Luận văn Nghiên cứu hiện trạng và đề xuất biện pháp kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí tại công ty cổ phần thép Đà nẵng – Khu công nghiệp Liên chiểu – Đà Nẵng

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN THỊ YÊN PHƯƠNG NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP KIỂM SOÁT Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP ĐÀ NẴNG – KCN LIÊN CHIỂU – ĐÀ NẴNG Chuyên ngành: Công nghệ Môi trường Mã số: 60.85.06 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng – Năm 2012 2 Công trình ñược hoàn thành tại ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Bùi Sỹ Lý Phản biện 1: GS. TS. Đặng Thị Kim Chi Phản biện 2: TS. Lê Thị Kim Oanh Luận văn sẽ ñược bảo vệ tại Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Công ngệ Môi trường họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 18 tháng 11 năm 2012 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin – Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng 3 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn ñề KCN Liên Chiểu, nơi tập trung chủ yếu các DN thuộc ngành công nghiệp nặng như luyện thép, chế tạo máy, hoá chất, sản xuất vật liệu xây dựng, ô nhiễm chủ yếu là do khói bụi của các doanh nghiệp. Chẳng hạn, Công ty Thép Đà Nẵng, mặc dù công ty ñã có nhiều cố gắng trong việc ñầu tư hệ thống hút bụi, song do công nghệ xử lý không phù hợp nên trong qúa trình sản xuất, bụi sắt và khí thải chưa ñược xử lý hết ñã phát tán sang cả các doanh xung quanh gây ô nhiễm môi trường KCN, làm ảnh hưởng ñến chất lượng sản phẩm của các doanh nghiệp sản xuất cao su, gốm sứ Làm thế nào ñể ñánh giá mức ñộ ô nhiễm với nhiều thời ñiểm và ñiều kiện khác nhau (mùa hè, mùa ñông, ñiều kiện khí tượng thủy văn) và làm thế nào ñể xác ñịnh ñược nguy cơ ô nhiễm ở vị trí nào là cao nhấtvới mô hình tính toán phát tán ô nhiễm sẽ giúp giải quyết các vấn ñề này một cách nhanh chóng. 2. Mục ñích nghiên cứu: - Nghiên cứu hiện trạng MTKK xung quanh Công ty Cổ phần Thép Đà Nẵng. - Đánh giá chất lượng và ñề xuất biện pháp giảm thiểu – kiểm soát ô nhiễm MTKK xung quanh Công ty cổ phần Thép Đà Nẵng. 3. Đối tượng, phạm vi - Đối tượng: Công ty cổ phần Thép Đà Nẵng - KCN Liên Chiểu – TP Đà Nẵng. - Phạm vi: hiện trạng MTKK trong phạm vi quy hoạch của công ty, kiểm soát ô nhiễm MTKK xung quanh Công ty cổ phần Thép Đà Nẵng. 4 4. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp lý thuyết - Tham khảo, thu thập số liệu liên quan - Xử lý và tổng hợp số liệu. - Phương pháp mô hình hóa 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài Tính toán và kiểm tra sự phát tán các chất ô nhiễm MTKK ñược dựa trên mô hình Gauss ñã ñược nhiều nước trên thế giới áp dụng rộng rãi, kết quả thu ñược ñáng tin cậy, mô hình tính toán cho biết mức ñộ ô nhiễm, phạm vi ô nhiễm và vị trí ñạt ô nhiễm cực ñại. Mô hình Gauss lý thuyết chỉ ñược xây dựng cho một nguồn thải ñộc lập, nhưng ñề tài này, ñã xây dựng và tính toán, xác ñịnh mức ñô ô nhiễm tổng hợp từ 2 nguồn thải, giúp các cơ quan chức năng có thể ñánh giá ñược tình hình ô nhiễm MTKK tại Công ty Thép Đà Nẵng, ñể từ ñó ñề xuất các biện pháp thích hợp ñể xử lý ô nhiễm MTKK. 6. Cấu trúc của luận văn: Luận văn gồm 4 chương: - Chương 1. Tổng quan - Chương 2. Nghiên cứu hiện trạng môi trường không khí tại Công ty cổ phần Thép Đà Nẵng - Chương 3. Tính toán – kiểm tra sự ô nhiễm môi trường không khí tại Công ty cổ phần thép Đà Nẵng - Chương 4. Đề xuất các biện pháp kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí tại Công ty cổ phần thép Đà Nẵng CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu chung về ngành sản xuất thép ở Việt Nam 1.1.1. Mô tả ngành sản xuất thép 1.1.2. Quá trình sản xuất thép bằng lò ñiện hồ quang 5 Hình 1.2. Quy trình sản xuất thép bằng lò ñiện hồ quang 1.1.3. Sử dụng tài nguyên, ô nhiễm môi trường và an toàn sản xuất trong ngành thép Hình 1.3. Nguyên nhiên liệu sử dụng và các phát thải môi trường của ngành sản xuất thép lò ñiện 1.1.3.1. Tiêu thụ nguyên nhiên liệu 1.1.3.2. Các vấn ñề môi trường và an toàn sản xuất 1.2. Tổng quan về Công ty cổ phần thép Đà Nẵng 1.2.1. Lịch sử hình thành và phát triển của Công ty 1.2.1.1. Nhân lực của Công ty 6 1.2.1.2. Vị trí ñịa lý của dự án Nhà máy luyện thép của Công ty cổ phần Thép Đà Nẵng nằm tại lô H, Đường số 6, KCN Liên Chiểu -Liên Chiểu - Đà Nẵng: - Phía Đông giáp Công ty Gốm sứ Hải Vân, Đường số 7 - Phía Tây giáp Đường số 9 và Tổng công ty Hóa chất Việt Nam - Phía Nam giáp Tổng công ty thủy tinh và Gốm xây dựng - Phía Bắc giáp khu ñất trống và tuyến ñường sắt dự kiến. 1.2.2. Một số thay ñổi của Công ty cổ phần Thép Đà Nẵng 1.2.2.1. Thay ñổi về quy mô, công suất thiết kế và sản phẩm sản xuất 1.2.2.2. Thay ñổi về công nghệ, thiết bị sản xuất - Thay ñổi về công nghệ sản xuất Hình 1.5. Sơ ñồ công nghệ sản xuất nâng cấp cải tạo - Thay ñổi về thiết bị sản xuất: Đầu tư mới lò trung tần: 15 tấn/mẻ và ñầu tư mới thiết bị lò tinh luyện (Ladle Furnace – LF) 25T/mẻ Phân loại, xử lý Bãi liệu Sắt thép Phân loại Cắt, ép, chế Lò trung tần Lò ñiện Thùng Chất cường hóa Chất trợ Lò LF Chất trợ Fero hợp Đúc liên Phôi thành phẩm Công ñoạn thay ñổi 7 1.2.3. Một số vấn ñề còn tồn tại ñối với sự ô nhiễm MTKK xung quanh Công ty Cổ phần Thép Đà Nẵng. Cùng với sự phát triển của ngành thép nói chung và Công ty cổ phần Thép Đà Nẵng nói riêng, việc nâng cao công suất sản xuất và thay ñổi, bổ sung một số thiết bị trong dây chuyền công nghệ sản xuất thép, thì việc gây ra các vấn ñề ô nhiễm môi trường, ñặc biệt là MTKK xung quanh Công ty cổ phần Thép Đà Nẵng là một vấn ñề bức thiết. Mặc dù, công ty ñã lắp ñặt thiết bị xử lý khí thải nhưng vẫn chưa giải quyết triệt ñể ñược sự ô nhiễm MTKK xung quanh (theo báo cáo giám sát môi trường ñịnh kỳ của KCN Liên Chiểu hàng năm). CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG MTKK TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP ĐÀ NẴNG 2.1. Hiện trạng chất lượng MTKK tại Công ty Cổ phần thép Đà Nẵng Hiện trạng chất lượng MTKK trong năm 2010, khi dây chuyền công nghệ mới chưa ñi vào hoạt ñộng. 2.1.1. Chất lượng môi trường khí thải Bảng 2.1. Kết quả phân tích chất lượng khí thải, [11] Kết quả STT Chỉ tiêu Đơn vị tính K2,1 K2,2 QCVN 19:2009 Số lần QCVN 05:2009 1 CO mg/m3 866,3 687,5 1000 - 2 NOx mg/m3 6,2 2,1 1000 0 3 SOx mg/m3 Vết Vết 2000 0 4 Bụi tổng mg/m3 390 350 400 0 5 Bụi Pb mg/m3 2,013 1,018 10 0 6 Bụi Ni mg/m3 0,0813 0,0523 - - 8 Ghi chú: Vị trí lấy mẫu: K2.1- Lấy mẫu tại ống khói thải sau khi qua hệ thống xử lý khói thải giai ñoạn phá liệu. K2.2 - Mẫu khói thải sau khi qua hệ thống xử lý khói thải giai ñoạn hoàn nguyên. Dấu (-): không có trong tiêu chuẩn. Nhận xét: Kết quả phân tích các chỉ tiêu trong môi trường khí thải tại thời ñiểm lấy mẫu ñều nằm trong giới hạn cho phép của QCVN. 2.1.2. Chất lượng môi trường không khí và vi khí hậu Bảng 2.2. Kết quả phân tích chất lượng MTKK xung quanh, [11] TT Chỉ tiêu Đơn vị tính Kết quả QCVN 05:2009 Số lần vượt QCVN 05:2009 1 Bụi tổng số mg/m3 0,03 0,3 0 2 SO2 mg/m3 0,072 0,35 0 3 NO2 mg/m3 0,03 0,2 0 4 CO mg/m3 10 30 0 Theo các kết quả ño ñạc ở trên, chất lượng MTKK xung quanh Công ty Cổ phần Thép Đà Nẵng vẫn khá tốt. Tuy nhiên, sau khi dây chuyền công nghệ mới ñã nâng cấp cải tạo, ñi vào hoạt ñộng, theo kết quả ño ñạc chất lượng môi trường ñịnh kỳ KCN Liên Chiểu năm 2011 và năm 2012 ở bảng 2.3 và bảng 2.4. Bảng 2.3. Kết quả ño ñạc, phân tích chất lượng MTKK xung quanh (10/06/2011), [5] Kết quả STT Chỉ tiêu Đơn vị tính D3 D4 D5 D6 D7 D10 1 Bụi tổng số mg/m3 0,72 0,49 0,35 0,69 0,32 0,93 2 SO2 mg/m3 0,087 0,054 0,33 0,083 0,034 0,157 3 NO2 mg/m3 0,095 0,067 0,042 0,054 0,045 0,225 4 CO mg/m3 5,92 6,03 3,58 2,73 2,08 22,78 9 Bảng 2.4. Số lần vượt QCVN 05:2009 của MTKK xung quanh (10/06/2011) Số lần vượt tiêu chuẩn STT Chỉ tiêu Đơn vị tính QCVN 05:2009 D3 D4 D5 D6 D7 D10 1 Bụi tổng số mg/m3 0,3 2,40 1,63 1,17 2,30 1,07 3,10 2 SO2 mg/m3 0,35 - - - - - - 3 NO2 mg/m3 0,2 - - - - - - 4 CO mg/m3 30 - - - - - - Bảng 2.5. Kết quả ño ñạc, phân tích chất lượng MTKK xung quanh (13/12/2011), [5] Kết quả STT Chỉ tiêu Đơn vị tính D3 D4 D5 D6 D7 D10 1 Bụi tổng số mg/m3 0,74 0,50 0,36 0,71 0,37 0,953 2 SO2 mg/m3 0,092 0,059 0,286 0,087 0,035 0,162 3 NO2 mg/m3 0,089 0,08 0,049 0,062 0,05 0,188 4 CO mg/m3 6,33 6,18 3,79 2,91 2,13 23,07 Bảng 2.6. Số lần vượt QCVN 05:2009/BTNMT của MTKK xung quanh (13/12/2011) Số lần vượt QCVN 05:2009 STT Chỉ tiêu Đơn vị tính QCVN 05:2009 D3 D4 D5 D6 D7 D10 1 Bụi tổng số mg/m3 0,3 2,47 1,67 1,20 2,37 1,23 3,18 2 SO2 mg/m3 0,35 - - - - - - 3 NO2 mg/m3 0,2 - - - - - - 4 CO mg/m3 30 - - - - - - Bảng 2.7. Kết quả ño ñạc, phân tích chất lượng MTKK xung quanh (12/06/2012), [6] Kết quả STT Chỉ tiêu Đơn vị tính D3 D4 D5 D6 D7 D10 1 Bụi tổng số mg/m3 0,51 0,42 0,27 0,54 0,35 0,89 2 SO2 mg/m3 0,162 0,143 0,125 0,183 0,136 0,194 3 NO2 mg/m3 0,134 0,164 0,132 0,126 0,153 0,195 4 CO mg/m3 8,21 9,32 7,65 6,29 4,15 18,74 10 Bảng 2.8. Số lần vượt QCVN 05:2009/BTNMT của MTKK xung quanh ( 12/06/2012) Số lần vượt tiêu chuẩn STT Chỉ tiêu Đơn vị tính QCVN 05:2009 D3 D4 D5 D6 D7 D10 1 Bụi tổng số mg/m3 0,3 1,70 1,40 0,90 1,80 1,17 2,97 2 SO2 mg/m3 0,35 - - - - - - 3 NO2 mg/m3 0,2 - - - - - - 4 CO mg/m3 30 - - - - - - Ghi chú: (-) Đạt tiêu chuẩn cho phép. Vị trí quan trắc: D3- Khu vực giữa công ty cao su Đà Nẵng; D4- Khu vực hóa chất Kiêm Liên; D5-Trạm công an Quận Liên Chiểu (phía Tây KCN Liên Chiểu); D6-Khu vực xí nghiệp Thủy sản Nam Ô; D10-Công ty Thép Đà Nẵng (tháng 6- hướng gió Đông, cách nhà máy thép 250m; tháng 12-hướng gió Bắc, cách nhà máy thép 350m). Như vậy, theo các kết quả ño ñạc ñịnh kì năm 2011, 2012 thì chất lượng MTKK xung quanh Công ty cổ phần Thép Đà Nẵng, cụ thể như sau: - Năm 2011: bụi lơ lửng, tháng 6- vượt 3,1 lần và tháng 12 – vượt 3,27 lần giới hạn cho phép. - Năm 2012: bụi lơ lửng, tháng 6- vượt 2,97 lần giới hạn cho phép. 2.2. Hiện trạng các công trình xử lý khí thải Hệ thống hút và xử lý khí thải hiện có: - Hiện tại Nhà máy Thép của Công ty Thép Đà Nẵng ñang vận hành hệ thống hút và xử lý khí cũ với lưu lượng tối ña là 165000m3/h, ñể thải khí thải từ lò trung tần, sử dụng xiclon lọc bụi với hiệu suất 65%. - Hệ thống xử lý khí thải mới khánh thành tháng 8/2010 (thải khí thải từ lò hồ quang và lò thùng tinh luyện) với lưu lượng tối ña là 400000m3/h và sử dụng thiết bị lọc bụi túi vải với hiệu suất 90%. 11 2.3. Một số thay ñổi về chất lượng MTKK của Công ty Thép sau khi nâng cấp công suất và cải tạo dây chuyền công nghệ sản xuất - Sản lượng thép hoạt ñộng ổn ñịnh 180000 tấn/năm (2013) - Cải tạo lò ñiện 15 tấn/mẻ thành lò ñiện công suất 20 tấn/mẻ. - Định mức sử dụng dầu FO 2,5kg/tấn sản phẩm (chủ yếu dùng vào việc sấy thùng rót). - Đầu tư thêm lò trung tần. Như vậy, những thay ñổi như trên sẽ ảnh hưởng ñến chất lượng MTKK trong phạm vi phân xưởng cũng như MTKK xung quanh Công ty cổ phần thép Đà Nẵng. CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN - KIỂM TRA SỰ Ô NHIỄM MTKK TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP ĐÀ NẴNG 3.1. Xác ñịnh nhiên liệu sử dụng của nhà máy. - Dầu FO: 2,5kg/tấn sản phẩm, công suất sản xuất của lò nung phôi (dầu FO dùng ñể sấy thùng rót): 30 tấn/h. Tiêu hao dầu FO: 2,5kg/tấn sản phẩm Lượng dầu FO: 75kg/h. Số liệu này, dùng ñể tính toán lượng phát thải các chất ô nhiễm do ñốt cháy dầu FO. 3.2. Tính toán tải lượng chất ô nhiễm trong quá trình ñốt cháy nhiên liệu 3.2.1. Tính toán sản phẩm cháy Bảng 3.1. Thành phần nhiên liệu của dầu FO Tỷ lệ Cp Hp Op Np Sp Ap Wp % 82,98 12,38 0,74 1,12 0,3 0,15 1,2 12 . S T T Đ ạ i l ư ợ n g t í n h t o á n Đ ơ n v ị K ý h i ệ u C ô n g t h ứ c t í n h S ố c ô n g t h ứ c K ế t q u ả H è Đ ô n g 1 L ư ợ n g k h ô n g k h í k h ô l ý t h u y ế t c ầ n c h o q u á t r ì n h c h á y m 3 c h u ẩ n / k g N L V O V O = 0 , 0 8 9 C P + 0 , 2 6 4 H P - 0 , 0 3 3 3 ( O P - S P ) ( 3 . 1 ) 1 0 , 6 4 1 0 . 6 4 2 L ư ợ n g k h ô n g k h í ẩ m l ý t h u y ế t c ầ n c h o q u á t r ì n h c h á y ( ở t = 2 9 , 1 o C ; % 5 , 7 6 = ϕ ⇒ d = 1 9 g / k g m 3 c h u ẩ n / k g N L V a V a = ( 1 + 0 , 0 0 1 6 d ) V O ( 3 . 2 ) 1 0 , 9 6 1 0 . 8 7 3 L ư ợ n g k h ô n g k h í ẩ m t h ự c t ế v ớ i h ệ s ố t h ừ a k h ô n g k h í α = 1 , 2 - 1 , 6 m 3 c h u ẩ n / k g N L V t V t = α . V a ( 3 . 3 ) 1 4 , 2 5 1 4 . 1 2 4 L ư ợ n g k h í S O 2 t r o n g S P C m 3 c h u ẩ n / k g N L V S O 2 V S O 2 = 0 , 6 8 3 . 1 0 - 2 . S P ( 3 . 4 ) 0 , 0 0 2 0 . 0 0 2 5 L ư ợ n g k h í C O t r o n g S P C v ớ i h ệ s ố c h á y k h ô n g h o à n t o à n v ề h ó a h ọ c v à c ơ h ọ c η ( η = 0 , 0 1 - 0 , 0 5 ) . m 3 c h u ẩ n / k g N L V C O V C O = 1 , 8 6 5 . 1 0 - 2 . η . C P ( 3 . 5 ) 0 , 0 2 0 . 0 2 6 L ư ợ n g k h í C O 2 t r o n g S P C m 3 c h u ẩ n / k g N L V C O 2 V C O 2 = 1 , 8 5 3 . 1 0 - 2 . ( 1 - η ) . C P ( 3 . 6 ) 1 . 4 8 1 . 4 8 7 L ư ợ n g h ơ i n ư ớ c t r o n g S P C m 3 c h u ẩ n / k g N L V H 2 O V H 2 O = 0 , 1 1 1 . H P + 0 , 0 1 2 4 . W P + 0 , 0 1 6 d . V t ( 3 . 7 ) 1 . 8 0 1 . 8 0 8 L ư ợ n g k h í N 2 t r o n g S P C m 3 c h u ẩ n / k g N L V N 2 V N 2 = 0 , 8 . 1 0 - 2 N P + 0 , 7 9 . V t ( 3 . 8 ) 1 1 . 2 7 1 1 . 1 7 9 L ư ợ n g k h í O 2 t r o n g k h ô n g k h í t h ừ a m 3 c h u ẩ n / k g N L V O 2 V O 2 = 0 , 2 1 ( α - 1 ) . V a ( 3 . 9 ) 0 . 6 9 0 . 6 8 1 0 L ư ợ n g S P C t ổ n g c ộ n g ( t ứ c l ư ợ n g k h ó i t h ả i b ằ n g t ổ n g s ố T T t ừ 1 - 9 ) m 3 c h u ẩ n / k g N L V S P C V S P C = V S O 2 + V C O + V C O 2 + V H 2 O + V N 2 + V O 2 ( 3 . 1 0 ) 1 5 . 2 8 1 5 . 1 7 G h i c h ú : m 3 c h u ẩ n / k g N L – m 3 ở ñ i ề u k i ệ n c h u ẩ n t r ê n 1 k g n h i ê n l i ệ u B ả n g 3 . 2 . C ô n g t h ứ c t í n h s ả n p h ẩ m c h á y ( S P C ) ở ñ i ề u k i ệ n c h u ẩ n ( t = 0 o C ; P = 7 6 0 m m H g ) 13 T T Đ ạ i l ư ợ n g t í n h t o á n Đ ơ n v ị K ý h i ệ u C ô n g t h ứ c t í n h K ế t q u ả M . H è M . Đ ô n g 1 L ư ợ n g k h ó i ( S P C ) ở ñ i ề u k i ệ n c h u ẩ n m 3 / s L C L C = V S P C . B / 3 6 0 0 0 . 3 1 9 0 . 3 1 6 2 L ư ợ n g k h ó i ( S P C ) ở ñ i ề u k i ệ n t h ự c t ế t k h ó i , o C m 3 / s L T L T = L C . ( 2 7 3 + t k h ó i ) / 2 7 3 0 . 5 0 5 0 . 5 0 2 3 L ư ợ n g k h í S O 2 v ớ i 2 S O ρ = 2 , 9 2 6 k g / m 3 c h u ẩ n g / s M S O 2 M S O 2 = ( 1 0 3 . V S O 2 . B . 2 S O ρ ) / 3 6 0 0 0 . 1 2 6 0 . 1 2 6 4 L ư ợ n g k h í C O v ớ i C O ρ = 1 , 2 5 k g / m 3 c h u ẩ n g / s M C O M C O = ( 1 0 3 . V C O . B . C O ρ ) / 3 6 0 0 1 . 6 1 2 1 . 6 1 2 5 L ư ợ n g k h í C O 2 v ớ i 2 C O ρ = 1 , 9 7 7 k g / m 3 c h u ẩ n g / s M C O 2 M C O 2 = ( 1 0 3 . V C O 2 . B . 2 C O ρ ) / 3 6 0 0 6 0 . 7 9 7 6 0 . 7 9 7 6 L ư ợ n g t r o b ụ i v ớ i h ệ s ố t r o b a y t h e o k h ó i a = 0 , 8 g / s M B ụ i M B ụ i = 1 0 . a . A P . B / 3 6 0 0 0 . 0 2 5 0 . 0 2 5 B ả n g 3 . 3 . C ô n g t h ứ c v à k ế t q u ả t í n h t o á n l ư ợ n g k h ó i t h ả i v à t ả i l ư ợ n g c á c c h ấ t ô n h i ễ m t r o n g k h ó i ứ n g v ớ i l ư ợ n g n h i ê n l i ệ u t i ê u t h ụ B = 7 5 [ k g / h ] 14 3.2.2. Tính toán tải lượng chất ô nhiễm trong quá trình nấu luyện thép Hiện tại, ñể quá trình nấu luyện và ra phôi thép, có 3 lò hoạt ñộng [1]: - Lò ñiện hồ quang: 20 tấn/mẻ/h (1 lò) - Lò trung tần: 15 tấn/mẻ/50 phút (2 lò) - Lò tinh luyện LF : 25 tấn/mẻ/45 phút (1 lò) - Đốt dầu FO sấy thùng rót. Bảng 3.4. Mức ñộ ô nhiễm tính cho 1000kg thép lỏng và tải lượng các chất ô nhiễm trong quá trình luyện thép Lò ñiện, 20 tấn/mẻ/h Lò LF, 15 tấn/mẻ/45 phút Lò Trung tần, 25 tấn/mẻ/45 phút Thành Phần Đơn vị Lượng Công suất [tấn/h] M1 [g/s] Lượng Công suất [t/h] M2 [g/s] Lượng Công suất [t/h] M3 [g/s] BỤI g/tấn 5100 20,00 28,33 3570 18 17,85 4080 30 68,00 SO2 g/tấn 600 20 3,33 420 18 2,10 480 30 8,00 NOx g/tấn 160 20 0,89 112 18 0,56 128 30 2,13 CO g/tấn 9000 20 50,00 6300 18 31,50 7200 30 120,00 Nguồn số liệu: [3] Bảng 3.5. Tải lượng và nồng ñộ phát thải các chất ô nhiễm của các nguồn thải Lò ñiện Lò LF Lò Trung tần Đốt dầu FO Ống khói K1 Ống khói K2 Thảnh phần Đơn vị M1 [g/s] M2 [g/s] M3 [g/s] M4 [g/s] M5=M3 [g/s] M6=M1+M2+M4 [g/s] BỤI g/s 28,33 17,85 68,00 0,03 68,00 46,21 SO2 g/s 3,33 2,10 8,00 0,13 8,00 5,56 NOx g/s 0,89 0,56 2,13 0,00 2,13 1,45 CO g/s 50,00 31,50 120,00 1,21 120,00 82,71 15 Bảng 3.6. Tải lượng của các nguồn thải sau khi qua thiết bị xử lý Tải lượng M [g/s] Tải lượng M [g/s], sau khi qua thiết bị xử lý với n=65% (K1), n=90% (K2) Nguồn h [m] D [m] L [m3/s] NOx CO SO2 Bụi NOx CO SO2 Bụi K1 24 2,8 46 2,13 120,00 8,00 68,00 2,13 120,008,00 23,80 K2 25 3,85 111 1,45 82,71 5,56 46,21 1,45 82,71 5,56 4,62 3.3. Tính toán quá trình khuếch tán chất ô nhiễm trong môi trường Không khí theo Mô hình Gauss 3.3.1. Lý thuyết tính toán quá trình khuếch tán chất ô nhiễm theo mô hình Gauss 3.3.1.1. Phương trình vi phân cơ bản 3.3.1.2. Tính toán khuếch tán ô nhiễm không khí theo mô hình Gauss 3.3.1.3. Hệ số khuếch tán zyx σσσ ,, 3.3.1..4. Cấp ổn ñịnh khí quyển 3.3.1.5. Chiều cao hiệu quả của ống khói 3.3.1.6. Xác ñịnh nồng ñộ cực ñại CMax và vị trí xMax của chất ô nhiễm ñạt CMax bằng giải tích gần ñúng. 3.3.2. Tính toán quá trình khuếch tán chất ô nhiễm theo mô hình Gauss 3.3.2.1. Số liệu chi tiết các nguồn gây ô nhiễm 16 Bảng 3.10. Nguồn gây ô nhiễm và tải lượng các chất ô nhiễm mùa Hè Mùa Hè Kích thước Nguồn thải h [m] D [mm] Nhiệt ñộ khói thải t khói [oC] L [m3/s] MNOx [g/s] MCO [g/s] MSO2 [g/s] MBụi [g/s] Vận tốc tại miệng ống khói [m/s] Chiều cao hiệu quả H [m] K1 24 2800 160 46 2,13 120,0 8,00 23,80 7,45 35,16 K2 25 3850 160 111 1,45 82,71 5,56 4,62 9,55 46,55 Bảng 3.11. Nguồn gây ô nhiễm và tải lượng các chất ô nhiễm mùa Đông Mùa Đông Kích thước Nguồn thải h [m] D [mm] Nhiệt ñộ khói thải t khói, [oC] L [m3/h] MNOx [g/s] MCO [g/s] MSO2, [g/s] MBụi [g/s] Vận tốc tại miệng ống khói, [m/s] Chiều cao hiệu quả, H [m] K1 24 2800 160 46 2,13 120,0 8,00 23,80 7,45 34,03 K2 25 3850 160 111 1,45 82,71 5,56 4,62 9,55 44,46 3.3.2.2. Tính nồng ñộ ô nhiễm cực ñại các chất gây ô nhiễm của các nguồn thải a. Tính cho mùa Hè: cấp ổn ñịnh khí quyển B Bảng 3.12. Nồng ñộ Cmax và khoảng cách Xmax của các chất ô nhiễm tính cho mùa Hè Cmax [mg/m3] Xmax [km] Nguồn thải NOx CO SO2 Bụi NOx CO SO2 Bụi K1 0,067 3,748 0,250 0,743 0,249 0,249 0,249 0,249 K2 0,027 1,516 0,102 0,085 0,328 0,328 0,328 0,328 17 b. Tính cho mùa Đông: cấp ổn ñịnh khí quyển C Bảng 3.13. Nồng ñộ Cmax và khoảng cách Xmax của các chất ô nhiễm vào mùa Đông. Cmax [mg/m3] Xmax [km] Nguồn thải NOx CO SO2 Bụi NOx CO SO2 Bụi K1 0,068 3,835 0,256 0,761 0,36 0,36 0,36 0,36 K2 0,027 1,551 0,104 0,087 0,483 0,483 0,483 0,483 3.3.3. Tổng hợp quá trình khuếch tán của các chất gây ô nhiễm của các nguồn thải 3.3.3.1. Nồng ñộ các chất ô nhiễm Cx của các nguồn thải ở các khoảng cách x bất kì. 3.3.3.2. Tổng hợp nồng ñộ ô nhiễm chất ô nhiễm Cx của các nguồn thải ở các khoảng cách x bất kì. 3.3.4. Đồ thị biểu diễn nồng ñộ chất ô nhiễm trên mặt ñất dọc theo chân ống khói của các nguồn thải 3.3.4.1. Mùa hè Hình 3.3. Đồ thị biểu diễn sự Hình 3.4. Đồ thị biểu diễn sự thay ñổi nồng ñộ Bụi thay ñổi nồng ñộ NOx 18 Hình 3.5. Đồ thị biểu diễn sự Hình 3.6. Đồ thị biểu diễn sự thay ñổi nồng ñộ SO2 thay ñổi nồng ñộ CO 3.3.4.2. Mùa ñông Hình 3.7. Đồ thị biểu diễn sự Hình 3.8. Đồ thị biểu diễn sự thay ñổi nồng ñộ Bụi thay ñổi nồng ñộ NOx Hình 3.9. Đồ thị biểu diễn sự Hình 3.10. Đồ thị biểu diễn sự thay ñổi nồng ñộ SO2 thay ñổi nồng ñộ CO 19 3.3.5. Đánh giá sự ô nhiễm MTKK do hoạt ñộng của Công ty cổ phần thép Đà Nẵng 3.3.5.1. Nồng ñộ tối ña cho phép của bụi và các chất vô cơ trong khí thải công nghiệp khi phát tán vào MTKK (QCVN 19:2009/BTNMT) Theo bảng 3.20 thì Nồng ñộ bụi và CO trong khí thải nhà máy thép vượt QCVN 19:2009/BTNMT. Cụ thể: Bụi vượt 5,41 lần và CO vượt 5,45 lần nồng ñộ tối ña cho phép trong khí thải công nghiệp. Bảng 3.20. Số lần vượt tiêu chuẩn tối ña cho phép của nồng ñộ phát thải Cft các chất ô nhiễm Nồng ñộ phát thải Cft [mg/m3] Cft, max tối ña cho phép [mg/m3] Số lần vượt Cft, max Nguồn thải NOx CO SO2 Bụi NOx CO SO2 Bụi NOx CO SO2 Bụi K1 46,55 2618,18 174,55 519,27 408 480 240 96 0 5,45 0 5,41 K2 13,04 744,38 50,03 41,59 408 480 240 96 0 1,55 0 0 3.3.5.2. Nồng ñộ cho phép của các chất ô nhiễm môi trương không khí xung quanh Bảng 3.21. Đánh giá sự ô nhiễm MTKK xung quanh các chất ô nhiễm do Công ty Thép Đà Nẵng (Mùa Hè) Nguồn 1 Nguồn 2 Tổng hợp 2 nguồn Chất QCVN 05:2009 C [mg/m3] Cmax [mg/m3] Số lần vượt QCVN 05:2009 Cmax [mg/m3] Số lần vượt QCVN 05:2009 Cmax [mg/m3] Số lần vượt QCVN 05:2009 BỤI 0,3 0,743 2,48 0,085 0 0,812 2,71 NOx 0,2 0,067 0 0,027 0 0,088 0 SO2 0,35 0,250 0 0,102 0 0,332 0 CO 30 3,748 0 1,516 0 4,965 0 20 Bảng 3.22. Đánh giá sự ô nhiễm các chất ô nhiễm do Công ty Thép Đà Nẵng (Mùa Đông) Nguồn 1 Nguồn 2 Tổng hợp 2 nguồn Số lần vượt QCVN 05:2009 Chất QCVN 05:2009 C [mg/m3] Cmax [mg/m3] Số lần vượt QCVN 05:2009 Cmax [mg/m3] Số lần vượt QCVN 05:2009 Cmax, [mg/m3] BỤI 0,3 0,761 2,54 0,087 0 0,833 2,78 NOx 0,2 0,068 0 0,027 0 0,091 0 SO2 0,35 0,256 0 0,104 0 0,343 0 CO 30 3,835 0 1,551 0 5,134 0 3.3.5.3. Nhận xét Nguồn gây ô nhiễm chủ yếu của Công ty Thép là Ống khói thải khí từ lò trung tần (nguồn 1 - K1) và chất gây ô nhiễm là bụi. Cụ thể, tổng hợp 2 nguồn gây ô nhiễm (nguồn K1 và K2): Nồng ñộ bụi vượt QCVN 05:2009 là 2,71 lần (mùa hè) và 2,78 lần (mùa ñông). Các chất ô nhiễm khác vẫn nằm trong giới hạn cho phép, không gây ảnh hưởng ñến chất lượng MTKK xung quanh. Theo kết quả tính toán, so sánh với kết quả giám sát ñịnh kì năm 2011 và năm 2012 vừa qua, thì kết quả tính toán tương ñối phù hợp với kết quả ño ñạc. CHƯƠNG 4. ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP KIỂM SOÁT Ô NHIỄM MTKK TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP ĐÀ NẴNG 4.1. Một số biện pháp kiểm soát ô nhiễm MTKK tại Công ty Thép Đà Nẵng bằng Sản xuất sạch hơn Hiện tại, Công ty Thép Đà Nẵng ñã sử dụng một số biện pháp hướng ñến quá trình sản xuất sạch, ñể kinh tế hơn, công ty có thể áp dụng thêm một số biện pháp sản xuất sạch hơn như: Nung sơ bộ 21 thép phế, vận hành lò ñiện chế ñộ siêu cao công suất, cải tiến công nghệ bằng cách ra thép ở ñáy lò. 4.2. Kiểm soát ô nhiễm MTKK bằng giải pháp khống chế và xử lý ngay tại nguồn 4.2.1. Một số phương pháp xử lý khí bụi ñã áp dụng của một số nhà máy thép 4.2.1.1. Lọc bụi ống tay áo 4.2.1.2. Phương pháp lọc bụi tĩnh ñiện 4.2.1.3. Phương pháp xyclon màng nước 4.2.1.4. Các phương pháp ướt: Phương pháp dập bụi bằng màng chất lỏng (thường là nước) và phương pháp rửa khí kiểu Venturi 4.2.2. Đánh giá hiệu quả của một số phương pháp xử lý bụi của nhà máy luyện thép Bảng 4.1. So sánh hiệu quả các phương pháp xử lý khí bụi Phương pháp Ưu ñiểm Nhược ñiểm Buồng lắng bụi - Cấu tạo ñơn giản - Độ bền cao, dễ vận hành - Giá thành thấp - Chi phí năng lượng không lớn và có thể lọc ñược bụi có tính mài mòn - Ngoài ra hoạt ñộng của buồng lắng không chịu ảnh hưởng của nhiệt ñộ và bảo ñảm lắng ñược bụi thô. - Chỉ lọc ñược bụi có kích thước tương ñối lớn - Để lắng ñược các hạt nhỏ kích thước của buồng lắng phải rất lớn → Chiếm nhiều diện tích không gian lắp ñặt thiết bị. - Hiệu quả lọc ñối với các hạt nhỏ hơn 5µm thậm chí trong các buồng lắng kích thước lớn hầu như bằng 0. - Hiệu suất xử lý thấp (40 – 60%) 22 Phương pháp Ưu ñiểm Nhược ñiểm Cyclon - Cấu tạo ñơn giản - Hiệu suất cao 60-80% (cyclone khô); 80-95% (cyclone ướt) - Chỉ lọc ñược bụi có kích thước tương ñối lớn - Với xử lý lưu lượng lớn, chiếm nhiều diện tích không gian lắp ñặt thiết bị. Lọc bụi ống tay áo - Hiệu suất cao 90 – 95% - Trở lực cao - Chỉ dùng ñược với bụi khô, nhiệt ñộ tương ñối thấp (<100oC) - Giá thành thiết bị cao. Lọc tĩnh ñiện - Hiệu suất cao 95 – 99% - Tốn năng lượng và không áp dụng ñược với các loại khí có khả năng cháy, nổ - Giá thành thiết bị cao. Lọc ướt - Dễ chế tạo, giá thành thấp, nhưng hiệu quả lọc bụi cao - Có thể lọc ñược bụi có kích thước dưới 0,1 mµ (ví dụ trong thiết bị lọc bụi Venturi - Có thể làm việc với khí có nhiệt ñộ và ñộ ẩm cao - Thiết bị lọc bằng phương pháp ướt có lợi thế hơn các thiết bị lọc khác là nó có thể ñược sử dụng trong trường hợp khí nóng và bụi, chất lỏng kết dính, không an toàn về cháy nổ. - Thiết bị lọc ướt, ngoài lọc bụi và lọc khí, tức dùng chúng như thiết bị hấp thụ, còn có thể làm nguội và làm ẩm khí, tức như thiết bị trao ñổi nhiệt hòa trộn. - Năng lượng lớn. - Khí ướt gây những vấn ñề như xâm thực cần phải chống ăn mòn, sản phẩm thải ở dạng cắn bùn yêu cầu phải xử lý nước thải. - Lượng nước khổng lồ khoảng 0,05-0,1m3 nước cho 100m3 khí là lượng nước yêu cầu, lượng nước này quay vòng cùng bụi cho ra lượng cắn bùn quánh rất ñáng quan tâm, làm phức tạp cho hệ thống thoát nước và xử lý nước thải. 23 4.2.3. Lựa chọn giải pháp xử lý bụi Công ty Thép Đà Nẵng 4.2.3.1. Nguyên tắc lựa chọn thiết bị lọc bụi 4.2.3.2. Lựa chọn thiết bị Từ các kết quả tính toán ở chương 3, thì nguồn thải ở ống khói lò trung tần gây ô nhiễm và chất ô nhiễm là bụi. Với các ñánh giá và nhận xét ở trên, có thể ñề xuất biện pháp cải tiến công nghệ xử lý bụi ở ống khói lò trung tần từ xử lý cyclone, có thể cải tiến xử lý bằng thiết bị lọc bụi bằng vật liệu hạt (cục). Sau khi cải tiến bằng thiết bị lọc bụi bằng vật liệu hạt (cục), với hiệu suất 90%, tính toán, kiểm tra lại khả năng phát tán ô nhiễm, thì nồng ñộ bụi ô nhiễm ñảm bảo QCVN 05:2009. Sơ ñồ nguyên lý dây chuyền công nghệ xử lý bụi ở ống khói 1 ở hình 4.2. Hình 4.2. Sơ ñồ nguyên lý dây chuyền công nghệ xử lý bụi ở ống khói 1 Với thiết bị lọc bụi ống tay áo, hiệu suất cao, nhưng nhược ñiểm là giá thành cao và khó vận hành hơn thiết bị lọc bụi bằng vật liệu hạt (phương pháp ướt), có thể tận dụng nước làm mát ở lò ñiện hồ quang ñể sử dụng lại. Thiết bị này, giá thành rẻ và dễ vận hành hơn lọc bụi ống tay áo. Lớp vật liệu cục này có thể là lớp ñá cuội, than cốc, than xỉhoặc là từ những khâu bằng sứ, nhựa hoặc là những viên bằng 24 Hình 4.3. Thiết bị lọc bụi dạng hạt (cục) sứ. Bề dày của lớp lọc phụ thuộc vào vật liệu cục. Với thiết bị này, có thể lọc ñược bụi và hấp thụ một số khí khác như SO2, CO, NOxHiệu quả lọc bụi của loại này ñạt từ 85-95%. 4.2.4. Tính toán – Kiểm tra nồng ñộ các chất ô nhiễm sau khi lắp ñặt hệ thống xử lý bụi Hình 4.4a. Đồ thị biểu diễn sự thay ñổi Hình 4.4b. Đồ thị biểu diễn sự thay ñổi nồng ñộ bụi, sau khi bố trí hệ thống nồng ñộ bụi, sau khi bố trí hệ xử lý bụi (mùa hè) thống xử lý bụi (mùa ñông) 25 Như vậy, sau khi bố trí hệ thống xử lý bụi, thì MTKK ở Công ty cổ phần Thép Đà Nẵng không còn bị ô nhiễm, ñảm bảo QCVN 05:2009/BTNMT. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Tình hình sản xuất ngành thép và vấn ñề ô nhiễm MTKK tại Công ty cổ phần thép Đà Nẵng. - Đề tài ñã nêu ñược tầm quan trọng và tình hình sản xuất thép hiện nay và dây chuyền công nghệ sản xuất thép lò ñiện hồ quang tại công ty thép Đà Nẵng. - Quá trình sản xuất thép ở công ty cổ phần Thép Đà Nẵng, dẫn ñến hiện trạng môi MTKK xung quanh bị ô nhiễm bụi là chính, và chủ yếu là do ống khói thu nguồn thải ở lò trung tần, nên tác giả ñã ñưa ra và lựa chọn phương pháp xử lý bụi ống ống khói này ñó là dùng thiết bị lọc bụi bằng phương pháp ướt (lọc bụi dạng hạt). Dùng thiết bị lọc bụi này, sẽ có hiệu suất xử lý bụi cao, giảm ñược chi phí cho công ty qua việc tận dụng nước làm mát ở lò hồ quang ñể cung cấp cho thiết bị xử lý bụi này. 2. Một số vấn ñề áp dụng các phương pháp tính toán ñể ñánh giá ô nhiễm MTKK xung quanh công ty cổ phần thép Đà Nẵng - Trên cơ sở lý thuyết khuếch tán, tác giả ñã áp dụng phương pháp tính toán khuếch tán chất ô nhiễm từ nguồn ñiểm cao ñể xác ñịnh hiện trạng MTKK công ty CP Thép Đà Nẵng theo nồng ñộ của từng chất ñộc hại riêng biệt, của từng ống khói, cũng như theo nồng ñộ tổng cộng các chất ô nhiễm do hai ống khói ñồng thời thải ra. - Bằng chương trình excel 2007, có thể lập ñược biểu ñồ biểu thị sự biến ñổi các trị số nồng ñộ ô nhiễm các chất, của từng ống 26 khói cũng như biểu ñồ tổng hợp phân bố nồng ñộ ô nhiễm trên mặt ñất ở chế ñộ tức thời theo từng mùa. - Tác giả ñã ñưa ra phương pháp xác ñịnh nồng ñộ cực ñại Cmax , khoảng cách từ ñiểm có nồng ñộ cực ñại ñến chân ống khói trên trục gió Xmax và nồng ñộ tại ñiểm có toạ ñộ x,y bất kỳ trong mô hình Gauss bằng biểu ñồ, nó cho phép xác ñịnh Cmax, Xmax, Cx,y thuận tiện, dễ dàng, góp phần hoàn thiện thêm mô hình khuếch tán Gauss. 3. Biện pháp ñể kiểm soát ô nhiễm MTKK tại Công ty cổ phần Thép Đà Nẵng Vấn ñề trước hết là công ty cần áp dụng thêm một số biện pháp sản xuất sạch hơn trong ngành luyện thép lò ñiện hồ quang. Đồng thời Công ty có thể thành lập một bộ phận thường xuyên giám sát ñịnh kì hay phòng bảo vệ môi trường tại công ty. Và nên giám sát ñịnh kì 3 tháng, ñể thường xuyên kiểm soát hiện trạng MTKK, kịp thời xử lý các vấn ñề liên quan ñến ô nhiễm MTKK nếu môi trường bị ô nhiễm.