سیستم های کنترل آلاینده ها

سیستم های کنترل آلاینده ها

کنترل آلاینده ها چرا؟

همان طوری که در قبلا راجع به نحوه ی تولید و منشاء آلاینده های بحث شد و اثرات هر یک عنوان گردید. به دنبال آن در این بخش به بررسی چگونگی کاهش خروج آلاینده ها از منابع اصلی و فرعی و جلوگیری از پخش آنها به محیط پرداخته خواهد شد.

بعد از شکل گیری و تولید الاینده ها، از سیستم های کنترل جهت کاهش خروج و انتشار آلاینده استفاده می شود. اگرچه با نصب سیستم کنترل آلاینده ها نمیتوان مطمئن بود که به طور کامل بتوان از خروج آلاینده ها جلوگیری کرد، ولی در صورت طراحی مناسب یک سیستم کنترل آلاینده مزایای دیگری علاوه بر حفاظت کارگران دارد. مانند:

• جلوگیری یا کاهش ریسک انفجار گردوغبار
• افزایش قابلیت دید و کاهش احتمال حوادث
• جلوگیری از بوهای ناخوشایند.
• کاهش هزینه های سرویس و نگهداری و تمیز کردن
• کاهش فرسودگی تجهیزات، به ویژه برای تجهیزاتی مانند یاتاقان ها و پولی ها که گردوغبار ریز می تواند بر روی آنها سبب خوردگی و افزایش فرسودگی گردد.
• بهبود روحیه کارگران و افزایش تولید

طراحی, نصب، عملکرد و نگهداری مناسب برای یک سیستم کنترل آلاینده کارآمد, مقرون به صرفه و قابل اطمینان از موارد ضروری می باشند.

پیدایش آلودگی در محيط

پدید آمدن آلودگی در یک محیط تابع معادله زیر می باشد:

میزان دفع آلودگی – میزان تولید آلودگی = میران تجمع آلودگی

در تولید آلودگی چندین حالت اتفاق می افتد:

1. مقداری آلودگی در یک زمان تولید، مقداری از آن دفع و مقداری در محیط تجمع می یابد، تهویه نیز در محیط وجود دارد و تولید آلودگی نیز ادامه دارد.
2. مقداری آلودگی در محیط تولید، ولی در محل تجمع نمی یابد یعنی میزان تولید و دفع برابر است و یا بعبارت دیگر, تهویه بسیار مؤثر و مناسب است.
3. آلودگی در محل تولید و میزان تهویه ناچیز است.
4. آلودگی در محل تجمع می باشد.

تهویه(Ventilation)  

در حال حاضر با توجه به تکنولوژی های موجود، تولید آلودگی یک امر اجتناب ناپذیر بوده و نمی توان از پخش و انتشارآنها کاملاً جلوگیری نمود و بهترین راهی که می توان تأثیر آنها را کاهش داد، استفاده از سیستم های مختلف تهویه با توجه به نوع صنعت و شرایط موجود می باشد. لذا در این بخش سعی بر ان است که سیستم های مختلف تهویه تشریح و بهترین نوع آنها پیشنهاد گردد.

دانسيته هواى آلوده: وقتی بخار یا گاز وارد هوا می شود مخلوطی از هوا و آلاینده پدید می آید. در نتیجه دانسته هوا تغییر کرده و میزان دانسیته جدید هوا از رابطه زیر قابل محاسبه است.

ρ_m=دانسيته هوای آلوده

ρ_a = دانسیته هوای خالص

ρ = دانسیته آلاینده در حالت ته نشین (جامد یا مایع)

ppm= غلظت آلاینده در ھوا

mg/m³= غلظت آلاینده در هوا

میدانیم که هر مولکول گرم از هر گاز یا بخار در شرایط استاندارد بهداشت صنعتی (p=1 at , RH=0%  , DB=25 C⁰) دارای حجمی برابر با 24.45 لیتر می باشد.

البته میزان آلودگی هوا حتی در غلظت های زیاد نیز تغییرات چندانی در دانسیته هوا ایجاد نمی نماید. برای مثال اگر 10000 ppm پرکلرواتیلن (Cl₄C₂) با دانسیته 0.4275 ppcf  وارد هوا شود وشرایط هوا p=1 at , RH=0%  , DB=25 F⁰ باشد, میزان دانسیته هوا الوده به شرح زیر محاسبه می گردد:

این طوری که ملاحظه می گردد، میزان 10000 ppm  آلودگی فقط 0.003 ppcf  تغییر در دانسیته هوا به وجود می آورد. این در حالی است که اگر میزان آلودگی پرکلرو اتيلن به 10000 ppm  برسد، دیگر محیط برای انسان قابل تحمل نخواهد بود. البته میزان آلودگی هرگز بدین حد نمی رسد.

انواع  تهویه

 ۱. تهویه طبیعی (Natural ventilation)

عمل تهویه طبیعی در اثر اختلاف دما بین دو سطح پدید می آید. میزان هوایی جابه جا شده در آثر تهویه طبیعی به شرح زیر محاسبه می گردد:

A:سطح ورود یا خروج هوا هر کدام کوچکتر باشد (ft²)

H: اختلاف سطح ورود یا خروج هوا(ft)

t_i: متوسط دمای داخل (F⁰)

t₀: متوسط دمای خارج (F⁰)

Q: میزان هواگذر در اثر تهویه طبیعی (cfm)

عیب بزرگ تهویه طبیعی این است که نیرو و جهت باد یکسان نبوده و کارگران در آن دخالت می نمایند. از این رو نمی توان آن را وسیله خوبی برای کنترل محیط کار مخصوصاً گرد و غبارهای زیان آور دانست، ولی در مورد گازها و بخاراتی که مقدار خیلی که در فضای کارگاه پراکنده می شوند. و همچنین گرمای معمولی کارگاه به وسیله نفوذ هوای گرم به خارج و جایگرین شدن هوای تازه، کنترل می گردد.

دودکش ها

دودکش برای خروج دود ناشی از مولدهای حرارتی که از سوخت فسیلی استفاده می نمایند به کار می رود. مکش در دودکش ها نیز بر پایه مکش طبیعی می باشد. سطح دودکش از رابطه زیر قابل محاسبه است.

A: سطح مقطع دودکش (in²)

H: ارتفاع دودکش (ft)

BTU/h: قدرت حرارتی مشعل

سطح به دست آمده از رابطه فوق می تواند برای و مقاطع گرد و چهار گوش باشد. با محسبه سطح مقطع دود میزان هوای گذر دودکش قابل محاسبه است.

2-تهویه موثر

هر گاه در سیستم تهویه مقداری هوا از محل به خارج کشیده شود، تمامی این هوا حاوی الودگی نبوده و مقداری از هواي تمیز را نیز به همراه هوای آلدوه از محیط خارج می سازد و مقداری از آلودگی در محیط باقی می ماند، تهویه مؤثر میزان هوایی است که تمامی آلودگی را با خود حمل نموده و از محیط خارج می سازد. تهویه موثر به صورت زیر محاسبه می گردد:

 تهویه موثر = Q / A

Q: میزان هوا گذر

K: ضریب ثابت تهویه موثر

ضريب K بستگی به عوامل زیر دارد:

1. انواع تهویه در محل
2. میزان سمیت آلاینده
   1. سمیت کم TLV ˃500 ppm
   2. سمیت متوسط TLV=100-500 ppm
   3. سمیت زیاد TLV˂100 ppm

3- عوامل محیطی مؤثر در سیستم تهویه:

الف) نوع فرآیند و نحوه تولید آلودگی

ب) کاهش وسایلی که جریان هوا تولید می کنند.

ج) میزان تهویه طبیعی در محیط

د) محل استقرار پرسنل و محل استقرار منابع تولید آلودگی

مقدار K :

با توجه به شکل (۱) مقدار K برابر ۱ تا10 (۱۰≥1 ≥K) خواهد بود. در غیر این صورت ۵ = K در نظر گرفته می شود.

3-تهویه نفوذی (Infiltration vent)

در این نوع تهویه هوا از خلال دیوار، سقف و شکافها و مکانهای پیش بینی شده نفوذ نموده و مقدار آن به وضع ساختمان کارگاه و اختلاف فشار و حرارتی که بین ساختمان و محیط اطرافش وجود دارد، بستگی داشته میزان تهویه به وسیله کارگران قابل تغییر است.

۴- تهویه محیط های کنترل شده:

در اکثر فرآیندهای صنعتی، هوایی پاک اهمیت زیادی دارد. درجه پاکی مورد نیاز به نوع فرآیند و محصول بستگی داشته و متفاوت می باشد.

تقریباً در کلیه فرآیندهای صنعتی که لازم است برای حفاظت از محصول هوای پاک تأمین شود، باید اصول کنترل آلاینده ها باکمی دخل تصرف مورد استفاده قرار داد.این اصول در زیر شرح داده شده اند:

• هوا را تا حدی که برای حفظ محصول یا فرایند لازم است پاکسازی کنید.
• محصول یا فرایند کاملا تحت پوشش هوای پاک قرار داده شود.
• برای خارج کردن هوای آلدوه, مقدار کافی هوای پاک وارد کنید.

در میان اصول ذکر شده در بالا تنها اصل اول که به پاکسازی هوا ارتباط می یابد. اصل دوم و سوم به استفاده از هوای پاک و کمیت آن مربوط می شود. برای نیل به پاکی مورد نظر می توان از صافی هوا استفاده کرد اما استفاده از صافی هوا به تنهایی کافی نبوده و در صورتی که توزیع هوا به طور صحیح صورت نگیرد یا مقدار هوای تصفیه شده کافی نباشد محصول یا فرایند همچنان آلوده باقی خواهد ماند.

1-4 اتاق های پاک

آگر لازم باشد محصول یا فرایند پاک بماند باید آن را در برابر کلیه چشمه های آلودگی حفظ کرد. چشمه های تولید آلودگی عبارتند از هوایی که محصول یا فرایند را احاطه کرده است.

ظرفی که محصول در ان نگهداری می شود, فردی که مسئول راه اندازی فرایند یا کاربرد محصول را بر عهده دارد و انتقال آلودگی از فرایند تولید به محصول و بالعکس, پاکسازی هوا و کاربرد صحیح آن می تواند بخشی از مشکلات کنترل آلودگی را رفع کند. اگر در ایجاد آلودگی صرفا به هوا توجه شود و از سایر راه ها چشم پوشی شود توقع پاکسازی کامل توسط سییستم پالایش هوا انتظار زیادی خواهد بود.

استاندارد فدرال ( E209), اتاق پاک را چنین تعریف می کند, اتاق پاک اتاقی است که تراکم ذرات معلق در آن کنترل شده و دارای یک یا چند ناحیه پاک شده به فضایی اطلاق می شود که برای نیل به کلاس (درجه) معینی از پاکی, تراکم ذرات معلق در آن تحت کنترل قرار گرفته است.

اتاق پاک برحسب نوع آن, شناسایی شده و بر اساس کلاس (درجه) آن تعریف می شود. برحسب روش توزیع هوا در اتاق, اتاق های پاک به دو نوع تقسیم می گردند نوعی از آن تحت عنوان «جریان هوای چند سویه» نامیده می شود. این نوع قبلا تحت عنوان «جریان غیر خطی» شناخته می شد و مشخص کننده جریان های هوای پاک مرسوم بوده است.

در این نوع اتاق ها, هوای تصفیه شده از طریق دریچه های توزیع وارد شده و فضای زیر دریچه های توزیع را فرا می گیرد. به دلیل سرعت تخلیه هوا از این نوع دریچه های توزیع, خطوط جریان هوا موازی نیستند. در نتیجه هوای آلوده اتاق با هوای پاک مخلوط می شود. این مخلوط از طریق صفحه مشبکی که در سراسر کف یا نزدیکی آن قرار گرفته است, خارج می گردد. در هر حال هدف, محاط کردن یک ناحیه یا فرایند با هوای پاک است تا از آلودگی آن پیشگیری شود. هوای پاک می تواند به طور کامل تهیه و وارد اتاق گردد اما معمولا مخلوطی از هوای ورودی و هوای اتاق مورد استفاده قرار می گیرد.

نوع دیگر اتاق پاک, اتاق پاک با جریان هوای «یک سویه» است. از این نوع اتاق غالبا تحت عنوان « اتاق پاک با جریان خطی» نام برده می شود. هدف اصلی طراحی آن است که هوا پیستون وار از مسیر معینی از اتاق عبور کند. طرحی از این نوع اتاق پاک. تحت عنوان اتاق های با جریان خطی عمودی نامیده می شوند که در ان هوای پاک از سقف وارده شده و از طریق صفحه مشبک موجود در کف یا دریچه های خروجی که در دیواره ها و در ارتفاعی نزدیک به کف قرار دارند, خارج می شود.

ادامه مطلب که شامل موضوعات زیر است را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید:

1. طبقه بندی اتاق پاک
   • محفظه های پاک نیمکتی شکل
   • محفظه های بیولوژیکی ایمن
2. تهویه مکانیکی Mechanical vent
   • تهویه عمومی general vent
     •  تهویه مطبوع Dillutioni & Comfortable
     • سيستم هاى مختلف تهويه مطبوع
     • تهویه مطبوع منطقه ای (عمومی)
     • تهویه مطبوع با واحدهای محلی (موضعی)
     • تهویه مطبوع به وسیله آب چاه
     • تهویه مطبوع به وسیله یخ
   • تھویه رقتی Dillution vent
     • تخمین حجم هوای مورد نیاز یا جریان هوای رقتی
     • تهویه رقتی به منظور جلوگیری از آتش سوزی و انفجار
     • تهویه رقتی به منظور کنترل مخاطرات ناشی از مخلوط مواد شیمیایی
   • خواص گازها و بخارات در هوا
   • خواص و رفتار آئروسل ھا
   • علل ایجاد و پراکندگی ذرات در هوا
   • تهویه موضعی 
     • اصول جریان هوا Principles of Airflow
     • Vena contracta
     • ضریب ورودی هود (he)
   • انواع هودها
   • طراحی هودهای مکشی
   • هودهای آشپزخانه ای
   • طراحی کانال
   • بررسی افت های فشار در کانال
   • و …

حتما بخوانید:

⇐ دانلود کتاب تهویه و تبرید

⇐ اصول طراحی سیستم های تهویه مطبوع بیمارستانی

⇐ ارزیابی عملکرد سیستم های تهویه صنعتی

⇐ مجموعه جزوات تهویه دکتر محمد جواد جعفری