiện cùng một lúc tại tất cả các vị trí, thông tin được cung cấp trực tiếp và có thể so sánh với nhau. Điều đó rất quan trọng để xác định mối liên quan của các nguồn ô nhiễm đến chất lượng không khí của địa phương và để vạch ra vùng phát tán chất gây ô nhiễm trong khu vực. Lấy mẫu di động có thể đo lường chất lượng không khí ở rất nhiều nơi, so với lấy mẫu cố định thì chương trình này linh hoạt hơn. Lấy mẫu di động còn có thể cung cấp dữ liệu địa lý tốt hơn nếu chương trình đủ lâu để tạo ra bộ số liệu có giá trị. Kỹ thuật lấy mẫu liên tục và lấy mẫu kết hợp Lấy mẫu liên tục được tiến hành theo cách người lấy mẫu và người phân Lấy mẫu kết hợp được làm theo cách từng mẫu được lấy trong khoảng thời gian cụ thể. 10 tích cùng thao tác. Nồng độ chất gây ô nhiễm hiện số ngay trên đồng hồ đo và được ghi chép liên tục vào biểu đồ, băng từ, hay đĩa. Sau đó gửi mẫu đến phòng phân tích. Kết quả là nồng độ đã chỉnh chỉ cho giá trị trung bình trong suốt quãng thời gian lấy mẫu. Kỹ thuật này hiện nay đã trở thành lỗi thời và ngày càng ít áp dụng trong quan trắc môi trường không khí, thay vào đó là kỹ thuật lấy mẫu liên tục. Ví dụ: Phương pháp và dụng cụ lấy mẫu bụi lơ lửng PM10 Hình 2.1 là sơ đồ mô tả hoạt động của phương tiện lấy mẫu bụi hai giai đoạn để có thể thu được mẫu bụi lơ lửng trong dải kích thước nhỏ (PM10), có thể coi là bụi hô hấp. Phương tiện lấy mẫu là một bình thu bụi. Trong bình có lắp đặt một lưới lọc (2), một bơm hút (3), nhiều ống bố trí các lỗ nhỏ ở thành ống (5), một đĩa chứa bụi cần thu (6), nhiều ống tuy e (7) để tăng gia tốc của hạt. Mẫu được lấy như sau: Do cấu tạo của bình và sức hút của quạt lắp trong bình, không khí chứa bụi chui vào bình qua khe hở. Bụi và không khí chui qua các ống có lỗ và các ống tuy e, có cấu tạo làm lệch hướng và các hạt bụi lớn sẽ bị chặn lại do lực va đập. Đó là giai đoạn tách bụi đợt 1 giành cho bụi to. Sau đó bụi to lại được tách đợt 2. Bụi còn lại ở dạng sol khí được hút qua lưới lọc thường có đường kính lưới từ 20 đến 30 cm. Đó là mẫu bụi nhỏ cần lấy. 11 2.3. Thực hành lấy mẫu không khí 2.3.1. Mục tiêu: 1) Nêu tóm tắt nguyên tắc của kỹ thuật đo lường từng loại mẫu, các bước chuẩn bị và tiến hành lấy mẫu bụi và khí tại phòng thí nghiệm và tại hiện trường theo đúng thường qui kỹ thuật. 2) Thực hiện được các thao tác cần thiết của kỹ thuật lấy mẫu và thu được một mẫu không khí để xác định nồng độ SO2 trong môi trường và một mẫu bụi hô hấp tại nơi làm việc. 2.3.2. Nhiệm vụ: Sinh viên tập lấy mẫu bụi và mẫu khí trong thời gian 6 tiết tại hiện trường dưới sự hướng dẫn của giảng viên dạy thực hành . 2.3.3. Hoạt động:  Đọc tài liệu hướng dẫn thực hành.  Nghe giảng lý thuyết về lấy mẫu không khí.  Quan sát làm quen với các phương tiện và điều kiện lẫy mẫu không khí.  Lấy một mẫu bụi và một mẫu không khí để xác định nồng độ SO2  Thảo luận trong nhóm và thảo luận với hướng dẫn viên tiếp thu nhận xét, góp ý để rút kinh nghiệm. 3.Giới thiệu một số kỹ thuật đo lường Đường khí vào Đường khí vào 1. Nắp che 7. Ống tuy e 3 Bơm hút TÁCH MẪU GIAI ĐOẠN 2 4. Vỏ bình 6. Đĩa chứa bụi to 5. Ống có lỗ dẫn khí Đường khí ra 2. Lưới lọc bụi TÁCH MẪU GIAI ĐOẠN 1 Hình 2.1. Sơ đồ mô tả phương pháp lẫy mẫu bụi hai giai đoạn 12 Các mẫu không khí có thể chứa chất gây ô nhiễm dạng hạt hay khí. Nếu không cần đo bằng máy hiện số, chúng sẽ được lưu giữ trong dụng cụ chứa để chuyển đến nơi phân tích. Nhiều nơi do có mạng lưới và phương tiện quan trắc hiện đại, mẫu được chuyển đến xe chuyên dùng có bố trí như một phòng thí nghiệm di động. Ở đó, mẫu được xử lý thêm để chuẩn bị phân tích. Để đo lường các chỉ đặc trưng cho chất lượng không khí cũng như đo lường chất gây ô nhiễm không khí, mẫu cần trải qua quá trình phân tích. Hầu hết kỹ thuật phân tích cho từng chất là những qui trình đã được chuẩn hóa và cần áp dụng từ một đến vài phương pháp phân tích. Có thể kể tên các phương pháp phân tích như sau: 1. Phân tích trọng lượng (Gravimetric): 2. Phân tích thể tích (Volumetric) 3. Soi bằng kính hiển vi (Microscopy) 4. Phân tích bằng các thiết bị hóa phân tích (Instrumental). Ví dụ: a. Các phương pháp trắc quang (Spectrophotometric). Một số phương pháp thuộc loại này là i) Đo phổ tia cực tím (Ultraviolet), ii. So màu/ Visible (Colorimetry); iii.Đo phổ hồng ngoại ( Infra-red) b. Các phương pháp dùng điện (Electrical): Ví dụ i) Đo độ dẫn điện Conduc- tometric), ii. Đo điện tích/ cu lông (Coulometric); iii. Đo chuẩn độ (Titrimetric) c. Đo phổ phát tán (Emission Spectroscopy) d. Đo phổ khối (Mass Spectroscopy) e. Sắc ký (Chromatography) Những kỹ thuật trên đã được đào tạo rất kỹ ở môn học hóa phân tích và được đưa vào áp dụng trong đo lường chất lượng môi trường như không khí, nước và đất. Một số ví dụ phương pháp phân tích để xác định nồng độ của một số chất: Bảng 2.1. Chỉ số đo lường và phương pháp phân tích cho từng chất gây ô nhiễm không khí Tên chất Tên chỉ số đo lường Phương pháp phân tích Bụi Nồng độ khối lượng Phân tích trọng lượng Kích thước hạt Kính hiển vi CO, CO2, NO2 Nồng độ thể tích Phân tich thể tích Ô zôn O3 Nồng độ khối lượng Trắc quang CO Nồng độ cacbon monoxit trong không khí xung Đo phổ hồng ngoại không phân tán Benzen Nồng độ khối lượng Đo phổ khối (MS) hoặc sắc ký khí (GC) Toluen Nồng độ khối lượng Hấp phụ phân tử C và GC/MC Mercaptan (SH) Nồng độ khối lượng So màu 13 Chất hữu cơ bay hơi Nồng độ khối lượng Săc ký khí Crôm Nồng độ khối lượng Quang phổ hấp phụ Dioxit Sunfua SO2 Nồng độ trong không khí xung quanh. Huỳnh quang cực tím Như đã trình bày ở trên, rất nhiều chất ở dạng bụi và khí đều đã có hướng dẫn kỹ thuật lấy và phân tích mẫu. Ở nước ta, một số chất đã có qui định do Nhà nước ban hành. Những qui định đó được xây dựng bởi các cơ quan quản lý về môi trường và sức khỏe như Bộ tài nguyên môi trường và Bộ Y tế. Danh mục một số tiêu chuẩn quốc gia xác định nồng độ phát thải ô nhiễm để làm ví dụ kỹ thuật lấy mẫu:  TCVN 7172:2002. ISO 11564:1998. Sự phát thải nguồn tĩnh - Xác định nồng độ khối lượng nitơ oxit - Phương pháp trắc quang dùng naphtyletylendiamin.  TCVN 7171:2002. ISO 13964:1998. Chất lượng không khí - Xác định ôzôn trong không khí xung quanh - Phương pháp trắc quang tia cực tím.  TCVN 6991:2001. Chất lượng không khí - Khí thải công nghiệp - Tiêu chuẩn thải theo thải lượng của các chất vô cơ trong khu công nghiệp 2001 TCVN 6863: 2001 Xác định khối lượng theo thể tích hạt.  TCVN 6753:2000 ISO 7708:1995 Chất lượng không khí - Định nghĩa về phân chia kích thước bụi hạt để lấy mẫu liên quan tới sức khoẻ.  TCVN 6752:2000 ISO 8756:1994 Chất lượng không khí - Xử lý các dữ liệu về nhiệt độ, áp suất và độ ẩm.  TCVN 6751:2000 ISO 9169:1994 Chất lượng không khí - Xác định đặc tính tính năng của phương pháp đo  TCVN 6750:2000 Sự phát thải của nguồn tĩnh - Xác định nồng độ khối lượng của lưu huỳnh dioxit - Phương pháp sắc ký ion - Stationary .  TCVN 6504:1999 Chất lượng không khí – xác định nồng độ số sợi vô cơ trong không khí bằng kính hiển vi quang học phản pha – Phương pháp lọc màng.  TCVN 6502:1999 Không khí xung quanh - Xác định sợi amiăng - Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền dẫn trực tiếp .  TCVN 6501:1999 Sự phát thải của nguồn tĩnh - Xác định nồng độ khối lượng của các oxit nitơ - Đặc tính của các hệ thống đo tự động .  TCVN 6500 :1999 Những đặc tính và khái niệm liên quan đến các phương pháp đo chất lượng không khí.  TCVN 6192 : 1996 Phát thải của nguồn tĩnh. Lấy mẩu để xác định tự động nồng độ khí.  TCVN 6157:1996 Không khí xung quanh - Xác định nồng độ khối lượng ozon - Phương pháp phát quang hoá học. 14  TCVN 6152:1996 Không khí xung quanh - Xác định hàm lượng chì bụi của sol khí thu được trên cái lọc - Phương pháp trắc phổ hấp thụ nguyên tử .  TCVN 6138:1996 Không khí xung quanh - Xác định nồng độ khối lượng của các nitơ oxit - Phương pháp phát quang hoá học.  TCVN 6137:1996 ISO 6768:1985 Không khí xung quanh - Xác định nồng độ khối lượng của nitơ dioxit - Phương pháp Griss - Saltzman cải biên.  TCVN 5978-1995 Xác định nồng độ khối lượng của lưu huỳnh dioxit, phương pháp thorin.  TCVN 5978:1995 ISO 4221 Chất lượng không khí - Xác định nồng độ khối lượng của SO2 trong không khí xung quanh - Phương pháp so màu dùng Thorin.  TCVN 5977:1995 ISO 9096:1992 Sự phát thải của nguồn tĩnh - Xác định nồng độ khối lượng và lưu lượng bụi trong các ống dẫn khí - Phương pháp khối lượng thủ công.  TCVN 5974:1995 ISO 9835:1993 Không khí xung quanh - Xác định chỉ số khói đen - Airbient.  TCVN 5973:1995 ISO 9359:1989 Chất lượng không khí - Phương pháp lẫy mẫu phân tầng để đánh giá chất lượng không khí xung quanh.  TCVN 5972:1995 ISO 8186:1989 Không khí xung quanh - Xác định nồng độ khối lượng cacbon monoxit (CO) - Phương pháp sắc ký .  TCVN 5971:1995 Không khí xung quanh - Xác định nồng độ khối lượng của lưu huỳnh dioxit - Phương pháp tetracloromercurat (TCM)/pararosanilin.  TCVN 5970:1995 ISO/TR 4227:1989 Lập kế hoạch giám sát chất lượng không khí xung quanh.  TCVN 5969:1995 ISO 4220:1983 Chất lượng không khí - Xác định chỉ số ô nhiễm không khí bởi các khí axit - Phương pháp chuẩn độ phát hiện điểm cuối với các chất chỉ thị màu hoặc bằng đo điện thế.  TCVN 5968:1995 ISO 4219:1979 Chất lượng không khí - Xác định các hợp chất khí của lưu huỳnh trong không khí xung quanh - thiết bị lấy mẫu.  TCVN 5940:1995 Chất lượng không khí - Tiêu chuẩn khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất hữu cơ.  TCVN 5939:1995 Chất lượng không khí - Tiêu chuẩn khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ.  TCVN 5498:1995 Chất lượng không khí - Phương pháp khối lượng xác định bụi lắng .  TCVN 5293:1995 Chất lượng không khí - Phương pháp indophenol - Xác định hàm lượng amoniac .  TCVN 4877:1989. Không khí vùng làm việc, phương pháp xác định Clo. Nguồn © Trần Minh Hải. An toàn Môi trường: 15 4. Kỹ thuật xử lý ô nhiễm không khí Khi mức độ ô nhiễm tại một khu vực nào đó vượt quá giới hạn tối đa cho phép hay nồng độ của một hay nhiều chất gây ô nhiễm vượt quá tiêu chuẩn chất lượng không khí thì cần phải can thiệp để giảm bớt sự ô nhiễm đó. Một trong những giải pháp kỹ thuật là xử lý ô nhiễm không khí hay còn gọi là xử lý khí thải. Kỹ thuật này được áp dụng với những nguồn và những khu vực có phát thải chất gây ô nhiễm với liều lượng đáng kể trong không khí. Về nguyên lý, xử lý khí thải là cách loại bỏ chất gây ô nhiễm không khí ra khỏi khí thải phát sinh từ nguồn rồi mới thải ra môi trường không khí. Có rất nhiều phương pháp làm sạch khí thải, phương pháp được lựa chọn phụ thuộc nhiều yếu tố, ví dụ:  Loại và đặc tính của khí thải. Ví dụ, trong khí thải có chứa bụi hạt như bụi Silic, gỗ, kim loại; bui dạng sợi như bụi bông, bụi amiang, khí vô cơ như NO2, SO2, hơi a xit, hơi kiềm, khí hữu cơ như toluen, benzen, hơi xăng... Có những nguồn chứa nhiều loại ô nhiễm. Công nghệ xử lý một loại là khác xử lý nhiều loại. Ví dụ, xử lý khói lò – công nghệ xử lý áp dụng nhiều phương pháp, trước tiên là để tách bụi, sau đó tách các khí thải như SO2, N02, CO ...  Tải lượng và nồng độ khí thải: Cùng một phương pháp tách bụi hay làm sạch khí gây ô nhiễm nhưng có khi không thể dùng một loại mà phải nhiều loại thiết bị để đáp ứng tiêu chuẩn cho phép.  Vị trí của nguồn thải: Có những nguồn thải, vị trí khí thải ít thay đổi, hầu như đặt cố định, Ví dụ, lò đốt, tháp phản ứng,bể chứa hóa chất. Những nguồn thải này có tải lượng tương đối lớn và có nguồn tác động có hại rất lớn đến môi trường nếu chưa xử lý gì. Loại nguồn này thường gặp trong công nghiệp. Bên cạnh đó, có nguồn thải thay đổi cả vị trí và tải lượng. Ví dụ, khí thải từ các động cơ đốt trong của phương tiện giao thông. Kỹ thuật xử lý có thể có mặt giống nhau và mặt khác nhau. Ví dụ: + Mặt giống nhau: Có thể áp dụng cùng một phương pháp, Ví dụ, ô xy hóa, hấp phụ. + Mặt khác nhau: Kiểu thiết bị và các thiết bị đi kèm tạo thành một hệ thống xử lý khí thải.  Hiệu suất làm sạch của thiết bị: Hiệu suất làm sạch, ký hiệu η, là chỉ số phần trăm, được tính bởi một trong hai công thức: η = R2/R1 *100 [1] η = ([Cđ - Cc]/ Cđ) *100 [2] Trong đó: R1 và R2 là khối lượng chất ô nhiễm tương ứng trước khi vào thiết bị và sau khi ra khỏi thiết bị. Cđ và Cc là nồng độ khối lượng của khí thải tương ứng trước khi vào thiết bị và sau khi ra khỏi thiết bị. 16 Có thể chọn sử dụng các thiết bị xử lý loại khác nhau để áp dụng phương pháp xử lý giống nhau hay khác nhau, vì từng loại thiết bị có hiệu suất làm sạch khác nhau. Ví dụ, để tách bụi, có thể áp dụng phương pháp lắng bụi bằng các thiết bị khác nhau, chẳng hạn phòng lắng, xiclôn và lọc bụi tĩnh điện. Trong ba loại trên, phòng lắng có hiệu suất rất thấp (khoảng 55%), lắng xiclôn và lọc bụi tĩnh điện có hiệu suất cao hơn (tương ứng 65% và tới 98%). Vậy áp dụng kỹ thuật xử lý khí thải như thế nào cho phù hợp để vừa đáp ứng kỹ thuật và vừa có tính kinh tế. Về kỹ thuật, đạt được hiệu quả xử lý ô nhiễm và về kinh tế thì chi phí xử lý (cho đầu tư, vận hành và những chi phí liên quan khác) chấp nhận được. Các hệ thống xử lý ô nhiễm không khí thường hoạt động theo nguyên lý xử lý chất thải ngay tại nguồn. Hình 2.2 mô tả một hệ thống trong các cơ sở công nghiệp một cách đơn giản như sau, Trong xử lý khí thải, kỹ thuật đo lường môi trường và thông gió công nghiệp là hợp phần không thể thiếu. Để thiết kế hệ thống và để vận hành hệ thống, cần đo lường nhiều thông số, từ đó có thể tính tải lượng khí thải và đo nồng độ các chất gây ô nhiễm là việc thường xuyên phải thực hiện. Hệ thống thông gió công nghiệp sẽ trình bày ở phần sau được sử dụng để vận chuyển khí nhiễm bẩn qua hệ thống xử lý và khí đã sạch được thải ra không khí hay nguồn tiếp nhận trong môi trường. Xử lý ô nhiễm không khí là một trong những chuyên ngành khoa học công nghệ rộng lớn. Trong khuôn khổ có hạn của bài, chỉ đề cập nhằm giới thiệu một số phương pháp trong kỹ thuật. Chú thích: 1.Nguồn thải chất ô nhiễm không khí; 2. Chụp hút chất ô nhiễm; 3. Thiết bị xử lý khí thải; 4. Quạt gió vận chuyển khí trong đường ống; 5. Ống khói/ ống thải. Hình 2.2 Sơ đồ mô tả khái quát hoạt động của hệ thống xử lý khí thải công nghiệp Những phương pháp đó có thể áp dụng ở Việt Nam. Đó là: - Các phương pháp xử lý bụi: Như đã biết trong các bài học trước, bụi trong khí thải rất đa dạng. Sau khi xử lý, có những bụi cần loại bỏ như bụi khói lò, bụi đá xây dựng... và cũng có bụi tận dụng được như bụi than, quặng, gỗ... Trong bài này sẽ giới thiệu ngắn gọn các phương pháp xử lý bụi bằng một số thiết bị lắng và lọc. 17 - Các phương pháp xử lý khí thải: Có thể chia các khí thải thành hai nhóm vô cơ và hữu cơ. Tùy theo thành phần, khối lượng và tính chất của từng khí thải mà người ta đưa ra những phươn pháp khác nhau cho phù hợp. Trong bài này sẽ giới thiệu ngắn gọn các phương pháp có sử dụng thiết bị hấp thụ, hấp phụ, thiêu đốt và ngưng tụ. Còn nhiều phương pháp khác cũng như quá trình công nghệ về kỹ thuật xử lý được giới thiệu chi tiết hơn có thể tham khảo trong các tài liệu đọc thêm. 4.1. Buồng lắng bụi Buồng có cấu tạo hình khối chữ nhật có tác dụng giảm vận tốc của bụi đi trong đó mà lắng xuống do tác động của trọng lực. Để tăng hiệu suất tách bụi, trong buồng có bố trí các tấm ngăn so le để thay đổi hướng đi, tăng cường va đập, mất quán tính là rơi xuống (xem hình 2.3.). Hiệu suất xử lý bụi từ 50 – 60 %. Hình 2.3. Các kiểu phòng lắng bụi 4.2. Xiclôn tách bụi Thiết bị gồm hai hình trụ lồng vào nhau. Hình trụ ngoài được bọc kín. Hình trụ trong rỗng hai đầu (xem hình bên). Khí thải vào thiết bị theo hướng tiếp tuyến với bề mặt hình trụ ngoài. Theo quán tính, hạt bụi sẽ bám vào thành thiết bị và rơi xuống do tác dụng của trọng lực. Còn khí sạch vẫn tiếp tục chuyển động để thoát ra ngoài theo quĩ đạo hình xoáy ốc. Hiệu suất xử lý bụi từ 60 – 70 %. Hình 2.4 Sơ đồ mô tả khái quát hoạt động của xiclôn 4.3. Thiết bị lọc bụi tĩnh điện Nguyên lý của phương pháp này là do bụi mang tích điện âm khi đi qua vật có bề mặt tích điện dương thì bụi sẽ bị hút vào bề mặt này, trung hòa điện tích và rơi xuống. Các 18 thiết bị này sử dụng dòng điện một chiếu điện thế cao khoảng 5000v. Sơ đồ hoạt động của thiết bị được mô tả khái quát trong hình 2.5.a và 2.5.b. Hiệu suất xử lý cao η = 95 – 98%. Hình 2.5.a. Thiết bị lọc bụi kiểu ống Hình 2.5.a. Thiết bị lọc bụi kiểu tấm 4.4. Thiết bị lọc bụi kiểu ướt Dựa trên nguyên lý, bụi gặp chất lỏng thì được chất lọc giữ lại và thải ra ngoài dưới dạng bùn. Chất lỏng phổ biến là nước hay nước vôi trong (vì có thể sử dụng thiết bị này để xử lý khí thải như khói lò, loại được cả bụi và chất khí như SO2, CO...). Thiết bị còn sử dụng để làm nguội không khí (ví dụ, trong hệ thống xử lý khói của nhà máy nhiệt điện) Thiết bị loại này có nhiều kiểu. Hình 2.6 bên phải mô tả sơ đồ hoạt động của thiết bị lọc ướt buồng rỗng có các vòi phun - tưới nước (thiết bị này còn gọi là thiết bị rửa khí). Chú thích hình 2.6: 1.Vỏ thiết bị; 2. Bộ phận hướng dòng và phân phối khí; 3. Vòi phun nước; 4. Tấm chắn nước 19 Hình 2.6. Thiết bị lọc bụi ướt kiểu buồng phun 4.5. Thiết bị hấp thụ Dựa trên nguyên lý, hấp thụ là quá trình thu hút có chọn lọc một hay một số chất khí ô nhiễm bằng một dung môi (thường là nước, nước vôi). Chọn dung môi còn gọi là dịch thể hấp thụ phụ thuộc chủ yếu vào tính chất hóa học của chất bị hấp thụ. Ví dụ: Dùng nước vôi để làm sạch SO2 thông qua phản ứng hóa học SO 2 +Ca(OH) 2 = CaSO 3 + H 2 O Dùng sữa vôi hoặc oxit Magiê để làm sạch clo trong khí thải 2Cl2 + 2Ca(OH)2 = Ca(OCl)2 + CaCl2 + 2H2O 2Cl2 + 2Mg(OH)2 = Mg(OCl)2 + MgCl2 + 2H2O Dùng dung dịch carbonat natri để làm sạch H 2 S trong khí thải: H 2 S + Na 2 CO 3 = NaHS + NaHCO 3 Thiết bị hấp thụ có nhiều kiểu khác nhau nhưng có thể phân thành bốn nhóm: 1. Buồng phun/ tháp phun: Trong đó, dịch thể hấp thụ được phun thành giọt li ti trong tháp rỗng và tiếp xúc với dòng khí đi qua. Sơ đồ hoạt động tương tư như tháp rửa tách bụi (xem hình 2.6). 2. Thiết bị sục khí/ tháp sục khí: Khí thải được phân tán dưới dạng bong bóng do phải đi qua khối dịch thể hấp thụ. Để khí phân tán, trong thiết bị có đặt những tấm đục lỗ, tấm xốp hay cánh khuấy. 3. Thiết bị sủi bọt/ tháp sủi bọt: Khí thải được phân tán dưới dạng bong bóng khi đi qua các tấm hay đĩa đục lỗ có chứa lớp dịch thể hấp thụ mỏng 4. Thiết bị có lớp đệm/ tháp đệm: Tháp có chứa những vật liệu rỗng bằng sứ hay kim loại v.v... Dịch thể hấp thụ được tưới vào khối vật liệu này làm ướt bề mặt các vật liệu. Dòng khí thải đi xuyên qua lớp đệm sẽ dễ dàng tiếp xúc với chất lỏng. 20 Hình 2.7. Sơ đồ tháp đĩa Hình 2.8. Sơ đồ tháp đệm 4.6. Thiết bị hấp phụ Dựa trên nguyên lý các phân tử khí gây ô nhiễm bị giữ lại trên bề mặt của vật liệu rắn do tác dụng của ái lực của phân tử chất rắn đó đối với chất khí. Vật liệu rắn đó gọi là chất hấp phụ, còn chất khí bị giữ lại được gọi là chất bị hấp phụ. Thiết bị hấp phụ (xem hình 2.8) được ứng dụng để khử khí độc hại và có mùi trong khí thải, khử ẩm, thu hồi các loại hơi, khí có giá trị lẫn trong không khí hoặc khí thải. Vật liệu hấp phụ thường là than hoạt tính, silicagel SiO2, alumogel Al 2 O 3. 4.7. Thiết bị thiêu đốt Hình 2.8. Sơ đồ thiết bị hấp phụ 21 Dựa trên nguyên lý, chất ô nhiễm có mùi khó chịu cháy được hoặc biến đổi thành chất ít mùi hơn khi thiêu đốt ở nhiệt độ thích hợp. Nhiều loại sol khí hữu cơ có khói nhìn thấy được. Ví dụ, khói từ thiết bị rang cà phê, sản xuất thịt hun khói, lò nung men sứ... và những hơi, khí hữu cơ nếu thải trực tiếp vào khí quyển sẽ có phản ứng với sương mù và gây hại cho môi trường. Đó là những khí thải có thể phân hủy hiệu quả bằng quá trình thiêu đốt. Những khí thải từ khai thác và chế biến dầu mỏ thường được xử lý bằng phương pháp này. Hình 2.9 mô tả sơ lược một thiết bị thiêu đốt còn gọi là lò đốt để xử lý khí thải Chú thích: 1. Khí thải vào lò đốt 2. Bề mặt trao đổi nhiệt, hâm nóng khí thải. 3. Cấp nhiên liệu (Gas, dầu đốt) 4. Đầu đốt 4.8. Thiết bị ngưng tụ Phương pháp ngưng tụ được áp dụng để tách hơi hữu cơ từ khí thải có nồng độ cao trên 5000 ppm. Hiệu suất đạt từ 50 – 90%. Một hay một số thành phần trong khí thải là chất dễ bay hơi sẽ được tách riêng do chuyển từ pha khí sang pha lỏng (chuyển pha) khi áp suất riêng phần của nó là bão hòa. Có thể ngưng tụ hơi khí gây ô nhiễm bằng nhiều cách. Ví dụ, tăng áp suất mà giữ nguyên nhiệt độ hoặc giảm nhiệt độ mà giữ nguyên áp suất. Thiết bị ngưng tụ có hai loại thông dụng là ngưng tụ bề mặt và ngưng tụ tiếp xúc. Hình 2.9. mô tả loại ngưng tụ bề mặt, nhiệt độ của khí thải giảm xuống và ngưng tụ khi tiếp xúc với bề mặt thiết bị làm lạnh. Thiết bị ngưng tụ tiếp xúc có hình ảnh tương tự như tháp hấp thụ đã nêu ở trên. Trong tháp có vòi phun để tưới nước hay tác nhân làm lạnh khí. Hình 2.9. Thiết bị ngưng tụ bề mặt Hình 2.9. Sơ đồ lò đốt 22 5. Một số kỹ thuật thông gió trong công nghiệp Thông gió công nghiệplà biện pháp cần thực hiện để cải thiện độ thoáng ở những nơi làm việc có điều kiện thông gió, thông khí kém, gây tích tụ khí nóng, hơi khí độc, bụi, hơi nước trong không khí. Đây cũng là một trong những biện pháp bảo đảm tiêu chuẩn vệ sinh trong nhà xưởng về độ nóng, ẩm, khói, bụi... Thông gió công nghiệp là giải pháp giảm thiểu sự tiếp xúc của công nhân với hóa chất độc hại trong không khí hoặc hơi dễ cháy bởi không khí bị ô nhiễm bẩn được hút ra khỏi khu vực làm việc và thay thế nó là không khí sạch. Trong bài này sẽ giới thiệu khái quát một số kỹ thuật cơ bản, đó là:  Thông gió tự nhiên;  Thông gió cơ khí;  Thông gió kết hợp cả thông gió tự nhiên và thông gió cơ khí. 5.1. Thông gió tự nhiên Là kỹ thuật tạo độ thông thoáng cho nhà xưởng nhờ tác dụng tự nhiên của luồng gió và đối lưu nhiệt mà không cần đến quạt và các phương tiện tạo gió khác.  Dựa vào tác dụng của gió trời, chênh lệch áp suất không khí: Bằng cách chọn hướng cho nhà xưởng khi xây dựng cơ bản, mở các cửa đón gió và thoát gió hợp lý sao cho luồng gió lưu thông trong nhà thuận theo cường độ gió trời (xem hình 2.10a, gió hình thành do P1  P2).  Dựa vào tác dụng đối lưu của nhiệt: Nhờ sự chênh lệch nhiệt độ của không khí trong và ngoài nhà (tT và tN) để có luồng không khí lưu thông qua nhà (hình 2.10b). Do không khí nóng trong nhà thì bốc lên trên và thoát ra ngoài theo các cửa bên trên, gần trần nhà. Còn không khí bên ngoài có nhiệt độ thấp hơn sẽ tràn vào trong nhà qua cửa bên dưới để thế chỗ cho không khí từ trong thoát ra. Đó là cách thông gió tự nhiên nhờ áp lực nhiệt. Phương pháp này được áp dụng trong các công nghệ sinh nhiệt như lò luyện, lò tôi, lò hơi, lò rèn, buồng sấy.... tN tT P1 P2 Hình 2.10. Sơ đồ thông gió tự nhiên a) Thông gió nhờ áp lực gió P1  P2 b) Thông gió nhờ áp lực nhiệt Tt  TN b) Thông gió nhờ áp lực nhiệt Tt  TN 23 Vậy điều kiện của thông gió tự nhiên là phải dựa trên sự chênh lệch của áp lực gió hay áp suất không khí và áp lực nhiệt hay chênh lệch nhiệt độ của không khí trong và ngoài nhà. 5.2. Thông gió cơ khí Khi thông gió tự nhiên không đáp ứng được tiêu chuẩn về tốc độ gió trong nhà xưởng (vận tốc chuyển động của không khí nơi làm việc theo TCVSCP không được nhỏ hơn 1,5 m/s) hoặc cần phải thổi mát cho người lao động thì cần phải sử dụng các phương tiện thông gió cơ khí như quạt. Kỹ thuật này còn được gọi là thông gió cưỡng bức. Quạt trong công nghiệp được gọi là quạt gió, thường sử dụng quạt có lưu lượng gió và áp suất không khí lớn hơn trong sinh hoạt. Phương pháp thông gió cơ khí không chỉ cần sử dụng quạt gió mà là cả một hệ thống gồm quạt, miệng thổi hay hút gió (tương ứng với hệ thống thổi và hệ thống hút), lưới lọc bụi, ống phân phối gió và các thiết bị khác như làm khô hay làm ẩm, làm mát không khí bằng điều hoà nhiệt độ. 5.3. Thông gió kết hợp Tuy hầu hết các nhà xưởng đã bố trí các vị trí thao tác là cố định trong thời gian dài thì đều lắp đặt quạt gió tạo sự thoáng mát nơi làm việc, nhưng càng tăng cường thông gió tự nhiên thì khí hậu càng thoáng. Theo TCVSCP, tổng diện tích các cửa mở phải bằng 1/4 diện tích nhà. Kỹ thuật thông gió kết hợp bao gồm cả thông gió tự nhiên và thông gió cơ khí (xem hình 2.11). 24 Đối với thông gió cơ khí, tuỳ theo yêu cầu kỹ thuật mà lắp đặt hệ thống thông gió cục bộ và thông gió chung trong nhà xưởng. Việc thiết kế và xử lý sự cố của hệ thống thông gió công nghiệp được xử lý bởi người có chuyên môn ngành thông gió hay ngành vật lý kiến trúc hoặc các dịch vụ chuyên về lĩnh vực này. Biện pháp thông gió hoặc các biện pháp hay phương tiện khác cần thực hiện để kiểm soát tiếp xúc có hại ở công nhân khi làm việc khi xảy ra ít nhất một trong ba điều kiện sau đây:  Mức độ chất gây ô nhiễm không khí (hóa chất, bụi, hơi, khói) là có hại, chẳng hạn như vượt quá giới hạn tiếp xúc cho phép;  Nồng độ hơi dễ cháy vượt quá giới hạn cho phép;  Nồng độ oxy giảm dưới 19,5% thể tích ô xy trong không khí. Nhiều nơi, để an toàn cho con người, có thể phải trang bị mặt nạ phòng độc nhưng vẫn có quy định thực hiện biện pháp thông gió trước khi phải dùng đến mặt nạ phòng độc. Vì mặt nạ phòng độc có thể được dùng để kiểm soát tiếp xúc của công nhân nhưng chỉ khi biện pháp thông gió là không khả thi hoặc khi có thông gió nhưng mức ô nhiễm không khí vẫn vượt quá giới hạn cho phép tiếp xúc, hoặc trong các tình huống khẩn cấp. Thông gió cơ khí luôn cần thiết khi công nhân làm việc trong không gian chật hẹp, nơi tiềm ẩn tiếp xúc với chất độc hại, hơi dễ cháy, bụi nhiều hoặc thiếu oxy. 5.4. Các loại và các cấu phần của hệ thống thông gió công nghiệp 5.4.1. Các loại hệ thống thông gió Hệ thống thông gió có thể khác nhau tùy theo chức năng thông gió thế nào. Có thể phân loại hệ thống thông gió trong nhà/ xưởng thành các kiểu thông gió như sau:  Kiểu "Thông gió cho thoáng không khí trong nhà" được sử dụng để phần nào tăng không khí sạch, ấm hơn hoặc mát hơn ở trong phòng. Đó là một phần của hệ thống sưởi, thông gió và điều hoà không khí,  Kiểu "Thông gió pha loãng " là làm loãng không khí bị ô nhiễm trong một tòa nhà hoặc toàn bộ căn phòng bằng cách thổi không khí sạch và hút bớt không khí bẩn,  Kiểu “Thông gió hút cục bộ" là thu bắt khí thải ô nhiễm ở nguồn hoặc rất gần nguồn và thải chúng ra bên ngoài. 5.4.2. Các cấu phần chính của hệ thống thông gió cơ khí 1. Quạt gió: là thiết bị chủ yếu nhất của thông gió cơ khí. Có loại là quạt hút và có loại là quạt đẩy. 2. Tủ hút hoặc chi tiết thu bắt khí (loa, chụp hút, đầu thu...) 3. Ống dẫn khí (có van chỉnh lưu lượng) Hình 2.11. Hệ thống thông gió kết hợp quạt tường (a ) và lỗ thông gió (b) 25 4. Thiết bị xử lý ô nhiễm: Trong trường hợp nhà xưởng có ô nhiễm không khí bởi các tác nhân như bụi, hơi khí độc hại thì cần phải loại bớt ô nhiễm trong khí thải trước khi thải ra ngoài môi trường xung quanh. Ở những nơi làm việc ít ô nhiễm, nhưng điều kiện vi khí hậu nóng hay lạnh thì thường chọn kiểu thông gió cho thoáng và thông gió pha loãng. Loại hệ thống thông gió này chỉ cần quạt gió là đủ. Còn những nơi làm việc có nguồn gây ô nhiễm được đánh giá là nguy hại đến sức khỏe công nhân do tiếp xúc thường xuyên thì cần đến thông gió hút cục bộ và là hệ thống thông gió có nhiều cấu phần, thậm chí đủ cả bốn cấu phần như một hệ thống xử lý khí thải. (xem hình 2.2. Sơ đồ mô tả khái quát hoạt động của hệ thống xử lý khí thải công nghiệp). Tự lượng giá Câu 1. Mô hình phát tán không khí có thể xác định chính xác nồng độ chất gây ô nhiễm tại một hộ gia đình, theo hướng gió thổi bằng tính toán dựa trên một số thông tin.  Đúng  Sai Câu 2. Các loại yếu tố gây ô nhiễm không khí có cùng phương pháp lấy mẫu.  Đúng  Sai Câu 3. Nguyên lý chung của xử lý khí thải là loại bỏ chất gây ô nhiễm trong không khí.  Đúng  Sai Câu 4. Xử lý khí thải là kỹ thuật chỉ nên áp dụng với những nguồn và những khu vực có phát thải chất gây ô nhiễm không khí với liều lượng đáng kể.  Đúng  Sai Câu 5.Thông gió công nghiệp là biện pháp kỹ thuật vệ sinh không khí trong môi trường xung quanh và môi trường lao động.  Đúng  Sai Câu 6. Thông gió công nghiệp bao gồm những kỹ thuật cả thông gió tự nhiên và thông gió cơ khí.  Đúng  Sai Câu 7. Những nơi làm việc có nguồn gây ô nhiễm được đánh giá là nguy hại đến sức khỏe công nhân do tiếp xúc thường xuyên thì cần đến thông gió hút cục bộ hoặc thông gió pha loãng.  Đúng  Sai Câu 8. Dữ liệu điển hình cần để tính bằng mô hình phát tán không khí gồm: 1. Dữ liệu khí tượng; 2. ............................ 3. ........................... 4. .......................... 5. ........................... 26 Câu 9. Nêu ít nhất ba ví dụ về lợi ích của mô hình phát tán không khí trong lĩnh vực vệ sinh không khí. Câu 10. Lấy mẫu không khí trong môi trường để làm gì? Câu 11. Những môi trường nào là đối tượng cần lấy mẫu không khí. Câu 12. Vì sao phải khảo sát nguồn thải khi dự định lấy mẫu không khí Câu 13. Ưu điểm và hạn chế của máy hiện số dùng để đo lường chất ô nhiễm không khí là gì? Câu 14. Tại sao việc lấy mẫu không khí rồi phân tích trong phòng thí nghiệm vẫn cần phải thực hiện dù có sẵn máy hiện số để sử dụng. Câu 15. Cần lưu ý những điểm gì khi lấy mẫu về mặt nguyên tắc để hạn chế sai số của đo lường do lấy mẫu. Câu 16. Điền vào chỗ trống trong bảng sau Bảng chỉ số đo lường và phương pháp phân tích cho từng chất gây ô nhiễm không khí Tên chất Tên chỉ số đo lường Phương pháp phân tích Bụi Kích thước hạt Nồng độ khối lượng O3 Nồng độ khối lượng CO Nồng độ thể tích CO2 Phân tich thể tích NO2 Phân tich thể tích SO2 Nồng độ SO2 trong không khí xung quanh. CO Đo phổ hồng ngoại không phân tán Benzen Nồng độ khối lượng Toluen Hấp phụ phân tử C và GC/MC Mercaptan (SH) Nồng độ khối lượng Chất hữu cơ bay hơi Nồng độ khối lượng amiăng Số sợi amiăng trong không khí Amoniac Phương pháp indophenol 27 Câu 17. Nêu ví dụ tên của ba loại thiết bị xử lý bụi và ba loại thiết bị xử lý hơi, khí độc. Câu 18. Trong phân xưởng gia công đồ gỗ, khu vực hoạt động của những máy gia công bề mặt gỗ rất bụi. Theo bạn, nếu đầu tư thiết bị xử lý bụi thì cần chọn loại nào là phù hợp nhất để nồng độ bụi ở đầu ra thiết bị có thể đạt 400 mg/m3 khí thải chuẩn, khi nồng độ bụi ở đầu vào thiết bị là 1200 mg/m3 khí thải chuẩn? Phụ lục 1. Kỹ thuật lấy mẫu không khí xung quanh (khí, bụi) 1.1. Bụi lắng (Theo TCVN 5498 -1995): - Nguyên tắc: Xác định khối lượng của dụng cụ hứng mẫu có phủ chất bắt dính bụi trước và sau khi lấy mẫu. Việc lấy mẫu được thực hiện trong những ngày không mưa. Đơn vị đo: g/(m2. ngày) hoặc mg/(m2. ngày) - Dụng cụ: Khay hứng mẫu bằng nhôm hoặc thuỷ tinh (đĩa petri). Chất bắt dính thường dùng là vazơlin trắng - Yêu cầu: + Khay lấy mẫu được đặt ở độ cao 1,5 m so với mặt đất, song song với mặt đất + Vị trí lấy mẫu phải đại diện cho khu vực quan tâm + Không có vật cản trở trong phạm vi bán kính 3 m (ví dụ nhà cao tầng, cây cao...) + Các vật cản ở xa: Phải đảm bảo sao cho góc tạo thành giữa đỉnh của vật cản với điểm đo và phương nằm ngang góc nhỏ hơn 30o. + Thời gian lấy mẫu: Không ít hơn 1 ngày (24 h) song không quá 7 ngày. + Biên bản lấy mẫu hoặc nhật ký lấy mẫu cần ghi cụ thể, rõ ràng các thông tin cần thiết như: ký hiệu mẫu, vật liệu bắt dính bụi, thời gian lấy mẫu, tốc độ gió, hướng gió, nhiệt độ khí xung quanh vào thời điểm lấy mẫu, các đặc điểm vi khí hậu khác 2.2. Tổng bụi lơ lửng (Theo TCVN 5067-1995) - Nguyên tắc: Cân bụi thu được trên giấy lọc sau khi lọc một thể tích không khí xác định. Đơn vị: mg/m3 - Thiết bị: Máy lấy mẫu thể tích lớn (high volume sampler), hoặc máy lấy mẫu thể tích bé (low volume sampler), giấy lọc (có nhiều loại giấy lọc khác nhau tuỳ thuộc tính chất bụi và yêu cầu nghiên cứu) - Yêu cầu: Mẫu được lấy ở độ cao 1,5 m, Vị trí lấy mẫu phải đại diện cho khu vực quan tâm; Trống và thoáng gió từ mọi phía; Thời gian lấy mẫu: theo TCVN quy định có thể lấy mẫu bụi trong 1giờ, 8 giờ hoặc 24h. Cần đo đồng thời các yếu tố khí tượng như: nhiệt độ, tốc độ gió và hướng gió, độ ẩm. Trong quá trình lấy mẫu cần ghi rõ biên bản lấy mẫu hoặc nhật ký lấy mẫu có cụ thể, rõ ràng các thông tin cần thiết như: ký hiệu giấy lọc, lưu lượng khí đi qua giấy lọc, tổng 28 thể tích khí đã hút qua giấy lọc, thời gian lấy mẫu, nhiệt độ khí xung quanh vào thời điểm lấy mẫu, các đặc điểm vi khí hậu khác (độ ẩm, tốc độ gió...) 1.3. Lấy mẫu khí - Nguyên tắc: Chất khí cần quan tâm có thể được thu bắt bằng các cách sau: + Hấp phụ: Dùng các chất hấp phụ như than hoạt tính, silica gel, Al2O3, XAD-2... để hấp phụ chất khí ô nhiễm cần quan tâm. Ví dụ: Dùng XAD-2 để hấp phụ PAHs + Hấp thụ: Dùng các chất hấp thụ thích hợp để hấp thụ chất khí ô nhiễm cần quan tâm. Ví dụ: Dùng dung dịch KOH để hấp thụ CO2, dùng dung dịch K2HgCl4 (potasium tetraclomercurate, TCM) để hấp thụ SO2 (TCVN 5971-1995) + Ngưng tụ: Hạ nhiệt độ của dòng khí xuống dưới điểm sôi hoặc điểm chảy lỏng của chất khí ô nhiễm cần quan tâm. Hạn chế của cách này là thiết bị cồng kềnh nên ít được dùng. + Lấy trực tiếp một thể tích khí xác định vào túi hoặc chai chuyên dụng . - Thiết bị: Bình hấp thụ, ống hấp phụ, xyranh, túi hoặc chai đựng mẫu khí chuyên dụng, bơm khí, ống dẫn khí vv... 2. Kỹ thuật lấy mẫu khí, bụi phát thải từ ống khói (khí, bụi) Nguồn thải chính được xác định là các ống khói lò đốt dầu ống khói sau xử lý khí của lò nấu thép tại cơ sở sản xuất. Các thông số cần phải quan trắc phụ thuộc vào loại ngành sản xuất, loại nguyên nhiên liệu sử dụng cũng như chu kỳ (quy luật) hoạt động của cơ sở. Do vậy, việc xác định các thông số cần quan trắc được dựa trên các cở sở Nghiên cứu quy trình công nghệ của từng cơ sở, đặc biệt là các công đoạn, các dây chuyền hoặc khu vực có nguy cơ gây ô nhiễm cao. Điều tra các loại nguyên/nhiên liệu và lượng được sử dụng tại cơ sở sản xuất - Xác định vị trí lấy mẫu đối với khí thải + Về nguyên tắc, mẫu được lấy trực tiếp ngay trên thân ống khói. Vị trí được chọn nên nằm trên đoạn ống khói thẳng, dài nhất có dòng khói bụi ổn định nhất. Đoạn ống khói được chọn có thể nằm ngang hoặc thẳng đứng. Song nếu chọn được đoạn thẳng đứng là tốt nhất vì có thể khắc phục được sự tác động của trọng lực đến kết quả lấy mẫu. - Xác định vị trí và số điểm cần phải lấy mẫu Trên đoạn ống khói đã được chọn vị trí điểm lấy mẫu nằm ở khoảng các 80% tính từ phía đầu (thượng nguồn) của dòng khí bụi. Đây chính là khoảng cách B trong Hình 1 . 29 Chç ®øng ®Ó lÊy mÉu HÖ thèng impingers èng khãi Lèi lªn Bé ®iÒu khiÓn vµ b¬m Bé gia nhiÖt C¸p ®ì Lç quan s¸t èng pi tèt C¸c lç lÊy mÉu Hình 1. Vị trí và số điểm cần phải lấy mẫu trên ống khói 30 Tiếp đó phải dựa vào tương quan của khoảng cách B và đường kính của ống khói và Hình 1 để xác định có bao nhiêu điểm cần phải lấy mẫu trên một tiết diện của ống khói. Vị trí các điểm cần phải lấy mẫu trên một tiết diện tròn được chỉ ra trên Hình 2. Nếu tiết diện là hình chữ nhật thì phải tính đường kính tương đương dtd. dtđ = 4 x (diện tích tiết diện/chu vi) Từ giá trị dtđ để xác định số điểm cần phải lấy mẫu trên một tiết diện. Ví dụ nếu số điểm cần phải lấy mẫu trên một tiết diện là 12 thì tiết diện này sẽ được chia thành 12 phần bằng nhau và các điểm phải lấy mẫu sẽ nằm ở tâm của 12 hình chữ nhật nhỏ được như minh hoạ trên Hình 3 Hình 3. Vị trí các điểm cần phải lấy mẫu trên một tiết diện hình chữ nhật C¸c lç lÊy mÉu Hình 2. Vị trí các điểm cần phải lấy mẫu trên một tiết diện tròn 31 Nội dung thực hành Thời gian: 06 tiết Mục tiêu Sau khi kết thúc bài học, sinh viên có thể: 1. Xác định được số mẫu và vị trí lấy mẫu không khí hợp lý để đo SO2 trong môi trường xung quanh và đo bụi hô hấp trong môi trường lao động. 2. Trình bày được nguyên tắc xác định nồng độ SO2 và bụi hô hấp theo thường qui và cách bảo quản mẫu. 3. Liệt kê được những dụng cụ, hóa chất cần thiết trong phòng thí nghiệm để chuẩn bị lấy mẫu không khí và đo SO2 và bụi hô hấp. 4. Thực hiện được cách lấy mẫu không khí để đo SO2 và bụi hô hấp theo thường qui. Hướng dẫn thực hành 1. Lấy mẫu không khí môi trường xung quanh để đo SO2 1.1. Nguyên tắc xác định SO2 Hơi Sulfua dioxyd có mặt trong mẫu không khí được hấp thụ vào dung dịch Tetraclorua thuỷ ngân (TCM), cho tác dụng với thuốc thử parasosanilin đã acid hóa bằng axit clohydric (HCl), với sự có mặt của formaldehyd, tạo thành axit parasosnilin methyl sunfomic có màu tím đỏ. Dùng phương pháp so màu để xác định. Giới hạn xác định của phương pháp đó ở mức thấp nhất là 0,01 mg SO2 / l không khí. 1.2. Dụng cụ, hóa chất cần chuẩn bị trong phòng thí nghiệm 1.2.1. Dụng cụ  Chai đựng dung dịch dung tích 500 ml.  Ống nghiệm đường kính 15 mm, dài 160 mm.  Pipet 1, 2 và 5 ml có vạch.  Máy hút không khí.  Máy quang kế có bước sóng 548 nm, cóng dày 1 cm.  Ống hấp thụ kiểu Gelman, dung tích 25 ml.  Ống cao su  Bình polyethylen, dung tích 100ml để chuyển vận các dung dịch hấp thụ tới phòng thí nghiệm. 1.2.2. Hóa chất  Clorua Kali (KCl)  Natri sunfit khan (Na2S2O5)  Iod kim loại  Tinh bột tan  parasosanilin (P - rosanilin) 32  Axit clohydtic  N – butanol 1.3. Xác định số mẫu và vị trí lấy mẫu không khí để đo SO2 Bằng cách quan sát và thao tác theo chỉ dẫn của hướng dẫn viên, học viên tự thực hiện những nhiệm vụ như sau:  Xác định vị trí lấy mẫu;  Xác định vị trí và số điểm cần phải lấy mẫu;  Ghi chép các thông tin về vị trí cần lấy mẫu để nộp cho giảng viên phụ trách thực hành. 1.3.1. Xác định vị trí lấy mẫu  Quan sát hiện trường để chọn thời điểm lấy mẫu thích hợp:  Nhìn thấy khói lò đang bốc lên từ ống khói, thời tiết không mưa bão, có gió;  Quan sát hướng gió để chọn vị trí lấy mẫu xuôi chiều gió.  Chọn vị trí ở nơi quang đãng, cách xa tường hay các vật cản khác có thể chắn gió;  Khoảng cách từ nguồn đến điểm lấy mẫu nămg trong khoảng 100 – 400 m 1.3.2. Xác định số điểm cần lấy mẫu Trong phạm vi thực hành, mỗi sinh viên chỉ cần lấy một mẫu. Do đó, kỹ thuật xác định số điểm cần lấy mẫu sẽ được nghe hướng dẫn tại hiện trường. 1.3.3. Ghi chép các thông tin về vị trí cần lấy mẫu để nộp để nộp cho giảng viên phụ trách thực hành. Những thông tin chính về vị trí cần lấy mẫu như hướng gió, khoảng cách, chiều cao đầu thu mẫu cách mặt đất cần được ghi lại vào phiếu hay bảng kiểm thực hành đã được phát. 1.4. Tiến hành lấy mẫu  Nhiệm vụ thực hiện theo nhóm: Pha dung dịch hấp thụ tại phòng thí nghiệm: Hòa tan 10,86g HgCl2 và 5,96g KCl trong 01 lit nước cất. Cả nhóm cùng làm bằng cách: Để một sinh viên trong nhóm lấy dụng cụ, hóa chất và pha dung dịch, những sinh viên còn lại trong nhóm phải quan sát cách thao tác và có ghi chép vào bảng kiểm được phát.  Nhiệm vụ thực hiện theo cặp (hai sinh viên) hoặc theo cá nhân: 5. Lắp bộ dụng cụ lấy mẫu tại hiện trường: Dùng pipet 5 ml có vạch để cho vào mỗi ống hấp thụ kiểu Gelman 5 ml dung dịch hấp thụ. Lắp hai ống hấp thụ mắc nối tiếp với đầu hút và máy bơm hút chân không bằng ống cao su. Điều chỉnh van lưu lượng hút không khí ở mức 500 ml/phút. Chiều cao đầu hút cách mặt đất khoảng 1,5 m. 6. Chạy máy hút trong thời gian 60 phút để hút khoảng 30 lít không khí 33 7. Ghi thể tích không khí đã lấy. 8. Đổ dung dịch hấp thụ có mẫu vào bình nhựa polyethylen, dung tích 100ml Cho bình đựng mẫu vào thùng đựng nước đá để bảo quản (nhiệt độ bảo quản ở 50C) và chuyển về phòng thí nghiệm (thời gian bảo quản không vượt quá 24 giờ). 2. Lấy mẫu không khí môi trường lao động để đo bụi hô hấp bằng giấy lọc 2.1. Nguyên tắc đo Không khí được hút vào đầu lấy mẫu có chứa giấy lọc bằng một bơm hút. Bộ phận cyclone của đầu lấy mẫu sẽ tách các hạt bụi thành hai phần: Phần có kích thước > 5µm rơi xuống cốc phía dưới, phần có kích thước < 5µm (bụi hô hấp) đi tiếp đến bề mặt giấy lọc và được giữ lại trên giấy lọc. Cân giấy lọc trước và sau lấy mẫu, dựa vào lượng bụi thu được và thể tích không khí đã lấy mẫu để tính nồng độ bụi hô hấp trong không khí, đơn vị tính mg/m3 Kỹ thuật này có thể áp dụng cho nhiều đầu lấy mẫu khác nhau. 2.2. Dụng cụ, hóa chất cần chuẩn bị trong phòng thí nghiệm 2.2.1. Dụng cụ  Bơm lấy mẫu không khí lưu lượng trên 2,5 l/phút có gắn lưu lượng kế và bộ đo thời gian lấy mẫu.  Đầu thu mẫu bụi là bộ phận thu bụi trong đó có đặt giấy lọc, đường kính 37 mm gồm hai phần, bầu giữ cát xét và cát xét ba mảnh. Đầu lấy mẫu của hãng SKC Mỹ (Cat. No. 225 – 01 - 01, 37 mm )  Giấy lọc đường kính 37 mm. Có thể sử dụng một trong số loại giấy lọc làm bằng sợi thủy tinh, PVC, Vinyl metricel, teflon...  Pince mũi thẳng để gấp giấy lọc  Dụng cụ mở cát xét.  Dụng cụ tháo giấy lọc,  Bao đựng giấy lọc (thường làm bằng giấy can, giấy bóng mờ ít hút ẩm )  Cân phân tích độ chính xác tới 0,1 mg.  Các hộp bảo quản mẫu. 2.2.2. Kỹ thuật chuẩn bị tại phòng thí nghiệm Chuẩn bị tại phòng thí nghiệm trước khi lấy mẫu gồm ba nhiệm vụ sau đây, sinh viên quan sát cán bộ hướng dẫn làm mẫu rồi tự thực hiện các nhiệm vụ theo từng cặp (hai sinh viên). Nhiệm vụ:  Kiểm tra tình trạng bơm lấy mẫu và lưu lượng hút. Nếu không có lưu lượng kế gắn liền máy phải sử dụng lưu lượng kế ngoài để chuẩn máy cho đạt 2,5 l/phút. 34  Cân giấy lọc ngay khi sấy xong, ghi lại thứ tự bao giấy lọc và khối lượng từng bao. (Khâu sấy giấy lọc trước khi cân gồm cho giấy lọc vào bao được đánh số thứ tự, sấy ở nhiệt độ 500C trong 2 giờ đã được chuẩn bị trước tại phòng thí nghiệm)  Lắp giấy lọc vào đầu lấy mẫu: + Đặt miếng đệm đỡ giấy lọc xuống phần đáy cát xét (phần có khía). + Dùng pince kẹp giấy lọc từ trong bao nhẹ nhàng đặt lên miếng đệm đỡ giấy lọc. + Ghép phần thứ hai của cát xét với đáy cát xét + Đặt tiếp phần nắp cát xét lên trên cùng. + Dùng băng keo gắn phần đầu và phần thứ hai với nhau. ghi số thứ tự cát xét lên trên băng keo. + Chú ý: Tránh làm rách và bẩn giấy lọc.  Lắp cát xét vào bầu giữ cát xét: Tháo phần nắp cát xét ra. đặt Cyclone vào và đưa vào bầu giữ cát xét. 2.3. Kỹ thuật lấy mẫu tại hiện trường Sau khi đưa dụng cụ đã chuẩn bị tại phòng thí nghiệm đến hiện trường, sinh viên quan sát cán bộ hướng dẫn làm mẫu và theo hướng dẫn để tự thực hiện các nhiệm vụ theo từng cặp (hai sinh viên). Trình tự công việc như sau:  Chọn điểm cần lấy mẫu là một công nhân đang làm việc. Xác định vị trí của người công nhân đeo máy là đại diện cho một thao tác hoặc một bộ phận hay công đoạn trong qui trình sản xuất. Mẫu bụi hô hấp được lấy tại vị trí người lao động, cách mũi miệng không quá 30 cm.  Đeo máy vào dây thắt lưng của công nhân, đầu lấy mẫu gắn vào ve áo, một đầu ống dẫn khí lắp vào máy bơm hút.  Hướng dẫn công nhân nắm được yêu cầu lấy mẫu và cách bảo quản thiết bị.  Bật máy, ghi lại vị trí lấy mẫu và số đầu lấy mẫu.  Khi đủ thời gian lấy mẫu (tối thiểu là 60 phút), tắt máy và ghi lại thời gian lấy mẫu trên máy hoặc bằng đồng hồ bấm giây.  Tùy thuộc vào mức độ bụi nơi sản xuất mà quyết định thời gian lấy mẫu phù hợp để đạt được lượng bụi phân tán đều trên giấy lọc, không bị quá tải gây giảm áp lực hút. Theo hướng dẫn thường qui thì lấy mẫu cả ca hoặc nửa ca.  Sau khi lấy mẫu, các giấy lọc được đặt trong bao theo thứ tự ban đầu và xếp vào khay để đưa đi sấy trong phòng thí nghiệm. Tài liệu tham khảo 1. QCVN 19: 2009/BTNMT Qui chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp đối với bụi và chất vô cơ 2. Viện Y học lao động và vệ sinh môi trường, 2002. Thường qui kỹ thuật Y học lao động Vệ sinh môi trường Sức khỏe trường học. Nhà xuất bản Y học, Hà Nội 35 3. Viện Khoa học và công nghệ môi trường Đại học Bách khoa, 2010. Báo cáo Khảo sát đánh giá công nghệ sản xuất, hiệu quả hệ thống xử lý khí thải và hiện trạng môi trường 07 nhà máy thép khu vực Quán Toan, Hải Phòng. 4. Karl B. Schnelle, Charles A. Brown , 2002. Air pollution control technology handbook. CRC PRESS Boca Raton London New York Washington, D.C. 5. Washington State Department og Labor & Industry. Industrial Ventilation Guidelines. 6. Woodside G., Kocurek D., 1997. Environmental, Safety and Health Engineering. John Wiley & Son, Inc