CHƯƠNG 2. QUAN TRẮC KHÍ THẢI
2.5. Phương pháp quan trắctự động
2.5.1. Đo liên tục khí thải
Đo liên tục khí thải có thể được thực hiện bằng hai cách: hút khí thải từ ống khí thải và dẫn bằng đường ống vào thiết bị đo lắp ở phòng trên mặt đất (phương pháp hút mẫu); và chiếu ánh sáng trực tiếp đi qua ống khí thải (phương pháp không hút mẫu). Vớiphương pháp hút mẫu thì có khả năng xảy ra bụi bám dính vào đường ống nên, đối việc đo bụi, chỉ có thể áp dụng phương pháp không hútmẫu.
Đo liên tục là phương pháp tốt để kiểm tra sự thay đổi của nồng độ chất ô nhiễm trong khí thải và đặc biệt rất phù hợp đối với việc giám sát khí khi nồng độ trong khí thải thay đổi liên tục. Tuy nhiên, thiết bị đo tự động sử dụng hiện tượng vật lý của ánh sáng nên để đảm bảo độ chính xác thì cần phải tiến hành bảo dưỡng chẳng hạn như định kỳ hiệu chỉnh bằng khí tiêu chuẩn và thay giấy lọc. Ngoài ra, khoảng cách từ ống khói tới thiết bị đo mà dài thì cần phải làm nóng đường ống lên trên điểm ngưng tụ hơi nước hoặc axít để loại trừ hiện tượng ngưng tụ hơi nước hoặc khí cần đo bám dính vào đường ống. Ngoài ra, mỗi năm cần tiến hành vài lần so sánh với phương pháp thủ công khi kiểm tra bảo dưỡng thiết bị và kiểm tra giá trị đo. Nên lập và quản lý sổ kiểm tra định kỳ để đảm bảo tuân thủ các hạng mục kiểm tra bảo dưỡng như đã ghi trong sổ hướng dẫn sử dụng của thiết bị đo.
Chú ý: Ở Nhật Bản, CEMS được áp dụng ở khu vực kiểm soát tổng lượng khí thải của nhà máy và ở các công trình/thiết bị quy mô lớn như nhà máy nhiệt điện. Tuy nhiên, khi kết quả giá trị tự đo của CEMS vượt quá tiêu chuẩn phát thải thì không bị xử phạt ngay mà trước tiên chính quyền địa phương sẽ đến hiện trường để tiến hành đo theo quy định của pháp luật và ở giai đoạn này nếu vượt quá tiêu chuẩn phát thải thì sẽ được hướng dẫn hành chính.
(1) Phương pháp đo tự động SO2
Phương pháp đo tự động SO2 trong ống khói bao gồm: a) phương pháp tỉ lệ dẫn điện của dung dịch; b) phương pháp hấp thụ tia hồng ngoại; c) phương pháp hấp thụ tia cực tím.
Giới hạn đo và điều kiện áp dụng của một số phương pháp đo SO2 được đưa ra trong Bảng 2.5.
Các tiêu chuẩn hiện hành cho thiết bị đo SO2 được đề cập ở Phụ lục 2.
Bảng 2.5. Tóm tắt phương pháp đo tự động SO2
Phương pháp đo
Phạm vi đo
Điều kiện áp dụng ppm mg/Nm3
(25oC, 1 atm) Phương pháp tỉ lệ
dẫn điện dung dịch
Từ 0~25 đến 0~3000
Từ 0~66 đến 0~7860
Áp dụng đối với trường hợp có thể bỏ qua tác động của CO2, amoniac, hydro clorua, NO2 có trong khí thải hoặc có thể loại bỏ ảnh hưởng đó.
Phương pháp hấp thụ tia hồng ngoại
Từ 0~25 đến 0~3000
Từ 0~66 đến 0~7860
Áp dụng đối với trường hợp có thể bỏ qua tác động của hơi nước, CO2, hydrocarbon có trong khí thải hoặc có thể loại bỏ ảnh hưởng đó.
Phương pháp hấp thụ tia cực tím
Từ 0~25 đến 0~3000
Từ 0~66 đến 0~7860
Áp dụng đối với trường hợp có thể bỏ qua tác động của CO2có trong khí thải hoặc có thể loại bỏ ảnh hưởng đó.
(2) Thiết bị đo tự động NOx
Bảng 2.6. Tóm tắt phương pháp đo tự động NOx
Phương pháp đo
Khoảng đo Thông số
Điều kiện áp dụng NO
(ppm)
NO (mg/Nm3) NO2 (mg/Nm3) (25ºC, 1 atm)
Phương pháp phổ phát xạ
0~10 0~2500
0~12,5 0~3075
0~18,8 0~4700
NO NOx
Áp dụng đối với trường hợp có thể bỏ qua tác động của CO2 có trong khí thải hoặc có thể loại bỏ ảnh hưởng đó.
Phương pháp phổ hấp thụ
hồng ngoại
0~10 0~2500
0~12,5 0~3075
0~18,8 0~4700
NO NOx
Áp dụng đối với trường hợp có thể bỏ qua tác động của CO2, SO2, hơi nước, hydrocacbon có trong khí thải hoặc có thể loại bỏ ảnh hưởng đó.
Phương pháp phổ hấp thụtử
ngoại
0~10 0~2500
0~12,5 0~3075
0~18,8 0~4700
NO NO2
NOx
Áp dụng đối với trường hợp có thể bỏ qua tác động của SO2, hydrocacbon có trong khí thải hoặc có thể loại bỏ ảnh hưởng đó.
Phương pháp đo tự động NOx bao gồm: phổ phát xạ ①; phổ hấp thụ hồng ngoại ②; phổ hấp thụ tử ngoại và phương pháp quang phổ hấp thụ vi sai (Differential Optical Absorption Spectrometry, DOAS) ③. Phương pháp ① đo lượng lượng bức xạ phát ra khi NO2* chuyển từ trạng thái kích thích (sinh ra do phản ứng giữa NO với ozon) về trạng thái cơ bản và quy đổi sang nồng độ. Trường hợp đo NO2 thì dùng bộ chuyển đổi để chuyển NO2 thành NO rồi mới đo.
Phương pháp ② đo độ hấp thụ tia hồng ngoại ở bước sóng 5,3 μm của NO rồi quy đổi sang nồng độ. Phương pháp này dễ bị ảnh hưởng bởi hơi nước và CO2. Trường hợp đo NO2 thì tương tự như phương pháp ①, phải dùng bộ chuyển đổi để chuyển NO2 thành NO trước rồi mới đo.
Phương pháp ③ là phương pháp đo độ hấp thụ ánh sáng vùng cực tím của NO (vùng 195~225 nm) và của NO2 (vùng 350~450 nm) rồi quy đổi sang nồng độ. Do hấp thu cực tím của NO2
trùng với vùng cực tím của SO2 nên phải tiến hành phân tích đa thành phần phức tạp và tính toán nồng độ. Tóm tắt các phương pháp đo NOx được trình bày ở Bảng 2.6. Tiêu chí vận hành của thiết bị đo NOx được trình bày ở Phụ lục 2.
(3) Thiết bị đo tự động bụi
Phương pháp đo liên tục mứcđộ bụi trong khí thải gồm: phương pháp đo độ khói (opacity), phương pháp tán xạ ánh sáng và phương pháp tĩnh điện ma sát. Bảng 2.7 giới thiệu sơ lược về các phương pháp đo tự động này.
Bảng 2.7. Khái quát về phương pháp đo tự động bụi3 Phương
pháp đo Khái quát phương pháp đo Ghi chú
Phương pháp tán xạ ánh sáng
Khi chiếuánh sáng vào khí thải được hút vào đường khói, ánh sáng sẽ bị tán xạ bởi các hạt bụi có trong khí thải. Cường độ tán xạ của ánh sáng tỉ lệ với nồng độ bụi này.
Vì có giá trị gần với giá trị đo của phương pháp hút đẳng tốc nên được sử dụng làm thiết bị đo liên tục nồng độ bụi trong lĩnh vực ô nhiễm không khí.
Phương pháp đo độ khói (Opacity)
Khi chiếu tia sáng vào trong khí thải thì một phần tia sáng đó sẽ bị chặn lại bởi các hạt bụi trong ống khói, nên lượng ánh sáng ban đầu giảm đi và đi tới điểm đo quang. Đo lượng ánh sáng bị hấp thụ để tính ra nồng độ tương đối của bụi. Hầu hết là lắp thiết bị chiếu sáng và thiết bị thu quang trực tiếp trên ống khói và ở hai phía đối diện nhau.
Tuy nhiên, cũng có trường hợp hút một phần khí thải từ đường khói để dẫn vào đường ánh sáng đo lắp ở bên ngoài đường khói, rồi tiến hành đo.
Nhược điểm của phương pháp này là rất khó điều chỉnh trục ánh sáng, nhưng lại có ưu điểm là có thể giám sát được tình trạng bụi một cách dễ dàng và với chi phí tương đối thấp.
Phương pháp tĩnh điện ma sát
Hai hạt rắn va chạm vào nhau sẽ sinh ra trao đổi điện tích giữa chúng. Sự trao đổi điện tích này được gọi là tĩnh điện ma sát hoặc tĩnh điện tiếp xúc. Đưa đầu đo vào trong khí thải và nếu hạt bụi va vào cảm biến hoặc đi qua chỗ gần cảm biến sẽ sinh ra hiện tượng trao đổi điện tích, rồi tính nồng độ tương đối thông qua mức độ lớn nhỏ của dòng điện phát sinh.
Thiết bị đo này có giá trị đo biến động tùy theo lưu tốc, tuy nhiên nếu sử dụng làm thiết bị giám sát bụi trực tuyến thì lại có ưu điểm là dễ lắp đặt và dễ bảo trì.
(4) Ví dụ về quan trắc liên tục đồng thời nhiều thông số
3Biên soạn và trích dẫn từ trang chủ của Hiệp hội Công nghiệp Thiết bị Đo bằng điện Nhật Bản
Hình 2.11 mô tả một ví dụ điển hình về đo đồng thời nhiều thông số trong quan trắc khí thải liên tục.
Thông thường, việc quan trắc khí thải bằng hệ thống CEMS được thực hiện đối với giai đoạn cuối cùng, tức là sau khi kết thúc xử lý SO2. Tuy nhiên, cũng có trường hợp đo SO2 trước và sau công đoạn thiết bị xử lý SO2 để giám sát tình hình và hiệu suất xử lý SO2. Cảm biến của thiết bị đo bụi, một số thiết bị đo nồng độ oxy, lưu lượng kế và nhiệt kế… được lắp trực tiếp vào ống khói hoặc ống phóng không rồi chuyển tín hiệu đo được ra bộ phận bên ngoài thiết bị đo. Mặt khác, các chất ô nhiễm không khí, gồm SO2, NOx, CO… được đo bằng cách dẫn khí thải từ lỗ lấy mẫu (gờ bích) lắp ở ống khói hoặc ống phóng không bằng ống dẫn tới thiết bị đo lắp ở trong buồng đo ở trên mặt đất. Trong buồng đo ở trên mặt đất có chuẩn bị sẵn nguồn điện ổn định, điều hòa không khí và khí chuẩn chứa trong bình chứa cao áp dùng để hiệu chuẩn định kỳ.
Hình 2.11. Ví dụ về việc đo đồng thời nhiều chất ô nhiễm bằng hệ thống CEMS Hình 2.12 thể hiện một ví dụ lý tưởng về việc bố trí một sàn làm việc ở phần không có sự xáo trộn trong dòng khí thải ở phần giữa ống khói và lắp đặt các thiết bị đo khí thải như các cảm biến, lưu lượng kế, thiết bị đo bụi cần thiết cho hệ thống CEMS.
Quy chuẩn xả thải của Việt Nam quy định trạng thái chuẩn là 25ºC và 1 atm để làm cơ sở khi so sánh nồng độ, với đơn vị (mg/Nm3). Khi kết quả đo được hiển thị bằng nồng độ ppm theo thể tích, có thể sử dụng công thức ở Chương 7 để quy sang nồng độ (mg/Nm3) ở 25ºC và 1 atm.