- Trang Chủ
- Môi trường
- Nghiên cứu thiết kế hệ thống thông minh xử lý khí thải đường phố bằng than hoạt tính
Xem mẫu
- Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 Kỷ yếu khoa học
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG MINH XỬ LÝ
KHÍ THẢI ĐƯỜNG PHỐ BẰNG THAN HOẠT TÍNH
Châu Bảo Nhi*
Học viện Hàng Không Việt Nam
*Tác giả liên lạc: baonhi1996tvw@gmail.com
TÓM TẮT
“Nghiên cứu thiết kế hệ thống thông minh xử lý khí thải đường phố bằng than hoạt tính”là
công trình nghiên cứu kết hợp ứng dụng môi trường của than hoạt tính và ứng dụng điện tử-
viễn thông trong điều khiển.Thiết bị lọc khí thải bao gồm quạt hút khí và lõi than hoạt tính
được thiết kế đặc biệt. Quạt hút đưa luồng khí ô nhiễm qua bộ lọc lõi than và cho không khí
sạch thoát ra ở đầu bên kia.Có thể hình dung tương tự như đầu lọc thuốc lá. Do vấn đề chi
phí đầu tư, thiết bị lọc sẽ đuợc ưu tiên đặt ở những nơi có mức độ không khí ô nhiễm cao. Vị
trí quạt hút sẽ ở tầm thấp nhằm dễ dàng hấp thu khói thải của các loại phuơng tiện giao thông
cơ giới hoặc tầm cao hơn đầu người tùy điểm đặt.Thiết bị lọc sẽ đuợc bố trí thành các cụm
với quy mô phù hợp ở từng địa điểm.Mỗi cụm hoặc nhiều cụm thiết bị được điều khiển bằng
board mach máy tính nhúng Raspberry Pi.Raspberry Pi có nhiều ưu điểm khi áp dụng vào
nghiên cứu. Ngoài chức năng điều khiển nó còn dùng để giám sát hệ thống, đảm bảo an toàn
cho thiết bị bằng các thông số môi trường qua cảm biến và hình ảnh từ camera. Hướng mở
rộng của đề tài sẽ theo sự phát triển của đô thị thông minh. Thời gian tới thành phố Hồ Chí
Minh sẽ áp dụng công nghệ giao thông thông minh dùng camera kết hợp phần mềm nhận
dạng đếm xe rồi đưa vào hệ thống mô phỏng để cho ra tín hiệu giao thông tự động. Để bắt kịp
xu thế mới, hệ thống thông minh lọc khí thải cũng phát triển theo hướng tự động hóa tương tự.
Từ khóa: Xử lý khí thải đường phố, than hoạt tính, Raspberry Pi trong công trình công cộng.
RESEARCH AND DEVELOPMENT IN INTELLIGENT SYSTEM OF STREET AIR
POLLUTION ACTIVED CARBON TREATMENT
Chau Bao Nhi*
Vietnam Aviation Academy
*
Corresponding author: baonhi1996tvw@gmail.com
ABSTRACT
“Research and development in intelligent system of street air pollution active carbon
treatment” is a combination between environmental application of active carbon and
electronics- telecommunication technology in control. Air pollution treatment device includes
a fan and an absorbing active carbon filter core specially designed. The fan lets polluted air
go through active carbon filter core and releases clean air out of other side. We can visualize
it as cigarette filter. On considering investment cost, filter device will be prioritized in places
where air polluted level is high. Location of the device is low in order to absorb smoke of
transportation or at higher location according to certain places. Filter devices will be
arranged in group with suitable scale in each place. Each group or many groups of the
devices will be controlled by embedded computer Raspberry Pi board. Raspberry Pi has many
advantages when being applied in this research. Besides controlling function it is also used to
monitor the system, assure safety for the devices by environmental parameters and images
from camera. Further development of this research will follow the trend of building smart
cities. In the future Ho Chi Minh city will apply technology in smart traffic using camera and
identification software to evaluate amount of transportation. After that simulation system will
generate automatic signal for traffic. In order to catch up with new trend air pollution
treatment system will be also developed with automation.
Keywords: Street air pollution treatment, active carbon, Raspberry Pi in public construction.
542
- Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 Kỷ yếu khoa học
TỒNG QUAN từ nguyên lý tĩnh điện của kỹ sư điện tử
Hưởng ứng một trong 7 chương trình đột phá Nguyễn Văn Bổn (quận Thủ Đức, TP. Hồ
của Thành phố Hồ Chí Minh trong nhiệm kỳ Chí Minh). Các giải pháp này có nhiều điểm
2015-2020-Chương trình giảm ô nhiễm môi tiến bộ nhưng vẫn chưa đuợc áp dụng rộng
trường. Định hướng nghiên cứu thuộc 5 rãi do sự cồng kềnh, khi sử dụng phải lắp vào
chuơng trình khoa học và công nghệ trọng ống xả xe gắn máy. Chưa có tính thuyết phục
điểm cấp quốc gia giai đoạn 2016-2020- để người dân sử dụng. Đòi hỏi phải có một
Chương trình nghiên cứu khoa học và công thiết bị khác hoạt động như một công trình
nghệ phục vụ bảo vệ môi trường và phòng công cộng để lọc khói thải trên đường phố.
tránh thiên tai. Góp phần nghiên cứu phát Có một phương án đã được áp dụng để lưu
triển thành pho Hồ Chí Minh theo hướng đô thông không khí trong đường hầm đó là các
thị thông minh trong tương lai. động cơ cánh quạt (cấu tạo giống như động
Hiện nay vấn đề ô nhiễm môi trường ở nước cơ máy bay) nhưng giải pháp này không
ta đặc biệt là ô nhiễm không khí ở các đô thị thích hợp cho đường phố thông thuòng. Độ
lớn đang trở nên nghiêm trọng hơn bao giờ ồn rất lớn (khoảng 120dB) ảnh hưởng sức
hết do số lượng xe gắn máy, xe cơ giới ngày khỏe người dân. Trên thế giới có những nước
càng tăng. Ngoài biện pháp khuyến khích sử áp dụng thiết bị lọc không khí đường phố như
dụng phuơng tiện giao thông công cộng, Ấn Độ với chiếc máy nặng đến 7 tấn hoạt
trồng thêm cây xanh...chúng ta chưa có thêm động như một máy hút bụi chân không, hay
biện pháp nào để giải quyết vấn đề này. tháp Smoke Free ở thành phố Rotterdam, Hà
Trong những năm qua cũng có xuất hiện các Lan vận hành theo nguyên tắc ion hóa không
công trình nghiên cứu lọc khí thải xe máy khí. Dựa trên điều kiện tự nhiên-xã hội và
như bộ xúc tác lọc khí thải xe máy của nhóm tình hình ô nhiễm không khí ở TP. Hồ Chí
kỹ sư Viện Khoa học vật liệu (thuộc Viện Minh, công trình “Nghiên cứu thiết kế hệ
Khoa học công nghệ Việt Nam) chuyên lắp thống thông minh xử lý khí thải đường phố
vào ống xả xe gắn máy. Hay thiết bị lọc khói bằng than hoạt tính” đã ra đời.
Hình 1. Mô hình thiết bị lọc khí thải kết hợp quat hút khí và than hoat tính.
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP dụng để xử lý khí thải mà không phải là
Than hoạt tính dạng bột để giảm tới mức tối thiểu sự tụt áp
Theo ước tính thì 1g than hoạt tính có thể ở bộ lọc.
hấp phụ đuợc 380 cm3 khí SO2, 235cm3 Cl2, Các khu vực cần bố trí hệ thống lọc khí
181cm3 NH3, 99 cm3 H2S, 47 cm3 CO2, 16 thải
cm3 CH4, 8 cm3 O2…có trong không khí. Hệ thống này đòi hỏi không gian phía trước
Hiệu quả lọc bụi của than hoat tính là 97%. và phía sau để đạt hiệu quả hút-xả không khí
Than hoạt tính có các dạng như dạng hạt, đồng thời đảm bảo an toàn cho người dân.
dạng viên nén (hình trụ tròn), dạng bột. Do chi phí vốn đầu tư và thử nghiệm ban
Trong đó, than hạt và than viên được sử đầu, hệ thống nên được đặt ở các ngã tư lớn,
543
- Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 Kỷ yếu khoa học
các trục đường chính...ở thành phó Hồ Chí dọc theo dãy phân cách thì mỗi máy như một
Minh. Vị trí đặt có thể là trên dãy phân cách, cột đèn đường. Khoảng cách H giữa các cột
vòng xuyến...những nơi không ảnh hưởng là 1.5
- Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 Kỷ yếu khoa học
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN bụi, lưu lượng và nhiệt độ.
Các thiết bị dùng để kiểm định kết quả Hệ thống giám sát gồm
nghiên cứu Thiết bị phân tích các thông số khí thải: Đầu
Nghiên cứu sử dụng hệ thống giám sát khí đo/phân tích các thành phần khí O2, NOx,
thải liên tục. Hệ thống giám sát khí thải liên SO2 được tích hợp trong một thiết bị đo duy
tục giám sát bằng phương pháp đo trực tiếp nhất (Optical Head Unit IS 2.500) và lắp đặt
CEMTREX- Kiểu đo nhiều khí trên một đầu trực tiếp trên ống khói.
đo duy nhất. Địa điểm và thời gian tiến hành thử nghiệm
Trạm tự động quan trắc khí thải liên tục tại Ngã 4 Hàng Xanh.
đầu vào và ra của thiết bị lọc, tự động đo các Thời gian tiến hành: 21/11/2017.
thông số CO, CO2, O2, NOx, SO, nồng độ Từ 7h đến 9h.
Yếu tố Không khí trước khi xử lý Không khí sau khi xử lý
Các hạt vật chất 3.100 ug/m3 48 ug/m3
Sunfua Dioxit - SO2 3.2 ppm 0.1 ppm
Cacbon Dioxit - CO2 550 ppm 320 ppm
Cacbon Monoxit - CO 297 ppm 2.32 ppm
Oxit cua Nitơ 1.86 ppm 0.1 ppm
Các Hydrocacbon 19 ppm 1.3 ppm
Các chất oxi hoá 0.93 ppm 0.01 ppm
Chỉ số AQI 189 50
Kết luận kết quả thử nghiệm: Chỉ số AQI điện-điện tử phù hợp với kích thước cua sản
đều được hạ xuống, từ múc xấu hoặc nguy phẩm nghiên cúu và vị trí đặt board mạch, an
hại trở thành trung bình và tốt. toàn điện...khi toàn bộ hệ thống được áp dụng
Về phần điều khiển và giao tiếp đã hoàn tại địa điểm cụ thể.
thành khá tốt. Chỉ còn khâu thiết kế hệ thống
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TS.VÕ MINH HUÂN, KS.PHẠM QUANG HUY.(2017), Lập trình điều khiển với Raspberry
Pi.
GS.TS.LÂM MINH TRIẾT. (2015), Kỹ thuật môi trường.
RASPBERRY PI FOUNDATION. (2015), Window 10 for IoT.
CARLOS R. MORRISON. (2017), Build Supercomputers with Raspberry Pi 3.
RICHARD BLUM, CHRISTINE BRESNAHAN. (2016), Python Programming for
Raspberry Pi (2nd Edition).
EBEN UPTON. (2014), Raspberry Pi User Guide (3rd Edition).
SANTOS KUMAR GARG. (2015), Environmental Engineering: Sewage Disposal and Air
Pollution Engineering (Volume 2).
LAWRENCE K.WANG, PHD, PE, DEE, NORMAN C.PEREIRA, PHD, YUNG-TSE
HUNG, PHD, PE, DEE. (2004), Advanced Air and Noise Pollution Control.
ROOP CHAND BANSAL, MEENAKSHI GOYAL. (2005), Actived carbon absortion.
545
nguon tai.lieu . vn
