admin

Tính toán nống độ chất ô nhiễm trong không khí

Lý thuyết xây dựng

 Phương trình vi phân cơ bản
Luồng khí thải phụt lên từ miệng ống khói gặp gió thổi và bị uốn cong xuôi theo chiều gió. Khí độc hại và bụi lơ lửng lan truyền theò luồng khói với góc mở khoảng 10 -5- 20 độ. Về lý thuyết, nồng độ chất độc hại trong luồng khói sẽ giảm đi theo tỷ lệ bình phương với khoảng cách, nhưng thực tế nồng độ đó ở lớp không khí giáp mặt đất thường giảm đi rất chậm.
Để giải bài toán khuếch tán chất độc hại trong không khí người ta thường thừa nhận một số điều kiện gần đúng để đơn giản hoá phương trình trên. Ví dụ: coi nguồn phát thải là ổn định theo thời gian, tính toán trên mặt phẳng gần mặt đất với z = const, chuyển động phương thẳng đứng nhỏ hơn so với vận tốc gió, trục z thường lấy chiều dương hướng lên phía trên v.v…

Phân loại nguồn thải chất độc hại
Trong thực tế có nhiều loại nguồn thải chất độc hại khác nhau, vì vậy khi tính toán khuếch tán các chất ô nhiễm người ta chia chúng thành các loại nguồn sau đây:
– Nguồn điểm cao là nguồn thải chất độc hại từ các ống khói cao (hoặc ống xả khí đứng độc lập ở chỗ trống), ít chịu ảnh hưởng của các công trình xung quanh về mặt khí động.
– Nguồn điểm thấp là nguồn thải chất độc hại từ các cửa thoát hoặc ống thải khí có chiều cao thấp và chất ô nhiễm thải ra nằm trong vùng “bóng khí động” của các công trình xung quanh.
– Nguồn đường là cửa mái khá dài thoát khí độc hại của nhà xưởng, một dãy lỗ thoát khí ô nhiễm vào khí quyển thành vệt dài, đường giao thông có mật độ xe lớn.
– Nguồn mặt như là sự bốc hơi khí độc hại từ bể chứa kích thước lớn, từ hồ, ao bị ô nhiễm, hay từ bãi chứa vật liệu phát sinh bụi và khí độc.
– Nguồn không gian là khối không khí bị ô nhiễm nằm trong vùng bóng khí động của công trình hay của đồi núi. Cũng có thể là do nổ mìn khai thác hoặc do sự cố nào đó. 
– Ngoài ra dựa vào nhiệt độ người ta có thể phân chia ra nguồn nóng và nguồn nguội. Nguồn thải nóng như là các ống khói của lò đốt, lò sấy. Còn nguồn thải nguội như là các ống thải khí độc hại từ công nghệ sản xuất.
Trong khói thải thường có cả các hạt bụi và khí độc hại. Các hạt bụi có kích thước lớn sẽ tách khỏi không khí và rơi xuống đất rất nhanh. Còn các hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 20 pm có thể xem chúng khuếch tán và chuyển động cùng quy luật với luồng khí độc hại.
 Xác định nồng độ chất độc hại trong không khí đối với nguồn điểm cao
Hiện nay trên thế giới có nhiều dạng mô hình tính toán ô nhiễm không khí, nhưng chủ yếu theo ba luồng là: mô hình thống kê kinh nghiệm dựa trên mô hình lan truyền chất ô nhiễm theo luật phân phối chuẩn Gauss gọi tắt là “mô hình Gauss” cơ sở. Mô hình thống kê thuỷ động, hoặc lý thuyết nửa thứ nguyên đã được Berliand Nga hoàn thiện và áp dụng. Mô hình số trị, tức là giải phương trình vi phân (3.3) bằng phương pháp số trị.
Để xác định nồng độ chất ô nhiễm trung bình theo thời gian tại các điểm nằm cuối hướng gió thổi, người ta thường áp dụng chương trình tính toán dựa trên mô hình khuếch tán của Gauss.
Nguồn điểm cao trùng với gốc toạ độ 0 (hình 3.3), vệt khói xuôi theo trục X và cùng với hướng gió thổi.

Tính toán nống độ chất ô nhiễm trong không khí 1

Hình 3.3: Sơ đồ vệt khói

Tính toán sự phân bô ô nhiễm do các nguồn điểm thấp
Các nguồn điểm thấp thường đứng ở gần tường nhà, trên tường hoặc trên mái của nhà xưởng, nên các chất độc hại thải ra ảnh hưởng trực tiếp đến con người và môi trường ở trong vùng đó. Tính toán lý thuyết sự khuếch tán chất ô nhiễm do các nguồn điểm thấp gặp nhiều khó khăn phức tạp vì vậy người ta thường mô hình hoá và tiến hành thí nghiệm trong ống khí động để tìm ra các công thức thực nghiệm gần đúng.
Elterman. V. M đã kiến nghị các công thức thực nghiệm để tính khuếch tán chất ô nhiễm do nguồn thấp của các nhà máy đứng độc lập và có chiều ngang hẹp. Điểm có nồng độ chất ô nhiễm cực đại nằm trên hướng gió thổi vuông góc với tường nhà, cách mặt sau của nhà một khoảng bằng 2,5 Hnh (chiều cao nhà). Nồng độ chất độc hại ở gần mặt sau nhà bằng khoảng 60% nồng độ cực đại (0,6 cmax).
Mô hình khuếch tán của nguồn đường
Nồng độ chất ô nhiễm trung bình ở một điểm bất kỳ trong không khí do nguồn đường phát thải liên tục, có thể được xác định theo biểu thức của Sutton được cải biên trên cơ sở mô hình Gauss.Có thể vẽ các đường đồng mức về nồng độ chất ô nhiễm trong không khí ta sẽ biết được các khu dân cư hay các dãy nhà có số tầng khác nhau ở hai bên đường có bị ô nhiễm hay không.
Để giải bài toán về khuếch tán ô nhiễm do nguồn đường gây ra người ta còn xét một nguồn đường dài vô hạn có độ cao gần mặt đất và gió thổi vuông góc với nguồn đường. 

Nguồn mặt
Trong đô thị và trong một số vùng có làng nghề đúc đồng, gốm sứ… các nguồn thải cùng loại nằm rải rác và phàn bố tương đối đều trên một diện tích. Việc xác định lượng phát thải chung riêng của từng nguồn khó hơn tìm tổng lượng phát thải chung của chúng. Khi này nếu sử dụng các công thức tính toán cho nguồn mặt thì sẽ dễ dàng hơn để tính được nồng độ chất ô nhiễm trong khu vực.

 

 

Related Posts